鉻

康熙字典

化學元素解釋：

簡介

鉻gè(英語：Chromium)是一種化學元素。它的化學符號是Cr，原子序數為24，在6族元素中排行首位。它是一種銀色的金屬，質地堅硬，表面帶光澤，具有很高的熔點。它無臭、無味，同時具延展性。鉻的英文名稱源自希臘語“chrōma”(χρ?μα)，意思是“顏色”，因為這種元素以多種不同顏色的化合物存在，故被稱為“多彩的元素”，因為許多鉻的化合物都具有顯見的顏色。1797年路易士·尼可拉斯·沃克朗首度自鉻鉛礦(鉻酸鉛)中發現鉻。

發現

1798年，由 Nicholas Louis Vauquelin (法國，巴黎) 發現并分離出。

1994年，中國兵馬俑二號坑開挖, 坑中取出來的一批秦朝青銅劍經過檢驗后發現外層鍍有約10微米的鉻鹽化合物，可惜使用的冶煉工藝已失傳，當初的實際發現年代與所采取的鉻提煉法依舊不明。

來源

來源：自然界沒有游離狀態的鉻，主要的礦物是鉻鐵礦(Chromite， (Fe,Mg)Cr2O4)。

理化性質

物理性質

鉻(Chromium)是一種具有銀白色光澤的金屬，無臭，無味，無毒，化學性質很穩定，有延展性，含雜質時硬而脆。熔點1857±20℃，沸點2672°C，密度單晶為7.22克/厘米³，多晶為7.14克/厘米³。

化學性質

它的化學符號是Cr，原子序數24，在6族元素中排行首位，原子量51.9961，化合價+2、+3和+6。電離能為6.766電子伏特。

金屬鉻在酸中一般以表面鈍化為其特征。一旦去鈍化后，即易溶解于幾乎所有的無機酸中，但不溶于硝酸。鉻在硫酸中是可溶的，而在硝酸中則不易溶。在高溫下被水蒸氣所氧化，在1000℃下被一氧化碳所氧化。在高溫下，鉻與氮起反應并為熔融的堿金屬所侵蝕。可溶于強堿溶液。鉻具有很高的耐腐蝕性，在空氣中，即便是在赤熱的狀態下，氧化也很慢。不溶于水。

Cr的價電子構型為(n-1)d5ns1，6個電子都可以參加成鍵，具有多種氧化態。

Cr+2HCl(稀)===CrCl2(藍色)+H2↑

4CrCl2(藍色)+4HCl+O2(空氣)===4CrCl3(綠色)+2H2O

Cr與濃硫酸生成三價鹽，但不溶于濃硝酸(鈍化)，鉻可形成保護膜。

重要化合物

常見氧化態：+Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅵ。

Cr(+Ⅱ)：Cr(H2O)62+，藍色，還原劑。

Cr(+Ⅲ)：Cr(H2O)63+，紫色，最穩定也最重要的氧化態。

呈氧化還原惰性。

不銹鋼中便含有12%以上的鉻。常見的鉻化合物有六價的鉻酐、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉、鉻酸鉀、鉻酸鈉等;三價的三氧化二鉻(鉻綠、Cr2O3);二價的氧化亞鉻。鉻的化合物中以六價鉻毒性最強，三價鉻次之。 [1]

生理功能

鉻是人體必需的微量元素，在肌體的糖代謝和脂代謝中發揮特殊作用。三價的鉻是對人體有益的元素，而六價鉻是有毒的。人體對無機鉻的吸收利用率極低，不到1%;人體對有機鉻的利用率可達10-25%。鉻在天然食品中的含量較低、均以三價的形式存在。 確切地說，鉻的生理功能是與其它控制代謝的物質一起配合起作用，如激素、胰島素、各種酶類、細胞的基因物質(DNA和RNA)等。

生理功能

1.是葡萄糖耐量因子的組成部分，對調節體內糖代謝、維持體內正常的葡萄糖耐量起重要作用。

2.影響機體的脂質代謝，降低血中膽固醇和甘油三酯的含量，預防心血管疾病。

3.是核酸類(DNA和RNA)的穩定劑，可防止細胞內某些基因物質的突變并預防癌癥。正常健康成人每天尿里流失約1微克鉻。

啤酒酵母、廢糖蜜、干酪、蛋、肝、蘋果皮、香蕉、牛肉、面粉、雞以及馬鈴薯等為鉻的主要來源。

鉻缺乏癥

因膳食因素所致鉻攝取不足而引起的缺乏癥未見報道，但3名長期接受TPN治療而未補充鉻的病人出現了鉻缺乏的癥狀。主要表現為不明原因的體重下降，外周神經炎，血漿對葡萄糖的清除受損，呼吸商降低。

過量表現

鉻的毒性與其存在的價態有極大的關系，六價鉻的毒性比三價鉻高約100倍，但不同化合物毒性不同。六價鉻化合物在高濃度時具有明顯的局部刺激作用和腐蝕作用，低濃度時為常見的致癌物質。在食物中大多為三價鉻，其口服毒性很低，可能是由于其吸收非常少。

用途

鉻是重要的戰略物資之一，由于它具有質硬、耐磨、耐高溫、抗腐蝕等特性，在冶金工業、耐火材料和化學工業中得到了廣泛的應用。鉻是金屬中硬度最大的，并以優良的銀白色金屬光澤應用于電鍍工業. 含鉻12%的鋼稱為“不銹鋼”?？捎糜谘u不銹鋼，汽車零件，工具，磁帶和錄像帶等。鉻鍍在金屬上可以防鏽，也叫可羅米，堅固美觀。

鉻的污染主要由工業引起。鉻的開采、冶煉、鉻鹽的制造、電鍍、金屬加工、制革、油漆、顏料、印染工業，都會有鉻化合物排出。

制取生產

鋁熱法生產

包括從鉻礦制取氧化鉻和鋁還原氧化鉻制得金屬鉻兩道工序。

1.氧化鉻制取

鉻鐵礦磨細至160～200目，配加純堿和白云石，于1050～1150℃下氧化焙燒，再用水逆流浸出(見浸取)和過濾，獲得含Na2CrO4大于 200克/升的溶液。加硫酸中和鉻酸鈉溶液，使其pH為7～8，濾出氫氧化鋁等雜質后蒸發到含Na2CrO4大于450克/升，濾出Na2SO4結晶。溶液用硫酸調整pH為 4±0.2,再濾出Na2SO4結晶，獲得重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)溶液。濃縮溶液到約含Na2Cr2O71100克/升時，冷卻濾出Na2SO4結晶，再將溶液濃縮到含Na2Cr2O71500～1550克/升，并于90～100℃保溫8小時，然后冷卻到35℃以下，結晶出重鉻酸鈉。鉻酸鈉轉化成重鉻酸鈉也可用碳酸法，即在15～16大氣壓下通入含50%CO2的氣體,析出的沉淀為碳酸氫鈉：2Na2CrO4+2CO2+H2O─→Na2Cr2O7+2NaHCO3碳酸氫鈉可以回收使用。此法可把在焙燒中配加的純堿重新回收一半，較硫酸法獲得硫酸鈉為有利，但鉻酸鈉不能完全轉化為重鉻酸鈉。

三氧化二鉻的制備可用：①氯化銨還原法。即在重鉻酸鈉晶體中配入一定量的氯化銨，混勻后在還原爐中于700～800℃還原，然后洗去NaCl，過濾獲得三氧化二鉻濾餅，經過干燥、破碎，在回轉窯中于1150～1200℃煅燒。用此法獲得的三氧化二鉻呈墨綠色,顆粒較大,純度高，但生產工序多，并產生有害氣體 HCl。②煅燒鉻酸酐法。即把重鉻酸鈉加入反應鍋中，注入濃硫酸，在200℃下重鉻酸鈉與硫酸反應生成鉻酸酐：

Na2Cr2O7+2H2SO4─→2CrO3+2NaHSO4+H2O靜置后鉻酸酐和硫酸氫鈉沉積成兩層。將上部的硫酸氫鈉舀出，留在鍋中的鉻酸酐再加熱，用水洗去殘留的硫酸鈉，從底部放出鉻酸酐。鉻酸酐在800～950℃下煅燒分解，用水洗去未分解的鉻酸酐，過濾獲得三氧化二鉻。用此法工序少，但產品雜質含量較高。③煅燒氫氧化鉻法。即將含Na2CrO4大于200克/升的溶液加溫至95℃以上，加入純凈的硫化鈉溶液，攪拌后生成大顆粒氫氧化鉻Cr(OH)3沉淀。氫氧化鉻在回轉窯中于1300℃煅燒分解為三氧化二鉻Cr2O3。此法工序少，產品成本低，純度高，但顆粒細，易損失。

2.鋁熱還原

要求原料含 Cr2O3大于99%，含硫低于0.02%，含鉛、砷、錫、銻各低于0.001%。鋁粒粒度應小于0.5毫米,鋁量應不大于理論量的98%。用硝石、鎂屑和鋁粒作引火劑。反應為： 反應焓ΔH圏=-65.0千卡/摩爾(鋁)。為了保持自熱反應過程并使金屬粒與渣順利分離，ΔH圏至少應為-72千卡/摩爾(鋁)，要添加硝酸鈉、氯酸鉀、鉻酸酐或堿金屬重鉻酸鹽等供氧劑補充熱量;也可將混合料預熱到350～400℃再行入爐。還原反應在內砌鎂磚的圓錐形爐筒內進行。先在爐內加入部分混合爐料，在料面中心加引火劑，點燃后在爐料開始反應時，用流槽連續送入其余爐料。反應終止，冷卻至室溫，拆開爐筒取出金屬錠，噴砂清除表面夾渣和氧化膜。生產大金屬錠，能提高鉻的回收率，渣的流動性也好。鋁熱法可獲得純度大于98.5%的金屬鉻，其中含鋁不大于0.5%。渣中含Al2O3高達90%，可作研磨材料。

電解法生產

一般用碳素鉻鐵作原料，采用鉻銨礬法電解流程。把碳素鉻鐵粉碎，溶于電解陽極返回液、結晶母液和硫酸的混合溶液中，過濾除去硅酸鹽等殘渣，濾液用硫酸銨處理并除鐵。純鉻銨礬溶液經陳化(保持30～35℃,放置15日)后，結晶出純鉻銨礬Cr2(SO4)3•(NH4)2SO4•24H2O。純鉻銨礬溶于熱水送入隔膜電解槽電解。用不銹鋼作陰極，鉛銀合金(1%Ag)作陽極，電流密度753安/米2，槽電壓 4.2伏，電解液溫度52～54℃。應控制通過電解液進入陽極室的流速，并準確地控制溶液的pH為2.1～2.4。平均電流效率 45%，電耗約18.5千瓦•時/公斤。產品純度為99.2～99.4%的片狀金屬鉻,含氧0.3～0.5%,呈脆性。

為了提高金屬鉻的純度，可通過真空處理或氫還原降低含氧量。用+6價鉻溶液電解(電流密度 9500安/米2，溫度84～87℃),可得高純度金屬鉻(含氧0.01～0.02%)，但電流效率很低(6～7%)。鉻害防護 鉻酸鹽、重鉻酸鹽等都對人體的粘膜起強烈的腐蝕作用，吸入含有鉻化合物的粉塵和蒸氣會損壞鼻粘膜，并使鼻中軟骨穿孔。受到大量鉻的侵害時會出現腎臟病。當鉻化合物的作用受到吸煙的助長，特別容易促致肺癌。因此，要求鉻的生產設備密閉，有高效能除塵設施，操作場所通風良好。

危害

危害途徑：吸入、皮膚接觸等。

對皮膚

皮膚直接接觸鉻化合物所造成的傷害：

1.鉻性皮膚潰瘍(鉻瘡)

鉻化合物并不損傷完整的皮膚，但當皮膚擦傷而接觸鉻化合物時即可發生傷害作用。鉻性皮膚潰瘍的發病率偶然性較高，主要與接觸時間長短，皮膚的過敏性及個人衛生習慣有關。鉻瘡主要發生于手、臂及足部，但只要皮膚發生破損，不管任何部位，均可發生。指甲根部是暴露處，容易積留臟物，皮膚也最易破損，因此這些部位也易形成鉻瘡。形成鉻瘡前，皮膚最初出現紅腫，具搔癢感，不作適當治療可侵入深部。潰瘍上蓋有分泌物的硬痂，四周部隆起，中央深而充滿腐肉，邊緣明顯，呈灰紅色，局部疼痛，潰瘍部呈倒錐形，潰瘍面較小，一般不超過3mm，有時也可大至12—30mm，或小至針尖般大小，若忽視治療，進一步發展可深放至骨部，劇烈疼痛，愈合甚慢。

2.鉻性皮炎及濕疹

接觸六價鉻也可發生鉻性皮炎及濕疹，患處皮膚搔癢并形成水泡，皮膚過敏者接觸鉻污染物數天后即可發生皮炎，鉻過敏期長達3—6月，濕疹常發生于手及前臂等暴露部份，偶爾也發生在足及踝部，甚至臉部、背部等。

對呼吸道

1.鉻性鼻炎：接觸鉻鹽常見的呼吸道職業病是鉻性鼻炎，該病早期癥狀為鼻粘膜充血，腫脹、鼻腔干燥、搔癢、出血，嗅覺減退，粘液分泌增多，常打噴嚏等，繼而發生鼻中隔潰疹，潰疹部位一般在鼻中隔軟骨前下端1.5cm處，無明顯疼痛感。

鉻性鼻炎根據潰瘍及穿孔程度，可為三期： 1.糜爛性鼻炎，鼻中隔粘膜縻爛，呈灰白色斑點。

2.潰瘍性鼻炎，鼻中隔變薄，鼻粘膜呈凹性缺損，表面有濃性痂蓋，鼻中粘膜蒼白，嗅覺明顯衰退。

3.鼻中隔穿孔，鼻中隔軟骨可見圓形成三角形孔洞穿孔處有黃色痂，鼻粘膜萎縮，鼻腔干燥。

對眼及耳

眼皮及角膜接觸鉻化合物可能引起刺激及潰瘍，癥狀為眼球結膜充血、有異物感、流淚刺痛、視力減弱，嚴重時可導致角膜上皮脫落。 鉻化合物侵蝕鼓膜及外耳引起潰瘍僅偶然發生。

對腸胃道

誤食入六價鉻化合物可引起口腔粘膜增厚，水腫形成黃色痂皮，反胃嘔吐，有時帶血，劇烈腹痛，肝腫大，嚴重時使循環衰竭，失去知覺，甚至死亡。六價鉻化合物在吸入時是有致癌性的，會造成肺癌。

全身中毒

此種情況甚少，癥狀是：頭痛消瘦，腸胃失調，肝功能衰竭，腎臟損傷，單接血球增多，血鈣增多及血磷增多等。[2]

鉻 - 急救措施

1.皮膚接觸：脫去被污染的衣著，用流動清水沖洗。

2.眼睛接觸：立即用大量流動清水沖洗，再用氯霉素眼藥水或用磺胺鈉眼藥水滴眼，并使用抗菌眼膏每日三次，嚴重時立刻就醫。

3.吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處。嚴重時立刻就醫。

4.食入：立即用亞硫酸鈉溶液洗胃解毒，口服1%氧化鎂稀釋溶液，喝牛奶和蛋清等，就醫。