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铬,一种金属元素,符号Cr,质硬而脆,抗腐蚀性强。用于电镀和制造特种钢。  

目录

详细字义

1. 一种蓝白色多价金属元素,原子序数24,通常制得的铬,质硬且脆,抗腐蚀,只以化合状态存在。主要以铬铁矿形式存在,用铝热法、硅热法或电解法将它从矿石中分离出,主要用于合金(如供铬钢用的铬铁合金或如镍铬电阻合金)及电镀(如汽车减震器和内部装璜以及切削工具) [chromium]——元素符号Cr  

金属——铬

元素性质

元素符号:Cr

元素原子量:51.9961

元素类型:金属元素

原子体积:(立方厘米/摩尔) 7.23

元素在太阳中的含量:(ppm) 20

元素在海水中的含量:(ppm) 太平洋表面 0.00015

地壳中含量:(ppm)100

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质子数:24

中子数:28

原子序数:24

所属周期:4所属族数:VIB

电子层分布:2-8-13-1

晶体结构:晶胞为体心立方晶胞,每个晶胞含有2个金属原子。

氧化态:

Main Cr+3

Other Cr-2, Cr-1, Cr0, Cr+1, Cr+2, Cr+4, Cr+5, Cr+6

电负性: 1.66

外围电子排布: 3d5 4s1 基态原子电子排布式:1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar] 3d54s1。

核外电子排布: 2,8,13,1

同位素放射线: Cr-49[42.3m] Cr-50 Cr-51[27.7d] *Cr-52 Cr-53 Cr-54

电子亲合和能: 0 KJ.mol-1

第一电离能: 653 KJ.mol-1 第二电离能: 1592 KJ.mol-1 第三电离能: 2987 KJ.mol-1

单质密度: 7.19 g/cm3 单质熔点: 1857.0 ℃ 单质沸点: 2672.0 ℃

原子半径: 1.85 埃 离子半径: 0.62(+3) 埃 共价半径: 1.18 埃

晶胞参数:

a = 291 pm

b = 291 pm

c = 291 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

莫氏硬度:9

电离能 (kJ /mol)

M - M+ 652.7

M+ - M2+ 1592

M2+ - M3+ 2987

M3+ - M4+ 4740

M4+ - M5+ 6690

M5+ - M6+ 8738

M6+ - M7+ 15550

M7+ - M8+ 17830

M8+ - M9+ 20220

M9+ - M10+ 23580

声音在其中的传播速率:(m/S)5940

发现人:沃克兰 发现年代:1797年

发现过程:

1797年,法国的沃克兰,从红铅矿和盐酸反应的产物里,提出三氧化铬,并用木炭和铬酐共热,得到金属铬粉。  

元素描述

银白色金属,质硬而脆。密度7.20克/立方厘米。熔点1857±20℃,沸点2672℃。化合价+2、+3和+6。电离能为6.766电子伏特。金属铬在酸中一般以表面钝化为其特征。一旦去钝化后,即易溶解于几乎所有的无机酸中,但不溶于硝酸。铬在硫酸中是可溶的,而在硝酸中则不易溶。在高温下被水蒸气所氧化,在1000℃下被一氧化碳所氧化。在高温下,铬与氮起反应并为熔融的碱金属所侵蚀。可溶于强碱溶液。铬具有很高的耐腐蚀性,在空气中,即便是在赤热的状态下,氧化也很慢。不溶于水。  

来源与用途

自然界中主要以铬铁矿FeCr2O4形式存在。由氧化铬用铝还原,或由铬氨矾或铬酸电解制得。

按照在地壳中的含量,铬属于分布较广的元素之一。它比在它以前发现的钴、镍、、钨都多。这可能是由于铬的天然化合物很稳定,不易溶于水,还原比较困难。有人认为沃克兰取得的金属铬可能是铬的碳化物。

铬用于制不锈钢,汽车零件,工具,磁带和录像带等。 铬镀在金属上可以防锈,也叫可多米,坚固美观。

铬可用于制不锈钢。红、绿宝石的色彩也来自于铬。作为现代科技中最重要的金属,以不同百分比熔合的铬镍钢千变万化,种类繁多,令人难以置信。

铬的毒性与其存在的价态有关,六价铬比三价铬毒性高100倍,并易被人体吸收且在体内蓄积,三价铬和六价铬可以相互转化.天然水不含铬;海水中铬的平均浓度为0.05ug/l;饮用水中更低.铬的污染源有含铬矿石的加工、金属表面处理、皮革鞣制、印染等排放的污水。

铬是人体必需的微量元素,在肌体的糖代谢和脂代谢中发挥特殊作用。三价的铬是对人体有益的元素,而六价铬是有毒的。人体对无机铬的吸收利用率极低,不到1%;人体对有机铬的利用率可达10-25%。铬在天然食品中的含量较低、均以三价的形式存在。

确切地说,铬的生理功能是与其它控制代谢的物质一起配合起作用,如激素胰岛素、各种酶类、细胞基因物质(DNA和RNA)等。

铬的生理功能主要有:

1.体内葡萄糖耐量因子(glucose tolerance factor,GTF)的重要组成成分:GTF是由三价铬、烟酸谷氨酸甘氨酸和含硫氨基酸组成的活性化合物,它能增强胰岛素的生物学作用,可通过活化葡萄糖磷酸变位酶而加快体内葡萄糖的利用,并促使葡萄糖转化为脂肪。

2.影响脂类代谢:铬能抑制胆固醇生物合成,降低血清总胆固醇和三酰甘油含量以及升高高密度脂蛋白胆固醇含量。老年人缺铬时易患糖尿病动脉粥样硬化

3.促进蛋白质代谢和生长发育:铬在核蛋白中含量较高,研究发现它能促进RNA的合成,铬还影响氨基酸在体内的转运。铬摄入不足时,实验动物可出现生长迟缓。

正常健康成人每天尿里流失约1微克铬。

啤酒酵母、废糖蜜、干酪、蛋、肝、苹果皮、香蕉、牛肉、面粉、鸡以及马铃薯等为铬的主要来源。

铬为皮肤变态反应原,可引起过敏性皮炎湿疹,病程长,久而不愈。如对眼睛和黏膜有很强的刺激性,对皮肤有中度刺激性,吸入还可导致肺栓塞肝损害。我国和欧盟等有关国家的相关规定中均把这两种元素列为化妆品禁用物质。  

元素发现

铬是1797年法国化学家沃克兰从当时称为红色西伯利亚矿石中发现的。早在1766年,在俄罗斯圣彼得堡任化学教授的德国的列曼曾经分析了它,确定其中含有铅。1798年沃克兰给他找到的这种灰色针状金属命名为chrom,来自希腊文chroma(颜色)。由此得到铬的拉丁名称chromium和元素符号Cr。差不多在同一个时期里,克拉普罗特也从铬铅矿中独立发现了铬。  

对环境的影响

一、健康危害

侵入途径:吸入、食入。

健康危害:金属铬对人体几乎不产生有害作用,未见引起工业中毒的报道。进入人体的铬被积存在人体组织中,代谢和被清除的速度缓慢。铬进入血液后,主要与血浆中的铁球蛋白白蛋白、r-球蛋白结合,六价铬还可透过红细胞膜,15分钟内可以有50%的六价铬进入细胞,进入红细胞后与血红蛋白结合。铬的代谢物主要从肾排出,少量经粪便排出。六价铬对人主要是慢性毒害,它可以通过消化道呼吸道、皮肤和粘膜侵入人体,在体内主要积聚在肝、肾和内分泌腺中。通过呼吸道进入的则易积存在肺部。六价铬有强氧化作用,所以慢性中毒往往以局部损害开始逐渐发展到不可救药。经呼吸道侵入人体时,开始侵害上呼吸道,引起鼻炎咽炎喉炎支气管炎

二、毒理学资料及环境行为

六价铬污染严重的水通常呈黄色,根据黄色深浅程度不同可初步判定水受污染的程度。刚出现黄色时,六价铬的浓度为2.5~3.0mg/L。

致癌性判定:动物为可疑反应。

危险特性:其粉体遇高温、明火能燃烧。

燃烧(分解)产物:自然分解产物未知。

3.现场应急监测方法

速测管法;目视比色法;便携式分光光度法《突发性环境污染事故应急监测与处理处置技术》万本太主编

便携式比色计(六价铬)(意大利哈纳公司产品)

4.实验室监测方法

监测方法 来源 类别

高锰酸钾氧化-二苯碳酰二肼光度法 GB7466-87 水质(总铬)

火焰原子吸收法 GB/T17137-1997 土壤(总铬)

二苯碳酰二肼光度法;

直接火焰原子吸收法 GB/T1555.5-95 固体废物浸出液(总铬)

硫酸亚铁铵容量法 GB/T1555.8-95 固体废物浸出液(总铬)

硫酸亚铁铵容量法;

二苯碳酰二肼光度法 GB/T1555.4-95 固体废物浸出液(六价铬)

二苯碳酰二肼光度法 GB7467-87 水质(六价铬)

二苯碳酰二肼比色法 CJ/T97-99 城市生活垃圾(总铬)

二苯碳酰二肼光度法 《空气和废气监测分析方法》国家环保局编 空气和废气(六价铬)

原子吸收法 《固体废弃物试验分析评价手册》中国环境监测总站等译 固体废弃物(总铬)

5.环境标准

中国(TJ36-79) 居住区大气中有害物质的最高容许浓度 0.0015mg/m3(一次值)(六价铬)

中国(GB16297-1996) 大气污染物综合排放标准(铬酸雾) ①最高允许排放浓度(mg/m3):

0.080(表1);0.070(表2)

②最高允许排放速率(kg/h):

二级 0.009~0.19;三级 0.014~0.29(表1)

二级 0.008~0.16;三级 0.012~0.25(表2)

③无组织排放监控浓度限值:

0.070mg/m3(表2);0.080mg/m3(表1)

中国(GB5749-85) 生活饮用水水质标准 0.05mg/L(六价铬)

中国(GB5048-92) 农田灌溉水质标准 0.1mg/L(水作、旱作、蔬菜)(六价铬)

中国(GB/T14848-93) 地下水质量标准(mg/L)(六价铬) Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类 Ⅴ类

0.005 0.01 0.05 0.1 >0.1

中国(GB11607-89) 渔业水质标准 0.1mg/L

中国(GB3097-1997) 海水水质标准(mg/L) Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类

六价铬 0.005 0.010 0.020 0.050

总铬 0.05 0.10 0.20 0.50

中国(GHZB1-1999) 地表水环境质量标准(mg/L)(六价铬) Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类 Ⅴ类

0.01 0.05 0.05 0.05 0.1

中国(GB15618-1995) 土壤环境质量标准(mg/kg) 一级 二级 三级

水田 90 250 ~ 350 400

旱地 90 150 ~ 250 300

中国(GB5058.3-1996) 固体废弃物浸出毒性鉴别标准值 10mg/L(铬);1.5(六价铬)

中国(GB8172-87) 城镇垃圾农用控制标准 300mg/kg

6.应急处理处置方法

一、泄漏应急处理

切断火源。戴好口罩和手套。收集回收。

国内处理含六价铬废水的常用方法有硫酸亚铁-石灰法、离子交换法、铁氧体法等。

二、防护措施

一般不需特殊防护,但需防止烟尘危害。

三、急救措施

皮肤接触:脱去污染的衣着,用流动清水冲洗。

眼睛接触:立即翻开上下眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。

吸入:脱离现场至空气新鲜处。

食入:给饮足量温水,催吐,就医。

灭火方法:干粉、砂土。  

铬与近视

提起近视,许多人将常归咎于不良用眼,如看书距离不当,光太暗,持久用眼等。但近年医学研究表明,饮食不当也是诱发青少年近视的原因之一。

美国纽约大学研究员贝兰博士对大量青少年近视病例进行之后指出,体内缺乏微量元素铬与近视的形成有一定的关系。铬元素在人体中与球蛋白结合,为球蛋白正常代谢必需。在糖与脂肪的代谢中,铬协助胰岛素发挥重要的生理作用。处于生长发育旺盛时期的青少年,铬的需求比成人大。铬主要存在于粗粮、红糖、蔬菜及水果等食物中,有些家长不注意食物搭配,长期给孩子吃一些精细食物,从而造成缺铬,眼睛晶体渗透压的变化,使晶状体变凸,屈光度增加,产生近视。

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