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鉻
(化學元素)
鎖定
鉻(Chromium),化學符號Cr,原子序數為24,在元素週期表中屬ⅥB族。元素名來自於希臘文,原意為“顏色”,因為鉻的化合物都有顏色。單質為鋼灰色金屬,是自然界硬度最大的金屬。鉻在地殼中的含量為0.01%,居第17位。呈遊離態的自然鉻極其罕見,主要存在於鉻鉛礦中。相對密度7.15g/cm³,熔點1907℃,沸點2679℃。電阻率12.7x10⁻⁸Ω·m(20℃)。
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鉻研究簡史
1798年,沃克蘭給他找到的這種灰色針狀金屬命名為chrom,來自希臘文chroma(顏色)。由此得到鉻的拉丁名稱chromium和元素符號Cr。差不多在同一個時期裏,克拉普羅特也從鉻鉛礦中獨立發現了鉻。
鉻理化性質
鉻物理性質
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。不溶於水。鍍在金屬上可起保護作用。
鉻化學性質
- 鉻與鹵素單質的反應
在更温和的條件下,鉻同氟氣(F₂)、氯氣(Cl₂)、溴單質(Br₂)、碘單質(I₂)分別反應生成相應的三鹵化物氟化鉻(Ⅲ)(CrF₃)、氯化鉻(Ⅲ)(CrCl₃)、溴化鉻(Ⅲ)(CrBr₃)和碘化鉻(Ⅲ)(CrI₃)。
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- 鉻與酸的反應
金屬鉻能迅速溶解在稀鹽酸中,形成氫氣和包含鉻(Ⅱ)離子的水溶液。實際上Cr(Ⅱ)是以Cr(H₂O)₆²⁺配離子的形式存在的。在硫酸中也有相似的情況,但是純淨的鉻不會與酸發生反應,如鉻不會與硝酸(HNO₃)發生反應。事實上,鉻會在硝酸中純化。
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鉻製備方法
鉻工業製備
用於生產鉻的首要礦物是鉻鐵礦[Fe(CrO₂)₂],在熔融的鹼中用空氣氧化該礦物,可以生成含有+6價格的鉻酸鈉(Na₂CrO₄)。鉻酸鈉經過用水萃取、沉澱,並用石墨還原,可以得到氧化鉻(Ⅲ)(Cr₂O₃)。用鋁或硅進一步還原這種氧化物,可以得到金屬鉻。
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鉻實驗室製備
鉻應用領域
鉻可用於制不鏽鋼。紅、綠寶石的色彩也來自於鉻。作為現代科技中最重要的金屬,以不同百分比熔合的鉻鎳鋼千變萬化,種類繁多,令人難以置信。
鉻的毒性與其存在的價態有關,六價鉻比三價鉻毒性高100倍,並易被人體吸收且在體內蓄積,三價鉻和六價鉻可以相互轉化。天然水不含鉻;海水中鉻的平均濃度為0.05μg/L;飲用水中更低。鉻的污染源有含鉻礦石的加工、金屬表面處理、皮革鞣製、印染等排放的污水。
由於鉻合金性脆,作為金屬材料使用還在研究中,鉻主要以鐵合金(如鉻鐵)形式用於生產不鏽鋼及各種合金鋼。金屬鉻用作鋁合金、鈷合金、鈦合金及高温合金、電阻發熱合金等的添加劑。氧化鉻用作耐光、耐熱的塗料,也可用作磨料,玻璃、陶瓷的着色劑,化學合成的催化劑。鹼式硫酸鉻(三價鉻鹽)用作皮革的鞣劑。鉻礬、重鉻酸鹽用作織物染色的媒染劑、浸漬劑及各種顏料。鍍鉻和滲鉻可使鋼鐵和銅、鋁等金屬形成抗腐蝕的表層,並且光亮美觀,大量用於傢俱、汽車、建築等工業。此外,鉻礦石還大量用於製作耐火材料。
鉻分佈情況
在自然界中不存在鉻的單質。鉻最重要的資源是鉻鐵礦(FeCr₂O₄),分佈於土耳其、美國、南非、阿爾巴尼亞、芬蘭、伊朗、馬達加斯加、俄羅斯、津巴布韋、古巴、巴西、日本、印度、巴基斯坦和菲律賓。赤鉛礦是另外一種鉻礦,分佈於俄羅斯、巴西、美國和澳大利亞。
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鉻安全措施
鉻環境危害
三價鉻對人體幾乎不產生有害作用,未見引起工業中毒的報道。進入人體的鉻被積存在人體組織中,代謝和被清除的速度緩慢。鉻進入血液後,主要與血漿中的球蛋白、白蛋白、r-球蛋白結合。六價鉻還可透過紅細胞膜,15分鐘內可以有50%的六價鉻進入細胞,進入紅細胞後與血紅蛋白結合。鉻的代謝物主要從腎排出,少量經糞便排出。六價鉻對人主要是慢性毒害,它可以通過消化道、呼吸道、皮膚和粘膜侵入人體,在體內主要積聚在肝、腎和內分泌腺中。通過呼吸道進入的則易積存在肺部。六價鉻有強氧化作用,所以慢性中毒往往以局部損害開始逐漸發展到不可救藥。經呼吸道侵入人體時,開始侵害上呼吸道,引起鼻炎、咽炎和喉炎、支氣管炎。
鉻健康危害
- 對人皮膚
鉻化合物並不損傷完整的皮膚,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衞生習慣有關。鉻瘡主要發生於手、臂及足部,但只要皮膚髮生破損,不管任何部位,均可發生。指甲根部是暴露處,容易積留髒物,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,癒合甚慢。
接觸六價鉻也可發生鉻性皮炎及濕疹,患處皮膚搔癢並形成水泡,皮膚過敏者接觸鉻污染物數天後即可發生皮炎,鉻過敏期長達3-6月,濕疹常發生於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
接觸鉻鹽常見的呼吸道職業病是鉻性鼻炎,該病早期症狀為鼻粘膜充血,腫脹、鼻腔乾燥、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:
糜爛性鼻炎,鼻中隔粘膜縻爛,呈灰白色斑點。
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。
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,鼻腔乾燥。
- 對眼及耳
眼皮及角膜接觸鉻化合物可能引起刺激及潰瘍,症狀為眼球結膜充血、有異物感、流淚刺痛、視力減弱,嚴重時可導致角膜上皮脱落。
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,症狀是: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。
鉻毒理資料
鉻儲存運輸
鉻儲存方法
儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。應與氧化劑、酸類分開存放,切忌混儲。配備相應品種和數量的消防器材。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。
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鉻運輸方法
運鉻鐵的設備必須要有頂蓋,來避免在運輸的過程中,出現暴風雨的天氣。
鉻鐵在裝車之前,要先檢測運輸地車輛能不能夠安全地運轉,再就是檢查車廂有沒有漏洞,看一看運輸地設備是否有防雨措施,檢測貨物地包裝是否完整,是否將所有貨物歸類整理,然後再有順序地放到運輸設備裏面。
鉻鐵裝滿車廂以後,一定要辦理交接手續,確認以後再發車。
在運輸的過程中,司機應該是定期檢查車輛,檢查頂棚,檢查貨物在車廂內的堆放情況,一般事故的隱患都是從泄漏開的,由於在行車的途中車輛顛簸震動,往往是會造成包裝破損。
高碳鉻鐵廠家提醒雖然鉻鐵不是危險物品,但是在運輸的時候,還要需要注意路線,不能為了路近選擇走一些比較複雜難走的路段,同時也千萬不能在城市街道和人口密集的的方停車,另外在鉻鐵在運輸的過程中,是不可以與堅硬物質混裝,也不可以強烈的振動、摩擦、踩、砸,禁止拋擲。
鉻生理作用
- 參考資料
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- 1. 常文保.化學詞典.北京:科學出版社,2008.05:37.
- 2. 世界衞生組織國際癌症研究機構致癌物清單 3類致癌物清單(共502種) .紹興市市場監督管理局[引用日期2022-11-01]
- 3. 佘煊彥、袁婉清.化學元素知識精編.北京:化學工業出版社,2022.07:60-62.
- 4. 鉻 .物競化學品數據庫[引用日期2024-02-17]
- 5. 我國發布13種礦產資源全球儲量評估數據 .中華人民共和國自然資源部[引用日期2024-02-23]
- 6. 我國的金屬礦產資源現狀 .江蘇自然資源[引用日期2024-04-10]