铬是一种金属元素,符号Cr,质硬而脆,抗腐蚀性强。用于电镀和制造特种钢。在钢结构和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度耐磨性,但同时降低塑性和韧性。铬能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素。  

基本信息

    元素名称:铬
铬
            铬
  英文名称:chromium  中文别称:含铬色料的通称;金属铬;铬(微晶);铬粉;铬粒;铬片;铬单晶片;铬溅射耙材  CAS号:7440-47-3  分子式:Cr  原子量:51.9961  元素类型:金属元素   

元素性质

  性状:略带暗灰色的银白色金属(体心立方晶系)。  熔点:(1857±20)℃  沸点:2672℃  溶解性:溶于稀硫酸盐酸,不溶于水、硝酸、王水
铬合金
     铬合金
  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  质子数:24  中子数:28  原子序数:24  所属周期:3  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:  主要 Cr+3  其他 Cr-2, Cr-1, Cr0, Cr+1, Cr+2, Cr+4, Cr+5, Cr+6
铬铜
     铬铜
  电负性: 1.66  外围电子排布: 3d5 4s1 核外电子排布: 2,8,13,1  同位素及放射线: 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 

元素描述

  铬是银白色金属,质硬而脆。密度7.20克/厘米3。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。  

发现过程

  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。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。  

元素用途 

·工业用途

  自然界中主要以铬铁矿FeCr2O4形式存在。由氧化铬用铝还原,或由铬氨矾或铬酸经电解制得。  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、钼、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,三价格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。  

·对人体的影响

  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、细胞的基因物质(DNA和RNA)等。  生理功能  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:铬能抑制胆固醇的生物合成,降低血清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,可引起过敏性皮炎或湿疹,病程长,久而不愈。钕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和肝损害。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。  食物来源  铬以小剂量广泛分布在食物中,膳食铬主要来源是谷类、肉类及鱼贝类。  代谢吸收  无机铬化合物在人体的吸收很低,其范围为0.4%-3%或更少。维生素C能促进铬的吸收,试验揭示同时进食铬和维生素C者的血铬浓度一直较高。对铬的吸收部位或机制了解甚少,在小鼠小肠的中断,认为是铬最易扩散的节段,其次是回肠和十二指肠。许多研究认为铬自粪便中排泄。有人通过平衡试验发现粪便中平均含有98.1%的膳食铬。自胆汁排出的铬仅占粪便铬的小部分。  需要人群  血糖高、血压高的人可适当补铬。  生理需要  中国营养学会2000年制订铬的适宜摄入量为50ug/d,可耐受最高摄入量(UL)订为成年人为500ug/d。  过量表现  铬的毒性与其存在的价态有极大的关系,六价铬的毒性比三价铬高约100倍,但不同化合物毒性不同。六价铬化合物在高浓度时具有明显的局部刺激作用和腐蚀作用,低浓度时为常见的致癌物质。在食物中大多为三价铬,其口服毒性很低,可能是由于其吸收非常少。  铬缺乏症  因膳食因素所致铬摄取不足而引起的缺乏症未见报道,但3名长期接受TPN治疗而未补充铬的病人出现了铬缺乏的症状。主要表现为不明原因的体重下降,外周神经炎,血浆对葡萄糖的清除受损,呼吸商降低。  摄入提示  食用大量过于精制的食物容易造成缺乏铬元素。  

健康危害

  危害途径:吸入、皮肤接触等。  对皮肤:皮肤直接接触铬化合物所造成的伤害:  铬性皮肤溃疡(铬疮)  铬化合物并不损伤完整的皮肤,但当皮肤擦伤而接触铬化合物时即可发生伤害作用。铬性皮肤溃疡的发病率偶然性较高,主要与接触时间长短,皮肤的过敏性及个人卫生习惯有关。铬疮主要发生于手、臂及足部,但只要皮肤发生破损,不管任何部位,均可发生。指甲根部是暴露处,容易积留脏物,皮肤也最易破损,因此这些部位也易形成铬疮。形成铬疮前,皮肤最初出现红肿,具搔痒感,不作适当治疗可侵入深部。溃疡上盖有分泌物的硬痂,四周部隆起,中央深而充满腐肉,边缘明显,呈灰红色,局部疼痛,溃疡部呈倒锥形,溃疡面较小,一般不超过3mm,有时也可大至12—30mm,或小至针尖般大小,若忽视治疗,进一步发展可深放至骨部,剧烈疼痛,愈合甚慢。  铬性皮炎及湿疹
  接触六价铬也可发生铬性皮炎及湿疹,患处皮肤搔痒并形成水泡,皮肤过敏者接触铬污染物数天后即可发生皮炎,铬过敏期长达3—6月,湿疹常发生于手及前臂等暴露部份,偶尔也发生在足及踝部,甚至脸部、背部等。  对呼吸道:铬性鼻炎  接触铬盐常见的呼吸道职业病是铬性鼻炎,该病早期症状为鼻粘膜充血,肿胀、鼻腔干燥、搔痒、出血,嗅觉减退,粘液分泌增多,常打喷嚏等,继而发生鼻中隔溃疹,溃疹部位一般在鼻中隔软骨前下端1.5cm处,无明显疼痛感。  铬性鼻炎根据溃疡及穿孔程度,可为三期:  糜烂性鼻炎,鼻中隔粘膜縻烂,呈灰白色斑点。  溃疡性鼻炎,鼻中隔变薄,鼻粘膜呈凹性缺损,表面有浓性痂盖,鼻中粘膜苍白,嗅觉明显衰退。  鼻中隔穿孔,鼻中隔软骨可见圆形成三角形孔洞穿孔处有黄色痂,鼻粘膜萎缩,鼻腔干燥。  对眼及耳:眼皮及角膜接触铬化合物可能引起刺激及溃疡,症状为眼球结膜充血、有异物感、流泪刺痛、视力减弱,严重时可导致角膜上皮脱落。  铬化合物侵蚀鼓膜及外耳引起溃疡仅偶然发生。  对肠胃道:误食入六价铬化合物可引起口腔粘膜增厚,水肿形成黄色痂皮,反胃呕吐,有时带血,剧烈腹痛,肝肿大,严重时使循环衰竭,失去知觉,甚至死亡。六价铬化合物在吸入时是有致癌性的,会造成肺癌。  全身中毒:此种情况甚少,症状是:头痛消瘦,肠胃失调,肝功能衰竭,肾脏损伤,单接血球增多,血钙增多及血磷增多等。 

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。 

监测方法  

·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)  

·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) 

应急处理处置方法  

·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。  

·防护措施

  一般不需特殊防护,但需防止烟尘危害。 

·急救措施

  皮肤接触:脱去被污染的衣着,用流动清水冲洗。  眼睛接触:立即用大量流动清水冲洗,再用氯霉素眼药水或用磺胺钠眼药水滴眼,并使用抗菌眼膏每日三次,严重时立刻就医。  吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。严重时立刻就医。  食入:立即用亚硫酸钠溶液洗胃解毒,口服1%氧化镁稀释溶液,喝牛奶和蛋清等,就医。  灭火方法:干粉、砂土。 

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雾) ①最高允许排放浓度(mg/m3):  0.080;0.070  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