最硬的金屬—鉻(Cr)
鉻是1797年由法國(guó)沃奎林(L.N.Vauquelin)在“西伯利亞紅鉛礦”(即鉻酸鉛礦)中發(fā)現(xiàn)的.由于鉻的化合物有黃(如鉻酸鎂、鉻酸鉛)、綠(氧化鉻、硫酸鉻)、桔紅(重鉻酸鉀)、猩紅(鉻酸)、藍(lán)紫色(含水硫酸鉻又名鉻礬)等多種多樣的顏色,法國(guó)化學(xué)家伏克勞(A.F.de Fourcroy)和霍伊(R.J.Haü y)將其取名為Chromium(鉻),來源于希臘語Chroma,意為“顏色”.鉻在地殼中的豐度為122ppm,主要以鉻鐵礦存在,綠寶石和紅寶石中的顏色就是其中鉻鹽的顏色.工業(yè)上主要通過焦炭還原鉻鐵礦及鋁或硅還原三氧化二鉻,再通過精煉得到.
金屬鉻具有銀白色光澤,是最堅(jiān)硬的金屬.用鉻和其他金屬組成的合金可大大提高金屬的硬度,延長(zhǎng)使用壽命,如用高鉻鑄鋼作為軋鋼導(dǎo)板材料壽命比鑄鐵導(dǎo)板長(zhǎng)500倍.鉻還具有優(yōu)異的抗腐蝕能力.1913年,英國(guó)科學(xué)家布里爾利采用鉻和鐵等金屬制備合金,但對(duì)成品的一項(xiàng)指標(biāo)并不滿意,于是將它扔進(jìn)了廢品堆.然而過了很長(zhǎng)時(shí)間后,廢品堆中許多金屬都已銹跡斑斑,而該合金卻仍然光亮如新.于是他進(jìn)行了重新研究,制得了材料新秀—不銹鋼.目前,不銹鋼在日常生活、醫(yī)療器械及汽車、造船工業(yè)等各方面都得到了廣泛的應(yīng)用,現(xiàn)在的不銹鋼雖然各種各樣,但仍以鉻為主要添加元素.鉻還常用于電鍍,金屬表面鍍鉻后可增加硬度,防止腐蝕.在我國(guó)秦始皇兵馬俑出土的秦俑佩戴的兵刃和劍上就鍍有金屬鉻,這說明我國(guó)人民2000年前就掌握了鍍鉻技術(shù).鉻的化合物也用于各行各業(yè).重鉻酸鉀廣泛用于造革工業(yè)和紡織工業(yè)；也常溶解于濃流酸或濃硝酸中制成洗液,清洗玻璃儀器上的油跡和污斑；在分析化學(xué)中以重鉻酸鉀作氧化劑,來測(cè)定鐵礦中鐵的含量,俗稱“重鉻酸鉀法”.鉻酸鋅是合成甲醇的催化劑.三氧化二鉻是乙烯聚合反應(yīng)的催化劑.鉻綠(即氧化鉻)和鉻黃(即鉻酸鉛)是重要的顏料.
鉻是人體必需的微量元素.鉻是胰島素不可缺少的輔助成份,通過參與糖的代謝過程,促進(jìn)脂肪和蛋白質(zhì)的合成,進(jìn)而促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育.糖尿病人的血液和頭發(fā)中含鉻量低,心血管疾病也與體內(nèi)鉻含量低有關(guān).現(xiàn)在還有人認(rèn)為近視眼與人體缺鉻有關(guān).當(dāng)人體缺鉻時(shí),胰島素作用降低使糖的利用發(fā)生障礙,結(jié)果血內(nèi)脂肪和類脂,特別是膽固醇含量增加,出現(xiàn)動(dòng)脈硬化—糖尿病的綜合缺鉻癥.若出現(xiàn)高血糖、糖尿、血管硬化時(shí),血糖增高引起滲透壓降低,造成眼睛晶狀體和房水滲透壓改變,促使晶狀體變凸,屈光度增加,形成近視.一般來講,兒童10歲以下時(shí)體內(nèi)鉻含量較高,但10到30歲體內(nèi)鉻會(huì)突然降低,因此這一階段最易發(fā)生近視,應(yīng)注意攝取含鉻高的食物.動(dòng)物肝臟、牛肉、胡椒、小麥、面粉、紅糖等含鉻較多,但食品經(jīng)過加工鉻含量會(huì)大大降低,如白糖比紅糖鉻含量少5/6,小麥加工后也減少約5/6左右.三價(jià)鉻基本無毒,但六價(jià)鉻毒性很強(qiáng),鉻酸鹽和重鉻酸鹽毒性更大.若經(jīng)常吸入含重鉻酸鹽的空氣,會(huì)引起鼻中隔穿孔、眼結(jié)膜炎和咽喉潰瘍.如果不慎口服了重鉻酸鹽則會(huì)引起嘔吐、腹瀉、腎炎、尿毒癥甚至死亡.長(zhǎng)期吸入六價(jià)鉻的粉塵會(huì)引起肺癌.
由于鉻極為廣泛的使用,特別是電鍍行業(yè)的廢水廢渣中含有大量的六價(jià)鉻,很容易造成環(huán)境污染.處理含鉻廢渣主要采用亞鐵還原法,將六價(jià)鉻還原為無毒的三價(jià)；也可采用鋇固定法,使六價(jià)鉻生成不溶性的鉻酸鋇,用于建材.