铬因其银色、闪亮的外观而闻名,被用于汽车、炉灶和其他电器的表面,以保护它们不受腐蚀,并改善它们的外观。铬的高熔点和稳定的结构也使它在纺织和耐火材料工业中很有用。当与其他元素结合时,铬会产生鲜艳的颜色,并被用作染料,这就是它最初因希腊语单词chroma而得名的原因,chroma的意思是“颜色”。
它天然存在于地壳中的化合物中。然而,从污染的饮用水中摄入高含量的铬或吸入加热元素的烟雾会导致溃疡、癌症和其他健康问题。
事实
·原子序数(原子核中的质子数):24
·(元素周期表上的)原子符号:Cr
·原子量(原子的平均质量):51.9961
·密度:4.13盎司每立方英寸(7.15克每立方厘米)
·室温相:固体
·熔点:3465华氏度(1907摄氏度)
·沸点:4840华氏度(2671摄氏度)
·天然同位素数(同一元素的原子具有不同的中子数):4
·最常见的同位素:Cr-52
铬的发现
1797年,法国化学家路易·尼古拉斯·沃奎林首次从一种名为西伯利亚红铅的亮红色矿物中分离出铬,现在称为铬酸铅。沃奎林花了一年时间才沉淀出铅,得到纯铬。他将铬混合在各种溶液中,并对其产生的多种颜色产生了兴趣,因此以希腊单词chromame命名,意思是“颜色”。
铬的来源
铬是地壳中第21个最常见的元素,但它不是以自由金属形式存在的。它主要存在于铬铁矿中。铬铁矿产于津巴布韦、俄罗斯、新西兰、土耳其、伊朗、阿尔巴尼亚、芬兰、菲律宾和马达加斯加。
每年大约生产2万吨铬金属,在格陵兰岛、加拿大和美国还有大约10亿吨未开发的矿床。根据杰斐逊实验室的说法,通过在铝或硅的存在下加热铬铁矿矿石,可以获得金属铬。
铬的性质
铬是元素周期表第6组的过渡金属。纯铬是一种银色的、有光泽的、坚硬的金属,具有很高的抛光度,是电镀的理想材料。
根据洛斯阿拉莫斯国家实验室的说法,最重要的铬化合物是钠和钾的铬酸盐,重铬酸盐,以及钾铬和铵铬矾。铬化合物有毒,应小心处理。
铬化合物都具有鲜明的颜色,可用作颜料——亮绿色、黄色、红色和橙色。根据英国皇家化学学会的说法,因为铬,红宝石是红色的,铬处理过的玻璃呈翠绿色。
用于保护和美容
使用一种称为电镀的技术,一层薄薄的铬可以涂在金属和塑料物体上,包括汽车零件和家用电器,使其具有光泽和吸引力。例如,汽车设计师使用镀铬的轮辋和车轮来美化他们的汽车。镀铬不仅仅用于外观; 因为铬在表面形成了一层保护性的氧化层,所以镀铬的物体可以抵抗腐蚀。
不锈钢是铁和至少10.5%铬的合金。它非常耐腐蚀。它用于厨房餐具,电器和炊具,如不锈钢锅和煎锅。
大约90%的皮革是铬鞣的。在这个过程中,硫酸铬被用来处理动物的皮肤,并将其变成能抵抗可能导致降解的热水的皮革。
窑炉使用铬铁矿制成的砖,这种砖在高温下仍能保持强度。纺织工业使用铬离子帮助染料粘附在织物上。铬的高熔点,适度的热膨胀和晶体结构的稳定性使其适用于这些目的。
过量危险
虽然铬在人体中的具体作用尚不清楚,但研究表明,铬是RNA中发现的一种基本微量元素,有助于人体利用葡萄糖。铬在胎盘中最集中,随着年龄的增长,它在人体内的存在减少。
安全摄入量约为每天1毫克。啤酒酵母、小麦胚芽和腰子等食物都富含铬。然而,过量是有毒的。
铬是一种已知会致癌的有毒化合物。然而,过去几年的几项研究已经将自来水中的铬(VI)与癌症联系起来。
过度接触铬也会导致铬溃疡,特别是在镀铬或制革时与铬一起工作数月。铬质溃疡是皮肤或胃上发痒的生洞。如果吸入含有铬的粉尘,产业工人更容易发生鼻腔溃疡和肺癌。此外,2017年发表在《欧洲临床营养学杂志》上的一项研究,将高水平的尿铬与心血管疾病和糖尿病联系起来。