chromium元素性质

铬(Chromium)是一种具有银白色光泽的金属，无臭、无味，无毒，化学性质很稳定，有延展性，含杂质时硬而脆。熔点1857±20℃，沸点2672°C，密度单晶为7.22克/厘米3，多晶为7.14克/厘米3。它的化学符号是Cr，原子序数24，在6族元素中排行首位，原子量51.9961，化合价+2、+3和+6。电离能为6.766电子伏特。铬的名称来自希腊文Chroma，意为颜色。因为这种元素以多种不同颜色的化合物存在，故被称为"多彩的元素"。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。[2]

Cr的价电子构型为(n-1)d5ns1，6个电子都可以参加成键，具有多种氧化态。

Cr+2HCl(稀)===CrCl2(蓝色)+H2↑

4CrCl2(蓝色)+4HCl+O2(空气)===4CrCl3(绿色)+2H2O

Cr与浓硫酸生成三价盐，但不溶于浓硝酸(钝化)，铬可形成保护膜。

元素名称:铬 [汉语拼音为 gè]英文名称:Chromium

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

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:MainCr+3

OtherCr-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

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

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

常见氧化态:+Ⅱ、+Ⅲ、+Ⅵ。

Cr(+Ⅱ):Cr(H2O)62+，蓝色，还原剂。

Cr(+Ⅲ):Cr(H2O)63+，紫色，最稳定也最重要的氧化态。

呈氧化还原惰性。

不锈钢中便含有12%以上的铬。常见的铬化合物有六价的铬酐、重铬酸钾、重铬酸钠、铬酸钾、铬酸钠等;三价的三氧化二铬(铬绿、CR2O3);二价的氧化亚铬。铬的化合物中以六价铬毒性最强，三价铬次之。

自然界中主要以铬铁矿Fe(CrO2)2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。

主要用来制造不锈钢和其他耐高温耐腐蚀的合金。

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。自然界不存在游离状态的铬，主要含铬矿石是铬铁矿(Chromite， (Fe,Mg)Cr2O4)。Cr的矿物有铬铁矿FeCr2O4(FeO·Cr2O3)、其次是铬铅矿PbCrO4、铬锗石矿Cr2O3。丰度为0.0083%。在地壳中的含量为0.01%，居第17位。

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。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。

铬铁矿磨细至160~200目，配加纯碱和白云石，于1050~1150℃下氧化焙烧，再用水逆流浸出(见浸取)和过滤，获得含Na2CrO4大于 200克/升的溶液。加硫酸中和铬酸钠溶液，使其pH为7~8，滤出氢氧化铝等杂质后蒸发到含Na2CrO4大于 450克/升，滤出Na2SO4结晶。溶液用硫酸调整pH为 4±0.2，再滤出Na2SO4结晶，获得重铬酸钠(Na2Cr2O7)溶液。浓缩溶液到约含Na2Cr2O71100克/升时，冷却滤出Na2SO4结晶，再将溶液浓缩到含Na2Cr2O71500~1550克/升，并于90~100℃保温8小时，然后冷却到35℃以下，结晶出重铬酸钠。铬酸钠转化成重铬酸钠也可用碳酸法，即在15~16大气压下通入含50%CO2的气体，析出的沉淀为碳酸氢钠:2Na2CrO4+2CO2+H2O─→Na2Cr2O7+2NaHCO3碳酸氢钠可以回收使用。此法可把在焙烧中配加的纯碱重新回收一半，较硫酸法获得硫酸钠为有利，但铬酸钠不能完全转化为重铬酸钠。

三氧化二铬的制备可用:①氯化铵还原法。即在重铬酸钠晶体中配入一定量的氯化铵，混匀后在还原炉中于700~800℃还原，然后洗去NaCl，过滤获得三氧化二铬滤饼，经过干燥、破碎，在回转窑中于1150~1200℃煅烧。用此法获得的三氧化二铬呈墨绿色，颗粒较大，纯度高，但生产工序多，并产生有害气体 HCl。②煅烧铬酸酐法。即把重铬酸钠加入反应锅中，注入浓硫酸，在200℃下重铬酸钠与硫酸反应生成铬酸酐:

Na2Cr2O7+2H2SO4─→2CrO3+2NaHSO4+H2O静置后铬酸酐和硫酸氢钠沉积成两层。将上部的硫酸氢钠舀出，留在锅中的铬酸酐再加热，用水洗去残留的硫酸钠，从底部放出铬酸酐。铬酸酐在800~950℃下煅烧分解，用水洗去未分解的铬酸酐，过滤获得三氧化二铬。用此法工序少，但产品杂质含量较高。③煅烧氢氧化铬法。即将含Na2CrO4大于 200克/升的溶液加温至95℃以上，加入纯净的硫化钠溶液，搅拌后生成大颗粒氢氧化铬Cr(OH)3沉淀。氢氧化铬在回转窑中于1300℃煅烧分解为三氧化二铬Cr2O3。此法工序少，产品成本低，纯度高，但颗粒细，易损失。

要求原料含 Cr2O3大于99%，含硫低于0.02%，含铅、砷、锡、锑各低于0.001%。铝粒粒度应小于0.5毫米，铝量应不大于理论量的98%。用硝石、镁屑和铝粒作引火剂。反应为:反应焓ΔH圏=-65.0千卡/摩尔(铝)。为了保持自热反应过程并使金属粒与渣顺利分离，ΔH圏至少应为-72千卡/摩尔(铝)，要添加硝酸钠、氯酸钾、铬酸酐或碱金属重铬酸盐等供氧剂补充热量;也可将混合料预热到350~400℃再行入炉。还原反应在内砌镁砖的圆锥形炉筒内进行。先在炉内加入部分混合炉料，在料面中心加引火剂，点燃后在炉料开始反应时，用流槽连续送入其余炉料。反应终止，冷却至室温，拆开炉筒取出金属锭，喷砂清除表面夹渣和氧化膜。生产大金属锭，能提高铬的回收率，渣的流动性也好。铝热法可获得纯度大于98.5%的金属铬，其中含铝不大于0.5%。渣中含Al2O3高达90%，可作研磨材料。

目前一般用碳素铬铁作原料，采用铬铵矾法电解流程。把碳素铬铁粉碎，溶于电解阳极返回液、结晶母液和硫酸的混合溶液中，过滤除去硅酸盐等残渣，滤液用硫酸铵处理并除铁。纯铬铵矾溶液经陈化(保持30~35℃，放置15日)后，结晶出纯铬铵矾Cr2(SO4)3·(NH4)2SO4·24H2O。纯铬铵矾溶于热水送入隔膜电解槽电解。用不锈钢作阴极，铅银合金(1%Ag)作阳极，电流密度753安/米2，槽电压 4.2伏，电解液温度52~54℃。应控制通过电解液进入阳极室的流速，并准确地控制溶液的pH为2.1~2.4。平均电流效率 45%，电耗约18.5千瓦·时/公斤。产品纯度为99.2~99.4%的片状金属铬，含氧0.3~0.5%，呈脆性。

为了提高金属铬的纯度，可通过真空处理或氢还原降低含氧量。用+6价铬溶液电解(电流密度 9500安/米2，温度84~87℃)，可得高纯度金属铬(含氧0.01~0.02%)，但电流效率很低(6~7%)。铬害防护铬酸盐、重铬酸盐等都对人体的粘膜起强烈的腐蚀作用，吸入含有铬化合物的粉尘和蒸气会损坏鼻粘膜，并使鼻中软骨穿孔。受到大量铬的侵害时会出现肾脏病。当铬化合物的作用受到吸烟的助长，特别容易促致肺癌。因此，要求铬的生产设备密闭，有高效能除尘设施，操作场所通风良好。

危害途径:吸入、皮肤接触等。

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。铬疮主要发生於手、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。

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:

⒈糜烂性鼻炎，鼻中隔粘膜縻烂，呈灰白色斑点。

⒉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。

⒊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。

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。

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。[2]

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。

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。

湿式消解法:准确称取1.0~2.0g样品，置于消解瓶中，同时做试剂空白。如为干燥固体样品，可酌加适量的水，使含水约75%以上，加硝酸10~15m1，混合放置，然后徐徐加热。待激烈反应停止并冷却后，加硫酸5~7.5m1，再徐徐加热。如消解过程中有大量气泡可加辛醇2~3滴。溶液如变为暗色时，再加2~3ml硝酸继续加热，至产生三氧化硫白烟而溶液呈现淡黄色或无色时消解完成。若消解不完全可再加少量硝酸及高氯酸1m1，加热以加速消解，消解液冷却后加5ml水及5m1草酸铵溶液，加热至生成三氧化硫白烟为止，冷后加水使成50ml作为待测溶液，同时做试剂空白。

吸取铬标准溶液(3.2)0，0.20，0.50，1.00，2.00，4.00，6.00，8.00ml，分别置于150ml三角瓶中，加纯水至50ml。

向标准系列中加0.5ml 1+1硫酸，0.5ml 1+1磷酸及2~3滴6%高锰酸钾溶液.如紫红色消褪则应再加高锰酸钾溶液。各加几粒玻璃珠，加热煮沸，如紫红色消退，需补加高锰酸钾至煮沸后仍需保持紫红色。

冷却后向各瓶中加1ml 20%尿素溶液⑴，然后滴加2%亚硝酸钠溶液，每加1滴需充分振摇，直到紫红色刚褪去为止。待瓶中不冒气泡后再将溶液转移到50ml比色管中，用纯水稀释至刻度。

向比色管各加入2.5ml 1+7硫酸，0.5ml 1%二苯碳酰二肼，立即摇匀放置10min⑵在波长540nm下用3cm比色皿以纯水作参比测定吸光度值。绘制标准曲线。

分别取待测溶液及试剂空白溶液50ml于150ml三角瓶中，调pH为7.0。从标准曲线读取铬的浓度。

c=(A-A0)V/mV1

式中:c――化妆品中铬的浓度，μg/g;

A――从标准曲线上查得样品管中铬的含量，μg;

A0――试剂空白管中铬的含量，μg;

m――样品质量，g;

V――样品总体积，ml;

V1――测定时所取样液量，ml。

中国铬矿资源比较贫乏，按可满足需求的程度看，属短 缺资源。总保有储量矿石1078万吨，其中富矿占53.6%。铬矿产地有56处，分布于西藏、新疆、内蒙古、甘肃等13个省(区)，以西藏为最主要，保有储量约占全国的一半。中国铬矿床是典型的与超基性岩有关的岩浆型矿床，绝大多数属蛇绿岩型，矿床赋存于蛇绿岩带中。西藏罗布莎铬矿和新疆萨尔托海铬矿等皆属此类。从成矿时代来看，中国铬矿形成时代以中生代、新生代为主。

在冶金工业上，铬铁矿主要用来生产铬铁合金和金属铬。铬铁合金作为钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢，如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、滚珠轴承钢、弹簧钢、工具钢等。金属铬主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金。这些特种钢和特种合金是航空、宇航、汽车、造船，以及国防工业生产枪炮、导弹、火箭、舰艇等不可缺少的材料。在耐火材料上，铬铁矿用来制造铬砖、铬镁砖和其他特殊耐火材料。

铬铁矿在化学工业上主要用来生产重铬酸钠，进而制取其他铬化合物，用于颜料、纺织、电镀、制革等工业，还可制作催化剂和触媒剂等。

铬铁矿是中国的短缺矿种，储量少，产量低，每年消费量的80%以上依靠进口。铬具有亲氧性和亲铁性，以亲氧性较强，只有在还原和硫的逸度较高的情况下才显示亲硫性。在内生作用条件下铬一般呈三价。六次酸位的Cr3+和Al3+Fe3+的离子半径相接近，故它们之间可以呈广泛的类质同象。此外，可与铬类质同象代替的元素还有Mn、Mg、Ni、Co、Zn等，所以在镁铁硅酸盐矿物和副矿物中有铬的广泛分布。在表生带强烈氧化条件下(碱性介质)，Cr3+氧化成Cr6+形式的铬酸根离子，使不活动的铬离子变成易溶的铬阴离子发生迁移。遇极化性很强的离子(如Cu、Pb等)，则形成难溶的铬酸性矿物。

在自然界中目前已发现的含铬矿物约有50余种，分别属于氧化物类、铬酸盐类和硅酸盐类。此外还有少数氢氧化物、碘酸盐、氮化物和硫化物。其中氮化铬和硫化铬矿物只见于陨 石中。具有工业价值的铬矿物都属于铬尖晶石类矿物，它们的化学通式为(Mg、Fe2+)(Cr、Al、Fe3+)2O4或(Mg、Fe2+)O(Cr、Al、Fe3+)2O3，其Cr2O3含量为18%~62%。

有工业价值的铬矿物，其Cr2O3含量一般都在30%以上，其中常见的是:

⒈铬铁矿

化学成分为(Mg、Fe)Cr2O4，介于亚铁铬铁矿(FeCr2O4，含FeO32.09%、Cr2O3 67.91)与镁铬铁矿(MgCr2O4，含MgO20.96%、Cr2O3 79.04%)之间，通常有人将亚铁铬铁矿和镁铬铁矿也都称为铬铁矿。铬铁矿为等轴晶系，晶体呈细小的八面体，通常呈粒状和致密块状集合体，颜色黑色，条痕褐色，半金属光泽，硬度5.5，比重4.2~4.8，具弱磁性。铬铁矿是岩浆成因矿物，产于超基性岩中，当含矿岩石遭受风化破坏后，铬铁矿常转 入砂矿中。铬铁矿是炼铬的最主要的矿物原料，富含铁的劣质矿石可作高级耐火材料。

⒉富铬类晶石

又称铬铁尖晶石或铝铬铁矿。化学成分为Fe(Cr，Al)2O4，含Cr2O3 32%~38%。其形态、物理性质、成因、产状及用途与铬铁矿相同。

⒊硬铬尖晶石化学成分为(Mg、Fe)(Cr、Al)2O4，含Cr2O3 32%~50%。其形态、物理性质、成因、产状及用途也与铬铁矿相同。

中文名称:异丙醇铬

英文名称:Chromium(III) isopropoxide

英文别名：2-Propanol, chromium(3+) salt (3:1); Isopropanol, chromium salt; 2-Propanol, chromium(3+) salt; Chromium iii isopropoxide

CAS号:31087-39-5

分子式:C3H8CrO

分子量:112.09112

中文名称:三氧化铬

英文名称:Chromium(VI) oxide

中文别名:铬酸酐;铬酐;三氧化铬(VI)

英文别名:Chromic acid, polymer-supported; Chromic anhydride; Chromium trioxide; Chromium Oxide; dihydroxy(dioxo)chromium; hydroxy-(hydroxy-dioxo-chromio)oxy-dioxo-chromium; chromyl oxygen(-2) anion

CAS号:1333-82-0

分子式:CrO3

分子量:99.9943

中文名称:电熔氧化铬

英文名称:Chromium(III) oxide

中文别名:C.I.颜料绿17;氧化铬;三氧化二铬;氧化铬绿;中铬绿;三氧化二铬(III)

英文别名:C.I. 77288; C.I. Pigment Green 17; Dichromium trioxide [BAN]; Chromic oxide; Chromium (III) oxide hydrate; dichromium trioxide; Chromium(III) oxide; Chromium (III) oxide; Chromiumoxidegreenpowder; Chromiumoxidehydrategreenpowder; CHROMIUM OXIDE GREEN; Chrome Oxide Green; trioxochromium; dichromic oxygen(-2) anion; oxo-(oxochromiooxy)chromium

CAS号:1308-38-9

分子式:Cr2O3

分子量:151.9904