铬的详细介绍

2025-03-09 08:08:50

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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，三价铬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。
铬是人体必需的微量元素。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。
工业上使用的铬矿石为铬铁矿，属尖晶石(MgO·Al2O3)和磁铁矿(FeO·Fe2O3)类，其通用化学式是(Fe，Mg)O·(Cr，Fe，Al2O3)。由于二价元素(Mg2+、Fe2+、Zn2+ )和三价元素(Al3+、Fe3+、Cr3+)相互置换，可以出现各种不同成分的矿石。除主成分FeO及Cr2O3外，一般含有不同成分的 MgO、Al2O3 及其他杂质。矿石结构组成对使用有明显影响，如铬尖晶石比铬铁矿(FeO·Cr2O3)难于还原；含蛇纹石的铬矿石，若其中挥发物大于 2%，用它制造的铬质耐火砖在加热到1000℃时，会因释放结晶水而炸裂。美国1978年耗用铬铁矿917000吨，其用途分配如下：冶金61%，化工21%，耐火材料18%。1981年伦敦市场铬矿石价格：土耳其矿(48%Cr2O3,Cr/Fe=3)130～135美元/吨，南非（阿扎尼亚）铬矿(44%Cr2O3)60～70美元/吨。
铬为不活泼性金属，在常温下对氧和湿气都是稳定的,但和氟反应生成CrF3。温度高于600℃时铬和水、氮、碳、硫反应生成相应的Cr2O3，Cr2N和CrN, Cr7C3和Cr3C2,Cr2S3。铬和氧反应时开始较快，当表面生成氧化薄膜之后速度急剧减慢；加热到1200℃时，氧化薄膜破坏，氧化速度重新加快，到2000℃时铬在氧中燃烧生成Cr2O3。铬很容易和稀盐酸或稀硫酸反应,生成氯化物或硫酸盐，同时放出氢气。
由于铬合金性脆，作为金属材料使用还在研究中,铬主要以铁合金（如铬铁）形式用于生产不锈钢及各种合金钢。金属铬用作铝合金、钴合金、钛合金及高温合金、电阻发热合金等的添加剂。氧化铬用作耐光、耐热的涂料，也可用作磨料，玻璃、陶瓷的着色剂，化学合成的催化剂。碱式硫酸铬（三价铬盐）用作皮革的鞣剂。铬矾、重铬酸盐用作织物染色的媒染剂、浸渍剂及各种颜料。镀铬和渗铬可使钢铁和铜、铝等金属形成抗腐蚀的表层，并且光亮美观，大量用于家具、汽车、建筑等工业。此外，铬矿石还大量用于制作耐火材料。
1978年世界金属铬生产能力为：电解法6000吨，铝热法4300吨。日本1978年生产金属铬2884吨，1977年的消费分配为：高温合金40%，铝合金31%，焊条25%。1981年伦敦市场纯度大于99%的块状铬的价格为4050～4250镑/吨。铬是人体内必需的微量元素之一，它在维持人体健康方面起关键作用。铬对人体十分有利的微量元素，不应该被忽视，它是正常生长发育和调节血糖的重要元素。铬在人体内的含量约为7毫克，主要分布于骨骼、皮肤、肾上腺、大脑和肌肉之中。那么，铬元素对人体到底有什么样的作用呢？
随着年龄的增长而逐渐减少，铬的需要量很少，铬作为一种必要的微量营养元素在所有胰岛素调节活动中起重要作用，它能帮助胰岛素促进葡萄糖进入细胞内的效率，是重要的血糖调节剂。在血糖调节方面，特别是对糖尿病患者而言有着重要的作用。它有助于生长发育，并对血液中的胆固醇浓度也有控制作用，缺乏时可能会导致心脏疾病。
当缺乏铬时，就很容易表现出糖代谢失调，如不及时补充这种元素，就会患糖尿病，诱发冠状动脉硬化导致心血管病，严重的会导致白内障、失明、尿毒症等并发症。
铬还是葡萄糖耐量因子的组成成分，它可促进胰岛素在体内充分地发挥作用。在生理上对机体的生长发育来说，胰岛素和生长激素同等重要，缺一不可。胰岛素在人体内的作用非常大，既是体内重要的合成激素可促进葡萄糖的摄取、贮存和利用，又可促进脂肪酸的合成，还能促进蛋白质的合成和贮存。因此，青少年想健康、科学的成长发育，一定不能缺少铬。
有一些人听说自己缺铬，就盲目补铬。把高铬食物当做营养品来长期服用，使人体处在一个高铬的状态。其实盲目地补铬是不可取的，如果摄取过量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。
铬虽然人体需要量很少，但作用很大。它是使胰岛素起作用的一种重要元素。糖尿病人存在缺铬和缺锌的问题，并且有并发症时患者的铬、锌含量均显著低于无并发症患者。三价铬可以改善胰岛素的敏感性。
含铬量比较高的食物有主要是一些粗粮，如我们通常食用的小麦、花生、蘑菇等等，另外胡椒、以及动物的肝脏、牛肉、鸡蛋、红糖、乳制品等都是含有铬元素比较高的食品。多吃这些食品，就能保证人体的铬元素的充足。当然，前提是保证流失不会过多。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。
我国考古人员在秦陵挖掘的宝剑，其剑锋利无比，原因是剑锋上面覆盖了一层铬，听起来不算神奇，但是可以证明几千年前我们就发现并使用铬了。
一、健康危害
侵入途径：吸入、食入。
健康危害：三价铬对人体几乎不产生有害作用，未见引起工业中毒的报道。进入人体的铬被积存在人体组织中，代谢和被清除的速度缓慢。铬进入血液后，主要与血浆中的球蛋白、白蛋白、r-球蛋白结合。六价铬还可透过红细胞膜，15分钟内可以有50%的六价铬进入细胞，进入红细胞后与血红蛋白结合。铬的代谢物主要从肾排出，少量经粪便排出。六价铬对人主要是慢性毒害，它可以通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜侵入人体，在体内主要积聚在肝、肾和内分泌腺中。通过呼吸道进入的则易积存在肺部。六价铬有强氧化作用，所以慢性中毒往往以局部损害开始逐渐发展到不可救药。经呼吸道侵入人体时，开始侵害上呼吸道，引起鼻炎、咽炎和喉炎、支气管炎。
二、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。
3.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）
4.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
硫酸亚铁铵容量法 GB/T1555.8-95
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)
5.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(铬酸雾) ①最高允许排放浓度(mg/m3)：
0.080(表1)；0.070(表2)
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
6.应急处理处置方法
一、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。
二、防护措施
一般不需特殊防护，但需防止烟尘危害。
三、急救措施
皮肤接触：脱去污染的衣着，用流动清水冲洗。
眼睛接触：立即翻开上下眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。
吸入：脱离现场至空气新鲜处。
食入：给饮足量温水，催吐，就医。
灭火方法：干粉、砂土。提起近视，许多人常将其归咎于不良用眼，如看书距离不当，光太暗，持久用眼等。但饮食不当也是诱发青少年近视的原因之一。
美国纽约大学研究员贝兰博士对大量青少年近视病例进行研究之后指出，体内缺乏微量元素铬与近视的形成有一定的关系。铬元素在人体中与球蛋白结合，为球蛋白正常代谢必需。在糖与脂肪的代谢中，铬协助胰岛素发挥重要的生理作用。处于生长发育旺盛时期的青少年，铬的需求比成人大。铬主要存在于粗粮、红糖、蔬菜及水果等食物中，有些家长不注意食物搭配，长期给孩子吃一些精细食物，从而造成缺铬，眼睛晶体渗透压的变化，使晶状体变凸，屈光度增加，产生近视。
铬的测定湿式消解法：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（1），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10min(2)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。铬是维持人体生命活动的必需元素，能帮助胰岛素促进葡萄糖进入细胞内的效率，是重要的血糖调节剂及促进生长发育的功能。此外，铬是糖尿病的“克星“，在日常生活中可以多摄取富含铬的食物。而富含铬的食物有哪些呢？
铬是动物和人体必不可少的微量营养素之一。其主要作用是帮助维持身体中所允许的正常葡萄糖含量。饮食中供铬不足与葡萄糖和类脂同化作用的改变有关。肠胃中铬的吸收与食品中元素的化学结构有关。研究表明，饮食中摄人的无机铬只有1%被吸收，铬一旦被吸收，便迅速离开血液分布于各个器官中，特别是肝脏，有3价铬存在。在所有细胞组织中铬的浓度都随着年龄的增加而下降。吸收的铬主要通过肾脏排泄。人体的头发含铬浓度最高，约为0．2～2．0毫克/千克。
铬的最好来源是肉类，尤以肝脏和其他内脏，是生物有效性高的铬的来源。啤酒酵母、未加工的谷物、麸糠、硬果类、乳酪也提供较多的铬；软体动物、海藻、红糖、粗砂糖中的铬的含量高于白糖。家禽、鱼类和精制的谷类食物含有很少的铬。长期食用精制食品和大量的精糖，可促进体内铬的排泄增加，因此造成铬的缺乏。
铬的丰富来源有干酪、蛋白类和肝。
良好来源有苹果皮、香蕉、牛肉、啤酒、面包、红糖、黄油、鸡、玉米粉、面粉、土豆、植物油和全麦。
一般来源有胡萝卜、青豆、柑橘、菠菜和草莓。
微量来源有大部分的水果和蔬菜、牛奶及糖。
需要补充铬的人群可以多吃点上面列举的食物。
铬有助于胰岛素促进葡萄糖进入细胞内的效率，是血糖调节剂，可以预防糖尿病。大家在日常饮食中注意通过这些食物补充铬元素，特别是糖尿病患者，更加应该增加铬元素的摄入量。 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。

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