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最硬的金屬—鉻(Cr)
鉻是1797年由法國沃奎林(L.N.Vauquelin)在“西伯利亞紅鉛礦”
(即鉻酸鉛礦)中發現的。由於鉻的化合物有黃(如鉻酸鎂、鉻酸鉛)、綠
(氧化鉻、硫酸鉻)、桔紅(重鉻酸鉀)、猩紅(鉻酸)、藍紫色(含水硫酸鉻
又名鉻礬)等多種多樣的顏色,法國化學家伏克勞(A.F.de Fourcroy)和霍
伊(R.J.Haü y)將其取名為Chromium(鉻),來源於希臘語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。工業上主要通過焦炭還原鉻鐵礦及鋁或矽
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,延長使用壽命,如用高鉻鑄鋼作為軋鋼導板材
料壽命比鑄鐵導板長500倍。鉻還具有優異的抗腐蝕能力。1913年,英國
科學家布里爾利採用鉻和鐵等金屬製備合金,但對成品的一項指標並不滿
意,於是將它扔進了廢品堆。然而過了很長時間後,廢品堆中許多金屬都
已鏽跡斑斑,而該合金卻仍然光亮如新。於是他進行了重新研究,制得了
材料新秀—不銹鋼。目前,不銹鋼在日常生活、醫療器械及汽車、造船工
業等各方面都得到了廣泛的應用,現在的不銹鋼雖然各種各樣,但仍以鉻
為主要添加元素。鉻還常用於電鍍,金屬表面鍍鉻後可增加硬度,防止腐
蝕。在我國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
說明我國人民2000年前就掌握了鍍鉻技術。鉻的化合物也用於各行各業。
重鉻酸鉀廣泛用於造革工業和紡織工業;也常溶解於濃流酸或濃硝酸中制
成洗液,清洗玻璃儀器上的油蹟和汙斑;在分析化學中以重鉻酸鉀作氧化
劑,來測定鐵礦中鐵的含量,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,促進脂肪和蛋白質的合成,進而促進生長發育。糖尿病
人的血液和頭髮中含鉻量低,心血管疾病也與體內鉻含量低有關。現在還
有人認為近視眼與人體缺鉻有關。當人體缺鉻時,胰島素作用降低使糖的
利用發生障礙,結果血內脂肪和類脂,特別是膽固醇含量增加,出現動脈
硬化—糖尿病的綜合缺鉻症。若出現高血糖、糖尿、血管硬化時,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歲以下時體內鉻含量較
高,但10到30歲體內鉻會突然降低,因此這一階段最易發生近視,應注意
攝取含鉻高的食物。動物肝臟、牛肉、胡椒、小麥、麵粉、紅糖等含鉻較
多,但食品經過加工鉻含量會大大降低,如白糖比紅糖鉻含量少5/6,小
麥加工後也減少約5/6左右。
三價鉻基本無毒,但六價鉻毒性很強,鉻酸鹽和重鉻酸鹽毒性更大。
若經常吸入含重鉻酸鹽的空氣,會引起鼻中隔穿孔、眼結膜炎和咽喉潰
瘍。如果不慎口服了重鉻酸鹽則會引起嘔吐、腹瀉、腎炎、尿毒癥甚至死
亡。長期吸入六價鉻的粉塵會引起肺癌。
由於鉻極為廣泛的使用,特別是電鍍行業的廢水廢渣中含有大量的六
價鉻,很容易造成環境污染。處理含鉻廢渣主要採用亞鐵還原法,將六價
鉻還原為無毒的三價;也可採用鋇固定法,使六價鉻生成不溶性的鉻酸