铬的性质及分析方法综述.docx
《铬的性质及分析方法综述.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《铬的性质及分析方法综述.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![铬的性质及分析方法综述.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-4/23/96eb45d4-63f0-459b-916d-2c9a44fd9b77/96eb45d4-63f0-459b-916d-2c9a44fd9b771.gif)
铬的性质及分析方法综述
铬的性质及分析方法综述
一、铬的基本性质
表1:
铬的基本性质
元素符号
Cr
原子系数
24
相对原子质量
51.996g/mol
颜色
金属铬是银白有光泽金属
熔点
2130℃
沸点
2945℃
密度
7.20g/cm3
导电性
差
机械性能
质硬
同位素及放射线
49Cr、50Cr、51Cr、52Cr、53Cr、54Cr
金属稳定性
金属铬的还原能力强,能溶于盐酸、硫酸和高氯酸;但在其它酸中会形成保护性氧化膜,连王水也不可溶解;高温下能被强碱侵蚀。
所属族系
铬位于第三周期第VIB族。
化学活性
铬为不活泼金属,在常温下对氧和湿气都是稳定的,但和氟反应生成CrF3。
金属铬在酸中一般以表面钝化为其特征。
一旦去钝化后,极易溶解于几乎所有的无机酸中,但不溶于硝酸。
在高温下,铬与氮起反应并被碱所侵蚀。
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。
镀在金属上可起保护作用。
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。
化合价
化合价在分析化学中有-2价、-1价、0价、+1价、+2价、+3价、+4价、+5价、+6价。
氧化物
铬有+3和+6两种氧化态的氧化物。
卤化物
氟化铬具有腐蚀性,受高热分解成氟化氢等有毒气体;
三氯化铬易溶于水,溶于乙醇,不溶于乙醚。
加热分解,用于制备铬盐、媒染剂、镀铬、颜料、催化剂等,由氢氧化铬与盐酸作用制得。
氯化铬酰由三氧化铬与盐酸作用制得,易挥发。
硫化物
硫化铬是铬的硫化物,化学式Cr2S3,不溶于水。
盐类
主要为铬酸盐和重铬酸盐
资源情况
金球铬资源丰富,现己探明储量约为75亿吨,可开采储量为48亿吨,主要分布在南非(83.3%)、哈萨克斯塔(8.9%)、津巴布韦(3.9%)等地
冶炼制备
钢铁工业中广泛应用的铬铁合金和硅铬合金是用电炉冶炼的。
金属铬生产则采用金属热还原(铝热)法及电解法。
用途
1、冶金工业:
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;金属铬主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金;
2、耐火材料:
制造成铬砖、铬镁砖和其它特殊耐材料;
3、化学工业:
主要用来生产重铬酸钠,进而抽取其它铬化合物,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。
二、铬的试样分解方法及测定方法
表2:
铬的试样分解方法比较
序号
铬试样分解方法
方法原理
特点
1
熔融分解法
过氧化钠分解法:
视分解温度的不同,可分为半熔(烧结)和全熔两种分解方法。
在(500±10)℃用过氧化钠半溶可使铬铁矿分解,时间为30min左右,熔剂量为试样量的10倍。
全熔的温度在650∽700℃。
半熔法对铂坩埚的损耗小于1mg,空白半熔时间不超过3min。
即使在银坩埚中半熔,银的损耗量也不大。
全熔严禁使用铂坩埚,可以锆、铁或高铝坩埚中进行。
过氧化钠-氢氧化钠分解:
在过氧化钠中加入一定量的氢氧化钠,其比例为5:
2或2:
1,在(520±10)℃使试样熔融分解,熔剂量为试样量的10倍。
熔融时间为25∽30min。
熔融可在铂、银、锆、铁和高铝坩埚中进行。
在铂坩埚中一次熔样,损耗在1mg以下。
其熔样效果优于过氧化钠半熔。
硼酸(硼砂)-碳酸钾钠(碳酸钠)分解:
熔样温度约为1000℃
因引入大量硼,使其后的测试工作变得较为复杂。
对铂坩埚的损耗也较多,熔块提取也较麻烦,不如过氧化钠的应用广泛。
2
酸溶分解法
磷酸-硫酸分解法:
分解温度宜控制在250℃左右,硫酸与磷酸的比例为1:
1或1:
2时,分解温度可升高至360∽380℃。
溶样速度快,手续简便,应用广,常用于铬、全铁和亚铁的测定,但不适用于多项分析或全分析。
氢氟酸-高氯酸分解法:
在试样分解的同时,将铬氧化成高价,趁热滴加浓盐酸可使铬以氯化铬酰形式挥发。
与较碱熔法,较为费时,操作也较麻烦,氯化铬酰气体毒害人的健康。
目前,常用的铬试样分解方法是碱熔法。
三、铬的分离、富集方法
表3:
铬的分离、富集方法比较
序号
分离、富集方法
原理
特点
1
氯化铬酰挥发法
用高氯酸分解试样,铬被氧化成高价,滴加盐酸或加入氯化钠,Cr6+以氯化铬酰气体挥发。
部分Cr6+又被还原,需用高氯酸反复氧化,再用盐酸或氯化钠除铬。
重复10多次后,绝大部分铬可被除去。
2
共沉淀分离法
强碱沉淀分离:
在pH>11的碱性溶液中,铁、锰、钛、钴、镍和镁等金属元素被定量沉淀,而Cr6+则以CrO42-形式留在溶液中
此法对铬的分离效果极好。
若溶液的碱度过大,则过滤困难,且铁也有少量进行溶液。
氢氧化铵沉淀分离:
用氢氧化铵或六次甲基四胺作沉淀剂,可使铁、铝等元素与Cr6+分离,也可使Cr3+沉淀而与碱金属和碱土金属分离。
此法对铬的分离不完全。
3
离子交换树脂分离
1)动态交换分离:
将苯乙烯型强碱性阴离子树脂用水浸泡使其溶胀,再用水洗净,用盐酸溶液浸泡过夜,再用水洗至无黄色后装入交换柱中,在酸性溶液中,铬以Cr2O72-形式被树脂吸附。
2)静态交换分离:
在待交换分离铬的溶液中加入一定量的处理好的树脂,待溶液中铬的橙色褪去溶液呈浅黄色后,过滤,用盐酸反复洗涤树脂至流出液中无铁离子。
3)干树脂交换分离:
将处理好的树脂烘干8h以上,将待交换分离铬的溶液中加入一定量的处理好的干树脂,充分摇动约10min
动态交换分离效果优于静态交换,但需要安排交换柱,操作上也较麻烦。
静态交换因便于操作,在铬铁矿分析中应用广泛。
干树脂交换分离适用于低含量组分的测定。
目前在在铬试样的分离富集中常用的是氯化铬酰挥发法和沉淀分离。
四、铬的测定方法
表4:
铬的测定方法比较
1
原子吸收光谱法
酸溶:
试样用硫-磷混酸分解,以硫酸-硫酸钠作为干扰元素的抑制剂,使用空气-乙炔火焰于波长359.9nm处,原子吸收光谱法测定铬。
灵敏度高、选择性好,操作简便、容易掌握、分析周期短、干扰小等优点。
碱熔:
试样用过氧化钠熔融,水提取后干过滤。
滤液用硫酸中和,以硫酸-硫酸钠作为干扰元素的抑制剂,使用空气-乙炔火焰于波长359.9nm处,原子吸收光谱法测定铬。
2
氢氧化钠底液极谱法
试样用过氧化钠熔融,用沸水提取,若溶液出现紫色可滴加几滴乙醇。
定容时加入亚硫酸钠和明胶溶液。
取上层清液进行测定。
催化极谱法测定铬,相对来说分析精度较低,全流程空白较高。
3
二苯碳酰二肼光度法
试样经碱熔后提取,取清液加硫酸中和,加入二苯碳酰二肼形成可溶性紫红色配合物,借此进行铬的光度测定。
灵敏度高,配合物可稳定1h。
需要控制好显色溶液的酸度。
4
铬酸盐光度法
试样经碱熔后提取,铬以CrO42-形式进入溶液,借其黄色进行铬的光度测定。
处理过程要防止钡、铅与CrO42-部分沉淀,铜、锰量较多时,加少许甲醛煮沸清除。
5
容量法
酸溶-硫酸亚铁铵容量法:
试样用硫-磷混酸分解,以硝酸银为催化剂,用过硫酸铵作铬的氧化剂。
用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至淡黄色。
操作较麻烦,干扰较多
碱熔-硫酸亚铁铵容量法:
试样以过氧化钠-氢氧化钠或过氧化钠作熔剂,熔融后铬被定量氧化至高价,用盐酸中和冷却后加入硫-磷混酸,用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至溶液呈淡黄色,加二苯胺磺酸钠溶液,继续滴定至溶液由蓝紫色突变成亮绿色
操作较麻烦
6
电感耦合等离子体发射光谱法
试样经磷酸-硫酸混合酸分解,于等离子体发射光谱上测定
灵敏度高、选择性好,操作简便、容易掌握、分析周期短、干扰小等优点。
目前在铬试样的分析方法中,常用的是容量法和ICP-AES法。
参考资料
书籍:
1.岩石矿物分析第四版第三分册,P152-165
2.岩石和矿石分析规程,P92-102
3.无机化学,第二版化学工业出版社P250-271
4.矿石及有色金属分析手册P87-90
学术论文:
1.金属铬制备方法研究现状及发展趋势
2.金属铬简介
3.Ⅳ一烯丙基一Ⅳ一(氨基对苯磺酸钠)硫脲光度法测定微量铬(Ⅲ)
4.原子荧光光谱法快速测定样品中的砷、锑、铬、汞
5.原子荧光光谱法测试水系沉积物中铬的方法探讨
6.原子荧光光谱法测砷锑铬汞中一些问题及解决方法
7.锡精矿中铬的测定方法的探讨
8.铬的预分离富集
9.硫化物沉淀分离富集原子吸收法测定钢铁废水中的铬
10.铅铬混合液中铅、铬连续测定方法改进
11.金属铅中微量银、铬的ICP—MS法测定方法研究
12.电镀锡一铬合金镀层和溶液中铬的测定方法
13.ICP—AES连续测定地质样品中痕量砷、锑、铬、锡的方法研究
14.ICP-AES测定锑烟灰中铜、银、硒、碲、砷、铬方法研究
15.应用发射光谱法测定钢中砷、锡、铅、锑、铬的含量
16.纤维柱分离富集硫脲分光光度法测定铜电解液中铬
17.铬的应用
18.原子荧光光谱法测定地质样品中砷、锑、铬、汞时出现的若干问题及解决方法
19.微型氢化物发生器原子吸收法测定铬的分析条件及其干扰研究
20.硫脲比色法测定矿石中铬耐锑的干扰问题的探讨
21.HG—AFS仪双道测定铬汞时的光谱干扰及其消除
22.大量锡锑存在下硫脲光度法
23.竹炭分离富集铬及氢化物发生原子荧光和等离子体质谱法测定
24.盐酸沉淀分离一氢化物发生-四通道原子荧光光谱法同时测银锭中铬、锑、硒和碲
25.铜铬矿石的化学分离试验
26.石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中痕量铬
27.巯基棉吸附分离——二溴羟基苯基荧光酮分光光度法测定钢铁中痕量铬
28.氢氧化铁预富集一原子荧光法测定水中砷锑铬
29.流动注射离子交换分离一火焰原子吸收光谱法测定痕量铬
30.聚邻苯三酚修饰电极选择性预富集与测定铬(Ⅲ)
31.甲基紫修饰的微晶酚酞分离富集.光度法测定痕量铬(Ⅲ)的研究
32.活性碳富集发射光谱法测定化探样品中的金,铬钼
33.沉淀分离一氢化物原子吸收光谱法测定铜粉中铬
34.多金属硫化矿石的分离和综合回收
35.电感耦合等离子体质谱法测定地球化学样品中的银、砷、锑、铬
36.碘化物升华分离一电感耦合等离子体光谱法测定土壤和沉积物中砷、锑、铬、镉、锡
37.铬的原子吸收光谱分析进展
38.火焰原子吸收光谱法快速测定钯材料中铁铅铬
39.原子吸收光谱法测定纯铜中铅、铁、铬
40.部分金属微量铬的测定方法研究
41.ICP法测定钢中铅锡砷锑铬
42.浮选分离石墨炉原子吸收法测定矿石中痕量铬的研究