cr的基本性质.docx

1、cr的基本性质cr- 化学元素铬cr即铬。铬元素符号Cr，银白色金属，在元素周期表中属B族，铬的原子序数24，原子量51.996，体心立方晶体，常见化合价为+3、+6和+2。1797年法国化学家沃克兰 (L.N.Vauquelin)在西伯利亚红铅矿（铬铅矿）中发现一种新元素，次年用碳还原，得金属铬。因为铬能够生成美丽多色的化合物，根据希腊字chroma（颜色）命名为chromium。基本信息中文名铬发现时间1797年外文名chromium原子序数24元素符号Cr原子量51.996发现者沃克(L.N.Vauquelin)历史简介铬是由法国化学家Nicholas Louis Vauquelin在巴

2、黎于1798年发现的。他被一种鲜红色的矿石吸引住了，其是于1766年在西伯利亚的金矿开采的，而且曾被归类于西伯利亚红铅。现在知道它是铬铅矿，是铬酸铅的一种形式。Vauquelin分析了它并确认它是一种铅矿石。之后他将其溶解进了酸中，沉淀出铅，过滤掉之后，他把注意力集中到了留下的液剂上，他成功的从中独立出了铬。因着迷于它在溶液中能产生的颜色的范围，他把它命名为chromium（铬），基于希腊词语chroma（颜色）。他之后发现翡翠的绿色也是因为铬。基本信息银白色金属，质极硬，耐腐蚀。密度7.20克/cm 。熔点185720，沸点2672。化合价+2、+3和+6。电离能为6.766电子伏特。金属铬

3、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酸中。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。基本性质中文名称:铬中文别名:含铬色料的通称;金属铬;铬(微晶);铬粉;铬粒;铬片;铬单晶片;铬溅射耙材英文名称:Chromium(III) atomic absorption standard solution英文别名:chromium coating quality balzers 0.7-3.5 mm; Chromi

4、umchipsNmmthick 99,99%; Chromium crystallites (99.99%); ChromiumpelletsNmm; ChromiumflakesNmmanddown; ChromiumpowderNmesh; Chromiumlumpelectrolytic; Chromium chips (99.8%); Chromium pellets(99.7%); Chromium flakes(99.3%); Chromium(III); Chromium solution 1000 ppm; Chromium solution 10 000 ppm; Chrom

5、eCAS:7440-47-31EINECS:231-157-5分子式:Cr分子量:52分子结构: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核电荷数：24电子层分布：2-8-13-1电子层：K-L-M-N外围电子层排布：3d4s1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：Main Cr+3,OtherCr-2, Cr-1, Cr0, Cr+1, Cr+2,

6、 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-4942.3m Cr-50 Cr-5127.7d *Cr-52 Cr-53 Cr-54电子亲合和能： 0 KJmol第一电离能： 653 KJmol第二电离能： 1592 KJmol第三电离能： 2987 KJmol单质密度： 7.19 g/cm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 pmb = 291 pmc = 291 pm = 90 =

7、 90 = 90莫氏硬度：9电离能 (kJ /mol)M - M+ 652.7M+ - M2+ 1592M2+ - M3+ 2987M3+ - M4+ 4740M4+ - M5+ 6690M5+ - M6+ 8738M6+ - M7+ 15550M7+ - M8+ 17830M8+ - M9+ 20220M9+ - M10+ 23580声音在其中的传播速率：（m/S）5940发现人：沃克兰发现年代：1797年发现过程：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。物理性质铬是银白色有光泽的金属，纯铬有延展性，含杂质的铬硬而脆。化学性质铬能慢

8、慢地溶于稀盐酸、稀硫酸，而生成蓝色溶液。与空气接触则很快变成绿色，被空气中的氧氧化成绿色的Cr2O3的缘故。Cr + 2HCl= CrCl+ H4CrCl2 + 4HCl + O= 4CrCl+ 2HO铬与浓硫酸反应，则生成二氧化硫和硫酸铬()。2Cr + 6H2SO4 =Cr2(SO4)3+ 3SO2 + 6H2O但铬不溶于浓硝酸，因为表面生成紧密的氧化物薄膜而呈钝态。在高温下，铬能与卤素、硫、氮、碳等直接化合。铬与稀硫酸反应。Cr + H2SO4 = CrSO4 + H21-3冶炼方法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。铝热法

9、生产包括从铬矿制取氧化铬和铝还原氧化铬制得金属铬两道工序，主要工艺流程见图1。氧化铬制取铬铁矿磨细至160200目，配加纯碱和白云石，于10501150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78，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40.2,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Na2Cr2O715001550克/升，并于90100

10、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1516大气压下通入含50%CO2的气体,析出的沉淀为碳酸氢钠：2Na2CrO4+2CO2+H2ONa2Cr2O7+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：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700800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11501200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

11、，并产生有害气体HCl。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+2H2SO42CrO3+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800950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。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

12、Cr2O3。此法工序少，产品成本低，纯度高，但颗粒细，易损失。铝热还原要求原料含 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。反应焓H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，H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350400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

13、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。电解法生产目前一般用碳素铬铁作原料，采用铬铵矾法电解流程（图2）。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3035，放置15日)后,结晶出纯铬铵矾Cr2(SO4)3(NH4)2SO424H2O。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

14、安/米2，槽电压 4.2伏，电解液温度5254。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2.12.4。平均电流效率 45%，电耗约18.5千瓦时/公斤。产品纯度为99.299.4%的片状金属铬，含氧0.30.5%,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8487），可得高纯度金属铬（含氧0.010.02%），但电流效率很低(67%)。工业使用工业上使用的铬矿石为铬铁矿，属尖晶石(MgOAl2O3)和磁铁矿(FeOFe2O3)类，其通用化学式是(Fe，Mg)O(Cr，Fe，Al2O3)。由于二价元素(M

15、g2+、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(FeOCr2O3)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)130135美元/吨，南非（阿扎尼亚）铬矿(44%Cr2O

16、3)6070美元/吨。主要用途铬为不活泼性金属，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,C r2S3。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。

17、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。铬矾、重铬酸盐用作皮革的鞣料，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40504250镑/吨。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

18、（铝热）法及电解法。铬元素元素性质元素符号：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：4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：Main Cr+3Other Cr-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 基态原子电子排布式：

19、1s22s22p63s23p63d54s1或Ar 3d54s1。核外电子排布： 2,8,13,1同位素及放射线： Cr-4942.3m Cr-50 Cr-5127.7d *Cr-52 Cr-53 Cr-54电子亲合和能： 0 KJmol-1第一电离能： 653 KJmol-1 第二电离能： 1592 KJmol-1 第三电离能： 2987 KJmol-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 pmb = 291 pmc = 291 pm =

20、 90 = 90 = 90莫氏硬度：9电离能 (kJ /mol)M - M+ 652.7M+ - M2+ 1592M2+ - M3+ 2987M3+ - M4+ 4740M4+ - M5+ 6690M5+ - M6+ 8738M6+ - M7+ 15550M7+ - M8+ 17830M8+ - M9+ 20220M9+ - M10+ 23580声音在其中的传播速率：（m/S）5940发现人：沃克兰发现年代：1797年发现过程：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。元素描述银白色金属，质硬而脆。密度7.20克/立方厘米。熔点185

21、720，沸点2672。化合价+2、+3和+6。电离能为6.766电子伏特。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。来源与用途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

22、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0.05g/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

23、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。铬的生理功能主要有：1.体内葡萄糖耐量因子（glucose tolerance factor,GTF）的重要组成成分：GTF是由三价铬、烟酸、谷氨酸、甘氨酸和含硫氨基酸组成的活性化合物，它能增强胰岛素的生物学作用，可通过活化葡萄糖磷酸变位酶而加快体内葡萄糖的利用，并促使葡萄糖转化为脂肪。2.影响脂类代谢：铬能抑制胆固醇的生

24、物合成，降低血清总胆固醇和三酰甘油含量以及升高高密度脂蛋白胆固醇含量。老年人缺铬时易患糖尿病和动脉粥样硬化。3.促进蛋白质代谢和生长发育：铬在核蛋白中含量较高，研究发现它能促进RNA的合成，铬还影响氨基酸在体内的转运。铬摄入不足时，实验动物可出现生长迟缓。正常健康成人每天尿里流失约1微克铬。啤酒酵母、废糖蜜、干酪、蛋、肝、苹果皮、香蕉、牛肉、面粉、鸡以及马铃薯等为铬的主要来源。元素发现铬是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

25、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，其剑到现在还是锋利无比，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

26、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2.53.0mg/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；

27、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 固体废物浸出液(总铬)硫酸亚铁铵容量法 GB/T1555.8-95 固体废物浸出液(总铬)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-

28、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) 最高允许排放浓度(mg/m3)：0.080(表1)；0.070(表2)最高允许排放速率(kg/h)：二级 0.0090.19；三级 0.0140.29(表1)二级 0.0080.16；三级 0.0120.25(表2)无组织排放监控浓度限值：0.07

29、0mg/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) 类类类类类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) 类类类类六价铬 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

30、量标准(mg/L)(六价铬) 类类类类类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/kg6.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

31、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。铬与近视提起近视，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。但近年医学研究表明，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，