铬
字源
铬由发现者路易-尼古拉·沃克兰命名为法语: chrome ,源自希腊语“ χρώμα ”(拉丁化: chrōma ),字面意思是颜色或颜料 ,因为由这种元素构成的化合物拥有许多不同颜色。 chromium 是美式英文 与新拉丁语 ,根据 chrome ,加上金属离子常用的词尾-ium之后形成 。法文与英式英文为 C h r ome ,德文为 C h r om 。在中国,现代标准汉语将铬定音为gè。
历史
1761年,法国人约翰·戈特洛布·莱曼(Johann Gottlob Lehmann)在乌拉山区发现一种橘红色的金属矿,他当时将它命名为西伯利亚红铅,但这种矿石实际上由铬铅矿构成。1770年,彼得·西蒙·帕拉斯在同一个地点,见到这种矿石。这种金属被带回欧洲后,被当成颜料,使用于油画等地方。当时欧洲铬铅矿都需要由俄国输入,产量不大。
1797年,法国人路易-尼古拉·沃克兰得到一些铬铅矿样本。经过与盐酸混合,他从中制作出三氧化铬。1798年,在加热三氧化铬溶液之后,沃克朗从中分离出铬,确认为化学元素之一。
1994年,中国兵马俑二号坑开挖, 坑中取出来的一批秦朝青铜剑经过检验后发现外层镀有约10微米的铬盐化合物,可惜使用的冶炼工艺已失传,当初的实际发现年代与所采取的铬提炼法依旧不明。
来源
自然界没有游离状态的铬,主要的矿物是铬铅矿(Chromite, (Fe,Mg)Cr 2 O 4 )。
主要分布在东非大裂谷、乌拉尔褶皱带、阿尔卑斯—喜马拉雅褶皱带、环太平洋矿带。南非与哈萨克斯坦占世界储量的95%。此外,津巴布韦、阿尔巴尼亚、土耳其等国储量较高。
中国严重缺乏铬资源,保有铬铁矿矿石1000万吨。铬铁矿石年产量约20万吨。由于中国是不锈钢生产大国,铬严重依赖进口。
美国地质调查局发布的数据显示,2013年和2014年,全球铬年产量如下(单位千吨):
性质
化学性质
铬在室温下化学性质稳定,在空气中生成保护膜。可溶于稀盐酸和稀硫酸,在冷的浓硝酸或王水中钝化。
化合物
铬的氧化离子铬酸根CrO 4 呈黄色是常见的氧化剂。重铬酸根Cr 2 O 7 呈橙色。铬离子Cr 呈蓝紫色或绿色。
用途
大多用于制不銹钢等特殊钢,例如:汽车零件、工具、磁带、录像带、菜刀等厨房用品。可以提升钢的强度又具极佳的耐热性,使用于制造飞机引擎及核能器械用的超合金(超耐热抗蚀合金)及镀覆等用途。 铬镀在金属上可以防锈,也叫可罗米,坚固美观。
三价铬的生理作用
铬是人体必需的微量元素,在肌体的糖代谢和脂代谢中发挥特殊作用。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。铬的生理功能主要有:
是葡萄糖耐量因子的组成部分,对调节体内糖代谢、维持体内正常的葡萄糖耐量起重要作用。
影响机体的脂质代谢,降低血中胆固醇和甘油三酯的含量,预防心血管疾病。
是核酸类(DNA和RNA)的稳定剂,可防止细胞内某些基因物质的突变并预防癌症。
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。
六价铬的危害
危害途径:吸入、皮肤接触等。
对皮肤
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。铬疮主要发生于手、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分,偶尔也发生在足及踝部,甚至脸部、背部等。
对呼吸道
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:
糜烂性鼻炎,鼻中隔粘膜縻烂,呈灰白色斑点。
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。
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。
对眼及耳
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。
对肠胃道
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。
全身中毒
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。
急救措施
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。
参考资料
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