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最抗腐蚀的金属——铬

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  铬是1797年由法国沃奎林(L.N.Vauquelin)在“西伯利亚红铅矿”(即铬酸铅矿)中发现的。由于铬的化合物有黄(如铬酸镁、铬酸铅)、绿(氧化铬、硫酸铬)、桔红(重铬酸钾)、猩红(铬酸)、蓝紫色(含水硫酸铬又名铬矾)等多种多样的颜色,法国化学家伏克劳(A.F.de Fourcroy)和霍伊(R.J.Haü y)将其取名为Chromium(铬),来源于希腊语Chroma,意为“颜色”。铬在地壳中的丰度为122ppm,主要以铬铁矿存在,绿宝石和红宝石中的颜色就是其中铬盐的颜色。工业上主要通过焦炭还原铬铁矿及铝或硅还原三氧化二铬,再通过精炼得到。

         金属铬具有银白色光泽,是最坚硬的金属。用铬和其他金属组成的合金可大大提高金属的硬度,延长使用寿命,如用高铬铸钢作为轧钢导板材料寿命比铸铁导板长500倍。铬还具有优异的抗腐蚀能力。1913年,英国科学家布里尔利采用铬和铁等金属制备合金,但对成品的一项指标并不满意,于是将它扔进了废品堆。然而过了很长时间后,废品堆中许多金属都已锈迹斑斑,而该合金却仍然光亮如新。于是他进行了重新研究,制得了材料新秀—不锈钢。目前,不锈钢在日常生活、医疗器械及汽车、造船工业等各方面都得到了广泛的应用,现在的不锈钢虽然各种各样,但仍以铬为主要添加元素。铬还常用于电镀,金属表面镀铬后可增加硬度,防止腐蚀。在我国秦始皇兵马俑出土的秦俑佩戴的兵刃和剑上就镀有金属铬,这说明我国人民2000年前就掌握了镀铬技术。铬的化合物也用于各行各业。重铬酸钾广泛用于造革工业和纺织工业;也常溶解于浓流酸或浓硝酸中制成洗液,清洗玻璃仪器上的油迹和污斑;在分析化学中以重铬酸钾作氧化剂,来测定铁矿中铁的含量,俗称“重铬酸钾法”。铬酸锌是合成甲醇的催化剂。三氧化二铬是乙烯聚合反应的催化剂。铬绿(即氧化铬)和铬黄(即铬酸铅)是重要的颜料。

         铬是人体必需的微量元素。铬是胰岛素不可缺少的辅助成份,通过参与糖的代谢过程,促进脂肪和蛋白质的合成,进而促进生长发育。糖尿病人的血液和头发中含铬量低,心血管疾病也与体内铬含量低有关。现在还有人认为近视眼与人体缺铬有关。当人体缺铬时,胰岛素作用降低使糖的利用发生障碍,结果血内脂肪和类脂,特别是胆固醇含量增加,出现动脉硬化—糖尿病的综合缺铬症。若出现高血糖、糖尿、血管硬化时,血糖增高引起渗透压降低,造成眼睛晶状体和房水渗透压改变,促使晶状体变凸,屈光度增加,形成近视。一般来讲,儿童10岁以下时体内铬含量较高,但10到30岁体内铬会突然降低,因此这一阶段最易发生近视,应注意摄取含铬高的食物。动物肝脏、牛肉、胡椒、小麦、面粉、红糖等含铬较多,但食品经过加工铬含量会大大降低,如白糖比红糖铬含量少5/6,小麦加工后也减少约5/6左右。三价铬基本无毒,但六价铬毒性很强,铬酸盐和重铬酸盐毒性更大。若经常吸入含重铬酸盐的空气,会引起鼻中隔穿孔、眼结膜炎和咽喉溃疡。如果不慎口服了重铬酸盐则会引起呕吐、腹泻、肾炎、尿毒症甚至死亡。长期吸入六价铬的粉尘会引起肺癌。

         由于铬极为广泛的使用,特别是电镀行业的废水废渣中含有大量的六价铬,很容易造成环境污染。处理含铬废渣主要采用亚铁还原法,将六价铬还原为无毒的三价;也可采用钡固定法,使六价铬生成不溶性的铬酸钡,用于建材。

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