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摘要

铬元素符号Cr,银白色金属,在元素周期表中属 ⅥB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。
编辑本段元素性质

  在古汉语中,“铬”的意思是“理发”。

  元素名称:铬 [汉语拼音为 gè]

  元素符号:Cr

  元素原子量:51.9961

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  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

  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+3

  Other 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 核外电子排布: 2,8,13,1

  同位素及放射线: Cr-49[42.3m] Cr-50 Cr-51[27.7d] *Cr-52 Cr-53 Cr-54

  电子亲合和能: 0 KJ·mol-1

  第一电离能: 653 KJ·mol-1 第二电离能: 1592 KJ·mol-1 第三电离能: 2987 KJ·mol-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 pm

  b = 291 pm

  c = 291 pm

  α = 90°

  β = 90°

  γ = 90°

  莫氏硬度:9

  电离能 (kJ /mol)

  M - M+ 652.7

  M+ - M2+ 1592

  M2+ - M3+ 2987

  M3+ - M4+ 4740

  M4+ - M5+ 6690

  M5+ - M6+ 8738

  M6+ - M7+ 15550

  M7+ - M8+ 17830

  M8+ - M9+ 20220

  M9+ - 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。

编辑本段性质描述

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  银白色金属,质硬而脆。密度7.20克/厘米3。熔点1857±20℃,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。

编辑本段来源用途

  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。

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  铬的毒性与其存在的价态有关,六价铬三价铬毒性高100倍,并易被人体吸收且在体内蓄积,三价格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0.05ug/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,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:

  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。

  铬为皮肤变态反应原,可引起过敏性皮炎或湿疹,病程长,久而不愈。钕对眼睛和黏膜有很强的刺激性,对皮肤有中度刺激性,吸入还可导致肺栓塞和肝损害。我国和欧盟等有关国家的相关规定中均把这两种元素列为化妆品禁用物质。

编辑本段发现信息

  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。

编辑本段环境影响

  一、健康危害

  侵入途径:吸入、食入。

  健康危害:金属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,主要与血浆中的铁球蛋白、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2.5~3.0mg/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;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

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  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/T97-99 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) ①最高允许排放浓度(mg/m3):

  0.080(表1);0.070(表2)

  ②最高允许排放速率(kg/h):

  二级 0.009~0.19;三级 0.014~0.29(表1)

  二级 0.008~0.16;三级 0.012~0.25(表2)

  ③无组织排放监控浓度限值:

  0.070mg/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) Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类 Ⅴ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) Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ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) 地表水环境质量标准(mg/L)(六价铬) Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类 Ⅴ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/kg

  6.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。

编辑本段相关信息

  皮革中的铬危害有多大?

  自《每周质量播报》曝光了部分药企使用的胶囊中铬含量超标,国家食品药品监督管理局已发出紧急通知,要求对13个药用空心胶囊产品暂停销售和使用。

  之所以胶囊中会发生铬超标,是因为黑心企业在制作胶囊时,用工业明胶代替了药用明胶。合格的药用明胶所用的猪皮和牛皮应是未经铬盐鞣制或未经有害金属污染的制革生皮或新鲜皮、冷冻皮。而制革厂的边角料只能用来生产工业明胶。(详见:“胶囊铬超标,明胶又中枪”)

  那么为什么皮革处理时会用到铬呢?铬对人体健康到底有多大危害?

  三价铬、六价铬有不同

  从动物皮到皮革,大体要经过四个阶段的处理。首先是预处理,去肉防腐;然后是准备阶段,脱脂脱毛;接下来是鞣制,最后是整饰。其中的鞣制阶段,可以皮革变得柔软和耐用。鞣制的过程,是高价阳离子和胶原蛋白发生一系列化学反应的过程。自从1893年美国人马丁•丹尼斯(Martin Dennis)发明铬鞣制法之后,世界上约90%的皮革都是用这个方法鞣制而成的。这就是为什么皮革中会含有大量的铬。

  自然界有两种主要的铬的形态,一种三价铬,就是用来鞣制的铬,它是阳离子,带三个正电荷。离子电荷是能发生鞣制的关键,除了三价铬,我们生活中常见的三价阳离子,比如三价铁、铝、还有些不常见的,比如锆和钛,都是可以用来鞣制的。只是铬鞣制工艺成熟,性价比高,至今依然统治着皮革及其制品行业。

  另一种铬的形态就是臭名昭著的六价铬,它和氧原子抱着一起形成原子团,以铬酸根的形式存在。六价铬有很强的生物毒性,长期接触有致癌性,急性毒性剂量范围在50-150微克/千克。即使在皮革行业中,六价铬也是人见人厌的化学物质。各国对皮革中的六价铬含量都有明确要求,最严格的是德国,2010年德国新修订的法令规定,皮革中不得有六价铬的检出。

  网上有传言说,摄入14ppm(ppm即百万分之一)的铬就会造成基因突变[注],这是对文献的误读。相关文献中所述的基因表达水平变化不等于突变(打个不太恰当的比方,基因表达水平的变化是从孩子到成人的变化,而突变是从男人到女人的变化,对人体影响程度相差甚远)。另外,该传言也把总铬和六价铬混为一谈了。总之,吃铬超标的胶囊对身体造成的危害并不会像传言中那样发生基因突变。

  工业明胶危害难评估

  三价铬的毒性相对六价铬而言要小很多,而且具有一定的生理功能,所以三价铬在西方国家一度作为保健品的添加剂存在——虽然世界上因缺铬而致病的人数,比号称自己见到外星人的人数还少,根本没有补铬的必要。然而,正是利用这一点,1999年,高铬明胶(其特征是含有三价铬,铬含量大于2毫克/千克)在我国被申请成为专利,在这个专利中,明确说明可利用制革工业的铬革边角料制备高铬明胶,并可作为食品和药品的添加剂使用。这个专利还表明了高铬明胶的可能应用范围,包括:皮冻、棉花糖、奶糖、明胶啫喱糖、冰淇淋、酸奶、火腿肠、医药胶丸、医药胶囊、酒类及酱油等产品。

  但这个专利在食品、药品行业显然是不可使用的,因为现行的国家食用明胶技术标准(GB6783-94)中明确规定:铬含量不得超过2毫克/千克。

  准确评估工业明胶的健康风险比较困难,原因有两个,第一,鞣制虽然使用的是三价铬,但是工业用鞣制试剂并不纯,不可避免地含有六价铬,三价铬和六价铬是共存在皮革中的;第二,毒性较小三价铬和毒性剧烈六价铬在使用和保存中可以互相转化。东北农业大学的科研人员在实验室中模拟了皮革明胶的提取,结果发现总铬含量超25倍,六价铬含量超标100多倍。

  2010年,河北大学科研人员的市场调查结果表明,15个添加了明胶的食品样品中,有13个超过2毫克/千克的标准,其中10个超过了100毫克/千克。毫无疑问,这些市场上的食品样品中添加的都是工业明胶。

工业明胶的问题并不仅仅在铬超标。在之前提到的皮革处理过程中,防腐时可能用到五氯苯酚,准备工作会用到硫化钠,染色工艺会用到偶氮染料,打光工艺会用到甲醛……所以,无论如何,都不应当在食品和药品中使用工业明胶。

  最后,必须要指出的是,保证人民群众的食品安全和用药安全,是落在国家监管部门肩上的责任。我国既然已经在2010年版《中国药典》中将铬元素含量纳入检测标准,就应该严格监管,把危险扼杀于源头,而不要每次出事后才亡羊补牢。[1]

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