铬金属:元素、特性和用途
铬是一种矿物质。它被称为“必需微量元素”,因为极少量的铬是人体健康所必需的。有两种形式的铬。三价铬存在于食品和补充剂中,对人类是安全的。另一种形式,六价铬,是一种已知的毒素,会导致皮肤问题和肺癌。这里只讨论三价铬。
铬用于缺铬。它也用于糖尿病、高胆固醇、导致卵巢肿大并伴有囊肿(多囊卵巢综合征或 PCOS)的激素紊乱和许多其他疾病,但没有良好的科学证据支持这些用途中的大多数。但在本文中,我们将讨论铬作为金属及其性质和用途。
什么是金属铬?
铬是一种化学元素,符号Cr,原子序数24。它是第6族的第一个元素。它是一种钢灰色、有光泽、硬而脆的过渡金属。铬是不锈钢的主要添加剂,具有抗腐蚀性能。
铬也被认为是一种金属,可以抛光成镜面,同时防止失去光泽。抛光铬反射近 70% 的可见光谱和近 90% 的红外光。
铬金属因其高耐腐蚀性和硬度而受到重视。钢铁生产的一个重要发展是发现通过添加金属铬形成不锈钢可以使钢具有高度的耐腐蚀和耐变色性。不锈钢和镀铬共占商业用途的 85%。
铬的工业生产是从铬铁矿(主要是FeCr2O4)通过铝热或硅热反应生产铬铁(一种铁铬合金)。
然后用铬铁制造不锈钢等合金。纯铬金属是通过不同的工艺制成的:焙烧和浸出铬铁矿以将其与铁分离,然后用碳还原,然后用铝还原。
组 | 6 | 熔点 | 1907°C、3465°F、2180 K |
期间 | 4 | 沸点 | 2671°C、4840°F、2944 K |
阻止 | d | 密度(g cm −3 ) | 7.15 |
原子序数 | 24 | 相对原子质量 | 51.996 |
20°C 状态 | 坚实的 | 关键同位素 | 52 铬 |
电子配置 | [Ar] 3d 5 4s 1 | CAS号 | 7440-47-3 |
谁发现了 Chromium?
铬由法国化学家 Nicolas-Louis Vauquelin 发现(1797 年),并在一年后作为金属分离出来。它以其多彩多姿的化合物而得名。他通过将crocoite与盐酸(HCl)混合生产氧化铬(CrO3)。
尽管他认为当时尚不存在分离铬的方法,但沃克林在 1798 年惊喜地发现,他能够通过在木炭炉中简单地加热氧化铬来获得金属铬。今天,铬主要是通过在铝或硅的存在下加热矿物铬铁矿(FeCr2O4)而获得的。
铬的属性
铬是一种有光泽、易碎、坚硬的金属。它的颜色是银灰色,可以高度抛光。它在空气中不会失去光泽,加热时会生成并形成绿色氧化铬。铬在氧气中不稳定,它会立即生成一层不透氧的薄氧化层,保护下面的金属。
铬的熔点为 1857+/-20°C,沸点为 2672°C,比重为 7.18 至 7.20(20°C),化合价通常为 2、3 或 6。金属有光泽钢灰色,需要高度抛光。它坚硬且耐腐蚀。
铬的熔点高,晶体结构稳定,热膨胀适中。所有的铬化合物都是有颜色的。铬化合物是有毒的。
金属铬是一种化学元素,符号为 Cr,原子序数为 24。它是第 6 族中的第一个元素。铬是一种相当活泼的金属。它不与水反应,但与大多数酸反应。它在室温下与氧气结合形成氧化铬(Cr2O3)。氧化铬在金属表面形成一层薄层,保护其免受进一步腐蚀。
铬处理
铬 (Cr) 是一种明亮、坚硬、难熔的金属,在 1,857 °C (3,375 °F) 时熔化,在 2,672 °C (4,842 °F) 时沸腾。在纯净状态下,它可以抵抗普通腐蚀,因此可以用作其他金属的电镀保护涂层。溶于非氧化性无机酸,不溶于王水或硝酸,使金属钝化。
由于铬和富铬合金在室温下易碎,因此应用有限。到目前为止,最大的消耗是作为铁的合金添加剂。铬的含量从 10% 到 26% 不等,使钢具有耐腐蚀性;还用于提高淬透性、耐磨性和高温强度。
作为矿物铬铁矿,铬被广泛用作耐火材料。其他铬化学品用作颜料和鞣剂。
铬的用途
一种坚硬的银色金属,带有蓝色调。铬用于硬化钢、制造不锈钢(因不会生锈而得名)以及生产多种合金。
镀铬可用于使钢具有抛光的镜面光洁度。镀铬的汽车和卡车零件,例如保险杠,曾经非常普遍。也可以镀铬塑料,常用于卫浴配件。
大约 90% 的皮革使用铬鞣制。然而,废水是有毒的,因此正在研究替代品。铬化合物用作工业催化剂和颜料(呈亮绿色、黄色、红色和橙色)。红宝石因铬而呈红色,而经过铬处理的玻璃呈翠绿色。
铬元素及其用途
铬元素有许多不同的用途。其中包括:
- 氟化铬 (CrF 3):印花、染色、防虫毛呢布
- 氧化铬 (Cr 2 O 3):油漆、沥青屋面和陶瓷材料中的绿色颜料(着色剂);耐火砖;磨料
- 硫酸铬 (Cr 2 (SO 4) 3):油漆、陶瓷、釉料、清漆和油墨中的绿色颜料;镀铬
- 硼化铬 (CrB):耐火材料;高温导电体
- 二氧化铬 (CrO 2):磁带覆盖层(“铬”磁带)
- 六羰基铬 (Cr(CO) 6):催化剂;汽油添加剂
常见问题解答。
铬金属有什么用途?
一种坚硬的银色金属,带有蓝色调。铬用于硬化钢,制造不锈钢(因其不会生锈而得名),并生产多种合金。镀铬可用于使钢具有抛光的镜面光洁度。
铬是一种廉价金属吗?
作为一种有光泽的元素,铬几乎是无与伦比的:它便宜、易于电镀、不腐蚀,当然,它非常有光泽。银也有光泽,但很快就会失去光泽。
铬金属有多强?
铬的莫氏硬度等级为 8.5,是地球上最硬的金属(轻松超过钛,钛的等级仅为 6。
铬是有毒金属吗?
铬作为纯金属没有不利影响。当三价铬大量存在时,几乎没有毒性作用。铬的急性和慢性毒性主要是由六价化合物引起的。
铬对人体有毒吗?
人体研究已明确确定,吸入的铬 (VI) 是一种人类致癌物,会导致肺癌风险增加。动物研究表明,铬(VI)可通过吸入暴露引起肺部肿瘤。
铬是一种好的金属吗?
不锈钢和镀铬(电镀铬)共占商业用途的 85%。铬也是一种高度重视的金属,它能够被高度抛光,同时还能防止失去光泽。
铬是天然的还是合成的?
它天然存在于地壳的化合物中。然而,在受污染的饮用水中摄入高含量的铬或吸入加热元件产生的烟雾会导致溃疡、癌症和其他健康问题。
铬的 5 种用途是什么?
铬在化学工业中的用途。主要用于电镀、鞣革、印染、医药、燃料、催化剂、氧化剂、火柴、金属缓蚀剂等。同时,金属铬已成为最重要的电镀金属之一。
铬可以锻造吗?
纯铬(像许多其他有色金属一样)加工硬化。这使得它不适合锻造,因为最终的刀片会很脆。
铬有什么坏处?
六价铬是最危险的铬形式,可能会导致健康问题,包括过敏反应、皮疹、鼻子发炎、流鼻血、溃疡、免疫系统减弱、遗传物质改变、肾脏和肝脏损伤,甚至可能达到个人的死亡。
铬锈有毒吗?
事实上,以克为单位,铬与其他金属相比并没有被认为是特别有毒的,即使是通过摄入也是如此。
不锈钢中的铬有毒吗?
毒理学研究表明,口服剂量的镍和铬可引起皮炎等皮肤不良反应。其他饮食来源,例如在食物制备过程中从不锈钢炊具中浸出,没有得到很好的表征。
铬耐腐蚀吗?
尽管铬以类似的方式腐蚀,但它的氧化物 Cr2O3 会形成坚硬的表面层,防止氧气与铁发生反应。更耐腐蚀的不锈钢,例如用于建筑的不锈钢,含有钼和铬。
为什么铬可以防锈?
在铁能够形成氧化铬层之前,铬与氧结合。该层非常耐腐蚀,可防止生锈并保护底层金属。
铬是什么金属?
铬 (Cr) 是元素周期表第 6 族 (VIb) 的化学元素,是一种坚硬的钢灰色金属,经过高度抛光,用于合金中以提高强度和耐腐蚀性。
铬是电的良导体吗?
铬。无论如何都不是一个很好的电导体,但它确实在这个领域有它的用途。硼化铬 (CrB) 用作高温电导体。这种金属还有许多其他用途。
你如何制造铬?
纯铬是通过用铝热还原 Cr2O3 或通过电解三价铬溶液来生产的。铝热过程始于在 1,100 °C (2,000 °F) 的空气中焙烧细矿石、苏打和石灰。
为什么不锈钢要使用铬?
铬在不锈钢的制造中至关重要。大多数不锈钢含有大约 18% 的铬;它使钢硬化和增韧,并增加其耐腐蚀性,尤其是在高温下。含铬颜料可用于各种美容产品。
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