1、 Cr特别小组特别小组新年新年巨献巨献Copyright Cr特别小组特别小组2005 版权所有杨陶杨陶戴斯迪戴斯迪黄昕黄昕友情客串友情客串41797年法国化学家路易斯年法国化学家路易斯-尼古拉斯尼古拉斯沃沃克林发现铬元素，并国根据希腊文中的克林发现铬元素，并国根据希腊文中的“chroma”(意为颜色意为颜色）为其命名。这就暗）为其命名。这就暗示了铬将成为颜色王国中的示了铬将成为颜色王国中的“宠儿宠儿”。-颜色王国的“宠儿宠儿”纯金属铬纯金属铬(Cr)在第四周期在第四周期VI B族占有族占有“一席之地一席之地”。熔点、沸点高，虽然发脆，却是最硬的金属，熔点、沸点高，虽然发脆，却是最硬的金属，呈
2、银白色。但是它的化合物却有着各种不同呈银白色。但是它的化合物却有着各种不同的颜色。（如下表）的颜色。（如下表）氧化值氧化值 +2 +3 +6氧化物氧化物 CrO 黑色黑色 Cr2O3 绿色绿色 CrO3 橙色橙色氢氧化物氢氧化物 Cr(OH)2 黄棕色黄棕色 Cr(OH)3 灰蓝灰蓝 H2CrO4 黄色黄色（含氧酸）（含氧酸）H2Cr2O7 橙色橙色主要盐类主要盐类 CrCl2 白色白色 NaCrO2 亮绿色亮绿色 Na2CrO4 黄色黄色 CrCl3 紫色紫色 K2Cr2O7 橙色橙色 Cr2(SO4)3 紫色紫色Cr(IIIIII)的配合物显现不同的颜色。的配合物显现不同的颜色。Cr(H2
3、O)6 Cl3 紫色紫色 Cr(H2O)5Cl Cl2H2O 蓝绿色蓝绿色 Cr(H2O)4Cl2 Cl 2H2O 绿色绿色 上述情况表明，随着进入内界的氯离子上述情况表明，随着进入内界的氯离子数目的不同，数目的不同，Cr(IIIIII)盐可显示出不同的颜盐可显示出不同的颜色。色。Cr2(SO4)3 18H2O是是紫色晶体紫色晶体，溶于水因产生，溶于水因产生 Cr(H2O)63+而呈而呈紫色紫色，加热时由于，加热时由于 Cr(H2O)63+和和SO42-结合成复杂的离子，溶液的颜色由结合成复杂的离子，溶液的颜色由蓝紫蓝紫变为变为绿色绿色。恐怕恐怕“变色龙变色龙”见了也会见了也会“甘拜下甘拜下风
4、风”。铬的化合物的一个重要用途是生产颜料。例如，三氧化二铬（Cr2O3）是一种最稳定的绿色颜料，可用于生产彩色涂料、水泥、塑料。另一种含铬颜料是黄色颜料铅铬黄。每年生产的含铬化学品中有35%都用作颜料。红宝石红宝石的颜色的颜色是由刚是由刚玉矿中玉矿中所含的所含的少量铬少量铬所致所致绿宝石的特征绿也归功于绿柱石中存在的痕量铬。第一台激光器第一台激光器-红宝石激光器红宝石激光器1960年年5月月15日，在休斯公司的一个研究日，在休斯公司的一个研究室里，年轻的美国物理学家梅曼组装了第室里，年轻的美国物理学家梅曼组装了第一台激光器一台激光器红宝石激光器红宝石激光器。激光用红。激光用红宝石晶体的基质是宝
5、石晶体的基质是Al2O3，晶体内掺有约，晶体内掺有约0.05%（重量比）的（重量比）的Cr2O3。Cr 3+密度约为密度约为1.581019/厘米厘米3。Cr3+在晶体中取代在晶体中取代Al3+位位置而均匀分布在其中，光学上属于负单轴置而均匀分布在其中，光学上属于负单轴晶体。正是铬存储了能量，它决定了激光晶体。正是铬存储了能量，它决定了激光器的作用。红宝石晶体通常呈圆柱状，端器的作用。红宝石晶体通常呈圆柱状，端部呈镜面，它被包围在充有氙气的管子中。部呈镜面，它被包围在充有氙气的管子中。但氙管闪烁发光时，光线刺激铬原子释放但氙管闪烁发光时，光线刺激铬原子释放能量。镜面把部分射线反射回管中，这部能
6、量。镜面把部分射线反射回管中，这部分反射能刺激铬进一步释放能量。分反射能刺激铬进一步释放能量。红宝石激光器红宝石激光器电镀电镀1.1.铬的氧化物铬的氧化物Cr2O3是地壳中十种含量最高的化合物之是地壳中十种含量最高的化合物之一。暴露在空气中的铬会形成一种金属氧化物，使其一。暴露在空气中的铬会形成一种金属氧化物，使其耐腐性极大的增强，利用上述特性可在黄铜、青铜及耐腐性极大的增强，利用上述特性可在黄铜、青铜及钢等金属表面形成既具装饰性又具保护性的覆层。钢等金属表面形成既具装饰性又具保护性的覆层。在电镀时所镀的铬层越薄，越在电镀时所镀的铬层越薄，越是会紧贴在金属的表面，不是会紧贴在金属的表面，不易脱
7、落。在一些炮筒和枪管易脱落。在一些炮筒和枪管的内壁，所镀的铬层仅有千的内壁，所镀的铬层仅有千分之五毫米厚，但是，发射分之五毫米厚，但是，发射了千百发炮弹、子弹以后，了千百发炮弹、子弹以后，铬层依然还在。铬层依然还在。人们所说的人们所说的“克罗米自行车克罗米自行车”，其，其实，实，“克罗米克罗米”就是铬，一些眼镜就是铬，一些眼镜的金属架子、表带、汽车车灯、自的金属架子、表带、汽车车灯、自行车车把与钢圈、铁栏杆、照像机行车车把与钢圈、铁栏杆、照像机的架子等，也都镀了一层铬，不仅的架子等，也都镀了一层铬，不仅美观大方，而且还能防止钢铁生锈。美观大方，而且还能防止钢铁生锈。制造不锈钢制造不锈钢2.铬的
8、最重要的用途是来制造不锈钢。，在钢材里加进百分之十二的铬和百分之八的镍，就制成了不锈钢。在常温下，不锈钢对空气、海水、水蒸气、盐水、有机酸等，都具有很好的耐蚀性。在化工厂里，人们常用不锈钢来制造各种管道和设备，像合成氨工厂，就需要二十多种具有不同性能的不锈钢 一只手表中，不一只手表中，不锈钢差不多占总锈钢差不多占总重量的百分之六重量的百分之六十以上，因为表十以上，因为表壳，机器零件很壳，机器零件很多都是用不锈钢多都是用不锈钢做的。所谓做的。所谓“全全钢手表钢手表”，就是，就是指它的表后盖都指它的表后盖都是用不锈钢制的。是用不锈钢制的。一些医疗器械，如手术刀，注射器的针头，剪刀等，大都是用不锈钢
9、做的，看上去十分清洁、美观，而且经久耐用 3.铬的化合物还用于高质量录音带生产。电器铬的化合物还用于高质量录音带生产。电器工程师发现利用铬氧化物的电磁性能可以产工程师发现利用铬氧化物的电磁性能可以产生优质的声音，铬氧化物是用于录音带涂料生优质的声音，铬氧化物是用于录音带涂料中的活性材料。中的活性材料。主讲：戴斯迪主讲：戴斯迪在大气中在大气中,铬的化合物主要表现为尘埃颗粒铬的化合物主要表现为尘埃颗粒 它们最终会降落到地面上和水中它们最终会降落到地面上和水中 据加拿大渥太华国立研究理事会和德国海洋研究所的资料据加拿大渥太华国立研究理事会和德国海洋研究所的资料,世界大气中铬的本底值为世界大气中铬的本
10、底值为1 1ugugm m-3-3,地表水中铬的本底值地表水中铬的本底值为为1010ugug/L,/L,海水小于海水小于1 1ugug/L/L 土壤和底泥中铬的含量分别为土壤和底泥中铬的含量分别为5-30005-3000mg/kgmg/kg和和6-12406-1240mg/kg mg/kg 由于环境污染的结果由于环境污染的结果,美国美国受污染河段铬含量均值受污染河段铬含量均值0.20.2m m g/L,g/L,造成大量铬酸盐通过造成大量铬酸盐通过河流进入海洋河流进入海洋,使近海海中使近海海中铬含量为铬含量为9.79.7ugug/L,/L,高出世高出世界海水中含铬量均值约界海水中含铬量均值约10
11、 10 倍倍 在日本的濑户内海在日本的濑户内海,由于工业污水的大量由于工业污水的大量排入排入,底泥中铬含量底泥中铬含量超超4040m g/kg m g/kg 的区域占的区域占整个海域的整个海域的20%20%。三价铬是一种三价铬是一种蛋白凝聚剂。农蛋白凝聚剂。农业上，含业上，含3.4-3.4-17.317.3mg/lmg/l的三价的三价铬废水灌田，就铬废水灌田，就能使所有植物中能使所有植物中毒。铬的化合物毒。铬的化合物对水体中的植物对水体中的植物区系和动物区系区系和动物区系有致死作用有致死作用,从从而抑制水体的自而抑制水体的自净作用。净作用。鱼类对铬的忍受能力较强鱼类对铬的忍受能力较强,大多数大
12、多数鱼类的致死浓度都大于鱼类的致死浓度都大于1 1m g/L m g/L 六价铬六价铬0.0160.016m g/L m g/L 就会对就会对水蚤有致毒作用水蚤有致毒作用,0.05,0.05m m g/L g/L 对水蚤和鞭毛虫有致死对水蚤和鞭毛虫有致死作用作用 水蚤水蚤鞭毛虫鞭毛虫六价铬，六价铬，特别是铬酸对下水系统金属特别是铬酸对下水系统金属管道有强腐蚀作用，浓度为管道有强腐蚀作用，浓度为0.310.31mg/lmg/l的的重铬酸钠即可腐蚀管道。重铬酸钠即可腐蚀管道。据报道据报道,当空气中六价铬浓度为当空气中六价铬浓度为0.015-0.0330.015-0.033mg/mmg/m3 3 时
13、就可以发现呼吸系统炎症和鼻粘膜萎缩性、肥大性变时就可以发现呼吸系统炎症和鼻粘膜萎缩性、肥大性变化。当深度为化。当深度为0.15-0.30.15-0.3mg/mmg/m-3-3时会出现鼻中隔穿孔时会出现鼻中隔穿孔,长期作用进而引起肝硬化、肺气肿、支气管扩张、甚至长期作用进而引起肝硬化、肺气肿、支气管扩张、甚至引发癌症。长期接触铬酸盐引发癌症。长期接触铬酸盐,味觉和嗅觉可以减退以至味觉和嗅觉可以减退以至消失消失,手掌皮肤干裂手掌皮肤干裂,还会出现肠胃症状如胃痛、胃炎还会出现肠胃症状如胃痛、胃炎甚至消化溃疡等。皮肤接触会造成皮肤溃疡和过敏反应。甚至消化溃疡等。皮肤接触会造成皮肤溃疡和过敏反应。据估计
14、有据估计有80 80 种不同专业门类的工人可能与六价铬接触种不同专业门类的工人可能与六价铬接触 镀铬工业镀铬工业铬的开采铬的开采颜料工业颜料工业铬的冶炼铬的冶炼硬铬电镀硬铬电镀油漆工业油漆工业制铬工业制铬工业如铬和铁、铝一样，如铬和铁、铝一样，铬铬是一种是一种成矾元素，成矾元素，可形成钾铬矾可形成钾铬矾KCrKCr(SO(SO4 4)2 212H12H2 2O O，是制高是制高级皮革必需的级皮革必需的制革工业通常处制革工业通常处理一吨原皮，要理一吨原皮，要排出含铬排出含铬410410mg/lmg/l的废水的废水50506060吨；吨；若每天处理原皮若每天处理原皮十吨，则年排铬十吨，则年排铬72
15、728686吨。吨。三种常用的处理办法三种常用的处理办法铁氧体法铁氧体法 电解法电解法 离子交换法离子交换法 含铬污水的处理必须根据污水的水质含铬污水的处理必须根据污水的水质和数量来考虑采用的方法，同时也要考虑和数量来考虑采用的方法，同时也要考虑污水的排放点，以免会产生二次污染，一污水的排放点，以免会产生二次污染，一般方法是先将六价铬转化为三价使之沉淀般方法是先将六价铬转化为三价使之沉淀为氢氧化物，再灼烧为氧化物回收。有时为氢氧化物，再灼烧为氧化物回收。有时也可以直接处理含铬酸根的污水源也可以直接处理含铬酸根的污水源 Question 年，在陕西省临撞县发现了秦始皇的陶俑坑，年，在陕西省临撞县
16、发现了秦始皇的陶俑坑，人们在一个墓坑里发现了一些宝贝。人们在一个墓坑里发现了一些宝贝。人们在一个墓坑里发人们在一个墓坑里发现了三把宝剑。剑身现了三把宝剑。剑身乌黑透亮，寒光逼人，乌黑透亮，寒光逼人，的确是三把使起来顺的确是三把使起来顺手的好剑。手的好剑。这三把宝剑在五六米这三把宝剑在五六米深的潮湿土壤中埋了深的潮湿土壤中埋了两千多年，出土时不两千多年，出土时不但毫无锈迹，而且还但毫无锈迹，而且还像以前那样锋利，一像以前那样锋利，一下子能划破十几张报下子能划破十几张报纸纸.Question1:为什么这几把宝剑历经两千为什么这几把宝剑历经两千多年仍没有生锈呢多年仍没有生锈呢？?Answer:古人用的是铬盐氧化法铬盐氧化法。铬酸盐是一种非常强的氧化剂，它可以使剑的表层金属生成一层致密而稳定的氧化膜氧化膜，因而保护了里面的金属 这种铬酸处理技术，在国外直到二十世纪三十年这种铬酸处理技术，在国外直到二十世纪三十年代才开始应用于金属的抗蚀，而我国人民早在两代才开始应用于金属的抗蚀，而我国人民早在两千多年前就已掌握了它。千多年前就已掌握了它。Question2:为什么红宝石为什么红宝石是红色的呢是红色的呢？Answer:
