鉻——顏色王國(guó)的寵兒學(xué)習(xí)資料

1、鉻顏色王國(guó)的寵兒1797年法國(guó)化學(xué)家路易斯年法國(guó)化學(xué)家路易斯-尼古拉斯尼古拉斯沃沃克林發(fā)現(xiàn)鉻元素，并國(guó)根據(jù)希臘文中的克林發(fā)現(xiàn)鉻元素，并國(guó)根據(jù)希臘文中的“chroma”(意為顏色意為顏色）為其命名。這就暗）為其命名。這就暗示了鉻將成為顏色王國(guó)中的示了鉻將成為顏色王國(guó)中的“寵兒寵兒”。-顏色王國(guó)的“寵兒寵兒”純金屬鉻純金屬鉻(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”。熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高，雖然發(fā)脆，卻是最硬的金屬，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高，雖然發(fā)脆，卻是最硬的金屬，呈銀白色。但是它的化合物卻有著各種不同呈銀白色。但是它的化合物卻有著各種不同的顏色。（如下表）的顏色。（如下表）氧化值氧化值 +

2、2 +3 +6氧化物氧化物 CrO 黑色黑色 Cr2O3 綠色綠色 CrO3 橙色橙色氫氧化物氫氧化物 Cr(OH)2 黃棕色黃棕色 Cr(OH)3 灰藍(lán)灰藍(lán) H2CrO4 黃色黃色（含氧酸）（含氧酸） H2Cr2O7 橙色橙色主要鹽類主要鹽類 CrCl2 白色白色 NaCrO2 亮綠色亮綠色 Na2CrO4 黃色黃色 CrCl3 紫色紫色 K2Cr2O7 橙色橙色 Cr2(SO4)3 紫色紫色Cr(IIIIII)的配合物顯現(xiàn)不同的顏色。的配合物顯現(xiàn)不同的顏色。 Cr(H2O)6 Cl3 紫色紫色 Cr(H2O)5Cl Cl2H2O 藍(lán)綠色藍(lán)綠色 Cr(H2O)4Cl2 Cl 2H2O 綠色綠

3、色 上述情況表明，隨著進(jìn)入內(nèi)界的氯離子上述情況表明，隨著進(jìn)入內(nèi)界的氯離子數(shù)目的不同，數(shù)目的不同， Cr(IIIIII)鹽可顯示出不同的顏鹽可顯示出不同的顏色。色。 Cr2(SO4)3 18H2O是是紫色晶體紫色晶體，溶于水因產(chǎn)生，溶于水因產(chǎn)生 Cr(H2O)63+而呈而呈紫色紫色，加熱時(shí)由于，加熱時(shí)由于 Cr(H2O)63+和和SO42- 結(jié)合成復(fù)雜的離子，溶液的顏色由結(jié)合成復(fù)雜的離子，溶液的顏色由藍(lán)紫藍(lán)紫變?yōu)樽優(yōu)榫G色綠色。 恐怕恐怕“變色龍變色龍”見(jiàn)了也會(huì)見(jiàn)了也會(huì)“甘拜下甘拜下風(fēng)風(fēng)”。 鉻的化合物的一個(gè)重要用途是生產(chǎn)顏料。例如，三氧化二鉻（ Cr2O3 ）是一種最穩(wěn)定的綠色顏料，可用于生產(chǎn)彩

4、色涂料、水泥、塑料。 另一種含鉻顏料是黃色顏料鉛鉻黃。每年生產(chǎn)的含鉻化學(xué)品中有35%都用作顏料。 紅寶石紅寶石的顏色的顏色是由剛是由剛玉礦中玉礦中所含的所含的少量鉻少量鉻所致所致綠寶石的特征綠也歸功于綠柱石中存在的痕量鉻。 第一臺(tái)激光器第一臺(tái)激光器-紅寶石激光器紅寶石激光器1960年年5月月15日，在休斯公司的一個(gè)研究日，在休斯公司的一個(gè)研究室里，年輕的美國(guó)物理學(xué)家梅曼組裝了第室里，年輕的美國(guó)物理學(xué)家梅曼組裝了第一臺(tái)激光器一臺(tái)激光器紅寶石激光器紅寶石激光器。激光用紅。激光用紅寶石晶體的基質(zhì)是寶石晶體的基質(zhì)是Al2O3，晶體內(nèi)摻有約，晶體內(nèi)摻有約0.05%（重量比）的（重量比）的Cr2O3。Cr

5、 3+密度約為密度約為1.581019/厘米厘米3。Cr3+在晶體中取代在晶體中取代Al3+位位置而均勻分布在其中，光學(xué)上屬于負(fù)單軸置而均勻分布在其中，光學(xué)上屬于負(fù)單軸晶體。正是鉻存儲(chǔ)了能量，它決定了激光晶體。正是鉻存儲(chǔ)了能量，它決定了激光器的作用。紅寶石晶體通常呈圓柱狀，端器的作用。紅寶石晶體通常呈圓柱狀，端部呈鏡面，它被包圍在充有氙氣的管子中。部呈鏡面，它被包圍在充有氙氣的管子中。但氙管閃爍發(fā)光時(shí)，光線刺激鉻原子釋放但氙管閃爍發(fā)光時(shí)，光線刺激鉻原子釋放能量。鏡面把部分射線反射回管中，這部能量。鏡面把部分射線反射回管中，這部分反射能刺激鉻進(jìn)一步釋放能量。分反射能刺激鉻進(jìn)一步釋放能量。紅寶石激

6、光器紅寶石激光器電鍍電鍍1. 1. 鉻的氧化物鉻的氧化物Cr2O3是地殼中十種含量最高的化合物之是地殼中十種含量最高的化合物之一。暴露在空氣中的鉻會(huì)形成一種金屬氧化物，使其一。暴露在空氣中的鉻會(huì)形成一種金屬氧化物，使其耐腐性極大的增強(qiáng)，利用上述特性可在黃銅、青銅及耐腐性極大的增強(qiáng)，利用上述特性可在黃銅、青銅及鋼等金屬表面形成既具裝飾性又具保護(hù)性的覆層。鋼等金屬表面形成既具裝飾性又具保護(hù)性的覆層。在電鍍時(shí)所鍍的鉻層越薄，越在電鍍時(shí)所鍍的鉻層越薄，越是會(huì)緊貼在金屬的表面，不是會(huì)緊貼在金屬的表面，不易脫落。在一些炮筒和槍管易脫落。在一些炮筒和槍管的內(nèi)壁，所鍍的鉻層僅有千的內(nèi)壁，所鍍的鉻層僅有千分之五

7、毫米厚，但是，發(fā)射分之五毫米厚，但是，發(fā)射了千百發(fā)炮彈、子彈以后，了千百發(fā)炮彈、子彈以后，鉻層依然還在。鉻層依然還在。人們所說(shuō)的人們所說(shuō)的“克羅米自行車克羅米自行車”，其，其實(shí)，實(shí)，“克羅米克羅米”就是鉻，一些眼鏡就是鉻，一些眼鏡的金屬架子、表帶、汽車車燈、自的金屬架子、表帶、汽車車燈、自行車車把與鋼圈、鐵欄桿、照像機(jī)行車車把與鋼圈、鐵欄桿、照像機(jī)的架子等，也都鍍了一層鉻，不僅的架子等，也都鍍了一層鉻，不僅美觀大方，而且還能防止鋼鐵生銹。美觀大方，而且還能防止鋼鐵生銹。 制造不銹鋼制造不銹鋼2. 鉻的最重要的用途是來(lái)制造不銹鋼。，在鋼材里加進(jìn)百分之十二的鉻和百分之八的鎳，就制成了不銹鋼。在常溫

8、下，不銹鋼對(duì)空氣、海水、水蒸氣、鹽水、有機(jī)酸等，都具有很好的耐蝕性。在化工廠里，人們常用不銹鋼來(lái)制造各種管道和設(shè)備，像合成氨工廠，就需要二十多種具有不同性能的不銹鋼 一只手表中，不一只手表中，不銹鋼差不多占總銹鋼差不多占總重量的百分之六重量的百分之六十以上，因?yàn)楸硎陨?，因?yàn)楸須?，機(jī)器零件很殼，機(jī)器零件很多都是用不銹鋼多都是用不銹鋼做的。所謂做的。所謂“全全鋼手表鋼手表”，就是，就是指它的表后蓋都指它的表后蓋都是用不銹鋼制的。是用不銹鋼制的。 一些醫(yī)療器械，如手術(shù)刀，注射器的針頭，剪刀等，大都是用不銹鋼做的，看上去十分清潔、美觀，而且經(jīng)久耐用 3. 鉻的化合物還用于高質(zhì)量錄音帶生產(chǎn)。電器鉻的化

9、合物還用于高質(zhì)量錄音帶生產(chǎn)。電器工程師發(fā)現(xiàn)利用鉻氧化物的電磁性能可以產(chǎn)工程師發(fā)現(xiàn)利用鉻氧化物的電磁性能可以產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的聲音，鉻氧化物是用于錄音帶涂料生優(yōu)質(zhì)的聲音，鉻氧化物是用于錄音帶涂料中的活性材料。中的活性材料。主講：戴斯迪主講：戴斯迪在大氣中在大氣中, , 鉻的化合物主要表現(xiàn)為塵埃顆粒鉻的化合物主要表現(xiàn)為塵埃顆粒 它們最終會(huì)降落到地面上和水中它們最終會(huì)降落到地面上和水中 據(jù)加拿大渥太華國(guó)立研究理事會(huì)和德國(guó)海洋研究所的資料據(jù)加拿大渥太華國(guó)立研究理事會(huì)和德國(guó)海洋研究所的資料, , 世界大氣中鉻的本底值為世界大氣中鉻的本底值為1 1ugm ugm - 3- 3, , 地表水中鉻的本底地表水中鉻的本

10、底值為值為1010ug/L , ug/L , 海水小于海水小于1 1ug/L ug/L 土壤和底泥中鉻的含量分別為土壤和底泥中鉻的含量分別為5-30005-3000mg/kgmg/kg和和6-12406-1240mg/kg mg/kg 由于環(huán)境污染的結(jié)果由于環(huán)境污染的結(jié)果, , 美國(guó)美國(guó)受污染河段鉻含量均值受污染河段鉻含量均值0.20.2m m g/L , g/L , 造成大量鉻酸鹽通過(guò)造成大量鉻酸鹽通過(guò)河流進(jìn)入海洋河流進(jìn)入海洋, , 使近海海中使近海海中鉻含量為鉻含量為9. 79. 7ug/L , ug/L , 高出世高出世界海水中含鉻量均值約界海水中含鉻量均值約10 10 倍倍 在日本的瀨

11、戶內(nèi)海在日本的瀨戶內(nèi)海, , 由于工業(yè)污水的大量由于工業(yè)污水的大量排入排入, , 底泥中鉻含量底泥中鉻含量超超4040m g/kg m g/kg 的區(qū)域占的區(qū)域占整個(gè)海域的整個(gè)海域的20%20%。 三價(jià)鉻是一種三價(jià)鉻是一種蛋白凝聚劑。農(nóng)蛋白凝聚劑。農(nóng)業(yè)上，含業(yè)上，含3.4-3.4-17.317.3mg/lmg/l的三價(jià)的三價(jià)鉻廢水灌田，就鉻廢水灌田，就能使所有植物中能使所有植物中毒。鉻的化合物毒。鉻的化合物對(duì)水體中的植物對(duì)水體中的植物區(qū)系和動(dòng)物區(qū)系區(qū)系和動(dòng)物區(qū)系有致死作用有致死作用, , 從從而抑制水體的自而抑制水體的自凈作用。凈作用。魚(yú)類對(duì)鉻的忍受能力較強(qiáng)魚(yú)類對(duì)鉻的忍受能力較強(qiáng), , 大多數(shù)

12、大多數(shù)魚(yú)類的致死濃度都大于魚(yú)類的致死濃度都大于1 1m g/L m g/L 六價(jià)鉻六價(jià)鉻0. 0160. 016m g/L m g/L 就會(huì)對(duì)就會(huì)對(duì)水蚤有致毒作用水蚤有致毒作用, 0. 05, 0. 05m m g/L g/L 對(duì)水蚤和鞭毛蟲(chóng)有致死對(duì)水蚤和鞭毛蟲(chóng)有致死作用作用 水蚤水蚤鞭毛蟲(chóng)鞭毛蟲(chóng)六價(jià)鉻，六價(jià)鉻， 特別是鉻酸對(duì)下水系統(tǒng)金屬特別是鉻酸對(duì)下水系統(tǒng)金屬管道有強(qiáng)腐蝕作用，濃度為管道有強(qiáng)腐蝕作用，濃度為0.310.31mg/lmg/l的的重鉻酸鈉即可腐蝕管道。重鉻酸鈉即可腐蝕管道。 據(jù)報(bào)道據(jù)報(bào)道, , 當(dāng)空氣中六價(jià)鉻濃度為當(dāng)空氣中六價(jià)鉻濃度為0.015-0.0330.015-0.033m

13、g/mmg/m3 3 時(shí)就可以發(fā)現(xiàn)呼吸系統(tǒng)炎癥和鼻粘膜萎縮性、肥大性變時(shí)就可以發(fā)現(xiàn)呼吸系統(tǒng)炎癥和鼻粘膜萎縮性、肥大性變化。當(dāng)深度為化。當(dāng)深度為0.15- 0.30.15- 0.3mg/mmg/m- 3- 3時(shí)會(huì)出現(xiàn)鼻中隔穿孔時(shí)會(huì)出現(xiàn)鼻中隔穿孔, , 長(zhǎng)期作用進(jìn)而引起肝硬化、肺氣腫、支氣管擴(kuò)張、甚至長(zhǎng)期作用進(jìn)而引起肝硬化、肺氣腫、支氣管擴(kuò)張、甚至引發(fā)癌癥。長(zhǎng)期接觸鉻酸鹽引發(fā)癌癥。長(zhǎng)期接觸鉻酸鹽, , 味覺(jué)和嗅覺(jué)可以減退以至味覺(jué)和嗅覺(jué)可以減退以至消失消失, , 手掌皮膚干裂手掌皮膚干裂, , 還會(huì)出現(xiàn)腸胃癥狀如胃痛、胃炎還會(huì)出現(xiàn)腸胃癥狀如胃痛、胃炎甚至消化潰瘍等。皮膚接觸會(huì)造成皮膚潰瘍和過(guò)敏反應(yīng)。

14、甚至消化潰瘍等。皮膚接觸會(huì)造成皮膚潰瘍和過(guò)敏反應(yīng)。據(jù)估計(jì)有據(jù)估計(jì)有80 80 種不同專業(yè)門(mén)類的工人可能與六價(jià)鉻接觸種不同專業(yè)門(mén)類的工人可能與六價(jià)鉻接觸 鍍鉻工業(yè)鍍鉻工業(yè)鉻的開(kāi)采鉻的開(kāi)采顏料工業(yè)顏料工業(yè)鉻的冶煉鉻的冶煉硬鉻電鍍硬鉻電鍍油漆工業(yè)油漆工業(yè)制鉻工業(yè)制鉻工業(yè)如鉻和鐵、鋁一樣，鉻是一種如鉻和鐵、鋁一樣，鉻是一種成礬元素，可形成鉀鉻礬成礬元素，可形成鉀鉻礬KCr(SOKCr(SO4 4) ) 2 212H12H2 2O O，是制是制高級(jí)皮革必需的高級(jí)皮革必需的制革工業(yè)通常處制革工業(yè)通常處理一噸原皮，要理一噸原皮，要排出含鉻排出含鉻410410mg/lmg/l的廢水的廢水50506060噸；噸

15、；若每天處理原皮若每天處理原皮十噸，則年排鉻十噸，則年排鉻72728686噸。噸。三種常用的處理辦法三種常用的處理辦法鐵氧體法鐵氧體法 電解法電解法 離子交換法離子交換法 含鉻污水的處理必須根據(jù)污水的水質(zhì)和含鉻污水的處理必須根據(jù)污水的水質(zhì)和數(shù)量來(lái)考慮采用的方法，同時(shí)也要考慮污數(shù)量來(lái)考慮采用的方法，同時(shí)也要考慮污水的排放點(diǎn)，以免會(huì)產(chǎn)生二次污染，一般水的排放點(diǎn)，以免會(huì)產(chǎn)生二次污染，一般方法是先將六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為三價(jià)使之沉淀為方法是先將六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為三價(jià)使之沉淀為氫氧化物，再灼燒為氧化物回收。有時(shí)也氫氧化物，再灼燒為氧化物回收。有時(shí)也可以直接處理含鉻酸根的污水源可以直接處理含鉻酸根的污水源 Questio

16、n 年，在陜西省臨撞縣發(fā)現(xiàn)了秦始皇的陶俑坑，年，在陜西省臨撞縣發(fā)現(xiàn)了秦始皇的陶俑坑，人們?cè)谝粋€(gè)墓坑里發(fā)現(xiàn)了一些寶貝。人們?cè)谝粋€(gè)墓坑里發(fā)現(xiàn)了一些寶貝。人們?cè)谝粋€(gè)墓坑里發(fā)人們?cè)谝粋€(gè)墓坑里發(fā)現(xiàn)了三把寶劍。劍身現(xiàn)了三把寶劍。劍身烏黑透亮，寒光逼人，烏黑透亮，寒光逼人，的確是三把使起來(lái)順的確是三把使起來(lái)順手的好劍。手的好劍。這三把寶劍在五六米這三把寶劍在五六米深的潮濕土壤中埋了深的潮濕土壤中埋了兩千多年，出土?xí)r不兩千多年，出土?xí)r不但毫無(wú)銹跡，而且還但毫無(wú)銹跡，而且還像以前那樣鋒利，一像以前那樣鋒利，一下子能劃破十幾張報(bào)下子能劃破十幾張報(bào)紙紙.Question1:為什么這幾把寶劍歷經(jīng)兩千為什么這幾把寶劍歷經(jīng)兩千多年仍沒(méi)有生銹呢多年仍沒(méi)有生銹呢？?Answer:古人用的是鉻鹽氧化法鉻鹽氧化法。鉻酸鹽是一種非常強(qiáng)的氧化劑，它