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一、世界最硬的金属

铬(Cr)是一种银白色金属，质极硬而脆。铬是硬度最高的金属，莫氏硬度为9，仅次于钻石。

二、简介
1、中文名
铬。

2、外文名
chromium。

3、元素符号
Cr。

4、发现者
沃克兰(L.N.Vauquelin)。

5、发现时间
1797年。

6、原子序数
24。

7、原子量
51.996。

8、固态密度
7.19g/cm³。

9、液态密度
6.9g/cm³。

10、位置
第四周期，第ⅥB族。

11、有无放射性
无。

12、元素类型
金属元素。

13、莫氏硬度
9。

14、质子数
24。

15、中子数
28。

三、发现历史
1、发现者
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。

2、命名者
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。

四、分布

1、元素分布
（1）、存在形式
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。

（2）、地壳中的含量
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。 [3] 

2、铬矿分布
（1）、亚铬酸盐储量
亚铬酸盐在地壳中的自然储量超过18亿吨，可开采储量超过8.1亿吨。2004年，世界亚铬酸盐开采量为1750万吨，其中，南非开采763万吨，哈萨克斯坦327万吨，印度295万吨，津巴布韦67万吨，芬兰58万吨。

（2）、中国铬矿资源
中国铬矿资源比较贫乏，按可满足需求的程度看，属短缺资源。总保有储量矿石1078万吨，其中富矿占53.6%。铬矿产地有56处，分布于西藏、新疆、内蒙古、甘肃等13个省(区)，以西藏为最主要，保有储量约占全国的一半。

（3）、中国铬矿床
中国铬矿床是典型的与超基性岩有关的岩浆型矿床，绝大多数属蛇绿岩型，矿床赋存于蛇绿岩带中。西藏罗布莎铬矿和新疆萨尔托海铬矿等皆属此类。从成矿时代来看，中国铬矿形成时代以中生代、新生代为主。

（4）、冶金工业
在冶金工业上，铬铁矿主要用来生产铬铁合金和金属铬。铬铁合金作为钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢，如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、滚珠轴承钢、弹簧钢、工具钢等。金属铬主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金。这些特种钢和特种合金是航空、宇航、汽车、造船，以及国防工业生产枪炮、导弹、火箭、舰艇等不可缺少的材料。在耐火材料上，铬铁矿用来制造铬砖、铬镁砖和其他特殊耐火材料。

（5）、化学工业
铬铁矿在化学工业上主要用来生产重铬酸钠，进而制取其他铬化合物，用于颜料、纺织、电镀、制革等工业，还可制作催化剂和触媒剂等。

（6）、铬铁矿
铬铁矿是中国的短缺矿种，储量少，产量低，每年消费量的80%以上依靠进口。铬具有亲氧性和亲铁性，以亲氧性较强，只有在还原和硫的逸度较高的情况下才显示亲硫性。在内生作用条件下铬一般呈三价。六次酸位的Cr3+和Al3+、Fe3+的离子半径相接近，故它们之间可以呈广泛的类质同象。

（7）、含铬矿物
在自然界中已发现的含铬矿物约有50余种，分别属于氧化物类、铬酸盐类和硅酸盐类。此外还有少数氢氧化物、碘酸盐、氮化物和硫化物。其中氮化铬和硫化铬矿物只见于陨 石中。具有工业价值的铬矿物都属于铬尖晶石类矿物，它们的化学通式为（Mg、Fe2+）（Cr、Al、Fe3+）2O4或（Mg、Fe2+）O（Cr、Al、Fe3+）2O3，其Cr2O3含量为18%～62%。

3、有工业价值的铬矿物，其Cr2O3含量一般都在30%以上，其中常见的是
（1）、铬铁矿
化学成分为（Mg、Fe）Cr2O4，介于亚铁铬铁矿（FeCr2O4，含FeO32.09%、Cr2O3 67.91）与镁铬铁矿（MgCr2O4，含MgO20.96%、Cr2O3 79.04%）之间，通常有人将亚铁铬铁矿和镁铬铁矿也都称为铬铁矿。铬铁矿为等轴晶系，晶体呈细小的八面体，通常呈粒状和致密块状集合体，颜色黑色，条痕褐色，半金属光泽，硬度5.5，比重4.2～4.8，具弱磁性。

（2）、富铬类晶石
又称铬铁尖晶石或铝铬铁矿。化学成分为Fe（Cr，Al）2O4，含Cr2O3 32%～38%。其形态、物理性质、成因、产状及用途与铬铁矿相同。

（3）、硬铬尖晶石
化学成分为（Mg、Fe）（Cr、Al）2O4，含Cr2O3 32%～50%。其形态、物理性质、成因、产状及用途也与铬铁矿相同。

五、理化性质

1、物理性质
铬是银白色有光泽的金属，纯铬有延展性，含杂质的铬硬而脆。密度7.20g/cm3。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。镀在金属上可起保护作用。

2、化学性质
（1）、可溶性
铬能慢慢地溶于稀盐酸、稀硫酸，而生成蓝色溶液。与空气接触则变成绿色，是因为被氧化成绿色的CrCl3的缘故。Cr+2HCl=CrCl2+H2↑；4CrCl2+4HCl+O2=4CrCl3+2H2O；铬与浓硫酸反应，则生成二氧化硫和硫酸铬(Ⅲ)；2Cr+6H2SO4 =Cr2(SO4)3+3SO2↑+6H2O。

（2）、不可溶性
但铬不溶于浓硝酸，因为表面生成紧密的氧化物薄膜而呈钝态。在高温下，铬能与卤素、硫、氮、碳等直接化合。铬与稀硫酸反应。Cr+H2SO4=CrSO4+H2↑。

六、冶炼方法
1、钢铁工业
钢铁工业中广泛应用的铬铁合金和硅铬合金是用电炉冶炼的。金属铬生产则采用金属热还原（铝热）法及电解法。

2、铝热法生产
铝热法生产包括从铬矿制取氧化铬和铝还原氧化铬制得金属铬两道工序，氧化铬制取铬铁矿磨细至160～200目，配加纯碱和白云石，于1050～1150℃下氧化焙烧，再用水逆流浸出（见浸取）和过滤，获得含Na2CrO4大于 200克/升的溶液。加硫酸中和铬酸钠溶液，使其pH为7～8，滤出氢氧化铝等杂质后蒸发到含Na2CrO4大于 450克/升，滤出Na2SO4结晶。溶液用硫酸调整pH为4±0.2,再滤出Na2SO4结晶，获得重铬酸钠(Na2Cr2O7)溶液。

3、铝热还原
铝热还原要求原料含 Cr2O3大于99%，含硫低于0.02%,含铅、砷、锡、锑各低于0.001%。铝粒粒度应小于0.5毫米，铝量应不大于理论量的98%。用硝石、镁屑和铝粒作引火剂。

4、电解法生产
电解法生产一般用碳素铬铁作原料，采用铬铵矾法电解流程（图2）。把碳素铬铁粉碎，溶于电解阳极返回液、结晶母液和硫酸的混合溶液中，过滤除去硅酸盐等残渣,滤液用硫酸铵处理并除铁。纯铬铵矾溶液经陈化(保持30～35℃，放置15日)后,结晶出纯铬铵矾Cr2(SO4)3·(NH4)、2SO4·24H2O。

七、用途

1、制造不锈钢
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。

2、铬的毒性
铬的毒性与其存在的价态有关，六价铬比三价铬毒性高100倍,并易被人体吸收且在体内蓄积，三价铬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。

3、微量元素
铬是人体必需的微量元素。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。

4、生理功能
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。工业上使用的铬矿石为铬铁矿，属尖晶石(MgO·Al2O3)和磁铁矿(FeO·Fe2O3)类，其通用化学式是(Fe，Mg)O·(Cr，Fe，Al2O3)。由于二价元素(Mg2+、Fe2+、Zn2+ )和三价元素(Al3+、Fe3+、Cr3+)相互置换，可以出现各种不同成分的矿石。

5、铬合金
由于铬合金性脆，作为金属材料使用还在研究中,铬主要以铁合金（如铬铁）形式用于生产不锈钢及各种合金钢。金属铬用作铝合金、钴合金、钛合金及高温合金、电阻发热合金等的添加剂。氧化铬用作耐光、耐热的涂料，也可用作磨料，玻璃、陶瓷的着色剂，化学合成的催化剂。碱式硫酸铬（三价铬盐）用作皮革的鞣剂。

6、织物染色
铬矾、重铬酸盐用作织物染色的媒染剂、浸渍剂及各种颜料。镀铬和渗铬可使钢铁和铜、铝等金属形成抗腐蚀的表层，并且光亮美观，大量用于家具、汽车、建筑等工业。此外，铬矿石还大量用于制作耐火材料。

7、生理功能
铬是人体内必需的微量元素之一，它在维持人体健康方面起关键作用。铬对人体十分有利的微量元素，不应该被忽视，它是正常生长发育和调节血糖的重要元素。铬在人体内的含量约为7毫克，主要分布于骨骼、皮肤、肾上腺、大脑和肌肉之中。那么，铬元素对人体到底有什么样的作用呢？

8、铬的需要量
随着年龄的增长而逐渐减少，铬的需要量很少，铬作为一种必要的微量营养元素在所有胰岛素调节活动中起重要作用，它能帮助胰岛素促进葡萄糖进入细胞内的效率，是重要的血糖调节剂。在血糖调节方面，特别是对糖尿病患者而言有着重要的作用。它有助于生长发育，并对血液中的胆固醇浓度也有控制作用，缺乏时可能会导致心脏疾病。

9、缺乏铬
当缺乏铬时，就很容易表现出糖代谢失调，如不及时补充这种元素，就会患糖尿病，诱发冠状动脉硬化导致心血管病，严重的会导致白内障、失明、尿毒症等并发症。铬还是葡萄糖耐量因子的组成成分，它可促进胰岛素在体内充分地发挥作用。在生理上对机体的生长发育来说，胰岛素和生长激素同等重要，缺一不可。胰岛素在人体内的作用非常大，既是体内重要的合成激素可促进葡萄糖的摄取、贮存和利用，又可促进脂肪酸的合成，还能促进蛋白质的合成和贮存。

10、补铬
有一些人听说自己缺铬，就盲目补铬。把高铬食物当做营养品来长期服用，使人体处在一个高铬的状态。其实盲目地补铬是不可取的，如果摄取过量铬的毒性与其存在的价态有极大的关系，六价铬的毒性比三价铬高约100倍，但不同化合物毒性不同。六价铬化合物在高浓度时具有明显的局部刺激作用和腐蚀作用，低浓度时为常见的致癌物质。在食物中大多为三价铬，其口服毒性很低，可能是由于其吸收非常少。

11、胰岛素
铬虽然人体需要量很少，但作用很大。它是使胰岛素起作用的一种重要元素。糖尿病人存在缺铬和缺锌的问题，并且有并发症时患者的铬、锌含量均显著低于无并发症患者。三价铬可以改善胰岛素的敏感性。含铬量比较高的食物有主要是一些粗粮，如我们通常食用的小麦、花生、蘑菇等等，另外胡椒、以及动物的肝脏、牛肉、鸡蛋、红糖、乳制品等都是含有铬元素比较高的食品。

12、近视
提起近视，许多人常将其归咎于不良用眼，如看书距离不当，光太暗，持久用眼等。但饮食不当也是诱发青少年近视的原因之一。美国纽约大学研究员贝兰博士对大量青少年近视病例进行研究之后指出，体内缺乏微量元素铬与近视的形成有一定的关系。铬元素在人体中与球蛋白结合，为球蛋白正常代谢必需。

13、人体代谢
在糖与脂肪的代谢中，铬协助胰岛素发挥重要的生理作用。处于生长发育旺盛时期的青少年，铬的需求比成人大。铬主要存在于粗粮、红糖、蔬菜及水果等食物中，有些家长不注意食物搭配，长期给孩子吃一些精细食物，从而造成缺铬，眼睛晶体渗透压的变化，使晶状体变凸，屈光度增加，产生近视。

14、含铬食物
（1）、综述
铬是维持人体生命活动的必需元素，能帮助胰岛素促进葡萄糖进入细胞内的效率，是重要的血糖调节剂及促进生长发育的功能。而富含铬的食物有哪些呢？

（2）、肉类
铬的最好来源是肉类，尤以肝脏和其他内脏，是生物有效性高的铬的来源。

（3）、谷物
啤酒酵母、未加工的谷物、麸糠、硬果类、乳酪也提供较多的铬；软体动物、海藻、红糖、粗砂糖中的铬的含量高于白糖。家禽、鱼类和精制的谷类食物含有很少的铬。长期食用精制食品和大量的精糖，可促进体内铬的排泄增加，因此造成铬的缺乏。

（4）、蛋白类
铬的丰富来源有干酪、蛋白类和肝，良好来源有苹果皮、香蕉、牛肉、啤酒、面包、红糖、黄油、鸡、玉米粉、面粉、土豆、植物油和全麦。一般来源有胡萝卜、青豆、柑橘、菠菜和草莓。微量来源有大部分的水果和蔬菜、牛奶及糖。需要补充铬的人群可以多吃点上面列举的食物。

（5）、血糖调节剂
铬有助于胰岛素促进葡萄糖进入细胞内的效率，是血糖调节剂，可以预防糖尿病。大家在日常饮食中注意通过这些食物补充铬元素，特别是糖尿病患者，更加应该增加铬元素的摄入量。