紅鉛礦
紅鉛礦
鉻鉛礦是鉻酸鉛礦物,元素鉻最早就是從這種礦物中被發現的。鉻可以用來鍍在金屬表面用以防鏽。因為它具有鮮紅的顏色,鉻鉛礦還可以被當作顏料。現在一般用人造鉻鉛礦作顏料油漆。鉻鉛礦具有金剛光澤或玻璃光澤,是一種很漂亮的礦物。發育完整的晶體為長柱狀。鉻酸鉛礦物PbCrO4。其成分與鉻黃相同,人造鉻鉛礦用在顏料油漆上。鉻元素就是1797年在這種礦物中發現的。為發育完整的長柱狀晶體;最美麗的品種來自塔斯馬尼亞。其他包括烏拉、巴西和美國西南部。呈亮紫藍紅色到橙紅色,具金剛光澤、玻璃光澤,在陽光下,其色暗淡
對於鉻的發現,據文獻記載,最早在1766年有科學家對西伯利亞的紅鉛礦(又名鉻鉛礦,PdCrO4)進行了分析,當時是以鹽酸溶解紅鉛礦,溶液呈現美麗漂亮的綠色,發現了其中含有鉛。1797年,法國科學家沃克蘭教授進行了精確的分析。此前,雖然有科學家分析,但是結果都不一致。勤奮求實的沃克蘭教授經過不懈努力,他分析紅鉛礦發現了鉻並對其化合物的主要特徵做出了研究。
他取粉碎的紅鉛礦樣品與兩份碳酸鉀共沸,得到碳酸鉛沉澱和含有一種未知酸的鉀鹽的黃色溶液。此溶液與汞鹽溶液生成美麗的紅色沉澱,與鉛鹽溶液生成黃色沉澱,加氯化亞錫則溶液變成綠色,沃克蘭教授報告認為:它不似前人宣稱的那樣含有砷,或含有鉬酸、鈷、鎳和銅,也不含鐵,而是含有一種新金屬,其性質與所有其他金屬都不同,他繼續對鉻酸鉀、重鉻酸鉀、氧化鉻、鉻酸鉛等鉻化合物的性質做了認真的研究,由於鉻的許多化合物都有顏色,按富克勞及礦物學家阿雨(R.J.Hauey,1743-1822)的建議,命名此新元素為“Chromium”(中譯名鉻,是徐壽於1872年譯出的),是一種有廣泛工業用途的重要元素。克拉普羅特驗證了沃克蘭的這一發現。一種與紅鉛礦共生屬於次生礦物的磷鉻銅鉛礦[Pb2Cu(PO4)(CrO4)(OH)],西文即以沃克蘭教授的姓氏命名為Vauquelinte。不久,沃克蘭教授證實,祖母綠和紅寶石因分別含有不同價態的鉻化合物而呈不同色澤。同年,他以炭粉還原氧化鉻的方法製得灰色針狀的金屬鉻。
鉻,原子序數24,原子量51.9961。元素名來源於希臘文,原意為“顏色”,因為鉻的化合物都有顏色。1797年法國化學家沃克蘭從鉻鉛礦中發現。鉻在地殼中的含量為0.01%,居第17位。自然界不存在遊離狀態的鉻,主要含鉻礦石是鉻鐵礦。鉻有四種天然穩定同位素:鉻50、鉻52、鉻53、鉻54,其中以鉻52丰度最高。
鉻是鋼灰色,有光澤,有延展性,含雜質時硬而脆;熔點1857°C,沸點2672°C,密度單晶為7.22克/厘米3,多晶為7.14克/厘米3。金屬鉻的還原能力相當強,能溶於鹽酸、硫酸和高氯酸;但在其他酸中會形成保護性氧化膜,連王水也不能溶解它;高溫下能被強鹼侵蝕;800°C,時能與磷反應;850°C,時能與氨形成氮化物;1000°C,能被一氧化碳氧化,高溫下還能與水蒸氣和氮氣反應。
鉻合金具有高強度和抗腐蝕性,與鐵和鎳組成的合金俗稱不鏽鋼。常用於切削工具;用噴鍍、沉積和高溫擴散等方法在鋼或鐵的表面形成抗腐蝕合金層;重鉻酸鉀和重鉻酸鈉是有機合成和石油工業中的強氧化劑;鉻黃、鉻橙、鉻綠等可用作無機顏料。
按照在地殼中的含量,鉻屬於分佈較廣的元素之一。它比在它以前發現的鈷、鎳、鉬、鎢都多。這可能是由於鉻的天然化合物很穩定,不易溶於水,還原比較困難。有人認為沃克蘭取得的金屬鉻可能是鉻的碳化物。
鉻用於制不鏽鋼,汽車零件,工具,磁帶和錄像帶等。鉻鍍在金屬上可以防鏽,也叫可多米,堅固美觀。鉻可用於制不鏽鋼。紅、綠寶石的色彩也來自於鉻。作為現代科技中最重要的金屬,以不同百分比熔合的鉻鎳鋼千變萬化,種類繁多,令人難以置信。
鉻的毒性與其存在的價態有關,六價鉻比三價鉻毒性高100倍,並易被人體吸收且在體內蓄積,三價格和六價鉻可以相互轉化。天然水不含鉻;海水中鉻的平均濃度為0.05ug/l;飲用水中更低。鉻的污染源有含鉻礦石的加工、金屬表面處理、皮革鞣製、印染等排放的污水。
鉻是人體必需的微量元素,在肌體的糖代謝和脂代謝中發揮特殊作用。三價的鉻是對人體有益的元素,而六價鉻是有毒的。人體對無機鉻的吸收利用率極低,不到1%;人體對有機鉻的利用率可達10-25%。鉻在天然食品中的含量較低、均以三價的形式存在。確切地說,鉻的生理功能是與其它控制代謝的物質一起配合起作用,如激素、胰島素、各種酶類、細胞的基因物質(DNA和RNA)等。