世界上最硬的金屬是鉻。鉻(Chromium)，化學符號Cr，單質(zhì)為鋼灰色金屬。元素名來自于希臘文，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在西伯利亞紅鉛礦（鉻鉛礦）中發(fā)現(xiàn)一種新礦物，次年用碳還原得到。在元素周期表中屬ⅥB族，鉻的原子序數(shù)24，原子量51.9961，體心立方晶體，常見化合價為+2、+3和+6。下面就跟360常識網(wǎng)一起具體看看世界上最硬的金屬等相關(guān)內(nèi)容。
發(fā)現(xiàn)歷史
發(fā)現(xiàn)
鉻是1797年法國化學家沃克蘭從當時稱為紅色西伯利亞礦石中發(fā)現(xiàn)的。早在1766年，在俄羅斯圣彼得堡任化學教授的德國的列曼曾經(jīng)分析了它，確定其中含有鉛。1798年沃克蘭給他找到的這種灰色針狀金屬命名為chrom，來自希臘文chroma（顏色）。由此得到鉻的拉丁名稱chromium和元素符號Cr。差不多在同一個時期里，克拉普羅特也從鉻鉛礦中獨立發(fā)現(xiàn)了鉻。
秦陵寶劍發(fā)現(xiàn)鉻
我國考古人員在秦陵挖掘的寶劍，其劍鋒利無比，原因是劍鋒上面覆蓋了一層鉻，聽起來不算神奇，但是可以證明幾千年前我們就發(fā)現(xiàn)并使用鉻了。從秦兵馬俑二號坑出土的青銅劍，長86厘米劍身上有8個棱面，極為對稱均衡。它們歷經(jīng)2,000年，從地下出土，卻無蝕無銹，光潔如新。用現(xiàn)代科學方法檢測分析，這些青銅劍表面竟涂有一層厚約10微米的氧化膜，其中含鉻2%。
這一發(fā)現(xiàn)立即震動了世界，因為這種鉻鹽氧化處理是近代才掌握的先進工藝。據(jù)說德國在1937年，美國在1950年才先后發(fā)明并申請專利，而且只有在一套比較復雜的設(shè)備和工藝流程下才得以實現(xiàn)。秦人的鑄造水平之高，真是不可思議。
尤為值得稱道的是，這些青銅劍的韌性異常驚人。有一口劍，被一具150公斤重的陶俑壓彎了，彎曲度超過45度。當陶俑被移開的一瞬間，奇跡發(fā)生了，青銅劍反彈平直，自然還原。這精湛的鑄劍技藝，令人膛目結(jié)舌，卻不知為何。
冶煉方法
鋼鐵工業(yè)中廣泛應用的鉻鐵合金和硅鉻合金是用電爐冶煉的。金屬鉻生產(chǎn)則采用金屬熱還原（鋁熱）法及電解法。
鋁熱法生產(chǎn)包括從鉻礦制取氧化鉻和鋁還原氧化鉻制得金屬鉻兩道工序。氧化鉻制取鉻鐵礦磨細至160～200目，配加純堿和白云石，于1050～1150℃下氧化焙燒，再用水逆流浸出（見浸取）和過濾，獲得含Na2CrO4大于200克/升的溶液。加硫酸中和鉻酸鈉溶液，使其pH為7～8，濾出氫氧化鋁等雜質(zhì)后蒸發(fā)到含Na2CrO4大于450克/升，濾出Na2SO4結(jié)晶。溶液用硫酸調(diào)整pH為4±0.2,再濾出Na2SO4結(jié)晶，獲得重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)溶液。濃縮溶液到約含Na2Cr2O71100克/升時，冷卻濾出Na2SO4結(jié)晶，再將溶液濃縮到含Na2Cr2O71500～1550克/升，并于90～100℃保溫8小時，然后冷卻到35℃以下，結(jié)晶出重鉻酸鈉。鉻酸鈉轉(zhuǎn)化成重鉻酸鈉也可用碳酸法，即在15～16大氣壓下通入含50%CO2的氣體,析出的沉淀為碳酸氫鈉：2Na2CrO4+2CO2+H2O─→Na2Cr2O7+2NaHCO3碳酸氫鈉可以回收使用。此法可把在焙燒中配加的純堿重新回收一半，較硫酸法獲得硫酸鈉為有利，但鉻酸鈉不能完全轉(zhuǎn)化為重鉻酸鈉。
三氧化二鉻的制備可用：①氯化銨還原法。即在重鉻酸鈉晶體中配入一定量的氯化銨，混勻后在還原爐中于700～800℃還原，然后洗去NaCl，過濾獲得三氧化二鉻濾餅，經(jīng)過干燥、破碎，在回轉(zhuǎn)窯中于1150～1200℃煅燒。用此法獲得的三氧化二鉻呈墨綠色，顆粒較大,純度高，但生產(chǎn)工序多，并產(chǎn)生有害氣體HCl。②煅燒鉻酸酐法。即把重鉻酸鈉加入反應鍋中，注入濃硫酸，在200℃下重鉻酸鈉與硫酸反應生成鉻酸酐：
Na2Cr2O7+2H2SO4─→2CrO3+2NaHSO4+H2O靜置后鉻酸酐和硫酸氫鈉沉積成兩層。將上部的硫酸氫鈉舀出，留在鍋中的鉻酸酐再加熱，用水洗去殘留的硫酸鈉，從底部放出鉻酸酐。鉻酸酐在800～950℃下煅燒分解，用水洗去未分解的鉻酸酐，過濾獲得三氧化二鉻。用此法工序少，但產(chǎn)品雜質(zhì)含量較高。③煅燒氫氧化鉻法。即將含Na2CrO4大于200克/升的溶液加溫至95℃以上，加入純凈的硫化鈉溶液，攪拌后生成大顆粒氫氧化鉻Cr(OH)3沉淀。氫氧化鉻在回轉(zhuǎn)窯中于1300℃煅燒分解為三氧化二鉻Cr2O3。此法工序少，產(chǎn)品成本低，純度高，但顆粒細，易損失。
鋁熱還原要求原料含Cr2O3大于99%，含硫低于0.02%,含鉛、砷、錫、銻各低于0.001%。鋁粒粒度應小于0.5毫米，鋁量應不大于理論量的98%。用硝石、鎂屑和鋁粒作引火劑。
反應焓ΔH圏=-65.0千卡/摩爾(鋁)。為了保持自熱反應過程并使金屬粒與渣順利分離，ΔH圏至少應為-72千卡/摩爾（鋁），要添加硝酸鈉、氯酸鉀、鉻酸酐或堿金屬重鉻酸鹽等供氧劑補充熱量；也可將混合料預熱到350～400℃再行入爐。還原反應在內(nèi)砌鎂磚的圓錐形爐筒內(nèi)進行。先在爐內(nèi)加入部分混合爐料，在料面中心加引火劑，點燃后在爐料開始反應時，用流槽連續(xù)送入其余爐料。反應終止，冷卻至室溫，拆開爐筒取出金屬錠，噴砂清除表面夾渣和氧化膜。生產(chǎn)大金屬錠，能提高鉻的回收率，渣的流動性也好。鋁熱法可獲得純度大于98.5%的金屬鉻,其中含鋁不大于0.5%。渣中含Al2O3高達90%，可作研磨材料。
電解法生產(chǎn)一般用碳素鉻鐵作原料，采用鉻銨礬法電解流程。把碳素鉻鐵粉碎，溶于電解陽極返回液、結(jié)晶母液和硫酸的混合溶液中，過濾除去硅酸鹽等殘渣,濾液用硫酸銨處理并除鐵。純鉻銨礬溶液經(jīng)陳化(保持30～35℃，放置15日)后,結(jié)晶出純鉻銨礬Cr2(SO4)3·(NH4)2SO4·24H2O。純鉻銨礬溶于熱水送入隔膜電解槽電解。用不銹鋼作陰極，鉛銀合金(1%Ag)作陽極，電流密度753安/米2，槽電壓4.2伏，電解液溫度52～54℃。應控制通過電解液進入陽極室的流速，并準確地控制溶液的pH為2.1～2.4。平均電流效率45%，電耗約18.5千瓦·時/公斤。產(chǎn)品純度為99.2～99.4%的片狀金屬鉻，含氧0.3～0.5%,呈脆性。為了提高金屬鉻的純度，可通過真空處理或氫還原降低含氧量。用+6價鉻溶液電解（電流密度9500安/米2，溫度84～87℃），可得高純度金屬鉻（含氧0.01～0.02%），但電流效率很低(6～7%)。
用途
鉻用于制不銹鋼，汽車零件，工具，磁帶和錄像帶等。鉻鍍在金屬上可以防銹，也叫可多米，堅固美觀。
鉻可用于制不銹鋼。紅、綠寶石的色彩也來自于鉻。作為現(xiàn)代科技中最重要的金屬，以不同百分比熔合的鉻鎳鋼千變?nèi)f化，種類繁多，令人難以置信。
鉻的毒性與其存在的價態(tài)有關(guān)，六價鉻比三價鉻毒性高100倍,并易被人體吸收且在體內(nèi)蓄積，三價鉻和六價鉻可以相互轉(zhuǎn)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、皮革鞣制、印染等排放的污水。
鉻是人體必需的微量元素。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(zhì)一起配合起作用，如激素、胰島素、各種酶類、細胞的基因物質(zhì)（DNA和RNA）等。
工業(yè)上使用的鉻礦石為鉻鐵礦，屬尖晶石(MgO·Al2O3)和磁鐵礦(FeO·Fe2O3)類，其通用化學式是(Fe，Mg)O·(Cr，F(xiàn)e，Al2O3)。由于二價元素(Mg2+、Fe2+、Zn2+)和三價元素(Al3+、Fe3+、Cr3+)相互置換，可以出現(xiàn)各種不同成分的礦石。除主成分FeO及Cr2O3外，一般含有不同成分的MgO、Al2O3及其他雜質(zhì)。礦石結(jié)構(gòu)組成對使用有明顯影響，如鉻尖晶石比鉻鐵礦(FeO·Cr2O3)難于還原；含蛇紋石的鉻礦石，若其中揮發(fā)物大于2%，用它制造的鉻質(zhì)耐火磚在加熱到1000℃時，會因釋放結(jié)晶水而炸裂。
美國1978年耗用鉻鐵礦917000噸，其用途分配如下：冶金61%，化工21%，耐火材料18%。1981年倫敦市場鉻礦石價格：土耳其礦(48%Cr2O3,Cr/Fe=3)130～135美元/噸，南非（阿扎尼亞）鉻礦(44%Cr2O3)60～70美元/噸。
由于鉻合金性脆，作為金屬材料使用還在研究中,鉻主要以鐵合金（如鉻鐵）形式用于生產(chǎn)不銹鋼及各種合金鋼。金屬鉻用作鋁合金、鈷合金、鈦合金及高溫合金、電阻發(fā)熱合金等的添加劑。氧化鉻用作耐光、耐熱的涂料，也可用作磨料，玻璃、陶瓷的著色劑，化學合成的催化劑。堿式硫酸鉻（三價鉻鹽）用作皮革的鞣劑。鉻礬、重鉻酸鹽用作織物染色的媒染劑、浸漬劑及各種顏料。鍍鉻和滲鉻可使鋼鐵和銅、鋁等金屬形成抗腐蝕的表層，并且光亮美觀，大量用于家具、汽車、建筑等工業(yè)。此外，鉻礦石還大量用于制作耐火材料。
生理功能
鉻是人體內(nèi)必需的微量元素之一，它在維持人體健康方面起關(guān)鍵作用。鉻對人體十分有利的微量元素，不應該被忽視，它是正常生長發(fā)育和調(diào)節(jié)血糖的重要元素。鉻在人體內(nèi)的含量約為7毫克，主要分布于骨骼、皮膚、腎上腺、大腦和肌肉之中。那么，鉻元素對人體到底有什么樣的作用呢？
隨著年齡的增長而逐漸減少，鉻的需要量很少，鉻作為一種必要的微量營養(yǎng)元素在所有胰島素調(diào)節(jié)活動中起重要作用，它能幫助胰島素促進葡萄糖進入細胞內(nèi)的效率，是重要的血糖調(diào)節(jié)劑。在血糖調(diào)節(jié)方面，特別是對糖尿病患者而言有著重要的作用。它有助于生長發(fā)育，并對血液中的膽固醇濃度也有控制作用，缺乏時可能會導致心臟疾病。
當缺乏鉻時，就很容易表現(xiàn)出糖代謝失調(diào)，如不及時補充這種元素，就會患糖尿病，誘發(fā)冠狀動脈硬化導致心血管病，嚴重的會導致白內(nèi)障、失明、尿毒癥等并發(fā)癥。
鉻還是葡萄糖耐量因子的組成成分，它可促進胰島素在體內(nèi)充分地發(fā)揮作用。在生理上對機體的生長發(fā)育來說，胰島素和生長激素同等重要，缺一不可。胰島素在人體內(nèi)的作用非常大，既是體內(nèi)重要的合成激素可促進葡萄糖的攝取、貯存和利用，又可促進脂肪酸的合成，還能促進蛋白質(zhì)的合成和貯存。因此，青少年想健康、科學的成長發(fā)育，一定不能缺少鉻。
有一些人聽說自己缺鉻，就盲目補鉻。把高鉻食物當做營養(yǎng)品來長期服用，使人體處在一個高鉻的狀態(tài)。其實盲目地補鉻是不可取的，如果攝取過量鉻的毒性與其存在的價態(tài)有極大的關(guān)系，六價鉻的毒性比三價鉻高約100倍，但不同化合物毒性不同。六價鉻化合物在高濃度時具有明顯的局部刺激作用和腐蝕作用，低濃度時為常見的致癌物質(zhì)。在食物中大多為三價鉻，其口服毒性很低，可能是由于其吸收非常少。
鉻雖然人體需要量很少，但作用很大。它是使胰島素起作用的一種重要元素。糖尿病人存在缺鉻和缺鋅的問題，并且有并發(fā)癥時患者的鉻、鋅含量均顯著低于無并發(fā)癥患者。三價鉻可以改善胰島素的敏感性。
含鉻量比較高的食物有主要是一些粗糧，如我們通常食用的小麥、花生、蘑菇等等，另外胡椒、以及動物的肝臟、牛肉、雞蛋、紅糖、乳制品等都是含有鉻元素比較高的食品。多吃這些食品，就能保證人體的鉻元素的充足。當然，前提是保證流失不會過多。
近視
提起近視，許多人常將其歸咎于不良用眼，如看書距離不當，光太暗，持久用眼等。但飲食不當也是誘發(fā)青少年近視的原因之一。
美國紐約大學研究員貝蘭博士對大量青少年近視病例進行研究之后指出，體內(nèi)缺乏微量元素鉻與近視的形成有一定的關(guān)系。鉻元素在人體中與球蛋白結(jié)合，為球蛋白正常代謝必需。在糖與脂肪的代謝中，鉻協(xié)助胰島素發(fā)揮重要的生理作用。處于生長發(fā)育旺盛時期的青少年，鉻的需求比成人大。鉻主要存在于粗糧、紅糖、蔬菜及水果等食物中，有些家長不注意食物搭配，長期給孩子吃一些精細食物，從而造成缺鉻，眼睛晶體滲透壓的變化，使晶狀體變凸，屈光度增加，產(chǎn)生近視。
鉻的測定濕式消解法：準確稱取1.0～2.0g樣品，置于消解瓶中，同時做試劑空白。如為干燥固體樣品，可酌加適量的水，使含水約75%以上，加硝酸10～15m1，混合放置，然后徐徐加熱。待激烈反應停止并冷卻后，加硫酸5～7.5m1，再徐徐加熱。如消解過程中有大量氣泡可加辛醇2～3滴。溶液如變?yōu)榘瞪珪r，再加2～3ml硝酸繼續(xù)加熱，至產(chǎn)生三氧化硫白煙而溶液呈現(xiàn)淡黃色或無色時消解完成。若消解不完全可再加少量硝酸及高氯酸1m1，加熱以加速消解，消解液冷卻后加5ml水及5m1草酸銨溶液，加熱至生成三氧化硫白煙為止，冷后加水使成50ml作為待測溶液，同時做試劑空白。
吸取鉻標準溶液（3.2）0，0.20，0.50，1.00，2.00，4.00，6.00，8.00ml，分別置于150ml三角瓶中，加純水至50ml。
向標準系列中加0.5ml 1+1硫酸,0.5ml 1+1磷酸及2～3滴6%高錳酸鉀溶液。如紫紅色消褪則應再加高錳酸鉀溶液。各加幾粒玻璃珠，加熱煮沸，如紫紅色消退，需補加高錳酸鉀至煮沸后仍需保持紫紅色。
冷卻后向各瓶中加1ml 20%尿素溶液（1），然后滴加2%亞硝酸鈉溶液，每加1滴需充分振搖，直到紫紅色剛褪去為止。待瓶中不冒氣泡后再將溶液轉(zhuǎn)移到50ml比色管中，用純水稀釋至刻度。
向比色管各加入2.5ml 1+7硫酸，0.5ml 1%二苯碳酰二肼，立即搖勻放置10min(2)在波長540nm下用3cm比色皿以純水作參比測定吸光度值。繪制標準曲線。
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