鉻（Chromium）

鉻（Chromium）
高雄市立女子高級中學化學科洪瑞和老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

1797年法國化學家沃克蘭（Vauquelin L. N.）在研究西伯利亞紅鉛礦時發現了鉻。當時沃克蘭在富爾克魯瓦（Fourcroy A. F.）的實驗室工作，他把西伯利亞紅鉛礦石與碳酸鉀一起煮，得到意料之中的碳酸鉛沉澱和一種性質不明的鮮黃色溶液。將該黃色溶液中加入高汞鹽溶液，出現了紅色溶液；加入鉛鹽溶液，出現了黃色沉澱物；加入氯化亞錫，溶液又變為綠色。這於這種新元素能夠形成各種顏色不同的化合物，所以命名為”Chromium”，希臘文原意為”色彩艷麗”，中文譯名為鉻，元素符號Cr。

鉻是銀白色有金屬光澤的金屬，最重要的鉻礦是鉻鐵礦Fe(CrO₂)₂。鉻的製備方法有：
鋁熱法：用鋁還原Cr₂O₃製備鉻：Cr₂O₃ + 2Al → 2Cr + Al₂O₃
電解法：電解鉻鹽溶液（如CrCl₃）製備鉻。

鉻的性質：
由於鉻可以提供6個價電子形成較強的金屬鍵，因此金屬鉻的熔點、沸點（2130K, 2945K）在同一周期中是最高的。純鉻有延展性，但含有雜質時變硬且脆。基態電子組態為3d⁵4s¹。

鉻的還原性相當強，是活潑金屬，但因鉻的表面容易形成緻密的氧化物薄膜而鈍化，表現出顯著的化學惰性，王水和硝酸都不能溶解鉻。
酸性溶液中Cr₂O₇^2-是很強的氧化劑，Cr³⁺在酸性溶液中穩定，不易被氧化，但在鹼性溶液中，Cr³⁺有較強的還原性，易被氧化成CrO₄^2-離子。
在高溫下，鉻能與鹵素、硫、氮、碳等直接化合。鉻的化合物都具有繽紛的色彩，例如Cr₂O₃綠色，Cr₂(SO₄)₃紫色，PbCrO₄黃色，Ag₂CrO₄磚紅色，K₂Cr₂O₇橘紅色。

鉻的用途：
鉻的光澤度良好，抗腐蝕性強，因此鉻常被用來鍍在其他金屬的表面，防銹且耐用。鉻與鐵、鎳能組成各種性能的抗腐蝕性的不銹鋼。不銹鋼具有良好的韌性和機械強度，對空氣、海水、有機酸等具有良好的耐蝕性，是製造化工設備的重要防腐材料。鉻同時也是人體必需的微量元素，對維持人體正常的生理功能有重要作用。它是胰島素不可缺少的輔助成分，參與糖代謝過程，還可促進脂肪和蛋白質的合成。要注意的是，在鉻的化合物中，三價鉻幾乎是無毒的，但六價鉻卻具有很強的毒性，特別是鉻酸鹽及二鉻酸鹽的毒性最強，電鍍和製皮革工業的廢水、廢棄物中含有六價鉻的化合物，會造成環境污染，對人和生物有很大危害，需管制其排放濃度。

參考資料：
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Chromium
2. 車雲霞、申泮文，2005年，化學元素周期系（Huaxue Yuansu Zhouqi Xi），南開大學出版社。
3. Geoff Rayner-Canham, Tina Overton, 2006, Descriptive Inorganic Chemistry, 4th ed., Freeman.