三价铬(Chromium III)是化合价为+3的铬离子,化学式Cr3+,分子量51.996,溶液通常呈浅绿色,具有氧化性和还原性。相较于毒性较高的
六价铬,三价铬毒性较低且为人体必需微量元素,两者可相互转化,常用比色法进行检测。
应用领域
工业领域
关于三价铬装饰性镀铬工艺的研究论文和专利不少,但由于各方面的原因一直未能成功进入生产应用。真正意义上获得生产应用的是1974年。
国际铅锌研究机构主要致力于以
次磷酸盐作络合剂时,添加F-改善低温镀性,提高
电流效率、添加
硫化物提高镀速、三价铬
镀后处理以及三价铬镀
黑铬等方面的研究。关于添加F-提高电流效率,不同的研究者似乎有着不同的研究结果。Edigaryan等证实在以
草酸作
络合剂时添加F-可提升电流效率;但Hwang等在以次磷酸盐作络合剂的
三价铬电镀时得出相反结论,添加F-降低电流效率,添加NH4+可提高电流效率。
2:三价铬镀厚铬和硬铬
在三价铬装饰性镀铬取得进展的同时,对三价铬镀取厚铬的研究也逐步展开,但进展不大。究其主要原因有以下几点:
(1)镀液pH值,特别是阴极表面附近层的pH值的升高导致形成Cr(
OH)3胶体,阻碍三价铬镀层的继续增厚;
(2)Cr3+的
水解产物发生
羟桥、
聚合反应,形成高分子链状
凝聚物吸附在阴极,阻碍Cr3+的还原;
(3)Cr3+还原的
中间产物Cr2+的富集,对Cr3+羟桥反应的引发和
促进作用;
(4)持续电解过程中Cr3+的活性
络合物的逐步减少和消失 。
针对以上几点,要镀厚度超过50um的三价铬镀层,就必须在镀液方面作出调整,采取相应措施,如降低镀液的pH值、选择更好的
缓冲剂、加快溶液循环搅拌、增加络合剂浓度来增加
络合反应与羟桥反应的
竞争性、保持足够的活性络合物浓度、添加特殊化合物减少Cr2+的
富集,使之形成二核络合物来减少其对Cr3+羟桥聚合反应的引发促进作用等。21世纪20年代来关于三价铬镀厚铬的报道都是围绕以上措施的
联合作用而实现的。
三价铬厚铬镀层一般均有裂纹,但未贯穿基底,镀层中往往夹杂有C等杂质元素,呈现非晶或
微晶结构。镀层一般
耐蚀性较好,硬度在60O-900
HV之间,若经适当温度的热处理,硬度可增加到1200~1800HV,
耐磨性也大大增强,能较好地满足
镀硬铬的要求。
有鞣性的铬盐是三价铬盐,以
碱式硫酸铬为代表,也被称为铬鞣剂。它
鞣制性能好,适用于各类皮革、各种毛皮的鞣制,鞣制得到的成革具有优良的物理
机械性能和感官特性,是最重要的
鞣剂。
三价碱式
铬盐经陈化后,形成有鞣性的铬络合物,它的鞣制性能的强弱可以用
碱度表示。所谓碱度就是用
百分率表示的铬络合物中羟基(OH)的总
当量数对铬的总当量数的比值。碱度大表示铬络合物的分子大,即与皮
蛋白质的结合能力强;碱度小则表示铬络合物的分子小,与皮蛋白质结合的能力弱,但渗透能力强。所以碱度是铬鞣剂的一个重要指标。
铬鞣剂的鞣制机理是,三价碱式铬盐络合物与皮胶原的
侧链上的
羧基发生多点结合和交联,增强了皮胶原的
结构稳定性。所以,
铬鞣革的收缩温度很高(一般超过95℃),耐酸、碱、酶和微生物的能力强。经铬鞣剂鞣制的皮革半成品为蓝色,称为
蓝湿革。
生理领域
三价铬是
葡萄糖耐量因子的组成部分,对调节
糖代谢、维持体内正常的
耐量起重要作用。三价铬还作用于
葡萄糖代谢中的
磷酸变位酶。人吃进的淀粉可以分解为葡萄糖,在
胰岛素和三价铬的共同作用下完成糖代谢。
三价铬能影响机体的
脂质代谢,降低血中
胆固醇和
甘油三酯的含量。
检测方法
测定原理
三价铬在酸性溶液中,在
硝酸银接触下,与
过硫酸铵反应氧化成
六价铬:
Cr2(SO4)3十3(NH4)2S2O8十8H2O=2H2CrO4十3
(NH4)2SO4十6
H2SO4然后测定总铬量,从总铬量中减去
六价铬量,即得三价铬量。过量的过硫酸铵经煮沸后完全分解。
2(NH4)2S2O8+2H2O===2(NH4)2SO4+2H2SO4+O2↑
测定试剂
1、硫酸。
4、1%
硝酸银溶液:称取1克硝酸银,溶于100毫升蒸馏水中即可。
测定分析
用
移液管吸取镀液5毫升于100毫升
容量瓶中,加水稀释至刻度,摇匀。用移液管吸此
稀释液5毫升于250毫升
锥形瓶中,加水75毫升、1:1硫酸10毫升、1%
硝酸银溶液10毫升及过硫酸铵固体2克,煮沸至冒大气泡两分钟左右,冷却。加苯基代邻氨基苯甲酸指示剂3滴,以标准0.lmol
硫酸亚铁铵溶液滴定至由紫红色变绿色为终点。
测定计算
c(Cr3+)=[ (V2-V1)×M×0.0173×1000]/0.25
式中,Vl指分析铬配时耗用标准硫酸亚铁链溶液的毫升数
V2指本实验耗用标准硫酸亚铁铵溶液的毫升数