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本文是《自然-化学》元素故事系列的第55篇文章：色彩斑斓的铬 原文作者：Anders Lennartson，瑞典查尔姆斯理工大学 从红宝石到劳斯莱斯，Anders Lennartson探讨了铬及其配位化合物丰富多彩的历史。 小时候，我在家里地下室建立了自己的临时实验室。在早年的化学启蒙阶段，我获得了一些氯化铬（III）六水合物，一种绿色的盐，它溶于水会得到同样是绿色的溶液。然而，当我第二天再看时，惊讶地发现溶液变成了蓝紫色。怎么可能？我当时疑惑极了。 铬（III）配合物的一个重要特性是配体交换缓慢。CrCl3·6H2O更准确的分子式应该是[CrCl2(H2O)4]·Cl(H2O)2，它被我投入水中时便开始和溶剂缓慢反应，得到蓝紫色的[Cr(H2O)6]3+ 配合物和游离的氯离子。如果我当时手上有一些硫酸铬（III），我会观察到相反的颜色转换过程；它在固态水合物中以[Cr(H2O)6]3+存在，但当该化合物的水溶液被加热时，其水分子配体缓慢解离并被替换为硫酸根离子配体，并由蓝紫色变为绿色。Cr（III）的这种性质为分离多种铬（III）配位化合物提供了便利，这也是为什么Cr3+和Co3+是早期的配位化学家如Alfred Werner的最爱。 来源：图片承蒙 PETRA RÖNNHOLM提供 与铬（III）相反，铬（II）络合物可以快速交换它们的配体。向蓝色CrCl2溶液中加入乙酸盐将析出红色的具有Cr–Cr四重键的Cr2(OAc)4 （乙酸亚铬）。铬还能以更高的氧化态存在：黑色铬（IV）氧化物因具有铁磁性在磁带的黄金时代被广泛使用，而CrF5 (五价铬）是既不稳定又易挥发的红色固体。如果三氧化二铬（III）（也称为铬绿）和碳酸钾、硝酸钾一起加热，混合物会缓慢变黄。这种颜色变化源于铬酸钾K2CrO4的形成，其中铬处于+6价氧化态。 其他铬（VI）化合物包括拥有美丽橙色的重铬酸钾K2Cr2O7、红色的三铬酸钾K2Cr3O10以及红色的三氧化铬（VI）CrO3。后者是酸性氧化物，其水溶液即为铬酸——在加入稀硫酸后便可制成琼斯试剂，用于将醇氧化为酮或羧酸。酸性的重铬酸钾（K2Cr2O7）也被有机化学家用于相同的反应，用它有一个额外的好处：如果合成失败，可以使用K2Cr2O7的硫酸溶液来清洗弄脏了的玻璃器皿，这利用了它的氧化性。 虽然如今人们已经知道六价铬化合物有毒且致癌，但之前诸如PbCrO4和Pb2OCrO4（分别为铬黄和铬红）等含铬颜料很受欢迎。自古以来，铬的颜色一直受到高度追捧——红宝石只不过是掺杂铬的结晶氧化铝，而蓝宝石中的粉红色调也来自氧化铝晶格中的微量铬。祖母绿，一种绿柱石——Be3Al2(SiO3)6，其绿色也源自少量的铬。 正因如此，Louis Nicholas Vauquelin在1791年发现了铬元素之后用代表颜色的希腊语chroma为其命名。这种金属并没有立即产生商业上的成功。在铬被发现15年之后，汉弗里·戴维爵士在撰写著名的读本《元素化学哲学》时对铬或其化合物仍了解不多，但他确实提到铬酸尝起来是酸的。品尝化学品显然是当时的惯例，因为同一年，Jöns Jacob Berzelius也在他的读本中写道，铬酸（有毒）的后味酸涩并带有金属味道。Berzelius同时指出，这种金属虽然很脆，但对各种酸和空气的氧化都具有很强的抵抗力。现在我们已经知道，这实际上是因为当暴露在空气中时，金属铬表面会形成一层非常薄而致密的氧化层。 19世纪20年代，人们发现在钢中添加铬可以防锈，可惜当时能获取的铬含碳量太高导致这些合金太脆、不实用。当工艺发展到19世纪90年代并能供给无碳的铬时，情况立刻发生了变化。含有8%铬和18%镍的常规不锈钢很快得到广泛应用，直至如今，这仍然是铬的主要用途之一。20世纪20年代，人们发现可以在钢上电镀薄薄一层高亮的铬，这让汽车行业欣喜若狂。很难想象，一辆20世纪30年代产的劳斯莱斯幻影II如果没有镀铬会是什么样子？ 原文以The colours of chromium为标题 发布在2014年9月22日的《自然-化学》In Your Element上 ⓝ nchem|doi:10.1038/nchem.2068 版权声明： |
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