三氯化铬的应用

背景及概述^[1][2]

三氯化铬化学式CrCl₃，一般实验室制得的无水三氯化铬是紫红色片状晶体，对水很不活泼，不溶于水也不溶于其他溶剂。对于其他配体的取代反应也是很慢的。无水三氯化铬晶体中，每一个铬原子周围有6个氯原子，每个氯原子又桥联在两个铬原子之间，整个晶体可以看成是由一系列八面体相联的层状聚合物。如果固态三氯化铬中有痕量的Cr²⁺存在，则与水迅速反应而生成三氯化铬水合物。

水溶液中[Cr(H₂O)₆]³⁺为蓝紫色，但由于水合条件如温度、浓度、酸度的不同，水合三氯化铬的颜色也就有变化，例如，组成相同的六水合三氯化铬晶体，颜色可以是紫色或绿色。将三氯化铬水溶液蒸发析出的为暗绿色晶体；将暗绿色溶液冷至0℃以下，通入氯化氢气，则析出紫色晶体； 用乙醚处理紫色晶体溶液，并通以氯化氢气则析出灰绿色的晶体。

这3种晶体具有不同的结构，即[Cr(H₂O)₆]Cl₃(蓝紫)，[Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂· H₂O(灰绿)、[Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl·2H₂O(暗绿)。内界的配位数一定，只是配位体有所变化，这就是配合物中的水合异构现象。三氯化铬的氨合物在固态时稳定，在水溶液中渐渐分解。

应用^[2][3]

三氯化铬可用于化学合成，如制备高纯铬，技术方案如下：

a、将三氯化铬、硫酸铵和水按照如下质量比置于反应器中，三氯化铬：硫酸铵：水＝1：0.45～0.55：1.95～2.05，开启搅拌器使三氯化铬、硫酸铵完全溶解，不断搅拌反应器内的溶液，并向反应器中加入质量分数为5％的过氧化氢，加入硫酸将反应器内溶液的 pH值调整至1.6～1.8，停止搅拌，在85～95℃下，反应45～55分钟；

b、将步骤a中所得的溶液进行过滤，所得滤液为无铁三氯化铬溶液；

c、将无铁三氯化铬溶液加热至沸腾，蒸发至无铁三氯化铬溶液液面出现晶膜时，停止加热，搅拌溶液，使晶膜均匀分散到无铁三氯化铬溶液内，停止搅拌，冷却至室温，溶液内有晶体析出；

d、过滤步骤c中所得溶液过滤，过滤后所得固体为三氯化铬晶体；

e、将步骤d中所得的三氯化铬晶体置于容器中，向容器内通入氮气，排出容器内的空气，加热至645～655℃，再向容器内通入四氯化碳蒸汽，反应28～32分钟，即得无水三氯化铬；

f、将氯化钾和三氯化铝试剂在62～67℃下真空干燥5小时，将经过真空干燥处理后的氯化钾和三氯化铝按照质量比＝74.5：133～134混合并加热至熔融，再加入无水三氯化铬，无水三氯化铬的加入量与氯化钾的质量比＝9.8～10.2：74.5，升温至145～155℃，反应55～65分钟，即得氯化钾-三氯化铝-无水三氯化铬低温熔盐体系；

g、将步骤f中所得的氯化钾-三氯化铝-无水三氯化铬低温熔盐体系置于电解槽中，加热氯化钾-三氯化铝-无水三氯化铬低温熔盐体系至145～155℃并保持恒温，向电解槽内通入电压为2.2～2.4V，电流密度为5～10A/dm2的电流，在电解槽的阴极区域有沉积物生成；

h、将步骤g中的阴极区域的沉积物，用乙醇反复清洗，再用丙酮冲洗，在氩气气氛中烘干，即得高纯铬。

此外，三价铬是人体必需的微量元素，是葡萄糖耐量 因子(GTF) P心活性成分。缺铬后，GTF减少，胰岛素 (insulin，INS)的生物活性降低，糖代谢受损，血清胆固醇水平升高、外周组织对内生和外在 INS的敏感性降低。

文献报道，糖尿病尤其是 2型糖尿病 (T2DM)患者血铬降低，试行补铬则在血糖降低、糖代谢改善的同时，尚可见 INS水平的降低。提示铬改善糖代谢的机制可能在于增强 INS的生物效应或受体的敏感性，而不是使 INS的分泌或释放增加。三价铬是通过增加与 INS结合的受体的 “相对”数目即增加了受体的敏感性，从而增加了 INS与受体的结合率。

至于加铬孵育后两种受体亲合常数亦即亲和力降低的原因，则可能是由于 INS与受体结合率的增加而导致的 “负协同效应 ” (Negativecoopration)所致。研究表明，三价铬调节糖代谢的机制既不是促使 INS的分泌或释放增加，也不是改变受体的亲和力，更不是改变受体的 “绝对 ”数 目，而是通过增加受体的 “相对”数目即增加受体的敏感性，使 INS 与受体的结合率增加，从而改善 IR、调节糖代谢的。

制备^[1][4]

1. 无水三氯化铬通常是用不含水的三氧化二铬与卤化剂 (如CCl4) 在高温下反应，并使生成的三氯化铬在惰性气氛 (如氮气氛) 升华来制取：

2. 一种用铬酸钠制备六水三氯化铬的方法，其包括以下步骤：

步骤1、将铬酸钠水溶液和还原剂置于一带冷凝回流的反应容器中，并在控制温度达到115-125℃时伴随搅拌动作缓慢滴加质量分数为36-38％的盐酸，所述盐酸的滴加量为使铬酸钠溶液和还原剂反应所需理论摩尔量的1-3倍；

步骤2、加完盐酸后，将反应溶液的温度首先控制在110-140℃并伴随搅拌动作使铬酸钠溶液、还原剂以及盐酸反应预设时间，然后控制在80-100℃并伴随搅拌动作使已经反应了预设时间的反应溶液再熟化第二预设时间；

步骤3、向经过熟化后的反应溶液中加入碱性液调节反应溶液的pH值在6.5-7.5，然后过滤得到以氢氧化铬为主要成分的中间产物，所述中间产物经洗涤后再加入质量分数为36-38％的盐酸进行反应得到三氯化铬溶液，其中所述盐酸的加入量为与所述铬酸钠水溶液的摩尔比为3-3.5：1；

步骤4、将步骤3得到的三氯化铬溶液依次进行蒸发浓缩直至三氯化铬的浓度达到40-50波美度、室温结晶、晶体离心烘干后制得六水三氯化铬。

主要参考资料

[1] 中国中学教学百科全书·化学卷

[2] 孔令芳, 钱聪, 李强, 等. 三氯化铬对 2 型糖尿病患者红细胞胰岛素受体的影响[D]. , 2005.

[3] 邸万山.一种低温熔盐法制备高纯铬CN201410660276.2，申请日 20141118

[4] 李先荣；陈宁；董明甫；王方兵；黄玉西；袁小超；李逢彬. 一种用铬酸钠制备六水三氯化铬的方法 . CN201410433325.9，申请日20140829