Domov > Psychológia > 3-valentný chróm. Výberový kurz "Chróm a jeho zlúčeniny"


3-valentný chróm. Výberový kurz "Chróm a jeho zlúčeniny"




Chromium

CHROMIUM-a; m.[z gréčtiny. cróma - farba, farba]

1. Chemický prvok (Cr), oceľovosivý tvrdokov (používaný pri výrobe tvrdých zliatin a na poťahovanie kovových výrobkov).

2. Jemná tenká pokožka opálená soľami tohto kovu. Chrome čižmy.

3. Druh žltej farby získanej z chromátov.

◁ Chrome (pozri).

chróm

(lat. Chróm), chemický prvok VI. skupiny periodickej sústavy. Pomenovaný z gréčtiny cróma - farba, farba (kvôli jasnej farbe zlúčenín). Modrostrieborný kov; hustota 7,19 g / cm 3, t pl 1890 °C. Na vzduchu neoxiduje. Hlavnými minerálmi sú chrómové spinely. Chróm je základnou zložkou nehrdzavejúcich, kyselinovzdorných, žiaruvzdorných ocelí a veľkého množstva ďalších zliatin (nichróm, chróm, stelit). Používa sa na chrómovanie. Zlúčeniny chrómu - oxidačné činidlá, anorganické pigmenty, triesloviny.

CHROMIUM

CHROM (lat. chróm, z gréčtiny chróm - farba, farba, zlúčeniny chrómu sa vyznačujú širokou farebnou paletou), Cr (čítaj "chróm"), chemický prvok s atómovým číslom 24, atómová hmotnosť 51,9961. Nachádza sa v skupine VIB v 4. perióde Periodickej tabuľky prvkov.
Prírodný chróm pozostáva zo zmesi štyroch stabilných nuklidov: 50 Cr (obsah v zmesi 4,35 %), 52 Cr (83,79 %), 53 Cr (9,50 %) a 54 Cr (2,36 %). Konfigurácia dvoch vonkajších elektrónových vrstiev 3s 2 R 6 d 5 4s 1 . Oxidačné stavy sú od 0 do +6, najcharakteristickejšie sú +3 ​​(najstabilnejšie) a +6 (valencie III a VI).
Polomer neutrálneho atómu je 0,127 nm, polomer iónov (koordinačné číslo 6): Cr 2+ 0,073 nm, Cr 3+ 0,0615 nm, Cr 4+ 0,055 nm, Cr 5+ 0,049 nm a Cr 6+ 0,044 nm . Energie sekvenčnej ionizácie 6,766, 16,49, 30,96, 49,1, 69,3 a 90,6 eV. Elektrónová afinita 1,6 eV. Elektronegativita podľa Paulinga (cm. PAULING Linus) 1,66.
História objavov
V roku 1766 bol v okolí Jekaterinburgu objavený minerál, ktorý sa nazýval „sibírske červené olovo“, PbCrO 4 . Moderný názov je krokoit. V roku 1797 francúzsky chemik L. N. Vauquelin (cm. VAUCLAIN Louis Nicola) izoloval z neho nový žiaruvzdorný kov (s najväčšou pravdepodobnosťou dostal Vauquelin karbid chrómu).
Byť v prírode
Obsah v zemskej kôre je 0,035 % hmotnosti. V morskej vode je obsah chrómu 2·10 -5 mg/l. Chróm sa takmer nikdy nenachádza vo voľnej forme. Je súčasťou viac ako 40 rôznych minerálov (chromit FeCr 2 O 4, volkonskoit, uvarovit, vokelenit atď.). Niektoré meteority obsahujú zlúčeniny sulfidu chrómu.
Potvrdenie
Chromit je priemyselná surovina na výrobu chrómu a zliatin na jeho báze. Redukčným tavením chromitu s koksom (redukčným činidlom), železnou rudou a ďalšími zložkami vzniká ferochróm s obsahom chrómu až 80 % (hmotn.).
Na získanie čistého kovového chrómu sa chromit so sódou a vápencom vypaľuje v peciach:
2Cr 2 O 3 + 2Na 2 CO 3 + 3O 2 \u003d 4Na 2 CrO 4 + 4CO 2
Výsledný chróman sodný Na2Cr04 sa vylúhuje vodou, roztok sa prefiltruje, odparí a spracuje s kyselinou. V tomto prípade chromát Na2Cr04 prechádza na dvojchróman Na2Cr207:
2Na2Cr04 + H2SO4 = Na2Cr207 + Na2S04 + H20
Výsledný dichróman sa redukuje sírou:
Na2Cr207 + 3S = Na2S + Cr203 + 2SO2,
Výsledný čistý oxid chrómu (III) Cr 2 O 3 sa podrobí aluminotermii:
Cr203 + 2Al \u003d Al203 + 2Cr.
Používa sa aj kremík
2Cr203 + 3Si = 3Si02 + 4Cr
Na získanie vysoko čistého chrómu sa technický chróm elektrochemicky čistí od nečistôt.
Fyzikálne a chemické vlastnosti
Vo svojej voľnej forme je to modro-biely kov s kubickou mriežkou centrovanou na telo, a= 0,28845 nm. Pri teplote 39°C prechádza z paramagnetického stavu do antiferomagnetického stavu (Neelov bod). Teplota topenia 1890°C, teplota varu 2680°C. Hustota 7,19 kg / dm 3.
Odolný voči vzduchu. Pri 300°C horí za vzniku zeleného oxidu chrómu (III) Cr 2 O 3, ktorý má amfotérne vlastnosti. Tavením Cr 2 O 3 s alkáliami sa získajú chromity:
Cr2O3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO2 + H20
Nekalcinovaný oxid chrómu (III) je ľahko rozpustný v alkalických roztokoch a kyselinách:
Cr203 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H20
Tepelným rozkladom karbonylu chrómu Cr(OH) 6 vzniká červený zásaditý oxid chromitý CrO. Hnedý alebo žltý hydroxid Cr(OH) 2 so slabo zásaditými vlastnosťami sa vyzráža, keď sa do roztokov chrómových solí pridajú zásady.
Opatrným rozkladom oxidu chrómového (VI) CrO 3 za hydrotermálnych podmienok sa získa oxid chromitý (IV) CrO 2, ktorý je feromagnetom a má kovovú vodivosť.
Pri reakcii koncentrovanej kyseliny sírovej s roztokmi dichrómanov vznikajú červené alebo fialovočervené kryštály oxidu chromitého CrO 3 . Typicky kyslý oxid, ktorý pri interakcii s vodou vytvára silné nestabilné chrómové kyseliny: chrómový H2CrO4, dichrómový H2Cr207 a iné.
Sú známe halogenidy zodpovedajúce rôznym oxidačným stavom chrómu. Boli syntetizované halogenidy chrómu CrF2, CrCl2, CrBr2 a CrI2 a trihalogenidy CrF3, CrCl3, CrBr3 a CrI3. Na rozdiel od podobných zlúčenín hliníka a železa sú však chlorid CrCl3 a bromid chrómový CrBr3 neprchavé.
Medzi halogenidmi chrómu je CrF 4 stabilný, chlorid chrómový CrCl 4 existuje iba v pare. Hexafluorid chrómu CrF6 je známy.
Boli získané a charakterizované oxyhalogenidy chrómu Cr02F2 a Cr02CI2.
Syntetizované zlúčeniny chrómu s bórom (boridy Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 2, CrB 4 a Cr 5 B 3), s uhlíkom (karbidy Cr 23 C 6, Cr 7 C 3 a Cr 3 C 2) , s kremíkom (silicídy Cr 3 Si, Cr 5 Si 3 a CrSi) a dusíkom (nitridy CrN a Cr 2 N).
Zlúčeniny chrómu (III) sú najstabilnejšie v roztokoch. V tomto oxidačnom stave chróm zodpovedá ako katiónovej forme, tak aniónovej forme, napríklad aniónu 3- existujúcemu v alkalickom prostredí.
Keď sa zlúčeniny chrómu (III) oxidujú v alkalickom prostredí, tvoria sa zlúčeniny chrómu (VI):
2Na3 + 3H202 \u003d 2Na2CrO4 + 2NaOH + 8H20
Cr (VI) zodpovedá množstvu kyselín, ktoré existujú len vo vodných roztokoch: chrómová H 2 CrO 4, dichrómna H 2 Cr 2 O 7, trichrómna H 3 Cr 3 O 10 a ďalšie, ktoré tvoria soli - chrómany, dichrómany, trichromáty, atď.
V závislosti od kyslosti média sa anióny týchto kyselín ľahko navzájom premieňajú. Napríklad, keď sa žltý roztok chrómanu draselného okyslí K2CrO4, vznikne oranžový dvojchróman draselný K2Cr207:
2K 2 CrO 4 + 2 HCl \u003d K 2 Cr 2 O 7 + 2 KCl + H 2 O
Ak sa však k oranžovému roztoku K 2 Cr 2 O 7 pridá alkalický roztok, ako sa farba opäť zmení na žltú, pretože sa opäť vytvorí chróman draselný K 2 CrO 4:
K2Cr207 + 2KOH \u003d 2K2CrO4 + H2O
Keď sa k žltému roztoku obsahujúcemu chrómanové ióny pridá roztok bárnatej soli, vyzráža sa žltá zrazenina chromanu bárnatého BaCrO 4:
Ba2+ + Cr042- = BaCr04
Zlúčeniny chrómu (III) sú silné oxidačné činidlá, napríklad:
K2Cr207 + 14 HCl \u003d 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2 + 7H20
Aplikácia
Použitie chrómu je založené na jeho tepelnej odolnosti, tvrdosti a odolnosti proti korózii. Používajú sa na získanie zliatin: nehrdzavejúca oceľ, nichróm atď. Na dekoratívne nátery odolné voči korózii sa používa veľké množstvo chrómu. Zlúčeniny chrómu sú žiaruvzdorné materiály. Oxid chrómu (III) - pigment zelenej farby, je tiež súčasťou abrazívnych materiálov (GOI pasta). Zmena farby počas redukcie zlúčenín chrómu (VI) sa používa na expresnú analýzu obsahu alkoholu vo vydychovanom vzduchu.
Katión Cr 3+ je súčasťou kamenca draselného chrómu KCr(SO 4) 2 · 12H 2 O používaného pri úprave kože.
Fyziologické pôsobenie
Chróm je jedným z biogénnych prvkov, ktorý je neustále obsiahnutý v tkanivách rastlín a živočíchov. U zvierat sa chróm podieľa na metabolizme lipidov, bielkovín (súčasť enzýmu trypsín) a uhľohydrátov. Zníženie obsahu chrómu v potravinách a krvi vedie k zníženiu rýchlosti rastu, zvýšeniu cholesterolu v krvi.
Kovový chróm je prakticky netoxický, ale prach z kovového chrómu dráždi pľúcne tkanivo. Zlúčeniny chrómu (III) spôsobujú dermatitídu. Zlúčeniny chrómu (VI) vedú k rôznym ľudským chorobám vrátane rakoviny. MPC chrómu (VI) v atmosférickom vzduchu je 0,0015 mg/m3.

encyklopedický slovník. 2009 .

Synonymá:

Pozrite sa, čo je „chrome“ v iných slovníkoch:

    chróm- chróm a... ruský pravopisný slovník

    chróm- chróm/… Morfemický pravopisný slovník

    - (z gréckeho chroma farba, farba). Šedivý kov ťažený z chrómovej rudy. Slovník cudzích slov zahrnutých v ruskom jazyku. Chudinov A.N., 1910. CHROM sivastý kov; v čistom x. nepoužité; spojenie s... Slovník cudzích slov ruského jazyka

    CHROMIUM- pozri CHROM (Cr). Zlúčeniny chrómu sa nachádzajú v odpadových vodách mnohých priemyselných podnikov vyrábajúcich soli chrómu, acetylén, taníny, anilín, linoleum, papier, farby, pesticídy, plasty atď. Trojmocné sa nachádzajú vo vode ... ... Choroby rýb: Príručka

    CHROME, ach, manžel. 1. Chemický prvok, pevný svetlosivý lesklý kov. 2. Druh žltej farby (špeciálna). | adj. chróm, oh, oh (na 1 hodnotu) a chróm, oh, oh. Chrómová oceľ. Chrómová ruda. II. CHROME, ach, manžel. Jemná tenká koža. | upraviť… Vysvetľujúci slovník Ozhegov

    chróm- a, m. chróm m. Novolat. chróm lat. chroma gr. farbivo. 1. Chemický prvok je tvrdý striebristý kov používaný pri výrobe tvrdých zliatin a na poťahovanie kovových výrobkov. BAS 1. Kov objavený Vauquelinom, ... ... Historický slovník galicizmov ruského jazyka

    CHROMIUM- CHROME, Chróm (z gréckeho chroma paint), I symbol. SG, chem. prvok s at. hmotnosť 52,01 (izotopy 50, 52, 53, 54); poradové číslo 24, pre! zaujíma miesto v párnej podskupine VI skupiny j periodickej tabuľky. Zlúčeniny X. sa v prírode často vyskytujú ... Veľká lekárska encyklopédia

    - (lat. Chróm) Cr, chemický prvok skupiny VI Mendelejevovej periodickej tabuľky, atómové číslo 24, atómová hmotnosť 51,9961. Názov z gréčtiny. chroma farba, farba (kvôli jasnej farbe zlúčeniny). Modrostrieborný kov; hustota 7,19 ... ... Veľký encyklopedický slovník

    CHROME 1, a, m. Ožegovov výkladový slovník. S.I. Ozhegov, N.Yu. Švedova. 1949 1992 ... Vysvetľujúci slovník Ozhegov

    CHROME 2, a, m. Trieda mäkkej tenkej kože. Vysvetľujúci slovník Ozhegov. S.I. Ozhegov, N.Yu. Švedova. 1949 1992 ... Vysvetľujúci slovník Ozhegov

Chróm (Cr) je prvok s atómovým číslom 24 a atómovou hmotnosťou 51,996 vedľajšej podskupiny šiestej skupiny štvrtej periódy periodickej sústavy chemických prvkov D. I. Mendelejeva. Chróm je modro-biely tvrdý kov. Má vysokú chemickú odolnosť. Pri izbovej teplote je Cr odolný voči vode a vzduchu. Tento prvok je jedným z najdôležitejších kovov používaných pri priemyselnom legovaní ocelí. Zlúčeniny chrómu majú jasnú farbu rôznych farieb, pre ktoré v skutočnosti dostal svoje meno. Koniec koncov, v preklade z gréčtiny, „chróm“ znamená „farba“.

Existuje 24 známych izotopov chrómu od 42Cr do 66Cr. Stabilné prírodné izotopy 50Cr (4,31 %), 52Cr (87,76 %), 53Cr (9,55 %) a 54Cr (2,38 %). Zo šiestich umelých rádioaktívnych izotopov je najdôležitejší 51Cr s polčasom rozpadu 27,8 dňa. Používa sa ako izotopový indikátor.

Na rozdiel od kovov staroveku (zlato, striebro, meď, železo, cín a olovo) má chróm svojho „objaviteľa“. V roku 1766 bol v okolí Jekaterinburgu nájdený minerál, ktorý sa nazýval „sibírske červené olovo“ – PbCrO4. V roku 1797 objavil L. N. Vauquelin v minerále krokoit – prírodný chróman olovnatý prvok č.24. Približne v rovnakom čase (1798) nezávisle od Vauquelina objavili chróm nemeckí vedci M. G. Klaproth a Lovitz vo vzorke ťažkého čierneho minerálu ( bol to chromit FeCr2O4) nájdený na Urale. Neskôr, v roku 1799, F. Tassert objavil nový kov v rovnakom minerále, ktorý sa nachádza v juhovýchodnom Francúzsku. Predpokladá sa, že to bol Tassert, ktorému sa ako prvému podarilo získať relatívne čistý kovový chróm.

Kovový chróm sa používa na chrómovanie a tiež ako jedna z najdôležitejších zložiek legovaných ocelí (najmä nehrdzavejúcich). Okrem toho našiel chróm uplatnenie v množstve ďalších zliatin (kyselinovzdorné a žiaruvzdorné ocele). Koniec koncov, zavedenie tohto kovu do ocele zvyšuje jej odolnosť proti korózii ako vo vodnom prostredí pri bežných teplotách, tak aj v plynoch pri zvýšených teplotách. Chrómové ocele sa vyznačujú zvýšenou tvrdosťou. Chróm sa používa pri termochromizácii, čo je proces, pri ktorom je ochranný účinok Cr spôsobený tvorbou tenkého, ale silného oxidového filmu na povrchu ocele, ktorý zabraňuje interakcii kovu s prostredím.

Široké uplatnenie našli aj zlúčeniny chrómu, preto sa chromity úspešne používajú v žiaruvzdornom priemysle: otvorené nístejové pece a iné hutnícke zariadenia sú obložené magnezit-chromitovými tehlami.

Chróm je jedným z biogénnych prvkov, ktoré sú neustále obsiahnuté v tkanivách rastlín a živočíchov. Rastliny obsahujú chróm v listoch, kde je prítomný ako nízkomolekulárny komplex, ktorý nie je spojený so subcelulárnymi štruktúrami. Vedci doteraz nedokázali potrebu tohto prvku pre rastliny. U zvierat sa však Cr podieľa na metabolizme lipidov, bielkovín (súčasť enzýmu trypsín) a uhľohydrátov (štrukturálna zložka glukózo-rezistentného faktora). Je známe, že iba trojmocný chróm sa podieľa na biochemických procesoch. Ako väčšina ostatných dôležitých biogénnych prvkov, aj chróm sa do organizmu zvierat alebo človeka dostáva potravou. Zníženie tohto mikroelementu v tele vedie k spomaleniu rastu, prudkému zvýšeniu hladiny cholesterolu v krvi a zníženiu citlivosti periférnych tkanív na inzulín.

Zároveň je chróm vo svojej čistej forme veľmi toxický - kovový prach Cr dráždi pľúcne tkanivá, zlúčeniny chrómu (III) spôsobujú dermatitídu. Zlúčeniny chrómu (VI) vedú k rôznym ľudským chorobám vrátane rakoviny.

Biologické vlastnosti

Chróm je dôležitý biogénny prvok, ktorý je určite súčasťou tkanív rastlín, zvierat a ľudí. Priemerný obsah tohto prvku v rastlinách je 0,0005% a takmer celý sa hromadí v koreňoch (92-95%), zvyšok je obsiahnutý v listoch. Vyššie rastliny netolerujú koncentrácie tohto kovu nad 3∙10-4 mol/l. U zvierat sa obsah chrómu pohybuje od desaťtisícin do desaťmilióntin percenta. Ale v planktóne je koeficient akumulácie chrómu úžasný – 10 000 – 26 000. V tele dospelého človeka sa obsah Cr pohybuje od 6 do 12 mg. Navyše fyziologická potreba chrómu pre ľudí nebola dostatočne presne stanovená. Do veľkej miery to závisí od stravy – pri konzumácii potravín s vysokým obsahom cukru sa zvyšuje potreba tela chrómu. Všeobecne sa uznáva, že človek potrebuje asi 20–300 mcg tohto prvku denne. Podobne ako iné biogénne prvky, aj chróm sa dokáže hromadiť v tkanivách tela, najmä vo vlasoch. Práve v nich obsah chrómu udáva stupeň zásobovania tela týmto kovom. Žiaľ, vekom sa „zásoby“ chrómu v tkanivách, s výnimkou pľúc, míňajú.

Chróm sa podieľa na metabolizme lipidov, bielkovín (je prítomný v enzýme trypsín), sacharidov (je štrukturálnou zložkou glukózo-rezistentného faktora). Tento faktor zabezpečuje interakciu bunkových receptorov s inzulínom, čím znižuje jeho potrebu organizmu. Faktor glukózovej tolerancie (GTF) zosilňuje pôsobenie inzulínu vo všetkých metabolických procesoch s jeho účasťou. Okrem toho sa chróm podieľa na regulácii metabolizmu cholesterolu a je aktivátorom niektorých enzýmov.

Hlavným zdrojom chrómu v tele zvierat a ľudí je potrava. Vedci zistili, že koncentrácia chrómu v rastlinných potravinách je oveľa nižšia ako v živočíšnych. Najbohatším zdrojom chrómu sú pivovarské kvasnice, mäso, pečeň, strukoviny a celozrnné výrobky. Zníženie obsahu tohto kovu v potravinách a krvi vedie k zníženiu rýchlosti rastu, zvýšeniu cholesterolu v krvi a zníženiu citlivosti periférnych tkanív na inzulín (stav podobný cukrovke). Okrem toho sa zvyšuje riziko vzniku aterosklerózy a porúch vyššej nervovej činnosti.

Už pri koncentráciách zlomkov miligramov na meter kubický v atmosfére však všetky zlúčeniny chrómu pôsobia na organizmus toxicky. Otravy chrómom a jeho zlúčeninami sú časté pri ich výrobe, v strojárstve, hutníctve a v textilnom priemysle. Stupeň toxicity chrómu závisí od chemickej štruktúry jeho zlúčenín – dichrómany sú toxickejšie ako chrómany, zlúčeniny Cr + 6 sú toxickejšie ako zlúčeniny Cr + 2 a Cr + 3. Známky otravy sa prejavujú pocitom sucha a bolesti v nosovej dutine, akútnou bolesťou hrdla, sťaženým dýchaním, kašľom a podobnými príznakmi. Pri miernom nadbytku chrómových pár alebo prachu príznaky otravy zmiznú čoskoro po ukončení práce v dielni. Pri dlhodobom neustálom kontakte so zlúčeninami chrómu sa objavujú príznaky chronickej otravy - slabosť, neustále bolesti hlavy, strata hmotnosti, dyspepsia. Začínajú sa poruchy v práci gastrointestinálneho traktu, pankreasu, pečene. Vyvíja sa bronchitída, bronchiálna astma, pneumoskleróza. Objavujú sa kožné ochorenia – dermatitída, ekzém. Okrem toho sú zlúčeniny chrómu nebezpečnými karcinogénmi, ktoré sa môžu hromadiť v telesných tkanivách a spôsobiť rakovinu.

Prevenciou otravy sú pravidelné lekárske prehliadky personálu pracujúceho s chrómom a jeho zlúčeninami; inštalácia vetrania, prostriedkov na potláčanie prachu a zachytávanie prachu; používanie osobných ochranných prostriedkov (respirátory, rukavice) pracovníkmi.

Koreň "chróm" vo svojom pojme "farba", "farba" je súčasťou mnohých slov používaných v rôznych oblastiach: veda, technika a dokonca aj hudba. Toľko názvov fotografických filmov obsahuje tento koreň: "ortochrome", "panchrome", "isopanchrome" a ďalšie. Slovo "chromozóm" sa skladá z dvoch gréckych slov: "chromo" a "soma". Doslova sa to dá preložiť ako „namaľované telo“ alebo „telo, ktoré je namaľované“. Štrukturálny prvok chromozómu, ktorý vzniká v medzifáze bunkového jadra v dôsledku zdvojenia chromozómov, sa nazýva „chromatid“. "Chromatín" - látka chromozómov, nachádzajúca sa v jadrách rastlinných a živočíšnych buniek, ktorá je intenzívne zafarbená jadrovými farbivami. "Chromatofory" sú pigmentové bunky u zvierat a ľudí. V hudbe sa používa pojem „chromatická stupnica“. "Khromka" je jedným z typov ruského akordeónu. V optike existujú pojmy „chromatická aberácia“ a „chromatická polarizácia“. "Chromatografia" je fyzikálno-chemická metóda na separáciu a analýzu zmesí. "Chromoskop" - zariadenie na získanie farebného obrazu optickým spojením dvoch alebo troch farebne oddelených fotografických obrazov osvetlených cez špeciálne vybrané rôznofarebné svetelné filtre.

Najjedovatejší je oxid chrómový (VI) CrO3, patrí do 1. triedy nebezpečnosti. Smrteľná dávka pre človeka (orálna) je 0,6 g. Etylalkohol sa pri kontakte s čerstvo pripraveným CrO3 vznieti!

Najbežnejšia trieda nehrdzavejúcej ocele obsahuje 18% Cr, 8% Ni, asi 0,1% C. Vynikajúco odoláva korózii a oxidácii a zachováva si pevnosť pri vysokých teplotách. Práve z tejto ocele sú plechy použité pri stavbe súsošia V.I. Mukhina „Pracovník a dievča z kolektívnej farmy“.

Ferochróm, používaný v hutníckom priemysle pri výrobe chrómových ocelí, bol koncom 90. storočia veľmi zlej kvality. Je to spôsobené nízkym obsahom chrómu v ňom - ​​iba 7-8%. Vtedy sa nazývalo „tasmánske surové železo“ vzhľadom na to, že pôvodná železno-chrómová ruda bola dovezená z Tasmánie.

Už skôr bolo spomenuté, že chrómový kamenec sa používa pri činení koží. Vďaka tomu sa objavil koncept „chrómových“ čižiem. Koža vyčinená zlúčeninami chrómu získava lesk, lesk a pevnosť.

Mnohé laboratóriá používajú „zmes chrómu“ – zmes nasýteného roztoku dvojchrómanu draselného s koncentrovanou kyselinou sírovou. Používa sa na odmasťovanie povrchov skla a oceľového laboratórneho skla. Okysličuje tuk a odstraňuje jeho zvyšky. Len s touto zmesou narábajte opatrne, pretože ide o zmes silnej kyseliny a silného oxidačného činidla!

V súčasnosti sa drevo stále používa ako stavebný materiál, pretože je lacné a ľahko spracovateľné. No má aj veľa negatívnych vlastností – náchylnosť na požiare, plesňové ochorenia, ktoré ho ničia. Aby sa predišlo všetkým týmto problémom, strom je impregnovaný špeciálnymi zlúčeninami obsahujúcimi chrómany a bichromáty plus chlorid zinočnatý, síran meďnatý, arzeničnan sodný a niektoré ďalšie látky. Vďaka takýmto kompozíciám drevo zvyšuje svoju odolnosť voči hubám a baktériám, ako aj voči otvorenému ohňu.

Chrome zaujímal špeciálne miesto v polygrafickom priemysle. V roku 1839 sa zistilo, že papier impregnovaný dvojchrómanom sodným po nasvietení ostrým svetlom zrazu zhnedne. Potom sa ukázalo, že bichromátové povlaky na papieri sa po expozícii nerozpúšťajú vo vode, ale po navlhčení získajú modrastý odtieň. Túto vlastnosť využívali tlačiarne. Požadovaný vzor bol odfotografovaný na platni s koloidným povlakom obsahujúcim bichromát. Osvetlené miesta sa pri umývaní nerozpustili, ale neodkryté sa rozpustili a na platni zostal vzor, ​​z ktorého sa dalo tlačiť.

Príbeh

História objavu prvku č.24 sa začala písať v roku 1761, keď sa v Berezovskom bani (východné úpätie pohoria Ural) pri Jekaterinburgu našiel nezvyčajný červený minerál, ktorý po rozotretí na prach získal žltú farbu. Nález patril profesorovi univerzity v Petrohrade Johannovi Gottlobovi Lehmannovi. O päť rokov neskôr doručil vedec vzorky do mesta Petrohrad, kde na nich vykonal sériu experimentov. Najmä neobvyklé kryštály ošetril kyselinou chlorovodíkovou, čím získal bielu zrazeninu, v ktorej sa nachádzalo olovo. Na základe získaných výsledkov pomenoval Leman minerál sibírske červené olovo. Toto je príbeh o objavení krokoitu (z gréckeho „krokos“ – šafran) – prírodného chrómanu olovnatého PbCrO4.

Zaujatý týmto nálezom Peter Simon Pallas, nemecký prírodovedec a cestovateľ, zorganizoval a viedol expedíciu Petrohradskej akadémie vied do srdca Ruska. V roku 1770 sa expedícia dostala na Ural a navštívila baňu Berezovsky, kde boli odobraté vzorky študovaného minerálu. Takto to opisuje samotný cestovateľ: „Tento úžasný červený olovnatý minerál sa nenachádza v žiadnom inom ložisku. Po rozomletí na prášok zožltne a dá sa použiť v miniatúrnom umení. Nemecký podnik prekonal všetky ťažkosti pri ťažbe a dodávaní krokoitu do Európy. Napriek tomu, že tieto operácie trvali najmenej dva roky, čoskoro cestovali koče šľachticov z Paríža a Londýna pomaľované jemne drveným krokoitom. Zbierky mineralogických múzeí mnohých univerzít Starého sveta boli obohatené o najlepšie vzorky tohto minerálu z ruských útrob. Európski vedci však nedokázali odhaliť zloženie záhadného minerálu.

Toto trvalo tridsať rokov, kým sa vzorka sibírskeho červeného olova nedostala v roku 1796 do rúk Nicolasa Louisa Vauquelina, profesora chémie na parížskej mineralogickej škole. Po analýze krokoitu v ňom vedec nenašiel nič okrem oxidov železa, olova a hliníka. Následne Vauquelin ošetril krokoit roztokom potaše (K2CO3) a po vyzrážaní bielej zrazeniny uhličitanu olovnatého izoloval žltý roztok neznámej soli. Po vykonaní série experimentov o spracovaní minerálu soľami rôznych kovov profesor pomocou kyseliny chlorovodíkovej izoloval roztok „kyseliny olova“ - oxidu chrómu a vody (kyselina chrómová existuje iba v zriedených roztokoch). Po odparení tohto roztoku získal rubínovo červené kryštály (anhydrid kyseliny chrómovej). Ďalším zahrievaním kryštálov v grafitovom tégliku v prítomnosti uhlia vzniklo množstvo vrastených sivých ihličkovitých kryštálov – nového, dosiaľ neznámeho kovu. Ďalšia séria experimentov ukázala vysokú žiaruvzdornosť výsledného prvku a jeho odolnosť voči kyselinám. Parížska akadémia vied bola okamžite svedkom objavu, vedec na naliehanie svojich priateľov pomenoval nový prvok - chróm (z gréckeho „farba“, „farba“) kvôli rôznym odtieňom zlúčenín. tvorí sa. Vo svojich ďalších prácach Vauquelin sebavedomo uviedol, že smaragdová farba niektorých drahých kameňov, ako aj prírodných kremičitanov berýlia a hliníka, je spôsobená prímesou zlúčenín chrómu v nich. Príkladom je smaragd, čo je beryl zelenej farby, v ktorom je hliník čiastočne nahradený chrómom.

Je jasné, že Vauquelin nedostal čistý kov, pravdepodobne jeho karbidy, čo potvrdzuje ihličkovitý tvar svetlosivých kryštálov. Čistý kovový chróm získal neskôr F. Tassert, pravdepodobne v roku 1800.

Okrem toho, nezávisle od Vauquelina, Klaproth a Lovitz v roku 1798 objavili chróm.

Byť v prírode

V útrobách zeme je chróm pomerne bežným prvkom, napriek tomu, že sa nevyskytuje vo voľnej forme. Jeho clarke (priemerný obsah v zemskej kôre) je 8,3,10-3% alebo 83 g/t. Jeho rozloženie medzi plemenami je však nerovnomerné. Tento prvok je charakteristický najmä pre zemský plášť, faktom je, že najbohatšie na chróm sú ultramafické horniny (peridotity), ktoré sú údajne svojím zložením blízke plášťu našej planéty: 2 10-1 % alebo 2 kg / t. V takýchto horninách Cr tvorí mohutné a rozložené rudy, ktoré sú spojené so vznikom najväčších ložísk tohto prvku. Obsah chrómu je vysoký aj v zásaditých horninách (čadiče a pod.) 2 10-2 % alebo 200 g/t. Oveľa menej Cr je v kyslých horninách: 2,5 10-3 %, sedimentárne (pieskovce) - 3,5 10-3 %, bridlica obsahuje aj chróm - 9 10-3 %.

Dá sa usúdiť, že chróm je typický litofilný prvok a takmer všetok ho obsahujú minerály hlbokého výskytu v útrobách Zeme.

Existujú tri hlavné minerály chrómu: magnochromit (Mn, Fe)Cr2O4, chrompikotit (Mg, Fe) (Cr, Al)2O4 a aluminochromit (Fe, Mg) (Cr, Al)2O4. Tieto minerály majú jednotný názov – chróm spinel a všeobecný vzorec (Mg, Fe)O (Cr, Al, Fe) 2O3. Vzhľadovo sú na nerozoznanie a nepresne sa označujú ako „chromity“. Ich zloženie je premenlivé. Obsah najdôležitejších zložiek sa mení (hmotnostné %): Cr2O3 od 10,5 do 62,0; A1203 od 4 do 34,0; Fe203 od 1,0 do 18,0; FeO od 7,0 do 24,0; MgO od 10,5 do 33,0; Si02 od 0,4 do 27,0; nečistoty Ti02 do 2; V205 až 0,2; ZnO do 5; MnO do 1. Niektoré chrómové rudy obsahujú 0,1-0,2 g/t prvkov skupiny platiny a do 0,2 g/t zlata.

Okrem rôznych chromitov je chróm súčasťou celého radu ďalších minerálov – chróm vezuvian, chloritan chrómový, chrómový turmalín, chrómová sľuda (fuxit), chrómový granát (uvarovit) atď., ktoré rudy často sprevádzajú, ale samy nemajú žiadne priemyselná hodnota. Chróm je relatívne slabý vodný migrant. V exogénnych podmienkach chróm, podobne ako železo, migruje vo forme suspenzií a môže sa ukladať do ílov. Chromáty sú najmobilnejšou formou.

Praktický význam má snáď len chromit FeCr2O4, ktorý patrí medzi spinely - izomorfné minerály kubickej sústavy so všeobecným vzorcom MO Me2O3, kde M je dvojmocný ión kovu a Me je ión trojmocného kovu. Okrem spinelov sa chróm nachádza v mnohých oveľa menej bežných mineráloch, napríklad v melanochroite 3PbO 2Cr2O3, wokelenite 2(Pb,Cu)CrO4(Pb,Cu)3(PO4)2, tarapakaite K2CrO4, ditzeite CaIO3 CaCrO4 a iných.

Chromity sa zvyčajne nachádzajú vo forme zrnitých hmôt čiernej farby, menej často - vo forme oktaedrických kryštálov, majú kovový lesk, vyskytujú sa vo forme súvislých polí.

Zásoby chrómu (identifikované) v takmer päťdesiatich krajinách sveta s ložiskami tohto kovu predstavovali koncom 20. storočia 1674 miliónov ton. ). Druhé miesto z hľadiska zdrojov chrómu patrí Kazachstanu, kde sa ťaží veľmi kvalitná ruda v oblasti Aktobe (masív Kempirsai). Zásoby tohto prvku majú aj iné krajiny. Turecko (v Gulemane), Filipíny na ostrove Luzon, Fínsko (Kemi), India (Sukinda) atď.

Naša krajina má vo vývoji svoje vlastné ložiská chrómu - na Urale (Donskoye, Saranovskoye, Khalilovskoye, Alapaevskoye a mnohé ďalšie). Navyše, začiatkom 19. storočia boli hlavnými zdrojmi chrómových rúd práve uralské ložiská. Až v roku 1827 objavil Američan Isaac Tison veľké ložisko chrómovej rudy na hranici Marylandu a Pennsylvánie, čím sa na dlhé roky zmocnil monopolu na ťažbu. V roku 1848 boli v Turecku neďaleko Bursy nájdené ložiská vysoko kvalitného chromitu a čoskoro (po vyčerpaní pensylvánskeho ložiska) sa práve táto krajina zmocnila úlohy monopolistu. Toto pokračovalo až do roku 1906, kedy boli v Južnej Afrike a Indii objavené bohaté ložiská chromitov.

Aplikácia

Celková spotreba čistého kovového chrómu je dnes približne 15 miliónov ton. Na výrobu elektrolytického chrómu - najčistejšieho - pripadá 5 miliónov ton, čo je tretina celkovej spotreby.

Chróm sa široko používa na legovanie ocelí a zliatin, čím im dodáva odolnosť proti korózii a tepelnú odolnosť. Viac ako 40 % výsledného čistého kovu sa vynakladá na výrobu takýchto „superzliatin“. Najznámejšie odporové zliatiny sú nichrom s obsahom Cr 15-20%, žiaruvzdorné zliatiny - 13-60% Cr, nehrdzavejúce - 18% Cr a ocele na guličkové ložiská 1% Cr. Pridanie chrómu do bežných ocelí zlepšuje ich fyzikálne vlastnosti a robí kov náchylnejší na tepelné spracovanie.

Chrómový kov sa používa na chrómovanie - nanášanie tenkej vrstvy chrómu na povrch oceľových zliatin za účelom zvýšenia koróznej odolnosti týchto zliatin. Chrómovaný povlak dokonale odoláva pôsobeniu vlhkého atmosférického vzduchu, slaného morského vzduchu, vody, dusičnej a väčšiny organických kyselín. Takéto nátery majú dva účely: ochranný a dekoratívny. Hrúbka ochranných náterov je cca 0,1 mm, nanášajú sa priamo na výrobok a dodávajú mu zvýšenú odolnosť proti opotrebeniu. Dekoratívne nátery majú estetickú hodnotu, nanášajú sa na vrstvu iného kovu (meď alebo nikel), ktorý v skutočnosti plní ochrannú funkciu. Hrúbka takéhoto povlaku je iba 0,0002–0,0005 mm.

Zlúčeniny chrómu sa tiež aktívne používajú v rôznych oblastiach.

Pri výrobe žiaruvzdorných materiálov sa používa hlavná chrómová ruda - chromit FeCr2O4. Magnezit-chromitové tehly sú chemicky pasívne a tepelne odolné, odolávajú prudkým viacnásobným teplotným zmenám, preto sa používajú pri stavbe oblúkov otvorených pecí a pracovného priestoru iných hutníckych zariadení a konštrukcií.

Tvrdosť kryštálov oxidu chromitého - Cr2O3 je úmerná tvrdosti korundu, čo zabezpečilo jeho použitie v kompozíciách brúsnych a lapovacích pást používaných v strojárstve, klenotníctve, optickom a hodinárskom priemysle. Používa sa tiež ako katalyzátor na hydrogenáciu a dehydrogenáciu určitých organických zlúčenín. Cr2O3 sa používa v maľbe ako zelený pigment a na farbenie skla.

Chróman draselný - K2CrO4 sa používa pri činení koží, ako moridlo v textilnom priemysle, pri výrobe farbív, pri bielení vosku.

Dvojchróman draselný (chróm) - K2Cr2O7 sa používa aj pri činení kože, moridlo pri farbení látok, je inhibítorom korózie kovov a zliatin. Používa sa pri výrobe zápaliek a na laboratórne účely.

Chlorid chromitý CrCl2 je veľmi silné redukčné činidlo, ľahko oxidovateľné aj vzdušným kyslíkom, ktoré sa používa pri analýze plynov na kvantitatívnu absorpciu O2. Okrem toho sa v obmedzenej miere používa pri výrobe chrómu elektrolýzou roztavených solí a chromatografiou.

Kamenec draselnochrómový K2SO4.Cr2(SO4)3 24H2O sa používa najmä v textilnom priemysle - pri garbiarstve.

Bezvodý chlorid chrómový CrCl3 sa používa na nanášanie chrómových povlakov na povrch ocelí chemickým naparovaním a je neoddeliteľnou súčasťou niektorých katalyzátorov. Hydratuje CrCl3 - moridlo pri farbení látok.

Z chrómanu olovnatého PbCrO4 sa vyrábajú rôzne farbivá.

Roztok dvojchrómanu sodného sa používa na čistenie a morenie povrchu oceľového drôtu pred galvanizáciou a tiež na leštenie mosadze. Kyselina chrómová sa získava z dvojchrómanu sodného, ​​ktorý sa používa ako elektrolyt pri chrómovaní kovových častí.

Výroba

V prírode sa chróm vyskytuje najmä vo forme chrómovej železnej rudy FeO ∙ Cr2O3, pri redukcii uhlím sa získava zliatina chrómu so železom - ferochróm, ktorá sa priamo používa v hutníckom priemysle pri výrobe chrómových ocelí. Obsah chrómu v tomto zložení dosahuje 80 % (hmotn.).

Redukciou oxidu chrómového (III) uhlím sa má vyrábať vysokouhlíkový chróm, ktorý je potrebný na výrobu špeciálnych zliatin. Proces sa uskutočňuje v elektrickej oblúkovej peci.

Na získanie čistého chrómu sa najskôr získa oxid chrómový (III), ktorý sa potom redukuje aluminotermickou metódou. Súčasne sa zmes práškového alebo vo forme hoblín hliníka (Al) a vsádzky oxidu chrómu (Cr2O3) zahreje na teplotu 500-600 °C. Potom sa začne redukcia zmesou peroxidu bárnatého s hliníkovým práškom, alebo zapálením časti náplne s následným pridaním zvyšnej časti . Pri tomto procese je dôležité, aby výsledná tepelná energia postačovala na roztavenie chrómu a jeho oddelenie od trosky.

Cr203 + 2Al = 2Cr + 2Al203

Takto získaný chróm obsahuje určité množstvo nečistôt: železo 0,25-0,40 %, síra 0,02 %, uhlík 0,015-0,02 %. Obsah čistej látky je 99,1–99,4 %. Takýto chróm je krehký a ľahko sa melie na prášok.

Skutočnosť tejto metódy bola preukázaná a preukázaná už v roku 1859 Friedrichom Wöhlerom. V priemyselnom meradle bola aluminotermická redukcia chrómu možná až po tom, čo bol dostupný spôsob získavania lacného hliníka. Goldschmidt ako prvý vyvinul bezpečný spôsob riadenia vysoko exotermického (teda výbušného) redukčného procesu.

Ak je potrebné získať vysoko čistý chróm v priemysle, používajú sa elektrolytické metódy. Elektrolýza sa podrobí zmesi anhydridu chrómu, kamenca amónneho chrómu alebo síranu chrómu so zriedenou kyselinou sírovou. Chróm nanesený počas elektrolýzy na hliníkové alebo nerezové katódy obsahuje rozpustené plyny ako nečistoty. Čistotu 99,90–99,995 % je možné dosiahnuť použitím vysokoteplotného (1500–1700 °C) čistenia v prúde vodíka a vákuového odplynenia. Pokročilé techniky elektrolytickej rafinácie chrómu odstraňujú zo „surového“ produktu síru, dusík, kyslík a vodík.

Okrem toho je možné získať kovový Cr elektrolýzou tavenín CrCl3 alebo CrF3 zmiešaných s fluoridmi draselnými, vápenatými a sodnými pri teplote 900 °C v argóne.

Možnosť elektrolytickej metódy na získanie čistého chrómu dokázal Bunsen v roku 1854 podrobením vodného roztoku chloridu chrómového elektrolýze.

Priemysel tiež používa silikotermickú metódu na získanie čistého chrómu. V tomto prípade je oxid chrómu redukovaný kremíkom:

2Cr2O3 + 3Si + 3CaO = 4Cr + 3CaSiO3

Chróm sa taví silikotermicky v oblúkových peciach. Pridanie nehaseného vápna umožňuje premenu žiaruvzdorného oxidu kremičitého na trosku z kremičitanu vápenatého s nízkou teplotou topenia. Čistota silikotermického chrómu je približne rovnaká ako u aluminotermického chrómu, avšak prirodzene je v ňom obsah kremíka o niečo vyšší a hliníka o niečo nižší.

Cr možno získať aj redukciou Cr2O3 vodíkom pri 1500 °C, redukciou bezvodého CrCl3 vodíkom, alkalickými kovmi alebo kovmi alkalických zemín, horčíkom a zinkom.

Na získanie chrómu skúšali použiť iné redukčné činidlá – uhlík, vodík, horčík. Tieto metódy však nie sú široko používané.

V procese Van Arkel-Kuchman-De Boer sa používa rozklad jodidu chrómového (III) na drôte zahriatom na 1100 °C s nanášaním čistého kovu.

Fyzikálne vlastnosti

Chróm je tvrdý, veľmi ťažký, žiaruvzdorný, kujný oceľovo šedý kov. Čistý chróm je celkom plastický, kryštalizuje v mriežke sústredenej na telo, a = 2,885 Á (pri teplote 20 °C). Pri teplote okolo 1830 °C je pravdepodobnosť premeny na modifikáciu s plošne centrovanou mriežkou vysoká, a = 3,69 Å. Atómový polomer 1,27 Á; iónové polomery Cr2+ 0,83 Á, Cr3+ 0,64 Á, Cr6+ 0,52 Å.

Teplota topenia chrómu priamo súvisí s jeho čistotou. Stanovenie tohto ukazovateľa pre čistý chróm je preto veľmi náročná úloha – veď aj malý obsah nečistôt dusíka alebo kyslíka môže výrazne zmeniť hodnotu bodu topenia. Mnohí výskumníci sa touto problematikou zaoberajú už viac ako desaťročie a dosiahli výsledky ďaleko od seba: od 1513 do 1920 °C. Predtým sa verilo, že tento kov sa topí pri teplote 1890 °C, ale moderné štúdie naznačujú, teplota 1907 °C, chróm vrie pri teplotách nad 2500 °C - údaje sa tiež líšia: od 2199 °C do 2671 °C. Hustota chrómu je menšia ako hustota železa; je to 7,19 g/cm3 (pri 200 °C).

Chróm sa vyznačuje všetkými hlavnými vlastnosťami kovov – dobre vedie teplo, jeho odolnosť voči elektrickému prúdu je veľmi malá, ako väčšina kovov má chróm charakteristický lesk. Okrem toho má tento prvok jednu veľmi zaujímavú vlastnosť: faktom je, že pri teplote 37 °C sa jeho správanie nedá vysvetliť – dochádza k prudkej zmene mnohých fyzikálnych vlastností, táto zmena má náhly charakter. Chróm ako chorý človek pri teplote 37°C začína pôsobiť: vnútorné trenie chrómu dosahuje maximum, modul pružnosti klesá na minimum. Hodnota skokov elektrickej vodivosti, termoelektromotorická sila a koeficient lineárnej rozťažnosti sa neustále menia. Tento jav vedci zatiaľ nedokázali vysvetliť.

Merná tepelná kapacita chrómu je 0,461 kJ / (kg.K) alebo 0,11 cal / (g ° C) (pri teplote 25 ° C); koeficient tepelnej vodivosti 67 W / (m K) alebo 0,16 cal / (cm sec ° C) (pri teplote 20 ° C). Tepelný koeficient lineárnej rozťažnosti 8,24 10-6 (pri 20 °C). Chróm pri teplote 20 °C má špecifický elektrický odpor 0,414 μm m a jeho tepelný koeficient elektrického odporu v rozsahu 20-600 °C je 3,01 10-3.

Je známe, že chróm je veľmi citlivý na nečistoty – najmenšie frakcie iných prvkov (kyslík, dusík, uhlík) môžu spôsobiť, že chróm je veľmi krehký. Bez týchto nečistôt je mimoriadne ťažké získať chróm. Z tohto dôvodu sa tento kov nepoužíva na konštrukčné účely. Ale v metalurgii sa aktívne používa ako legovací materiál, pretože jeho pridanie do zliatiny robí oceľ tvrdou a odolnou proti opotrebovaniu, pretože chróm je najtvrdší zo všetkých kovov - reže sklo ako diamant! Tvrdosť vysoko čistého chrómu podľa Brinella je 7-9 MN/m2 (70-90 kgf/cm2). Chróm je legovaný pružinovými, pružinovými, nástrojovými, matricovými a guľôčkovými oceľami. V nich (okrem ocelí na guľôčkové ložiská) je prítomný chróm spolu s mangánom, molybdénom, niklom, vanádom. Prídavok chrómu do bežných ocelí (do 5 % Cr) zlepšuje ich fyzikálne vlastnosti a robí kov náchylnejší na tepelné spracovanie.

Chróm je antiferomagnetický, špecifická magnetická susceptibilita je 3,6 10-6. Merný elektrický odpor 12,710-8 Ohm. Teplotný koeficient lineárnej rozťažnosti chrómu 6,210-6. Výparné teplo tohto kovu je 344,4 kJ/mol.

Chróm je odolný voči korózii na vzduchu a vode.

Chemické vlastnosti

Chemicky je chróm skôr inertný, čo je spôsobené prítomnosťou silného tenkého oxidového filmu na jeho povrchu. Cr neoxiduje na vzduchu ani za prítomnosti vlhkosti. Pri zahrievaní prebieha oxidácia výlučne na povrchu kovu. Pri 1200°C sa film rozpadne a oxidácia prebieha oveľa rýchlejšie. Pri 2000 °C horí chróm za vzniku zeleného oxidu chromitého Cr2O3, ktorý má amfotérne vlastnosti. Spojením Cr2O3 s alkáliami sa získajú chromity:

Cr203 + 2NaOH = 2NaCr02 + H2O

Nekalcinovaný oxid chrómu (III) je ľahko rozpustný v alkalických roztokoch a kyselinách:

Cr203 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H20

V zlúčeninách vykazuje chróm najmä oxidačné stupne Cr+2, Cr+3, Cr+6. Najstabilnejšie sú Cr+3 a Cr+6. Existujú aj zlúčeniny, v ktorých má chróm oxidačné stavy Cr+1, Cr+4, Cr+5. Zlúčeniny chrómu majú veľmi rôznorodú farbu: biela, modrá, zelená, červená, fialová, čierna a mnoho ďalších.

Chróm ľahko reaguje so zriedenými roztokmi kyseliny chlorovodíkovej a sírovej za vzniku chloridu a síranu chrómového a uvoľňuje vodík:

Cr + 2HCl = CrCl2 + H2

Aqua regia a kyselina dusičná pasivujú chróm. Navyše chróm pasivovaný kyselinou dusičnou sa v zriedených kyselinách sírových a chlorovodíkových ani pri dlhšom vare v ich roztokoch nerozpúšťa, ale v určitom okamihu k rozpusteniu predsa len dochádza, sprevádzané rýchlym penením z uvoľneného vodíka. Tento proces sa vysvetľuje skutočnosťou, že chróm prechádza z pasívneho stavu do aktívneho, v ktorom kov nie je chránený ochranným filmom. Okrem toho, ak sa v procese rozpúšťania opäť pridá kyselina dusičná, reakcia sa zastaví, pretože chróm je opäť pasivovaný.

Za normálnych podmienok chróm reaguje s fluórom za vzniku CrF3. Pri teplotách nad 600 ° C dochádza k interakcii s vodnou parou, výsledkom tejto interakcie je oxid chrómu (III) Cr2O3:

4Cr + 302 = 2Cr203

Cr2O3 sú zelené mikrokryštály s hustotou 5220 kg/m3 a vysokou teplotou topenia (2437°C). Oxid chrómu (III) vykazuje amfotérne vlastnosti, ale je veľmi inertný, je ťažké ho rozpustiť vo vodných kyselinách a zásadách. Oxid chrómu (III) je dosť toxický. Kontakt s pokožkou môže spôsobiť ekzémy a iné kožné ochorenia. Preto pri práci s oxidom chrómovým (III) je nevyhnutné používať osobné ochranné prostriedky.

Okrem oxidu sú známe ďalšie zlúčeniny s kyslíkom: CrO, CrO3, získané nepriamo. Najväčšie nebezpečenstvo predstavuje vdychovaný oxidový aerosól, ktorý spôsobuje ťažké ochorenia horných dýchacích ciest a pľúc.

Chróm tvorí veľké množstvo solí so zložkami obsahujúcimi kyslík.

Chróm je žiaruvzdorný, veľmi tvrdý kov s mimoriadnou odolnosťou voči korózii. Tieto jedinečné vlastnosti mu zabezpečili taký vysoký dopyt v priemysle a stavebníctve.

Spotrebiteľ najčastejšie nepozná chrómové výrobky, ale predmety potiahnuté tenkou vrstvou kovu. Oslnivý zrkadlový lesk takéhoto náteru je atraktívny sám o sebe, ale má aj čisto praktický význam. Chróm je odolný voči korózii a je schopný chrániť zliatiny a kovy pred hrdzou.

A dnes odpovieme na otázky, či je chróm kov alebo nekov, a ak je to kov, tak ktorý: čierny alebo neželezný, ťažký alebo ľahký. Prezradíme vám aj to, v akej forme sa chróm vyskytuje v prírode a aké sú rozdiely medzi chrómom a inými podobnými kovmi.

Na začiatok si povedzme, ako chróm vyzerá, aké kovy obsahuje a aká je zvláštnosť takejto látky. Chróm je typický strieborno-modrý kov, ťažký, prevyšuje hustotou a tiež patrí do kategórie žiaruvzdorných - jeho body topenia a varu sú veľmi vysoké.

Prvok chróm je zaradený do sekundárnej podskupiny 6. skupiny v 4. perióde. Vo vlastnostiach je blízky molybdénu a volfrámu, aj keď má tiež viditeľné rozdiely. Posledne menované najčastejšie vykazujú iba najvyšší oxidačný stav, zatiaľ čo chróm vykazuje valenciu dva, tri a šesť. To znamená, že prvok tvorí mnoho rôznych zlúčenín.

Boli to zlúčeniny, ktoré dali názov samotnému prvku - z gréckej farby, farby. Faktom je, že jeho soli a oxidy sú namaľované v širokej škále jasných farieb.

Toto video vám povie, čo je chrome:

Vlastnosti a rozdiely v porovnaní s inými kovmi

Pri štúdiu kovu vzbudili najväčší záujem dve vlastnosti látky: tvrdosť a žiaruvzdornosť. Chróm je jeden z najtvrdších kovov - je na piatom mieste a je horší ako urán, irídium, volfrám a berýlium. Táto kvalita sa však ukázala ako nevyžiadaná, pretože kov mal vlastnosti, ktoré boli pre priemysel dôležitejšie.

Chróm sa topí pri 1907 C. V tomto ukazovateli je horší ako volfrám alebo molybdén, ale stále patrí medzi žiaruvzdorné látky. Je pravda, že nečistoty silne ovplyvňujú jeho teplotu topenia.

  • Ako mnohé kovy odolné voči korózii, aj chróm vytvára na vzduchu tenký a veľmi hustý oxidový film. Ten pokrýva prístup kyslíka, dusíka a vlhkosti k látke, čo ju robí nezraniteľnou. Zvláštnosťou je, že túto kvalitu prenáša do svojej zliatiny pomocou: v prítomnosti prvku sa zvyšuje potenciál a-fázy železa a v dôsledku toho je oceľ na vzduchu pokrytá hustým oxidovým filmom. Toto je tajomstvo odolnosti nehrdzavejúcej ocele.
  • Keďže ide o žiaruvzdornú látku, kov tiež zvyšuje teplotu topenia zliatiny. Žiaruvzdorné a žiaruvzdorné ocele nevyhnutne obsahujú podiel chrómu a niekedy veľmi veľký - až 60%. Pridanie oboch a chrómu má ešte silnejší účinok.
  • Chróm tvorí zliatiny so svojimi bratmi v skupine - molybdénom a volfrámom. Používajú sa na nátery dielov, kde sa vyžaduje obzvlášť vysoká odolnosť proti opotrebovaniu pri vysokých teplotách.

Výhody a nevýhody chrómu sú popísané nižšie.

Chróm ako kov (foto)

Výhody

Ako každá iná látka, aj kov má svoje výhody a nevýhody a ich kombinácia určuje jeho použitie.

  • Bezpodmienečným plusom látky je odolnosť proti korózii a schopnosť preniesť túto vlastnosť na jej zliatiny. Chrómové nehrdzavejúce ocele majú veľký význam, pretože vyriešili množstvo problémov pri konštrukcii lodí, ponoriek, stavebných rámov a podobne.
  • Odolnosť proti korózii je zabezpečená iným spôsobom - pokrývajú predmet tenkou vrstvou kovu. Obľúbenosť tejto metódy je veľmi vysoká, dnes existuje najmenej tucet spôsobov chrómovania v rôznych podmienkach a na získanie rôznych výsledkov.
  • Chrómová vrstva vytvára jasný zrkadlový lesk, takže chrómovanie sa používa nielen na ochranu zliatiny pred koróziou, ale aj na získanie estetického vzhľadu. Navyše moderné metódy chrómovania umožňujú vytvoriť povlak na akomkoľvek materiáli - nielen na kove, ale aj na plastoch a keramike.
  • K výhodám látky by sa malo pripísať aj získanie žiaruvzdornej ocele s prídavkom chrómu. Existuje veľa oblastí, kde kovové časti musia pracovať pri vysokých teplotách a samotné železo nemá takú odolnosť voči namáhaniu pri teplote.
  • Zo všetkých žiaruvzdorných látok je najodolnejší voči kyselinám a zásadám.
  • Za výhodu látky možno považovať jej prevalenciu – 0,02 % v zemskej kôre a relatívne jednoduchý spôsob ťažby a výroby. Vyžaduje si to samozrejme spotrebu energie, ale nedá sa to porovnávať napríklad so zložitým.

Nedostatky

Medzi nevýhody patria vlastnosti, ktoré neumožňujú plné využitie všetkých vlastností chrómu.

  • V prvom rade ide o silnú závislosť fyzikálnych a nielen chemických vlastností od nečistôt. Dokonca aj bod topenia kovu bolo ťažké určiť, pretože v prítomnosti nevýznamného podielu dusíka alebo uhlíka sa indikátor výrazne zmenil.
  • Napriek vyššej elektrickej vodivosti v porovnaní s chrómom sa v elektrotechnike používa oveľa menej a jeho cena je pomerne vysoká. Je oveľa ťažšie z neho niečo vyrobiť: vysoký bod topenia a tvrdosť výrazne obmedzujú aplikáciu.
  • Čistý chróm je kujný kov, obsahujúci nečistoty sa stáva veľmi tvrdým. Aby sa získal aspoň relatívne ťažný kov, musí sa podrobiť dodatočnému spracovaniu, čo samozrejme zvyšuje náklady na výrobu.

kovová konštrukcia

Kryštál chrómu má kubickú mriežku centrovanú na telo, a=0,28845 nm. Nad teplotou 1830 C je možné získať modifikáciu s plošne centrovanou kubickou mriežkou.

Pri teplote +38 C sa zaznamenáva fázový prechod druhého rádu s nárastom objemu. V tomto prípade sa kryštalická mriežka látky nemení, ale jej magnetické vlastnosti sa úplne líšia. Do tejto teploty – Neelovho bodu, vykazuje chróm vlastnosti antiferomagnetika, to znamená, že ide o látku, ktorú je takmer nemožné zmagnetizovať. Nad Neelovým bodom sa kov stáva typickým paramagnetom, to znamená, že v prítomnosti magnetického poľa vykazuje magnetické vlastnosti.

Vlastnosti a charakteristiky

Za normálnych podmienok je kov celkom inertný – jednak vďaka oxidovému filmu, jednak jednoducho svojou povahou. Keď však teplota stúpa, reaguje s jednoduchými látkami, s kyselinami a zásadami. Jeho zlúčeniny sú veľmi rozmanité a používajú sa veľmi široko. Fyzikálne vlastnosti kovu, ako bolo uvedené, silne závisia od množstva nečistôt. V praxi si poradia s chrómom s čistotou až 99,5 %. sú:

  • teplota topenia- 1907 C. Táto hodnota slúži ako hranica medzi žiaruvzdornými a bežnými látkami;
  • teplota varu-2671 °C;
  • Tvrdosť podľa Mohsa – 5;
  • elektrická vodivosť– 9 106 1/(Ohm m). Podľa tohto ukazovateľa je chróm na druhom mieste po striebre a zlate;
  • rezistivita–127 (Ohm mm2)/m;
  • tepelná vodivosť látky je 93,7 W / (m K);
  • špecifické teplo–45 J/(g K).

Termofyzikálne vlastnosti látky sú trochu anomálne. V bode Neel, kde sa mení objem kovu, sa jeho koeficient tepelnej rozťažnosti prudko zvyšuje a ďalej rastie so zvyšujúcou sa teplotou. Nenormálne sa správa aj tepelná vodivosť – v Neelovom bode klesá a pri zahrievaní klesá.

Prvok patrí medzi nevyhnutné: v ľudskom tele sú ióny chrómu účastníkmi metabolizmu uhľohydrátov a procesu regulácie uvoľňovania inzulínu. Denná dávka je 50-200 mcg.

Chróm je netoxický, aj keď vo forme kovového prášku môže spôsobiť podráždenie slizníc. Jeho trojmocné zlúčeniny sú tiež relatívne bezpečné a dokonca sa používajú v potravinárskom a športovom priemysle. Ale šesťmocné pre ľudí sú jed, spôsobiť vážne poškodenie dýchacích ciest a gastrointestinálneho traktu.

O výrobe a cene kovového chrómu za kg si dnes povieme ďalej.

Toto video ukáže, či je povrchová úprava chrómová:

Výroba

Vo veľkom množstve rôznych minerálov - často sprevádza a. Jeho obsah však nestačí na to, aby mal priemyselný význam. Perspektívne sú len horniny obsahujúce aspoň 40 % prvku, takže minerálov vhodných na ťažbu je málo, hlavne chrómová železná ruda alebo chromit.

Nerast sa ťaží banskou a lomovou metódou v závislosti od hĺbky výskytu. A keďže ruda spočiatku obsahuje veľký podiel kovu, takmer nikdy sa neobohacuje, čo teda zjednodušuje a znižuje náklady na výrobný proces.

Asi 70 % vyťaženého kovu sa používa na legovanie ocele. Navyše sa často používa nie vo svojej čistej forme, ale vo forme ferochrómu. Ten možno získať priamo v šachtovej elektrickej peci alebo vysokej peci – tak sa získava uhlíkový ferochróm. Ak sa vyžaduje zlúčenina s nízkym obsahom uhlíka, použije sa aluminotermická metóda.

  • Táto metóda produkuje čistý chróm aj ferochróm. Na tento účel sa do taviacej šachty vloží vsádzka vrátane chrómovej železnej rudy, oxidu chrómu, dusičnanu sodného a. Prvá časť, zápalná zmes, sa zapáli a zvyšok vsádzky sa vloží do taveniny. Na konci sa pridáva tavivo - vápno, aby sa uľahčila extrakcia chrómu. Roztopenie trvá asi 20 minút. Po určitom ochladení sa hriadeľ nakloní, uvoľní sa troska, vráti sa do pôvodnej polohy a znova sa nakloní, teraz sa do formy odstráni chróm aj troska. Po ochladení sa výsledný blok oddelí.
  • Používa sa aj iná metóda - metalotermické tavenie. Vykonáva sa v elektrickej peci v otočnom hriadeli. Náboj je tu rozdelený na 3 časti, pričom každá sa líši zložením. Táto metóda umožňuje extrahovať viac chrómu, ale čo je najdôležitejšie, znižuje spotrebu.
  • Ak je potrebné získať chemicky čistý kov, uchýlia sa k laboratórnej metóde: kryštály sa vysádzajú elektrolýzou roztokov chrómanov.

Náklady na kovový chróm na 1 kg výrazne kolíšu, pretože závisia od objemu vyrobeného valcovaného kovu - hlavného spotrebiteľa prvku. V januári 2017 bola 1 tona kovu ocenená na 7 655 USD.

Aplikácia

Kategórie

Takže, . Hlavným spotrebiteľom chrómu je metalurgia železa. Je to spôsobené schopnosťou kovu prenášať svoje vlastnosti, ako je odolnosť proti korózii a tvrdosť, na svoje zliatiny. Okrem toho má účinok, keď sa pridáva vo veľmi malých množstvách.

Všetky zliatiny chrómu a železa sú rozdelené do 2 kategórií:

  • nízkolegované- s podielom chrómu do 1,6 %. V tomto prípade chróm dodáva oceli pevnosť a tvrdosť. Ak má obyčajná oceľ pevnosť v ťahu 400–580 MPa, potom rovnaký druh ocele s prídavkom 1% látky bude vykazovať limit rovný 1 000 MPa;
  • vysoko legované- obsahujú viac ako 12% chrómu. Tu kov poskytuje zliatine rovnakú odolnosť proti korózii, akú má sám o sebe. Všetky nehrdzavejúce ocele sa nazývajú chróm, pretože práve tento prvok poskytuje túto kvalitu.

Nízkolegované ocele sú konštrukčné: používajú sa na výrobu mnohých častí strojov - hriadele, ozubené kolesá, tlačné zariadenia atď. Oblasť použitia nehrdzavejúcej ocele je obrovská: kovové časti turbín, trupy lodí a ponoriek, spaľovacie komory, spojovacie prvky akéhokoľvek druhu, rúry, kanály, uholníky, oceľový plech atď.

Okrem toho chróm zvyšuje odolnosť zliatiny voči teplote: s obsahom látky 30 až 66% môžu výrobky z žiaruvzdornej ocele plniť svoje funkcie pri zahriatí až na 1200 C. Ide o materiál pre ventily piestových motorov, pre spojovacie prvky , na časti turbín a iné veci.

Ak 70 % chrómu ide pre potreby metalurgie, tak zvyšných takmer 30 % sa použije na pochrómovanie. Podstatou procesu je nanesenie tenkej vrstvy chrómu na povrch kovového predmetu. Používajú sa na to rôzne metódy, mnohé sú k dispozícii domácim majstrom.

Chrómovanie

Chrómovanie možno rozdeliť do 2 kategórií:

  • funkčné- jeho účelom je zabrániť korózii výrobku. Hrúbka vrstvy je tu väčšia, takže proces chrómovania trvá dlhšie – niekedy až 24 hodín. Okrem toho, že vrstva chrómu zabráni hrdzaveniu, výrazne zvyšuje odolnosť dielu proti opotrebovaniu;
  • dekoratívne- Chróm vytvára zrkadlovo lesklý povrch. Automobiloví nadšenci a motocykloví pretekári len zriedka odmietnu možnosť ozdobiť svoje auto chrómovými dielmi. Dekoratívna náterová vrstva je oveľa tenšia - až 0,0005 mm.

Chrómovanie sa aktívne používa v modernej konštrukcii a pri výrobe nábytku. Mimoriadne obľúbené sú zrkadlové armatúry, kúpeľňové a kuchynské doplnky, kuchynský riad, nábytkové diely - pochrómované výrobky. A keďže vďaka modernej metóde chrómovania možno vytvoriť povlak doslova na akomkoľvek predmete, objavilo sa aj niekoľko atypických spôsobov aplikácie. Takže napríklad pochrómované inštalatérske práce nemožno pripísať triviálnym riešeniam.

Chróm je kov s veľmi neobvyklými vlastnosťami a jeho vlastnosti sú v priemysle žiadané. Z väčšej časti sú zaujímavé jeho zliatiny a zlúčeniny, čo len zvyšuje význam kovu pre národné hospodárstvo.

Video nižšie povie o odstránení chrómu z kovu:

Al, Fe, C, S, P a Cu. V triede chrómu X99A, X99B a X98.5 je dodatočne regulovaný obsah , Bi, Sb, Zn, Pb, Sn. V najkvalitnejšom kovovom chróme X99A sú stanovené prípustné limity pre obsah Co (99 %, primárny hliníkový prášok (99,0-99,85 % AJ) a dusičnanu sodného). reakcia:
3Cr203 + 6Al + 5CaO → 6Cr + 5CaO ZAl203.
Pri dodatočnej redukcii chrómu v troske aluminotermického tavenia sa vykonáva v elektrických oblúkových peciach s dodatočným prídavkom vápna a Al-prášku. Ako druh dodatočného získavania Cr z trosky na zvýšenie výťažku Cr možno proces uskutočniť v reaktore s prísadou oxidu chrómu, Al prášku a (NaN03, oxidačné činidlo). Týmto spôsobom je možné získať chróm-hliníkovú predzliatinu a syntetické trosky - systémy Al 2 O 3 - CaO.

Pozri tiež:
-

Encyklopedický slovník hutníctva. - M.: Intermet Engineering. Hlavný redaktor N.P. Ljakishev. 2000 .

Pozrite sa, čo je „kovový chróm“ v iných slovníkoch:

    kovový chróm- kovový chróm: zliatinový materiál s minimálnym obsahom chrómu 97,5 % hmotnosti získaný redukciou. Zdroj: GOST 5905 2004: Chrómový kov. Technické požiadavky a dodacie podmienky...

    chróm- a; m. [z gréčtiny. farba chroma, farba] ​​1. Chemický prvok (Cr), oceľovosivý tvrdokov (používaný pri výrobe tvrdých zliatin a na poťahovanie kovových výrobkov). 2. Jemná tenká pokožka opálená soľami tohto kovu. ... ... encyklopedický slovník

    Chromium- Pre „Chrome“ pozri iné významy. Žiadosť „Cr“ je presmerovaná sem; pozri aj iné významy. 24 Vanád ← Chróm → Mangán ... Wikipedia

    Prvok skupiny VI periodického systému; atómové číslo 24; atómová hmotnosť 51,996. Prírodné stabilné izotopy: 50Cr (4,31 %), 52Cr (87,76 %), 53Cr (9,55 %) a 54Cr (2,38 %). Otvoril ho v roku 1797 francúzsky chemik L. N. Voklan. Obsah…… Encyklopedický slovník hutníctva

    CHROMIUM- CHROME, Chróm (z gréckeho chroma paint), I symbol. SG, chem. prvok s at. hmotnosť 52,01 (izotopy 50, 52, 53, 54); poradové číslo 24, pre! zaujíma miesto v párnej podskupine VI skupiny j periodickej tabuľky. Zlúčeniny X. sa v prírode často vyskytujú ... Veľká lekárska encyklopédia

    CHROMIUM- chem. prvok, symbol Cr (lat. Chróm), at. n. 24, o. m, 51,99; oceľovosivý kov, veľmi tvrdý, žiaruvzdorný (tnjmelt = 1890°C), chemicky neaktívny (za normálnych podmienok odolný voči vode a vzdušnému kyslíku). X. má tituly ... ... Veľká polytechnická encyklopédia

    Chromium- (Chróm, chróm, chróm; pri atómovej hmotnosti O \u003d 16 Cr \u003d 52,1) patrí k počtu elementárnych látok kovovej povahy. Zaujať však šieste miesto z hľadiska atómovej hmotnosti v tomto veľkom období prirodzeného systému prvkov, ktoré ... ... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron

    GOST 5905-2004: Chrómový kov. Technické požiadavky a dodacie podmienky- Terminológia GOST 5905 2004: Chrómový kov. Technické požiadavky a dodacie podmienky originál dokumentu: kovový chróm: Legujúci materiál s minimálnym obsahom chrómu 97,5 % hmotnosti získaný redukciou. Definície…… Slovník-príručka termínov normatívnej a technickej dokumentácie

    Výroba ferozliatin- získavanie ferozliatin (Pozri ferozliatiny) v špecializovaných závodoch na metalurgiu železa. Najbežnejšia je elektrotermická (elektrická pec) metóda výroby ferozliatin (tzv. elektroferozliatiny); vyzera ako restaurator...... Veľká sovietska encyklopédia

    Síran chrómový (II).- Všeobecne Systematický názov Síran chromitý Tradičné názvy Síran chromitý Chemický vzorec CrSO4 Fyzikálne vlastnosti Stav ... Wikipedia

Objav chrómu patrí do obdobia prudkého rozvoja chemicko-analytických štúdií solí a minerálov. V Rusku sa chemici mimoriadne zaujímali o analýzu minerálov nachádzajúcich sa na Sibíri a takmer neznámych v západnej Európe. Jedným z týchto minerálov bola sibírska červená olovená ruda (krokoit), ktorú opísal Lomonosov. Minerál bol skúmaný, ale okrem oxidov olova, železa a hliníka sa v ňom nenašlo nič. V roku 1797 však Vauquelin povarením jemne mletej vzorky minerálu s potašom a vyzrážaním uhličitanu olovnatého získal oranžovo-červený roztok. Z tohto roztoku vykryštalizoval rubínovočervenú soľ, z ktorej sa izoloval oxid a voľný kov, odlišný od všetkých známych kovov. Volal mu Vauquelin Chromium ( Chrome ) z gréckeho slova- sfarbenie, farba; Pravda, tu nebola myslená vlastnosť kovu, ale jeho pestrofarebné soli.

Nález v prírode.

Najdôležitejšou chrómovou rudou praktického významu je chromit, ktorého približné zloženie zodpovedá vzorcu FeCrO ​​​​4.

Nachádza sa v Malej Ázii, na Urale, v Severnej Amerike, v južnej Afrike. Technický význam má aj spomínaný minerál krokoit - PbCrO 4 . Oxid chrómu (3) a niektoré jeho ďalšie zlúčeniny sa nachádzajú aj v prírode. V zemskej kôre je obsah chrómu v prepočte na kov 0,03 %. Chróm sa nachádza na Slnku, hviezdach, meteoritoch.

Fyzikálne vlastnosti.

Chróm je biely, tvrdý a krehký kov, výnimočne chemicky odolný voči kyselinám a zásadám. Na vzduchu oxiduje a na povrchu má tenký priehľadný oxidový film. Chróm má hustotu 7,1 g/cm3, jeho teplota topenia je +1875 0 C.

Potvrdenie.

Pri silnom zahrievaní chrómovej železnej rudy uhlím sa chróm a železo znižujú:

FeO * Cr203 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO

V dôsledku tejto reakcie vzniká zliatina chrómu so železom, ktorá sa vyznačuje vysokou pevnosťou. Na získanie čistého chrómu sa redukuje z oxidu chrómu (3) hliníkom:

Cr203 + 2Al \u003d Al203 + 2Cr

V tomto procese sa zvyčajne používajú dva oxidy - Cr 2 O 3 a CrO 3

Chemické vlastnosti.

Vďaka tenkému ochrannému oxidovému filmu pokrývajúcemu povrch chrómu je vysoko odolný voči agresívnym kyselinám a zásadám. Chróm nereaguje s koncentrovanými kyselinami dusičnou a sírovou, ako aj s kyselinou fosforečnou. Chróm interaguje s alkáliami pri t = 600 – 700 o C. Chróm však interaguje so zriedenou kyselinou sírovou a chlorovodíkovou, pričom vytláča vodík:

2Cr + 3H2SO4 \u003d Cr2(SO4)3 + 3H2
2Cr + 6HCl = 2CrCl3 + 3H 2

Pri vysokých teplotách horí chróm v kyslíku za vzniku oxidu (III).

Horúci chróm reaguje s vodnou parou:

2Cr + 3H20 \u003d Cr203 + 3H2

Chróm tiež reaguje s halogénmi pri vysokých teplotách, halogény s vodíkmi, sírou, dusíkom, fosforom, uhlím, kremíkom, bórom, napr.

Cr + 2HF = CrF2 + H2
2Cr + N2 = 2CrN
2Cr + 3S = Cr2S3
Cr + Si = CrSi

Vyššie uvedené fyzikálne a chemické vlastnosti chrómu našli svoje uplatnenie v rôznych oblastiach vedy a techniky. Napríklad chróm a jeho zliatiny sa používajú na získanie vysoko pevných povlakov odolných voči korózii v strojárstve. Ako nástroje na rezanie kovov sa používajú zliatiny vo forme ferochrómu. Pochrómované zliatiny našli uplatnenie v medicínskej technike, pri výrobe zariadení na chemické procesy.

Postavenie chrómu v periodickej tabuľke chemických prvkov:

Chróm vedie vedľajšiu podskupinu skupiny VI periodickej sústavy prvkov. Jeho elektronický vzorec je nasledujúci:

24 Kr IS 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3D 5 4S 1

Pri napĺňaní orbitálov elektrónmi na atóme chrómu je porušená zákonitosť, podľa ktorej mal byť orbitál 4S zaplnený najskôr do stavu 4S 2 . Avšak vzhľadom na to, že 3d orbitál zaujíma v atóme chrómu priaznivejšiu energetickú polohu, je naplnený až na hodnotu 4d 5 . Takýto jav sa pozoruje v atómoch niektorých ďalších prvkov sekundárnych podskupín. Chróm môže vykazovať oxidačné stavy od +1 do +6. Najstabilnejšie sú zlúčeniny chrómu s oxidačným stavom +2, +3, +6.

Zlúčeniny dvojmocného chrómu.

Oxid chrómu (II) CrO - samozápalný čierny prášok (pyroforický - schopnosť vznietiť sa na vzduchu v jemne rozomletom stave). CrO sa rozpúšťa v zriedenej kyseline chlorovodíkovej:

CrO + 2HCl = CrCl2 + H20

Na vzduchu sa pri zahriatí nad 100 0 C CrO mení na Cr 2 O 3.

Soli dvojmocného chrómu vznikajú rozpustením kovového chrómu v kyselinách. Tieto reakcie prebiehajú v atmosfére neaktívneho plynu (napríklad H 2), pretože v prítomnosti vzduchu sa Cr(II) ľahko oxiduje na Cr(III).

Hydroxid chromitý sa získava vo forme žltej zrazeniny pôsobením alkalického roztoku na chlorid chromitý:

CrCl2 + 2NaOH = Cr(OH)2 + 2NaCl

Cr(OH) 2 má zásadité vlastnosti, je redukčným činidlom. Hydratovaný ión Cr2+ má svetlomodrú farbu. Vodný roztok CrCl2 má modrú farbu. Vo vzduchu vo vodných roztokoch sa zlúčeniny Cr(II) transformujú na zlúčeniny Cr(III). Toto je obzvlášť výrazné pre hydroxid Cr(II):

4Cr(OH)2 + 2H20 + O2 = 4Cr(OH)3

Zlúčeniny trojmocného chrómu.

Oxid chrómu (III) Cr 2 O 3 je žiaruvzdorný zelený prášok. Tvrdosťou sa blíži korundu. V laboratóriu sa dá získať zahrievaním dvojchrómanu amónneho:

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2

Cr 2 O 3 - amfotérny oxid, keď sa spája s alkáliami, vytvára chromity: Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O

Hydroxid chrómu je tiež amfotérna zlúčenina:

Cr(OH)3 + HCl = CrCl3 + 3H20
Cr(OH)3 + NaOH = NaCr02 + 2H20

Bezvodý CrCl 3 má vzhľad tmavofialových listov, je úplne nerozpustný v studenej vode a pri varení sa rozpúšťa veľmi pomaly. Bezvodý síran chrómový (III) Cr 2 (SO 4) 3 ružový, tiež slabo rozpustný vo vode. V prítomnosti redukčných činidiel vytvára purpurový síran chrómový Cr 2 (SO 4) 3 *18H 2 O. Známe sú aj zelené hydráty síranu chrómového, obsahujúce menšie množstvo vody. Kamenec chrómový KCr(SO 4) 2 *12H 2 O kryštalizuje z roztokov obsahujúcich fialový síran chrómu a síran draselný. Roztok chrómového kamenca sa pri zahrievaní zmení na zelenú v dôsledku tvorby síranov.

Reakcie s chrómom a jeho zlúčeninami

Takmer všetky zlúčeniny chrómu a ich roztoky sú intenzívne sfarbené. Ak máme bezfarebný roztok alebo bielu zrazeninu, môžeme s vysokou pravdepodobnosťou dospieť k záveru, že chróm chýba.

  1. Silne zahrejeme v plameni kahana na porcelánovej šálke také množstvo dvojchrómanu draselného, ​​ktoré sa zmestí na hrot noža. Soľ neuvoľňuje kryštalizačnú vodu, ale topí sa pri teplote asi 400 0 C za vzniku tmavej kvapaliny. Na silnom plameni ešte pár minút prehrejeme. Po vychladnutí sa na črepe vytvorí zelená zrazenina. Časť je rozpustná vo vode (žltne) a druhá časť zostáva na črepe. Soľ sa zahrievaním rozložila, čo viedlo k vytvoreniu rozpustného žltého chrómanu draselného K2CrO4 a zeleného Cr203.
  2. Rozpustite 3 g práškového dvojchrómanu draselného v 50 ml vody. Do jednej časti pridajte trochu uhličitanu draselného. Rozpustí sa s uvoľňovaním CO2 a farba roztoku bude svetložltá. Chróman vzniká z dvojchrómanu draselného. Ak teraz po častiach pridáme 50% roztok kyseliny sírovej, tak sa opäť objaví červeno-žlté sfarbenie dvojchrómanu.
  3. Nalejte do skúmavky 5 ml. roztoku dvojchrómanu draselného, ​​varte s 3 ml koncentrovanej kyseliny chlorovodíkovej pod prievanom. Z roztoku sa uvoľňuje žltozelený jedovatý plynný chlór, pretože chróman oxiduje HCl na Cl 2 a H 2 O. Samotný chróm sa zmení na zelený chlorid trojmocný chróm. Môže sa izolovať odparením roztoku a potom fúziou so sódou a dusičnanom premeniť na chróman.
  4. Keď sa pridá roztok dusičnanu olovnatého, vyzráža sa žltý chróman olovnatý; pri interakcii s roztokom dusičnanu strieborného vzniká červenohnedá zrazenina chrómanu strieborného.
  5. Do roztoku dvojchrómanu draselného sa pridá peroxid vodíka a roztok sa okyslí kyselinou sírovou. Vzniknutým peroxidom chrómu získa roztok tmavomodrú farbu. Peroxid sa po pretrepaní s trochou éteru zmení na organické rozpúšťadlo a zmení sa na modrú. Táto reakcia je špecifická pre chróm a je veľmi citlivá. Môže sa použiť na detekciu chrómu v kovoch a zliatinách. V prvom rade je potrebné rozpustiť kov. Pri dlhšom vare s 30% kyselinou sírovou (môže sa pridať aj kyselina chlorovodíková) sa chróm a mnohé ocele čiastočne rozpúšťajú. Výsledný roztok obsahuje síran chrómový (III). Aby sme mohli vykonať detekčnú reakciu, najprv ju zneutralizujeme lúhom sodným. Vyzráža sa sivozelený hydroxid chrómový (III), ktorý sa rozpúšťa v nadbytku NaOH a vytvára zelený chromit sodný. Roztok sa prefiltruje a pridá sa 30% peroxid vodíka. Po zahriatí roztok zožltne, pretože chromit sa oxiduje na chromát. Výsledkom okyslenia bude modré sfarbenie roztoku. Farebnú zlúčeninu možno extrahovať trepaním s éterom.

Analytické reakcie na ióny chrómu.

  1. K 3-4 kvapkám roztoku chloridu chromitého CrCl3 pridajte 2M roztok NaOH, kým sa počiatočná zrazenina nerozpustí. Všimnite si farbu vytvoreného chromitu sodného. Výsledný roztok zahrejte vo vodnom kúpeli. Čo sa deje?
  2. K 2-3 kvapkám roztoku CrCl3 pridajte rovnaký objem 8M roztoku NaOH a 3-4 kvapky 3% roztoku H202. Reakčná zmes sa zahrieva vo vodnom kúpeli. Čo sa deje? Aká zrazenina vznikne, ak sa výsledný farebný roztok neutralizuje, pridá sa k nemu CH 3 COOH a potom Pb (NO 3) 2?
  3. Do skúmavky nalejte 4-5 kvapiek roztokov síranu chrómového Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 a KMnO 4. Miesto reakcie zahrievajte niekoľko minút na vodnom kúpeli. Všimnite si zmenu farby roztoku. čo to spôsobilo?
  4. Do 3-4 kvapiek roztoku K 2 Cr 2 O 7 okysleného kyselinou dusičnou pridajte 2-3 kvapky roztoku H 2 O 2 a premiešajte. Modrá farba roztoku, ktorá sa objaví, je spôsobená objavením sa kyseliny perchrómovej H2CrO6:

Cr2072- + 4H202 + 2H+ = 2H2Cr06 + 3H20

Venujte pozornosť rýchlemu rozkladu H 2 CrO 6:

2H2Cr06 + 8H+ = 2Cr3+ + 302 + 6H20
modrá farba zelená farba

Kyselina chrómová je oveľa stabilnejšia v organických rozpúšťadlách.

  1. Do 3-4 kvapiek roztoku K 2 Cr 2 O 7 okysleného kyselinou dusičnou sa pridá 5 kvapiek izoamylalkoholu, 2-3 kvapky roztoku H 2 O 2 a reakčná zmes sa pretrepe. Vrstva organického rozpúšťadla, ktorá vypláva na povrch, je zafarbená jasne modrou farbou. Farba mizne veľmi pomaly. Porovnajte stabilitu H 2 CrO 6 v organickej a vodnej fáze.
  2. Pri interakcii iónov CrO 4 2- a Ba 2+ sa vyzráža žltá zrazenina chromanu bárnatého BaCrO 4.
  3. Dusičnan strieborný tvorí tehlovo červenú zrazeninu chrómanu strieborného s iónmi CrO 4 2 .
  4. Vezmite tri skúmavky. Do jedného z nich dajte 5-6 kvapiek roztoku K 2 Cr 2 O 7, do druhého rovnaký objem roztoku K 2 CrO 4 a do tretieho po tri kvapky oboch roztokov. Potom pridajte tri kvapky roztoku jodidu draselného do každej skúmavky. Vysvetlite výsledok. Okyslite roztok v druhej skúmavke. Čo sa deje? prečo?

Zábavné experimenty so zlúčeninami chrómu

  1. Zmes CuS04 a K2Cr207 sa po pridaní zásady zmení na zelenú a v prítomnosti kyseliny zožltne. Zahriatím 2 mg glycerolu s malým množstvom (NH 4) 2 Cr 2 O 7 a následným pridaním alkoholu sa po filtrácii získa svetlozelený roztok, ktorý po pridaní kyseliny zožltne a v neutrálnom alebo zásaditom prostredí zozelenie. stredná.
  2. Umiestnite do stredu plechovky s termitovou "rubínovou zmesou" - dôkladne rozdrvte a vložte do hliníkovej fólie Al 2 O 3 (4,75 g) s prídavkom Cr 2 O 3 (0,25 g). Aby nádoba dlhšie nevychladla, je potrebné ju zakopať pod horný okraj do piesku a po zapálení termitu a začiatku reakcie prikryť železnou doskou a naplniť pieskom. Banka vykopať za deň. Výsledkom je červeno-rubínový prášok.
  3. 10 g dvojchrómanu draselného sa rozotrie s 5 g dusičnanu sodného alebo draselného a 10 g cukru. Zmes sa navlhčí a zmieša s kolódiom. Ak je prášok stlačený v sklenenej trubici a potom je tyčinka vytlačená a zapálená od konca, potom sa „had“ začne plaziť, najskôr čierny a po ochladení zelený. Tyčinka s priemerom 4 mm horí rýchlosťou asi 2 mm za sekundu a predlžuje sa 10-krát.
  4. Ak zmiešate roztoky síranu meďnatého a dvojchrómanu draselného a pridáte trochu roztoku amoniaku, vypadne amorfná hnedá zrazenina so zložením 4СuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O, ktorá sa rozpustí v kyseline chlorovodíkovej za vzniku žltého roztoku a v nadbytku amoniaku sa získa zelený roztok. Ak sa k tomuto roztoku pridá ďalší alkohol, vytvorí sa zelená zrazenina, ktorá po filtrácii zmodrie a po vysušení modrofialová s červenými iskrami, dobre viditeľná v silnom svetle.
  5. Oxid chrómu, ktorý zostal po experimentoch so „sopkou“ alebo „faraónskym hadom“, je možné regenerovať. Na to je potrebné roztaviť 8 g Cr 2 O 3 a 2 g Na 2 CO 3 a 2,5 g KNO 3 a ochladenú zliatinu ošetriť vriacou vodou. Získa sa rozpustný chróman, ktorý je možné previesť aj na iné zlúčeniny Cr(II) a Cr(VI), vrátane pôvodného dvojchrómanu amónneho.

Príklady redoxných prechodov zahŕňajúcich chróm a jeho zlúčeniny

1. Cr 2 O 7 2- -- Cr 2 O 3 -- CrO 2 -- -- CrO 4 2- -- Cr 2 O 7 2-

a) (NH4)2Cr207 = Cr203 + N2 + 4H20 b) Cr2O3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO2 + H20
c) 2NaCr02 + 3Br2 + 8NaOH = 6NaBr + 2Na2Cr04 + 4H20
d) 2Na2Cr04 + 2HCl = Na2Cr207 + 2NaCl + H20

2. Cr(OH)2 - Cr(OH)3 - CrCl3 - Cr2072- - Cr042-

a) 2Cr(OH)2 + 1/202 + H20 = 2Cr(OH)3
b) Cr(OH)3 + 3HCl = CrCl3 + 3H20
c) 2CrCl3 + 2KMn04 + 3H20 = K2Cr207 + 2Mn(OH)2 + 6HCl
d) K2Cr207 + 2KOH = 2K2Cr04 + H20

3. CrO - Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - Cr (NO 3) 3 - Cr 2 O 3 - CrO - 2
Cr2+

a) CrO + 2HCl = CrCl2 + H20
b) CrO + H20 \u003d Cr (OH) 2
c) Cr(OH)2 + 1/202 + H20 = 2Cr(OH)3
d) Cr(OH)3 + 3HN03 = Cr(N03)3 + 3H20
e) 4Cr (NO 3) 3 \u003d 2Cr203 + 12NO2 + O2
f) Cr203 + 2 NaOH = 2NaCr02 + H20

Chrómový prvok ako umelec

Chemici sa pomerne často obracali na problém vytvárania umelých pigmentov na maľovanie. V 18.-19. storočí bola vyvinutá technológia na získavanie mnohých obrazových materiálov. Louis Nicolas Vauquelin v roku 1797, ktorý objavil dovtedy neznámy prvok chróm v sibírskej červenej rude, pripravil nový, pozoruhodne stabilný náter – chrómovo zelenú. Jeho chromoforom je vodný oxid chrómový (III). Pod názvom „emerald green“ sa začala vyrábať v roku 1837. Neskôr L. Vauquelen navrhol niekoľko nových farieb: baryt, zinok a chrómovú žltú. Postupom času ich nahradili trvácnejšie žlté, oranžové pigmenty na báze kadmia.

Chrómová zelená je najodolnejšia a svetlostála farba, ktorá nie je ovplyvnená atmosférickými plynmi. Chrómová zelená roztretá v oleji má veľkú kryciu schopnosť a je schopná rýchlo schnúť, preto už od 19. storočia. má široké využitie v maliarstve. Veľký význam má v maľovaní na porcelán. Porcelánové výrobky je možné zdobiť podglazúrou aj nadglazúrou. V prvom prípade sa farby nanášajú na povrch len mierne vypáleného výrobku, ktorý sa následne prekryje vrstvou lazúry. Nasleduje hlavný, vysokoteplotný výpal: na spekanie porcelánovej hmoty a tavenie glazúry sa výrobky zahrejú na 1350 - 1450 0 C. Len máloktorá farba znesie takú vysokú teplotu bez chemických zmien a v starých dní boli len dva - kobalt a chróm. Čierny oxid kobaltu nanesený na povrch porcelánového predmetu sa počas vypaľovania spája s glazúrou a chemicky s ňou interaguje. V dôsledku toho vznikajú jasne modré kremičitany kobaltu. Tento kobaltovo modrý porcelán je každému dobre známy. Oxid chrómu (III) chemicky neinteraguje so zložkami glazúry a jednoducho leží medzi porcelánovými črepmi a priehľadnou glazúrou s „hluchou“ vrstvou.

Okrem chrómovej zelenej používajú umelci farby odvodené od Volkonskoite. Tento minerál zo skupiny montmorillonitov (ílový minerál podtriedy komplexných kremičitanov Na (Mo, Al), Si 4 O 10 (OH) 2) objavil v roku 1830 ruský mineralóg Kemmerer a pomenoval ho po M. N. Volkonskej, dcére hrdinu bitky pri Borodine, generála N. N. Raevského, manželky dekabristu S. G. Volkonského Volkonskoit je hlina obsahujúca až 24% oxidu chrómu, ako aj oxidy hliníka a železa (III).určuje jeho rôznorodé sfarbenie - od farby stmavnutej zimnej jedle až po jasne zelenú farbu žaby močiarnej.

Pablo Picasso sa obrátil na geológov našej krajiny so žiadosťou o preštudovanie zásob Volkonskoite, čo dáva náteru jedinečne svieži tón. V súčasnosti bola vyvinutá metóda na získanie umelého wolkonskoitu. Je zaujímavé, že podľa moderných výskumov používali ruskí maliari ikon farby z tohto materiálu už v stredoveku, dávno pred jeho „oficiálnym“ objavom. U umelcov bola obľúbená aj Guinierova zeleň (vytvorená v roku 1837), ktorej chromoforma je hydrát oxidu chrómového Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O, kde je časť vody chemicky viazaná a časť adsorbovaná. Tento pigment dodáva farbe smaragdový odtieň.

blog.site, pri úplnom alebo čiastočnom skopírovaní materiálu je potrebný odkaz na zdroj.