Chrom - ein allgemeines Merkmal des Elements, die chemischen Eigenschaften von Chrom und seinen Verbindungen. Chemische Eigenschaften Färbung von Chromverbindungen
Chrom und seine Verbindungen werden aktiv in der industriellen Produktion eingesetzt, insbesondere in der Metallurgie, der chemischen Industrie und der Feuerfestindustrie.
Chrom Cr - ein chemisches Element der VI-Gruppe des Mendelejew-Periodensystems, Ordnungszahl 24, Atommasse 51,996, Atomradius 0,0125, Cr2+-Ionenradien - 0,0084; Cr3+ - 0,0064; Cr4+ - 6,0056.
Chrom weist die Oxidationsstufen +2, +3, +6 auf und hat die Wertigkeiten II, III, VI.
Chrom ist ein hartes, duktiles, ziemlich schweres, formbares stahlgraues Metall.
Siedet bei 2469 0 C, schmilzt bei 1878 ± 22 0 C. Es hat alle charakteristischen Eigenschaften von Metallen - es leitet Wärme gut, widersteht elektrischem Strom fast nicht und hat einen Glanz, der den meisten Metallen eigen ist. Und gleichzeitig ist es korrosionsbeständig in Luft und Wasser.
Verunreinigungen wie Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff verändern bereits in kleinsten Mengen die physikalischen Eigenschaften von beispielsweise Chrom dramatisch und machen es sehr spröde. Aber leider ist es sehr schwierig, Chrom ohne diese Verunreinigungen zu erhalten.
Die Struktur des Kristallgitters ist kubisch raumzentriert. Ein Merkmal von Chrom ist eine scharfe Veränderung seiner physikalischen Eigenschaften bei einer Temperatur von etwa 37°C.
6. Arten von Chromverbindungen.
Chromoxid (II) CrO (basisch) ist ein starkes Reduktionsmittel, das in Gegenwart von Feuchtigkeit und Sauerstoff äußerst instabil ist. Hat keinen praktischen Wert.
Chromoxid (III) Cr2O3 (amphoter) ist an der Luft und in Lösungen stabil.
Cr2O3 + H2SO4 = Cr2(SO4)3 + H2O
Cr2O3 + 2NaOH = Na2CrO4 + H2O
Es entsteht durch Erhitzen einiger Chrom(VI)-Verbindungen, zum Beispiel:
4CrO3 2Cr2O3 + 3O2
(NH4)2Cr2O7 Cr2O3 + N2 + 4H2O
4Cr + 3O2 2Cr2O3
Chrom(III)-oxid wird verwendet, um Chrommetall mit geringer Reinheit mit Aluminium (Aluminothermie) oder Silizium (Silicothermie) zu reduzieren:
Cr2O3 +2Al = Al2O3 +2Cr
2Cr2O3 + 3Si = 3SiO3 + 4Cr
Chromoxid (VI) CrO3 (sauer) - dunkelrote nadelartige Kristalle.
Erhalten durch Einwirkung eines Überschusses an konzentriertem H2SO4 auf eine gesättigte wässrige Lösung von Kaliumbichromat:
K2Cr2O7 + 2H2SO4 = 2CrO3 + 2KHSO4 + H2O
Chromoxid (VI) ist ein starkes Oxidationsmittel, eine der giftigsten Chromverbindungen.
Wenn CrO3 in Wasser gelöst wird, entsteht Chromsäure H2CrO4
CrO3 + H2O = H2CrO4
Saures Chromoxid bildet mit Alkalien gelbe Chromate CrO42
CrO3 + 2KOH = K2CrO4 + H2O
2. Hydroxide
Chrom(III)-hydroxid hat amphotere Eigenschaften und löst sich darin auf
Säuren (verhält sich wie eine Base) und in Laugen (verhält sich wie eine Säure):
2Cr(OH)3 + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 6H2O
Cr(OH)3 + KOH = K
Beim Kalzinieren von Chrom(III)-hydroxid entsteht Chrom(III)-oxid Cr2O3.
Unlöslich in Wasser.
2Cr(OH)3 = Cr2O3 + 3H2O
3. Säuren
Chromsäuren, die seiner Oxidationsstufe +6 entsprechen und sich im Verhältnis der Anzahl von CrO3- und H2O-Molekülen unterscheiden, existieren nur in Form von Lösungen. Beim Auflösen des Säureoxids CrO3 entsteht Monochromsäure (einfach Chromsäure) H2CrO4.
CrO3 + H2O = H2CrO4
Die Ansäuerung einer Lösung oder eine Erhöhung des darin enthaltenen CrO3 führt zu Säuren der allgemeinen Formel nCrO3 H2O
bei n = 2, 3, 4 sind dies jeweils Di-, Tri-, Tetrachromsäuren.
Der stärkste von ihnen ist dichromisch, dh H2Cr2O7. Chromsäuren und ihre Salze sind starke Oxidationsmittel und giftig.
Es gibt zwei Arten von Salzen: Chromite und Chromate.
Chromite mit der allgemeinen Formel RCrO2 sind Salze der Chromsäure HCrO2.
Cr(OH)3 + NaOH = NaCrO2 + 2H2O
Chromite variieren in der Farbe von dunkelbraun bis vollständig schwarz und werden normalerweise in festen Massen gefunden. Chromit ist weicher als viele andere Mineralien, der Schmelzpunkt von Chromit liegt je nach Zusammensetzung zwischen 1545 und 1730 0 C.
Chromit hat einen metallischen Glanz und ist in Säuren fast unlöslich.
Chromate sind Salze von Chromsäuren.
Salze der Monochromsäure H2CrO4 heißen Monochromate (Chromaten) R2CrO4, Salze der Dichromsäure H2Cr2O7 Dichromate (Bichromate) - R2Cr2O7. Monochromaten sind normalerweise gelb gefärbt. Sie sind nur im alkalischen Milieu stabil und werden beim Ansäuern zu orangeroten Bichromaten:
2Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O
"Nationale Forschungspolytechnische Universität Tomsk"
Institut für Rohstoffe, Geoökologie und Geochemie
Chrom
Nach Disziplin:
Chemie
Vollendet:
Studentin der Gruppe 2G41 Tkacheva Anastasia Vladimirovna 29.10.2014
Geprüft:
Lehrer Stas Nikolay Fedorovich
Stellung im Periodensystem
Chrom- ein Element einer Nebenuntergruppe der 6. Gruppe der 4. Periode des Periodensystems der chemischen Elemente von D. I. Mendeleev mit der Ordnungszahl 24. Es ist durch das Symbol gekennzeichnet Kr(lat. Chrom). einfache Substanz Chrom- hartes bläulich-weißes Metall. Chrom wird manchmal als Eisenmetall bezeichnet.
Die Struktur des Atoms
17 Cl) 2) 8) 7 - Diagramm der Struktur des Atoms
1s2s2p3s3p - elektronische Formel
Das Atom befindet sich in Periode III und hat drei Energieniveaus
Das Atom befindet sich in VII in der Gruppe, in der Hauptuntergruppe - auf dem externen Energieniveau von 7 Elektronen
Elementeigenschaften
Physikalische Eigenschaften
Chrom ist ein weiß glänzendes Metall mit kubisch raumzentriertem Gitter, a = 0,28845 nm, gekennzeichnet durch Härte und Sprödigkeit, mit einer Dichte von 7,2 g/cm 3 eines der härtesten Reinmetalle (nach Beryllium, Wolfram und Uran an zweiter Stelle). ), mit einem Schmelzpunkt von 1903 Grad. Und das mit einem Siedepunkt von etwa 2570 Grad. C. An der Luft ist die Oberfläche von Chrom mit einem Oxidfilm überzogen, der es vor weiterer Oxidation schützt. Die Zugabe von Kohlenstoff zu Chrom erhöht seine Härte weiter.
Chemische Eigenschaften
Chrom ist unter normalen Bedingungen ein inertes Metall, wenn es erhitzt wird, wird es ziemlich aktiv.
Wechselwirkung mit Nichtmetallen
Beim Erhitzen über 600 °C verbrennt Chrom in Sauerstoff:
4Cr + 3O 2 \u003d 2Cr 2 O 3.
Es reagiert mit Fluor bei 350 °C, mit Chlor bei 300 °C, mit Brom bei Rotgluttemperatur und bildet Chrom(III)-Halogenide:
2Cr + 3Cl 2 = 2CrCl 3 .
Es reagiert mit Stickstoff bei Temperaturen über 1000 °C zu Nitriden:
2Cr + N2 = 2CrN
oder 4Cr + N2 = 2Cr2N.
2Cr + 3S = Cr 2 S 3 .
Reagiert mit Bor, Kohlenstoff und Silizium unter Bildung von Boriden, Carbiden und Siliziden:
Cr + 2B = CrB 2 (die Bildung von Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 4 ist möglich),
2Cr + 3C \u003d Cr 2 C 3 (die Bildung von Cr 23 C 6, Cr 7 B 3 ist möglich),
Cr + 2Si = CrSi 2 (mögliche Bildung von Cr 3 Si, Cr 5 Si 3, CrSi).
Es interagiert nicht direkt mit Wasserstoff.
Wechselwirkung mit Wasser
In fein gemahlenem heißem Zustand reagiert Chrom mit Wasser unter Bildung von Chrom(III)-oxid und Wasserstoff:
2Cr + 3H 2 O \u003d Cr 2 O 3 + 3H 2
Wechselwirkung mit Säuren
In der elektrochemischen Spannungsreihe von Metallen steht Chrom vor Wasserstoff, es verdrängt Wasserstoff aus Lösungen nicht oxidierender Säuren:
Cr + 2 HCl \u003d CrCl 2 + H 2;
Cr + H 2 SO 4 \u003d CrSO 4 + H 2.
In Gegenwart von Luftsauerstoff entstehen Chrom(III)-Salze:
4Cr + 12HCl + 3O 2 = 4CrCl 3 + 6H 2 O.
Konzentrierte Salpeter- und Schwefelsäure passivieren Chrom. Chrom kann sich in ihnen nur bei starker Erwärmung lösen, es entstehen Chrom(III)-Salze und Säurereduktionsprodukte:
2Cr + 6H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O;
Cr + 6HNO 3 \u003d Cr (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.
Wechselwirkung mit alkalischen Reagenzien
In wässrigen Lösungen von Alkalien löst sich Chrom nicht auf, es reagiert langsam mit Alkalischmelzen zu Chromiten und setzt Wasserstoff frei:
2Cr + 6KOH \u003d 2KCrO 2 + 2K 2 O + 3H 2.
Reagiert mit alkalischen Schmelzen von Oxidationsmitteln wie Kaliumchlorat, während Chrom in Kaliumchromat übergeht:
Cr + KClO 3 + 2KOH = K 2 CrO 4 + KCl + H 2 O.
Rückgewinnung von Metallen aus Oxiden und Salzen
Chrom ist ein aktives Metall, das Metalle aus Lösungen ihrer Salze verdrängen kann: 2Cr + 3CuCl 2 = 2CrCl 3 + 3Cu.
Eigenschaften einer einfachen Substanz
Luftstabil durch Passivierung. Aus dem gleichen Grund reagiert es nicht mit Schwefel- und Salpetersäure. Bei 2000 °C verbrennt es unter Bildung von grünem Chrom(III)-oxid Cr 2 O 3 mit amphoteren Eigenschaften.
Synthetisierte Verbindungen von Chrom mit Bor (Boride Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 2, CrB 4 und Cr 5 B 3), mit Kohlenstoff (Carbide Cr 23 C 6, Cr 7 C 3 und Cr 3 C 2) , mit Silizium (Silizide Cr 3 Si, Cr 5 Si 3 und CrSi) und Stickstoff (Nitride CrN und Cr 2 N).
Cr(+2)-Verbindungen
Die Oxidationsstufe +2 entspricht dem Basisoxid CrO (schwarz). Cr 2+ -Salze (blaue Lösungen) erhält man durch Reduktion von Cr 3+ -Salzen oder Dichromaten mit Zink im sauren Milieu („Wasserstoff zum Zeitpunkt der Isolierung“):
Alle diese Cr 2+ -Salze sind insofern starke Reduktionsmittel, als sie beim Stehenlassen Wasserstoff aus Wasser verdrängen. Sauerstoff in der Luft, insbesondere in saurer Umgebung, oxidiert Cr 2+, wodurch die blaue Lösung schnell grün wird.
Beim Zusatz von Alkalien zu Lösungen von Chrom(II)-Salzen fällt braunes oder gelbes Cr(OH) 2 -Hydroxid aus.
Chromdihalogenide CrF 2 , CrCl 2 , CrBr 2 und CrI 2 wurden synthetisiert
Cr(+3)-Verbindungen
Die Oxidationsstufe +3 entspricht dem amphoteren Oxid Cr 2 O 3 und dem Hydroxid Cr (OH) 3 (beide grün). Dies ist die stabilste Oxidationsstufe von Chrom. Chromverbindungen in dieser Oxidationsstufe haben eine Farbe von schmutzigviolett (Ion 3+) bis grün (Anionen sind in der Koordinationssphäre vorhanden).
Cr 3+ neigt zur Bildung von Doppelsulfaten der Form M I Cr (SO 4) 2 · 12H 2 O (Alaun)
Chrom(III)-hydroxid wird durch Einwirken von Ammoniak auf Lösungen von Chrom(III)-Salzen erhalten:
Cr+3NH+3H2O→Cr(OH)↓+3NH
Alkalische Lösungen können verwendet werden, aber in ihrem Überschuss wird ein löslicher Hydroxokomplex gebildet:
Cr+3OH→Cr(OH)↓
Cr(OH)+3OH→
Durch Schmelzen von Cr 2 O 3 mit Alkalien werden Chromite erhalten:
Cr2O3+2NaOH→2NaCrO2+H2O
Unkalziniertes Chrom(III)-oxid löst sich in Laugen und in Säuren:
Cr2O3+6HCl→2CrCl3+3H2O
Bei der Oxidation von Chrom(III)-Verbindungen in alkalischem Medium entstehen Chrom(VI)-Verbindungen:
2Na+3HO→2NaCrO+2NaOH+8HO
Dasselbe passiert beim Schmelzen von Chrom(III)oxid mit Alkali und Oxidationsmitteln oder mit Alkali an Luft (hier wird die Schmelze gelb):
2Cr2O3+8NaOH+3O2→4Na2CrO4+4H2O
Chromverbindungen (+4)[
Bei vorsichtiger Zersetzung von Chromoxid (VI) CrO 3 unter hydrothermalen Bedingungen wird Chromoxid (IV) CrO 2 erhalten, das ferromagnetisch ist und metallisch leitfähig ist.
Unter den Chromtetrahalogeniden ist CrF 4 stabil, Chromtetrachlorid CrCl 4 existiert nur in Dampf.
Chromverbindungen (+6)
Die Oxidationsstufe +6 entspricht saurem Chromoxid (VI) CrO 3 und einer Reihe von Säuren, zwischen denen ein Gleichgewicht besteht. Die einfachsten davon sind Chrom-H 2 CrO 4 und Zwei-Chrom-H 2 Cr 2 O 7 . Sie bilden zwei Salzreihen: gelbe Chromate bzw. orange Dichromate.
Chromoxid (VI) CrO 3 entsteht durch die Wechselwirkung von konzentrierter Schwefelsäure mit Lösungen von Dichromaten. Ein typisches Säureoxid, das bei Wechselwirkung mit Wasser stark instabile Chromsäuren bildet: Chromsäure H 2 CrO 4 , Dichromsäure H 2 Cr 2 O 7 und andere Isopolysäuren mit der allgemeinen Formel H 2 Cr n O 3n+1. Eine Erhöhung des Polymerisationsgrades erfolgt mit einer Verringerung des pH-Werts, dh einer Erhöhung des Säuregehalts:
2CrO+2H→Cr2O+H2O
Aber wenn man zu einer orangefarbenen Lösung von K 2 Cr 2 O 7 eine Alkalilösung hinzufügt, wie wird die Farbe wieder gelb, da wieder Chromat K 2 CrO 4 gebildet wird:
Cr2O+2OH→2CrO+HO
Es erreicht keinen hohen Polymerisationsgrad wie bei Wolfram und Molybdän, da Polychromsäure in Chrom(VI)-oxid und Wasser zerfällt:
H2CrnO3n+1→H2O+nCrO3
Die Löslichkeit von Chromaten entspricht in etwa der Löslichkeit von Sulfaten. Insbesondere fällt gelbes Bariumchromat BaCrO 4 aus, wenn sowohl Chromat- als auch Dichromatlösungen mit Bariumsalzen versetzt werden:
Ba+CrO→BaCrO↓
2Ba+CrO+H2O→2BaCrO↓+2H
Die Bildung eines blutroten, schwerlöslichen Silberchromats wird zum Nachweis von Silber in Legierungen mittels Analysensäure genutzt.
Bekannt sind Chrompentafluorid CrF 5 und instabiles Chromhexafluorid CrF 6 . Flüchtige Chromoxyhalogenide CrO 2 F 2 und CrO 2 Cl 2 (Chromylchlorid) wurden ebenfalls erhalten.
Chrom(VI)-Verbindungen sind starke Oxidationsmittel, zum Beispiel:
K2Cr2O7+14HCl→2CrCl3+2KCl+3Cl2+7H2O
Die Zugabe von Wasserstoffperoxid, Schwefelsäure und einem organischen Lösungsmittel (Ether) zu Dichromaten führt zur Bildung von blauem Chromperoxid CrO 5 L (L ist ein Lösungsmittelmolekül), das in die organische Schicht extrahiert wird; diese Reaktion wird als analytische verwendet.
Die Entdeckung von Chrom gehört in die Zeit der rasanten Entwicklung chemisch-analytischer Untersuchungen von Salzen und Mineralien. In Russland interessierten sich die Chemiker besonders für die Analyse von Mineralien, die in Sibirien gefunden wurden und in Westeuropa fast unbekannt waren. Eines dieser Mineralien war das von Lomonosov beschriebene sibirische Rotbleierz (Krokoit). Das Mineral wurde untersucht, aber nichts als Oxide von Blei, Eisen und Aluminium wurden darin gefunden. 1797 erhielt Vauquelin jedoch eine orangerote Lösung, indem er eine fein gemahlene Probe des Minerals mit Pottasche kochte und Bleicarbonat ausfiel. Aus dieser Lösung kristallisierte er ein rubinrotes Salz, aus dem ein Oxid und ein von allen bekannten Metallen verschiedenes freies Metall isoliert wurden. Vauquelin rief ihn an Chrom ( Chrom ) vom griechischen Wort- Färbung, Farbe; Allerdings war hier nicht die Eigenschaft des Metalls gemeint, sondern seine bunten Salze.
In der Natur finden.
Das wichtigste Chromerz von praktischer Bedeutung ist Chromit, dessen ungefähre Zusammensetzung der Formel FeCrO 4 entspricht.
Es kommt in Kleinasien, im Ural, in Nordamerika und im südlichen Afrika vor. Von technischer Bedeutung ist auch das oben erwähnte Mineral Krokoit - PbCrO 4 -. Chromoxid (3) und einige seiner anderen Verbindungen kommen auch in der Natur vor. In der Erdkruste beträgt der Chromgehalt bezogen auf Metall 0,03 %. Chrom findet man auf der Sonne, Sternen, Meteoriten.
Physikalische Eigenschaften.
Chrom ist ein weißes, hartes und sprödes Metall, das chemisch außerordentlich beständig gegen Säuren und Laugen ist. Es oxidiert an der Luft und hat einen dünnen transparenten Oxidfilm auf der Oberfläche. Chrom hat eine Dichte von 7,1 g / cm 3, sein Schmelzpunkt beträgt +1875 0 C.
Erhalt.
Bei starker Erhitzung von Chromeisenerz mit Kohle werden Chrom und Eisen reduziert:
FeO * Cr 2 O 3 + 4 C = 2 Cr + Fe + 4 CO
Als Ergebnis dieser Reaktion entsteht eine Chrom-Eisen-Legierung, die sich durch hohe Festigkeit auszeichnet. Um reines Chrom zu erhalten, wird es aus Chrom(3)oxid mit Aluminium reduziert:
Cr 2 O 3 + 2Al \u003d Al 2 O 3 + 2Cr
In diesem Prozess werden normalerweise zwei Oxide verwendet - Cr 2 O 3 und CrO 3
Chemische Eigenschaften.
Dank einer dünnen schützenden Oxidschicht auf der Oberfläche von Chrom ist es sehr widerstandsfähig gegen aggressive Säuren und Laugen. Chrom reagiert nicht mit konzentrierter Salpeter- und Schwefelsäure sowie mit Phosphorsäure. Chrom interagiert mit Alkalien bei t = 600-700 o C. Chrom interagiert jedoch mit verdünnter Schwefel- und Salzsäure und verdrängt Wasserstoff:
2Cr + 3H 2 SO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2
2Cr + 6HCl = 2CrCl 3 + 3H 2
Bei hohen Temperaturen verbrennt Chrom mit Sauerstoff zu Oxid(III).
Heißes Chrom reagiert mit Wasserdampf:
2Cr + 3H 2 O \u003d Cr 2 O 3 + 3H 2
Chrom reagiert auch bei hohen Temperaturen mit Halogenen, Halogene mit Wasserstoff, Schwefel, Stickstoff, Phosphor, Kohle, Silizium, Bor, zum Beispiel:
Cr + 2HF = CrF 2 + H 2
2Cr + N2 = 2CrN
2Cr + 3S = Cr2S3
Cr + Si = CrSi
Die obigen physikalischen und chemischen Eigenschaften von Chrom haben ihre Anwendung auf verschiedenen Gebieten der Wissenschaft und Technologie gefunden. Beispielsweise werden Chrom und seine Legierungen verwendet, um hochfeste, korrosionsbeständige Beschichtungen im Maschinenbau zu erhalten. Als Metallzerspanungswerkzeuge werden Legierungen in Form von Ferrochrom verwendet. Verchromte Legierungen haben Anwendung in der Medizintechnik, bei der Herstellung von chemischen Prozessanlagen gefunden.
Die Position von Chrom im Periodensystem der chemischen Elemente:
Chrom leitet die Nebenuntergruppe der Gruppe VI des Periodensystems der Elemente. Seine elektronische Formel lautet wie folgt:
24 Cr IS 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 5 4S 1
Beim Auffüllen der Orbitale mit Elektronen am Chromatom wird die Regelmäßigkeit verletzt, wonach das 4S-Orbital zuerst bis zum Zustand 4S 2 hätte aufgefüllt werden müssen. Da das 3d-Orbital jedoch eine energetisch günstigere Lage im Chromatom einnimmt, wird es auf den Wert 4d 5 aufgefüllt. Ein solches Phänomen wird bei den Atomen einiger anderer Elemente der sekundären Untergruppen beobachtet. Chrom kann Oxidationsstufen von +1 bis +6 aufweisen. Am stabilsten sind Chromverbindungen mit den Oxidationsstufen +2, +3, +6.
Zweiwertige Chromverbindungen.
Chromoxid (II) CrO - pyrophores Schwarzpulver (pyrophor - die Fähigkeit, sich in fein verteiltem Zustand an der Luft zu entzünden). CrO löst sich in verdünnter Salzsäure:
CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O
In Luft verwandelt sich CrO bei Erwärmung über 100 0 C in Cr 2 O 3.
Zweiwertige Chromsalze werden durch Auflösen von Chrommetall in Säuren gebildet. Diese Reaktionen finden in einer Atmosphäre aus einem inaktiven Gas (zB H 2 ) statt, weil in Gegenwart von Luft wird Cr(II) leicht zu Cr(III) oxidiert.
Chromhydroxid wird in Form eines gelben Niederschlags durch Einwirkung einer Alkalilösung auf Chrom(II)-chlorid erhalten:
CrCl 2 + 2 NaOH = Cr(OH) 2 + 2 NaCl
Cr(OH) 2 hat basische Eigenschaften, ist ein Reduktionsmittel. Das hydratisierte Cr2+-Ion ist hellblau gefärbt. Eine wässrige Lösung von CrCl 2 hat eine blaue Farbe. An Luft in wässrigen Lösungen wandeln sich Cr(II)-Verbindungen in Cr(III)-Verbindungen um. Dies ist besonders ausgeprägt für Cr(II)-Hydroxid:
4Cr(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Cr(OH) 3
Dreiwertige Chromverbindungen.
Chromoxid (III) Cr 2 O 3 ist ein feuerfestes grünes Pulver. Es ist in der Härte ähnlich wie Korund. Im Labor kann es durch Erhitzen von Ammoniumdichromat gewonnen werden:
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2
Cr 2 O 3 - amphoteres Oxid bildet beim Schmelzen mit Alkalien Chromite: Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O
Chromhydroxid ist auch eine amphotere Verbindung:
Cr(OH) 3 + HCl = CrCl 3 + 3H 2 O
Cr(OH) 3 + NaOH = NaCrO 2 + 2H 2 O
Wasserfreies CrCl 3 hat das Aussehen von dunkelvioletten Blättern, ist in kaltem Wasser völlig unlöslich und löst sich beim Kochen sehr langsam auf. Wasserfreies Chromsulfat (III) Cr 2 (SO 4) 3 rosa, ebenfalls schwer wasserlöslich. In Gegenwart von Reduktionsmitteln bildet es purpurfarbenes Chromsulfat Cr 2 (SO 4 ) 3 *18H 2 O. Es sind auch grüne Chromsulfathydrate bekannt, die einen geringeren Wasseranteil aufweisen. Chromalaun KCr(SO 4 ) 2 *12H 2 O kristallisiert aus Lösungen, die violettes Chromsulfat und Kaliumsulfat enthalten. Eine Chromalaunlösung verfärbt sich beim Erhitzen aufgrund der Bildung von Sulfaten grün.
Reaktionen mit Chrom und seinen Verbindungen
Fast alle Chromverbindungen und ihre Lösungen sind intensiv gefärbt. Bei einer farblosen Lösung oder einem weißen Niederschlag können wir mit hoher Wahrscheinlichkeit auf das Fehlen von Chrom schließen.
- Wir erhitzen in der Flamme eines Brenners auf einem Porzellanbecher so viel Kaliumdichromat, dass auf eine Messerspitze passt. Salz gibt kein Kristallwasser ab, sondern schmilzt bei einer Temperatur von etwa 400 0 C unter Bildung einer dunklen Flüssigkeit. Erhitzen wir es noch ein paar Minuten auf einer starken Flamme. Nach dem Abkühlen bildet sich auf dem Scherben ein grüner Niederschlag. Ein Teil davon ist wasserlöslich (wird gelb) und der andere Teil bleibt auf der Scherbe. Das Salz zersetzte sich beim Erhitzen, was zur Bildung von löslichem gelbem Kaliumchromat K 2 CrO 4 und grünem Cr 2 O 3 führte.
- Lösen Sie 3 g pulverisiertes Kaliumdichromat in 50 ml Wasser auf. Zu einem Teil etwas Kaliumcarbonat hinzufügen. Es löst sich unter Freisetzung von CO 2 auf und die Farbe der Lösung wird hellgelb. Chromat wird aus Kaliumbichromat gebildet. Geben wir nun portionsweise eine 50%ige Schwefelsäurelösung hinzu, so erscheint wieder die rotgelbe Farbe des Bichromats.
- Gießen Sie 5 ml in ein Reagenzglas. Kaliumdichromat-Lösung, mit 3 ml konzentrierter Salzsäure unter Zug aufkochen. Gelbgrünes giftiges gasförmiges Chlor wird aus der Lösung freigesetzt, weil Chromat HCl zu Cl 2 und H 2 O oxidiert. Das Chromat selbst wird zu grünem dreiwertigem Chromchlorid. Es kann durch Eindampfen der Lösung isoliert und dann durch Schmelzen mit Soda und Nitrat in Chromat umgewandelt werden.
- Bei Zugabe einer Bleinitratlösung fällt gelbes Bleichromat aus; Bei der Wechselwirkung mit einer Silbernitratlösung bildet sich ein rotbrauner Niederschlag von Silberchromat.
- Füge Wasserstoffperoxid zu einer Kaliumbichromatlösung hinzu und säuere die Lösung mit Schwefelsäure an. Durch die Bildung von Chromperoxid nimmt die Lösung eine tiefblaue Farbe an. Wenn Peroxid mit etwas Ether geschüttelt wird, verwandelt es sich in ein organisches Lösungsmittel und färbt es blau. Diese Reaktion ist spezifisch für Chrom und sehr empfindlich. Es kann verwendet werden, um Chrom in Metallen und Legierungen nachzuweisen. Zunächst ist es notwendig, das Metall aufzulösen. Bei längerem Kochen mit 30%iger Schwefelsäure (es kann auch Salzsäure zugesetzt werden) lösen sich Chrom und viele Stähle teilweise auf. Die resultierende Lösung enthält Chrom(III)sulfat. Um eine Nachweisreaktion durchführen zu können, neutralisieren wir es zunächst mit Natronlauge. Dabei fällt graugrünes Chrom(III)hydroxid aus, das sich in überschüssiger NaOH löst und grünes Natriumchromit bildet. Filtrieren Sie die Lösung und fügen Sie 30 % Wasserstoffperoxid hinzu. Beim Erhitzen wird die Lösung gelb, da Chromit zu Chromat oxidiert wird. Die Ansäuerung führt zu einer blauen Farbe der Lösung. Die gefärbte Verbindung kann durch Ausschütteln mit Ether extrahiert werden.
Analytische Reaktionen für Chromionen.
- Zu 3–4 Tropfen einer Lösung von Chromchlorid CrCl 3 wird eine 2 M Lösung von NaOH hinzugefügt, bis sich der anfängliche Niederschlag auflöst. Beachten Sie die Farbe des gebildeten Natriumchromits. Erhitzen Sie die resultierende Lösung in einem Wasserbad. Was ist los?
- Zu 2–3 Tropfen CrCl 3 -Lösung ein gleiches Volumen 8 M NaOH-Lösung und 3–4 Tropfen 3 % H 2 O 2 -Lösung hinzufügen. Erhitzen Sie das Reaktionsgemisch in einem Wasserbad. Was ist los? Welcher Niederschlag entsteht, wenn die resultierende farbige Lösung neutralisiert wird, CH 3 COOH hinzugefügt wird und dann Pb (NO 3) 2 ?
- Gießen Sie 4-5 Tropfen Lösungen von Chromsulfat Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 und KMnO 4 in ein Reagenzglas. Erhitzen Sie die Reaktionsstelle für einige Minuten auf einem Wasserbad. Beachten Sie die Farbänderung der Lösung. Was löste es aus?
- Zu 3–4 Tropfen einer mit Salpetersäure angesäuerten K 2 Cr 2 O 7 -Lösung werden 2–3 Tropfen H 2 O 2 -Lösung hinzugefügt und gemischt. Die blaue Farbe der erscheinenden Lösung ist auf das Auftreten von Perchromsäure H 2 CrO 6 zurückzuführen:
Cr 2 O 7 2- + 4H 2 O 2 + 2H + = 2H 2 CrO 6 + 3H 2 O
Beachten Sie die schnelle Zersetzung von H 2 CrO 6:
2H 2 CrO 6 + 8H+ = 2Cr 3+ + 3O 2 + 6H 2 O
blaue Farbe grüne Farbe
Perchromsäure ist in organischen Lösungsmitteln viel stabiler.
- Zu 3–4 Tropfen einer mit Salpetersäure angesäuerten K 2 Cr 2 O 7 -Lösung werden 5 Tropfen Isoamylalkohol, 2–3 Tropfen H 2 O 2 -Lösung hinzugefügt und die Reaktionsmischung geschüttelt. Die nach oben schwimmende Schicht aus organischem Lösungsmittel ist hellblau gefärbt. Die Farbe verblasst sehr langsam. Vergleichen Sie die Stabilität von H 2 CrO 6 in organischen und wässrigen Phasen.
- Wenn CrO 4 2- und Ba 2+ -Ionen interagieren, fällt ein gelber Niederschlag aus Bariumchromat BaCrO 4 aus.
- Silbernitrat bildet mit CrO 4 2 -Ionen einen ziegelroten Niederschlag aus Silberchromat.
- Nimm drei Reagenzgläser. Geben Sie 5-6 Tropfen K 2 Cr 2 O 7 -Lösung in eine davon, das gleiche Volumen K 2 CrO 4 -Lösung in die zweite und drei Tropfen beider Lösungen in die dritte. Geben Sie dann in jedes Röhrchen drei Tropfen Kaliumjodidlösung. Erklären Sie das Ergebnis. Die Lösung im zweiten Röhrchen ansäuern. Was ist los? Wieso den?
Unterhaltsame Experimente mit Chromverbindungen
- Eine Mischung aus CuSO 4 und K 2 Cr 2 O 7 verfärbt sich bei Zugabe von Alkali grün und bei Anwesenheit von Säure gelb. Durch Erhitzen von 2 mg Glycerin mit wenig (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 und anschließender Zugabe von Alkohol erhält man nach dem Filtrieren eine hellgrüne Lösung, die sich bei Säurezugabe gelb und im neutralen oder alkalischen Zustand grün verfärbt Mittel.
- In die Mitte der Dose mit Thermit "Rubinmischung" geben - gründlich gemahlen und in Aluminiumfolie Al 2 O 3 (4,75 g) unter Zusatz von Cr 2 O 3 (0,25 g) gelegt. Damit das Gefäß nicht länger auskühlt, muss es unter dem oberen Rand im Sand vergraben und nach dem Entzünden des Thermits und Beginn der Reaktion mit einem Eisenblech abgedeckt und mit Sand gefüllt werden. Bank an einem Tag auszugraben. Das Ergebnis ist ein rot-rubinrotes Pulver.
- 10 g Kaliumbichromat werden mit 5 g Natrium- oder Kaliumnitrat und 10 g Zucker verrieben. Die Mischung wird angefeuchtet und mit Kollodium versetzt. Wenn das Pulver in einem Glasröhrchen komprimiert wird und dann der Stab herausgedrückt und am Ende angezündet wird, beginnt eine „Schlange“ herauszukriechen, zuerst schwarz und nach dem Abkühlen grün. Ein Stab mit einem Durchmesser von 4 mm brennt mit einer Geschwindigkeit von etwa 2 mm pro Sekunde und verlängert sich 10 Mal.
- Wenn Sie Lösungen von Kupfersulfat und Kaliumdichromat mischen und etwas Ammoniaklösung hinzufügen, fällt ein amorpher brauner Niederschlag der Zusammensetzung 4СuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O aus, der sich in Salzsäure zu einer gelben Lösung auflöst, und bei überschüssigem Ammoniak erhält man eine grüne Lösung. Setzt man dieser Lösung weiteren Alkohol zu, bildet sich ein grüner Niederschlag, der nach dem Filtrieren blau und nach dem Trocknen blauviolett mit rotem Funkeln wird, deutlich sichtbar bei starkem Licht.
- Das nach den Experimenten „Vulkan“ oder „Pharaonenschlange“ übrig gebliebene Chromoxid kann regeneriert werden. Dazu müssen 8 g Cr 2 O 3 und 2 g Na 2 CO 3 und 2,5 g KNO 3 geschmolzen und die abgekühlte Legierung mit kochendem Wasser behandelt werden. Es wird lösliches Chromat erhalten, das auch in andere Cr(II)- und Cr(VI)-Verbindungen umgewandelt werden kann, einschließlich des ursprünglichen Ammoniumdichromats.
Beispiele für Redoxübergänge mit Chrom und seinen Verbindungen
1. Cr 2 O 7 2- -- Cr 2 O 3 -- CrO 2 - -- CrO 4 2- -- Cr 2 O 7 2-
a) (NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O 
b) Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O
c) 2NaCrO 2 + 3Br 2 + 8NaOH = 6NaBr + 2Na 2 CrO 4 + 4H 2 O
d) 2Na 2 CrO 4 + 2HCl = Na 2 Cr 2 O 7 + 2NaCl + H 2 O
2. Cr(OH) 2 -- Cr(OH) 3 -- CrCl 3 -- Cr 2 O 7 2- -- CrO 4 2-
a) 2Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H 2 O = 2Cr(OH) 3
b) Cr(OH) 3 + 3HCl = CrCl 3 + 3H 2 O
c) 2CrCl 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 O = K 2 Cr 2 O 7 + 2Mn(OH) 2 + 6HCl
d) K 2 Cr 2 O 7 + 2 KOH = 2 K 2 CrO 4 + H 2 O
3. CrO - Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - Cr (NO 3) 3 - Cr 2 O 3 - CrO - 2
Cr2+
a) CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O
b) CrO + H 2 O \u003d Cr (OH) 2
c) Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H 2 O = 2Cr(OH) 3
d) Cr(OH) 3 + 3HNO 3 = Cr(NO 3) 3 + 3H 2 O
e) 4Cr (NO 3) 3 \u003d 2Cr 2 O 3 + 12NO 2 + O 2
f) Cr 2 O 3 + 2 NaOH = 2 NaCrO 2 + H 2 O
Chromelement als Künstler
Chemiker wandten sich oft dem Problem zu, künstliche Pigmente für die Malerei herzustellen. Im 18. und 19. Jahrhundert wurde die Technologie zur Gewinnung vieler Bildmaterialien entwickelt. Louis Nicolas Vauquelin im Jahr 1797, der das bis dahin unbekannte Element Chrom in sibirischem Roterz entdeckte, stellte eine neue, bemerkenswert stabile Farbe her – Chromgrün. Sein Chromophor ist wässriges Chrom(III)-oxid. Unter dem Namen "Smaragdgrün" wurde es 1837 hergestellt. Später schlug L. Vauquelen mehrere neue Farben vor: Schwerspat, Zink und Chromgelb. Im Laufe der Zeit wurden sie durch beständigere gelbe, orangefarbene Pigmente auf Cadmiumbasis ersetzt.
Chromgrün ist die haltbarste und lichtechte Farbe, die von atmosphärischen Gasen nicht angegriffen wird. Mit Öl eingerieben hat Chromgrün ein hohes Deckvermögen und ist daher seit dem 19. Jahrhundert in der Lage, schnell zu trocknen. Es wird häufig in der Malerei verwendet. Es ist von großer Bedeutung in der Porzellanmalerei. Tatsache ist, dass Porzellanprodukte sowohl mit Unterglasur- als auch mit Überglasurmalerei dekoriert werden können. Im ersten Fall werden Farben auf die Oberfläche eines nur leicht gebrannten Produkts aufgetragen, das dann mit einer Glasurschicht bedeckt wird. Darauf folgt der Hauptbrand bei hoher Temperatur: Zum Sintern der Porzellanmasse und zum Schmelzen der Glasur werden die Produkte auf 1350 - 1450 0 C erhitzt. Nur sehr wenige Farben halten einer so hohen Temperatur ohne chemische Veränderungen stand, und das auf Dauer Tagen gab es nur zwei davon - Kobalt und Chrom. Schwarzes Kobaltoxid, das auf die Oberfläche eines Porzellanartikels aufgetragen wird, verschmilzt während des Brennens mit der Glasur und interagiert chemisch mit ihr. Als Ergebnis werden hellblaue Kobaltsilikate gebildet. Dieses kobaltblaue Porzellan ist jedem ein Begriff. Chromoxid (III) geht keine chemische Wechselwirkung mit den Bestandteilen der Glasur ein und liegt einfach mit einer „tauben“ Schicht zwischen den Porzellanscherben und der transparenten Glasur.
Neben Chromgrün verwenden Künstler Farben, die von Volkonskoite abgeleitet sind. Dieses Mineral aus der Gruppe der Montmorillonite (ein Tonmineral der Unterklasse der komplexen Silikate Na (Mo, Al), Si 4 O 10 (OH) 2) wurde 1830 von dem russischen Mineralogen Kemmerer entdeckt und nach M. N. Volkonskaya, der Tochter, benannt des Helden der Schlacht von Borodino, General N N. Raevsky, Ehefrau des Dekabristen S. G. Volkonsky Volkonskoit ist ein Ton, der bis zu 24 % Chromoxid sowie Oxide von Aluminium und Eisen (III) enthält und seine vielfältige Färbung bestimmt - von der Farbe einer abgedunkelten Wintertanne bis zum leuchtenden Grün eines Seefrosches.
Pablo Picasso wandte sich an die Geologen unseres Landes mit der Bitte, die Vorräte von Volkonskoite zu untersuchen, die der Farbe einen einzigartig frischen Ton verleihen. Gegenwärtig wurde ein Verfahren zum Erhalt von künstlichem Wolkonskoit entwickelt. Interessanterweise verwendeten russische Ikonenmaler laut moderner Forschung bereits im Mittelalter Farben aus diesem Material, lange vor seiner „offiziellen“ Entdeckung. Beliebt bei Künstlern war auch Guiniers Grün (erstellt 1837), dessen Chromoform ein Hydrat von Chromoxid Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O ist, bei dem ein Teil des Wassers chemisch gebunden und ein Teil adsorbiert wird. Dieses Pigment verleiht der Farbe einen smaragdgrünen Farbton.
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Chemie Tutor
Fortsetzung. Sehen in Nr. 22/2005; 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 13, 15, 16, 18, 22/2006;
3, 4, 7, 10, 11, 21/2007;
2, 7, 11, 18/2008
AKTIVITÄT 25
10. Klasse(erstes Studienjahr)
Chrom und seine Verbindungen
1. Position in der Tabelle von D. I. Mendeleev, die Struktur des Atoms.
2. Herkunft des Namens.
3. Physikalische Eigenschaften.
4. Chemische Eigenschaften.
5. In der Natur sein.
6. Grundlegende Beschaffungsmethoden.
7. Die wichtigsten Chromverbindungen:
a) Chrom(II)-oxid und -hydroxid;
b) Chrom(III)-oxid und -hydroxid, ihre amphoteren Eigenschaften;
c) Chrom(VI)oxid, Chrom- und Dichromsäure, Chromate und Dichromate.
9. Redoxeigenschaften von Chromverbindungen.
Chrom befindet sich in der sekundären Untergruppe der Gruppe VI der Tabelle von D. I. Mendeleev. Bei der Aufstellung der elektronischen Formel von Chrom ist zu beachten, dass aufgrund der größeren Stabilität der Konfiguration 3 d 5 am Chromatom wird ein Elektronenschlupf beobachtet und die elektronische Formel hat die Form: 1 s 2 2s 2 p 6 3s 2 p 6 4s 1 3d fünf . In Verbindungen kann Chrom die Oxidationsstufen +2, +3 und +6 aufweisen (die Oxidationsstufe +3 ist die stabilste):
Chrome hat seinen Namen von dem griechischen Wort Chroma(Farbe, Farbe) aufgrund der hellen, unterschiedlichen Farbe seiner Verbindungen.
Chrom ist ein weiß glänzendes Metall, sehr hart, spröde, feuerfest. Korrosionsbeständig. An der Luft wird es mit einem Oxidfilm bedeckt, wodurch die Oberfläche matt wird.
Chemische Eigenschaften
Unter normalen Bedingungen ist Chrom ein inaktives Metall und reagiert nur mit Fluor. Aber beim Erhitzen wird der Oxidfilm von Chrom zerstört und Chrom reagiert mit vielen einfachen und komplexen Substanzen (ähnlich wie Al).
4Cr + 3O 2 2Cr 2 O 3 .
Metalle (-).
Nichtmetalle (+):
2Cr + 3Cl 2 2CrCl 3 ,
2Cr + 3F 2 \u003d 2CrF 3,
2Cr + 3SCr 2 S 3 ,
H 2 O (+/-): *
2Cr + 3H 2 O (Dampf) Cr 2 O 3 + 3H 2.
Basische Oxide (-).
Säureoxide (-).
Basen (+/-):
2Cr + 6NaOH + 6H 2 O \u003d 2Na 3 + 3H 2.
Nicht oxidierende Säuren (+).
Cr + 2 HCl \u003d CrCl 2 + H 2.
Oxidierende Säuren (-). Passivierung.
Salze (+/-):
2Cr + 3CuSO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3Cu,
Cr + CaCl 2 keine Reaktion.
In der Natur wird das Element Chrom durch vier Isotope mit den Massenzahlen 50, 52, 53 und 54 repräsentiert. In der Natur kommt Chrom nur in Form von Verbindungen vor, von denen die wichtigsten Chromeisenerz oder Chromit (FeOzhCr 2 O 3) und Bleiroterz (PbCrO 4).
Metallisches Chrom wird gewonnen: 1) aus seinem Oxid durch Aluminothermie:
Cr 2 O 3 + 2 Al 2 Cr + Al 2 O 3,
2) Elektrolyse wässriger Lösungen oder Schmelzen ihrer Salze:
Aus Chromeisenerz in der Industrie wird eine Legierung aus Eisen mit Chrom gewonnen - Ferrochrom, das in der Metallurgie weit verbreitet ist:
FeO Cr 2 O 3 + 4CFe + 2Cr + 4CO.
Die wichtigsten Chromverbindungen
Chrom bildet drei Oxide und ihre entsprechenden Hydroxide, deren Natur sich mit zunehmender Oxidationsstufe von Chrom natürlich ändert:
Chromoxid(II) (CrO) ist eine feste, hellrote oder braunrote Substanz, die unter normalen Bedingungen in Wasser unlöslich ist, ein typisches basisches Oxid. Chrom(II)-oxid wird beim Erhitzen an der Luft leicht oxidiert und zu reinem Chrom reduziert.
CrO + 2HCl \u003d CrCl 2 + H 2 O,
4CrO + O 2 2Cr 2 O 3,
CrO + H 2 Cr + H 2 O.
Chrom(II)-oxid wird durch direkte Oxidation von Chrom gewonnen:
2Cr + O 2 2CrO.
Chromhydroxid(II) (Cr(OH) 2) - wasserunlösliche gelbe Substanz, schwacher Elektrolyt, zeigt basische Eigenschaften, leicht löslich in konzentrierten Säuren; leicht oxidiert in Gegenwart von Feuchtigkeit durch Luftsauerstoff; Beim Kalzinieren an Luft zersetzt es sich zu Chrom(III)-oxid:
Cr(OH) 2 + 2HCl = CrCl 2 + 2H 2 O,
4Cr(OH) 2 + O 2 2Cr 2 O 3 + 4H 2 O.
Chrom(II)-hydroxid wird durch die Austauschreaktion zwischen einem Chrom(II)-Salz und einer Alkalilösung in Abwesenheit von Sauerstoff erhalten:
CrCl 2 + 2 NaOH \u003d Cr (OH) 2 + 2 NaCl.
Chromoxid(III) (Cr 2 O 3) zeigt amphotere Eigenschaften. Es ist ein feuerfestes (mit Korund vergleichbare Härte) grünes Pulver, das in Wasser unlöslich ist. Karzinogen! Es wird durch Zersetzung von Ammoniumdichromat, Chrom(III)-hydroxid, Reduktion von Kaliumdichromat oder direkte Oxidation von Chrom gewonnen:
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 N 2 + Cr 2 O 3 + 4 H 2 O,
2Cr (OH) 3 Cr 2 O 3 + 3H 2 O,
2K 2 Cr 2 O 7 + 3С2Cr 2 O 3 + 2K 2 CO 3 + CO 2,
4Cr + 3O 2 2Cr 2 O 3 .
Chrom(III)-oxid ist unter normalen Bedingungen in Säuren und Laugen schwer löslich; es zeigt amphotere Eigenschaften, wenn es mit Alkalien oder mit Alkalimetallcarbonaten (Bildung von Chromiten) verschmolzen wird; Bei hohen Temperaturen kann Chrom(III)-oxid zu einem reinen Metall reduziert werden:
Cr 2 O 3 + 2KOH 2KCrO 2 + H 2 O,
Cr 2 O 3 + Na 2 CO 3 2NaCrO 2 + CO 2,
Cr 2 O 3 + 6HCl \u003d 2CrCl 3 + 3H 2 O,
2Cr 2 O 3 + 3C4Cr + 3CO 2.
Chromhydroxid(III) (Cr (OH) 3) wird durch Einwirkung von Alkalien auf Salze des dreiwertigen Chroms ausgefällt (graugrüner Niederschlag):
CrCl 3 + 3 NaOH (Mangel) = Cr(OH) 3 + 3 NaCl.
Es zeigt amphotere Eigenschaften und löst sich sowohl in Säuren als auch in einem Überschuss an Alkalien auf; thermisch instabil:
Cr(OH) 3 + 3HCl = CrCl 3 + 3H 2 O,
Cr (OH) 3 + 3 KOH \u003d K 3,
Cr(OH) 3 + KOH KCrO 2 + 2H 2 O,
2Cr(OH)3Cr2O3 + 3H2O.
Chromoxid(VI) (CrO 3) - eine dunkelrote kristalline Substanz, giftig, weist saure Eigenschaften auf. Lassen Sie uns gut in Wasser auflösen, bei der Auflösung dieses Oxids in Wasser bilden sich Chromsäuren; wie das saure Oxid CrO 3 mit basischen Oxiden und mit Alkalien wechselwirkt; thermisch instabil; ist das stärkste Oxidationsmittel
CrO 3 + H 2 O =
2CrO 3 + H 2 O =
CrO 3 + K 2 OK 2 CrO 4 ,
CrO 3 + 2NaOH \u003d Na 2 CrO 4 + H 2 O,
4CrO 3 2Cr 2 O 3 + 3O 2,
Dieses Oxid wird durch die Wechselwirkung von trockenen Chromaten und Dichromaten mit konzentrierter Schwefelsäure erhalten:
K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 (konz.) 2CrO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O,
K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 (konz.) CrO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O.
Chrom und Dichromsäure existieren nur in wässrigen Lösungen, bilden aber stabile Salze - Chromate und Dichromate. Chromate und ihre Lösungen sind gelb und Dichromate sind orange. Chromat-Ionen und Dichromat-Ionen gehen leicht ineinander über, wenn sich das Lösungsmedium ändert. BEI saure Umgebung Chromate werden zu Dichromaten, die Lösung nimmt eine orange Farbe an; in einer alkalischen Umgebung Dichromate werden zu Chromaten, die Lösung wird gelb:
2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4) K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O,
K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH)2K 2 CrO 4 + H 2 O.
Das Ion ist in einem alkalischen Medium stabil, aber in einem sauren.
Oxidations-Reduktions-Eigenschaften
Chromverbindung
Von allen Chromverbindungen sind Verbindungen mit einer Chromoxidationsstufe von +3 am stabilsten. Chromverbindungen mit einer Oxidationsstufe von +2 sind starke Reduktionsmittel und werden leicht zu +3 oxidiert:
4Cr(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Cr(OH) 3,
4CrCl 2 + 4HCl + O 2 = 4CrCl 3 + 2H 2 O.
Verbindungen, die Chrom in der Oxidationsstufe +6 enthalten, sind starke Oxidationsmittel, während Chrom von +6 auf +3 reduziert wird:
K 2 Cr 2 O 7 + 3 H 2 S + 4 H 2 SO 4 = 3 S + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7 H 2 O.
Zum Nachweis von Alkohol in der Atemluft wird eine Reaktion genutzt, die auf der Oxidationsfähigkeit von Chrom(VI)-oxid basiert:
4CrO 3 + 3С 2 H 5 OH 2Cr 2 O 3 + 3CH 3 COOH + 3H 2 O.
Eine Lösung von Kaliumdichromat in konzentrierter Schwefelsäure wird genannt Chrommischung und wird verwendet, um chemische Glaswaren zu reinigen.
Test zum Thema "Chrom und seine Verbindungen"
1. Einige Elemente bilden alle drei Arten von Oxiden (basisch, amphoter und sauer). Der Oxidationszustand eines Elements in einem amphoteren Oxid ist:
ein Minimum;
b) maximal;
c) zwischen Minimum und Maximum;
d) kann jeder sein.
2. Wenn ein frisch hergestellter Niederschlag von Chrom(III)-hydroxid mit einem Überschuss einer Alkalilösung reagiert, entsteht:
a) mittleres Salz; b) basisches Salz;
c) Doppelsalz; d) Komplexsalz.
3. Die Gesamtzahl der Elektronen im voräußeren Niveau des Chromatoms beträgt:
a) 12; b) 13; in 1; d) 2.
4. Welches der Metalloxide ist sauer?
a) Kupfer(II)-oxid; b) Chrom(VI)oxid;
c) Chrom(III)-oxid; d) Eisen(III)-oxid.
5. Welche Masse Kaliumdichromat (in g) wird benötigt, um 11,2 g Eisen in schwefelsaurer Lösung zu oxidieren?
a) 58,8; b) 14,7; c) 294; d) 29.4.
6. Welche Masse Wasser (in g) muss aus 150 g einer 10 %igen Chrom(III)-chloridlösung verdampft werden, um eine 30 %ige Lösung dieses Salzes zu erhalten?
a) 100; b) 20; c) 50; d) 40.
7. Die molare Konzentration an Schwefelsäure in der Lösung beträgt 11,7 mol/l und die Dichte der Lösung 1,62 g/ml. Der Massenanteil an Schwefelsäure in dieser Lösung beträgt (in %):
a) 35,4; b) 98; c) 70,8; d) 11.7.
8. Die Anzahl der Sauerstoffatome in 19,4 g Kaliumchromat beträgt:
a) 0,602 10 23; b) 2,408 10 23;
c) 2,78 10 23; d) 6.02 10 23 .
9. Lackmus zeigt in wässriger Lösung eine rote Farbe (mehrere richtige Antworten sind möglich):
a) Chrom(III)-chlorid; b) Chrom(II)-chlorid;
c) Kaliumchlorid; d) Salzsäure.
10. Der Übergang von Chromat zu Dichromat erfolgt in ... Umgebung und wird von dem Prozess begleitet:
a) saurer Rückgewinnungsprozess;
b) sauer, es gibt keine Änderung der Oxidationsstufen;
c) alkalisches Rückgewinnungsverfahren;
d) alkalisch, es gibt keine Änderung der Oxidationsstufen.
Schlüssel zum Test
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| in | G | b | b | G | a | in | b | a, b, d | b |
Qualitative Aufgaben zur Identifizierung von Stoffen 1. Eine wässrige Lösung von etwas Salz wird in zwei Teile geteilt. Einer von ihnen wurde mit einem Überschuss an Alkali behandelt und erhitzt, das freigesetzte Gas änderte die Farbe von rotem Lackmus in Blau. Der andere Teil wurde mit Salzsäure behandelt, das freigesetzte Gas verursachte eine Trübung des Kalkwassers. Welches Salz wurde analysiert? Untermauern Sie Ihre Antwort mit Reaktionsgleichungen.
Antworten. Ammoniumcarbonat.
2. Bei der (getrennten) Zugabe von Ammoniak, Natriumsulfid und Silbernitrat zu einer wässrigen Lösung der Substanz A bilden sich weiße Niederschläge, von denen zwei die gleiche Zusammensetzung haben. Was ist Stoff A? Reaktionsgleichungen schreiben.
Entscheidung
Substanz A - AlCl 3.
AlCl 3 + 3NH 4 OH \u003d Al (OH) 3 + 3NH 4 Cl,
2AlCl 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O 2Al(OH) 3 + 3H 2 S + 6NaCl,
AlCl 3 + 3AgNO 3 \u003d 3AgCl + Al (NO 3) 3.
Antworten. Aluminiumchlorid.
3. Wenn ein farbloses Gas A mit einem stechenden charakteristischen Geruch in Gegenwart von Sauerstoff verbrannt wird, entsteht ein anderes Gas B ohne Farbe und Geruch, das mit Lithium bei Raumtemperatur zu einem festen Stoff C reagiert. Identifizieren Sie die Stoffe, schreiben Sie die Reaktion auf Gleichungen.
Entscheidung
Stoff A - NH 3,
Stoff B - N 2,
Substanz C - Li 3 N.
4NH 3 + 3O 2 2N 2 + 6H 2 O,
N2 + 6Li = 2Li3N.
Antworten. NH 3 , N 2 , Li 3 N.
4. Das farblose Gas A mit einem charakteristischen stechenden Geruch reagiert mit einem anderen farblosen Gas B, das nach faulen Eiern riecht. Als Ergebnis der Reaktion werden ein einfaches C und eine komplexe Substanz gebildet. Substanz C reagiert mit Kupfer zu einem schwarzen Salz. Stoffe benennen, Reaktionsgleichungen angeben.
Antworten. SO 2 , H 2 S, S.
5. Farbloses Gas A mit stechendem charakteristischem Geruch, leichter als Luft, reagiert mit starker Säure B zu Salz C, dessen wässrige Lösung weder mit Bariumchlorid noch mit Silbernitrat Niederschläge bildet. Substanzen identifizieren, Reaktionsgleichungen angeben (eine der möglichen Optionen).
Antworten. NH 3 , HNO 3 , NH 4 NO 3 .
6. Eine einfache Substanz A, gebildet aus Atomen des zweithäufigsten Elements der Erdkruste, reagiert beim Erhitzen mit Eisen(II)-oxid, wodurch die Verbindung B entsteht, die in wässrigen Lösungen von Alkalien und Säuren (außer Flusssäure) unlöslich ist ). Stoff B bildet beim Schmelzen mit Branntkalk ein unlösliches Salz C. Identifizieren Sie die Stoffe, geben Sie die Reaktionsgleichungen an (eine der möglichen Optionen).
Antworten. Si, SiO 2 , CaSiO 3 .
7. Die wasserunlösliche braune Verbindung A zersetzt sich beim Erhitzen unter Bildung von zwei Oxiden, von denen eines Wasser ist. Das andere Oxid, B, wird durch Kohlenstoff reduziert, um Metall C zu bilden, das zweithäufigste Metall in der Natur. Substanzen identifizieren, Reaktionsgleichungen schreiben.
Antworten. Fe(OH) 3, Fe 2 O 3, Fe.
8. Stoff A, der Bestandteil eines der häufigsten Mineralien ist, bildet bei Behandlung mit Salzsäure das Gas B. Wenn Stoff B beim Erhitzen mit dem einfachen Stoff C reagiert, entsteht nur eine Verbindung - ein brennbares Gas ohne Farbe und Geruch. Stoffe benennen, Reaktionsgleichungen angeben.
Antworten. CaCO 3 , CO 2 , C.
9. Leichtmetall A, das mit verdünnter Schwefelsäure reagiert, aber in der Kälte nicht mit konzentrierter Schwefelsäure reagiert, reagiert mit einer Lösung von Natriumhydroxid, und es entstehen Gas und Salz B. Wenn Salzsäure zu Substanz B hinzugefügt wird, wird Salz C Identifizieren Sie Substanzen, geben Sie Reaktionsgleichungen an.
Antworten. Al, NaAlO 2 , NaCl.
10. Substanz A ist ein weiches, gut geschnittenes silberweißes Metall, leichter als Wasser. Wenn Substanz A mit einer einfachen Substanz B wechselwirkt, wird Verbindung C gebildet, die in Wasser löslich ist, um eine alkalische Lösung zu bilden. Wenn Stoff C mit Salzsäure behandelt wird, wird ein unangenehm riechendes Gas frei und es bildet sich Salz, das die Flamme des Brenners violett färbt. Stoffe benennen, Reaktionsgleichungen angeben.
Antworten. K, S, K2S.
11. Das farblose Gas A mit stechendem charakteristischem Geruch wird durch Sauerstoff in Gegenwart eines Katalysators zu Verbindung B oxidiert, die eine flüchtige Flüssigkeit ist. Stoff B reagiert mit Branntkalk und bildet Salz C. Identifizieren Sie die Stoffe, geben Sie die Reaktionsgleichungen an.
Antworten. SO 2 , SO 3 , CaSO 4 .
12. Ein einfacher, bei Raumtemperatur flüssiger Stoff A reagiert mit einem silbrig-weißen Leichtmetall B zu Salz C, das bei Behandlung mit einer Alkalilösung einen weißen Niederschlag ergibt, der sich in einem Überschuss an Alkali auflöst. Stoffe benennen, Reaktionsgleichungen angeben.
Antworten. Br 2 , Al, AlBr 3 .
13. Ein gelber einfacher Feststoff A reagiert mit einem silbrig-weißen Leichtmetall B, wobei Salz C entsteht, das in wässriger Lösung unter Bildung eines weißen Niederschlags und eines giftigen Gases mit unangenehmem Geruch vollständig hydrolysiert wird. Stoffe benennen, Reaktionsgleichungen angeben.
Antworten. S, Al, Al 2 S 3 .
14. Ein einfacher instabiler gasförmiger Stoff A verwandelt sich in einen anderen einfachen Stoff B, in dessen Atmosphäre Metall C brennt; Das Produkt dieser Reaktion ist ein Oxid, in dem das Metall in zwei Oxidationsstufen vorliegt. Stoffe benennen, Reaktionsgleichungen angeben.
Antworten. O 3 , O 2 , Fe.
15. Eine dunkelviolette kristalline Substanz A zersetzt sich beim Erhitzen zu einer einfachen gasförmigen Substanz B, in deren Atmosphäre eine einfache Substanz C verbrennt und ein farbloses, geruchloses Gas bildet, das in geringen Mengen Teil der Luft ist. Stoffe benennen, Reaktionsgleichungen angeben.
Antworten. KMnO 4 , O 2 , C.
16. Ein einfacher Stoff A, der ein Halbleiter ist, reagiert mit einem einfachen gasförmigen Stoff B zu einer wasserunlöslichen Verbindung C. Beim Schmelzen mit Alkalien bildet Substanz C Verbindungen, die lösliche Gläser genannt werden. Substanzen identifizieren, Reaktionsgleichungen angeben (eine der möglichen Optionen).
Antworten. Si, O 2 , SiO 2 .
17. Das giftige, farblose Gas A mit unangenehmem Geruch zerfällt beim Erhitzen in einfache Substanzen, von denen eine B ein gelber Feststoff ist. Beim Verbrennen von Stoff B entsteht ein farbloses Gas C mit unangenehmem Geruch, das viele organische Lacke entfärbt. Stoffe benennen, Reaktionsgleichungen angeben.
Antworten. H2S, S, SO2.
18. Die flüchtige Wasserstoffverbindung A verbrennt an der Luft zu dem in Flusssäure löslichen Stoff B. Wenn Stoff B mit Natriumoxid verschmolzen wird, entsteht ein wasserlösliches Salz C. Identifizieren Sie die Stoffe, geben Sie die Reaktionsgleichungen an.
Antworten. SiH 4 , SiO 2 , Na 2 SiO 3 .
19. Die in Wasser schwerlösliche Verbindung A von weißer Farbe bildet durch Calcinierung bei hoher Temperatur mit Kohle und Sand unter Sauerstoffausschluss eine einfache Substanz B, die in mehreren allotropen Modifikationen vorliegt. Wenn diese Substanz an der Luft verbrannt wird, entsteht Verbindung C, die sich in Wasser auflöst und eine Säure bildet, die drei Salzreihen bilden kann. Substanzen identifizieren, Reaktionsgleichungen schreiben.
Antworten. Ca 3 (PO 4) 2, P, P 2 O 5.
* Das +/– Zeichen bedeutet, dass diese Reaktion nicht mit allen Reagenzien oder unter bestimmten Bedingungen abläuft.
Fortsetzung folgt
DEFINITION
Chrom ist das vierundzwanzigste Element des Periodensystems. Bezeichnung - Cr aus dem lateinischen "Chrom". Befindet sich in der vierten Periode, VIB-Gruppe. Bezieht sich auf Metalle. Die Grundgebühr beträgt 24.
Chrom ist in der Erdkruste in einer Menge von 0,02 % (Gew.) enthalten. In der Natur kommt es hauptsächlich in Form von Eisen-Chrom FeO x Cr 2 O 3 vor.
Chrom ist ein festes, glänzendes Metall (Abb. 1), das bei 1890 o C schmilzt; seine Dichte beträgt 7,19 g / cm 3. Bei Raumtemperatur ist Chrom sowohl wasser- als auch luftbeständig. Verdünnte Schwefel- und Salzsäure lösen Chrom unter Freisetzung von Wasserstoff. In kalter konzentrierter Salpetersäure ist Chrom unlöslich und wird nach Behandlung damit passiv.
Reis. 1. Chrom. Aussehen.
Atom- und Molekulargewicht von Chrom
DEFINITION
Relatives Molekulargewicht einer Substanz(M r) ist eine Zahl, die angibt, wie oft die Masse eines bestimmten Moleküls größer als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms ist, und relative Atommasse eines Elements(A r) - wie oft die durchschnittliche Atommasse eines chemischen Elements größer als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms ist.
Da Chrom im freien Zustand in Form von einatomigen Cr-Molekülen vorliegt, sind die Werte seiner atomaren und molekularen Masse gleich. Sie sind gleich 51,9962.
Isotope von Chrom
Es ist bekannt, dass Chrom in der Natur in Form der vier stabilen Isotope 50Cr, 52Cr, 53Cr und 54Cr vorkommen kann. Ihre Massenzahlen sind 50, 52, 53 bzw. 54. Der Kern des Atoms des Chromisotops 50 Cr enthält vierundzwanzig Protonen und sechsundzwanzig Neutronen, und die restlichen Isotope unterscheiden sich davon nur in der Anzahl der Neutronen.
Es gibt künstliche Chromisotope mit Massenzahlen von 42 bis 67, von denen das stabilste 59 Cr mit einer Halbwertszeit von 42,3 Minuten ist, sowie ein Kernisotop.
Chrom-Ionen
Auf der äußeren Energieebene des Chromatoms gibt es sechs Valenzelektronen:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 .
Durch chemische Wechselwirkung gibt Chrom seine Valenzelektronen ab, d.h. ist ihr Spender und verwandelt sich in ein positiv geladenes Ion:
Cr 0 –2e → Cr 2+ ;
Cr 0 –3e → Cr 3+ ;
Cr0-6e → Cr6+.
Molekül und Atom von Chrom
Im freien Zustand liegt Chrom in Form von einatomigen Cr-Molekülen vor. Hier sind einige Eigenschaften, die das Atom und Molekül von Chrom charakterisieren:
Chromlegierungen
Chrommetall wird zum Verchromen und auch als eine der wichtigsten Komponenten von legierten Stählen verwendet. Das Einbringen von Chrom in Stahl erhöht seine Korrosionsbeständigkeit sowohl in wässrigen Medien bei normalen Temperaturen als auch in Gasen bei erhöhten Temperaturen. Außerdem weisen Chromstähle eine erhöhte Härte auf. Chrom ist ein Bestandteil von rostfreien säurebeständigen, hitzebeständigen Stählen.
Beispiele für Problemlösungen
BEISPIEL 1
BEISPIEL 2
| Die Aufgabe | Chromoxid (VI) mit einem Gewicht von 2 g wurde in Wasser mit einem Gewicht von 500 g gelöst Berechnen Sie den Massenanteil von Chromsäure H 2 CrO 4 in der resultierenden Lösung. |
| Entscheidung | Schreiben wir die Reaktionsgleichung zur Gewinnung von Chromsäure aus Chrom(VI)-oxid: CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 CrO 4. Finden Sie die Masse der Lösung: m Lösung \u003d m (CrO 3) + m (H 2 O) \u003d 2 + 500 \u003d 502 g. n (CrO 3) \u003d m (CrO 3) / M (CrO 3); n (CrO 3) \u003d 2/100 \u003d 0,02 mol. Gemäß der Reaktionsgleichung ist dann n(CrO 3) :n(H 2 CrO 4) = 1:1 n (CrO 3) \u003d n (H 2 CrO 4) \u003d 0,02 mol. Dann ist die Masse der Chromsäure gleich (Molmasse - 118 g / mol): m (H 2 CrO 4) \u003d n (H 2 CrO 4) × M (H 2 CrO 4); m (H 2 CrO 4) \u003d 0,02 × 118 \u003d 2,36 g. Der Massenanteil von Chromsäure in Lösung ist: ω = mgelöst / mLösung × 100 %; ω (H 2 CrO 4) \u003d m gelöster Stoff (H 2 CrO 4) / m Lösung × 100%; ω (H 2 CrO 4) \u003d 2,36 / 502 × 100% \u003d 0,47%. |
| Antworten | Der Massenanteil an Chromsäure beträgt 0,47 %. |
