Dom > Psychologia > Chrom 3 wartościowy. Przedmiot do wyboru "Chrom i jego związki"


Chrom 3 wartościowy. Przedmiot do wyboru "Chrom i jego związki"




Chrom

CHROM-a; m.[z greckiego. chroma - kolor, farba]

1. Pierwiastek chemiczny (Cr), stalowoszary twardy metal (stosowany do produkcji twardych stopów i do powlekania wyrobów metalowych).

2. Miękka, cienka skóra opalona solami tego metalu. Buty w kolorze chromu.

3. Rodzaj żółtej farby otrzymywanej z chromianów.

◁ Chrome (patrz).

chrom

(łac. Chrom), pierwiastek chemiczny VI grupy układu okresowego. Nazwany z greckiego chrōma - kolor, farba (ze względu na jasny kolor związków). Niebiesko-srebrny metal; gęstość 7,19 g/cm3, t pl 1890°C. Nie utlenia się na powietrzu. Głównymi minerałami są spinele chromowe. Chrom jest niezbędnym składnikiem stali nierdzewnych, kwasoodpornych, żaroodpornych oraz wielu innych stopów (nichrom, chrom, stellit). Stosowany do chromowania. Związki chromu - utleniacze, pigmenty nieorganiczne, garbniki.

CHROM

CHROM (łac. chrom, z gr. chrom – barwa, barwa, związki chromu charakteryzują się szeroką paletą barw), Cr (czytaj „chrom”), pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 24, masie atomowej 51,9961. Znajduje się w grupie VIB w 4 okresie układu okresowego pierwiastków.
Naturalny chrom składa się z mieszaniny czterech stabilnych nuklidów: 50 Cr (zawartość w mieszaninie 4,35%), 52 Cr (83,79%), 53 Cr (9,50%) i 54 Cr (2,36%). Konfiguracja dwóch zewnętrznych warstw elektronowych 3s 2 R 6 d 5 4s 1 . Stopnie utlenienia mieszczą się w zakresie od 0 do +6, najbardziej charakterystyczne to +3 (najbardziej stabilny) i +6 (wartościowości III i VI).
Promień neutralnego atomu wynosi 0,127 nm, promień jonów (liczba koordynacyjna 6): Cr 2+ 0,073 nm, Cr 3+ 0,0615 nm, Cr 4+ 0,055 nm, Cr 5+ 0,049 nm i Cr 6+ 0,044 nm . Energie jonizacji sekwencyjnej 6,766, 16,49, 30,96, 49,1, 69,3 i 90,6 eV. Powinowactwo elektronowe 1,6 eV. Elektroujemność według Paulinga (cm. PAULING Linus) 1,66.
Historia odkrycia
W 1766 r. w okolicach Jekaterynburga odkryto minerał, który nazwano „czerwonym ołowiem syberyjskim”, PbCrO 4 . Współczesna nazwa to krokoit. W 1797 roku francuski chemik L. N. Vauquelin (cm. VAUCLAIN Louis Nicola) wyizolował z niego nowy metal ogniotrwały (najprawdopodobniej Vauquelin otrzymał węglik chromu).
Będąc w naturze
Zawartość w skorupie ziemskiej wynosi 0,035% wagowych. W wodzie morskiej zawartość chromu wynosi 2·10 -5 mg/l. Chrom prawie nigdy nie występuje w postaci wolnej. Wchodzi w skład ponad 40 różnych minerałów (chromit FeCr 2 O 4 , wołkonskoit, uwarowit, wokelenit itp.). Niektóre meteoryty zawierają związki siarczku chromu.
Paragon fiskalny
Chromit jest surowcem przemysłowym do produkcji chromu i stopów na jego bazie. W wyniku wytapiania redukcyjnego chromitu z koksem (środkiem redukującym), rudą żelaza i innymi składnikami otrzymuje się żelazochrom o zawartości chromu do 80% (wagowo).
W celu uzyskania czystego chromu metalicznego chromit z sodą i wapieniem wypalany jest w piecach:
2Cr2O3 + 2Na2CO3 + 3O2 \u003d 4Na2CrO4 + 4CO2
Otrzymany chromian sodu Na2CrO4 ługuje się wodą, roztwór przesącza się, odparowuje i traktuje kwasem. W tym przypadku chromian Na 2 CrO 4 przechodzi w dwuchromian Na 2 Cr 2 O 7:
2Na 2 CrO 4 + H 2 SO 4 = Na 2 Cr 2 O 7 + Na 2 SO 4 + H 2 O
Powstały dichromian jest redukowany za pomocą siarki:
Na2Cr2O7 + 3S = Na2S + Cr2O3 + 2SO2,
Otrzymany czysty tlenek chromu (III) Cr 2 O 3 poddaje się aluminotermii:
Cr2O3 + 2Al \u003d Al2O3 + 2Cr.
Stosowany jest również silikon
2Cr2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4Cr
Aby uzyskać chrom o wysokiej czystości, chrom techniczny jest oczyszczany elektrochemicznie z zanieczyszczeń.
Fizyczne i chemiczne właściwości
W swojej wolnej postaci jest niebieskawo-białym metalem z sześcienną siatką skupioną na ciele, a= 0,28845 nm. W temperaturze 39°C przechodzi ze stanu paramagnetycznego w stan antyferromagnetyczny (punkt Neela). Temperatura topnienia 1890°C, temperatura wrzenia 2680°C. Gęstość 7,19kg/dm 3.
Odporny na działanie powietrza. W temperaturze 300°C spala się, tworząc zielony tlenek chromu (III) Cr 2 O 3 , który ma właściwości amfoteryczne. Przez stapianie Cr 2 O 3 z alkaliami otrzymuje się chromity:
Cr2O3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO2 + H2O
Niekalcynowany tlenek chromu (III) jest łatwo rozpuszczalny w roztworach alkalicznych i kwasach:
Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O
Rozkład termiczny karbonylochromu Cr(OH) 6 daje czerwony zasadowy tlenek chromu(II) CrO. Brązowy lub żółty wodorotlenek Cr(OH) 2 o słabo zasadowych właściwościach wytrąca się po dodaniu alkaliów do roztworów soli chromu(II).
Przy starannym rozkładzie tlenku chromu (VI) CrO 3 w warunkach hydrotermalnych otrzymuje się dwutlenek chromu (IV) CrO 2, który jest ferromagnesem i ma przewodnictwo metaliczne.
Gdy stężony kwas siarkowy reaguje z roztworami dichromianów, powstają czerwone lub fioletowo-czerwone kryształy tlenku chromu (VI) CrO 3. Typowo kwaśny tlenek, w interakcji z wodą tworzy silne nietrwałe kwasy chromowe: chromowy H 2 CrO 4 , dichromowy H 2 Cr 2 O 7 i inne.
Znane są halogenki odpowiadające różnym stopniom utlenienia chromu. Zsyntetyzowano dihalogenki chromu CrF 2 , CrCl 2 , CrBr 2 i CrI 2 oraz trihalogenki CrF 3 , CrCl 3 , CrBr 3 i CrI 3 . Jednak w przeciwieństwie do podobnych związków glinu i żelaza, trójchlorek CrCl3 i tribromek chromu CrBr3 są nielotne.
Wśród tetrahalogenków chromu CrF 4 jest stabilny, tetrachlorek chromu CrCl 4 występuje tylko w postaci pary. Znany jest sześciofluorek chromu CrF 6.
Otrzymano i scharakteryzowano tlenohalogenki chromu CrO 2 F 2 i CrO 2 Cl 2 .
Zsyntetyzowane związki chromu z borem (borki Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 2, CrB 4 i Cr 5 B 3), z węglem (węgliki Cr 23 C 6, Cr 7 C 3 i Cr 3 C 2) , z krzemem (krzemki Cr 3 Si, Cr 5 Si 3 i CrSi) i azotem (azotki CrN i Cr 2 N).
Najbardziej trwałe w roztworach są związki chromu(III). Na tym stopniu utlenienia chrom odpowiada zarówno formie kationowej, jak i anionowej, na przykład anionowi 3- występującemu w środowisku alkalicznym.
Podczas utleniania związków chromu(III) w środowisku alkalicznym powstają związki chromu(VI):
2Na3 + 3H2O2 \u003d 2Na2CrO4 + 2NaOH + 8H2O
Cr (VI) odpowiada wielu kwasom występującym tylko w roztworach wodnych: chromowym H 2 CrO 4, dichromowym H 2 Cr 2 O 7, trichromowym H 3 Cr 3 O 10 i innym, które tworzą sole - chromiany, dichromiany, trichromaty, itp. .
W zależności od kwasowości pożywki aniony tych kwasów łatwo przekształcają się w siebie. Na przykład, gdy żółty roztwór chromianu potasu zakwasza się K 2 CrO 4, powstaje pomarańczowy dichromian potasu K 2 Cr 2 O 7:
2K 2 CrO 4 + 2HCl \u003d K 2 Cr 2 O 7 + 2 KCl + H 2 O
Ale jeśli roztwór alkaliczny zostanie dodany do pomarańczowego roztworu K 2 Cr 2 O 7, w jaki sposób kolor ponownie zmieni kolor na żółty, ponieważ ponownie powstaje chromian potasu K 2 CrO 4:
K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH \u003d 2 K 2 CrO 4 + H 2 O
Gdy roztwór soli baru dodaje się do żółtego roztworu zawierającego jony chromianowe, wytrąca się żółty osad chromianu baru BaCrO 4:
Ba 2+ + CrO 4 2- = BaCrO 4
Związki chromu(III) są silnymi utleniaczami, np.:
K2Cr2O7 + 14 HCl \u003d 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2 + 7H2O
Aplikacja
Zastosowanie chromu opiera się na jego odporności na ciepło, twardości i odporności na korozję. Służą do otrzymywania stopów: stali nierdzewnej, nichromu itp. Dużą ilość chromu stosuje się do dekoracyjnych powłok antykorozyjnych. Związki chromu są materiałami ogniotrwałymi. Tlenek chromu (III) - pigment zielonej farby, jest również częścią materiałów ściernych (pasta GOI). Zmiana barwy podczas redukcji związków chromu(VI) służy do przeprowadzenia ekspresowej analizy zawartości alkoholu w wydychanym powietrzu.
Kation Cr 3+ jest częścią ałunu potasowo-chromowego KCr(SO 4) 2 ·12H 2 O stosowanego w wyprawianiu skór.
Działanie fizjologiczne
Chrom jest jednym z pierwiastków biogennych, który jest stale obecny w tkankach roślin i zwierząt. U zwierząt chrom bierze udział w metabolizmie lipidów, białek (część enzymu trypsyny) i węglowodanów. Spadek zawartości chromu w żywności i krwi prowadzi do zmniejszenia tempa wzrostu, wzrostu poziomu cholesterolu we krwi.
Chrom metaliczny jest praktycznie nietoksyczny, ale pył metalicznego chromu podrażnia tkankę płucną. Związki chromu(III) powodują zapalenie skóry. Związki chromu(VI) prowadzą do różnych chorób człowieka, w tym raka. MPC chromu(VI) w powietrzu atmosferycznym wynosi 0,0015 mg/m 3 .

słownik encyklopedyczny. 2009 .

Synonimy:

Zobacz, czym jest „chrom” w innych słownikach:

    chrom- chrom i... Słownik pisowni rosyjskiej

    chrom- chrom/… Słownik pisowni morfemicznej

    - (z greckiego koloru chroma, farby). Szarawy metal wydobywany z rudy chromu. Słownik słów obcych zawartych w języku rosyjskim. Chudinov A.N., 1910. CHROM szarawy metal; w czystym x. nieużywany; połączenia z... Słownik obcych słów języka rosyjskiego

    CHROM- patrz CHROM (Cr). Związki chromu znajdują się w ściekach wielu przedsiębiorstw przemysłowych produkujących sole chromu, acetylen, garbniki, anilinę, linoleum, papier, farby, pestycydy, tworzywa sztuczne itp. Trójwartościowe znajdują się w wodzie ... ... Choroby ryb: podręcznik

    CHROME, ach, mężu. 1. Pierwiastek chemiczny, lity jasnoszary błyszczący metal. 2. Rodzaj żółtej farby (specjalny). | przym. chrome, oh, oh (do wartości 1) i chrome, oh, oh. Stal chromowana. Ruda chromu. II. CHROME, ach, mężu. Miękka cienka skóra. | przym… Słownik wyjaśniający Ożegowa

    chrom- a, m. chrom m. Nowolat. chrom łac. chrominancja gr. barwnik. 1. Pierwiastek chemiczny jest twardym srebrzystym metalem używanym do produkcji twardych stopów i do powlekania wyrobów metalowych. BAS 1. Metal odkryty przez Vauquelina, ... ... Słownik historyczny galicyzmów języka rosyjskiego

    CHROM- CHROM, Chrom (z greckiej farby chroma), symbol I. SG, chemik. element z at. o masie 52,01 (izotopy 50, 52, 53, 54); liczba porządkowa 24, za! zajmuje miejsce w parzystej podgrupie VI grupy j układu okresowego pierwiastków. Związki X. często występują w przyrodzie... Wielka encyklopedia medyczna

    - (łac. chrom) Cr, pierwiastek chemiczny VI grupy układu okresowego Mendelejewa, liczba atomowa 24, masa atomowa 51,9961. Imię z greki. kolor chroma, farba (ze względu na jasny kolor Mieszanki). Niebiesko-srebrny metal; gęstość 7,19 ... ... Wielki słownik encyklopedyczny

    CHROM 1, a, m. Słownik wyjaśniający Ożegowa. SI. Ozhegov, N.Yu. Szwedowa. 1949 1992... Słownik wyjaśniający Ożegowa

    CHROM 2, a, m. Gatunek miękkiej cienkiej skóry. Słownik wyjaśniający Ożegowa. SI. Ozhegov, N.Yu. Szwedowa. 1949 1992... Słownik wyjaśniający Ożegowa

Chrom (Cr) jest pierwiastkiem o liczbie atomowej 24 i masie atomowej 51,996 z bocznej podgrupy szóstej grupy czwartego okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych D. I. Mendelejewa. Chrom jest niebiesko-białym twardym metalem. Posiada wysoką odporność chemiczną. W temperaturze pokojowej Cr jest odporny na wodę i powietrze. Pierwiastek ten jest jednym z najważniejszych metali stosowanych w przemysłowym stopowaniu stali. Związki chromu mają jasny kolor w różnych kolorach, od których w rzeczywistości otrzymał swoje imię. W końcu w tłumaczeniu z greckiego „chrom” oznacza „farbę”.

Znanych jest 24 izotopów chromu od 42Cr do 66Cr. Stabilne naturalne izotopy 50Cr (4,31%), 52Cr (87,76%), 53Cr (9,55%) i 54Cr (2,38%). Spośród sześciu sztucznych izotopów promieniotwórczych najważniejszy jest 51Cr, którego okres półtrwania wynosi 27,8 dni. Jest używany jako znacznik izotopowy.

W przeciwieństwie do metali starożytności (złota, srebra, miedzi, żelaza, cyny i ołowiu), chrom ma swojego „odkrywcę”. W 1766 r. w okolicach Jekaterynburga odkryto minerał, który nazwano „czerwonym ołowiem syberyjskim” – PbCrO4. W 1797 r. L. N. Vauquelin odkrył pierwiastek nr 24 w minerale krokoit - naturalny chromian ołowiu. Mniej więcej w tym samym czasie (1798), niezależnie od Vauquelina, niemieccy naukowcy M. G. Klaproth i Lovitz odkryli chrom w próbce ciężkiego czarnego minerału ( był to chromit FeCr2O4) znaleziony na Uralu. Później, w 1799 roku, F. Tassert odkrył nowy metal w tym samym minerale znalezionym w południowo-wschodniej Francji. Uważa się, że to Tassertowi jako pierwszemu udało się otrzymać stosunkowo czysty metaliczny chrom.

Chrom metaliczny jest stosowany do chromowania galwanicznego, a także jako jeden z najważniejszych składników stali stopowych (w szczególności stali nierdzewnych). Ponadto chrom znalazł zastosowanie w szeregu innych stopów (stale kwasoodporne i żaroodporne). W końcu wprowadzenie tego metalu do stali zwiększa jej odporność na korozję zarówno w ośrodkach wodnych w zwykłych temperaturach, jak iw gazach w podwyższonych temperaturach. Stale chromowe charakteryzują się podwyższoną twardością. Chrom jest stosowany w termochromowaniu, procesie, w którym działanie ochronne Cr wynika z tworzenia cienkiej, ale mocnej warstwy tlenku na powierzchni stali, która zapobiega interakcji metalu z otoczeniem.

Szerokie zastosowanie znalazły również związki chromu, dzięki czemu chromity są z powodzeniem stosowane w przemyśle materiałów ogniotrwałych: piece martenowskie i inne urządzenia metalurgiczne są wyłożone cegłami magnezytowo-chromitowymi.

Chrom jest jednym z pierwiastków biogennych stale wchodzących w skład tkanek roślin i zwierząt. Rośliny zawierają chrom w liściach, gdzie występuje on jako kompleks o niskiej masie cząsteczkowej niezwiązany ze strukturami subkomórkowymi. Do tej pory naukowcom nie udało się udowodnić zapotrzebowania roślin na ten pierwiastek. Jednak u zwierząt Cr bierze udział w metabolizmie lipidów, białek (część enzymu trypsyny) i węglowodanów (składnik strukturalny czynnika oporności na glukozę). Wiadomo, że tylko trójwartościowy chrom bierze udział w procesach biochemicznych. Podobnie jak większość innych ważnych pierwiastków biogennych, chrom dostaje się do organizmu zwierzęcia lub człowieka poprzez żywność. Spadek tego mikroelementu w organizmie prowadzi do opóźnienia wzrostu, gwałtownego wzrostu poziomu cholesterolu we krwi i zmniejszenia wrażliwości tkanek obwodowych na insulinę.

Jednocześnie chrom w czystej postaci jest bardzo toksyczny – pył metalu Cr podrażnia tkanki płuc, związki chromu (III) powodują zapalenie skóry. Związki chromu (VI) prowadzą do różnych chorób człowieka, w tym raka.

Właściwości biologiczne

Chrom jest ważnym pierwiastkiem biogennym, który z pewnością wchodzi w skład tkanek roślin, zwierząt i ludzi. Średnia zawartość tego pierwiastka w roślinach wynosi 0,0005%, a prawie całość gromadzi się w korzeniach (92-95%), reszta zawarta jest w liściach. Rośliny wyższe nie tolerują stężeń tego metalu powyżej 3∙10-4 mol/L. U zwierząt zawartość chromu waha się od dziesięciu tysięcznych do dziesięciu milionowych części procenta. Ale w planktonie współczynnik akumulacji chromu jest niesamowity - 10 000-26 000. W ciele dorosłego człowieka zawartość Cr wynosi od 6 do 12 mg. Co więcej, fizjologiczne zapotrzebowanie człowieka na chrom nie zostało wystarczająco dokładnie ustalone. W dużej mierze zależy to od diety – podczas spożywania pokarmów bogatych w cukier zapotrzebowanie organizmu na chrom wzrasta. Ogólnie przyjmuje się, że człowiek potrzebuje dziennie około 20-300 mcg tego pierwiastka. Podobnie jak inne pierwiastki biogenne, chrom może gromadzić się w tkankach organizmu, a zwłaszcza we włosach. To właśnie w nich zawartość chromu wskazuje na stopień zaopatrzenia organizmu w ten metal. Niestety wraz z wiekiem „zapasy” chromu w tkankach wyczerpują się, z wyjątkiem płuc.

Chrom bierze udział w metabolizmie lipidów, białek (występuje w enzymie trypsyny), węglowodanów (jest składnikiem strukturalnym czynnika oporności na glukozę). Czynnik ten zapewnia interakcję receptorów komórkowych z insuliną, zmniejszając tym samym zapotrzebowanie organizmu na nią. Czynnik tolerancji glukozy (GTF) nasila działanie insuliny we wszystkich procesach metabolicznych z jej udziałem. Ponadto chrom bierze udział w regulacji metabolizmu cholesterolu oraz jest aktywatorem niektórych enzymów.

Głównym źródłem chromu w organizmie zwierząt i ludzi jest żywność. Naukowcy odkryli, że stężenie chromu w pokarmach roślinnych jest znacznie niższe niż w pokarmach pochodzenia zwierzęcego. Najbogatszymi źródłami chromu są drożdże piwne, mięso, wątroba, rośliny strączkowe i produkty pełnoziarniste. Spadek zawartości tego metalu w pożywieniu i krwi prowadzi do spowolnienia tempa wzrostu, wzrostu poziomu cholesterolu we krwi i zmniejszenia wrażliwości tkanek obwodowych na insulinę (stan cukrzycowy). Ponadto zwiększa się ryzyko rozwoju miażdżycy i zaburzeń wyższej czynności nerwowej.

Jednak już przy stężeniu ułamków miligrama na metr sześcienny w atmosferze wszystkie związki chromu działają toksycznie na organizm. Zatrucia chromem i jego związkami są częste w ich produkcji, w budowie maszyn, metalurgii i przemyśle włókienniczym. Stopień toksyczności chromu zależy od budowy chemicznej jego związków – dichromiany są bardziej toksyczne niż chromiany, związki Cr+6 są bardziej toksyczne niż związki Cr+2 i Cr+3. Objawy zatrucia objawiają się uczuciem suchości i bólu w jamie nosowej, ostrym bólem gardła, trudnościami w oddychaniu, kaszlem i podobnymi objawami. Przy niewielkim nadmiarze oparów lub pyłów chromu objawy zatrucia znikają wkrótce po zaprzestaniu pracy w warsztacie. Przy długotrwałym stałym kontakcie ze związkami chromu pojawiają się oznaki przewlekłego zatrucia - osłabienie, ciągłe bóle głowy, utrata masy ciała, niestrawność. Rozpoczynają się zaburzenia w pracy przewodu pokarmowego, trzustki, wątroby. Rozwija się zapalenie oskrzeli, astma oskrzelowa, zapalenie płuc. Pojawiają się choroby skóry - zapalenie skóry, egzema. Ponadto związki chromu są niebezpiecznymi czynnikami rakotwórczymi, które mogą gromadzić się w tkankach organizmu, powodując raka.

Zapobieganie zatruciom to okresowe badania lekarskie personelu pracującego z chromem i jego związkami; instalacja wentylacji, środków przeciwpyłowych i odpylających; stosowanie środków ochrony indywidualnej (respiratorów, rękawic) przez pracowników.

Rdzeń „chrom” w pojęciu „koloru”, „farby” jest częścią wielu słów używanych w wielu różnych dziedzinach: nauce, technologii, a nawet muzyce. Tak wiele nazw filmów fotograficznych zawiera ten rdzeń: „ortochrom”, „panchrom”, „izopanchrom” i inne. Słowo „chromosom” składa się z dwóch greckich słów: „chromo” i „soma”. Dosłownie można to przetłumaczyć jako „pomalowane ciało” lub „ciało pomalowane”. Element strukturalny chromosomu, który powstaje w interfazie jądra komórkowego w wyniku podwojenia chromosomu, nazywany jest „chromatydą”. „Chromatyna” - substancja chromosomów, znajdująca się w jądrach komórek roślinnych i zwierzęcych, która jest intensywnie zabarwiona barwnikami jądrowymi. „Chromatofory” to komórki pigmentowe u zwierząt i ludzi. W muzyce używa się pojęcia „skali chromatycznej”. „Chromka” to jeden z rodzajów rosyjskiego akordeonu. W optyce istnieją pojęcia „aberracji chromatycznej” i „polaryzacji chromatycznej”. „Chromatografia” to fizykochemiczna metoda rozdzielania i analizowania mieszanin. „Chromoskop” – urządzenie do uzyskiwania obrazu kolorowego poprzez optyczne połączenie dwóch lub trzech rozdzielonych kolorami obrazów fotograficznych, oświetlonych przez specjalnie dobrane różnobarwne filtry świetlne.

Najbardziej trujący jest tlenek chromu (VI) CrO3, należy do I klasy zagrożenia. Dawka śmiertelna dla człowieka (doustnie) wynosi 0,6 g. Alkohol etylowy zapala się w kontakcie ze świeżo przygotowanym CrO3!

Najpopularniejszy gatunek stali nierdzewnej zawiera 18% Cr, 8% Ni, około 0,1% C. Jest ona doskonale odporna na korozję i utlenianie oraz zachowuje swoją wytrzymałość w wysokich temperaturach. To właśnie z tej stali blachy użyte do budowy grupy rzeźbiarskiej V.I. Mukhina „Robotniczka i dziewczyna z kołchozu”.

Żelazochrom, stosowany w przemyśle metalurgicznym do produkcji stali chromowych, był pod koniec lat 90. bardzo słabej jakości. Wynika to z niskiej zawartości w nim chromu - tylko 7-8%. Nazywano ją wówczas „surówką tasmańską” ze względu na fakt, że oryginalna ruda żelazowo-chromowa była importowana z Tasmanii.

Wspomniano wcześniej, że ałun chromowy jest używany do garbowania skór. Dzięki temu pojawiła się koncepcja butów „chromowanych”. Skóra garbowana związkami chromu nabiera blasku, połysku i wytrzymałości.

Wiele laboratoriów stosuje „mieszaninę chromu” - mieszaninę nasyconego roztworu dwuchromianu potasu ze stężonym kwasem siarkowym. Stosowany do odtłuszczania powierzchni szkła i stali laboratoryjnej. Utlenia tłuszcz i usuwa jego pozostałości. Po prostu ostrożnie obchodź się z tą mieszaniną, ponieważ jest to mieszanina mocnego kwasu i silnego utleniacza!

Obecnie drewno nadal jest wykorzystywane jako materiał budowlany, ponieważ jest niedrogie i łatwe w obróbce. Ale ma też wiele negatywnych właściwości - podatność na pożary, choroby grzybowe, które ją niszczą. Aby uniknąć tych wszystkich problemów, drzewo jest impregnowane specjalnymi związkami zawierającymi chromiany i dichromiany oraz chlorek cynku, siarczan miedzi, arsenian sodu i kilka innych substancji. Dzięki takim kompozycjom drewno zwiększa swoją odporność na grzyby i bakterie, a także na otwarty ogień.

Chrome zajmował szczególną niszę w branży poligraficznej. W 1839 roku stwierdzono, że papier impregnowany dwuchromianem sodu po naświetleniu jasnym światłem nagle brązowieje. Potem okazało się, że powłoki bichromianowe na papierze po naświetleniu nie rozpuszczają się w wodzie, ale po zwilżeniu nabierają niebieskawego zabarwienia. Z tej właściwości korzystały drukarki. Pożądany wzór sfotografowano na płytce z powłoką koloidalną zawierającą dwuchromian. Obszary oświetlone nie rozpuszczały się podczas prania, ale rozpuszczały się te nienaświetlone, a na płycie pozostawał wzór, z którego można było drukować.

Fabuła

Historia odkrycia pierwiastka nr 24 rozpoczęła się w 1761 r., kiedy w kopalni Berezovsky (wschodnie podnóże Uralu) w pobliżu Jekaterynburga znaleziono niezwykły czerwony minerał, który po wtarciu w pył nadawał żółty kolor. Znalezisko należało do profesora Uniwersytetu Petersburskiego Johanna Gottloba Lehmanna. Pięć lat później naukowiec dostarczył próbki do miasta Sankt Petersburg, gdzie przeprowadził na nich serię eksperymentów. W szczególności niezwykłe kryształy potraktował kwasem solnym, uzyskując biały osad, w którym znajdował się ołów. Na podstawie uzyskanych wyników Leman nazwał minerał syberyjski czerwony ołów. Oto historia odkrycia krokoitu (z greckiego „krokos” – szafran) – naturalnego chromianu ołowiu PbCrO4.

Zainteresowany tym znaleziskiem Peter Simon Pallas, niemiecki przyrodnik i podróżnik, zorganizował i poprowadził ekspedycję Petersburskiej Akademii Nauk do serca Rosji. W 1770 r. wyprawa dotarła na Ural i odwiedziła kopalnię Bieriezowskiego, skąd pobrano próbki badanego minerału. Tak opisuje to sam podróżnik: „Tego niesamowitego minerału z czerwonego ołowiu nie ma w żadnym innym złożu. Zmienia kolor na żółty po zmieleniu na proszek i może być używany w sztuce miniaturowej. Niemieckie przedsiębiorstwo przezwyciężyło wszystkie trudności związane z wydobyciem i dostarczeniem krokoitu do Europy. Mimo że operacje te trwały co najmniej dwa lata, wkrótce powozy szlachty paryskiej i londyńskiej podróżowały pomalowane drobno pokruszonym krokoitem. Zbiory muzeów mineralogicznych wielu uniwersytetów Starego Świata wzbogaciły się o najlepsze okazy tego minerału z rosyjskich wnętrzności. Jednak europejscy naukowcy nie byli w stanie rozwikłać składu tajemniczego minerału.

Trwało to trzydzieści lat, aż próbka syberyjskiego czerwonego ołowiu wpadła w ręce Nicolasa Louisa Vauquelina, profesora chemii paryskiej szkoły mineralogicznej w 1796 roku. Po zbadaniu krokoitu naukowiec nie znalazł w nim nic oprócz tlenków żelaza, ołowiu i aluminium. Następnie Vauquelin potraktował krokoit roztworem potażu (K2CO3) i po wytrąceniu się białego osadu węglanu ołowiu wyodrębnił żółty roztwór nieznanej soli. Po przeprowadzeniu szeregu eksperymentów nad obróbką minerału solami różnych metali, profesor za pomocą kwasu solnego wyodrębnił roztwór „czerwonego kwasu ołowiowego” – tlenku chromu i wody (kwas chromowy występuje tylko w rozcieńczonych roztworach). Po odparowaniu tego roztworu otrzymał rubinowo-czerwone kryształy (bezwodnik chromowy). Dalsze ogrzewanie kryształów w tyglu grafitowym w obecności węgla dało dużo przerośniętych szarych igiełkowatych kryształów - nowego, nieznanego dotąd metalu. Kolejna seria eksperymentów wykazała wysoką ogniotrwałość otrzymanego pierwiastka oraz jego odporność na działanie kwasów. Paryska Akademia Nauk była natychmiast świadkiem odkrycia, naukowiec za namową przyjaciół nadał nazwę nowemu pierwiastkowi - chromowi (z greckiego „kolor”, „kolor”) ze względu na różnorodność odcieni związków to się tworzy. W swoich dalszych pracach Vauquelin z przekonaniem stwierdził, że szmaragdowy kolor niektórych kamieni szlachetnych, a także naturalnych krzemianów berylu i glinu, zawdzięcza domieszce w nich związków chromu. Przykładem jest szmaragd, który jest zielonym berylem, w którym aluminium jest częściowo zastąpione chromem.

Oczywiste jest, że Vauquelin otrzymał nie czysty metal, najprawdopodobniej jego węgliki, co potwierdza iglasty kształt jasnoszarych kryształów. Czysty chrom metaliczny otrzymał później F. Tassert, prawdopodobnie w 1800 roku.

Również, niezależnie od Vauquelina, chrom odkryli Klaproth i Lovitz w 1798 roku.

Będąc w naturze

W trzewiach ziemi chrom jest dość powszechnym pierwiastkiem, mimo że nie występuje w postaci wolnej. Jego clarke (średnia zawartość w skorupie ziemskiej) wynosi 8,3,10-3% lub 83 g/t. Jednak jego rozmieszczenie wśród ras jest nierównomierne. Pierwiastek ten jest charakterystyczny głównie dla płaszcza Ziemi, faktem jest, że skały ultramaficzne (perydotyty), które podobno są zbliżone składem do płaszcza naszej planety, są najbogatsze w chrom: 2 10-1% czyli 2 kg/t. W takich skałach Cr tworzy masywne i rozproszone rudy, które są związane z powstawaniem największych złóż tego pierwiastka. Zawartość chromu jest również wysoka w skałach podstawowych (bazaltach itp.) 2 10-2% lub 200 g/t. Znacznie mniej Cr występuje w skałach kwaśnych: 2,5 ± 10-3%, osadowych (piaskowce) - 3,5 · 10-3%, łupek zawiera również chrom - 9 · 10-3%.

Można stwierdzić, że chrom jest typowym pierwiastkiem litofilnym i prawie w całości zawarty jest w minerałach głęboko występujących w trzewiach Ziemi.

Istnieją trzy główne minerały chromu: magnochromit (Mn, Fe)Cr2O4, chrompikotyt (Mg, Fe)(Cr, Al)2O4 i glinochromit (Fe, Mg)(Cr, Al)2O4. Minerały te mają jedną nazwę - spinel chromowy i ogólny wzór (Mg, Fe)O (Cr, Al, Fe) 2O3. Są nie do odróżnienia z wyglądu i są niedokładnie określane jako „chromity”. Ich skład jest zmienny. Zawartość najważniejszych składników jest różna (% wag.): Cr2O3 od 10,5 do 62,0; Al2O3 od 4 do 34,0; Fe2O3 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; zanieczyszczenia TiO2 do 2; V2O5 do 0,2; ZnO do 5; MnO do 1. Niektóre rudy chromu zawierają 0,1-0,2 g/t pierwiastków z grupy platynowców i do 0,2 g/t złota.

Oprócz różnych chromitów chrom jest częścią wielu innych minerałów - chromu wezuwiańskiego, chlorynu chromu, turmalinu chromu, miki chromu (fuksytu), granatu chromu (uwarowitu) itp., Które często towarzyszą rudom, ale same nie mają wartość przemysłowa. Chrom jest stosunkowo słabym migrantem wody. W warunkach egzogenicznych chrom, podobnie jak żelazo, migruje w postaci zawiesin i może osadzać się w iłach. Chromiany są najbardziej mobilną formą.

Praktyczne znaczenie może mieć tylko chromit FeCr2O4, który należy do spineli - izomorficznych minerałów układu sześciennego o ogólnym wzorze MO Me2O3, gdzie M jest dwuwartościowym jonem metalu, a Me jest trójwartościowym jonem metalu. Oprócz spineli chrom występuje w wielu znacznie mniej powszechnych minerałach, na przykład melanochroit 3PbO 2Cr2O3, wakelenit 2(Pb,Cu)CrO4(Pb,Cu)3(PO4)2, tarapakait K2CrO4, ditzeit CaIO3 CaCrO4 i inne.

Chromity występują najczęściej w postaci ziarnistych mas o barwie czarnej, rzadziej – w postaci kryształów oktaedrycznych, mają metaliczny połysk, występują w postaci ciągłych szeregów.

Pod koniec XX wieku zasoby chromu (zidentyfikowane) w prawie pięćdziesięciu krajach świata ze złożami tego metalu wynosiły 1674 mln ton.). Drugie miejsce pod względem zasobów chromu zajmuje Kazachstan, gdzie w rejonie Aktobe (masyw Kempirsai) wydobywa się bardzo wysokiej jakości rudę. Inne kraje również mają zapasy tego pierwiastka. Turcja (w Guleman), Filipiny na wyspie Luzon, Finlandia (Kemi), Indie (Sukinda) itp.

Nasz kraj ma zagospodarowane własne złoża chromu - na Uralu (Donskoje, Saranowskoje, Khalilovskoye, Alapaevskoye i wiele innych). Co więcej, na początku XIX wieku to właśnie złoża Uralu były głównym źródłem rud chromu. Dopiero w 1827 roku Amerykanin Isaac Tison odkrył duże złoże rudy chromu na pograniczu Maryland i Pensylwanii, przejmując na wiele lat monopol na wydobycie. W 1848 r. w Turcji, niedaleko Bursy, odkryto złoża wysokiej jakości chromitu i wkrótce (po wyczerpaniu się złoża Pensylwanii) to właśnie ten kraj przejął rolę monopolisty. Trwało to do 1906 roku, kiedy to w Afryce Południowej i Indiach odkryto bogate złoża chromitów.

Aplikacja

Całkowite zużycie czystego chromu metalicznego wynosi obecnie około 15 milionów ton. Produkcja najczystszego chromu elektrolitycznego to 5 mln ton, co stanowi jedną trzecią całkowitego zużycia.

Chrom jest szeroko stosowany do stopowania stali i stopów, nadając im odporność na korozję i ciepło. Ponad 40% otrzymanego czystego metalu wydaje się na produkcję takich „nadstopów”. Najbardziej znane stopy oporowe to nichrom o zawartości Cr 15-20%, stopy żaroodporne - 13-60% Cr, nierdzewne - 18% Cr oraz stale łożyskowe 1% Cr. Dodatek chromu do stali konwencjonalnych poprawia ich właściwości fizyczne i czyni metal bardziej podatnym na obróbkę cieplną.

Chrom metaliczny stosuje się do chromowania galwanicznego - nanoszenia cienkiej warstwy chromu na powierzchnię stopów stali w celu zwiększenia odporności tych stopów na korozję. Chromowana powłoka doskonale znosi działanie wilgotnego powietrza atmosferycznego, słonego powietrza morskiego, wody, azotu i większości kwasów organicznych. Takie powłoki mają dwa cele: ochronny i dekoracyjny. Grubość powłok ochronnych wynosi około 0,1 mm, nakłada się je bezpośrednio na produkt i nadaje mu podwyższoną odporność na zużycie. Powłoki dekoracyjne mają walor estetyczny, nakłada się je na warstwę innego metalu (miedzi lub niklu), który faktycznie pełni funkcję ochronną. Grubość takiej powłoki wynosi zaledwie 0,0002–0,0005 mm.

Związki chromu są również aktywnie wykorzystywane w różnych dziedzinach.

Główna ruda chromu – chromit FeCr2O4 jest wykorzystywana do produkcji materiałów ogniotrwałych. Cegły magnezytowo-chromitowe są chemicznie pasywne i żaroodporne, wytrzymują gwałtowne wielokrotne zmiany temperatury, dlatego znajdują zastosowanie w budowie łuków pieców martenowskich oraz przestrzeni roboczej innych urządzeń i konstrukcji hutniczych.

Twardość kryształów tlenku chromu (III) - Cr2O3 jest współmierna do twardości korundu, co zapewniło jego zastosowanie w kompozycjach past ściernych i docierających stosowanych w przemyśle maszynowym, jubilerskim, optycznym i zegarmistrzowskim. Jest również stosowany jako katalizator uwodorniania i odwodorniania niektórych związków organicznych. Cr2O3 jest stosowany w malarstwie jako zielony pigment oraz do barwienia szkła.

Chromian potasu - K2CrO4 stosowany jest w garbarstwie skór, jako zaprawa w przemyśle włókienniczym, przy produkcji barwników, przy bieleniu wosków.

Dwuchromian potasu (chromowy) - K2Cr2O7 stosowany jest również w garbarstwie skór, zaprawa przy barwieniu tkanin, jest inhibitorem korozji metali i stopów. Wykorzystywany jest do wyrobu zapałek oraz do celów laboratoryjnych.

Chlorek chromu (II) CrCl2 jest bardzo silnym środkiem redukującym, łatwo utleniającym się nawet pod wpływem tlenu atmosferycznego, stosowanym w analizie gazów do ilościowej absorpcji O2. Ponadto w ograniczonym zakresie jest stosowany w produkcji chromu metodą elektrolizy stopionych soli i chromatometrii.

Ałun potasowo-chromowy K2SO4.Cr2(SO4)3 · 24H2O stosowany jest głównie w przemyśle włókienniczym - w garbarstwie skór.

Bezwodny chlorek chromu CrCl3 służy do nakładania powłok chromowych na powierzchnie stali metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej i jest integralną częścią niektórych katalizatorów. Uwadnia CrCl3 - zaprawę podczas barwienia tkanin.

Różne barwniki są wykonane z chromianu ołowiu PbCrO4.

Roztwór dwuchromianu sodu służy do czyszczenia i trawienia powierzchni drutu stalowego przed cynkowaniem, a także rozjaśniania mosiądzu. Kwas chromowy otrzymuje się z dwuchromianu sodu, który jest stosowany jako elektrolit w chromowaniu części metalowych.

Produkcja

W naturze chrom występuje głównie w postaci rudy chromowo-żelazowej FeO ∙ Cr2O3, po redukcji węglem otrzymuje się stop chromu z żelazem – żelazochrom, który jest bezpośrednio wykorzystywany w przemyśle hutniczym do produkcji stali chromowych. Zawartość chromu w tej kompozycji sięga 80% (wagowo).

Redukcja tlenku chromu (III) węglem ma na celu wytworzenie chromu wysokowęglowego, niezbędnego do produkcji stopów specjalnych. Proces prowadzony jest w elektrycznym piecu łukowym.

Aby otrzymać czysty chrom, najpierw otrzymuje się tlenek chromu (III), a następnie redukuje się go metodą aluminotermiczną. Równocześnie ogrzewa się mieszaninę sproszkowanego lub w postaci wiórów aluminium (Al) i wsadu tlenku chromu (Cr2O3) do temperatury 500-600°C. Następnie inicjuje się redukcję mieszaniną nadtlenku baru proszkiem aluminiowym lub przez podpalenie części wsadu, a następnie dodanie pozostałej części. W tym procesie ważne jest, aby uzyskana energia cieplna była wystarczająca do stopienia chromu i oddzielenia go od żużla.

Cr2O3 + 2Al = 2Cr + 2Al2O3

Otrzymany w ten sposób chrom zawiera pewną ilość zanieczyszczeń: żelazo 0,25-0,40%, siarka 0,02%, węgiel 0,015-0,02%. Zawartość czystej substancji wynosi 99,1–99,4%. Taki chrom jest kruchy i łatwo mielony na proszek.

Rzeczywistość tej metody została udowodniona i zademonstrowana już w 1859 roku przez Friedricha Wöhlera. Na skalę przemysłową aluminotermiczna redukcja chromu stała się możliwa dopiero po udostępnieniu metody pozyskiwania taniego aluminium. Goldschmidt jako pierwszy opracował bezpieczny sposób kontrolowania wysoce egzotermicznego (a więc wybuchowego) procesu redukcji.

W przypadku konieczności uzyskania chromu o wysokiej czystości w przemyśle stosuje się metody elektrolityczne. Elektrolizie poddaje się mieszaninę bezwodnika chromowego, ałunu amonowo-chromowego lub siarczanu chromu z rozcieńczonym kwasem siarkowym. Chrom osadzony podczas elektrolizy na katodach aluminiowych lub nierdzewnych zawiera rozpuszczone gazy jako zanieczyszczenia. Czystość 99,90–99,995% można uzyskać stosując wysokotemperaturowe (1500–1700°C) oczyszczanie w przepływie wodoru i odgazowanie próżniowe. Zaawansowane techniki elektrolitycznej rafinacji chromem usuwają siarkę, azot, tlen i wodór z „surowego” produktu.

Ponadto możliwe jest otrzymywanie metalicznego Cr przez elektrolizę stopów CrCl3 lub CrF3 zmieszanych z fluorkami potasu, wapnia i sodu w temperaturze 900°C w argonie.

Możliwość elektrolitycznej metody otrzymywania czystego chromu udowodnił Bunsen w 1854 r., poddając elektrolizie wodny roztwór chlorku chromu.

W przemyśle stosuje się również krzemotermiczną metodę otrzymywania czystego chromu. W tym przypadku tlenek chromu jest redukowany przez krzem:

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

Chrom jest wytapiany krzemotermicznie w piecach łukowych. Dodatek wapna palonego umożliwia przekształcenie ogniotrwałego dwutlenku krzemu w niskotopliwy żużel krzemianowo-wapniowy. Czystość chromu krzemotermicznego jest w przybliżeniu taka sama jak chromu aluminotermicznego, jednak naturalnie zawartość w nim krzemu jest nieco wyższa, a glinu nieco niższa.

Cr można również otrzymać poprzez redukcję Cr2O3 wodorem w temperaturze 1500°C, redukcję bezwodnego CrCl3 wodorem, metalami alkalicznymi lub ziem alkalicznych, magnezem i cynkiem.

Aby uzyskać chrom, próbowali użyć innych środków redukujących - węgla, wodoru, magnezu. Metody te nie są jednak powszechnie stosowane.

W procesie Van Arkel-Kuchman-De Boer stosuje się rozkład jodku chromu (III) na drucie podgrzanym do 1100 ° C z osadzeniem na nim czystego metalu.

Właściwości fizyczne

Chrom to twardy, bardzo ciężki, ogniotrwały, ciągliwy stalowoszary metal. Czysty chrom jest dość plastyczny, krystalizuje w sieci skupionej wokół ciała, a = 2,885Å (w temperaturze 20°C). W temperaturze około 1830 ° C prawdopodobieństwo przekształcenia w modyfikację z siatką centrowaną na twarz jest wysokie, a = 3,69 Å. promień atomowy 1,27 Å; promienie jonowe Cr2+ 0,83Å, Cr3+ 0,64Å, Cr6+ 0,52Å.

Temperatura topnienia chromu jest bezpośrednio związana z jego czystością. Dlatego wyznaczenie tego wskaźnika dla czystego chromu jest zadaniem bardzo trudnym – wszak nawet niewielka zawartość zanieczyszczeń azotem czy tlenem może znacząco zmienić wartość temperatury topnienia. Wielu badaczy zajmuje się tym zagadnieniem od ponad dekady i uzyskało wyniki bardzo od siebie oddalone: ​​od 1513 do 1920°C. Wcześniej sądzono, że metal ten topi się w temperaturze 1890°C, jednak współczesne badania wskazują na temperatura 1907 ° C, chrom wrze w temperaturach powyżej 2500 ° C - dane również są różne: od 2199 ° C do 2671 ° C. Gęstość chromu jest mniejsza niż żelaza; wynosi 7,19 g/cm3 (przy 200°C).

Chrom charakteryzuje się wszystkimi głównymi cechami metali - dobrze przewodzi ciepło, jego odporność na prąd elektryczny jest bardzo mała, podobnie jak większość metali, chrom ma charakterystyczny połysk. Dodatkowo pierwiastek ten ma jedną bardzo ciekawą cechę: faktem jest, że w temperaturze 37°C jego zachowania nie da się wytłumaczyć - następuje gwałtowna zmiana wielu właściwości fizycznych, zmiana ta ma charakter gwałtowny. Chrom, podobnie jak chory w temperaturze 37 ° C, zaczyna działać: wewnętrzne tarcie chromu osiąga maksimum, moduł sprężystości spada do minimum. Wartość skoków przewodności elektrycznej, siły termoelektromotorycznej i współczynnika rozszerzalności liniowej stale się zmienia. Naukowcy nie byli jeszcze w stanie wyjaśnić tego zjawiska.

Ciepło właściwe chromu wynosi 0,461 kJ / (kg.K) lub 0,11 cal / (g ° C) (w temperaturze 25 ° C); współczynnik przewodzenia ciepła 67 W/(m·K) czyli 0,16 cal/(cm sec°C) (przy temperaturze 20°C). Współczynnik cieplny rozszerzalności liniowej 8,24 · 10-6 (przy 20 °C). Chrom w temperaturze 20°C ma właściwy opór elektryczny 0,414 μm·m, a jego współczynnik cieplny oporu elektrycznego w zakresie 20-600°C wynosi 3,01 · 10-3.

Wiadomo, że chrom jest bardzo wrażliwy na zanieczyszczenia - najmniejsze frakcje innych pierwiastków (tlen, azot, węgiel) mogą sprawić, że chrom będzie bardzo kruchy. Niezwykle trudno jest uzyskać chrom bez tych zanieczyszczeń. Z tego powodu ten metal nie jest używany do celów konstrukcyjnych. Ale w metalurgii jest aktywnie stosowany jako materiał stopowy, ponieważ jego dodatek do stopu sprawia, że ​​​​stal jest twarda i odporna na zużycie, ponieważ chrom jest najtwardszym ze wszystkich metali - tnie szkło jak diament! Twardość chromu o wysokiej czystości według Brinella wynosi 7-9 MN/m2 (70-90 kgf/cm2). Chrom jest stopowy ze stalą sprężynową, sprężynową, narzędziową, matrycową i łożyskową. W nich (z wyjątkiem stali na łożyska kulkowe) występuje chrom wraz z manganem, molibdenem, niklem, wanadem. Dodatek chromu do stali zwykłych (do 5% Cr) poprawia ich właściwości fizyczne i czyni metal bardziej podatnym na obróbkę cieplną.

Chrom jest antyferromagnetykiem, specyficzna podatność magnetyczna wynosi 3,6 · 10-6. Specyficzna rezystancja elektryczna 12,710-8 omów. Współczynnik temperaturowy rozszerzalności liniowej chromu 6.210-6. Ciepło parowania tego metalu wynosi 344,4 kJ/mol.

Chrom jest odporny na korozję w powietrzu i wodzie.

Właściwości chemiczne

Chemicznie chrom jest raczej obojętny, co wynika z obecności mocnej cienkiej warstwy tlenku na jego powierzchni. Cr nie utlenia się w powietrzu, nawet w obecności wilgoci. Po podgrzaniu utlenianie zachodzi wyłącznie na powierzchni metalu. W temperaturze 1200°C film pęka, a utlenianie przebiega znacznie szybciej. W temperaturze 2000°C chrom spala się, tworząc zielony tlenek chromu (III) Cr2O3, który ma właściwości amfoteryczne. Łącząc Cr2O3 z alkaliami otrzymuje się chromity:

Cr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + H2O

Niekalcynowany tlenek chromu (III) jest łatwo rozpuszczalny w roztworach alkalicznych i kwasach:

Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O

W związkach chrom wykazuje głównie stopnie utlenienia Cr+2, Cr+3, Cr+6. Najbardziej stabilne są Cr+3 i Cr+6. Istnieją również związki, w których chrom ma stopnie utlenienia Cr+1, Cr+4, Cr+5. Związki chromu są bardzo zróżnicowane pod względem koloru: biały, niebieski, zielony, czerwony, fioletowy, czarny i wiele innych.

Chrom łatwo reaguje z rozcieńczonymi roztworami kwasu solnego i siarkowego, tworząc chlorek i siarczan chromu oraz wydzielając wodór:

Cr + 2HCl = CrCl2 + H2

Woda królewska i kwas azotowy pasywują chrom. Ponadto chrom pasywowany kwasem azotowym nie rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach siarkowym i chlorowodorowym, nawet przy długotrwałym gotowaniu w ich roztworach, ale w pewnym momencie nadal następuje rozpuszczanie, któremu towarzyszy szybkie pienienie z uwolnionego wodoru. Proces ten tłumaczy się tym, że chrom przechodzi ze stanu pasywnego do aktywnego, w którym metal nie jest chroniony warstwą ochronną. Co więcej, jeśli kwas azotowy zostanie ponownie dodany w procesie rozpuszczania, reakcja zostanie zatrzymana, ponieważ chrom ponownie ulegnie pasywacji.

W normalnych warunkach chrom reaguje z fluorem, tworząc CrF3. W temperaturach powyżej 600°C dochodzi do interakcji z parą wodną, ​​wynikiem tej interakcji jest tlenek chromu (III) Cr2O3:

4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

Cr2O3 to zielone mikrokryształy o gęstości 5220 kg/m3 i wysokiej temperaturze topnienia (2437°C). Tlenek chromu (III) wykazuje właściwości amfoteryczne, ale jest bardzo obojętny, trudno go rozpuścić w wodnych roztworach kwasów i zasad. Tlenek chromu(III) jest dość toksyczny. Kontakt ze skórą może powodować egzemę i inne choroby skóry. Dlatego podczas pracy z tlenkiem chromu (III) konieczne jest stosowanie środków ochrony indywidualnej.

Oprócz tlenku znane są inne związki z tlenem: CrO, CrO3, otrzymywane pośrednio. Największym zagrożeniem jest wdychany aerozol tlenków, który powoduje ciężkie choroby górnych dróg oddechowych i płuc.

Chrom tworzy dużą liczbę soli ze składnikami zawierającymi tlen.

Chrom jest ogniotrwałym, bardzo twardym metalem o niezwykłej odporności na korozję. Te wyjątkowe cechy zapewniły mu tak duże zapotrzebowanie w przemyśle i budownictwie.

Konsument najczęściej nie jest zaznajomiony z produktami chromowanymi, ale z przedmiotami pokrytymi cienką warstwą metalu. Olśniewający lustrzany połysk takiej powłoki jest atrakcyjny sam w sobie, ale ma też znaczenie czysto praktyczne. Chrom jest odporny na korozję i jest w stanie chronić stopy i metale przed rdzą.

A dziś odpowiemy na pytania, czy chrom jest metalem, czy niemetalem, a jeśli metalem, to jakim: czarnym czy nieżelaznym, ciężkim czy lekkim. Opowiemy również w jakiej postaci chrom występuje w przyrodzie oraz jakie są różnice między chromem a innymi podobnymi metalami.

Na początek porozmawiajmy o tym, jak wygląda chrom, jakie zawiera metale i jaka jest specyfika takiej substancji. Chrom jest typowym metalem srebrno-niebieskawym, ciężkim, przekraczającym gęstość, a także należy do kategorii materiałów ogniotrwałych - jego temperatury topnienia i wrzenia są bardzo wysokie.

Pierwiastek chrom znajduje się w drugiej podgrupie 6. grupy w 4. okresie. Ma właściwości zbliżone do molibdenu i wolframu, chociaż ma również zauważalne różnice. Te ostatnie najczęściej wykazują tylko najwyższy stopień utlenienia, podczas gdy chrom wykazuje wartościowość dwa, trzy i sześć. Oznacza to, że pierwiastek tworzy wiele różnych związków.

To związki nadały nazwę samemu pierwiastkowi - od greckiej farby, koloru. Faktem jest, że jego sole i tlenki są pomalowane na szeroką gamę jasnych kolorów.

Z tego filmu dowiesz się, czym jest chrome:

Cechy i różnice w porównaniu z innymi metalami

W badaniach nad metalem największe zainteresowanie wzbudziły dwie właściwości substancji: twardość i ogniotrwałość. Chrom jest jednym z najtwardszych metali - zajmuje piąte miejsce i ustępuje uranowi, irydowi, wolframowi i berylowi. Jednak ta jakość okazała się nieodebrana, ponieważ metal miał właściwości ważniejsze dla przemysłu.

Chrom topi się w 1907 C. W tym wskaźniku jest gorszy od wolframu czy molibdenu, ale nadal należy do substancji ogniotrwałych. To prawda, że ​​​​zanieczyszczenia silnie wpływają na jego temperaturę topnienia.

  • Podobnie jak wiele metali odpornych na korozję, chrom tworzy w powietrzu cienką i bardzo gęstą warstwę tlenku. Ta ostatnia obejmuje dostęp tlenu, azotu i wilgoci do substancji, co czyni ją niewrażliwą. Osobliwością jest to, że przenosi tę jakość na swój stop za pomocą: w obecności pierwiastka zwiększa się potencjał fazy a żelaza, w wyniku czego stal w powietrzu jest również pokryta gęstą warstwą tlenku. To jest sekret trwałości stali nierdzewnej.
  • Będąc substancją ogniotrwałą, metal zwiększa również temperaturę topnienia stopu. Stale żaroodporne i żaroodporne koniecznie zawierają część chromu, a czasem bardzo duże - do 60%. Dodatek zarówno chromu, jak i chromu daje jeszcze mocniejsze działanie.
  • Chrom tworzy stopy ze swoimi braćmi z grupy - molibdenem i wolframem. Stosowane są do powlekania części, gdzie wymagana jest szczególnie wysoka odporność na ścieranie w wysokich temperaturach.

Poniżej opisano zalety i wady chromu.

Chrom jak metal (zdjęcie)

Zalety

Jak każda inna substancja, metal ma swoje zalety i wady, a ich połączenie decyduje o jego zastosowaniu.

  • Bezwarunkowym plusem substancji jest odporność na korozję i zdolność przenoszenia tej właściwości na jej stopy. Chromowane stale nierdzewne mają ogromne znaczenie, ponieważ rozwiązały wiele problemów w budowie statków, łodzi podwodnych, ram konstrukcyjnych i tak dalej.
  • Odporność na korozję jest zapewniona w inny sposób - pokrywają przedmiot cienką warstwą metalu. Popularność tej metody jest bardzo duża, obecnie istnieje co najmniej kilkanaście sposobów chromowania w różnych warunkach i uzyskiwania różnych efektów.
  • Warstwa chromu tworzy jasny lustrzany połysk, dlatego chromowanie stosuje się nie tylko w celu zabezpieczenia stopu przed korozją, ale także w celu uzyskania estetycznego wyglądu. Co więcej, nowoczesne metody chromowania umożliwiają tworzenie powłoki na każdym materiale – nie tylko na metalu, ale także na tworzywach sztucznych i ceramice.
  • Uzyskanie stali żaroodpornej z dodatkiem chromu należy również przypisać zaletom tej substancji. Istnieje wiele obszarów, w których metalowe części muszą pracować w wysokich temperaturach, a samo żelazo nie ma takiej odporności na naprężenia w temperaturze.
  • Spośród wszystkich substancji ogniotrwałych jest najbardziej odporny na działanie kwasów i zasad.
  • Zaletę substancji można uznać za jej rozpowszechnienie - 0,02% w skorupie ziemskiej oraz stosunkowo prosty sposób wydobycia i produkcji. Oczywiście wymaga to zużycia energii, ale nie da się tego porównać np. ze złożonym.

Wady

Wady obejmują cechy, które nie pozwalają na pełne wykorzystanie wszystkich właściwości chromu.

  • Przede wszystkim jest to silna zależność właściwości fizycznych, a nie tylko chemicznych od zanieczyszczeń. Nawet temperatura topnienia metalu była trudna do ustalenia, ponieważ w obecności nieznacznej frakcji azotu lub węgla wskaźnik zmienił się zauważalnie.
  • Pomimo wyższej przewodności elektrycznej w porównaniu z chromem, jest on znacznie rzadziej stosowany w elektrotechnice, a jego koszt jest dość wysoki. Znacznie trudniej coś z niego zrobić: wysoka temperatura topnienia i twardość znacznie ograniczają zastosowanie.
  • Czysty chrom jest metalem plastycznym, zawierający zanieczyszczenia staje się bardzo twardy. Aby uzyskać przynajmniej stosunkowo plastyczny metal, trzeba go poddać dodatkowej obróbce, co oczywiście zwiększa koszt wytworzenia.

metalowa konstrukcja

Kryształ chromu ma sześcienną siatkę centrowaną na ciele, a = 0,28845 nm. Powyżej temperatury 1830 C można uzyskać modyfikację z sześcienną siatką centrowaną na twarzy.

W temperaturze +38 C rejestruje się przejście fazowe drugiego rzędu wraz ze wzrostem objętości. W tym przypadku sieć krystaliczna substancji nie zmienia się, ale jej właściwości magnetyczne stają się zupełnie inne. Do tej temperatury - punktu Neela chrom wykazuje właściwości antyferromagnesu, czyli jest substancją prawie niemożliwą do namagnesowania. Powyżej punktu Neela metal staje się typowym paramagnesem, to znaczy wykazuje właściwości magnetyczne w obecności pola magnetycznego.

Właściwości i cechy

W normalnych warunkach metal jest dość obojętny - zarówno ze względu na warstwę tlenku, jak i po prostu z natury. Jednak gdy temperatura wzrasta, reaguje z prostymi substancjami, kwasami i zasadami. Jego związki są bardzo różnorodne i są bardzo szeroko stosowane. Właściwości fizyczne metalu, jak wspomniano, silnie zależą od ilości zanieczyszczeń. W praktyce mają one do czynienia z chromem o czystości dochodzącej do 99,5%. są:

  • temperatura topnienia- 1907 C. Ta wartość służy jako granica między substancjami ogniotrwałymi i zwykłymi;
  • temperatura wrzenia- 2671 C;
  • Twardość Mohsa – 5;
  • przewodnictwo elektryczne– 9 106 1/(om-m). Według tego wskaźnika chrom ustępuje tylko srebru i złotu;
  • oporność–127 (omów mm2)/m;
  • przewodność cieplna substancji wynosi 93,7 W/(m K);
  • ciepło właściwe–45 J/(g·K).

Właściwości termofizyczne substancji są nieco anomalne. W punkcie Neela, gdzie zmienia się objętość metalu, jego współczynnik rozszerzalności cieplnej gwałtownie wzrasta i nadal rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Przewodność cieplna również zachowuje się nienormalnie - spada w punkcie Neela i maleje po podgrzaniu.

Pierwiastek należy do niezbędnych: w organizmie człowieka jony chromu biorą udział w metabolizmie węglowodanów i procesie regulacji wydzielania insuliny. Dzienna dawka wynosi 50-200 mcg.

Chrom jest nietoksyczny, chociaż w postaci proszku metalicznego może powodować podrażnienie błon śluzowych. Jego trójwartościowe związki są również stosunkowo bezpieczne i są nawet stosowane w przemyśle spożywczym i sportowym. Ale sześciowartościowe dla ludzi są trucizną, powodują poważne uszkodzenia dróg oddechowych i przewodu pokarmowego.

Dzisiaj porozmawiamy dalej o produkcji i cenie chromu metalicznego za kg.

Ten film pokaże, czy wykończenie jest chromowane:

Produkcja

W wielu różnych minerałach - często towarzyszy i. Jednak jego zawartość jest niewystarczająca, aby mieć znaczenie przemysłowe. Obiecujące są tylko skały zawierające co najmniej 40% tego pierwiastka, więc minerałów nadających się do wydobycia jest niewiele, głównie ruda chromu, żelazo lub chromit.

Kopalina wydobywana jest metodą kopalnianą i kamieniołomową, w zależności od głębokości występowania. A ponieważ ruda początkowo zawiera dużą część metalu, prawie nigdy nie jest wzbogacana, co odpowiednio upraszcza i obniża koszty procesu produkcyjnego.

Około 70% wydobywanego metalu jest wykorzystywane do stopowania stali. Co więcej, często stosuje się go nie w czystej postaci, ale w postaci żelazochromu. Te ostatnie można otrzymać bezpośrednio w elektrycznym piecu szybowym lub wielkim piecu - tak otrzymuje się żelazochrom węglowy. Jeśli wymagany jest związek o niskiej zawartości węgla, stosuje się metodę aluminotermiczną.

  • Ta metoda daje zarówno czysty chrom, jak i żelazochrom. Aby to zrobić, do szybu wytopowego ładuje się ładunek, w tym rudę żelaza chromu, tlenek chromu, azotan sodu i. Pierwsza część, mieszanina zapłonowa, jest zapalana, a reszta wsadu jest ładowana do stopu. Na koniec dodaje się topnik – wapno, ułatwiające ekstrakcję chromu. Topienie trwa około 20 minut. Po pewnym schłodzeniu wał jest przechylany, żużel jest uwalniany, powraca do pierwotnego położenia i ponownie przechylany, teraz zarówno chrom, jak i żużel są usuwane do formy. Po ochłodzeniu powstały blok oddziela się.
  • Stosowana jest również inna metoda - topienie metalotermiczne. Odbywa się to w piecu elektrycznym w obracającym się wale. Ładunek jest tutaj podzielony na 3 części, z których każda różni się składem. Ta metoda pozwala wydobyć więcej chromu, ale co najważniejsze zmniejsza jego zużycie.
  • Jeśli wymagane jest uzyskanie chemicznie czystego metalu, uciekają się do metody laboratoryjnej: kryształy sadzi się przez elektrolizę roztworów chromianów.

Koszt chromu metalicznego na 1 kg waha się znacznie, ponieważ zależy od ilości wyprodukowanego walcowanego metalu - głównego konsumenta elementu. W styczniu 2017 r. 1 tonę metalu wyceniono na 7655 USD.

Aplikacja

Kategorie

Więc, . Głównym konsumentem chromu jest hutnictwo żelaza. Wynika to ze zdolności metalu do przenoszenia swoich właściwości, takich jak odporność na korozję i twardość, na jego stopy. Ponadto działa, gdy jest dodawany w bardzo małych ilościach.

Wszystkie stopy chromu i żelaza są podzielone na 2 kategorie:

  • niskostopowy- z udziałem chromu do 1,6%. W tym przypadku chrom dodaje stali wytrzymałości i twardości. Jeśli zwykła stal ma wytrzymałość na rozciąganie 400–580 MPa, to ten sam gatunek stali z dodatkiem 1% substancji wykaże granicę równą 1000 MPa;
  • wysokostopowy- zawierają więcej niż 12% chromu. Tutaj metal zapewnia stopowi taką samą odporność na korozję, jak sam. Wszystkie stale nierdzewne nazywane są chromem, ponieważ to właśnie ten pierwiastek zapewnia tę jakość.

Stale niskostopowe mają charakter konstrukcyjny: są wykorzystywane do wykonywania wielu części maszyn - wałów, kół zębatych, popychaczy itp. Sfera zastosowania stali nierdzewnej jest ogromna: metalowe części turbin, kadłuby statków i łodzi podwodnych, komory spalania, wszelkiego rodzaju elementy złączne, rury, kanały, kątowniki, blachy stalowe i tak dalej.

Ponadto chrom zwiększa odporność stopu na temperaturę: przy zawartości substancji od 30 do 66% wyroby ze stali żaroodpornej mogą pełnić swoje funkcje po podgrzaniu do 1200 C. Jest to materiał na zawory silników tłokowych, na elementy złączne , na części turbin i inne rzeczy.

Jeśli 70% chromu trafia na potrzeby hutnictwa, to pozostałe prawie 30% zużywa się na chromowanie. Istotą procesu jest nałożenie cienkiej warstwy chromu na powierzchnię metalowego przedmiotu. W tym celu stosuje się różne metody, wiele z nich jest dostępnych dla rzemieślników domowych.

Chromowanie

Chromowanie można podzielić na 2 kategorie:

  • funkcjonalny- jego celem jest zapobieganie korozji produktu. Grubość warstwy jest tutaj większa, przez co proces chromowania trwa dłużej – czasem nawet do 24 godzin. Oprócz tego, że warstwa chromu zapobiegnie rdzewieniu, znacznie zwiększa odporność części na zużycie;
  • dekoracyjny- Chrom tworzy lustrzaną powierzchnię. Miłośnicy samochodów i motocykliści rzadko odrzucają możliwość udekorowania swojego samochodu chromowanymi elementami. Warstwa powłoki dekoracyjnej jest znacznie cieńsza - do 0,0005 mm.

Chromowanie jest aktywnie wykorzystywane w nowoczesnym budownictwie i produkcji mebli. Armatura lustrzana, akcesoria łazienkowe i kuchenne, przybory kuchenne, elementy mebli – produkty chromowane cieszą się ogromną popularnością. A ponieważ dzięki nowoczesnej metodzie chromowania powłokę można stworzyć dosłownie na każdym przedmiocie, pojawiło się również kilka nietypowych sposobów aplikacji. Na przykład chromowanej hydrauliki nie można przypisać trywialnym rozwiązaniom.

Chrom jest metalem o bardzo nietypowych właściwościach, a jego właściwości są poszukiwane w przemyśle. W przeważającej części przedmiotem zainteresowania są jego stopy i związki, co tylko zwiększa znaczenie metalu dla gospodarki narodowej.

Poniższy film opowie o usuwaniu chromu z metalu:

Al, Fe, C, S, P i Cu. W gatunku chromu X99A, X99B i X98.5 dodatkowo regulowana jest zawartość , Bi, Sb, Zn, Pb, Sn. W najwyższej jakości chromie metalicznym X99A określono dopuszczalne wartości graniczne zawartości Co (99%, sproszkowany aluminium pierwotne (99,0-99,85% AJ) oraz azotan sodu).Chemię procesu można ogólnie przedstawić za pomocą reakcja:
3Cr2O3 + 6Al + 5CaO → 6Cr + 5CaO ZAl2O3.
Gdy dodatkowa redukcja chromu w żużlu z topienia aluminiowo-termicznego jest przeprowadzana w elektrycznych piecach łukowych z dodatkowym dodatkiem wapna i sproszkowanego aluminium. Jako rodzaj dodatkowego odzyskiwania Cr z żużla w celu zwiększenia wydajności Cr, proces można prowadzić w reaktorze z dodatkiem tlenku chromu, proszku Al i (NaNO 3 , utleniacz). W ten sposób można otrzymać zaprawę chromowo-aluminiową i układy żużli syntetycznych - Al 2 O 3 - CaO.

Zobacz też:
-

Słownik encyklopedyczny metalurgii. - M.: Inżynieria intermetowa. Redaktor naczelny N.P. Lakiszew. 2000 .

Zobacz, czym jest „metalowy chrom” w innych słownikach:

    metaliczny chrom- chrom metaliczny: materiał stopowy o minimalnej zawartości chromu wynoszącej 97,5% wagowych, uzyskiwanej w drodze redukcji. Źródło: GOST 5905 2004: Chromowany metal. Wymagania techniczne i warunki dostawy...

    chrom- a; m. [z gr. chrōma kolor, farba] ​​1. Pierwiastek chemiczny (Cr), stalowoszary twardy metal (stosowany w produkcji twardych stopów i do powlekania wyrobów metalowych). 2. Miękka cienka skóra opalona solami tego metalu. ... ... słownik encyklopedyczny

    Chrom- Dla „Chrome” zobacz inne znaczenia. Żądanie „Cr” jest przekierowywane tutaj; zobacz także inne znaczenia. 24 Wanad ← Chrom → Mangan ... Wikipedia

    Element grupy VI układu okresowego; liczba atomowa 24; masa atomowa 51,996. Naturalne stabilne izotopy: 50Cr (4,31%), 52Cr (87,76%), 53Cr (9,55%) i 54Cr (2,38%). Otwarty w 1797 roku przez francuskiego chemika L. N. Voklana. Zawartość… … Słownik encyklopedyczny metalurgii

    CHROM- CHROM, Chrom (z greckiej farby chroma), symbol I. SG, chemik. element z at. o masie 52,01 (izotopy 50, 52, 53, 54); liczba porządkowa 24, za! zajmuje miejsce w parzystej podgrupie VI grupy j układu okresowego pierwiastków. Związki X. często występują w przyrodzie... Wielka encyklopedia medyczna

    CHROM- chemia pierwiastek, symbol Cr (łac. Chrom), o godz. n. 24, godz. m. 51,99; stalowoszary metal, bardzo twardy, ogniotrwały (tnjmelt = 1890°C), nieaktywny chemicznie (odporny w normalnych warunkach na wodę i tlen z powietrza). X. posiada stopnie …… Wielka encyklopedia politechniczna

    Chrom- (Chrom, Chrome, Chrom; przy O \u003d 16 masie atomowej Cr \u003d 52,1) należy do liczby pierwiastków o charakterze metalicznym. Jednak zajmując szóste miejsce pod względem masy atomowej w tym dużym okresie naturalnego układu pierwiastków, który ... ... Słownik encyklopedyczny F.A. Brockhaus i I.A. Efron

    GOST 5905-2004: Chromowany metal. Wymagania techniczne i warunki dostawy- Terminologia GOST 5905 2004: Chrom metaliczny. Wymagania techniczne i warunki dostawy Dokument oryginalny: Chrom metaliczny: Materiał stopowy o minimalnej zawartości chromu 97,5% wag., otrzymywany w procesie redukcji. Definicje… … Słowniczek-podręcznik terminów dokumentacji normatywnej i technicznej

    Produkcja żelazostopów- pozyskiwanie żelazostopów (patrz żelazostopy) w wyspecjalizowanych zakładach hutnictwa żelaza. Najbardziej powszechna jest elektrotermiczna (piec elektryczny) metoda wytwarzania żelazostopów (tzw. elektrożelazostopów); wygląda jak regenerator..... Wielka radziecka encyklopedia

    Siarczan chromu(II).- Ogólne Nazwa systematyczna Siarczan chromu(II) Nazwy tradycyjne Siarczan chromu Wzór chemiczny CrSO4 Właściwości fizyczne Stan ... Wikipedia

Odkrycie chromu wpisuje się w okres szybkiego rozwoju chemiczno-analitycznych badań soli i minerałów. W Rosji chemicy szczególnie interesowali się analizą minerałów znalezionych na Syberii i prawie nieznanych w Europie Zachodniej. Jednym z tych minerałów była syberyjska ruda czerwonego ołowiu (krokoit), opisana przez Łomonosowa. Minerał został zbadany, ale znaleziono w nim tylko tlenki ołowiu, żelaza i aluminium. Jednak w 1797 roku Vauquelin, gotując drobno zmieloną próbkę minerału z potasem i wytrącając węglan ołowiu, otrzymał pomarańczowo-czerwony roztwór. Z tego roztworu wykrystalizował rubinowoczerwoną sól, z której wyodrębniono tlenek i wolny metal, inny niż wszystkie znane metale. Zadzwonił do niego Vauquelin Chrom ( Chrom ) od greckiego słowa- kolorowanie, kolor; To prawda, że ​​​​nie chodziło tu o właściwość metalu, ale o jego jaskrawo zabarwione sole.

Odnalezienie w naturze.

Najważniejszą rudą chromu o znaczeniu praktycznym jest chromit, którego przybliżony skład odpowiada formule FeCrO4.

Występuje w Azji Mniejszej, na Uralu, w Ameryce Północnej, w południowej Afryce. Wspomniany wyżej minerał krokoit - PbCrO 4 - ma również znaczenie techniczne. Tlenek chromu (3) i niektóre inne jego związki występują również w przyrodzie. W skorupie ziemskiej zawartość chromu w przeliczeniu na metal wynosi 0,03%. Chrom znajduje się na Słońcu, gwiazdach, meteorytach.

Właściwości fizyczne.

Chrom to biały, twardy i kruchy metal, wyjątkowo odporny chemicznie na kwasy i zasady. Utlenia się w powietrzu i ma cienką przezroczystą warstwę tlenku na powierzchni. Chrom ma gęstość 7,1 g / cm 3, jego temperatura topnienia wynosi +1875 0 C.

Paragon fiskalny.

Przy silnym ogrzewaniu rudy chromowo-żelazowej z węglem, chrom i żelazo ulegają redukcji:

FeO * Cr2O3 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO

W wyniku tej reakcji powstaje stop chromu z żelazem, który charakteryzuje się dużą wytrzymałością. Aby otrzymać czysty chrom, jest on redukowany z tlenku chromu(3) za pomocą glinu:

Cr2O3 + 2Al \u003d Al2O3 + 2Cr

W tym procesie zwykle stosuje się dwa tlenki - Cr 2 O 3 i CrO 3

Właściwości chemiczne.

Dzięki cienkiej ochronnej warstwie tlenku pokrywającej powierzchnię chromu jest wysoce odporny na agresywne kwasy i zasady. Chrom nie reaguje ze stężonymi kwasami azotowym i siarkowym, a także z kwasem fosforowym. Chrom oddziałuje z alkaliami w temperaturze t = 600-700 o C. Natomiast chrom oddziałuje z rozcieńczonymi kwasami siarkowym i solnym, wypierając wodór:

2Cr + 3H 2 SO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2
2Cr + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2

W wysokich temperaturach chrom spala się w tlenie, tworząc tlenek (III).

Gorący chrom reaguje z parą wodną:

2Cr + 3H 2 O \u003d Cr 2 O 3 + 3H 2

Chrom reaguje również z halogenami w wysokich temperaturach, halogeny z wodorami, siarką, azotem, fosforem, węglem, krzemem, borem, np.:

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

Powyższe właściwości fizyczne i chemiczne chromu znalazły zastosowanie w różnych dziedzinach nauki i techniki. Na przykład chrom i jego stopy są wykorzystywane do uzyskiwania bardzo wytrzymałych, odpornych na korozję powłok w inżynierii mechanicznej. Stopy w postaci żelazochromu są stosowane jako narzędzia skrawające do metalu. Stopy chromowane znalazły zastosowanie w technice medycznej, przy produkcji aparatury do procesów chemicznych.

Pozycja chromu w układzie okresowym pierwiastków chemicznych:

Chrom stoi na czele bocznej podgrupy grupy VI układu okresowego pierwiastków. Jego elektroniczna formuła jest następująca:

24 Cr IS 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 5 4S 1

Przy wypełnianiu orbitali elektronami przy atomie chromu zostaje naruszona prawidłowość, zgodnie z którą orbital 4S powinien był zostać wypełniony najpierw do stanu 4S 2 . Jednak ze względu na to, że orbital 3d zajmuje korzystniejszą pozycję energetyczną w atomie chromu, jest on zapełniony do wartości 4d 5 . Takie zjawisko obserwuje się w atomach niektórych innych pierwiastków drugorzędowych podgrup. Chrom może wykazywać stopnie utlenienia od +1 do +6. Najbardziej stabilne są związki chromu o stopniach utlenienia +2, +3, +6.

Dwuwartościowe związki chromu.

Tlenek chromu(II)CrO - piroforyczny czarny proszek (piroforyczny - zdolność do zapłonu w powietrzu w stanie drobno rozdrobnionym). CrO rozpuszcza się w rozcieńczonym kwasie solnym:

CrO + 2HCl = CrCl2 + H2O

W powietrzu, po podgrzaniu powyżej 100 0 C, CrO zamienia się w Cr 2 O 3.

Sole dwuwartościowego chromu powstają przez rozpuszczenie chromu metalicznego w kwasach. Reakcje te zachodzą w atmosferze nieaktywnego gazu (na przykład H 2), ponieważ w obecności powietrza Cr(II) łatwo utlenia się do Cr(III).

Wodorotlenek chromu otrzymuje się w postaci żółtego osadu w wyniku działania roztworu alkalicznego na chlorek chromu (II):

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

Cr(OH) 2 ma właściwości zasadowe, jest reduktorem. Uwodniony jon Cr2+ ma kolor bladoniebieski. Wodny roztwór CrCl2 ma kolor niebieski. W powietrzu w roztworach wodnych związki Cr(II) przekształcają się w związki Cr(III). Jest to szczególnie widoczne w przypadku wodorotlenku Cr(II):

4Cr(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Cr(OH)3

Związki chromu trójwartościowego.

Tlenek chromu (III) Cr 2 O 3 jest ogniotrwałym zielonym proszkiem. Pod względem twardości jest zbliżony do korundu. W laboratorium można go uzyskać przez ogrzewanie dichromianu amonu:

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

Cr 2 O 3 - tlenek amfoteryczny po stopieniu z alkaliami tworzy chromity: Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O

Wodorotlenek chromu jest również związkiem amfoterycznym:

Cr(OH)3 + HCl = CrCl3 + 3H2O
Cr(OH)3 + NaOH = NaCrO2 + 2H2O

Bezwodny CrCl 3 ma wygląd ciemnofioletowych liści, jest całkowicie nierozpuszczalny w zimnej wodzie i rozpuszcza się bardzo powoli po ugotowaniu. Bezwodny siarczan chromu (III) Cr 2 (SO 4) 3 różowy, również słabo rozpuszczalny w wodzie. W obecności czynników redukujących tworzy fioletowy siarczan chromu Cr 2 (SO 4) 3 * 18H 2 O. Znane są również zielone hydraty siarczanu chromu, zawierające mniejszą ilość wody. Ałun chromowy KCr(SO 4) 2 *12H 2 O krystalizuje z roztworów zawierających fioletowy siarczan chromu i siarczan potasu. Roztwór ałunu chromowego zmienia kolor na zielony po podgrzaniu z powodu tworzenia się siarczanów.

Reakcje z chromem i jego związkami

Prawie wszystkie związki chromu i ich roztwory są intensywnie zabarwione. Mając bezbarwny roztwór lub biały osad, możemy z dużym prawdopodobieństwem stwierdzić, że chromu nie ma.

  1. Mocno podgrzewamy w płomieniu palnika na porcelanowym kubku taką ilość dwuchromianu potasu, aby zmieściła się na czubku noża. Sól nie uwolni wody krystalizacyjnej, ale stopi się w temperaturze około 400 0 C z utworzeniem ciemnej cieczy. Podgrzewamy jeszcze kilka minut na mocnym ogniu. Po schłodzeniu na odłamku tworzy się zielony osad. Część rozpuszcza się w wodzie (żółknie), a część pozostaje na odłamku. Sól rozkładała się po podgrzaniu, tworząc rozpuszczalny żółty chromian potasu K 2 CrO 4 i zielony Cr 2 O 3 .
  2. Rozpuścić 3 g sproszkowanego dwuchromianu potasu w 50 ml wody. Do jednej części dodać trochę węglanu potasu. Rozpuści się wraz z uwolnieniem CO 2 , a kolor roztworu stanie się jasnożółty. Chromian powstaje z dwuchromianu potasu. Jeśli teraz dodamy porcjami 50% roztwór kwasu siarkowego, to ponownie pojawi się czerwono-żółty kolor dwuchromianu.
  3. Wlać do probówki 5 ml. roztworu dwuchromianu potasu, gotować pod ciśnieniem z 3 ml stężonego kwasu solnego. Żółto-zielony trujący gazowy chlor jest uwalniany z roztworu, ponieważ chromian utlenia HCl do Cl 2 i H 2 O. Sam chromian zamienia się w zielony chlorek chromu trójwartościowego. Można go wyizolować przez odparowanie roztworu, a następnie w połączeniu z sodą i azotanem przekształcić w chromian.
  4. Po dodaniu roztworu azotanu ołowiu wytrąca się żółty chromian ołowiu; podczas interakcji z roztworem azotanu srebra powstaje czerwono-brązowy osad chromianu srebra.
  5. Dodać nadtlenek wodoru do roztworu dwuchromianu potasu i zakwasić roztwór kwasem siarkowym. Roztwór nabiera ciemnoniebieskiego koloru w wyniku tworzenia się nadtlenku chromu. Nadtlenek po wstrząśnięciu z odrobiną eteru zamieni się w rozpuszczalnik organiczny i zmieni kolor na niebieski. Ta reakcja jest specyficzna dla chromu i jest bardzo czuła. Może być stosowany do wykrywania chromu w metalach i stopach. Przede wszystkim konieczne jest rozpuszczenie metalu. Przy dłuższym gotowaniu z 30% kwasem siarkowym (można również dodać kwas solny), chrom i wiele stali częściowo się rozpuszcza. Otrzymany roztwór zawiera siarczan chromu(III). Aby móc przeprowadzić reakcję wykrywania, najpierw neutralizujemy ją sodą kaustyczną. Wytrąca się szarozielony wodorotlenek chromu (III), który rozpuszcza się w nadmiarze NaOH i tworzy zielony chromit sodu. Przefiltrować roztwór i dodać 30% nadtlenek wodoru. Po podgrzaniu roztwór zmieni kolor na żółty, ponieważ chromit utlenia się do chromianu. Zakwaszenie spowoduje niebieskie zabarwienie roztworu. Zabarwiony związek można wyekstrahować przez wytrząsanie z eterem.

Reakcje analityczne dla jonów chromu.

  1. Do 3-4 kropli roztworu chlorku chromu CrCl 3 dodać 2M roztwór NaOH do rozpuszczenia początkowego osadu. Zwróć uwagę na kolor utworzonego chromitu sodu. Otrzymany roztwór ogrzać w łaźni wodnej. Co się dzieje?
  2. Do 2-3 kropli roztworu CrCl 3 dodać równą objętość 8M roztworu NaOH i 3-4 krople 3% roztworu H 2 O 2 . Ogrzać mieszaninę reakcyjną w łaźni wodnej. Co się dzieje? Jaki osad powstaje, jeśli otrzymany barwny roztwór zobojętni się, doda do niego CH 3 COOH, a następnie Pb (NO 3) 2?
  3. Do probówki wlać po 4-5 kropli roztworów siarczanu chromu Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 i KMnO 4. Ogrzewać miejsce reakcji przez kilka minut na łaźni wodnej. Zwróć uwagę na zmianę koloru roztworu. Co to spowodowało?
  4. Do 3-4 kropli roztworu K 2 Cr 2 O 7 zakwaszonego kwasem azotowym dodać 2-3 krople roztworu H 2 O 2 i wymieszać. Pojawiający się niebieski kolor roztworu wynika z pojawienia się kwasu nadchromowego H 2 CrO 6:

Cr 2 O 7 2- + 4H 2 O 2 + 2H + = 2H 2 CrO 6 + 3H 2 O

Zwróć uwagę na szybki rozkład H 2 CrO 6:

2H 2CrO 6 + 8H+ = 2Cr 3+ + 3O 2 + 6H 2O
kolor niebieski kolor zielony

Kwas nadchromowy jest znacznie bardziej stabilny w rozpuszczalnikach organicznych.

  1. Do 3-4 kropli roztworu K 2 Cr 2 O 7 zakwaszonego kwasem azotowym dodać 5 kropli alkoholu izoamylowego, 2-3 krople roztworu H 2 O 2 i wstrząsnąć mieszaniną reakcyjną. Warstwa rozpuszczalnika organicznego, która unosi się na wierzchu, jest zabarwiona na jasnoniebiesko. Kolor blaknie bardzo powoli. Porównaj stabilność H 2 CrO 6 w fazie organicznej i wodnej.
  2. Gdy jony CrO 4 2- i Ba 2+ oddziałują ze sobą, wytrąca się żółty osad chromianu baru BaCrO 4.
  3. Azotan srebra tworzy ceglasty osad chromianu srebra z jonami CrO 4 2 .
  4. Weź trzy probówki. Do jednego z nich wlej 5-6 kropli roztworu K 2 Cr 2 O 7 , do drugiego taką samą objętość roztworu K 2 CrO 4 , a do trzeciego po trzy krople obu roztworów. Następnie dodaj trzy krople roztworu jodku potasu do każdej probówki. Wyjaśnij wynik. Zakwasić roztwór w drugiej probówce. Co się dzieje? Czemu?

Zabawne eksperymenty ze związkami chromu

  1. Mieszanina CuSO 4 i K 2 Cr 2 O 7 zabarwia się na zielono po dodaniu zasady i żółknie w obecności kwasu. Ogrzewając 2 mg glicerolu z niewielką ilością (NH 4) 2 Cr 2 O 7, a następnie dodając alkohol, otrzymuje się po filtracji jasnozielony roztwór, który po dodaniu kwasu zmienia kolor na żółty, a zielony w odczynie obojętnym lub zasadowym średni.
  2. Na środku puszki umieścić termitową „mieszankę rubinową” – dokładnie zmieloną i umieszczoną w folii aluminiowej Al 2 O 3 (4,75 g) z dodatkiem Cr 2 O 3 (0,25 g). Aby słoik nie stygł dłużej, należy go zakopać pod górną krawędzią w piasku, a po zapaleniu termitu i rozpoczęciu reakcji przykryć go żelazną blachą i wypełnić piaskiem. Bank do wykopania w jeden dzień. Rezultatem jest czerwono-rubinowy proszek.
  3. 10 g dwuchromianu potasu rozciera się z 5 g azotanu sodu lub potasu i 10 g cukru. Mieszaninę zwilża się i miesza z kolodionem. Jeśli proszek zostanie ściśnięty w szklanej rurce, a następnie wypchnięty patyk i podpalony od końca, wtedy „wąż” zacznie się czołgać, najpierw czarny, a po ochłodzeniu - zielony. Patyk o średnicy 4 mm pali się z prędkością około 2 mm na sekundę i wydłuża się 10 razy.
  4. Jeśli zmieszasz roztwory siarczanu miedzi i dichromianu potasu i dodasz trochę roztworu amoniaku, wypadnie bezpostaciowy brązowy osad o składzie 4СuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O, który rozpuszcza się w kwasie chlorowodorowym, tworząc żółty roztwór i w nadmiarze amoniaku otrzymuje się zielony roztwór. Jeśli do tego roztworu doda się więcej alkoholu, powstanie zielony osad, który po odsączeniu staje się niebieski, a po wysuszeniu niebiesko-fioletowy z czerwonymi iskierkami, wyraźnie widocznymi w mocnym świetle.
  5. Tlenek chromu pozostały po eksperymentach z „wulkanem” czy „wężem faraona” można zregenerować. Aby to zrobić, konieczne jest stopienie 8 g Cr 2 O 3 i 2 g Na 2 CO 3 i 2,5 g KNO 3 i potraktowanie schłodzonego stopu wrzącą wodą. Otrzymuje się rozpuszczalny chromian, który można również przekształcić w inne związki Cr(II) i Cr(VI), w tym oryginalny dichromian amonu.

Przykłady przejść redoks z udziałem chromu i jego związków

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 + 4 H 2 O b) Cr2O3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO2 + H2O
c) 2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH = 6NaBr + 2Na2CrO4 + 4H2O
d) 2Na2CrO4 + 2HCl = Na2Cr2O7 + 2NaCl + H2O

2. Cr(OH) 2 -- Cr(OH) 3 -- CrCl 3 -- Cr 2 O 7 2- -- CrO 4 2-

a) 2Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H2O = 2Cr(OH) 3
b) Cr(OH)3 + 3HCl = CrCl3 + 3H2O
c) 2CrCl3 + 2KMnO4 + 3H2O = K2Cr2O7 + 2Mn(OH)2 + 6HCl
d) K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH = 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 = CrCl2 + H2O
b) CrO + H2O \u003d Cr (OH) 2
c) Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H2O = 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) Cr2O3 + 2 NaOH = 2NaCrO2 + H2O

Element Chrome jako artysta

Chemicy dość często zwracali się do problemu tworzenia sztucznych pigmentów do malowania. W XVIII-XIX wieku opracowano technologię pozyskiwania wielu materiałów obrazowych. Louis Nicolas Vauquelin w 1797 roku, który odkrył nieznany wcześniej pierwiastek chrom w rudzie czerwieni syberyjskiej, przygotował nową, niezwykle stabilną farbę – chromową zieleń. Jego chromoforem jest wodny tlenek chromu (III). Pod nazwą „szmaragdowozielony” zaczęto go produkować w 1837 roku. Później L. Vauquelen zaproponował kilka nowych farb: barytową, cynkową i żółcień chromową. Z czasem zastąpiono je bardziej trwałymi żółtymi, pomarańczowymi pigmentami na bazie kadmu.

Zieleń chromowa jest najbardziej trwałą i światłoodporną farbą, na którą nie mają wpływu gazy atmosferyczne. Wcierana w olej, chromowana zieleń ma dużą siłę krycia i jest w stanie szybko schnąć, dlatego od XIX wieku. jest szeroko stosowany w malarstwie. Ma to ogromne znaczenie w malarstwie porcelany. Faktem jest, że wyroby porcelanowe można dekorować zarówno malowaniem podszkliwnym, jak i nadszkliwnym. W pierwszym przypadku farby nakłada się na powierzchnię tylko lekko wypalonego produktu, którą następnie pokrywa się warstwą glazury. Następnie następuje główny, wysokotemperaturowy wypalanie: w celu spiekania masy porcelanowej i stopienia glazury produkty są podgrzewane do 1350 - 1450 0 C. Bardzo niewiele farb może wytrzymać tak wysoką temperaturę bez zmian chemicznych, aw starych dni było ich tylko dwóch - kobaltu i chromu. Czarny tlenek kobaltu, naniesiony na powierzchnię porcelany, podczas wypalania stapia się ze szkliwem, wchodząc z nim w interakcję chemiczną. W rezultacie powstają jasnoniebieskie krzemiany kobaltu. Ta kobaltowa porcelana jest wszystkim dobrze znana. Tlenek chromu (III) nie wchodzi w interakcje chemiczne ze składnikami szkliwa i po prostu zalega między odłamkami porcelany a przezroczystym szkliwem z „głuchą” warstwą.

Oprócz chromowanej zieleni artyści używają farb pochodzących z Volkonskoite. Ten minerał z grupy montmorylonitów (minerał ilasty z podklasy złożonych krzemianów Na (Mo, Al), Si 4 O 10 (OH) 2) został odkryty w 1830 r. przez rosyjskiego mineraloga Kemmerera i nazwany na cześć córki M.N. bohatera bitwy pod Borodino, generała N. N. Raevsky'ego, żony dekabrysty S. G. Volkonsky'ego Volkonskoite to glina zawierająca do 24% tlenku chromu, a także tlenki glinu i żelaza (III). od koloru przyciemnionej zimowej jodły do ​​jasnozielonego koloru żaby bagiennej.

Pablo Picasso zwrócił się do geologów naszego kraju z prośbą o zbadanie rezerw Volkonskoite, co nadaje farbie wyjątkowo świeży odcień. Obecnie opracowano metodę otrzymywania sztucznego wolkonskoitu. Warto zauważyć, że według współczesnych badań rosyjscy malarze ikon używali farb z tego materiału już w średniowieczu, na długo przed jego „oficjalnym” odkryciem. Popularna wśród artystów była także zieleń Guiniera (utworzona w 1837 r.), której chromoformą jest hydrat tlenku chromu Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O, w którym część wody jest związana chemicznie, a część adsorbowana. Ten pigment nadaje farbie szmaragdowy odcień.

blog.site, z pełnym lub częściowym kopiowaniem materiału, wymagany jest link do źródła.