Хемиски својства. Состојба на оксидација на хромот Хромот и неговите хемиски својства

Хромот е хемиски елемент со атомски број 24. Тоа е тврд, сјаен, челично-сив метал кој добро полира и не оцрнува. Се користи во легури како што е нерѓосувачки челик и како облога. На човечкото тело му се потребни мали количини на тривалентен хром за да го метаболизира шеќерот, но Cr(VI) е многу токсичен.

Различни соединенија на хром, како што се хром(III) оксид и олово хромат, се светло обоени и се користат во бои и пигменти. Црвената боја на рубинот се должи на присуството на овој хемиски елемент. Некои супстанции, особено натриумот, се оксидирачки агенси кои се користат за оксидација на органски соединенија и (заедно со сулфурна киселина) за чистење на лабораториски стаклени садови. Покрај тоа, хром (VI) оксид се користи во производството на магнетна лента.

Откритие и етимологија

Историјата на откривањето на хемискиот елемент хром е како што следува. Во 1761 година, Јохан Готлоб Леман пронашол портокалово-црвен минерал на планините Урал и го нарекол „сибирско црвено олово“. Иако погрешно беше идентификуван како соединение на олово со селен и железо, материјалот всушност беше оловен хромат со хемиска формула PbCrO4. Денес е познат како минералот кроконт.

Во 1770 година, Питер Симон Палас го посетил местото каде што Леман го пронашол црвеното олово, кое имало многу корисни својства како пигмент во боите. Употребата на сибирско црвено олово како боја се разви брзо. Покрај тоа, светлата жолта боја на кроконт стана модерна.

Во 1797 година, Николас-Луј Вокелин добил примероци од црвено Со мешање на кроконтот со хлороводородна киселина, тој добил CrO 3 оксид. Хромот бил изолиран како хемиски елемент во 1798 година. Вокелин го добил со загревање на оксидот со јаглен. Тој, исто така, можеше да открие траги од хром во скапоцените камења како рубин и смарагд.

Во 1800-тите, Cr првенствено се користел во бои и солариуми. Денес, 85% од металот се користи во легури. Остатокот се користи во хемиската, огноотпорната и леарната индустрија.

Изговорот на хемискиот елемент хром одговара на грчкиот χρῶμα, што значи „боја“, поради разновидноста на обоените соединенија што може да се добијат од него.

Екстракција и производство

Елементот се произведува од хромит (FeCr 2 O 4). Околу половина од светската руда се ископува во Јужна Африка. Покрај тоа, Казахстан, Индија и Турција се нејзини главни производители. Има доволно истражени наоѓалишта на хром, но географски тие се концентрирани во Казахстан и јужна Африка.

Депозитите на природен хром метал се ретки, но тие постојат. На пример, тој е миниран во рудникот Удачнаја во Русија. Богат е со дијаманти, а редуцирачката средина помогна да се произведе чист хром и дијаманти.

За индустриско производство на метали, рудите на хромот се третираат со стопена алкали (каустична сода, NaOH). Во овој случај, се формира натриум хромат (Na 2 CrO 4), кој се редуцира со јаглерод до оксид Cr 2 O 3. Металот се произведува со загревање на оксидот во присуство на алуминиум или силициум.

Во 2000 година, приближно 15 милиони тони хромитна руда беа ископани и преработени во 4 милиони тони ферохром, 70% легура на хром-железо, со приближна пазарна вредност од 2,5 милијарди американски долари.

Главни карактеристики

Карактеристиките на хемискиот елемент хром се должат на тоа што е преоден метал од четвртиот период од периодниот систем и се наоѓа помеѓу ванадиум и манган. Вклучено во групата VI. Се топи на температура од 1907 °C. Во присуство на кислород, хромот брзо формира тенок слој на оксид, кој го штити металот од понатамошна интеракција со кислородот.

Како преоден елемент, тој реагира со супстанции во различни пропорции. Така, формира соединенија во кои има различни состојби на оксидација. Хромот е хемиски елемент со основни состојби +2, +3 и +6, од кои +3 е најстабилна. Покрај тоа, во ретки случаи, се забележуваат состојби +1, +4 и +5. Соединенијата на хром во +6 оксидациона состојба се силни оксидирачки агенси.

Која боја е хром? Хемискиот елемент дава рубин нијанса. Cr 2 O 3 што се користи за се користи и како пигмент наречен хром зелена. Нејзините соли боја на стакло смарагд зелена. Хромот е хемискиот елемент чие присуство ги прави рубините црвени. Затоа, се користи во производството на синтетички рубини.

Изотопи

Изотопите на хром имаат атомска тежина од 43 до 67. Обично, овој хемиски елемент се состои од три стабилни форми: 52 Cr, 53 Cr и 54 Cr. Од нив, 52 Cr е најчест (83,8% од целиот природен хром). Дополнително, опишани се 19 радиоизотопи, од кои најстабилен е 50 Cr со полуживот кој надминува 1,8x10 17 години. 51 Cr има полуживот од 27,7 дена, а за сите други радиоактивни изотопи не надминува 24 часа, а за повеќето од нив трае помалку од една минута. Елементот има и две мета состојби.

Изотопите на хромот во земјината кора, по правило, ги придружуваат изотопите на манган, кој се користи во геологијата. 53 Cr се формира при радиоактивното распаѓање од 53 Mn. Односот на изотоп Mn/Cr ги зајакнува другите индиции за раната историја на Сончевиот систем. Промените во односот 53 Cr/ 52 Cr и Mn/Cr од различни метеорити докажуваат дека новите атомски јадра биле создадени непосредно пред формирањето на Сончевиот систем.

Хемиски елемент хром: својства, формула на соединенија

Хром (III) оксид Cr 2 O 3, исто така познат како сесквиоксид, е еден од четирите оксиди на овој хемиски елемент. Се добива од хромит. Соединението со зелена боја обично се нарекува „хром зелено“ кога се користи како пигмент за сликање на емајл и стакло. Оксидот може да се раствори во киселини, формирајќи соли, а во стопените алкали - хромити.

Калиум дихромат

K 2 Cr 2 O 7 е моќен оксидирачки агенс и се претпочита како средство за чистење на лабораториски стакларија од органска материја. За таа цел, се користи неговиот заситен раствор, но понекогаш се заменува со натриум бихромат, врз основа на поголема растворливост на вториот. Покрај тоа, може да го регулира процесот на оксидација на органските соединенија, претворајќи го примарниот алкохол во алдехид, а потоа во јаглерод диоксид.

Калиум дихромат може да предизвика хром дерматитис. Хромот веројатно ќе предизвика сензибилизација што ќе доведе до развој на дерматитис, особено на рацете и подлактиците, кој е хроничен и тешко се лекува. Како и другите Cr(VI) соединенија, калиум бихроматот е канцероген. Мора да се ракува со ракавици и соодветна заштитна опрема.

Хромна киселина

Соединението има хипотетичка структура H 2 CrO 4 . Ниту хромните ниту дихромните киселини не се појавуваат во природата, но нивните анјони се наоѓаат во различни супстанции. „Хромната киселина“ што може да се најде на продажба е всушност нејзиниот киселински анхидрид - CrO 3 триоксид.

Оловен (II) хромат

PbCrO 4 има светло жолта боја и практично е нерастворлив во вода. Поради оваа причина, нашол употреба како пигмент за боење наречен круно жолт.

Cr и петвалентна врска

Хромот се одликува со неговата способност да формира петвалентни врски. Соединението е создадено од Cr(I) и јаглеводороден радикал. Помеѓу два атоми на хром се формира петвалентна врска. Неговата формула може да се напише како Ar-Cr-Cr-Ar, каде што Ar претставува специфична ароматична група.

Апликација

Хромот е хемиски елемент чии својства му дале многу различни намени, од кои некои се наведени подолу.

На металите им дава отпорност на корозија и сјајна површина. Затоа, хромот е вклучен во легури како што е нерѓосувачки челик, кој се користи, на пример, во прибор за јадење. Се користи и за хромирање.

Хромот е катализатор за различни реакции. Се користи за изработка на калапи за печење тули. Нејзините соли се користат за потемнување на кожата. Калиум бихромат се користи за оксидација на органски соединенија како што се алкохоли и алдехиди, како и за чистење на лабораториски стакларија. Служи како средство за фиксирање за бојадисување на ткаенини и исто така се користи во фотографијата и печатењето фотографии.

CrO 3 се користи за правење магнетни ленти (на пример, за аудио снимање), кои имаат подобри карактеристики од филмовите со железен оксид.

Улога во биологијата

Тривалентен хром е хемиски елемент неопходен за метаболизмот на шеќерот во човечкото тело. Спротивно на тоа, шествалентен Cr е многу токсичен.

Мерки на претпазливост

Металот на хром и соединенијата на Cr(III) генерално не се сметаат за опасност по здравјето, но супстанциите што содржат Cr(VI) може да бидат токсични доколку се проголтаат или вдишуваат. Повеќето од овие супстанции ги иритираат очите, кожата и мукозните мембрани. Со хронична изложеност, соединенијата на хром (VI) може да предизвикаат оштетување на очите ако не се третираат правилно. Покрај тоа, тој е признат канцероген. Смртоносната доза на овој хемиски елемент е околу половина кафена лажичка. Според препораките на Светската здравствена организација, максималната дозволена концентрација на Cr (VI) во водата за пиење е 0,05 mg на литар.

Бидејќи соединенијата на хром се користат во бои и за потемнување на кожата, тие често се наоѓаат во почвата и подземните води од напуштените индустриски локации кои бараат чистење и санација на животната средина. Прајмерот кој содржи Cr(VI) сè уште е широко користен во воздушната и автомобилската индустрија.

Карактеристики на елементот

Главните физички својства на хромот се како што следува:

• Атомски број: 24.
• Атомска тежина: 51,996.
• Точка на топење: 1890 °C.
• Точка на вриење: 2482 °C.
• Состојба на оксидација: +2, +3, +6.
• Конфигурација на електрони: 3d 5 4s 1.

ДЕФИНИЦИЈА

Хромкој се наоѓа во четвртиот период од групата VI од секундарната (Б) подгрупа на Периодниот систем. Ознака – Кр. Во форма на едноставна супстанција - сиво-бел сјаен метал.

Хромот има кубна решеткаста структура во центарот на телото. Густина - 7,2 g/cm3. Точките на топење и вриење се 1890 o C и 2680 o C, соодветно.

Состојба на оксидација на хром во соединенија

Хромот може да постои во форма на едноставна супстанција - метал, а состојбата на оксидација на металите во елементарна состојба е еднаква на нула, бидејќи распределбата на густината на електроните во нив е рамномерна.

Состојби на оксидација (+2) И (+3) хромот се појавува во оксиди (Cr +2 O, Cr +3 2 O 3), хидроксиди (Cr +2 (OH) 2, Cr +3 (OH) 3), халиди (Cr +2 Cl 2, Cr +3 Cl 3 ), сулфати (Cr +2 SO 4, Cr +3 2 (SO 4) 3) и други соединенија.

Хромот се карактеризира и со неговата оксидациска состојба (+6) : Cr +6 O 3, H 2 Cr +6 O 4, H 2 Cr +6 2 O 7, K 2 Cr +6 2 O 7 итн.

Примери за решавање проблеми

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Вежбајте	Фосфорот ја има истата состојба на оксидација во следните соединенија: а) Ca3P2 и H3PO3; б) KH 2 PO 4 и KPO 3; в) P 4 O 6 и P 4 O 10; г) H 3 PO 4 и H 3 PO 3.
Решение	За да го дадеме точниот одговор на поставеното прашање, наизменично ќе го одредуваме степенот на оксидација на фосфорот во секој пар предложени соединенија. а) Состојбата на оксидација на калциумот е (+2), кислород и водород - (-2) и (+1), соодветно. Да ја земеме вредноста на состојбата на оксидација на фосфорот како „x“ и „y“ во предложените соединенија: 3 × 2 + x × 2 = 0; 3 + y + 3×(-2) = 0; Одговорот е неточен. б) Состојбата на оксидација на калиумот е (+1), кислородот и водородот се (-2) и (+1), соодветно. Да ја земеме вредноста на состојбата на оксидација на хлорот како „x“ и „y“ во предложените соединенија: 1 + 2×1 +x + (-2)×4 = 0; 1 + y + (-2)×3 = 0; Одговорот е точен.
Одговори	Опција (б).

Откривањето на хромот датира од период на брз развој на хемиски и аналитички студии на соли и минерали. Во Русија, хемичарите покажаа посебен интерес за анализата на минералите пронајдени во Сибир и речиси непознати во Западна Европа. Еден од овие минерали беше сибирската црвена руда на олово (крокоит), опишана од Ломоносов. Минералот бил испитан, но во него не биле пронајдени ништо друго освен оксиди на олово, железо и алуминиум. Меѓутоа, во 1797 година, Вокелин, зовривајќи ситно мелен примерок од минералот со поташа и таложејќи олово карбонат, добил раствор обоен во портокалово-црвена боја. Од овој раствор тој кристализирал рубин-црвена сол, од која биле изолирани оксидот и слободниот метал, различни од сите познати метали. Вокелин му се јави Хром (Хром ) од грчкиот збор- боење, боја; Навистина, тука не се мислеше сопственоста на металот, туку неговите светло обоени соли.

Да се ​​биде во природа.

Најважната руда на хром од практично значење е хромит, чиј приближен состав одговара на формулата FeCrO ​​4.

Се наоѓа во Мала Азија, Урал, Северна Америка и јужна Африка. Од техничко значење е и гореспоменатиот минерал крокоит – PbCrO 4. Хром оксидот (3) и некои други негови соединенија исто така се наоѓаат во природата. Во земјината кора, содржината на хром во однос на метал е 0,03%. Хромот е пронајден во Сонцето, ѕвездите и метеоритите.

Физички својства.

Хромот е бел, тврд и кршлив метал, исклучително хемиски отпорен на киселини и алкалии. Во воздухот се оксидира и има тенок проѕирен филм од оксид на површината. Хромот има густина од 7,1 g/cm3, неговата точка на топење е +1875 0 C.

Потврда.

Кога хромираната железна руда силно се загрева со јаглен, хромот и железото се намалуваат:

FeO * Cr 2 O 3 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO

Како резултат на оваа реакција, се формира легура на хром со железо, која се карактеризира со висока јачина. За да се добие чист хром, тој се редуцира од хром(3) оксид со алуминиум:

Cr 2 O 3 + 2Al = Al 2 O 3 + 2Cr

Во овој процес, обично се користат два оксида - Cr 2 O 3 и CrO 3

Хемиски својства.

Благодарение на тенката заштитна фолија од оксид што ја покрива површината на хром, тој е високо отпорен на агресивни киселини и алкалии. Хромот не реагира со концентрирана азотна и сулфурна киселина, како и со фосфорна киселина. Хромот реагира со алкалите на t = 600-700 o C. Сепак, хромот комуницира со разредена сулфурна и хлороводородна киселина, поместувајќи го водородот:

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

На високи температури, хромот согорува во кислород, формирајќи оксид (III).

Топол хром реагира со водена пареа:

2Cr + 3H2O = Cr2O3 + 3H2

На високи температури, хромот реагира и со халогени, халоген со водород, сулфур, азот, фосфор, јаглерод, силициум, бор, на пример:

Cr + 2HF = CrF 2 + H 2
2Cr + N2 = 2CrN
2Cr + 3S = Cr 2 S 3
Cr + Si = CrSi

Горенаведените физички и хемиски својства на хромот најдоа своја примена во различни области на науката и технологијата. На пример, хромот и неговите легури се користат за производство на премази со висока цврстина, отпорни на корозија во механичкото инженерство. Легурите во форма на ферохром се користат како алатки за сечење метал. Легурите на хром најдоа примена во медицинската технологија и во производството на хемиска технолошка опрема.

Позиција на хром во периодниот систем на хемиски елементи:

Chromium ја предводи секундарната подгрупа од групата VI од периодниот систем на елементи. Неговата електронска формула е како што следува:

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

При пополнување на орбиталите со електрони во атомот на хром се нарушува шаблонот според кој прво треба да се пополни орбиталата 4S до состојбата 4S 2. Меѓутоа, поради фактот што 3d орбиталата зазема поповолна енергетска позиција во атомот на хром, таа се пополнува до вредноста 4d 5 . Овој феномен е забележан во атомите на некои други елементи од секундарните подгрупи. Хромот може да покаже оксидациски состојби од +1 до +6. Најстабилни се соединенијата на хром со состојби на оксидација +2, +3, +6.

Соединенија на двовалентен хром.

Хром (II) оксид CrO е пирофорен црн прав (пирофорност - способност да се запали во воздухот во ситно згмечена состојба). CrO се раствора во разредена хлороводородна киселина:

CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O

Во воздухот, кога се загрева над 100 0 C, CrO се претвора во Cr 2 O 3.

Дивалентни хромови соли се формираат кога хром метал се раствора во киселини. Овие реакции се одвиваат во атмосфера на ниско-активен гас (на пример H 2), бидејќи во присуство на воздух лесно се случува оксидација на Cr(II) до Cr(III).

Хром хидроксид се добива во форма на жолт талог со дејство на алкален раствор на хром (II) хлорид:

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

Cr(OH) 2 има основни својства и е редукционо средство. Хидрираниот Cr2+ јон е бледо син. Воден раствор на CrCl 2 има сина боја. Во воздухот во водени раствори, соединенијата на Cr(II) се трансформираат во соединенија на Cr(III). Ова е особено изразено во Cr(II) хидроксид:

4Cr(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Cr(OH) 3

Тривалентни соединенија на хром.

Хром (III) оксид Cr 2 O 3 е огноотпорен зелен прав. Неговата цврстина е блиску до корунд. Во лабораторија може да се добие со загревање на амониум дихромат:

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

Cr 2 O 3 е амфотеричен оксид, кога се спојува со алкалии формира хромити: Cr 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O

Хром хидроксид е исто така амфотерно соединение:

Cr(OH) 3 + HCl = CrCl 3 + 3H 2 O
Cr(OH) 3 + NaOH = NaCrO 2 + 2H 2 O

Безводниот CrCl 3 има изглед на темно виолетови листови, целосно е нерастворлив во ладна вода и се раствора многу бавно кога се вари. Безводен хром (III) сулфат Cr 2 (SO 4) 3 има розова боја и исто така е слабо растворлив во вода. Во присуство на редукциони агенси, формира пурпурен хром сулфат Cr 2 (SO 4) 3 *18H 2 O. Познати се и зелените хром сулфат хидрати кои содржат помалку вода. Хром стипса KCr(SO 4) 2 *12H 2 O кристализира од раствори кои содржат виолетовиот хром сулфат и калиум сулфат. Растворот од хром стипса станува зелен кога се загрева поради формирање на сулфати.

Реакции со хром и неговите соединенија

Речиси сите соединенија на хром и нивните раствори се интензивно обоени. Имајќи безбоен раствор или бел талог, со голема веројатност можеме да заклучиме дека хромот е отсутен.

1. Дозволете силно да загрееме во пламенот на горилникот на порцеланска чаша толкава количина на калиум дихромат што ќе собере на врвот на ножот. Солта нема да ослободи вода на кристализација, туку ќе се стопи на температура од околу 400 0 C за да формира темна течност. Да го загрееме уште неколку минути на силен оган. По ладењето, на фрагментот се формира зелен талог. Дел од него се раствора во вода (пожолтува), а другиот го оставаме на ронката. Солта се распаѓа кога се загрева, што резултира со формирање на растворлив жолт калиум хромат K 2 CrO 4 и зелен Cr 2 O 3.
2. Растворете 3 g калиум бихромат во прав во 50 ml вода. Во едниот дел додадете малку калиум карбонат. Ќе се раствори со ослободување на CO 2, а бојата на растворот ќе стане светло жолта. Хроматот се формира од калиум дихромат. Ако сега додадете 50% раствор на сулфурна киселина во делови, црвено-жолтата боја на дихроматот повторно ќе се појави.
3. Истурете 5 ml во епрувета. раствор на калиум бихромат, се вари со 3 ml концентрирана хлороводородна киселина под притисок. Жолто-зелениот токсичен гас хлор се ослободува од растворот бидејќи хроматот ќе оксидира HCl до Cl 2 и H 2 O. Самиот хромат ќе се претвори во зелен тривалентен хром хлорид. Може да се изолира со испарување на растворот, а потоа, споен со сода и шалитра, да се претвори во хромат.
4. Кога се додава раствор од олово нитрат, се таложи жолт хромат на олово; При интеракција со раствор од сребро нитрат, се формира црвено-кафеав талог од сребрен хромат.
5. Додадете водород пероксид во растворот на калиум бихромат и закиселете го растворот со сулфурна киселина. Растворот добива длабока сина боја поради формирање на хром пероксид. Кога ќе се протресе со одредена количина на етер, пероксидот ќе се трансформира во органски растворувач и ќе го обои сино. Оваа реакција е специфична за хромот и е многу чувствителна. Може да се користи за откривање на хром во метали и легури. Пред сè, треба да го растворите металот. При долготрајно вриење со 30% сулфурна киселина (може да додадете и хлороводородна киселина), хромот и многу челици делумно се раствораат. Добиениот раствор содржи хром (III) сулфат. За да можеме да извршиме реакција на откривање, прво ја неутрализираме со каустична сода. Се таложи сиво-зелениот хром(III) хидроксид, кој се раствора во вишок NaOH и формира зелен натриум хромит. Филтрирајте го растворот и додадете 30% водород пероксид. Кога ќе се загрее, растворот ќе стане жолт додека хромот оксидира во хромат. Закиселувањето ќе предизвика растворот да изгледа сино. Обоеното соединение може да се извлече со тресење со етер.

Аналитички реакции за јони на хром.

1. Додадете 2M раствор на NaOH на 3-4 капки раствор на хром хлорид CrCl 3 додека не се раствори почетниот талог. Забележете ја бојата на формираниот натриум хромит. Загрејте го добиениот раствор во водена бања. Што се случува?
2. На 2-3 капки раствор на CrCl 3, додадете еднаков волумен од 8 M раствор на NaOH и 3-4 капки 3% раствор H 2 O 2. Загрејте ја реакционата смеса во водена бања. Што се случува? Каков талог се формира ако добиениот обоен раствор се неутрализира, на него се додаде CH 3 COOH, а потоа Pb(NO 3) 2?
3. Истурете 4-5 капки раствори на хром сулфат Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 и KMnO 4 во епрувета. Загрејте ја реакционата смеса неколку минути во водена бања. Забележете ја промената на бојата на растворот. Што го предизвика?
4. На 3-4 капки раствор на K 2 Cr 2 O 7 закиселена со азотна киселина, се додаваат 2-3 капки раствор H 2 O 2 и се меша. Појавата на сина боја на растворот се должи на појавата на перхромна киселина H 2 CrO 6:

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

Обрнете внимание на брзото распаѓање на H 2 CrO 6:

2H 2 CrO 6 + 8H+ = 2Cr 3+ + 3O 2 + 6H 2 O
сина зелена боја

Перхромната киселина е многу постабилна во органските растворувачи.

1. На 3-4 капки раствор на K 2 Cr 2 O 7 закиселена со азотна киселина, додадете 5 капки изоамил алкохол, 2-3 капки раствор H 2 O 2 и протресете ја реакционата смеса. Слојот на органски растворувач што лебди до врвот е обоен во светло сина боја. Бојата избледува многу бавно. Споредете ја стабилноста на H 2 CrO 6 во органски и водени фази.
2. Кога CrO 4 2- стапува во интеракција со јони Ba 2 +, талог жолт талог од бариум хромат BaCrO 4 се таложи.
3. Сребрениот нитрат формира талог од сребрен хромат во тула-црвена боја со CrO 4 2 јони.
4. Земете три епрувети. Ставете 5-6 капки од растворот K 2 Cr 2 O 7 во едната од нив, истиот волумен од растворот K 2 CrO 4 во втората и три капки од двата раствори во третата. Потоа додадете три капки раствор на калиум јодид во секоја епрувета. Објаснете го вашиот резултат. Закиселете го растворот во втората епрувета. Што се случува? Зошто?

Забавни експерименти со соединенија на хром

1. Мешавина од CuSO 4 и K 2 Cr 2 O 7 станува зелена кога се додава алкал и пожолтува во присуство на киселина. Со загревање на 2 mg глицерол со мала количина (NH 4) 2 Cr 2 O 7 и потоа додавање на алкохол, по филтрацијата се добива светло зелен раствор кој пожолтува кога се додава киселина, а позеленува во неутрален или алкален животната средина.
2. Ставете „мешавина од рубин“ во центарот на лимена конзерва со термит - внимателно мелена и ставете ја во алуминиумска фолија Al 2 O 3 (4,75 g) со додавање на Cr 2 O 3 (0,25 g). За да не се излади теглата подолго, потребно е да се закопа под горниот раб во песок, а откако термитот ќе се запали и ќе започне реакцијата, покријте ја со железен лим и покријте ја со песок. Ископајте ја теглата за еден ден. Резултатот е црвен рубин во прав.
3. 10 g калиум дихромат се мелат со 5 g натриум или калиум нитрат и 10 g шеќер. Смесата се навлажнува и се меша со колодион. Ако прашокот се компресира во стаклена цевка, а потоа стапот се истурка и запали на крајот, „змија“ ќе почне да лази, прво црна, а по ладењето - зелена. Стап со дијаметар од 4 mm гори со брзина од околу 2 mm во секунда и се протега 10 пати.
4. Ако измешате раствори од бакар сулфат и калиум дихромат и додадете малку раствор од амонијак, ќе се формира аморфен кафеав талог од составот 4СuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O, кој се раствора во хлороводородна киселина за да формира жолт раствор, а во вишок. од амонијак се добива зелен раствор. Ако дополнително додадете алкохол во овој раствор, ќе се формира зелен талог, кој по филтрирањето станува син, а по сушењето сино-виолетови со црвени искри, јасно видливи на силна светлина.
5. Хром оксидот што останува по експериментите „вулкан“ или „фараонови змии“ може да се регенерира. За да го направите ова, треба да споите 8 g Cr 2 O 3 и 2 g Na 2 CO 3 и 2,5 g KNO 3 и да ја третирате изладената легура со врела вода. Резултатот е растворлив хромат, кој може да се претвори во други соединенија Cr(II) и Cr(VI), вклучувајќи го и оригиналниот амониум дихромат.

Примери на редокс транзиции кои вклучуваат хром и неговите соединенија

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

а) (NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O б) Cr 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O
в) 2NaCrO 2 + 3Br 2 + 8NaOH = 6NaBr + 2Na 2 CrO 4 + 4H 2 O
г) 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-

а) 2Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H 2 O = 2Cr(OH) 3
б) Cr(OH) 3 + 3HCl = CrCl 3 + 3H 2 O
в) 2CrCl 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 O = K 2 Cr 2 O 7 + 2Mn(OH) 2 + 6HCl
г) K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH = 2K 2 CrO 4 + H 2 O

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

а) CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O
б) CrO + H 2 O = Cr(OH) 2
в) Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H 2 O = 2Cr(OH) 3
г) Cr(OH) 3 + 3HNO 3 = Cr(NO 3) 3 + 3H 2 O
д) 4Сr(NO 3) 3 = 2Cr 2 O 3 + 12NO 2 + O 2
д) Cr 2 O 3 + 2 NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O

Chromium елемент како изведувач

Хемичарите доста често се свртеа кон проблемот со создавање вештачки пигменти за сликање. Во 18-19 век била развиена технологијата за производство на многу сликарски материјали. Луј Николас Вокелин во 1797 година, кој го открил досега непознатиот елемент хром во сибирската црвена руда, подготвил нова, извонредно стабилна боја - хром зелена. Неговиот хромофор е водороден хром(III) оксид. Почна да се произведува под името „смарагд зелена“ во 1837 година. Подоцна, L. Vauquelin предложи неколку нови бои: барит, цинк и хром жолта. Со текот на времето, тие беа заменети со поупорни жолти и портокалови пигменти базирани на кадмиум.

Зелениот хром е најиздржливата и најотпорна на светлина боја која не е подложна на атмосферски гасови. Хром зеленото мелење во масло има голема покривна моќ и е способно брзо да се исуши, поради што се користи од 19 век. широко се користи во сликарството. Тоа е од големо значење во порцеланското сликарство. Факт е дека порцеланските производи можат да се украсуваат и со сликање со подглазура и со преглазура. Во првиот случај, боите се нанесуваат на површината само на лесно запален производ, кој потоа е покриен со слој од глазура. Потоа следи главното печење со висока температура: за синтење на порцеланската маса и топење на глазурата, производите се загреваат на 1350 - 1450 0 C. Многу малку бои можат да издржат толку висока температура без хемиски промени, а во стариот дена имаше само два од нив - кобалт и хром. Црниот кобалт оксид нанесен на површината на порцеланскиот производ се спојува со глазурата за време на печењето, хемиски во интеракција со неа. Како резултат на тоа, се формираат светло сини кобалтни силикати. Секој добро го познава овој сино порцелански садови украсени со кобалт. Оксидот на хром (III) не реагира хемиски со компонентите на глазурата и едноставно лежи помеѓу порцеланските парчиња и проѕирната глазура како „слеп“ слој.

Во прилог на хром зелена, уметниците користат бои добиени од volkonskoite. Овој минерал од групата монморилонити (глинест минерал од поткласата сложени силикати Na(Mo,Al), Si 4 O 10 (OH) 2 е откриен во 1830 година од рускиот минералог Кемерер и именуван во чест на М.Н. Волконскаја, Ќерката на јунакот на Бородино, генералот Н.Н.Раевски, сопруга на Декебристот С неговата разновидна боја - од бојата на зимската затемнета ела до светло зелената боја на барска жаба.

Пабло Пикасо се обрати до геолозите од нашата земја со барање да ги проучат резервите на волконскоит, кој произведува боја со уникатно свеж тон. Во моментов, развиен е метод за производство на вештачки волконскоит. Интересно е да се забележи дека, според современите истражувања, руските иконописци користеле бои од овој материјал уште во средниот век, долго пред неговото „официјално“ откритие. Гиниерските зелени (создадени во 1837 година), чиј хромоформ е хидрат на хром оксид Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O, каде што дел од водата е хемиски врзана, а дел се адсорбира, исто така беше славна популарна меѓу уметниците. Овој пигмент и дава на бојата смарагд нијанса.

blog.site, при копирање на материјал во целост или делумно, потребна е врска до оригиналниот извор.

Хром (Cr) е елемент со атомски број 24 и атомска маса 51,996 од секундарна подгрупа од шестата група од четвртиот период на периодичниот систем на хемиски елементи на Д.И. Менделеев. Хромот е тврд метал со синкаво-бела боја. Има висока хемиска отпорност. На собна температура, Cr е отпорен на вода и воздух. Овој елемент е еден од најважните метали што се користат во индустриското легирање на челици. Соединенијата на хром имаат светли бои во различни бои, поради што го добил името. На крајот на краиштата, преведено од грчки, „хром“ значи „боја“.

Познати се 24 изотопи на хром од 42Cr до 66Cr. Стабилни природни изотопи се 50Cr (4,31%), 52Cr (87,76%), 53Cr (9,55%) и 54Cr (2,38%). Од шесте вештачки радиоактивни изотопи, најважен е 51Cr, со полуживот од 27,8 дена. Се користи како индикатор за изотоп.

За разлика од металите од антиката (злато, сребро, бакар, железо, калај и олово), хромот има свој „откривач“. Во 1766 година, во околината на Екатеринбург беше пронајден минерал кој беше наречен „сибирско црвено олово“ - PbCrO4. Во 1797 година, L. N. Vauquelin го открил елементот бр. тоа беше хромит FeCr2O4), пронајден на Урал. Подоцна во 1799 година, Ф. Тасерт открил нов метал во истиот минерал пронајден во југоисточна Франција. Се верува дека токму Тасерт прв успеал да добие релативно чист метален хром.

Метал хром се користи за хромирање, а исто така и како една од најважните компоненти на легирани челици (особено нерѓосувачки челици). Покрај тоа, хром најде примена во голем број други легури (челици отпорни на киселини и отпорни на топлина). На крајот на краиштата, внесувањето на овој метал во челик ја зголемува неговата отпорност на корозија и во водни средини при нормални температури и во гасови на покачени температури. Хромираните челици се карактеризираат со зголемена цврстина. Хромот се користи во термохромирање, процес во кој заштитниот ефект на Cr се должи на формирањето на тенок, но издржлив оксиден филм на површината на челикот, што ја спречува интеракцијата на металот со околината.

Хромните соединенија се исто така широко користени во огноотпорната индустрија: печките со отворено огниште и другата металуршка опрема се обложени со магнезитно-хромитни тули.

Хромот е еден од биогените елементи кои постојано се вклучени во ткивата на растенијата и животните. Растенијата содржат хром во нивните лисја, каде што е присутен во форма на нискомолекуларен комплекс кој не е поврзан со субклеточни структури. Досега, научниците не беа во можност да ја докажат неопходноста од овој елемент за растенијата. Меѓутоа, кај животните, Cr е вклучен во метаболизмот на липидите, протеините (дел од ензимот трипсин) и јаглехидратите (структурна компонента на факторот отпорен на гликоза). Познато е дека само тривалентен хром е вклучен во биохемиските процеси. Како и повеќето други важни хранливи материи, хромот влегува во животинското или човечкото тело преку храната. Намалувањето на овој микроелемент во телото доведува до забавен раст, нагло зголемување на нивото на холестерол во крвта и намалување на чувствителноста на периферните ткива на инсулин.

Во исто време, хромот во својата чиста форма е многу токсичен - Cr металната прашина го иритира ткивото на белите дробови, соединенијата на хром (III) предизвикуваат дерматитис. Соединенијата на хром (VI) доведуваат до разни човечки болести, вклучително и рак.

Биолошки својства

Хромот е важен биоген елемент, кој секако е вклучен во ткивата на растенијата, животните и луѓето. Просечната содржина на овој елемент во растенијата е 0,0005%, а речиси целиот се акумулира во корените (92-95%), а остатокот е содржан во лисјата. Високите растенија не поднесуваат концентрации на овој метал над 3∙10-4 mol/l. Кај животните, содржината на хром се движи од десет илјадити до десет милионити проценти од процентот. Но, во планктонот, коефициентот на акумулација на хром е неверојатен - 10.000-26.000 Кај возрасното човечко тело, содржината на Cr се движи од 6 до 12 mg. Покрај тоа, физиолошката потреба за хром за луѓето не е точно утврдена. Во голема мера зависи од исхраната - кога се јаде храна богата со шеќер, потребата на телото за хром се зголемува. Општо е прифатено дека на едно лице му требаат приближно 20-300 mcg од овој елемент дневно. Како и другите биогени елементи, хромот може да се акумулира во ткивата на телото, особено во косата. Токму во нив содржината на хром укажува на степенот на обезбедување на телото со овој метал. За жал, со возраста, „резервите“ на хром во ткивата се исцрпуваат, со исклучок на белите дробови.

Хромот е вклучен во метаболизмот на липидите, протеините (присутни во ензимот трипсин), јаглехидратите (е структурна компонента на факторот отпорен на гликоза). Овој фактор обезбедува интеракција на клеточните рецептори со инсулин, а со тоа ја намалува потребата на телото за него. Факторот на толеранција на гликоза (GTF) го подобрува дејството на инсулинот во сите метаболички процеси што го вклучуваат. Покрај тоа, хромот учествува во регулирањето на метаболизмот на холестеролот и е активатор на одредени ензими.

Главниот извор на хром кај животните и луѓето е храната. Научниците открија дека концентрацијата на хром во растителната храна е значително помала отколку во храната од животинско потекло. Најбогати извори на хром се пивскиот квасец, месото, црниот дроб, мешунките и цели непреработени житарки. Намалувањето на содржината на овој метал во храната и крвта доведува до намалување на стапката на раст, зголемување на холестеролот во крвта и намалување на чувствителноста на периферните ткива на инсулин (состојба слична на дијабетес). Покрај тоа, се зголемува ризикот од развој на атеросклероза и нарушувања на повисоката нервна активност.

Сепак, дури и при концентрации од дел од милиграм на кубен метар во атмосферата, сите соединенија на хром имаат токсичен ефект врз телото. Труењето со хром и неговите соединенија е вообичаено при нивното производство, во машинството, металургијата и во текстилната индустрија. Степенот на токсичност на хромот зависи од хемиската структура на неговите соединенија - дихроматите се поотровни од хроматите, соединенијата Cr+6 се поотровни од соединенијата Cr+2 и Cr+3. Знаците на труење вклучуваат чувство на сувост и болка во носната шуплина, болки во грлото, отежнато дишење, кашлање и слични симптоми. Ако има благ вишок на пареа или прашина на хром, знаците на труење исчезнуваат набргу откако работата во работилницата ќе престане. Со продолжен постојан контакт со соединенија на хром, се појавуваат знаци на хронично труење - слабост, постојани главоболки, губење на тежината, диспепсија. Почнуваат нарушувања во функционирањето на гастроинтестиналниот тракт, панкреасот и црниот дроб. Се развива бронхитис, бронхијална астма и пневмосклероза. Се појавуваат кожни болести - дерматитис, егзема. Покрај тоа, соединенијата на хром се опасни канцерогени материи кои можат да се акумулираат во ткивата на телото, предизвикувајќи рак.

Превенцијата на труење вклучува периодични медицински прегледи на персоналот кој работи со хром и неговите соединенија; инсталација на вентилација, опрема за сузбивање и собирање прашина; употреба на лична заштитна опрема (респиратори, ракавици) од страна на работниците.

Коренот „хром“ во неговиот концепт на „боја“, „боја“ е дел од многу зборови што се користат во широк спектар на области: наука, технологија, па дури и музика. Толку многу имиња на фотографски филмови го содржат овој корен: „ортохром“, „панхром“, „изопанхром“ и други. Зборот хромозом е составен од два грчки збора: хромо и сома. Буквално ова може да се преведе како „обоено тело“ или „тело што е насликано“. Структурниот елемент на хромозомот, формиран во интерфазата на клеточното јадро како резултат на удвојување на хромозомот, се нарекува „хроматид“. „Хроматин“ е супстанца од хромазоми сместени во јадрата на растителните и животинските клетки, која е интензивно обоена со нуклеарни бои. „Хроматофорите“ се пигментни клетки кај животните и луѓето. Во музиката се користи концептот на „хроматска скала“. „Хромка“ е еден од видовите на руска хармоника. Во оптика, постојат концепти на „хроматска аберација“ и „хроматска поларизација“. „Хроматографија“ е физичко-хемиска метода за одвојување и анализа на смесите. „Хромоскоп“ е уред за добивање слика во боја со оптичко комбинирање на две или три фотографски слики одвоени во боја, осветлени преку специјално избрани различно обоени филтри.

Најтоксичен е хром (VI) оксид CrO3, тој припаѓа на класата на опасност I. Смртоносна доза за луѓе (орално) 0,6 g Етил алкохол се запали при контакт со свежо подготвен CrO3!

Најчестата класа на нерѓосувачки челик содржи 18% Cr, 8% Ni, околу 0,1% C. Има одлична отпорност на корозија и оксидација и ја задржува силата на високи температури. Токму од овој челик се изработени листовите користени во изградбата на скулпторската група на В.И. Мухина „Работничка и колективна фарма“.

Ферохром, кој се користел во металуршката индустрија за производство на хромирани челици, бил со многу слаб квалитет на крајот на 19 век. Ова се должи на ниската содржина на хром во него - само 7-8%. Тогаш тоа беше наречено „тасманиско леано железо“ поради фактот што оригиналната железна-хромна руда била увезена од Тасманија.

Претходно беше споменато дека хромирана стипса се користи за потемнување на кожа. Благодарение на ова, се појави концептот на „хромирани“ чизми. Кожата исончана со соединенија на хром добива сјај, сјај и цврстина.

Многу лаборатории користат „хромна смеса“ - мешавина од заситен раствор на калиум дихромат со концентрирана сулфурна киселина. Се користи за одмастување на површините на стаклените и челичните лабораториски стакларија. Ги оксидира мастите и ги отстранува нивните остатоци. Само внимателно ракувајте со оваа смеса, бидејќи таа е мешавина од силна киселина и силно оксидирачко средство!

Во денешно време дрвото сè уште се користи како градежен материјал, бидејќи е ефтин и лесен за обработка. Но, има и многу негативни својства - подложност на пожари, габични заболувања кои го уништуваат. За да се избегнат сите овие проблеми, дрвото е импрегнирано со специјални соединенија кои содржат хромати и дихромати, плус цинк хлорид, бакар сулфат, натриум арсенат и некои други супстанции. Благодарение на таквите композиции, дрвото ја зголемува својата отпорност на габи и бактерии, како и на отворен оган.

Хром зазема посебна ниша во печатењето. Во 1839 година, беше откриено дека хартијата импрегнирана со натриум бихромат одеднаш стана кафеава кога беше изложена на силна светлина. Потоа се покажа дека бихроматните облоги на хартија, по изложувањето, не се раствораат во вода, но, кога се навлажнуваат, добиваат синкава нијанса. Принтери ја искористија оваа сопственост. Посакуваниот модел е фотографиран на плоча со колоидна обвивка која содржи дихромат. Осветлените места не се раствораа за време на перењето, а неизложените места се растворија, а на плочата остана шема од која можеше да се печати.

Приказна

Историјата на откривањето на елементот бр. 24 започна во 1761 година, кога во рудникот Березовски (источното подножје на планините Урал) во близина на Екатеринбург беше пронајден необичен црвен минерал, кој, кога ќе се исчисти во прашина, даваше жолта боја. Наодот му припаѓал на професорот од Универзитетот во Санкт Петербург, Јохан Готлоб Леман. Пет години подоцна, научникот ги испорача примероците во градот Санкт Петербург, каде што спроведе серија експерименти врз нив. Поточно, необичните кристали ги обработил со хлороводородна киселина, што резултирало со бел талог во кој било пронајдено олово. Врз основа на добиените резултати, Леман го нарекол минералот сибирско црвено олово. Ова е приказна за откривањето на крокоит (од грчкиот „крокос“ - шафран) - природен хромат на олово PbCrO4.

Заинтересиран за ова откритие, Питер Симон Палас, германски натуралист и патник, организираше и водеше експедиција на Академијата на науките во Санкт Петербург во срцето на Русија. Во 1770 година, експедицијата стигна до Урал и го посети рудникот Березовски, каде беа земени примероци од минералот што се проучуваше. Вака го опишува самиот патник: „Овој неверојатен минерал од црвено олово го нема во ниту едно друго наоѓалиште. Кога се меле во прав, станува жолто и може да се користи во уметнички минијатури“. Германското претпријатие ги надмина сите тешкотии во ископувањето и испораката на крокоит во Европа. И покрај фактот дека овие операции траеја најмалку две години, наскоро патуваа вагоните на благородните господа од Париз и Лондон, обоени со фино мелен крокоит. Збирките на минералошките музеи на многу универзитети од стариот свет се збогатени со најдобрите примероци на овој минерал од руските длабочини. Сепак, европските научници не можеа да го откријат составот на мистериозниот минерал.

Ова траело триесет години, додека примерок од сибирско црвено олово не паднал во рацете на Николас Луис Вокелин, професор по хемија на Париското минералошко училиште, во 1796 година. Откако го анализирал крокоитот, научникот не нашол ништо во него освен оксиди од железо, олово и алуминиум. Последователно, Вокелин го третираше крокоитот со раствор од поташа (K2CO3) и, по таложењето на бел талог од олово карбонат, изолираше жолт раствор од непозната сол. По спроведувањето на серија експерименти за третирање на минералот со соли на различни метали, професорот, користејќи хлороводородна киселина, изолираше раствор од „црвена оловна киселина“ - хром оксид и вода (хромната киселина постои само во разредени раствори). Со испарување на овој раствор, тој добил рубин-црвени кристали (хром анхидрид). Понатамошното загревање на кристалите во графитна садница во присуство на јаглен даде многу споени сиви кристали во облик на игла - нов, досега непознат метал. Следната серија на експерименти ја покажа високата огноотпорност на добиениот елемент и неговата отпорност на киселини. Париската академија на науките веднаш беше сведок на откритието, научникот, на инсистирање на неговите пријатели, го даде името на новиот елемент - хром (од грчката „боја“, „боја“) поради разновидноста на нијансите на соединенијата; се формира. Во неговите понатамошни дела, Вокелин самоуверено изјавил дека смарагдната боја на некои скапоцени камења, како и природните силикати на берилиум и алуминиум, се објаснуваат со мешањето на соединенија на хром во нив. Пример е смарагд, кој е берил со зелена боја во кој алуминиумот е делумно заменет со хром.

Јасно е дека Vauquelin не добил чист метал, најверојатно неговите карбиди, што е потврдено со обликот на игла на светло сиви кристали. Чистиот хром метал подоцна го добил Ф. Тасерт, веројатно во 1800 година.

Исто така, независно од Вокелин, хромот бил откриен од Клапрот и Ловиц во 1798 година.

Да се ​​биде во природа

Во утробата на земјата, хромот е прилично чест елемент, и покрај фактот што не се наоѓа во слободна форма. Неговата кларк (просечна содржина во земјината кора) е 8,3,10-3% или 83 g/t. Сепак, неговата дистрибуција меѓу расите е нерамномерна. Овој елемент е главно карактеристичен за обвивката на Земјата, факт е дека ултрамафичните карпи (перидотити), кои се претпоставува дека се блиски во составот на обвивката на нашата планета, се најбогати со хром: 2 10-1% или 2 kg/t. Во таквите карпи Cr формира масивни и распространети руди, а со нив се поврзува и формирањето на најголемите наоѓалишта на овој елемент. Содржината на хром е висока и во основните карпи (базалти и сл.) 2 10-2% или 200 g/t. Многу помалку Cr се наоѓа во киселинските карпи: 2,5 10-3%, седиментните карпи (песочници) - 3,5 10-3%, шкрилците исто така содржат хром - 9 10-3%.

Може да се заклучи дека хромот е типичен литофилен елемент и речиси целосно е содржан во длабоките минерали во внатрешноста на Земјата.

Постојат три главни минерали на хром: магнохромит (Mn, Fe) Cr2O4, хромопикотит (Mg, Fe) (Cr, Al) 2O4 и алуминохромит (Fe, Mg) (Cr, Al) 2O4. Овие минерали имаат едно име - хром спинел и општата формула (Mg, Fe)O (Cr, Al, Fe) 2O3. Тие не се разликуваат по изглед и неточно се нарекуваат „хромити“. Нивниот состав е променлив. Содржината на најважните компоненти варира (тежина %): Cr2O3 од 10,5 до 62,0; Al2O3 од 4 до 34,0; Fe2O3 од 1,0 до 18,0; FeO од 7,0 до 24,0; MgO од 10,5 до 33,0; SiO2 од 0,4 до 27,0; TiO2 нечистотии до 2; V2O5 до 0,2; ZnO до 5; MnO до 1. Некои руди на хром содржат 0,1-0,2 g/t елементи од платинската група и до 0,2 g/t злато.

Покрај различните хромити, хромот е дел и од голем број други минерали - хром везувиан, хром хлорит, хром турмалин, хром мика (фухсит), хром гранат (уваровит) итн., кои често ги придружуваат рудите, но не се од индустриски важност. Хромот е релативно слаб воден мигрант. Под егзогени услови, хромот, како и железото, мигрира во форма на суспензии и може да таложи во глините. Најподвижна форма се хроматите.

Од практично значење, можеби, има само хромит FeCr2O4, кој припаѓа на спинели - изоморфни минерали на кубниот систем со општа формула MO Me2O3, каде што M е двовалентен метален јон, а Me е тривалентен метален јон. Освен во спинели, хромот се наоѓа во многу многу поретки минерали, на пример, меланохроит 3PbO 2Cr2O3, вокеленит 2(Pb,Cu)CrO4(Pb,Cu)3(PO4)2, тарапакаит K2CrO4, дицеит CaIO3 CaCriO4 и други.

Хромите обично се наоѓаат во форма на зрнести маси со црна боја, поретко - во форма на октаедрални кристали, имаат метален сјај и се јавуваат во форма на континуирани маси.

На крајот на 20 век, резервите на хром (идентификувани) во речиси педесет земји во светот со наоѓалишта на овој метал изнесуваа 1674 милиони тони Водечката позиција е окупирана од Република Јужна Африка - 1050 милиони тони придонес има комплексот Бушвелд (околу 1000 милиони тони). Второто место во ресурсите на хром му припаѓа на Казахстан, каде што се ископува многу квалитетна руда во регионот Актобе (масив Кемпирај). И други земји имаат резерви на овој елемент. Турција (во Гулеман), Филипини на островот Лузон, Финска (Кеми), Индија (Сукинда) итн.

Нашата земја има свои развиени наоѓалишта на хром на Урал (Донское, Сарановскоје, Калиловскоје, Алапаевское и многу други). Покрај тоа, на почетокот на 19 век, наоѓалиштата на Урал беа главните извори на хромирани руди. Дури во 1827 година, Американецот Исак Тисон открил големо наоѓалиште на хромна руда на границата на Мериленд и Пенсилванија, заземајќи го рударскиот монопол долги години. Во 1848 година, во Турција, во близина на Бурса, беа пронајдени наоѓалишта на висококвалитетен хром, а наскоро (по исцрпувањето на наоѓалиштето во Пенсилванија) токму оваа земја ја презеде улогата на монопол. Ова продолжи до 1906 година, кога беа откриени богати наоѓалишта на хром во Јужна Африка и Индија.

Апликација

Вкупната потрошувачка на чист хром метал денес е приближно 15 милиони тони. Производството на електролитски хром - најчистиот - изнесува 5 милиони тони, што е една третина од вкупната потрошувачка.

Хромот е широко користен за легирање на челици и легури, давајќи им отпорност на корозија и топлина. Повеќе од 40% од добиениот чист метал се троши во производството на такви „суперлегури“. Најпознати отпорни легури се нихром со содржина на Cr од 15-20%, легури отпорни на топлина - 13-60% Cr, нерѓосувачки легури - 18% Cr и челици со топчести лежишта 1% Cr. Додавањето на хром на конвенционалните челици ги подобрува нивните физички својства и го прави металот поподложен на термичка обработка.

Металниот хром се користи за хромирање - нанесување на тенок слој на хром на површината на челичните легури со цел да се зголеми отпорноста на корозија на овие легури. Хромираната обвивка совршено се спротивставува на ефектите на влажниот атмосферски воздух, солениот морски воздух, водата, азотни и повеќето органски киселини. Таквите премази имаат две намени: заштитна и декоративна. Дебелината на заштитните облоги е околу 0,1 mm тие се нанесуваат директно на производот и му даваат зголемена отпорност на абење. Декоративните премази имаат естетска вредност тие се нанесуваат на слој од друг метал (бакар или никел), кој всушност врши заштитна функција. Дебелината на таков слој е само 0,0002-0,0005 mm.

Соединенијата на хром исто така активно се користат во различни области.

Во производството на огноотпорни материјали се користи главната руда на хром - хромит FeCr2O4. Магнезит-хромитните тули се хемиски пасивни и отпорни на топлина, тие можат да издржат ненадејни, повторени температурни промени, поради што се користат во структурите на сводовите на печките со отворено огниште и работниот простор на другите металуршки уреди и конструкции.

Тврдоста на кристалите на хром (III) оксид - Cr2O3 е споредлива со цврстината на корундот, што обезбедува негова употреба во композициите на пасти за мелење и преклопување што се користат во механичкото инженерство, накитот, оптичката и часовната индустрија. Се користи и како катализатор за хидрогенизација и дехидрогенизација на одредени органски соединенија. Cr2O3 се користи во сликарството како зелен пигмент и за боење на стакло.

Калиум хромат - K2CrO4 се користи во штавење кожа, како мрсна во текстилната индустрија, во производството на бои и во белење на восок.

Калиум дихромат (хромпик) - K2Cr2O7 исто така се користи за потемнување на кожа, како средство за боење ткаенини и е инхибитор на корозија за метали и легури. Се користи за правење кибрит и за лабораториски цели.

Хром (II) хлоридот CrCl2 е многу силен редукционен агенс, кој лесно се оксидира дури и со кислород во атмосферата, кој се користи во анализата на гасовите за квантитативна апсорпција на О2. Покрај тоа, тој се користи во ограничен обем во производството на хром со електролиза на стопени соли и хроматометрија.

Хром-калиум стипса K2SO4.Cr2(SO4)3 24H2O се користи главно во текстилната индустрија - за штавење кожа.

Безводен хром хлорид CrCl3 се користи за нанесување на хромирани облоги на површината на челици со хемиско таложење на пареа и е составен дел на некои катализатори. CrCl3 хидратите се средство за боење ткаенини.

Различни бои се направени од олово хромат PbCrO4.

Раствор од натриум дихромат се користи за чистење и гравирање на површината на челичната жица пред поцинкување, а исто така и за осветлување на месинг. Хромната киселина се добива од натриум дихромат, кој се користи како електролит при хромирање на метални делови.

Производство

Во природата, хромот се среќава главно во форма на хромна железна руда FeO∙Cr2O3 кога се редуцира со јаглен, се добива легура на хром со железо - ферохром, кој директно се користи во металуршката индустрија во производството на хромирани челици; . Содржината на хром во овој состав достигнува 80% (по тежина).

Редукцијата на хром (III) оксид со јаглен е наменета за добивање на високојаглероден хром неопходен за производство на специјални легури. Процесот се изведува во електричен лак печка.

За да се добие чист хром, прво се подготвува оксидот на хром(III), а потоа се редуцира со алуминиотермичен метод. Во овој случај, мешавина од прашок или во форма на алуминиумски струготини (Al) и полнење на хром оксид (Cr2O3) прво се загреваат на температура од 500-600 ° C. Потоа, редукцијата се започнува со мешавина од бариум пероксид со алуминиумски прав, или со запалување на дел од полнењето, проследено со додавање на преостанатиот дел. Во овој процес, важно е добиената топлинска енергија да биде доволна за да се стопи хромот и да се одвои од згура.

Cr2O3 + 2Al = 2Cr + 2Al2O3

Вака добиениот хром содржи одредена количина на нечистотии: железо 0,25-0,40%, сулфур 0,02%, јаглерод 0,015-0,02%. Содржината на чиста супстанција е 99,1-99,4%. Овој хром е кревок и лесно се меле во прав.

Реалноста на овој метод беше докажана и демонстрирана уште во 1859 година од Фридрих Волер. На индустриско ниво, алуминотермичкото намалување на хромот стана возможно само откако метод за производство на евтин алуминиум стана достапен. Голдшмит беше првиот што разви безбеден начин за регулирање на високо егзотермичниот (оттука и експлозивниот) процес на редукција.

Кога е неопходно да се добие хром со висока чистота, индустријата користи електролитски методи. Електролизата се изведува со употреба на мешавина од хром анхидрид, хромоамониум стипса или хром сулфат со разредена сулфурна киселина. Хром депониран на алуминиум или катоди од нерѓосувачки челик за време на процесот на електролиза содржи растворени гасови како нечистотии. Чистота од 99,90-99,995% може да се постигне со користење на високотемпературно (1500-1700°C) прочистување во проток на водород и вакуумско дегасирање. Напредните техники за рафинирање на електролитски хром го отстрануваат сулфурот, азот, кислородот и водородот од суровиот производ.

Покрај тоа, можно е да се добие Cr метал со електролиза на CrCl3 или CrF3 се топи во мешавина со калиум, калциум и натриум флуориди на температура од 900 ° C во средина на аргон.

Можноста за електролитски метод за добивање на чист хром ја докажал Бунсен во 1854 година со подложување на воден раствор на хром хлорид на електролиза.

Индустријата исто така користи силикотермички метод за производство на чист хром. Во овој случај, хромот се намалува од оксид со силициум:

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

Хромот силикотермално се топи во лачни печки. Додавањето на жив вар ви овозможува да го претворите огноотпорниот силициум диоксид во ниско топење на калциум силикат згура. Чистотата на силикотермичкиот хром е приближно иста како алуминотермичкиот хром, но природно, содржината на силициум во него е малку повисока, а содржината на алуминиум е малку помала.

Cr може да се добие и со редукција на Cr2O3 со водород на 1500°C, редукција на безводен CrCl3 со водород, алкални или земноалкални метали, магнезиум и цинк.

За да добијат хром, тие се обиделе да користат и други средства за намалување - јаглерод, водород, магнезиум. Сепак, овие методи не се широко користени.

Процесот на Ван Аркел-Кучман-Де Бур користи распаѓање на хром (III) јодид на жица загреана на 1100 ° C со таложење на чист метал на неа.

Физички својства

Хромот е тврд, многу тежок, огноотпорен, податлив метал со челично-сива боја. Чистиот хром е прилично пластичен, кристализира во решетка во центарот на телото, a = 2,885 Å (на температура од 20 ° C). На температура од околу 1830 ° C, постои голема веројатност за трансформација во модификација со решетка во центарот на лицето, a = 3,69 Å. Атомски радиус 1,27 Å; јонски радиуси од Cr2+ 0,83 Å, Cr3+ 0,64 Å, Cr6+ 0,52 Å.

Точката на топење на хром директно зависи од неговата чистота. Затоа, одредувањето на овој индикатор за чист хром е многу тешка задача - на крајот на краиштата, дури и мала содржина на азот или кислородни нечистотии може значително да ја промени вредноста на точката на топење. Многу истражувачи го проучуваат ова прашање со децении и добија резултати кои се далеку еден од друг: од 1513 до 1920 ° C. Претходно, општо прифатено беше дека овој метал се топи на температура од 1890 ° C, но современите истражувања укажуваат на температура од 1907 ° C, хромот врие на температури над 2500 ° C - податоците исто така варираат: од 2199 ° C до 2671 ° C. Густината на хромот е помала од онаа на железото; изнесува 7,19 g/cm3 (на температура од 200°C).

Хромот ги има сите основни карактеристики на металите - добро ја спроведува топлината, неговата отпорност на електрична струја е многу мала, како и повеќето метали, хромот има карактеристичен сјај. Покрај тоа, овој елемент има една многу интересна карактеристика: факт е дека на температура од 37 ° C неговото однесување не може да се објасни - се јавува остра промена во многу физички својства, оваа промена има нагло карактер. Хромот, како болен човек на температура од 37 ° C, почнува да дејствува нагоре: внатрешното триење на хромот достигнува максимум, модулот на еластичност паѓа на минимални вредности. Вредноста на скоковите на електричната спроводливост, термоелектромоторната сила и коефициентот на линеарно проширување постојано се менуваат. Научниците сè уште не можат да го објаснат овој феномен.

Специфичниот топлински капацитет на хромот е 0,461 kJ/(kg.K) или 0,11 cal/(g °C) (на температура од 25 °C); коефициент на топлинска спроводливост 67 W/(m K) или 0,16 cal/(cm sec °C) (на температура од 20 °C). Термички коефициент на линеарно проширување 8,24 10-6 (на 20 °C). Хромот на температура од 20 ° C има специфична електрична отпорност од 0,414 μΩ m, а неговиот термички коефициент на електричен отпор во опсег од 20-600 ° C е 3,01 10-3.

Познато е дека хромот е многу чувствителен на нечистотии - најмалите фракции на други елементи (кислород, азот, јаглерод) можат да го направат хромот многу кршлив. Исклучително е тешко да се добие хром без овие нечистотии. Поради оваа причина, овој метал не се користи за структурни цели. Но, во металургијата активно се користи како материјал за легирање, бидејќи неговото додавање во легурата го прави челикот тврд и отпорен на абење, бидејќи хромот е најтврд од сите метали - го сече стаклото како дијамант! Тврдоста на Бринел на хром со висока чистота е 7-9 Mn/m2 (70-90 kgf/cm2). Челиците со пружина, пружина, алат, печат и топчести лежишта се легирани со хром. Во нив (освен челиците со топчести лежишта) хромот е присутен заедно со манган, молибден, никел и ванадиум. Додавањето на хром на конвенционалните челици (до 5% Cr) ги подобрува нивните физички својства и го прави металот поподложен на термичка обработка.

Хромот е антиферомагнетен, специфична магнетна подложност 3,6 10-6. Електрична отпорност 12,710-8 Ом. Температурниот коефициент на линеарно ширење на хромот е 6,210-6. Топлината на испарување на овој метал е 344,4 kJ/mol.

Хромот е отпорен на корозија во воздухот и водата.

Хемиски својства

Хемиски, хромот е прилично инертен, ова се објаснува со присуството на издржлив тенок оксид филм на неговата површина. Cr не се оксидира во воздухот, дури и во присуство на влага. Кога се загрева, оксидацијата се јавува исклучиво на металната површина. На 1200°C филмот се уништува и оксидацијата се случува многу побрзо. На 2000°C, хромот согорува и формира зелен хром (III) оксид Cr2O3, кој има амфотерични својства. Со спојување на Cr2O3 со алкалии, се добиваат хромити:

Cr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + H2O

Некалцинираниот хром(III) оксид лесно се раствора во алкални раствори и киселини:

Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O

Во соединенијата, хромот главно покажува оксидациски состојби Cr+2, Cr+3, Cr+6. Најстабилни се Cr+3 и Cr+6. Исто така, постојат некои соединенија каде што хромот има оксидациски состојби Cr+1, Cr+4, Cr+5. Соединенијата на хром се многу разновидни по боја: бела, сина, зелена, црвена, виолетова, црна и многу други.

Хромот лесно реагира со разредени раствори на хлороводородна и сулфурна киселина за да формира хром хлорид и сулфат и да ослободи водород:

Cr + 2HCl = CrCl2 + H2

Аква регија и азотна киселина го пасивираат хромот. Покрај тоа, хромот пасивиран од азотна киселина не се раствора во разредена сулфурна и хлороводородна киселина дури и по продолжено вриење во нивните раствори, но во одреден момент се јавува растворање, придружено со насилно пена од ослободениот водород. Овој процес се објаснува со фактот дека хромот преминува од пасивна состојба во активна, во која металот не е заштитен со заштитна фолија. Освен тоа, ако повторно се додаде азотна киселина за време на процесот на растворање, реакцијата ќе престане, бидејќи хромот повторно се пасивира.

Во нормални услови, хромот реагира со флуор и формира CrF3. На температури над 600 ° C, се јавува интеракција со водена пареа, резултатот од оваа интеракција е хром (III) оксид Cr2O3:

4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

Cr2O3 се зелени микрокристали со густина од 5220 kg/m3 и висока точка на топење (2437°C). Хром (III) оксид покажува амфотерични својства, но е многу инертен и тешко се раствора во водени киселини и алкалии. Хром (III) оксид е доста токсичен. Кога ќе дојде во контакт со кожата, може да предизвика егзема и други кожни болести. Затоа, при работа со хром (III) оксид, императив е да се користи лична заштитна опрема.

Покрај оксидот, познати се и други соединенија со кислород: CrO, CrO3, добиени индиректно. Најголема опасност е од вдишениот аеросол оксид кој предизвикува тешки заболувања на горниот респираторен тракт и белите дробови.

Хромот формира голем број на соли со компоненти што содржат кислород.

Поради фактот што има одлични антикорозивни својства. Хромирана ја штити секоја друга легура од 'рѓа. Освен тоа, легирањето на челиците со хром им ја дава истата отпорност на корозија што е карактеристична за самиот метал.

Значи, ајде да разговараме денес кои се техничките и оксидационите карактеристики на хромовиот материјал, ќе бидат засегнати и главните амфотерични, редуцирачки својства и производството на метал. Ќе дознаеме и каков е ефектот на хромот врз својствата на челикот.

Хромот е метал од периодот 4 од групата 6 од секундарната подгрупа. Атомски број 24, атомска маса 51,996 е тврд метал со сребрено-сина боја. Во својата чиста форма е податлив и цврст, но најмалите примеси на азот или јаглерод му даваат кршливост и цврстина.

Хромот често се класифицира како црен метал поради бојата на неговиот главен минерал, хром железна руда. Но, името го добило од грчката „боја“, „боја“, благодарение на неговите соединенија: металните соли и оксидите со различен степен на оксидација се обоени во сите бои на виножитото.

• Во нормални услови, хромот е инертен и не реагира со кислород, азот или вода.
• Во воздухот, тој веднаш се пасивира - покриен со тенок оксиден филм, кој целосно го блокира кислородот да пристапи до металот. Од истата причина, супстанцијата не комуницира со сулфурна и азотна киселина.
• Кога се загрева, металот станува активен и реагира со вода, кислород, киселини и алкалии.

Се карактеризира со кубна решетка во центарот на телото. Нема фазни транзиции. На температура од 1830 C, можна е транзиција кон решетка во центарот на лицето.

Сепак, хромот има една интересна аномалија. На температура од 37 C, некои физички својства на металот нагло се менуваат: електричниот отпор и линеарниот коефициент на експанзија се менуваат, модулот на еластичност паѓа на минимум и внатрешното триење се зголемува. Ова се должи на преминот на точката Неел: на оваа температура, супстанцијата ги менува своите антиферомагнетни својства во парамагнетни, што претставува транзиција на прво ниво и значи нагло зголемување на волуменот.

Хемиските својства на хромот и неговите соединенија се опишани во ова видео:

Хемиски и физички својства на хромот

Точки на топење и вриење

Физичките карактеристики на металот се под влијание на нечистотии до тој степен што дури и точката на топење се покажа тешко да се утврди.

• Според современите мерења, точката на топење се смета за 1907 C. Металот е огноотпорна материја.
• Точката на вриење е 2671 C.

Подолу ќе дадеме општ опис на физичките и магнетните својства на хром металот.

Општи својства и карактеристики на хромот

Физички карактеристики

Хромот е еден од најстабилните од сите огноотпорни метали.

• Густината во нормални услови е 7200 кг/кубен метар. м, ова е помалку од .
• Тврдоста на Мохсовата скала е 5, на Бринеловата скала 7–9 Mn/m2. Хромот е најтврдиот метал познат, втор само по ураниум, иридиум, волфрам и берилиум.
• Модулот на еластичност на 20 C е 294 GPa. Ова е прилично умерена бројка.

Поради својата структура - решетка во центарот на телото, хромот има таква карактеристика како температурата на периодот на кршливо-дуктилен период. Но, кога станува збор за овој метал, оваа вредност излегува дека е многу зависна од степенот на чистота и се движи од -50 до +350 C. Во пракса, кристализираниот хром нема никаква еластичност, но по меко жарење и обликување станува податлив.

Јачината на металот исто така се зголемува со ладна работа. Легурите адитиви, исто така, значително го подобруваат овој квалитет.

Термофизички карактеристики

Како по правило, огноотпорните метали имаат високо ниво на топлинска спроводливост и, соодветно, низок коефициент на термичка експанзија. Сепак, хромот значително се разликува во неговите квалитети.

Во точката Неел, коефициентот на термичка експанзија прави остар скок, а потоа продолжува значително да се зголемува со зголемувањето на температурата. На 29 C (пред скокот), вредноста на коефициентот е 6,2 · 10-6 m/(m K).

Топлинската спроводливост ја почитува истата шема: во точката Неел паѓа, иако не толку нагло и се намалува со зголемување на температурата.

• Во нормални услови, топлинската спроводливост на супстанцијата е 93,7 W/(m K).
• Специфичниот топлински капацитет под истите услови е 0,45 J/(g K).

Електрични својства

И покрај атипичното „однесување“ на топлинска спроводливост, хромот е еден од најдобрите струјни спроводници, втор само по среброто и златото во овој параметар.

• При нормална температура, електричната спроводливост на металот ќе биде 7,9 · 106 1/(Ом m).
• Електрична отпорност – 0,127 (Ом mm2)/m.

До точката Неел - 38 C, супстанцијата е антиферомагнетна, односно под влијание на магнетно поле и во негово отсуство не се појавуваат магнетни својства. Над 38 C, хромот станува парамагнетен: покажува магнетни својства под влијание на надворешно магнетно поле.

Токсичност

Во природата, хромот се јавува само во врзана форма, така што влегувањето на чистиот хром во човечкото тело е исклучено. Сепак, познато е дека металната прашина го иритира ткивото на белите дробови и не се апсорбира преку кожата. Самиот метал не е токсичен, но истото не може да се каже за неговите соединенија.

• Тривалентен хромсе појавува во околината при неговата обработка. Сепак, може да влезе и во човечкото тело како дел од додаток во исхраната - хром пиколинат, кој се користи во програмите за слабеење. Како микроелемент, тривалентен метал е вклучен во синтезата на гликоза и е од суштинско значење. Вишокот од него, судејќи според истражувањата, не претставува одредена опасност, бидејќи не се апсорбира од цревните ѕидови. Сепак, може да се акумулира во телото.
• Шестовалентни соединенија на хромтоксични повеќе од 100-1000 пати. Може да влезе во телото за време на производството на хромати, при хромирање на предмети и за време на некои операции на заварување. Соединенијата на хексавалентниот елемент се силни оксидирачки агенси. Откако ќе влезат во гастроинтестиналниот тракт, тие предизвикуваат крварење на желудникот и цревата, можеби со перфорација на цревата. Супстанциите речиси и не се апсорбираат преку кожата, но имаат силно корозивно дејство - можни се изгореници, воспаленија и чиреви.

Хромот е задолжителен елемент за легирање при производство на не'рѓосувачки и отпорни на топлина материјали. Неговата способност да се спротивстави на корозија и да го пренесе овој квалитет на легури останува најбараниот квалитет на металот.

Хемиските својства на соединенијата на хром и неговите редокс својства се дискутирани во ова видео: