Kromi(lat. Cromium), Cr, Mendeleevin jaksollisen järjestelmän ryhmän VI kemiallinen alkuaine, atominumero 24, atomimassa 51,996; teräksensininen metalli.

Luonnonstabiilit isotoopit: 50 Cr (4,31 %), 52 Cr (87,76 %), 53 Cr (9,55 %) ja 54 Cr (2,38 %). Keinotekoisista radioaktiivisista isotoopeista tärkein on 51 Cr (puoliintumisaika T ½ = 27,8 vrk), jota käytetään isotooppimerkkiaineena.

Historiallinen viittaus. LN Vauquelin löysi kromin vuonna 1797 krokoiitti-luonnollisesta lyijykromaatista РbCrО 4 . Kromi on saanut nimensä kreikan sanasta chroma - väri, maali (sen yhdisteiden eri värien vuoksi). Vauquelinista riippumatta saksalainen tiedemies M. G. Klaproth löysi kromin krokoiitista vuonna 1798.

Kromin leviäminen luonnossa. Keskimääräinen kromipitoisuus maankuoressa (clarke) on 8,3·10 -3 %. Tämä alkuaine on luultavasti tyypillisempi maan vaipalle, koska ultramafiset kivet, joiden uskotaan olevan koostumukseltaan lähinnä Maan vaippaa, ovat rikastuneet kromilla (2·10 -4 %). Kromi muodostaa massiivisia ja hajaantuneita malmeja ultramafisissa kivissä; niihin liittyy suurimpien kromikerrostumien muodostuminen. Emäksisessä kivessä kromipitoisuus on vain 2 10 -2 %, happamissa kivissä - 2,5 10 -3 %, sedimenttikivissä (hiekkakivissä) - 3,5 10 -3 %, liuskeessa - 9 10 -3 %. Kromi on verrattain heikko vesisiirtoaine; Meriveden kromipitoisuus on 0,00005 mg/l.

Yleensä kromi on maapallon syvillä vyöhykkeillä oleva metalli; kivimeteoriitit (vaipan analogit) ovat myös rikastettu kromilla (2,7·10 -1 %). Yli 20 kromimineraalia tunnetaan. Vain kromi spinellit (jopa 54 % Cr) ovat teollisesti tärkeitä; lisäksi kromi sisältyy useisiin muihin mineraaleihin, jotka usein tulevat kromimalmien mukana, mutta joilla ei sinänsä ole käytännön arvoa (uvaroviitti, volkonskoiitti, kemeriitti, fuksiitti).

Kromin fysikaaliset ominaisuudet. Kromi on kova, raskas, tulenkestävä metalli. Puhdas kromi on muovia. Kiteytyy vartalokeskeisessä hilassa, a = 2,885Å (20 °C); 1830°C:ssa muunnos kasvokeskeisellä hilalla on mahdollinen, a = 3,69Å.

Atomisäde 1,27 Å; ionisäteet Cr 2+ 0,83Å, Cr 3+ 0,64Å, Cr 6+ 0,52 Å. Tiheys 7,19 g/cm3; tpl 1890 °C; t kip 2480 °C. Ominaislämpökapasiteetti 0,461 kJ/(kg K) (25°C); lineaarisen laajenemisen lämpökerroin 8,24 10 -6 (20 °C:ssa); lämmönjohtavuuskerroin 67 W/(m K) (20 °С); sähköinen ominaisvastus 0,414 μm m (20 °C); sähkövastuksen lämpökerroin alueella 20-600 °C on 3,01·10 -3 . Kromi on antiferromagneettista, spesifinen magneettinen susceptibiliteetti on 3,6·10 -6 . Erittäin puhtaan kromin kovuus Brinellin mukaan on 7-9 MN / m 2 (70-90 kgf / cm 2).

Kromin kemialliset ominaisuudet. Kromiatomin ulkoinen elektronikonfiguraatio on 3d 5 4s 1. Yhdisteissä sillä on tavallisesti hapetustilat +2, +3, +6, joista Cr 3+ on stabiilin; tunnetaan yksittäisiä yhdisteitä, joissa kromilla on hapetusasteet +1, +4, +5. Kromi on kemiallisesti inaktiivinen. Normaaleissa olosuhteissa se kestää happea ja kosteutta, mutta yhdistyy fluoriin muodostaen CrF 3:a. Yli 600 °C:ssa se vuorovaikuttaa vesihöyryn kanssa, jolloin muodostuu Cr 2 O 3; typpi - Cr 2 N, CrN; hiili - Cr 23 C 6, Cr 7 C 3, Cr 3 C 2; harmaa - Cr 2 S 3. Kun se fuusioituu boorin kanssa, se muodostaa CrB-boridia; piin kanssa se muodostaa silisidejä Cr 3 Si, Cr 2 Si 3, CrSi 2. Kromi muodostaa seoksia monien metallien kanssa. Vuorovaikutus hapen kanssa etenee aluksi melko aktiivisesti, sitten se hidastuu jyrkästi johtuen oksidikalvon muodostumisesta metallipinnalle. 1200°C:ssa kalvo hajoaa ja hapettuminen etenee jälleen nopeasti. Kromi syttyy hapessa 2000°C:ssa muodostaen tummanvihreää kromi(III)oksidia Cr 2 O 3 . Oksidin (III) lisäksi on muita happiyhdisteitä, kuten CrO, CrO 3, joka saadaan epäsuorasti. Kromi reagoi helposti laimennettujen suola- ja rikkihappoliuosten kanssa muodostaen kloridia ja kromisulfaattia ja vapauttaen vetyä; aqua regia ja typpihappo passivoivat kromia.

Hapetusasteen kasvaessa kromin happamat ja hapettavat ominaisuudet lisääntyvät.Cr 2+ -johdannaiset ovat erittäin vahvoja pelkistäviä aineita. Cr 2+ -ioni muodostuu kromin happoihin liukenemisen ensimmäisessä vaiheessa tai Cr 3+:n pelkistyksen aikana happamassa liuoksessa sinkin kanssa. Typpioksiduulihydraatti Cr(OH) 2 siirtyy kuivauksen aikana Cr 2 O 3 :ksi. Cr 3+ -yhdisteet ovat stabiileja ilmassa. Ne voivat olla sekä pelkistäviä että hapettavia aineita. Cr 3+ voidaan pelkistää happamassa liuoksessa sinkin kanssa Cr 2+:ksi tai hapettaa alkalisessa liuoksessa CrO 4 2-:ksi bromin ja muiden hapettimien kanssa. Hydroksidi Cr (OH) 3 (tarkemmin Cr 2 O 3 nH 2 O) on amfoteerinen yhdiste, joka muodostaa suoloja Cr 3+ -kationin tai kromihapon HCrO 2 - kromiittien suolojen kanssa (esim. KC-O 2, NaCrO 2). Cr 6+ -yhdisteet: CrO 3 kromianhydridi, kromihapot ja niiden suolat, joista tärkeimpiä ovat kromaatit ja dikromaatit - voimakkaat hapettimet. Kromi muodostaa suuren määrän suoloja happea sisältävien happojen kanssa. Kromikompleksiyhdisteet tunnetaan; Cr 3+:n kompleksiyhdisteitä on erityisen paljon, joissa kromin koordinaatioluku on 6. Kromiperoksidiyhdisteitä on huomattava määrä

Hanki Chrome. Käyttötarkoituksesta riippuen kromia saadaan eri puhtausasteina. Raaka-aineena käytetään yleensä kromispinellejä, joita rikastetaan ja sitten sulatetaan kaliumilla (tai soodalla) ilmakehän hapen läsnä ollessa. Mitä tulee Cr 3 + -pitoisten malmien pääkomponenttiin, reaktio on seuraava:

2FeCr 2 O 4 + 4K 2 CO 3 + 3,5 O 2 \u003d 4K 2 CrO 4 + Fe 2 O 3 + 4CO 2.

Tuloksena oleva kaliumkromaatti K 2 CrO 4 uutetaan kuumalla vedellä ja H 2 SO 4 :n vaikutus muuttaa sen dikromaatiksi K 2 Cr 2 O 7 . Lisäksi väkevän H 2 SO 4 liuoksen vaikutuksesta K 2 Cr 2 O 7:lla saadaan kromianhydridiä C 2 O 3 tai kuumentamalla K 2 Cr 2 O 7 rikillä - Kromioksidi (III) C 2 O 3.

Puhtain kromi saadaan teollisissa olosuhteissa joko elektrolyysillä CrO 3:n tai Cr 2 O 3:n väkevistä vesiliuoksista, jotka sisältävät H 2 SO 4:a, tai elektrolyysillä kromisulfaattia Cr 2 (SO 4) 3 . Tässä tapauksessa kromi saostetaan alumiini- tai ruostumattomasta teräksestä valmistetun katodin päälle. Täydellinen puhdistus epäpuhtauksista saavutetaan käsittelemällä kromia erittäin puhtaalla vedyllä korkeassa lämpötilassa (1500-1700 °C).

On myös mahdollista saada puhdasta kromia elektrolyysillä CrF3- tai CrCl3-sulat, jotka on sekoitettu natrium-, kalium-, kalsiumfluoridien kanssa noin 900 °C:n lämpötilassa argonatmosfäärissä.

Kromia saadaan pieniä määriä pelkistämällä Cr 2 O 3 alumiinilla tai piillä. Aluminotermisessä menetelmässä esilämmitetty seos Cr 2 O 3 ja Al jauheesta tai lastuista, johon on lisätty hapettavaa ainetta, ladataan upokkaaseen, jossa reaktio käynnistetään syttämällä Na 2 O 2:n ja Al:n seos upokkaan asti. on täynnä kromia ja kuonaa. Kromi sulatetaan silikotermisesti kaariuuneissa. Saadun kromin puhtaus määräytyy Cr 2O 3:n ja talteenottoon käytetyn AI:n tai Si:n epäpuhtauksien pitoisuuden perusteella.

Teollisuudessa kromiseoksia valmistetaan suuressa mittakaavassa - ferrokromi ja silikokromi.

Chromium-sovellus. Kromin käyttö perustuu sen lämmönkestävyyteen, kovuuteen ja korroosionkestävyyteen. Suurin osa kromista käytetään kromiterästen sulattamiseen. Alumiini- ja piilämpöistä kromia käytetään nikromin, nimonin, muiden nikkeliseosten ja stelliitin sulattamiseen.

Huomattava määrä kromia käytetään koristeellisiin korroosionkestäviin pinnoitteisiin. Kromijauhetta on käytetty laajalti metallikeraamisten tuotteiden ja hitsauselektrodien materiaalien valmistuksessa. Kromi Cr 3+ -ionina on epäpuhtaus rubiinissa, jota käytetään jalokivi- ja lasermateriaalina. Kromiyhdisteitä käytetään kankaiden etsaukseen värjäyksen aikana. Joitakin kromisuoloja käytetään ainesosana parkitusliuoksissa nahkateollisuudessa; PbCrO 4, ZnCrO 4, SrCrO 4 - taidemaaleina. Kromiitti-magnesiitin tulenkestävät tuotteet valmistetaan kromiitin ja magnesiitin seoksesta.

Kromiyhdisteet (erityisesti Cr 6 + -johdannaiset) ovat myrkyllisiä.

Kromi kehossa. Kromi on yksi biogeenisista alkuaineista, joka sisältyy jatkuvasti kasvien ja eläinten kudoksiin. Keskimääräinen kromipitoisuus kasveissa on 0,0005% (92-95% kromista kertyy juuriin), eläimissä - kymmenestä tuhannesosasta kymmeneen miljoonasosaan. Planktonisissa organismeissa kromin kertymäkerroin on valtava - 10 000-26 000. Korkeammat kasvit eivät siedä yli 3-10 -4 mol/l kromipitoisuuksia. Lehdissä se on pienimolekyylipainoisena kompleksina, joka ei liity subsellulaarisiin rakenteisiin. Eläimillä kromi osallistuu lipidien, proteiinien (osa trypsiinientsyymin), hiilihydraattien (glukoosiresistentin tekijän rakennekomponentti) aineenvaihduntaan. Pääasiallinen kromin lähde eläinten ja ihmisten kehossa on ruoka. Ruoan ja veren kromipitoisuuden väheneminen johtaa kasvunopeuden hidastumiseen, veren kolesterolin nousuun ja perifeeristen kudosten insuliiniherkkyyden heikkenemiseen.

Kromimyrkytys ja sen yhdisteet tapahtuvat niiden tuotannon aikana; koneenrakennuksessa (sähköpinnoitetut pinnoitteet); metallurgia (seoslisäaineet, seokset, tulenkestävät aineet); nahan, maalien jne. valmistuksessa. Kromiyhdisteiden myrkyllisyys riippuu niiden kemiallisesta rakenteesta: dikromaatit ovat myrkyllisempiä kuin kromaatit, Cr (VI) -yhdisteet ovat myrkyllisempiä kuin Cr (II), Cr (III) -yhdisteet. Sairauden alkumuodot ilmenevät kuivuuden ja kivun tunteena nenässä, kurkkukivuna, hengitysvaikeuksina, yskänä jne.; ne saattavat kadota, kun yhteys Chromeen katkeaa. Pitkäaikaisessa kosketuksessa kromiyhdisteiden kanssa kehittyy kroonisen myrkytyksen merkkejä: päänsärky, heikkous, dyspepsia, laihtuminen ja muut. Mahalaukun, maksan ja haiman toiminnot ovat rikki. Keuhkoputkentulehdus, keuhkoastma, diffuusi pneumoskleroosi ovat mahdollisia. Kromille altistuessaan iholle voi kehittyä dermatiittia ja ekseemaa. Joidenkin raporttien mukaan kromiyhdisteillä, pääasiassa Cr(III), on syöpää aiheuttava vaikutus.

"Kansallinen tutkimus Tomskin ammattikorkeakoulu"

Luonnonvarojen geoekologian ja geokemian instituutti

Kromi

Kurin mukaan:

Kemia

Valmistunut:

ryhmän 2G41 opiskelija Tkacheva Anastasia Vladimirovna 29.10.2014

Tarkistettu:

opettaja Stas Nikolay Fedorovich

Sijainti jaksollisessa järjestelmässä

Kromi- D. I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollisen järjestelmän 4. periodin kuudennen ryhmän sivualaryhmän elementti, jonka atominumero on 24. Se on merkitty symbolilla Cr(lat. Kromi). yksinkertainen aine kromi- kova sinivalkoinen metalli. Kromia kutsutaan joskus rautametalliksi.

Atomin rakenne

17 Cl) 2) 8) 7 - kaavio atomin rakenteesta

1s2s2p3s3p - elektroninen kaava

Atomi sijaitsee jaksossa III ja sillä on kolme energiatasoa

Atomi sijaitsee VII:ssä ryhmässä, pääalaryhmässä - 7 elektronin ulkoisella energiatasolla

Elementin ominaisuudet

Fyysiset ominaisuudet

Kromi on valkoinen kiiltävä metalli, jossa on kuutiomainen runkokeskeinen hila, \u003d 0,28845 nm, jolle on tunnusomaista kovuus ja hauraus ja jonka tiheys on 7,2 g / cm 3, yksi kovimmista puhtaista metalleista (toiseksi vain berylliumin, volframin ja uraani), jonka sulamispiste on 1903 astetta. Ja kiehumispiste noin 2570 astetta. C. Ilmassa kromin pinta on peitetty oksidikalvolla, joka suojaa sitä lisähapettumiselta. Hiilen lisääminen kromiin lisää sen kovuutta entisestään.

Kemialliset ominaisuudet

Kromi on normaaleissa olosuhteissa inertti metalli, kuumennettaessa siitä tulee varsin aktiivinen.

Vuorovaikutus ei-metallien kanssa

Kuumennettaessa yli 600 °C:seen kromi palaa hapessa:

4Cr + 3O 2 \u003d 2Cr 2 O 3.

Se reagoi fluorin kanssa 350°C:ssa, kloorin kanssa 300°C:ssa, bromin kanssa punaisessa lämpölämpötilassa muodostaen kromi(III)halogenideja:

2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3.

Se reagoi typen kanssa yli 1000 °C:n lämpötiloissa muodostaen nitridejä:

2Cr + N2 = 2CrN

tai 4Cr + N 2 = 2Cr 2 N.

2Cr + 3S = Cr 2 S 3 .

Reagoi boorin, hiilen ja piin kanssa muodostaen borideja, karbideja ja silidejä:

Cr + 2B = CrB 2 (Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 4 muodostuminen on mahdollista),

2Cr + 3C \u003d Cr 2 C 3 (Cr 23 C 6:n, Cr 7 B 3:n muodostuminen on mahdollista),

Cr + 2Si = CrSi 2 (Cr 3 Si:n, Cr 5 Si 3:n, CrSi:n mahdollinen muodostuminen).

Se ei ole vuorovaikutuksessa suoraan vedyn kanssa.

Vuorovaikutus veden kanssa

Hienoksi jauhetussa kuumassa tilassa kromi reagoi veden kanssa muodostaen kromi(III)oksidia ja vetyä:

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

Vuorovaikutus happojen kanssa

Metallien sähkökemiallisessa jännitesarjassa kromi on ennen vetyä, se syrjäyttää vedyn hapettamattomien happojen liuoksista:

Cr + 2HCl \u003d CrCl 2 + H2;

Cr + H 2 SO 4 \u003d CrSO 4 + H 2.

Ilmakehän hapen läsnä ollessa muodostuu kromi(III)suoloja:

4Cr + 12HCl + 3O 2 = 4CrCl3 + 6H2O.

Väkevät typpi- ja rikkihapot passivoivat kromia. Kromi voi liueta niihin vain voimakkaasti kuumentamalla, muodostuu kromi(III)suoloja ja hapon pelkistystuotteita:

2Cr + 6H2S04 = Cr2(SO4)3 + 3SO2 + 6H20;

Cr + 6HNO 3 \u003d Cr (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.

Vuorovaikutus alkalisten reagenssien kanssa

Alkalien vesiliuoksissa kromi ei liukene, se reagoi hitaasti alkalisulatteiden kanssa muodostaen kromiitteja ja vapauttaen vetyä:

2Cr + 6KOH \u003d 2KCrO 2 + 2K 2O + 3H 2.

Reagoi hapettavien aineiden, kuten kaliumkloraatin, alkalisten sulatteiden kanssa, kun taas kromi siirtyy kaliumkromaatiksi:

Cr + KClO 3 + 2KOH = K 2 CrO 4 + KCl + H 2 O.

Metallien talteenotto oksideista ja suoloista

Kromi on aktiivinen metalli, joka pystyy syrjäyttämään metalleja niiden suoloista: 2Cr + 3CuCl 2 = 2CrCl 3 + 3Cu.

Yksinkertaisen aineen ominaisuudet

Stabiili ilmassa passivoitumisen vuoksi. Samasta syystä se ei reagoi rikki- ja typpihapon kanssa. 2000 °C:ssa se palaa, jolloin muodostuu vihreää kromi(III)oksidia Cr 2 O 3, jolla on amfoteerisia ominaisuuksia.

Syntetisoidut kromin yhdisteet boorin kanssa (boridit Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 2, CrB 4 ja Cr 5 B 3), hiilen kanssa (karbidit Cr 23 C 6, Cr 7 C 3 ja Cr 3 C 2) , piillä (silikidit Cr 3 Si, Cr 5 Si 3 ja CrSi) ja typellä (nitridit CrN ja Cr 2 N).

Cr(+2)-yhdisteet

Hapetusaste +2 vastaa emäksistä oksidia CrO (musta). Cr 2+ -suoloja (sinisiä liuoksia) saadaan pelkistämällä Cr 3+ -suoloja tai dikromaatteja sinkillä happamassa ympäristössä ("vety eristyshetkellä"):

Kaikki nämä Cr 2+ -suolat ovat vahvoja pelkistäviä aineita siinä määrin, että ne syrjäyttävät vedyn vedestä seisoessaan. Ilmassa oleva happi, erityisesti happamassa ympäristössä, hapettaa Cr 2+:a, minkä seurauksena sininen liuos muuttuu nopeasti vihreäksi.

Ruskeaa tai keltaista Cr(OH)2-hydroksidia saostuu, kun alkaleja lisätään kromi(II)suolojen liuoksiin.

Kromidihalogenideja CrF 2, CrCl 2, CrBr 2 ja CrI 2 syntetisoitiin

Cr(+3)-yhdisteet

Hapetusaste +3 vastaa amfoteeristä oksidia Cr 2 O 3 ja hydroksidia Cr (OH) 3 (molemmat vihreitä). Tämä on kromin vakain hapetustila. Tässä hapetustilassa olevien kromiyhdisteiden väri on likaisen violetista (ioni 3+) vihreään (anionit ovat läsnä koordinaatioalueella).

Cr 3+ on altis kaksoissulfaattien muodostumiselle muotoa M I Cr (SO 4) 2 12H 2 O (aluna)

Kromi(III)hydroksidia saadaan vaikuttamalla ammoniakilla kromi(III)suolojen liuoksiin:

Cr+3NH+3H2O→Cr(OH)↓+3NH

Alkaliliuoksia voidaan käyttää, mutta niiden ylimäärässä muodostuu liukoista hydroksokompleksia:

Cr+3OH→Cr(OH)↓

Cr(OH)+3OH→

Sulattamalla Cr 2 O 3 alkalien kanssa saadaan kromiitteja:

Cr2O3+2NaOH→2NaCrO2+H2O

Kalsinoitumaton kromi(III)oksidi liukenee emäksisiin liuoksiin ja happoihin:

Cr2O3+6HCl→2CrCl3+3H2O

Kun kromi(III)yhdisteet hapetetaan emäksisessä väliaineessa, muodostuu kromi(VI)yhdisteitä:

2Na+3HO→2NaCrO+2NaOH+8HO

Sama tapahtuu, kun kromi(III)oksidia sulatetaan alkalin ja hapettimien kanssa tai ilmassa olevan alkalin kanssa (sulate muuttuu tässä tapauksessa keltaiseksi):

2Cr2O3+8NaOH+3O2→4Na2CrO4+4H2O

Kromiyhdisteet (+4)[

Kromioksidin (VI) CrO 3:n huolellisella hajotuksella hydrotermisissä olosuhteissa saadaan kromioksidia (IV) CrO 2, joka on ferromagneetti ja jolla on metallinjohtavuus.

Kromitetrahalogenideista CrF 4 on stabiili, kromitetrakloridi CrCl 4 esiintyy vain höyrynä.

Kromiyhdisteet (+6)

Hapetusaste +6 vastaa hapanta kromioksidia (VI) CrO 3 ja useita happoja, joiden välillä vallitsee tasapaino. Yksinkertaisimmat niistä ovat kromi H 2 CrO 4 ja kaksikromi H 2 Cr 2 O 7 . Ne muodostavat kaksi suolasarjaa: keltaisia ​​kromaatteja ja oransseja dikromaatteja.

Kromioksidi (VI) CrO 3 muodostuu väkevän rikkihapon vuorovaikutuksesta dikromaattiliuosten kanssa. Tyypillinen happooksidi muodostaa vuorovaikutuksessa veden kanssa vahvoja epästabiileja kromihappoja: kromi H 2 CrO 4, dikromi H 2 Cr 2 O 7 ja muita isopolyhappoja, joiden yleinen kaava on H 2 Cr n O 3n+1. Polymerointiasteen nousu tapahtuu pH:n laskulla, eli happamuuden lisääntymisellä:

2CrO+2H→Cr2O+H2O

Mutta jos oranssiin K 2 Cr 2 O 7 liuokseen lisätään alkaliliuosta, kuinka väri muuttuu jälleen keltaiseksi, koska kromaatti K 2 CrO 4 muodostuu uudelleen:

Cr2O+2OH → 2CrO+HO

Se ei saavuta korkeaa polymerointiastetta, kuten volframissa ja molybdeenissä, koska polykromihappo hajoaa kromi(VI)oksidiksi ja vedeksi:

H2CrnO3n+1 → H2O+nCr03

Kromaattien liukoisuus vastaa suunnilleen sulfaattien liukoisuutta. Erityisesti keltainen bariumkromaatti BaCrO 4 saostuu, kun bariumsuoloja lisätään sekä kromaatti- että dikromaattiliuoksiin:

Ba+CrO → BaCrO↓

2Ba+CrO+H2O→2BaCrO↓+2H

Verenpunaisen, heikosti liukenevan hopeakromaatin muodostumista käytetään hopean havaitsemiseen seoksissa käyttämällä määrityshappoa.

Kromipentafluoridi CrF 5 ja epästabiili kromiheksafluoridi CrF 6 tunnetaan. Myös haihtuvia kromioksihalogenideja CrO 2 F 2 ja CrO 2 Cl 2 (kromyylikloridi) on saatu.

Kromi(VI)yhdisteet ovat vahvoja hapettimia, esim.

K2Cr2O7+14HCl→2CrCl3+2KCl+3Cl2+7H2O

Vetyperoksidin, rikkihapon ja orgaanisen liuottimen (eetterin) lisääminen dikromaattiin johtaa sinisen kromiperoksidin CrO 5 L muodostumiseen (L on liuotinmolekyyli), joka uutetaan orgaaniseen kerrokseen; tätä reaktiota käytetään analyyttisenä reaktiona.

Kromi (Cr) on alkuaine, jonka atominumero on 24 ja atomimassa 51,996, joka on D. I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollisen järjestelmän neljännen jakson kuudennen ryhmän sivualaryhmä. Kromi on sinertävänvalkoinen kova metalli. Sillä on korkea kemiallinen kestävyys. Huoneenlämmössä Cr kestää vettä ja ilmaa. Tämä alkuaine on yksi tärkeimmistä metalleista, joita käytetään terästen teollisessa seostuksessa. Kromiyhdisteillä on erivärisiä kirkkaita värejä, joista hän itse asiassa sai nimensä. Loppujen lopuksi kreikasta käännettynä "kromi" tarkoittaa "maalia".

Tunnetaan 24 kromin isotooppia 42Cr:sta 66Cr:iin. Stabiilit luonnolliset isotoopit 50Cr (4,31%), 52Cr (87,76%), 53Cr (9,55%) ja 54Cr (2,38%). Kuudesta keinotekoisesta radioaktiivisesta isotoopista tärkein on 51Cr, jonka puoliintumisaika on 27,8 päivää. Sitä käytetään isotooppimerkkiaineena.

Toisin kuin antiikin metallit (kulta, hopea, kupari, rauta, tina ja lyijy), kromilla on oma "löytäjänsä". Vuonna 1766 Jekaterinburgin läheisyydestä löydettiin mineraali, jota kutsuttiin "Siperian punaiseksi lyijyksi" - PbCrO4. Vuonna 1797 L. N. Vauquelin löysi krokoitin mineraalista alkuaineen nro 24. Noin samaan aikaan (1798), Vauquelinista riippumatta, saksalaiset tiedemiehet M. G. Klaproth ja Lovitz löysivät kromin näytteestä raskasta mustaa mineraalia ( se oli kromiitti FeCr2O4), joka löydettiin Uralista. Myöhemmin, vuonna 1799, F. Tassert löysi uuden metallin samasta Kaakkois-Ranskasta löytyneestä mineraalista. Uskotaan, että Tassert onnistui ensimmäisenä saamaan suhteellisen puhdasta metallista kromia.

Kromimetallia käytetään kromauksessa ja myös yhtenä tärkeimmistä seostettujen terästen (erityisesti ruostumattomien terästen) komponenteista. Lisäksi kromia on käytetty useissa muissa seoksissa (haponkestävät ja lämmönkestävät teräkset). Loppujen lopuksi tämän metallin lisääminen teräkseen lisää sen korroosionkestävyyttä sekä vesipitoisissa väliaineissa tavallisissa lämpötiloissa että kaasuissa korotetuissa lämpötiloissa. Kromiteräksille on ominaista lisääntynyt kovuus. Kromia käytetään termokromauksessa, prosessissa, jossa Cr:n suojaava vaikutus johtuu ohuen, mutta vahvan oksidikalvon muodostumisesta teräksen pinnalle, joka estää metallia joutumasta vuorovaikutukseen ympäristön kanssa.

Kromiyhdisteet ovat myös löytäneet laajan sovelluksen, joten kromiitteja käytetään menestyksekkäästi tulenkestävässä teollisuudessa: avouunit ja muut metallurgiset laitteet vuorataan magnesiitti-kromiittitiileillä.

Kromi on yksi biogeenisista alkuaineista, joita on jatkuvasti mukana kasvien ja eläinten kudoksissa. Kasvit sisältävät kromia lehdissä, joissa se on pienimolekyylipainoisena kompleksina, joka ei liity subsellulaarisiin rakenteisiin. Toistaiseksi tutkijat eivät ole pystyneet todistamaan tämän elementin tarvetta kasveille. Eläimillä Cr osallistuu kuitenkin lipidien, proteiinien (osa trypsiinientsyymiä) ja hiilihydraattien (glukoosiresistentin tekijän rakennekomponentti) metaboliaan. Tiedetään, että vain kolmiarvoinen kromi osallistuu biokemiallisiin prosesseihin. Kuten useimmat muut tärkeät biogeeniset alkuaineet, kromi pääsee eläimen tai ihmisen elimistöön ruoan kautta. Tämän mikroelementin väheneminen kehossa johtaa kasvun hidastumiseen, veren kolesterolitason jyrkkään nousuun ja perifeeristen kudosten insuliiniherkkyyden vähenemiseen.

Samaan aikaan kromi on puhtaassa muodossaan erittäin myrkyllistä - Cr-metallipöly ärsyttää keuhkokudoksia, kromi (III) -yhdisteet aiheuttavat ihotulehdusta. Kromi (VI) -yhdisteet johtavat erilaisiin ihmisten sairauksiin, mukaan lukien syöpään.

Biologiset ominaisuudet

Kromi on tärkeä biogeeninen alkuaine, joka on varmasti osa kasvien, eläinten ja ihmisten kudoksia. Tämän alkuaineen keskimääräinen pitoisuus kasveissa on 0,0005%, ja melkein kaikki se kerääntyy juuriin (92-95%), loput sisältyvät lehtiin. Korkeammat kasvit eivät siedä tämän metallin pitoisuuksia yli 3∙10-4 mol/l. Eläimillä kromipitoisuus vaihtelee prosentin kymmenestä tuhannesosasta kymmeneen miljoonasosaan. Mutta planktonissa kromin kertymiskerroin on hämmästyttävä - 10 000 - 26 000. Aikuisen ihmisen kehossa Cr-pitoisuus vaihtelee 6 - 12 mg:n välillä. Lisäksi kromin fysiologista tarvetta ihmisille ei ole osoitettu riittävän tarkasti. Se riippuu pitkälti ruokavaliosta - kun syöt runsaasti sokeria sisältäviä ruokia, kehon kromin tarve kasvaa. On yleisesti hyväksyttyä, että ihminen tarvitsee tätä alkuainetta noin 20–300 mcg päivässä. Kuten muutkin biogeeniset alkuaineet, kromi pystyy kerääntymään kehon kudoksiin, erityisesti hiuksiin. Juuri niissä kromipitoisuus osoittaa kehon tarjontaasteen tällä metallilla. Valitettavasti iän myötä kromin "varastot" kudoksissa ehtyvät, keuhkoja lukuun ottamatta.

Kromi osallistuu lipidien, proteiinien (se on trypsiinientsyymissä), hiilihydraattien metaboliaan (se on glukoosiresistentin tekijän rakennekomponentti). Tämä tekijä varmistaa solureseptorien vuorovaikutuksen insuliinin kanssa, mikä vähentää kehon sen tarvetta. Glukoositoleranssitekijä (GTF) tehostaa insuliinin toimintaa kaikissa aineenvaihduntaprosesseissa sen mukana. Lisäksi kromi osallistuu kolesteroliaineenvaihdunnan säätelyyn ja on tiettyjen entsyymien aktivaattori.

Pääasiallinen kromin lähde eläinten ja ihmisten kehossa on ruoka. Tutkijat ovat havainneet, että kromin pitoisuus kasviruoissa on paljon pienempi kuin eläinperäisissä ruoissa. Rikkaimmat kromin lähteet ovat panimohiiva, liha, maksa, palkokasvit ja täysjyväviljat. Tämän metallin pitoisuuden väheneminen ruoassa ja veressä johtaa kasvunopeuden hidastumiseen, veren kolesterolin nousuun ja perifeeristen kudosten insuliiniherkkyyden vähenemiseen (diabeettinen tila). Lisäksi riski sairastua ateroskleroosiin ja korkeamman hermoston häiriöihin kasvaa.

Kuitenkin jo milligramman jakeiden pitoisuuksilla kuutiometriä ilmakehässä kaikilla kromiyhdisteillä on myrkyllinen vaikutus kehoon. Kromimyrkytys ja sen yhdisteet ovat yleisiä niiden tuotannossa, koneenrakennuksessa, metallurgiassa ja tekstiiliteollisuudessa. Kromin myrkyllisyysaste riippuu sen yhdisteiden kemiallisesta rakenteesta - dikromaatit ovat myrkyllisempiä kuin kromaatit, Cr + 6 -yhdisteet ovat myrkyllisempiä kuin Cr + 2- ja Cr + 3 -yhdisteet. Myrkytysoireet ilmenevät kuivuuden ja kivun tunteena nenäontelossa, akuutilla kurkkukivulla, hengitysvaikeudella, yskällä ja vastaavilla oireilla. Pienellä ylimäärällä kromihöyryä tai -pölyä myrkytyksen merkit häviävät pian työpajan lopettamisen jälkeen. Pitkäaikaisessa jatkuvassa kosketuksessa kromiyhdisteiden kanssa ilmenee kroonisen myrkytyksen merkkejä - heikkoutta, jatkuvaa päänsärkyä, painonpudotusta, dyspepsiaa. Ruoansulatuskanavan, haiman, maksan toiminnan häiriöt alkavat. Keuhkoputkentulehdus, keuhkoastma, pneumoskleroosi kehittyvät. Ihosairaudet ilmaantuvat - dermatiitti, ekseema. Lisäksi kromiyhdisteet ovat vaarallisia syöpää aiheuttavia aineita, jotka voivat kertyä kehon kudoksiin aiheuttaen syöpää.

Myrkytyksen ehkäisy on kromin ja sen yhdisteiden kanssa työskentelevien henkilöiden määräajoin suoritettavat lääkärintarkastukset; ilmanvaihdon, pölynpoisto- ja pölynkeräyslaitteiden asennus; työntekijöiden henkilökohtaisten suojavarusteiden (hengityksensuojaimet, käsineet) käyttö.

Juuri "kromi" sen käsitteessä "väri", "maali" on osa monia sanoja, joita käytetään monilla eri aloilla: tieteessä, tekniikassa ja jopa musiikissa. Niin monet valokuvafilmien nimet sisältävät tämän juuren: "ortokromi", "pankromi", "isopankromi" ja muut. Sana "kromosomi" koostuu kahdesta kreikan sanasta: "chromo" ja "soma". Kirjaimellisesti tämä voidaan kääntää "maalatuksi rungoksi" tai "maalatuksi rungoksi". Kromosomin rakenneelementtiä, joka muodostuu soluytimen välivaiheessa kromosomin kaksinkertaistumisen seurauksena, kutsutaan "kromatidiksi". "Kromatiini" - kromosomien aine, joka sijaitsee kasvi- ja eläinsolujen ytimissä, ja joka on voimakkaasti värjätty ydinväreillä. "Kromatoforit" ovat pigmenttisoluja eläimissä ja ihmisissä. Musiikissa käytetään "kromaattisen asteikon" käsitettä. "Khromka" on yksi venäläisen harmonikkatyypeistä. Optiikassa on käsitteitä "kromaattinen poikkeama" ja "kromaattinen polarisaatio". "Kromatografia" on fysikaalis-kemiallinen menetelmä seosten erottamiseksi ja analysoimiseksi. "Kromoskooppi" - laite värikuvan saamiseksi yhdistämällä optisesti kaksi tai kolme värillisesti erotettua valokuvakuvaa, jotka on valaistu erityisesti valituilla erivärisillä valosuodattimilla.

Myrkyllisin on kromioksidi (VI) CrO3, se kuuluu 1. vaaraluokkaan. Ihmiselle tappava annos (suun kautta) on 0,6 g Etyylialkoholi syttyy palamaan joutuessaan kosketuksiin juuri valmistetun CrO3:n kanssa!

Yleisin ruostumaton teräslaji sisältää 18 % Cr, 8 % Ni, noin 0,1 % C. Se kestää korroosiota ja hapettumista erinomaisesti ja säilyttää lujuutensa korkeissa lämpötiloissa. Juuri tästä teräksestä V.I.:n veistosryhmän rakentamisessa käytetyt levyt. Mukhina "Työntekijä ja kolhoosityttö".

Metallurgisessa teollisuudessa kromiterästen valmistuksessa käytetty ferrokromi oli 1990-luvun lopulla erittäin huonolaatuista. Tämä johtuu sen alhaisesta kromipitoisuudesta - vain 7-8%. Sitten sitä kutsuttiin "Tasmanian harkkoraudaksi", koska alkuperäinen rauta-kromimalmi tuotiin Tasmaniasta.

Aiemmin mainittiin, että kromialunaa käytetään vuotien parkitsemisessa. Tämän ansiosta "kromi"-saappaiden käsite ilmestyi. Kromiyhdisteillä parkittu nahka saa kiiltoa, kiiltoa ja vahvuutta.

Monet laboratoriot käyttävät "kromiseosta" - kyllästetyn kaliumdikromaattiliuoksen ja väkevän rikkihapon seosta. Sitä käytetään lasi- ja teräslaboratoriolasien pintojen rasvanpoistoon. Se hapettaa rasvaa ja poistaa sen jäännökset. Käsittele tätä seosta varoen, sillä se on vahvan hapon ja vahvan hapettimen seos!

Nykyään puuta käytetään edelleen rakennusmateriaalina, koska se on halpa ja helppo käsitellä. Mutta sillä on myös monia negatiivisia ominaisuuksia - alttius tulipaloille, sieni-taudit, jotka tuhoavat sen. Kaikkien näiden ongelmien välttämiseksi puu kyllästetään erityisillä yhdisteillä, jotka sisältävät kromaatteja ja bikromaatteja sekä sinkkikloridia, kuparisulfaattia, natriumarsenaattia ja joitain muita aineita. Tällaisten koostumusten ansiosta puu lisää vastustuskykyään sieniä ja bakteereja vastaan ​​sekä avotulta.

Kromi oli painoteollisuudessa erityisen markkinaraon. Vuonna 1839 havaittiin, että natriumdikromaatilla kyllästetty paperi muuttuu yhtäkkiä ruskeaksi sen jälkeen, kun se oli valaistu kirkkaalla valolla. Sitten kävi ilmi, että paperin bikromaattipinnoitteet eivät altistuksen jälkeen liukene veteen, mutta kastuessaan saavat sinertävän sävyn. Tätä omaisuutta käyttivät tulostimet. Haluttu kuvio valokuvattiin levylle, jossa oli bikromaattia sisältävä kolloidinen pinnoite. Valaistut alueet eivät liuenneet pesun aikana, mutta valottamattomat liukeni ja levyyn jäi kuvio, josta oli mahdollista tulostaa.

Tarina

Alkuaineen nro 24 löydön historia alkoi vuonna 1761, kun Jekaterinburgin lähellä sijaitsevasta Berezovskin kaivoksesta (Ural-vuorten itäinen jalka) löydettiin epätavallinen punainen mineraali, joka pölyksi hierottuaan antoi keltaisen värin. Löytö kuului Pietarin yliopiston professorille Johann Gottlob Lehmannille. Viisi vuotta myöhemmin tiedemies toimitti näytteet Pietariin, jossa hän suoritti niillä sarjan kokeita. Erityisesti hän käsitteli epätavallisia kiteitä kloorivetyhapolla, jolloin saatiin valkoinen sakka, josta löytyi lyijyä. Saatujen tulosten perusteella Leman antoi mineraalille nimen Siperian punainen lyijy. Tämä on tarina krokoiitin (kreikan sanasta "krokos" - sahrami) - luonnollisen lyijykromaatin PbCrO4 - löytämisestä.

Tästä löydöstä kiinnostunut Peter Simon Pallas, saksalainen luonnontieteilijä ja matkailija, järjesti ja johti Pietarin tiedeakatemian tutkimusmatkaa Venäjän sydämeen. Vuonna 1770 retkikunta saavutti Uralin ja vieraili Berezovskin kaivoksessa, jossa otettiin näytteitä tutkitusta mineraalista. Näin matkustaja itse kuvailee sitä: "Tätä hämmästyttävää punaista lyijymineraalia ei löydy mistään muusta esiintymästä. Muuttuu keltaisiksi jauheeksi jauhettuaan ja sitä voidaan käyttää miniatyyritaiteessa. Saksalainen yritys voitti kaikki krokoiitin louhimiseen ja Eurooppaan toimittamiseen liittyvät vaikeudet. Huolimatta siitä, että nämä operaatiot kestivät vähintään kaksi vuotta, Pariisin ja Lontoon aatelisten vaunut kulkivat pian hienoksi murskatulla krokoiitilla maalattuina. Monien vanhan maailman yliopistojen mineralogisten museoiden kokoelmat on rikastettu parhailla näytteillä tästä mineraalista Venäjän suolistosta. Eurooppalaiset tutkijat eivät kuitenkaan pystyneet paljastamaan salaperäisen mineraalin koostumusta.

Tätä kesti kolmekymmentä vuotta, kunnes näyte siperialaisesta punalyijystä joutui Pariisin mineralogisen koulun kemian professorin Nicolas Louis Vauquelinin käsiin vuonna 1796. Analysoituaan krokoiitin tiedemies ei löytänyt siitä mitään paitsi raudan, lyijyn ja alumiinin oksideja. Myöhemmin Vauquelin käsitteli krokoiittia potaskaliuoksella (K2CO3) ja eristi valkoisen lyijykarbonaattisakan saostumisen jälkeen keltaisen tuntemattoman suolan liuoksen. Suoritettuaan sarjan kokeita mineraalin käsittelystä eri metallien suoloilla, professori eristi suolahapolla liuoksen "punaista lyijyhappoa" - kromioksidia ja vettä (kromihappoa esiintyy vain laimeissa liuoksissa). Tämän liuoksen haihduttamisen jälkeen hän sai rubiininpunaisia ​​kiteitä (kromianhydridi). Kiteiden lisäkuumennus grafiittiupokkaassa hiilen läsnä ollessa tuotti paljon yhteenkasvaneita harmaita neulamaisia ​​kiteitä - uutta, tähän asti tuntematonta metallia. Seuraava koesarja osoitti saadun alkuaineen korkean tulenkestävyyden ja sen kestävyyden happoja vastaan. Pariisin tiedeakatemia todisti heti löydön, tiedemies antoi ystäviensä vaatimuksesta nimen uudelle elementille - kromille (kreikan sanasta "väri", "väri") yhdisteiden eri sävyjen vuoksi. se muodostaa. Jatkotöissään Vauquelin totesi luottavaisesti, että joidenkin jalokivien sekä luonnon beryllium- ja alumiinisilikaattien smaragdiväri johtuu niissä olevien kromiyhdisteiden sekoituksesta. Esimerkki on smaragdi, joka on vihreä berylli, jossa alumiini on osittain korvattu kromilla.

On selvää, että Vauquelin ei saanut puhdasta metallia, todennäköisesti sen karbideja, minkä vahvistaa vaaleanharmaiden kiteiden neulamainen muoto. F. Tassert sai myöhemmin puhdasta metallikromia, oletettavasti vuonna 1800.

Myös, Vauquelinista riippumatta, Klaproth ja Lovitz löysivät kromin vuonna 1798.

Luonnossa oleminen

Maan suolistossa kromi on melko yleinen alkuaine, vaikka sitä ei esiinny vapaassa muodossaan. Sen clarke (keskimääräinen pitoisuus maankuoressa) on 8,3,10-3 % eli 83 g/t. Sen jakautuminen rotujen välillä on kuitenkin epätasaista. Tämä alkuaine on pääasiassa ominaista Maan vaippalle, tosiasia on, että ultramafiset kivet (peridotiitit), joiden oletetaan olevan koostumukseltaan lähellä planeettamme vaippaa, ovat kromirikkaimpia: 2 10-1% tai 2 kg / t. Tällaisissa kivissä Cr muodostaa massiivisia ja levinnyt malmeja, jotka liittyvät tämän alkuaineen suurimpien esiintymien muodostumiseen. Kromipitoisuus on korkea myös emäksisessä kivessä (basaltit jne.) 2 10-2 % eli 200 g/t. Cr:a on paljon vähemmän happamissa kivissä: 2,5 10-3%, sedimentti (hiekkakivet) - 3,5 10-3%, liuske sisältää myös kromia - 9 10-3%.

Voidaan päätellä, että kromi on tyypillinen litofiilinen alkuaine, ja lähes kaikki se sisältyy mineraaleihin, joita esiintyy syvällä maan suolistossa.

Kromimineraaleja on kolme: magnokromiitti (Mn, Fe)Cr2O4, kromikotiitti (Mg, Fe)(Cr, Al)2O4 ja alumiinikromiitti (Fe, Mg)(Cr, Al)2O4. Näillä mineraaleilla on yksi nimi - kromispinelli ja yleinen kaava (Mg, Fe)O (Cr, Al, Fe) 2O3. Niitä ei voi erottaa ulkonäöltään ja niitä kutsutaan epätarkasti "kromiiteiksi". Niiden koostumus on vaihteleva. Tärkeimpien komponenttien pitoisuus vaihtelee (paino-%): Cr2O3 10,5 - 62,0; Al203 4 - 34,0; Fe203 1,0 - 18,0; FeO 7,0 - 24,0; MgO 10,5 - 33,0; Si02 0,4 - 27,0; TiO2-epäpuhtaudet enintään 2; V2O5 0,2 asti; ZnO enintään 5; MnO jopa 1. Jotkut kromimalmit sisältävät platinaryhmän alkuaineita 0,1-0,2 g/t ja kultaa jopa 0,2 g/t.

Erilaisten kromiittien lisäksi kromi on osa monia muita mineraaleja - kromivesuviaani, kromikloriitti, kromiturmaliini, kromikiille (fuksiitti), kromigranaatti (uvaroviitti) jne., jotka usein ovat malmien mukana, mutta joilla ei ole teollista merkitys. Kromi on suhteellisen heikko vesisiirtolainen. Eksogeenisissa olosuhteissa kromi, kuten rauta, kulkeutuu suspensioiden muodossa ja voi kerrostua saveen. Kromaatit ovat liikkuvin muoto.

Käytännön merkitystä on ehkä vain kromiitilla FeCr2O4, joka kuuluu spinelleihin - kuutiojärjestelmän isomorfisiin mineraaleihin, joilla on yleinen kaava MO Me2O3, jossa M on kaksiarvoinen metalli-ioni ja Me on kolmiarvoinen metalli-ioni. Spinellien lisäksi kromia esiintyy monissa vähemmän yleisissä mineraaleissa, kuten melanokroiitti 3PbO 2Cr2O3, wokeleniitti 2(Pb,Cu)CrO4(Pb,Cu)3(PO4)2, tarapakaite K2CrO4, ditzeite CaIO3 CaCrO4 ja muut.

Kromiitit löytyvät yleensä mustien raemaisten massojen muodossa, harvemmin - oktaedristen kiteiden muodossa, niillä on metallinen kiilto, niitä esiintyy jatkuvien ryhmien muodossa.

1900-luvun lopussa kromivarannot (tunnistettu) lähes viidessäkymmenessä maailman maassa, joissa oli tätä metallia, olivat 1674 miljoonaa tonnia. ). Kromivaroilla mitattuna toisella sijalla on Kazakstan, jossa Aktoben alueella (Kempirsai-massiivi) louhitaan erittäin korkealaatuista malmia. Myös muissa maissa on tämän alkuaineen varastoja. Turkki (Gulemanissa), Filippiinit Luzonin saarella, Suomi (Kemi), Intia (Sukinda) jne.

Maallamme on kehitteillä omia kromiesiintymiä - Uralilla (Donskoje, Saranovskoje, Khalilovskoye, Alapaevskoye ja monet muut). Lisäksi 1800-luvun alussa Uralin esiintymät olivat tärkeimpiä kromimalmien lähteitä. Vasta vuonna 1827 amerikkalainen Isaac Tison löysi suuren kromimalmiesiintymän Marylandin ja Pennsylvanian rajalta ja otti kaivosmonopolin moniksi vuosiksi. Vuonna 1848 Turkista, lähellä Bursaa, löydettiin korkealaatuisia kromiittiesiintymiä, ja pian (Pennsylvanian esiintymän ehtymisen jälkeen) tämä maa tarttui monopolin rooliin. Tämä jatkui vuoteen 1906, jolloin Etelä-Afrikasta ja Intiasta löydettiin runsaasti kromiittiesiintymiä.

Sovellus

Puhtaan kromimetallin kokonaiskulutus on nykyään noin 15 miljoonaa tonnia. Elektrolyyttisen kromin - puhtaimman - tuotanto on 5 miljoonaa tonnia, mikä on kolmannes kokonaiskulutuksesta.

Kromia käytetään laajalti terästen ja metalliseosten seostamiseen, mikä antaa niille korroosionkestävyyden ja lämmönkestävyyden. Yli 40% tuloksena olevasta puhtaasta metallista käytetään tällaisten "superseosten" valmistukseen. Tunnetuimmat vastusmetalliseokset ovat nikromi, jonka Cr-pitoisuus on 15-20%, kuumuutta kestävät seokset - 13-60% Cr, ruostumattomat - 18% Cr ja kuulalaakeroidut teräkset 1% Cr. Kromin lisääminen perinteisiin teräksiin parantaa niiden fysikaalisia ominaisuuksia ja tekee metallista herkemmän lämpökäsittelylle.

Kromimetallia käytetään kromaukseen - levitetään ohut kerros kromia terässeosten pinnalle näiden seosten korroosionkestävyyden lisäämiseksi. Kromattu pinnoite kestää täydellisesti kostean ilman, suolaisen meriilman, veden, typpihappojen ja useimpien orgaanisten happojen vaikutuksia. Tällaisilla pinnoitteilla on kaksi tarkoitusta: suojaava ja koristeellinen. Suojapinnoitteiden paksuus on noin 0,1 mm, ne levitetään suoraan tuotteeseen ja lisäävät sen kulutuskestävyyttä. Koristepinnoitteilla on esteettinen arvo, ne levitetään toisen metallin (kuparin tai nikkelin) kerrokseen, joka todella suorittaa suojaavan toiminnon. Tällaisen pinnoitteen paksuus on vain 0,0002–0,0005 mm.

Kromiyhdisteitä käytetään myös aktiivisesti eri aloilla.

Pääkromimalmia - kromiittia FeCr2O4:a käytetään tulenkestävien materiaalien valmistuksessa. Magnesiitti-kromiittitiilet ovat kemiallisesti passiivisia ja lämmönkestäviä, ne kestävät jyrkkiä useita lämpötilan muutoksia, joten niitä käytetään avouunien kaarien ja muiden metallurgisten laitteiden ja rakenteiden työtilojen rakentamisessa.

Kromi(III)oksidikiteiden - Cr2O3 - kovuus on verrannollinen korundin kovuuteen, mikä varmisti sen käytön konepaja-, koru-, optiikka- ja kelloteollisuudessa käytettävien hionta- ja lakkauspastakoostumuksissa. Sitä käytetään myös katalyyttinä tiettyjen orgaanisten yhdisteiden hydrauksessa ja dehydrauksessa. Cr2O3:a käytetään maalauksessa vihreänä pigmenttinä ja lasin värjäykseen.

Kaliumkromaattia - K2CrO4 käytetään nahan parkitsemisessa, peittausaineena tekstiiliteollisuudessa, väriaineiden valmistuksessa ja vahanvalkaisussa.

Kaliumdikromaatti (kromi) - K2Cr2O7 käytetään myös nahan parkitsemiseen, peittää kankaiden värjäyksessä, on metallien ja metalliseosten korroosionestoaine. Sitä käytetään tulitikkujen valmistuksessa ja laboratoriotarkoituksiin.

Kromi(II)kloridi CrCl2 on erittäin vahva pelkistävä aine, joka hapettuu helposti jopa ilmakehän hapen vaikutuksesta ja jota käytetään kaasuanalyysissä O2:n kvantitatiiviseen absorptioon. Lisäksi sitä käytetään rajoitetusti kromin valmistuksessa sulien suolojen elektrolyysillä ja kromatometrialla.

Kaliumkromialunaa K2SO4.Cr2(SO4)3 24H2O käytetään pääasiassa tekstiiliteollisuudessa - nahan parkitsemisessa.

Vedetöntä kromikloridia CrCl3 käytetään kromipinnoitteiden levittämiseen terästen pinnalle kemiallisella höyrypinnoituksella, ja se on olennainen osa joitakin katalyyttejä. Kosteuttaa CrCl3:a - peittää kankaita värjätessä.

Lyijykromaatista PbCrO4 valmistetaan erilaisia ​​väriaineita.

Natriumdikromaattiliuosta käytetään teräslangan pinnan puhdistamiseen ja peittaukseen ennen galvanointia sekä messingin kirkastamiseen. Kromihappoa saadaan natriumbikromaatista, jota käytetään elektrolyyttinä metalliosien kromauksessa.

Tuotanto

Luonnossa kromia esiintyy pääasiassa kromirautamalmin FeO ∙ Cr2O3 muodossa, kun se pelkistetään hiilellä, saadaan kromin ja raudan seos - ferrokromi, jota käytetään suoraan metallurgisessa teollisuudessa kromiterästen valmistuksessa. Kromipitoisuus tässä koostumuksessa on 80 % (painosta).

Kromi(III)oksidin pelkistys hiilellä on tarkoitettu tuottamaan runsaasti hiilipitoista kromia, jota tarvitaan erikoisseosten valmistuksessa. Prosessi suoritetaan valokaariuunissa.

Puhtaan kromin saamiseksi saadaan ensin kromi(III)oksidia, jonka jälkeen se pelkistetään aluminotermisellä menetelmällä. Samanaikaisesti jauhemaisen tai alumiinilastujen (Al) ja kromioksidipanoksen (Cr2O3) seos kuumennetaan 500-600 °C:n lämpötilaan. Sitten pelkistys aloitetaan bariumseoksella. peroksidia alumiinijauheella tai syttämällä osa panoksesta ja lisäämällä loput osasta. Tässä prosessissa on tärkeää, että tuloksena oleva lämpöenergia riittää sulattamaan kromin ja erottamaan sen kuonasta.

Cr2O3 + 2Al = 2Cr + 2Al2O3

Tällä tavalla saatu kromi sisältää tietyn määrän epäpuhtauksia: rautaa 0,25-0,40 %, rikkiä 0,02 %, hiiltä 0,015-0,02 %. Puhdasainepitoisuus on 99,1–99,4 %. Tällainen kromi on hauras ja jauhettu helposti jauheeksi.

Tämän menetelmän todellisuuden todisti ja osoitti jo vuonna 1859 Friedrich Wöhler. Teollisessa mittakaavassa kromin aluminoterminen pelkistys tuli mahdolliseksi vasta sen jälkeen, kun menetelmä halvan alumiinin saamiseksi tuli saataville. Goldschmidt kehitti ensimmäisenä turvallisen tavan hallita erittäin eksotermistä (siis räjähtävää) pelkistysprosessia.

Jos teollisuudessa on tarpeen saada erittäin puhdasta kromia, käytetään elektrolyyttisiä menetelmiä. Elektrolyysi suoritetaan kromianhydridin, ammoniumkromialunan tai kromisulfaatin seoksella laimean rikkihapon kanssa. Alumiinille tai ruostumattomille katodille elektrolyysin aikana kerrostunut kromi sisältää liuenneita kaasuja epäpuhtauksina. Puhtausaste 99,90–99,995 % voidaan saavuttaa käyttämällä korkean lämpötilan (1500–1700°C) puhdistusta vetyvirtauksessa ja tyhjiökaasunpoistoa. Kehittyneet elektrolyyttiset kromin jalostustekniikat poistavat rikin, typen, hapen ja vedyn "raaka" tuotteesta.

Lisäksi on mahdollista saada metallista Cr:a elektrolyysillä CrCl3- tai CrF3-sulaista, jotka on sekoitettu kalium-, kalsium- ja natriumfluoridien kanssa 900 °C:n lämpötilassa argonissa.

Bunsen todisti elektrolyyttisen menetelmän mahdollisuuden puhtaan kromin saamiseksi vuonna 1854 elektrolyysillä kromikloridin vesiliuoksella.

Teollisuus käyttää myös silikotermistä menetelmää puhtaan kromin saamiseksi. Tässä tapauksessa kromioksidi pelkistetään piillä:

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

Kromi sulatetaan silikotermisesti kaariuuneissa. Poltetun kalkin lisääminen mahdollistaa tulenkestävän piidioksidin muuntamisen matalassa lämpötilassa sulavaksi kalsiumsilikaattikuonaksi. Silikotermisen kromin puhtaus on suunnilleen sama kuin aluminotermisen kromin, mutta luonnollisesti piipitoisuus siinä on jonkin verran korkeampi ja alumiinin jonkin verran pienempi.

Cr voidaan saada myös pelkistämällä Cr2O3 vedyllä 1500°C:ssa, pelkistämällä vedetön CrCl3 vedyllä, alkali- tai maa-alkalimetalleilla, magnesiumilla ja sinkillä.

Kromin saamiseksi he yrittivät käyttää muita pelkistäviä aineita - hiiltä, ​​vetyä, magnesiumia. Näitä menetelmiä ei kuitenkaan käytetä laajalti.

Van Arkel-Kuchman-De Boer -prosessissa kromi(III)jodidin hajottamista käytetään 1100 °C:seen kuumennetussa langassa, jossa sille kerrostetaan puhdasta metallia.

Fyysiset ominaisuudet

Kromi on kova, erittäin raskas, tulenkestävä, muokattava teräksenharmaa metalli. Puhdas kromi on melko muovia, kiteytyy vartalokeskeisessä hilassa, a = 2,885Å (20°C:n lämpötilassa). Noin 1830 °C:n lämpötilassa todennäköisyys muuttua modifikaatioksi, jossa on kasvokeskeinen hila, on suuri, a = 3,69 Å. Atomisäde 1,27 Å; ionisäteet Cr2+ 0,83Å, Cr3+ 0,64Å, Cr6+ 0,52 Å.

Kromin sulamispiste on suoraan verrannollinen sen puhtauteen. Siksi tämän indikaattorin määrittäminen puhtaalle kromille on erittäin vaikea tehtävä - loppujen lopuksi jopa pieni typen tai hapen epäpuhtauksien pitoisuus voi muuttaa merkittävästi sulamispisteen arvoa. Monet tutkijat ovat työskennelleet tämän asian parissa vuosikymmeniä ja ovat saaneet tuloksia, jotka ovat kaukana toisistaan: 1513 - 1920 ° C. Aikaisemmin uskottiin, että tämä metalli sulaa 1890 ° C: n lämpötilassa, mutta nykyaikaiset tutkimukset osoittavat lämpötilan 1907 °C, kromi kiehuu yli 2500 °C:n lämpötiloissa - tiedot vaihtelevat myös: 2199 °C - 2671 °C. Kromin tiheys on pienempi kuin raudan; se on 7,19 g/cm3 (200 °C:ssa).

Kromille ovat ominaisia ​​kaikki metallien pääominaisuudet - se johtaa hyvin lämpöä, sen sähkövirran vastus on erittäin alhainen, kuten useimpien metallien, kromilla on tyypillinen kiilto. Lisäksi tällä elementillä on yksi erittäin mielenkiintoinen ominaisuus: tosiasia on, että 37 ° C: n lämpötilassa sen käyttäytymistä ei voida selittää - monissa fysikaalisissa ominaisuuksissa tapahtuu jyrkkä muutos, tällä muutoksella on äkillinen luonne. Kromi, kuten sairas ihminen 37 ° C:n lämpötilassa, alkaa toimia: kromin sisäinen kitka saavuttaa maksimin, kimmomoduuli putoaa minimiin. Sähkönjohtavuuden hyppyjen arvo, termoelektromotorinen voima ja lineaarilaajenemiskerroin muuttuvat jatkuvasti. Tutkijat eivät ole vielä pystyneet selittämään tätä ilmiötä.

Kromin ominaislämpökapasiteetti on 0,461 kJ / (kg.K) tai 0,11 cal / (g ° C) (25 °C:n lämpötilassa); lämmönjohtavuuskerroin 67 W / (m K) tai 0,16 cal / (cm sek ° C) (lämpötilassa 20 ° C). Lineaarisen laajennuksen lämpökerroin 8,24 10-6 (20 °C:ssa). Kromin ominaissähkövastus 20 °C:n lämpötilassa on 0,414 μm m, ja sen sähkövastuksen lämpökerroin alueella 20-600 °C on 3,01 10-3.

Tiedetään, että kromi on erittäin herkkä epäpuhtauksille - muiden alkuaineiden (happi, typpi, hiili) pienimmät fraktiot voivat tehdä kromista erittäin hauraaksi. On erittäin vaikeaa saada kromia ilman näitä epäpuhtauksia. Tästä syystä tätä metallia ei käytetä rakenteellisiin tarkoituksiin. Mutta metallurgiassa sitä käytetään aktiivisesti seosaineena, koska sen lisääminen seokseen tekee teräksestä kovan ja kulutusta kestävän, koska kromi on kaikista metalleista kovin - se leikkaa lasia kuin timantti! Erittäin puhtaan kromin kovuus Brinellin mukaan on 7-9 MN/m2 (70-90 kgf/cm2). Kromi on seostettu jousi-, jousi-, työkalu-, muoti- ja kuulalaakeriteräksiin. Niissä (paitsi kuulalaakeroiduissa teräksissä) on kromia yhdessä mangaanin, molybdeenin, nikkelin, vanadiinin kanssa. Kromin lisääminen tavallisiin teräksiin (jopa 5 % Cr) parantaa niiden fysikaalisia ominaisuuksia ja tekee metallista herkemmän lämpökäsittelylle.

Kromi on antiferromagneettista, spesifinen magneettinen susceptibiliteetti on 3,6 10-6. Ominaissähkövastus 12.710-8 Ohm. Kromin lineaarilaajenemisen lämpötilakerroin 6.210-6. Tämän metallin höyrystymislämpö on 344,4 kJ/mol.

Kromi kestää korroosiota ilmassa ja vedessä.

Kemialliset ominaisuudet

Kemiallisesti kromi on melko inerttiä, mikä johtuu sen pinnalla olevasta vahvasta ohuesta oksidikalvosta. Cr ei hapetu ilmassa, edes kosteuden läsnä ollessa. Kuumennettaessa hapetus tapahtuu yksinomaan metallin pinnalla. 1200°C:ssa kalvo hajoaa ja hapetus etenee paljon nopeammin. 2000°C:ssa kromi palaa muodostaen vihreää kromi(III)oksidia Cr2O3, jolla on amfoteerisia ominaisuuksia. Sulattamalla Cr2O3 alkalien kanssa saadaan kromiitteja:

Cr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + H2O

Kalsinoitumaton kromi(III)oksidi liukenee helposti alkaliliuoksiin ja happoihin:

Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O

Yhdisteissä kromilla on pääasiassa hapetustilat Cr+2, Cr+3, Cr+6. Vakaimmat ovat Cr+3 ja Cr+6. On myös joitain yhdisteitä, joissa kromilla on hapetustilat Cr+1, Cr+4, Cr+5. Kromiyhdisteet ovat väriltään hyvin erilaisia: valkoinen, sininen, vihreä, punainen, violetti, musta ja monet muut.

Kromi reagoi helposti laimennettujen suola- ja rikkihappoliuosten kanssa muodostaen kromikloridia ja sulfaattia ja vapauttaen vetyä:

Cr + 2HCl = CrCl2 + H2

Aqua regia ja typpihappo passivoivat kromia. Lisäksi typpihapolla passivoitunut kromi ei liukene laimeaan rikki- ja kloorivetyhappoon edes pitkittyneen kiehumisen aikana niiden liuoksissa, mutta jossain vaiheessa liukeneminen kuitenkin tapahtuu, johon liittyy nopea vaahto vapautuvasta vedystä. Tämä prosessi selittyy sillä, että kromi siirtyy passiivisesta tilasta aktiiviseen, jossa metallia ei suojata suojakalvolla. Lisäksi, jos typpihappoa lisätään uudelleen liukenemisprosessissa, reaktio pysähtyy, koska kromi passivoituu jälleen.

Normaaleissa olosuhteissa kromi reagoi fluorin kanssa muodostaen CrF3:a. Yli 600 °C:n lämpötiloissa tapahtuu vuorovaikutusta vesihöyryn kanssa, tämän vuorovaikutuksen tulos on kromioksidi (III) Cr2O3:

4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

Cr2O3 on vihreitä mikrokiteitä, joiden tiheys on 5220 kg/m3 ja korkea sulamispiste (2437°C). Kromi(III)oksidilla on amfoteerisia ominaisuuksia, mutta se on erittäin inertti, sitä on vaikea liuottaa vesipitoisiin happoihin ja emäksiin. Kromi(III)oksidi on melko myrkyllistä. Ihokosketus voi aiheuttaa ihottumaa ja muita ihosairauksia. Siksi kromi(III)oksidin kanssa työskennellessä on välttämätöntä käyttää henkilökohtaisia ​​suojavarusteita.

Oksidin lisäksi tunnetaan muitakin happea sisältäviä yhdisteitä: CrO, CrO3, joita saadaan epäsuorasti. Suurin vaara on hengitetty oksidiaerosoli, joka aiheuttaa vakavia ylempien hengitysteiden ja keuhkojen sairauksia.

Kromi muodostaa suuren määrän suoloja happea sisältävien komponenttien kanssa.

• Nimitys - Cr (kromi);
• Jakso - IV;
• ryhmä - 6 (VIb);
• Atomimassa - 51,9961;
• Atomiluku - 24;
• Atomin säde = 130 pm;
• Kovalenttinen säde = 118 pm;
• Elektronien jakautuminen - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 ;
• sulamispiste = 1857 °C;
• kiehumispiste = 2672 °C;
• Elektronegatiivisuus (Paulingin mukaan / Alpredin ja Rochovin mukaan) = 1,66 / 1,56;
• Hapetustila: +6, +3, +2, 0;
• Tiheys (n.a.) \u003d 7,19 g/cm3;
• Molaarinen tilavuus = 7,23 cm3/mol.

Kromi (väri, maali) löydettiin ensimmäisen kerran Berezovskin kultaesiintymästä (Keski-Ural), ensimmäiset maininnat ovat peräisin vuodelta 1763, teoksessaan "Metallurgian ensimmäiset perusteet" M.V. Lomonosov kutsuu sitä "punaiseksi lyijymalmiksi".

Riisi. Kromiatomin rakenne.

Kromiatomin elektronikonfiguraatio on 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 (katso Atomien elektroninen rakenne). Kemiallisten sidosten muodostumiseen muiden alkuaineiden kanssa voi osallistua 1 elektroni, joka sijaitsee uloimmalla 4s-tasolla + 5 3d-alitason elektronia (yhteensä 6 elektronia), joten yhdisteissä kromi voi ottaa hapetustilat välillä +6 - +1 (yleisimpiä ovat +6, +3, +2). Kromi on kemiallisesti inaktiivinen metalli, se reagoi yksinkertaisten aineiden kanssa vain korkeissa lämpötiloissa.

Kromin fysikaaliset ominaisuudet:

• sinertävän valkoinen metalli;
• erittäin kova metalli (epäpuhtauksien läsnä ollessa);
• hauras n. y.;
• muovia (puhtaassa muodossaan).

Kromin kemialliset ominaisuudet

• lämpötilassa t=300°C se reagoi hapen kanssa:
  4Cr + 3O 2 \u003d 2Cr 2O 3;
• lämpötilassa t>300°C se reagoi halogeenien kanssa muodostaen halogenidien seoksia;
• lämpötilassa t > 400°C se reagoi rikin kanssa muodostaen sulfideja:
  Cr + S = CrS;
• t = 1000 °C:ssa hienoksi jauhettu kromi reagoi typen kanssa muodostaen krominitridiä (puolijohde, jolla on korkea kemiallinen kestävyys):
  2Cr + N2 = 2CrN;
• reagoi laimean suola- ja rikkihapon kanssa vapauttaen vetyä:
  Cr + 2HCl \u003d CrCl 2 + H2;
  Cr + H 2SO 4 \u003d CrSO 4 + H 2;
• lämpimät väkevät typpi- ja rikkihapot liuottavat kromia.

Väkevällä rikki- ja typpihapolla n.o. kromi ei ole vuorovaikutuksessa, kromi ei myöskään liukene aqua regiaan, on huomionarvoista, että puhdas kromi ei reagoi edes laimean rikkihapon kanssa, tämän ilmiön syytä ei ole vielä selvitetty. Pitkäaikaisessa varastoinnissa väkevässä typpihapossa kromi peittyy erittäin tiheällä oksidikalvolla (passivoitu) ja lakkaa reagoimasta laimennettujen happojen kanssa.

Kromiyhdisteet

Edellä on jo sanottu, että kromin "suosikkihapetustilat" ovat +2 (CrO, Cr (OH) 2), +3 (Cr 2 O 3, Cr (OH) 3), +6 (CrO 3, H) 2 CrO 4).

Chrome on kromofori, eli alkuaine, joka antaa väriä aineelle, johon se sisältyy. Esimerkiksi hapetustilassa +3 kromi antaa lilanpunaisen tai vihreän värin (rubiini, spinelli, smaragdi, granaatti); hapetustilassa +6 - kelta-oranssi väri (krokoiitti).

Kromoforit ovat kromin lisäksi myös rautaa, nikkeliä, titaania, vanadiinia, mangaania, kobolttia, kuparia - kaikki nämä ovat d-elementtejä.

Yleisten kromia sisältävien yhdisteiden väri:

• kromi hapetustilassa +2:
  • kromioksidi CrO - punainen;
  • kromifluoridi CrF 2 - sinivihreä;
  • kromikloridi CrCl 2 - ei väriä;
  • kromibromidi CrBr 2 - ei väriä;
  • kromijodidi CrI 2 - punaruskea.
• kromi hapetustilassa +3:
  • Cr203 - vihreä;
  • CrF 3 - vaaleanvihreä;
  • CrCl3 - violetti-punainen;
  • CrBr 3 - tummanvihreä;
  • CrI 3 - musta.
• kromi hapetustilassa +6:
  • CrO3 - punainen;
  • kaliumkromaatti K 2 CrO 4 - sitruunankeltainen;
  • ammoniumkromaatti (NH 4) 2 CrO 4 - kullankeltainen;
  • kalsiumkromaatti CaCrO 4 - keltainen;
  • lyijykromaatti PbCrO 4 - vaaleanruskea-keltainen.

Kromioksidit:

• Cr +20 - emäksinen oksidi;
• Cr2+3O3 - amfoteerinen oksidi;
• Cr +6 O 3 - happooksidi.

Kromihydroksidit:

• ".

  Kromin käyttö

  • seostavana lisäaineena kuumuutta ja korroosiota kestävien metalliseosten sulatuksessa;
  • metallituotteiden kromaukseen, jotta niille saadaan korkea korroosionkestävyys, kulutuskestävyys ja kaunis ulkonäkö;
  • kromi-30- ja kromi-90-seoksia käytetään plasmapoltinsuuttimissa ja ilmailuteollisuudessa.

Kromin löytö kuuluu suolojen ja mineraalien kemiallis-analyyttisten tutkimusten nopeaan kehitykseen. Venäjällä kemistit olivat erityisen kiinnostuneita Siperiasta löydettyjen ja Länsi-Euroopassa lähes tuntemattomien mineraalien analysointiin. Yksi näistä mineraaleista oli siperialainen punainen lyijymalmi (krokoiitti), jonka Lomonosov kuvaa. Mineraali tutkittiin, mutta siitä ei löytynyt muuta kuin lyijyn, raudan ja alumiinin oksideja. Vuonna 1797 Vauquelin sai kuitenkin keittämällä hienoksi jauhetun näytteen mineraalista potaskan kanssa ja saostamalla lyijykarbonaattia, jolloin saatiin oranssinpunainen liuos. Tästä liuoksesta hän kiteytti rubiininpunaisen suolan, josta eristettiin oksidi ja vapaa metalli, joka erosi kaikista tunnetuista metalleista. Vauquelin soitti hänelle Kromi ( Kromi ) kreikan sanasta- väritys, väri; Totta, tässä ei tarkoitettu metallin omaisuutta, vaan sen kirkkaanvärisiä suoloja.

Löytää luonnosta.

Käytännön tärkein kromimalmi on kromiitti, jonka likimääräinen koostumus vastaa kaavaa FeCrO4.

Sitä tavataan Vähä-Aasiassa, Uralilla, Pohjois-Amerikassa ja Etelä-Afrikassa. Myös edellä mainittu mineraalikrokoiitti - PbCrO 4 - on teknisesti tärkeä. Kromioksidia (3) ja joitakin sen muita yhdisteitä löytyy myös luonnosta. Maankuoressa kromipitoisuus metallina on 0,03 %. Kromia löytyy auringosta, tähdistä ja meteoriiteista.

Fyysiset ominaisuudet.

Kromi on valkoinen, kova ja hauras metalli, joka kestää kemiallisesti poikkeuksellisen happoja ja emäksiä. Se hapettuu ilmassa ja sen pinnalla on ohut läpinäkyvä oksidikalvo. Kromin tiheys on 7,1 g / cm 3, sen sulamispiste on +1875 0 C.

Kuitti.

Kun kromirautamalmia lämmitetään voimakkaasti hiilellä, kromi ja rauta vähenevät:

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

Tämän reaktion seurauksena muodostuu kromin ja raudan seos, jolle on ominaista korkea lujuus. Puhtaan kromin saamiseksi se pelkistetään kromi(3)oksidista alumiinilla:

Cr 2 O 3 + 2Al \u003d Al 2 O 3 + 2Cr

Tässä prosessissa käytetään yleensä kahta oksidia - Cr 2 O 3 ja CrO 3

Kemialliset ominaisuudet.

Kromin pintaa peittävän ohuen suojaavan oksidikalvon ansiosta se kestää erittäin hyvin aggressiivisia happoja ja emäksiä. Kromi ei reagoi väkevien typpi- ja rikkihappojen eikä fosforihapon kanssa. Kromi on vuorovaikutuksessa emästen kanssa lämpötilassa t = 600-700 o C. Kromi kuitenkin vuorovaikuttaa laimeiden rikki- ja kloorivetyhappojen kanssa syrjäyttäen vetyä:

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

Korkeissa lämpötiloissa kromi palaa hapessa muodostaen oksidia (III).

Kuuma kromi reagoi vesihöyryn kanssa:

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

Kromi reagoi myös halogeenien kanssa korkeissa lämpötiloissa, halogeenien kanssa vetyjen, rikin, typen, fosforin, hiilen, piin, boorin kanssa, esim.

Cr + 2HF = CrF 2 + H 2
2Cr + N2 = 2CrN
2Cr + 3S = Cr2S3
Cr + Si = CrSi

Edellä mainitut kromin fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ovat löytäneet sovelluksensa useilla tieteen ja tekniikan aloilla. Esimerkiksi kromia ja sen seoksia käytetään erittäin lujien, korroosionkestävien pinnoitteiden valmistamiseen koneenrakennuksessa. Ferrokromin muodossa olevia seoksia käytetään metallinleikkaustyökaluina. Kromatut metalliseokset ovat löytäneet sovelluksen lääketieteellisessä tekniikassa, kemiallisten prosessilaitteiden valmistuksessa.

Kromin asema kemiallisten alkuaineiden jaksollisessa taulukossa:

Kromi johtaa jaksollisen alkuainejärjestelmän ryhmän VI sivualaryhmää. Sen sähköinen kaava on seuraava:

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

Orbitaalien täyttämisessä elektroneilla kromiatomin kohdalla rikotaan säännönmukaisuutta, jonka mukaan 4S-orbitaali olisi pitänyt täyttää ensin tilaan 4S 2 . Kuitenkin johtuen siitä, että 3d-kiertoradalla on edullisempi energia-asema kromiatomissa, se täyttyy arvoon 4d 5 asti. Tällainen ilmiö havaitaan joidenkin muiden toissijaisten alaryhmien alkuaineiden atomeissa. Kromilla voi olla hapetusaste välillä +1 - +6. Stabiilimpia ovat kromiyhdisteet, joiden hapetusaste on +2, +3, +6.

Kaksiarvoiset kromiyhdisteet.

Kromioksidi (II) CrO - pyroforinen musta jauhe (pyroforinen - kyky syttyä ilmassa hienojakoisessa tilassa). CrO liukenee laimeaan kloorivetyhappoon:

CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2O

Ilmassa, kun se kuumennetaan yli 100 0 C:een, CrO muuttuu Cr 2 O 3:ksi.

Kaksiarvoisia kromisuoloja muodostuu liuottamalla kromimetallia happoihin. Nämä reaktiot tapahtuvat inaktiivisen kaasun (esimerkiksi H2) ilmakehässä, koska ilman läsnä ollessa Cr(II) hapettuu helposti Cr(III:ksi).

Kromihydroksidi saadaan keltaisena sakan muodossa kromi(II)kloridin alkaliliuoksen vaikutuksesta:

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

Cr(OH)2:lla on emäksisiä ominaisuuksia, se on pelkistävä aine. Hydratoitu Cr2+-ioni on väriltään vaaleansininen. CrCl2:n vesiliuoksella on sininen väri. Ilmassa vesiliuoksissa Cr(II)-yhdisteet muuttuvat Cr(III)-yhdisteiksi. Tämä on erityisen voimakasta Cr(II)hydroksidin kohdalla:

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

Kolmiarvoiset kromiyhdisteet.

Kromioksidi (III) Cr 2 O 3 on tulenkestävä vihreä jauhe. Kovuudeltaan se on lähellä korundia. Laboratoriossa sitä voidaan saada kuumentamalla ammoniumdikromaattia:

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

Cr 2 O 3 - amfoteerinen oksidi, kun se sulautuu alkalien kanssa, muodostaa kromiitteja: Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O

Kromihydroksidi on myös amfoteerinen yhdiste:

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

Vedetön CrCl 3 näyttää tumman violetilta lehdeltä, se on täysin liukenematon kylmään veteen ja liukenee hyvin hitaasti keitettäessä. Vedetön kromisulfaatti (III) Cr 2 (SO 4) 3 vaaleanpunainen, myös huonosti veteen liukeneva. Pelkistysaineiden läsnä ollessa se muodostaa purppuranväristä kromisulfaattia Cr 2 (SO 4) 3 *18H 2 O. Tunnetaan myös vihreitä kromisulfaattihydraatteja, jotka sisältävät pienemmän määrän vettä. Kromialuna KCr(SO 4) 2 *12H 2 O kiteytyy liuoksista, jotka sisältävät violettia kromisulfaattia ja kaliumsulfaattia. Kromialunaliuos muuttuu vihreäksi kuumennettaessa sulfaattien muodostumisen vuoksi.

Reaktiot kromin ja sen yhdisteiden kanssa

Lähes kaikki kromiyhdisteet ja niiden liuokset ovat voimakkaan värisiä. Kun on väritön liuos tai valkoinen sakka, voimme suurella todennäköisyydellä päätellä, että kromia ei ole.

1. Kuumennamme posliinikupin päällä polttimen liekissä voimakkaasti sellaisen määrän kaliumdikromaattia, joka mahtuu veitsen kärkeen. Suola ei vapauta kiteytysvettä, vaan sulaa noin 400 0 C:n lämpötilassa muodostaen tummaa nestettä. Kuumennetaan vielä muutama minuutti vahvalla liekillä. Jäähtymisen jälkeen sirpaleeseen muodostuu vihreä sakka. Osa siitä liukenee veteen (se muuttuu keltaiseksi), ja toinen osa jää sirpaleen päälle. Suola hajosi kuumennettaessa, jolloin muodostui liukoista keltaista kaliumkromaattia K 2 CrO 4 ja vihreää Cr 2 O 3 .
2. Liuota 3 g jauhettua kaliumdikromaattia 50 ml:aan vettä. Lisää yhteen osaan hieman kaliumkarbonaattia. Se liukenee CO 2:n vapautuessa ja liuoksen väri muuttuu vaaleankeltaiseksi. Kromaatti muodostuu kaliumdikromaatista. Jos lisäämme nyt 50-prosenttista rikkihappoliuosta annoksittain, niin bikromaatin puna-keltainen väri ilmestyy jälleen.
3. Kaada koeputkeen 5 ml. kaliumdikromaattiliuos, keitetään vedon alla 3 ml:lla väkevää kloorivetyhappoa. Liuoksista vapautuu kellanvihreää myrkyllistä kaasumaista klooria, koska kromaatti hapettaa HCl:n Cl 2:ksi ja H 2 O:ksi. Itse kromaatti muuttuu vihreäksi kolmiarvoiseksi kromikloridiksi. Se voidaan eristää haihduttamalla liuos ja muuntaa sitten kromaatiksi sulattamalla soodan ja nitraatin kanssa.
4. Kun lyijynitraattiliuosta lisätään, keltainen lyijykromaatti saostuu; kun se on vuorovaikutuksessa hopeanitraattiliuoksen kanssa, muodostuu punaruskea hopeakromaattisakka.
5. Lisää vetyperoksidia kaliumbikromaattiliuokseen ja tee liuos happamaksi rikkihapolla. Liuos saa syvän sinisen värin kromiperoksidin muodostumisen vuoksi. Peroksidi muuttuu eetterin kanssa ravisteltuna orgaaniseksi liuottimeksi ja siniseksi. Tämä reaktio on spesifinen kromille ja on erittäin herkkä. Sitä voidaan käyttää kromin havaitsemiseen metalleista ja seoksista. Ensinnäkin metalli on liuotettava. Pitkään keitettäessä 30-prosenttisella rikkihapolla (myös suolahappoa voidaan lisätä), kromi ja monet teräkset liukenevat osittain. Saatu liuos sisältää kromi(III)sulfaattia. Jotta voimme suorittaa havaitsemisreaktion, neutraloimme sen ensin kaustisella soodalla. Harmaanvihreä kromi(III)hydroksidi saostuu, joka liukenee NaOH-ylimäärään ja muodostaa vihreää natriumkromiittia. Suodata liuos ja lisää 30 % vetyperoksidia. Kuumennettaessa liuos muuttuu keltaiseksi, koska kromiitti hapettuu kromaatiksi. Happamoittaminen saa aikaan liuoksen sinisen värin. Värillinen yhdiste voidaan uuttaa ravistamalla eetterin kanssa.

Kromi-ionien analyyttiset reaktiot.

1. 3-4 tippaan kromikloridi-CrCl3-liuosta lisätään 2 M NaOH-liuosta, kunnes alkuperäinen sakka liukenee. Huomaa muodostuneen natriumkromiitin väri. Kuumenna saatu liuos vesihauteessa. Mitä tapahtuu?
2. Lisää 2-3 tippaan CrCl 3 -liuosta yhtä suuri määrä 8 M NaOH-liuosta ja 3-4 tippaa 3 % H 2 O 2 -liuosta. Kuumenna reaktioseos vesihauteessa. Mitä tapahtuu? Mitä sakka muodostuu, jos syntynyt värillinen liuos neutraloidaan, siihen lisätään CH 3 COOH:ta ja sitten Pb (NO 3) 2 ?
3. Kaada 4-5 tippaa kromisulfaatti Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 ja KMnO 4 liuoksia koeputkeen. Kuumenna reaktiokohtaa useita minuutteja vesihauteessa. Huomaa liuoksen värin muutos. Mikä sen aiheutti?
4. 3-4 tippaan typpihapolla happamaksi tehtyä K 2 Cr 2 O 7 -liuosta lisätään 2-3 tippaa H 2 O 2 -liuosta ja sekoitetaan. Esiin tulevan liuoksen sininen väri johtuu perkromihapon H 2 CrO 6 esiintymisestä:

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

Kiinnitä huomiota H 2 CrO 6:n nopeaan hajoamiseen:

2H 2CrO 6 + 8H+ = 2Cr 3+ + 3O 2 + 6H 2O
sininen väri vihreä väri

Perkromihappo on paljon vakaampi orgaanisissa liuottimissa.

1. Lisää 3-4 tippaan typpihapolla happamaksi tehtyä K 2 Cr 2 O 7 -liuosta 5 tippaa isoamyylialkoholia, 2-3 tippaa H 2 O 2 -liuosta ja ravista reaktioseosta. Päälle kelluva orgaanisen liuottimen kerros on väriltään kirkkaan sininen. Väri haalistuu hyvin hitaasti. Vertaa H2CrO6:n stabiilisuutta orgaanisessa ja vesifaasissa.
2. Kun CrO 4 2- ja Ba 2+ -ionit ovat vuorovaikutuksessa, saostuu keltainen bariumkromaatin BaCrO 4 sakka.
3. Hopeanitraatti muodostaa hopeakromaatin tiilenpunaista sakkaa CrO 4 2 -ionien kanssa.
4. Ota kolme koeputkea. Laita 5-6 tippaa K 2 Cr 2 O 7 -liuosta toiseen, sama tilavuus K 2 CrO 4 -liuosta toiseen ja kolme tippaa molempia liuoksia kolmanteen. Lisää sitten jokaiseen putkeen kolme tippaa kaliumjodidiliuosta. Selitä tulos. Tee liuos happamaksi toisessa putkessa. Mitä tapahtuu? Miksi?

Viihdyttäviä kokeita kromiyhdisteillä

1. CuSO 4:n ja K 2 Cr 2 O 7:n seos muuttuu vihreäksi, kun alkalia lisätään, ja muuttuu keltaisiksi hapon läsnäollessa. Kuumentamalla 2 mg glyserolia pienellä määrällä (NH 4) 2 Cr 2 O 7 ja lisäämällä sitten alkoholia, saadaan suodatuksen jälkeen kirkkaan vihreä liuos, joka muuttuu keltaiseksi lisättäessä happoa ja muuttuu vihreäksi neutraalissa tai alkalinen väliaine.
2. Aseta tölkin keskelle termiitti "rubiiniseoksella" - jauhetaan perusteellisesti ja laitetaan alumiinifolioon Al 2 O 3 (4,75 g) lisäämällä Cr 2 O 3 (0,25 g). Jotta purkki ei jäähtyisi pidempään, se on haudattava yläreunan alle hiekkaan, ja kun termiitti on sytytetty ja reaktio alkaa, peitä se rautalevyllä ja peitä se hiekalla. Pankki kaivaa esiin päivässä. Tuloksena on puna-rubiinijauhe.
3. 10 g kaliumbikromaattia hierretään 5 g:lla natrium- tai kaliumnitraattia ja 10 g:lla sokeria. Seos kostutetaan ja sekoitetaan kollodiumilla. Jos jauhe puristetaan lasiputkeen ja sitten tikku työnnetään ulos ja sytytetään päästä, niin "käärme" alkaa ryömiä ulos, ensin musta ja jäähdytyksen jälkeen vihreä. Halkaisijaltaan 4 mm:n sauva palaa noin 2 mm sekunnissa ja pitenee 10 kertaa.
4. Jos sekoitat kuparisulfaatin ja kaliumdikromaatin liuoksia ja lisäät vähän ammoniakkiliuosta, niin koostumuksen 4СuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O amorfinen ruskea sakka putoaa ulos, joka liukenee suolahappoon muodostaen keltaisen liuoksen, ja yli ammoniakin saadaan vihreä liuos. Jos tähän liuokseen lisätään vielä alkoholia, muodostuu vihreä sakka, joka suodatuksen jälkeen muuttuu siniseksi ja kuivumisen jälkeen siniviolettiksi punaisilla kimalteilla, jotka näkyvät selvästi voimakkaassa valossa.
5. "Vulkaani" tai "faaraokäärme" -kokeiden jälkeen jäljelle jäänyt kromioksidi voidaan regeneroida. Tätä varten on tarpeen sulattaa 8 g Cr 2 O 3 ja 2 g Na 2 CO 3 ja 2,5 g KNO 3 ja käsitellä jäähdytetty seos kiehuvalla vedellä. Saadaan liukoista kromaattia, joka voidaan myös muuttaa muiksi Cr(II)- ja Cr(VI)-yhdisteiksi, mukaan lukien alkuperäinen ammoniumdikromaatti.

Esimerkkejä redox-siirtymistä, joissa on mukana kromia ja sen yhdisteitä

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

a) (NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O b) Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O
c) 2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH = 6NaBr + 2Na2CrO4 + 4H2O
d) 2Na 2CrO 4 + 2HCl = Na 2Cr 2 O 7 + 2NaCl + H 2 O

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

a) 2Cr(OH)2 + 1/2O2 + 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 + 2 KOH = 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
Cr2+

a) CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O
b) CrO + H 2 O \u003d Cr (OH) 2
c) Cr(OH)2 + 1/2O2 + H2O = 2Cr(OH)3
d) Cr(OH)3 + 3HNO3 = Cr(NO3)3 + 3H2O
e) 4Cr (NO 3) 3 \u003d 2Cr 2 O 3 + 12NO 2 + O 2
f) Cr 2 O 3 + 2 NaOH = 2 NaCrO 2 + H 2 O

Kromielementti taiteilijana

Kemistit kääntyivät usein keinotekoisten pigmenttien luomisen ongelmaan maalausta varten. 1700-1800-luvuilla kehitettiin tekniikka monien kuvamateriaalien saamiseksi. Louis Nicolas Vauquelin vuonna 1797, joka löysi ennen tuntemattoman alkuaineen kromin Siperian punamalmista, valmisti uuden, erittäin vakaan maalin - krominvihreän. Sen kromofori on vesipitoista kromi(III)oksidia. Nimellä "smaragdinvihreä" sitä alettiin valmistaa vuonna 1837. Myöhemmin L. Vauquelen ehdotti useita uusia maaleja: bariittia, sinkkiä ja krominkeltaista. Ajan myötä ne korvattiin pysyvämmillä keltaisilla, oransseilla kadmiumiin perustuvilla pigmenteillä.

Krominvihreä on kestävin ja valonkestävä maali, johon ei vaikuta ilmakehän kaasut. Öljyllä hierotulla krominvihreällä on suuri peittokyky ja se kuivuu nopeasti, joten 1800-luvulta lähtien. sitä käytetään laajasti maalauksessa. Sillä on suuri merkitys posliinimaalauksessa. Tosiasia on, että posliinituotteet voidaan koristella sekä alus- että päällysmaalauksella. Ensimmäisessä tapauksessa maalit levitetään vain hieman poltetun tuotteen pinnalle, joka peitetään sitten lasitekerroksella. Tätä seuraa pääpoltto korkeassa lämpötilassa: posliinimassan sintrausta ja lasitteen sulattamista varten tuotteet kuumennetaan 1350 - 1450 0 C. Hyvin harvat maalit kestävät näin korkeaa lämpötilaa ilman kemiallisia muutoksia, ja vanhassa. päivinä niitä oli vain kaksi - koboltti ja kromi. Posliiniesineen pinnalle levitetty koboltin musta oksidi sulautuu lasitteen kanssa polton aikana ja on kemiallisesti vuorovaikutuksessa sen kanssa. Tämän seurauksena muodostuu kirkkaan sinisiä kobolttisilikaatteja. Tämä koboltinsininen posliiniastia on kaikkien tiedossa. Kromioksidi (III) ei ole kemiallisesti vuorovaikutuksessa lasitteen komponenttien kanssa, vaan se on yksinkertaisesti posliinisirpaleiden ja läpinäkyvän lasitteen välissä "kuurolla" kerroksella.

Krominvihreän lisäksi taiteilijat käyttävät Volkonskoitesta johdettuja maaleja. Venäläinen mineralogi Kemmerer löysi vuonna 1830 tämän montmorilloniittien ryhmästä (savimineraali, joka kuuluu monimutkaisten silikaattien alaluokkaan Na (Mo, Al), Si 4 O 10 (OH) 2) ja nimesi sen tyttären M. N. Volkonskajan mukaan. Borodinon taistelun sankarin, kenraali N. N. Raevskin, dekabristin S. G. Volkonskin vaimon. Volkonskoiitti on savea, joka sisältää jopa 24 % kromioksidia sekä alumiinin ja raudan oksideja (III). Uralilla, Permin ja Kirovin alueilla löydetyn mineraalin koostumus määrittää sen monipuolisen värin - tummennetun talvikuusen väristä suosammakon kirkkaan vihreään väriin.

Pablo Picasso kääntyi maamme geologien puoleen pyytämällä tutkimaan Volkonskoiten varantoja, mikä antaa maalille ainutlaatuisen raikkaan sävyn. Tällä hetkellä on kehitetty menetelmä keinotekoisen wolkonskoiitin saamiseksi. On mielenkiintoista huomata, että nykyajan tutkimuksen mukaan venäläiset ikonimaalaajat käyttivät tästä materiaalista maaleja jo keskiajalla, kauan ennen sen "virallista" löytöä. Taiteilijoiden keskuudessa tunnettiin myös guinier-vihreä (syntyi 1837), jonka kromoformi on kromioksidin Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O hydraatti, jossa osa vedestä on kemiallisesti sidottu ja osa adsorboitunut. Tämä pigmentti antaa maalille smaragdin sävyn.

blog.site, kopioimalla materiaali kokonaan tai osittain, linkki lähteeseen vaaditaan.