Coloração de compostos de cromo. Propriedades quimicas

Cromo (III) (d3).

Características gerais de compostos complexos de cromo (III)

O estado de oxidação +3 é mais característico do cromo. Este estado é caracterizado por um grande número de complexos cineticamente estáveis. É justamente por causa dessa inércia cinética que um grande número de compostos complexos de cromo foi isolado no estado sólido, os quais permanecem inalterados em solução por muito tempo.

A presença de três elétrons desemparelhados determina o paramagnetismo dos compostos de Cr (III), a maioria dos quais são intensamente coloridos. Coloração de complexos. Coloração dos complexos d- elementos está associada a transições de elétrons de um d- orbitais para outro. No caso de complexos com um grande número de elétrons, o padrão do espectro se torna mais complicado: aparecem bandas adicionais. Isso se deve ao fato de que o estado excitado pode ser realizado de várias maneiras, dependendo de quais d orbitais são elétrons. Para descrever os espectros eletrônicos com mais detalhes, é necessário introduzir alguns conceitos. Qualquer arranjo de elétrons em um subnível é chamado de microestado. Cada microestado é caracterizado por seus próprios valores de spin e momento angular. Um conjunto de microestados com a mesma energia é chamado prazo. A coloração dos complexos, além de d-d transições de um d- orbitais para outro (com t 2g - no e g - em complexos octaédricos) determinar mais três fatores: transições de orbitais de ligante para orbitais de metal, interação do complexo com o solvente e transições dentro dos orbitais de ligante.

Numerosos complexos trivalentes de cromo foram descritos na literatura. Em todos os complexos, sem exceção, Cr III tem um número de coordenação (CN) de seis.

A capacidade pronunciada do cromo trivalente para formar compostos complexos é especialmente claramente manifestada em seus vários produtos complexos de adição de amônia.

De acordo com seu CN 6, o íon cromo (III) pode coordenar seis moléculas de amônia. Nesse caso, forma-se um íon complexo 3+, cuja carga coincide com a carga do cromo, que aparece como átomo central, pois as moléculas de amônia não são carregadas.

Devido à forte ligação das moléculas de amônia, quando compostos contendo o complexo 3+ são dissolvidos em água, não há decomposição instantânea do complexo - ele existe em solução como um íon, e apenas gradualmente ocorre a substituição de amônia por moléculas de água.

3+ 3+ 3+ 3+

Estudos do comportamento do íon hexaaqua cromo (III) em soluções de ácido clorídrico ao longo do tempo permitiram estabelecer que o equilíbrio no sistema Cr 3+ -H 2 O-Cl - Cr-H 2 O-Cl é um símbolo para soluções contendo iões de crómio trivalentes hidratados e iões cloreto. instalado aproximadamente 3,5 meses.

A complexação nessas soluções prossegue sequencialmente em etapas no tempo:

Os espectros de absorção das soluções mostram que mesmo na solução mais concentrada em relação ao ácido clorídrico ( 12 n) a formação do complexo termina na terceira etapa.

Assim, a reação de introdução de íons cloro na esfera de coordenação do complexo ocorre de forma extremamente lenta; não apenas o hexaaquacomplex, mas também os aquacloretos mistos de cromo (III) são inertes em relação à reação de troca de moléculas de água por íons cloreto, que ocorre no processo de formação do complexo; a inércia dos complexos mistos diminui com o aumento do número de íons cloreto na esfera de coordenação do complexo.

Processos de aquatação de cloreto de trans e cis-diclorodietilenodiaminocromo:

2+ ] 3+ +Cl -

O hidroxila pode ser formado a partir de uma molécula de água contida na esfera de coordenação interna como resultado da eliminação de prótons. A probabilidade de formação de hidroxila na esfera de coordenação interna aumenta com o aumento do pH e diminui com a diminuição do pH. Portanto, a adição de um ácido reduz a probabilidade de formação de hidroxila na esfera de coordenação interna e, consequentemente, retarda os processos de aquatação justamente daqueles acidocomplexos cuja esfera de coordenação interna contém uma molécula de água. Se não houver molécula de água na esfera de coordenação interna, esse tipo de influência do valor de pH é excluído.

O efeito dos íons Cr 2+ nos processos de aquatização de complexos de acidocromo tem sido amplamente estudado. Descobriu-se que os íons Cr 2+ catalisam os processos de aquatação dos complexos de acidocromo estudados.

Por exemplo, o processo catalítico de aquatação de cloreto de trans-diclorodiaminocromo procede como se segue. Provavelmente, o catalisador forma um complexo intermediário no qual a ligação entre os átomos de Cr 2+ e Cr 3+ é realizada através do íon cloro:

Trans - + + 2+ 3+ .

Após a transferência de elétrons, o complexo pode se desintegrar. O decaimento mais provável na ligação Cr II - Cl:

3+ > + + 2+ ,

o sítio de coordenação desocupado em Cr II foi ocupado por uma molécula de água.

A substituição de alguns ligantes por outros na esfera interna é frequentemente acompanhada por uma mudança distinta na cor do complexo.

O íon 3+ absorve luz nas partes vermelha e azul do espectro visível, bem como na região ultravioleta mais próxima, portanto, possui uma cor violeta causada pela superposição de duas cores complementares.

Muitos ânions complexos da composição 3- são conhecidos, onde X é um ligante monodentado do tipo F - , Cl - , NCS - , CN - ou parte de um ânion polidentado do tipo oxalato (C 2 O 4 2-) . Existem, é claro, muitos complexos mistos de acidoamino - e acidoaquo.

Façamos algumas de suas classificações. Os ligantes podem ser NH 3 , CH 3 NH 2 ,py; Hal - , NC - , CN - , NÃO 3 - ,OH - etc.:

1) 3+ , 3+ , 3+ , 3+ , 3+ , 3+

2) 2+ , 2+ , 2+ , 2+ , 2+

3) + , + , + , +

4) , ,

5) - , -

6) 2-

É importante notar que em todas as séries não há compostos monoamínicos, e apenas eles estão ausentes, indicando a existência de alguma regularidade, que se manifesta na impossibilidade de existirem compostos monoamínicos.

De grande interesse são compostos do tipo: + -. Dos compostos do primeiro tipo, os compostos de etilenodiamina são principalmente conhecidos. São interessantes pelo fenômeno de isomerismo (estereoisomerismo) neles observado.O isomerismo espacial (estereoisomerismo) surge como resultado de diferenças na configuração espacial de moléculas que possuem a mesma estrutura química. Este tipo de isômero é subdividido em enantiomerismo (isomerismo óptico) e diastereomerismo.

Enantiômeros (isômeros ópticos, isômeros de espelho) são pares de antípodas ópticos - substâncias caracterizadas por rotações opostas em sinal e iguais em magnitude do plano de polarização da luz com a identidade de todas as outras propriedades físicas e químicas (com exceção de reações com outras substâncias ativas e propriedades físicas no ambiente quiral).

diastereomérico considere qualquer combinação de isômeros espaciais que não constituam um par de antípodas ópticos.

Quiralidade (quiralidade molecular) - em química, a propriedade de uma molécula de ser incompatível com sua imagem especular por qualquer combinação de rotações e deslocamentos no espaço tridimensional. fórmula geral pode existir em duas formas ( veja a fig.3)

No caso dos compostos de etilenodiamina, a diferença também está no fato de que, ao contrário do composto trans, o composto cis é uma mistura de duas formas opticamente ativas, pois, como pode ser visto na Fig. 4, neste caso há podem ser duas formas cis relacionadas entre si, amigo, como um objeto à sua imagem especular.

Voltando à consideração do segundo tipo de compostos, deve-se enfatizar que, como o complexo contém quatro equivalentes negativos, é um ânion e forma sais com metais. Um conhecido composto pertencente a esta classe, o chamado sal Reinecke NH 4 CH 2 O cujo ânion é frequentemente usado para precipitar cátions grandes, orgânicos e inorgânicos, o sal de Reinecke é conveniente para a determinação quantitativa de cobre, pois este pode ser facilmente precipitado na forma de Cu sem remover outros metais da solução (exceto Ag, Hg, Tl). A reação com o sal de Reinecke também pode servir como um teste de qualidade muito sensível para o cobre.

17.doc

Cromo. Óxidos de crómio (II), (III) e (VI). Hidróxidos e sais de crómio (II) e (III). Cromatos e dicromatos. Compostos complexos de cromo (III)

17.1. Breve descrição dos elementos do subgrupo cromo

O subgrupo cromo é um subgrupo lateral do grupo VI do sistema periódico de elementos de D.I. Mendeleiev. O subgrupo inclui cromo Cr, molibdênio Mo, tungstênio W.

Esses elementos também estão entre os metais de transição, porque. eles constroem o subnível d da camada pré-externa. Na camada externa de átomos desses elementos, há um (para cromo e molibdênio) ou dois (para tungstênio) elétrons. Assim, os átomos dos elementos do subgrupo cromo possuem seis elétrons de valência que podem participar da formação de uma ligação química (ver Tabela 30).

Cromo, molibdênio, tungstênio são semelhantes em muitas propriedades físicas e químicas: por exemplo, na forma de substâncias simples, são todos metais refratários branco-prateados com alta dureza e várias propriedades mecânicas valiosas - a capacidade de rolar, puxar e carimbo povka.

Do ponto de vista químico, todos os metais do subgrupo cromo são resistentes à ação do ar e da água (em condições normais), quando aquecidos, todos interagem com oxigênio, halogênios, fósforo e carbono.

Sob a ação de ácidos concentrados (HNO 3, H 2 SO 4) à temperatura normal, os metais do subgrupo cromo são passivados.

Para todos os elementos do subgrupo cromo, os compostos são mais típicos, onde seus estados de oxidação são +2, +3, +6 (embora existam compostos onde seus graus também podem ser +4 e +5, e para cromo e +1). Os elementos do subgrupo cromo não têm um estado de oxidação negativo e não formam compostos de hidrogênio voláteis. Hidretos sólidos como CrH 3 são conhecidos apenas pelo cromo. Compostos de elementos bivalentes são instáveis e facilmente oxidados a estados de oxidação mais elevados.

Com o aumento do grau de oxidação, a natureza ácida dos óxidos aumenta, com um estado de oxidação máximo de +6, formam-se óxidos do tipo RO 3, aos quais correspondem os ácidos H 2 RO 4. A força dos ácidos diminui naturalmente do cromo para o tungstênio. A maioria dos sais desses ácidos são pouco solúveis em água; apenas os sais de metais alcalinos e de amônio se dissolvem bem.

Como em outros casos, as propriedades metálicas dos elementos do subgrupo cromo aumentam com o aumento do número de série.

Stva. A atividade química dos metais na série cromo - molibdênio - tungstênio diminui visivelmente.

Todos os metais do subgrupo cromo são amplamente utilizados na tecnologia moderna, principalmente na indústria metalúrgica para a produção de aços especiais.

17.2. Cromo

Estar na natureza

O cromo é um dos elementos bastante comuns, seu conteúdo na crosta terrestre é de aproximadamente 0,02% (22º lugar). O cromo ocorre exclusivamente em compostos, os principais minerais são cromita FeCr 2 O 4 (ou FeO Cr 2 O 3), ou cromita de ferro, e crocoíta PbCtO 4 (ou PbO CrO 3). A cor de muitos elementos é devido à presença de cromo neles. Assim, por exemplo, um tom verde-dourado para uma esmeralda ou vermelho para um rubi é dado por uma mistura de óxido de cromo Cr 2 O 3.

Recibo

A matéria-prima para a produção industrial de cromo é o minério de ferro cromo. Seu processamento químico leva ao Cr 2 O 3 . A redução de Cr 2 O 3 com alumínio ou silício dá cromo metálico de baixa pureza:

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

2Cr 2 O 3 + 3Si \u003d 3SiO 2 + 4Cr

Um metal mais puro é obtido por eletrólise de soluções concentradas de compostos de cromo.

^ Propriedades físicas

O cromo é um metal cinza-aço, duro, bastante pesado ( = 7,19 g / cm 3), plástico, maleável, derrete a 1890 ° C, ferve a 2480 ° C. Ocorre na natureza como uma mistura de quatro isótopos estáveis com números de massa 50, 52, 53 e 54. O isótopo mais comum é o 52 Cr (83,76%).

Propriedades quimicas

O arranjo dos elétrons nos orbitais 3d e 4s do átomo de cromo pode ser representado pelo diagrama:

Isso mostra que o cromo pode apresentar vários estados de oxidação em compostos de +1 a +6; destes, compostos de cromo com estados de oxidação +2, +3, +6 são os mais estáveis. Assim, não apenas o elétron s do nível externo, mas também cinco elétrons d do nível pré-externo participam da formação de ligações químicas.

Em condições normais, o cromo é resistente ao oxigênio, água e alguns outros reagentes químicos. Em altas temperaturas, o cromo queima no oxigênio:

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

Quando aquecido, reage com o vapor de água:

2Cr + 3Н 2 O \u003d Cr 2 O 3 + 3H 2 

Quando aquecido, o cromo metálico também reage com halogênios, enxofre, nitrogênio, fósforo, carvão, silício e boro. Por exemplo: 2Cr+N 2 =2CrN 2Cr+3S=Cr 2 S 3 Cr+2Si=CrSi 2

O metal se dissolve à temperatura normal em ácidos diluídos (HCl, H 2 SO 4) com a liberação de hidrogênio. Nesses casos, na ausência de ar, os sais de cromo (II) são formados:

Cr + 2HCl \u003d CrCl2 + H 2  E no ar - sais de cromo (III): 4Cr + 12HCl + 3O 2 \u003d 4CrCl + 6H 2 O

Se o metal for imerso por algum tempo em ácido nítrico (concentrado ou diluído), ele deixará de se dissolver em HCl e H 2 SO 4, não mudará quando aquecido com halogênios, etc. Este fenômeno - passivação - é explicado pela formação de uma camada protetora na superfície do metal - um filme muito denso e mecanicamente forte (embora muito fino) de óxido de cromo Cr 2 O 3.

Inscrição

O principal consumidor de cromo é a metalurgia. O aço com adição de cromo torna-se muito mais resistente à ação de reagentes químicos; propriedades tão importantes do aço como resistência, dureza e resistência ao desgaste também aumentam. O revestimento de cromo eletrolítico de produtos de ferro (cromagem) também os torna resistentes à corrosão.

A família de ligas de cromo é muito numerosa. Nichrome-we (ligas com níquel) e limp (com alumínio e ferro) são estáveis

As chivas têm alta resistência e são usadas para fazer aquecedores em fornos de resistência elétrica. Stellite - uma liga de cromo (20-25%), cobalto (45-60%), tungstênio (5-20%), ferro (1-3%) - muito duro, resistente ao desgaste e à corrosão; usado na indústria de processamento de metal para a fabricação de ferramentas de corte. Aços cromo-molibdênio são usados para criar fuselagens de aeronaves.

^ 17.3. Óxidos de cromo (II), (III) e (VI)

O cromo forma três óxidos: CrO, Cr 2 O 3 , CrO 3 .

Óxido de cromo (II) CrO - pó preto pirofórico. Obla- dá propriedades básicas.

Em reações redox, ele se comporta como um agente redutor:

CrO é obtido por decomposição a vácuo de cromo carbonil Cr(CO) 6 a 300°C.

Óxido de cromo (III) Cr 2 O 3 - pó verde refratário. Tem dureza próxima ao corindo, por isso é introduzido na composição dos agentes de polimento. Formado pela interação de Cr e O 2 em alta temperatura. No laboratório, o óxido de cromo (III) pode ser obtido aquecendo o dicromato de amônio:

(N -3 H 4) 2 Cr +6 2 O 7 \u003d Cr +3 2 O 3 + N 0 2  + 4H 2 O

O óxido de cromo(III) tem propriedades anfotéricas. Ao interagir com ácidos, sais de cromo (III) são formados: Cr 2 O 3 + 3H 2 SO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

Ao interagir com álcalis no fundido, são formados compostos de cromo (III) - cromitos (na ausência de oxigênio): Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O

O óxido de cromo (III) é insolúvel em água.

Nas reações redox, o óxido de cromo (III) se comporta como um agente redutor:

Óxido de cromo (VI) CrO 3 - anidrido crômico, é um cristal vermelho escuro em forma de agulha. Quando aquecido a cerca de 200°C, decompõe-se:

4CrO 3 \u003d 2Cr 2 O 3 + 3O 2 

Facilmente solúvel em água, de caráter ácido, forma ácidos crômicos. Com um excesso de água, o ácido crômico H 2 CrO 4 é formado:

CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 CrO 4

Em uma alta concentração de CrO 3, o ácido dicrômico H 2 Cr 2 O 7 é formado:

2CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 Cr 2 O 7

Que, quando diluído, torna-se ácido crômico:

H 2 Cr 2 O 7 + H 2 O \u003d 2H 2 CrO 4

Os ácidos crômicos existem apenas em solução aquosa; nenhum desses ácidos foi isolado no estado livre. No entanto, seus sais são muito estáveis.

O óxido de cromo (VI) é um forte agente oxidante:

3S + 4CrO 3 \u003d 3SO 2  + 2Cr 2 O 3

Oxida iodo, enxofre, fósforo, carvão, transformando-se em Cr 2 O 3. CrO 3 é obtido pela ação de um excesso de ácido sulfúrico concentrado em uma solução aquosa saturada de dicromato de sódio: Na 2 Cr 2 O 7 + 2H 2 SO 4 \u003d 2CrO 3 + 2NaHSO 4 + H 2 O Forte toxicidade do óxido de cromo (VI) deve ser anotado.

^ 17.4. Hidróxidos e sais de crómio (II) e (III). Compostos complexos de cromo (III)

O hidróxido de cromo (II) Cr (OH) 2 é obtido na forma de um precipitado amarelo por tratamento de soluções de sais de cromo (II) com álcalis na ausência de oxigênio:

CrCl 2 + 2NaOH \u003d Cr (OH) 2  + 2NaCl

Cr (OH) 2 tem propriedades básicas típicas e é um forte agente redutor:

2Cr(OH) 2 +H 2 O+1/2O 2 =2Cr(OH) 3 

As soluções aquosas de sais de cromo (II) são obtidas sem acesso ao ar por dissolução de cromo metálico em ácidos diluídos em atmosfera de hidrogênio ou por redução de sais de cromo trivalente com zinco em meio ácido. Os sais anidros de cromo (II) são brancos e as soluções aquosas e hidratos cristalinos são azuis.

Em termos de suas propriedades químicas, os sais de cromo (II) são semelhantes aos sais de ferro ferroso, mas diferem deste último em propriedades redutoras mais pronunciadas, ou seja, mais fácil do que os compostos correspondentes de ferro ferroso, são oxidados. É por isso que é muito difícil obter e armazenar compostos de cromo divalente.

Hidróxido de cromo (III) Cr (OH) 3 - um precipitado verde-acinzentado gelatinoso, é obtido pela ação de álcalis em soluções de sais de cromo (III):

Cr 2 (SO 4) 3 + 6NaOH \u003d 2Cr (OH) 3  + 3Na 2 SO 4

O hidróxido de cromo (III) tem propriedades anfotéricas, dissolvendo-se tanto em ácidos com a formação de sais de cromo (III):

2Cr (OH) 3 + 3H 2 SO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O e em álcalis com a formação de hidroxicromitos: Cr (OH) 3 + NaOH \u003d Na 3

Quando Cr (OH) 3 é fundido com álcalis, metacromitos e ortocromitos são formados:

Cr (OH) 3 + NaOH \u003d NaCrO 2 + 2H 2 O Cr (OH) 3 + 3NaOH \u003d Na 3 CrO 3 + 3H 2 O

Ao calcinar o hidróxido de cromo (III), o óxido de cromo (III) é formado:

2Cr (OH) 3 \u003d Cr 2 O 3 + 3H 2 O

Os sais de cromo trivalentes são coloridos tanto no estado sólido quanto em soluções aquosas. Por exemplo, sulfato de cromo (III) anidro Cr 2 (SO 4) 3 é vermelho-púrpura, soluções aquosas de sulfato de cromo (III), dependendo das condições, podem mudar de cor de roxo para verde. Isso é explicado pelo fato de que em soluções aquosas o cátion Cr 3+ existe apenas na forma de um íon 3+ hidratado devido à propensão do cromo trivalente a formar compostos complexos. A cor violeta das soluções aquosas de sais de cromo (III) deve-se precisamente ao cátion 3+. Quando aquecidos, sais complexos de cromo (III) podem

Perde parcialmente a água, formando sais de várias cores, até o verde.

Os sais de cromo trivalentes são semelhantes aos sais de alumínio em composição, estrutura de rede cristalina e solubilidade; assim, para o cromo (III), assim como para o alumínio, é típica a formação de potássio-cromo alúmen KCr (SO 4) 2 12H 2 O, utilizados para curtimento de couro e como mordente no ramo têxtil.

Sais de cromo (III)Cr 2 (SO 4) 3, CrCl 3, etc. quando armazenados no ar, são estáveis e, em soluções, sofrem hidrólise:

Cr 3+ + 3Cl - + HOHCr (OH) 2+ + 3Cl - + H +

A hidrólise ocorre de acordo com o estágio I, mas existem sais que são completamente hidrolisados:

Cr 2 S 3 + H 2 O \u003d Cr (OH) 3  + H 2 S 

Em reações redox em meio alcalino, os sais de cromo (III) se comportam como agentes redutores:

Deve-se notar que na série de hidróxidos de cromo de vários estados de oxidação Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - H 2 CrO 4, as propriedades básicas são naturalmente enfraquecidas e as ácidas são reforçadas. Tal mudança nas propriedades é devido a um aumento no grau de oxidação e uma diminuição nos raios iônicos do cromo. Na mesma série, as propriedades oxidantes são consistentemente aprimoradas. Os compostos de Cr (II) são fortes agentes redutores, são facilmente oxidados, transformando-se em compostos de cromo (III). Os compostos de cromo(VI) são fortes agentes oxidantes, facilmente reduzidos a compostos de cromo(III). Compostos com um estado de oxidação intermediário, i.e. compostos de cromo (III), ao interagir com agentes redutores fortes, podem apresentar propriedades oxidantes, transformando-se em compostos de cromo (II), e ao interagirem com agentes oxidantes fortes, podem apresentar propriedades redutoras, transformando-se em compostos de cromo (VI).

^ 17.5. Cromatos e dicromatos

Os ácidos crômicos formam duas séries de compostos: cromatos - os chamados sais de ácido crômico e dicromatos - os chamados sais de ácido dicrômico. Os cromatos são de cor amarela (a cor do íon cromato CrO 2-4), os dicromatos são laranja (a cor do íon dicromato Cr 2 O 2-7) .

Cromatos e dicromatos dissociam-se, formando íons cromato e dicromato, respectivamente:

K 2 CrO 4 2K + +CrO 2- 4

K 2 Cr 2 O 7  2K + + Cr 2 O 2- 7

Os cromatos são obtidos pela reação de CrO 3 com álcalis:

CrO 3 + 2NaOH \u003d Na 2 CrO 4 + H 2 O

Os dicromatos são formados quando os ácidos são adicionados aos cromatos:

2Na 2 CrO 4 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 Cr 2 O 7 + Na 2 SO 4 + H 2 O

A transição reversa também é possível quando álcalis são adicionados a soluções de dicromatos:

Na 2 Cr 2 O 7 + 2NaOH \u003d 2Na 2 CrO 4 + H 2 O

Assim, em soluções ácidas, existem predominantemente dicromatos (colorem a solução laranja), e em soluções alcalinas, cromatos (soluções amarelas). O equilíbrio no sistema cromato-dicromato pode ser representado pela seguinte equação na forma iônica abreviada:

2CrO 2- 4 + 2H + Cr 2 O 2- 7 + H 2 O Cr 2 O 2- 7 + 2OH - 2CrO 2- 4 + H 2 O

Sais de ácidos crômicos em um ambiente ácido são fortes agentes oxidantes. Eles geralmente são reduzidos a compostos de cromo (III), por exemplo:

Inscrição

Os compostos de cromo (VI) são altamente tóxicos: afetam a pele, o trato respiratório e causam inflamação dos olhos. Nos laboratórios de lavagem de vidraria química, muitas vezes é usada uma mistura de cromo,

Que consiste em volumes iguais de uma solução aquosa saturada de K 2 Cr 2 O 7 e H 2 SO 4 concentrado.

Os cromatos de sódio e potássio solúveis em água são usados nas indústrias têxtil e de couro como conservantes de madeira. Os cromatos insolúveis de alguns metais são excelentes tintas artísticas. São coroas amarelas (PbCrO 4, |ZnCrO 4, SrCrO 4), coroas de chumbo-molibdênio vermelhas (contém PbCrO 4 e MoCrO 4) e muitas outras. A riqueza de tonalidades - do rosa-vermelho ao roxo - é famosa pelo SnCrO 4, que é usado na pintura de porcelanato.

O hidróxido de cromo (II) Cr (OH) 2 é obtido na forma de um precipitado amarelo por tratamento de soluções de sais de cromo (II) com álcalis na ausência de oxigênio:

CrCl 2 + 2NaOH \u003d Cr (OH) 2 ¯ + 2NaCl

Cr(OH) 2 tem propriedades básicas típicas e é um forte agente redutor:

2Cr(OH) 2 +H 2 O+1/2O 2 =2Cr(OH) 3 ¯

Em termos de suas propriedades químicas, os sais de cromo (II) são semelhantes aos sais de ferro ferroso, mas diferem deste último em propriedades redutoras mais pronunciadas, ou seja, mais fácil do que os compostos ferrosos correspondentes para oxidar. É por isso que é muito difícil obter e armazenar compostos de cromo divalente.

Hidróxido de cromo (III) Cr (OH) 3 - um precipitado verde-acinzentado gelatinoso, é obtido pela ação de álcalis em soluções de sais de cromo (III):

Cr 2 (SO 4) 3 + 6NaOH \u003d 2Cr (OH) 3 ¯ + 3Na 2 SO 4

O hidróxido de cromo (III) tem propriedades anfotéricas, dissolvendo-se tanto em ácidos com a formação de sais de cromo (III):

2Cr (OH) 3 + 3H 2 SO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O e em álcalis com a formação de hidroxicromitos: Cr (OH) 3 + NaOH \u003d Na 3

Quando Cr (OH) 3 é fundido com álcalis, metacromitos e ortocromitos são formados:

Cr (OH) 3 + NaOH \u003d NaCrO 2 + 2H 2 O Cr (OH) 3 + 3NaOH \u003d Na 3 CrO 3 + 3H 2 O

Ao calcinar o hidróxido de cromo (III), o óxido de cromo (III) é formado:

2Cr (OH) 3 \u003d Cr 2 O 3 + 3H 2 O

perdem parcialmente a água, formando sais de várias cores, até o verde.

Sais de cromo (III)Cr 2 (SO 4) 3, CrCl 3, etc. quando armazenados no ar, são estáveis e, em soluções, sofrem hidrólise:

Cr 3+ + 3Cl - + NÃO "Cr (OH) 2+ + 3Cl - + H +

A hidrólise ocorre de acordo com o estágio I, mas existem sais que são completamente hidrolisados:

Cr 2 S 3 + H 2 O \u003d Cr (OH) 3 ¯ + H 2 S

Em reações redox em meio alcalino, os sais de cromo (III) se comportam como agentes redutores:

Alvo: aprofundar o conhecimento dos alunos sobre o tema.

Tarefas:

caracterizar o cromo como uma substância simples;
apresentar aos alunos compostos de crómio de diferentes estados de oxidação;
mostrar a dependência das propriedades dos compostos no grau de oxidação;
mostrar propriedades redox de compostos de cromo;
continuar a formação de competências dos alunos para escrever as equações de reações químicas na forma molecular e iônica, para elaborar uma balança eletrônica;
continuar a formação de habilidades para observar um experimento químico.

Forma de aula: palestra com elementos do trabalho independente dos alunos e observação de um experimento químico.

Progresso da lição

I. Repetição do material da lição anterior.

1. Responda às perguntas e conclua as tarefas:

Quais elementos pertencem ao subgrupo cromo?

Escreva fórmulas eletrônicas de átomos

Que tipo de elementos são?

Quais são os estados de oxidação nos compostos?

Como o raio atômico e a energia de ionização mudam de cromo para tungstênio?

Você pode oferecer aos alunos que preencham uma tabela usando os valores tabulares dos raios dos átomos, energias de ionização e tirem conclusões.

Tabela de exemplo:

2. Ouça a mensagem do aluno sobre o tema "Elementos do subgrupo cromo na natureza, obtenção e uso".

II. Palestra.

Plano de aula:

Cromo.
Compostos de cromo. (2)

Óxido de cromo; (2)
Hidróxido de cromo. (2)

Compostos de cromo. (3)

Óxido de cromo; (3)
Hidróxido de cromo. (3)

Compostos de cromo (6)

Óxido de cromo; (6)
Ácidos crômicos e dicrômicos.

Dependência das propriedades dos compostos de cromo no grau de oxidação.
Propriedades redox de compostos de cromo.

1. Cromo.

O cromo é um metal branco brilhante com um tom azulado, muito duro (densidade 7,2 g/cm3), ponto de fusão 1890˚С.

Propriedades quimicas: O cromo é um metal inativo em condições normais. Isso se deve ao fato de sua superfície ser recoberta por um filme de óxido (Cr 2 O 3). Quando aquecido, o filme de óxido é destruído e o cromo reage com substâncias simples em alta temperatura:

4Cr + 3O 2 \u003d 2Cr 2 O 3
2Cr + 3S = Cr 2 S 3
2Cr + 3Cl 2 = 2CrCl 3

Exercício: escrever equações para as reações de cromo com nitrogênio, fósforo, carbono e silício; a uma das equações, faça uma balança eletrônica, indique o agente oxidante e o agente redutor.

A interação do cromo com substâncias complexas:

Em temperaturas muito altas, o cromo reage com a água:

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

Exercício:

O cromo reage com ácidos sulfúrico e clorídrico diluídos:

Cr + H 2 SO 4 = CrSO 4 + H 2
Cr + 2HCl \u003d CrCl 2 + H 2

Exercício: elaborar uma balança eletrônica, indicar o agente oxidante e o agente redutor.

Os ácidos clorídrico e nítrico sulfúrico concentrado passivam o cromo.

2. Compostos de cromo. (2)

1. Óxido de cromo (2)- CrO - uma substância sólida vermelha brilhante, um óxido básico típico (corresponde ao hidróxido de cromo (2) - Cr (OH) 2), não se dissolve em água, mas se dissolve em ácidos:

CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O

Exercício: elabore uma equação de reação na forma molecular e iônica da interação do óxido de cromo (2) com o ácido sulfúrico.

O óxido de cromo (2) é facilmente oxidado no ar:

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

Exercício: elaborar uma balança eletrônica, indicar o agente oxidante e o agente redutor.

O óxido de cromo (2) é formado durante a oxidação do amálgama de cromo com oxigênio atmosférico:

2Сr (amálgama) + О 2 = 2СrО

2. Hidróxido de cromo (2)- Cr (OH) 2 - uma substância amarela, pouco solúvel em água, com um caráter básico pronunciado, portanto, interage com ácidos:

Cr(OH) 2 + H 2 SO 4 = CrSO 4 + 2H 2 O

Exercício: compor equações de reação na forma molecular e iônica da interação do óxido de cromo (2) com o ácido clorídrico.

Como o óxido de cromo (2), o hidróxido de cromo (2) oxida:

4 Cr (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4Cr (OH) 3

Exercício: elaborar uma balança eletrônica, indicar o agente oxidante e o agente redutor.

O hidróxido de cromo (2) pode ser obtido pela ação de álcalis sobre sais de cromo (2):

CrCl 2 + 2KOH = Cr(OH) 2 ↓ + 2KCl

Exercício: escreva equações iônicas.

3. Compostos de cromo. (3)

1. Óxido de cromo (3)- Cr 2 O 3 - pó verde escuro, insolúvel em água, refratário, de dureza próxima ao corindo (corresponde ao hidróxido de cromo (3) - Cr (OH) 3). O óxido de cromo (3) é de natureza anfotérica, porém, é pouco solúvel em ácidos e álcalis. Reações com álcalis ocorrem durante a fusão:

Cr 2 O 3 + 2KOH = 2KSrO 2 (cromite K)+ H2O

Exercício: elaborar uma equação de reação na forma molecular e iônica da interação do óxido de cromo (3) com o hidróxido de lítio.

É difícil interagir com soluções concentradas de ácidos e álcalis:

Cr 2 O 3 + 6 KOH + 3H 2 O \u003d 2K 3 [Cr (OH) 6]
Cr 2 O 3 + 6HCl \u003d 2CrCl 3 + 3H 2 O

Exercício: compor equações de reação na forma molecular e iônica da interação do óxido de cromo (3) com ácido sulfúrico concentrado e solução concentrada de hidróxido de sódio.

O óxido de cromo (3) pode ser obtido pela decomposição do dicromato de amônio:

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

2. Hidróxido de cromo (3) Cr (OH) 3 é obtido pela ação de álcalis em soluções de sais de cromo (3):

CrCl 3 + 3KOH \u003d Cr (OH) 3 ↓ + 3KSl

Exercício: escreva equações iônicas

O hidróxido de cromo (3) é um precipitado verde-acinzentado, após o qual o álcali deve ser ingerido em pouca quantidade. O hidróxido de crómio (3) obtido desta forma, ao contrário do óxido correspondente, interage facilmente com ácidos e álcalis, i.e. exibe propriedades anfotéricas:

Cr (OH) 3 + 3HNO 3 \u003d Cr (NO 3) 3 + 3H 2 O
Cr(OH) 3 + 3KOH = K 3 [Cr(OH)6] (hexa-hidroxocromita K)

Exercício: compor equações de reação na forma molecular e iônica da interação do hidróxido de cromo (3) com ácido clorídrico e hidróxido de sódio.

Quando o Cr (OH) 3 é fundido com álcalis, metacromitos e ortocromitos são obtidos:

Cr(OH) 3 + KOH = KCrO 2 (metacromita K)+ 2H2O
Cr(OH) 3 + KOH = K 3 CrO 3 (ortocromita K)+ 3H2O

4. Compostos de cromo. (6)

1. Óxido de cromo (6)- CrO 3 - substância cristalina vermelha escura, altamente solúvel em água - um óxido ácido típico. Este óxido corresponde a dois ácidos:

CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 CrO 4 (ácido crômico - formado com excesso de água)
CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 Cr 2 O 7 (ácido dicrômico - é formado em alta concentração de óxido de cromo (3)).

O óxido de cromo (6) é um agente oxidante muito forte, portanto, interage vigorosamente com substâncias orgânicas:

C 2 H 5 OH + 4CrO 3 \u003d 2CO 2 + 2Cr 2 O 3 + 3H 2 O

Também oxida iodo, enxofre, fósforo, carvão:

3S + 4CrO 3 \u003d 3SO 2 + 2Cr 2 O 3

Exercício: fazer equações de reações químicas de óxido de cromo (6) com iodo, fósforo, carvão; a uma das equações, faça uma balança eletrônica, indique o agente oxidante e o agente redutor

Quando aquecido a 250 0 C, o óxido de cromo (6) se decompõe:

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

O óxido de cromo (6) pode ser obtido pela ação de ácido sulfúrico concentrado em cromatos e dicromatos sólidos:

K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + 2CrO 3 + H 2 O

2. Ácidos crômicos e dicrômicos.

Ácidos crômicos e dicrômicos existem apenas em soluções aquosas, eles formam sais estáveis, respectivamente cromatos e dicromatos. Os cromatos e suas soluções são amarelos, os dicromatos são laranjas.

Cromato - íons CrO 4 2- e dicromato - íons Cr 2O 7 2- passam facilmente um para o outro quando o ambiente da solução muda

No ambiente ácido da solução, os cromatos se transformam em dicromatos:

2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 = K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O

Em um ambiente alcalino, os dicromatos se transformam em cromatos:

K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH \u003d 2K 2 CrO 4 + H 2 O

Quando diluído, o ácido dicrômico se torna ácido crômico:

H 2 Cr 2 O 7 + H 2 O \u003d 2H 2 CrO 4

5. Dependência das propriedades dos compostos de cromo do grau de oxidação.

Estado de oxidação	+2	+3	+6
Óxido	CrO	Cr 2 O 3	CrO3
A natureza do óxido	básico	anfotérico	ácido
Hidróxido	Cr(OH)2	Cr(OH) 3 - H 3 CrO 3	H 2 CrO 4
A natureza do hidróxido	básico	anfotérico	ácido
→ enfraquecimento das propriedades básicas e fortalecimento das ácidas→

6. Propriedades redox dos compostos de crómio.

Reações em meio ácido.

Em meio ácido, compostos de Cr +6 se transformam em compostos de Cr +3 sob a ação de agentes redutores: H 2 S, SO 2, FeSO 4

K 2 Cr 2 O 7 + 3H 2 S + 4H 2 SO 4 \u003d 3S + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O
S-2 – 2e → S 0
2Cr +6 + 6e → 2Cr +3

Exercício:

1. Equalize a equação da reação usando o método do balanço de elétrons, indique o agente oxidante e o agente redutor:

Na 2 CrO 4 + K 2 S + H 2 SO 4 = S + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + Na 2 SO 4 + H 2 O

2. Adicione os produtos da reação, equacione a equação usando o método do balanço eletrônico, indique o agente oxidante e o agente redutor:

K 2 Cr 2 O 7 + SO 2 + H 2 SO 4 \u003d? +? +H2O

Reações em meio alcalino.

Em meio alcalino, compostos de Cr +3 cromo são convertidos em compostos de Cr +6 sob a ação de agentes oxidantes: J2, Br2, Cl2, Ag2O, KClO3, H2O2, KMnO4:

2KCrO 2 +3 Br 2 +8NaOH \u003d 2Na 2 CrO 4 + 2KBr + 4NaBr + 4H 2 O
Cr +3 - 3e → Cr +6
Br2 0 +2e → 2Br -

Exercício:

Equalize a equação da reação usando o método do balanço de elétrons, indique o agente oxidante e o agente redutor:

NaCrO 2 + J 2 + NaOH = Na 2 CrO 4 + NaJ + H 2 O

Adicione os produtos da reação, equacione a equação usando o método do balanço eletrônico, indique o agente oxidante e o agente redutor:

Cr(OH) 3 + Ag 2 O + NaOH = Ag + ? +?

Assim, as propriedades oxidantes são consistentemente aprimoradas com uma mudança nos estados de oxidação na série: Cr +2 → Cr +3 → Cr +6. Os compostos de cromo (2) são fortes agentes redutores, são facilmente oxidados, transformando-se em compostos de cromo (3). Os compostos de cromo (6) são oxidantes fortes, facilmente reduzidos a compostos de cromo (3). Os compostos de cromo (3), ao interagir com agentes redutores fortes, exibem propriedades oxidantes, transformando-se em compostos de cromo (2), e ao interagirem com agentes oxidantes fortes, exibem propriedades redutoras, transformando-se em compostos de cromo (6)

Para o método de aula:

Para melhorar a atividade cognitiva dos alunos e manter o interesse, é aconselhável realizar um experimento de demonstração durante a aula. Dependendo das capacidades do laboratório educacional, os alunos podem demonstrar os seguintes experimentos:

obtenção de óxido de cromo (2) e hidróxido de cromo (2), comprovação de suas propriedades básicas;
obtenção de óxido de cromo (3) e hidróxido de cromo (3), comprovação de suas propriedades anfotéricas;
obtenção de óxido de cromo (6) e dissolução em água (obtenção de ácidos crômico e dicrômico);
a transição de cromatos para dicromatos, dicromatos para cromatos.

As tarefas de trabalho independente podem ser diferenciadas tendo em conta as reais oportunidades de aprendizagem dos alunos.
Você pode concluir a palestra completando as seguintes tarefas: escreva as equações de reações químicas com as quais você pode realizar as seguintes transformações:

.III. Trabalho de casa: finalizar a palestra (adicionar as equações de reações químicas)

Vasilyeva Z.G. Trabalhos laboratoriais em química geral e inorgânica. -M.: "Química", 1979 - 450 p.
Egorov A. S. Tutora de química. - Rostov-on-Don: "Phoenix", 2006.-765 p.
Kudryavtsev A.A. Compilação de equações químicas. - M., "Higher School", 1979. - 295 p.
Petrov M. M. Química Inorgânica. - Leningrado: "Química", 1989. - 543 p.
Ushkalova V. N. Química: tarefas e respostas competitivas. - M.: "Iluminismo", 2000. - 223 p.

O cromo forma três óxidos: CrO, Cr 2 O 3 , CrO 3 .

Óxido de cromo (II) CrO - pó preto pirofórico. Tem propriedades básicas.

Em reações redox, ele se comporta como um agente redutor:

CrO é obtido por decomposição a vácuo de cromo carbonil Cr(CO) 6 a 300°C.

(N -3 H 4) 2 Cr +6 2 O 7 \u003d Cr +3 2 O 3 + N 0 2 + 4H 2 O

O óxido de cromo(III) tem propriedades anfotéricas. Ao interagir com ácidos, sais de cromo (III) são formados: Cr 2 O 3 + 3H 2 SO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

Ao interagir com álcalis no fundido, são formados compostos de cromo (III) - cromitos (na ausência de oxigênio): Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O

O óxido de cromo (III) é insolúvel em água.

Nas reações redox, o óxido de cromo (III) se comporta como um agente redutor:

Óxido de cromo (VI) CrO 3 - anidrido crômico, é um cristal vermelho escuro em forma de agulha. Quando aquecido a cerca de 200°C, decompõe-se:

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

Facilmente solúvel em água, de caráter ácido, forma ácidos crômicos. Com excesso de água, o ácido crômico H 2 CrO 4 é formado:

CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 CrO 4

Em uma alta concentração de CrO 3, o ácido dicrômico H 2 Cr 2 O 7 é formado:

2CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 Cr 2 O 7

que, quando diluído, torna-se ácido crômico:

H 2 Cr 2 O 7 + H 2 O \u003d 2H 2 CrO 4

Os ácidos crômicos existem apenas em solução aquosa; nenhum desses ácidos foi isolado no estado livre. No entanto, seus sais são muito estáveis.

O óxido de cromo (VI) é um forte agente oxidante:

3S + 4CrO 3 \u003d 3SO 2 + 2Cr 2 O 3

Oxida iodo, enxofre, fósforo, carvão, transformando-se em Cr 2 O 3. CrO 3 é obtido pela ação de um excesso de ácido sulfúrico concentrado em uma solução aquosa saturada de dicromato de sódio: Na 2 Cr 2 O 7 + 2H 2 SO 4 \u003d 2CrO 3 + 2NaHSO 4 + H 2 O Deve-se notar o forte toxicidade do óxido de cromo (VI).

Portal para o aluno. Autotreinamento

Cromo (III) (d3).

Características gerais de compostos complexos de cromo (III)

17.doc

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