Chromium(lat. Cromium), Cr, chemický prvok skupiny VI Mendelejevovej periodickej sústavy, atómové číslo 24, atómová hmotnosť 51,996; oceľovo-modrý kov.

Prírodné stabilné izotopy: 50 Cr (4,31 %), 52 Cr (87,76 %), 53 Cr (9,55 %) a 54 Cr (2,38 %). Z umelých rádioaktívnych izotopov je najdôležitejší 51Cr (polčas rozpadu T ½ = 27,8 dňa), ktorý sa používa ako izotopový indikátor.

Odkaz na históriu. Chróm objavil v roku 1797 LN Vauquelin v minerále krokoit - prírodný chróman olovnatý РbCrО 4 . Chróm dostal svoj názov z gréckeho slova chroma - farba, farba (kvôli rôznorodosti farieb jeho zlúčenín). Nezávisle od Vauquelina objavil chróm v krokoite v roku 1798 nemecký vedec M. G. Klaproth.

Distribúcia chrómu v prírode. Priemerný obsah chrómu v zemskej kôre (clarke) je 8,3·10 -3%. Tento prvok je pravdepodobne viac charakteristický pre zemský plášť, keďže ultramafické horniny, o ktorých sa predpokladá, že sú svojím zložením najbližšie k zemskému plášťu, sú obohatené o chróm (2·10 -4%). Chróm tvorí masívne a rozšírené rudy v ultramafických horninách; je s nimi spojený vznik najväčších ložísk chrómu. V zásaditých horninách obsah chrómu dosahuje len 2 10 -2 %, v kyslých - 2,5 10 -3 %, v sedimentárnych horninách (pieskovcoch) - 3,5 10 -3 %, bridliciach - 9 10 -3 %. Chróm je pomerne slabý vodný migrant; Obsah chrómu v morskej vode je 0,00005 mg/l.

Vo všeobecnosti je chróm kov hlbokých zón Zeme; kamenné meteority (analógy plášťa) sú tiež obohatené o chróm (2,7·10 -1%). Je známych viac ako 20 minerálov chrómu. Priemyselný význam majú len chrómové spinely (do 54 % Cr); okrem toho je chróm obsiahnutý v množstve ďalších minerálov, ktoré často sprevádzajú chrómové rudy, ale samy osebe nemajú žiadnu praktickú hodnotu (uvarovit, volkonskoit, kemerit, fuchsit).

Fyzikálne vlastnosti chrómu. Chróm je tvrdý, ťažký, žiaruvzdorný kov. Pure Chrome je plastový. Kryštalizuje v mriežke centrovanej na telo, a = 2,885 Á (20 °C); pri 1830 °C je možná transformácia na modifikáciu s plošne centrovanou mriežkou, a = 3,69 Á.

Atómový polomer 1,27 Á; iónové polomery Cr 2+ 0,83 Å, Cr 3+ 0,64 Å, Cr 6+ 0,52 Å. Hustota 7,19 g/cm3; tpl 1890 °C; t kip 2480 °C. Špecifická tepelná kapacita 0,461 kJ/(kg K) (25°C); tepelný koeficient lineárnej rozťažnosti 8,24 10 -6 (pri 20 °C); súčiniteľ tepelnej vodivosti 67 W/(m K) (20 °С); elektrický odpor 0,414 μm m (20 °C); tepelný koeficient elektrického odporu v rozsahu 20-600 °C je 3,01·10 -3. Chróm je antiferomagnetický, špecifická magnetická susceptibilita je 3,6·10 -6. Tvrdosť vysoko čistého chrómu podľa Brinella je 7-9 MN / m2 (70-90 kgf / cm2).

Chemické vlastnosti chrómu. Vonkajšia elektrónová konfigurácia atómu chrómu je 3d 5 4s 1 . V zlúčeninách zvyčajne vykazuje oxidačné stavy +2, +3, +6, spomedzi ktorých je najstabilnejší Cr 3+; sú známe jednotlivé zlúčeniny, v ktorých má chróm oxidačné stavy +1, +4, +5. Chróm je chemicky neaktívny. Za normálnych podmienok je odolný voči kyslíku a vlhkosti, ale spája sa s fluórom a vytvára CrF 3 . Nad 600 °C interaguje s vodnou parou za vzniku Cr 2 O 3; dusík - Cr2N, CrN; uhlík - Cr 23 C 6, Cr 7 C 3, Cr 3 C 2; šedá - Cr 2 S 3. Pri fúzii s bórom vytvára borid CrB, s kremíkom silicidy Cr 3 Si, Cr 2 Si 3, CrSi 2. Chróm tvorí zliatiny s mnohými kovmi. Interakcia s kyslíkom prebieha najskôr pomerne aktívne, potom sa prudko spomalí v dôsledku vytvorenia oxidového filmu na povrchu kovu. Pri 1200°C sa film rozpadne a oxidácia opäť rýchlo pokračuje. Chróm sa zapáli v kyslíku pri 2000 °C za vzniku tmavozeleného oxidu chromitého Cr 2 O 3 . Okrem oxidu (III) existujú ďalšie zlúčeniny s kyslíkom, ako je CrO, CrO3 získaný nepriamo. Chróm ľahko reaguje so zriedenými roztokmi kyseliny chlorovodíkovej a sírovej za vzniku chloridu a síranu chrómového a uvoľňuje vodík; aqua regia a kyselina dusičná pasivujú chróm.

So zvyšovaním stupňa oxidácie sa zvyšujú kyslé a oxidačné vlastnosti chrómu Deriváty Cr 2+ sú veľmi silné redukčné činidlá. Ión Cr 2+ vzniká v prvom stupni rozpúšťania chrómu v kyselinách alebo pri redukcii Cr 3+ v kyslom roztoku so zinkom. Hydrát dusnatý Cr(OH) 2 počas dehydratácie prechádza na Cr 2 O 3 . Zlúčeniny Cr 3+ sú na vzduchu stabilné. Môžu to byť redukčné aj oxidačné činidlá. Cr 3+ je možné redukovať v kyslom roztoku so zinkom na Cr 2+ alebo oxidovať v alkalickom roztoku na CrO 4 2- brómom a inými oxidačnými činidlami. Hydroxid Cr (OH) 3 (presnejšie Cr 2 O 3 nH 2 O) je amfotérna zlúčenina, ktorá tvorí soli s katiónom Cr 3+ alebo soli kyseliny chrómovej HCrO 2 - chromity (napríklad KC-O 2, NaCrO 2). Zlúčeniny Cr 6+: Anhydrid chrómu CrO 3, kyseliny chrómové a ich soli, z ktorých najvýznamnejšie sú chrómany a dichrómany - silné oxidačné činidlá. Chróm tvorí veľké množstvo solí s kyselinami obsahujúcimi kyslík. Sú známe komplexné zlúčeniny chrómu; Zvlášť početné sú komplexné zlúčeniny Cr 3+, v ktorých má chróm koordinačné číslo 6. Významný je počet zlúčenín peroxidu chrómu

Získajte Chrome. V závislosti od účelu použitia sa chróm získava v rôznych stupňoch čistoty. Surovinou sú zvyčajne chrómové spinely, ktoré sú obohatené a následne tavené potašom (alebo sódou) za prítomnosti vzdušného kyslíka. Pokiaľ ide o hlavnú zložku rúd obsahujúcich Cr3+, reakcia je nasledovná:

2FeCr204 + 4K2CO3 + 3,5O2 \u003d 4K2Cr04 + Fe203 + 4CO2.

Vzniknutý chróman draselný K 2 CrO 4 sa vylúhuje horúcou vodou a pôsobením H 2 SO 4 sa mení na dvojchróman K 2 Cr 2 O 7. Ďalej pôsobením koncentrovaného roztoku H 2 SO 4 na K 2 Cr 2 O 7 sa získa anhydrid chrómu C 2 O 3 alebo zahrievaním K 2 Cr 2 O 7 so sírou - oxid chrómu (III) C 2 O 3.

Najčistejší chróm sa v priemyselných podmienkach získava buď elektrolýzou koncentrovaných vodných roztokov CrO3 alebo Cr203 obsahujúcich H2S04, alebo elektrolýzou síranu chromitého Cr2(S04)3. V tomto prípade sa chróm vyzráža na hliníkovej alebo nerezovej katóde. Úplné čistenie od nečistôt sa dosiahne úpravou chrómu vysoko čistým vodíkom pri vysokej teplote (1500-1700 °C).

Čistý chróm je možné získať aj elektrolýzou tavenín CrF3 alebo CrCl3 zmiešaných s fluoridmi sodnými, draselnými, vápenatými pri teplote asi 900 °C v argónovej atmosfére.

Chróm sa v malých množstvách získava redukciou Cr 2 O 3 hliníkom alebo kremíkom. Pri aluminotermickej metóde sa predhriata zmes Cr 2 O 3 a Al prášku alebo hoblín s prídavkom oxidačného činidla vloží do téglika, kde sa reakcia iniciuje zapálením zmesi Na 2 O 2 a Al až do vzniku téglika. je plnená chrómom a troskou. Chróm sa taví silikotermicky v oblúkových peciach. Čistota výsledného chrómu je určená obsahom nečistôt v Cr 2 O 3 a v Al alebo Si použitých na regeneráciu.

V priemysle sa vo veľkom vyrábajú zliatiny chrómu - ferochróm a silichróm.

Aplikácia Chromium. Použitie chrómu je založené na jeho tepelnej odolnosti, tvrdosti a odolnosti proti korózii. Najviac sa chróm používa na tavenie chrómových ocelí. Alumino- a silikotermický chróm sa používa na tavenie nichrómu, nimonicu, iných zliatin niklu a stelitu.

Značné množstvo chrómu sa používa na dekoratívne nátery odolné voči korózii. Chrómový prášok sa široko používa pri výrobe kovokeramických výrobkov a materiálov na zváranie elektród. Chróm vo forme iónu Cr 3+ je nečistotou v rubíne, ktorý sa používa ako drahokam a laserový materiál. Zlúčeniny chrómu sa používajú na leptanie látok počas farbenia. Niektoré soli chrómu sa používajú ako prísada do opaľovacích roztokov v kožiarskom priemysle; PbCrO 4, ZnCrO 4, SrCrO 4 - ako umelecké farby. Chromitovo-magnezitové žiaruvzdorné výrobky sa vyrábajú zo zmesi chromitu a magnezitu.

Zlúčeniny chrómu (najmä deriváty Cr 6 +) sú toxické.

Chróm v tele. Chróm je jedným z biogénnych prvkov, ktorý je neustále obsiahnutý v tkanivách rastlín a živočíchov. Priemerný obsah chrómu v rastlinách je 0,0005% (92-95% chrómu sa hromadí v koreňoch), u zvierat - od desaťtisíciny do desať miliónovin percenta. V planktonických organizmoch je akumulačný koeficient chrómu enormný - 10 000-26 000. Vyššie rastliny neznášajú koncentrácie chrómu nad 3-10 -4 mol/l. V listoch je prítomný ako nízkomolekulárny komplex, ktorý nie je spojený so subcelulárnymi štruktúrami. U zvierat sa chróm podieľa na metabolizme lipidov, bielkovín (súčasť enzýmu trypsín), sacharidov (štrukturálna zložka glukózo-rezistentného faktora). Hlavným zdrojom chrómu v tele zvierat a ľudí je potrava. Zníženie obsahu chrómu v potravinách a krvi vedie k zníženiu rýchlosti rastu, zvýšeniu cholesterolu v krvi a zníženiu citlivosti periférnych tkanív na inzulín.

Pri ich výrobe dochádza k otravám chrómom a jeho zlúčeninami; v strojárstve (galvanické povlaky); metalurgia (legovacie prísady, zliatiny, žiaruvzdorné materiály); pri výrobe kože, farieb a pod. Toxicita zlúčenín chrómu závisí od ich chemickej štruktúry: dichrómany sú toxickejšie ako chrómany, zlúčeniny Cr (VI) sú toxickejšie ako zlúčeniny Cr (II), Cr (III). Počiatočné formy ochorenia sa prejavujú pocitom sucha a bolesti v nose, bolesťami hrdla, sťaženým dýchaním, kašľom a pod.; môžu zmiznúť po prerušení kontaktu s prehliadačom Chrome. Pri dlhodobom kontakte so zlúčeninami chrómu sa objavujú príznaky chronickej otravy: bolesť hlavy, slabosť, dyspepsia, strata hmotnosti a iné. Funkcie žalúdka, pečene a pankreasu sú narušené. Je možná bronchitída, bronchiálna astma, difúzna pneumoskleróza. Pri vystavení chrómu sa na koži môže vyvinúť dermatitída a ekzém. Podľa niektorých správ majú zlúčeniny chrómu, najmä Cr(III), karcinogénny účinok.

"National Research Tomsk Polytechnic University"

Ústav prírodných zdrojov geoekológie a geochémie

Chromium

Podľa disciplíny:

Chémia

Dokončené:

študentka skupiny 2G41 Tkacheva Anastasia Vladimirovna 29.10.2014

Skontrolované:

učiteľ Stas Nikolay Fedorovič

Pozícia v periodickom systéme

Chromium- prvok vedľajšej podskupiny 6. skupiny 4. periódy periodickej sústavy chemických prvkov D. I. Mendelejeva s atómovým číslom 24. Označuje sa symbolom. Cr(lat. Chromium). jednoduchá látka chróm- tvrdý modrobiely kov. Chróm sa niekedy označuje ako železný kov.

Štruktúra atómu

17 Cl) 2) 8) 7 - schéma štruktúry atómu

1s2s2p3s3p - elektronický vzorec

Atóm sa nachádza v období III a má tri energetické úrovne

Atóm sa nachádza v VII v skupine, v hlavnej podskupine - na vonkajšej energetickej úrovni 7 elektrónov

Vlastnosti prvku

Fyzikálne vlastnosti

Chróm je biely lesklý kov s kubickou mriežkou centrovanou na telo, \u003d 0,28845 nm, charakterizovaný tvrdosťou a krehkosťou, s hustotou 7,2 g / cm 3, jeden z najtvrdších čistých kovov (druhý po berýliu, volfráme a urán), s teplotou topenia 1903 stupňov. A s bodom varu asi 2570 stupňov. C. Na vzduchu je povrch chrómu pokrytý oxidovým filmom, ktorý ho chráni pred ďalšou oxidáciou. Prídavok uhlíka k chrómu ďalej zvyšuje jeho tvrdosť.

Chemické vlastnosti

Chróm je za normálnych podmienok inertný kov, pri zahriatí sa stáva dosť aktívnym.

Interakcia s nekovmi

Pri zahrievaní nad 600 °C horí chróm v kyslíku:

4Cr + 3O2 \u003d 2Cr203.

Reaguje s fluórom pri 350 °C, s chlórom pri 300 °C, s brómom pri teplote červeného tepla za vzniku halogenidov chrómu (III):

2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3.

Reaguje s dusíkom pri teplotách nad 1000 °C za vzniku nitridov:

2Cr + N2 = 2CrN

alebo 4Cr + N2 = 2Cr2N.

2Cr + 3S = Cr2S3.

Reaguje s bórom, uhlíkom a kremíkom za vzniku boridov, karbidov a silicídov:

Cr + 2B = CrB 2 (je možná tvorba Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 4),

2Cr + 3C \u003d Cr 2 C 3 (je možná tvorba Cr 23 C 6, Cr 7 B 3),

Cr + 2Si = CrSi 2 (možná tvorba Cr 3 Si, Cr 5 Si 3, CrSi).

Neinteraguje priamo s vodíkom.

Interakcia s vodou

V jemne mletom horúcom stave chróm reaguje s vodou za vzniku oxidu chrómu (III) a vodíka:

2Cr + 3H20 \u003d Cr203 + 3H2

Interakcia s kyselinami

V elektrochemickom rade napätí kovov je chróm pred vodíkom, vytláča vodík z roztokov neoxidačných kyselín:

Cr + 2HCl \u003d CrCl2 + H2;

Cr + H2S04 \u003d CrSO4 + H2.

V prítomnosti vzdušného kyslíka sa tvoria chrómové (III) soli:

4Cr + 12HCl + 302 = 4CrCl3 + 6H20.

Koncentrované kyseliny dusičná a sírová pasivujú chróm. Chróm sa v nich môže rozpustiť len pri silnom zahriatí, vznikajú trojmocné chrómové soli a produkty redukcie kyselín:

2Cr + 6H2S04 = Cr2(S04)3 + 3S02 + 6H20;

Cr + 6HN03 \u003d Cr (N03)3 + 3N02 + 3H20.

Interakcia s alkalickými činidlami

Vo vodných roztokoch alkálií sa chróm nerozpúšťa, pomaly reaguje s alkalickými taveninami za vzniku chromitov a uvoľňuje vodík:

2Cr + 6KOH \u003d 2KCr02 + 2K20 + 3H 2.

Reaguje s alkalickými taveninami oxidačných činidiel, ako je chlorečnan draselný, pričom chróm prechádza na chróman draselný:

Cr + KCl03 + 2KOH = K2Cr04 + KCl + H20.

Získavanie kovov z oxidov a solí

Chróm je aktívny kov, schopný vytesňovať kovy z roztokov ich solí: 2Cr + 3CuCl 2 = 2CrCl 3 + 3Cu.

Vlastnosti jednoduchej látky

Stabilný na vzduchu vďaka pasivácii. Z rovnakého dôvodu nereaguje s kyselinami sírovou a dusičnou. Pri 2000 °C dochádza k vyhoreniu za vzniku zeleného oxidu chromitého Cr 2 O 3, ktorý má amfotérne vlastnosti.

Syntetizované zlúčeniny chrómu s bórom (boridy Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 2, CrB 4 a Cr 5 B 3), s uhlíkom (karbidy Cr 23 C 6, Cr 7 C 3 a Cr 3 C 2) , s kremíkom (silicídy Cr 3 Si, Cr 5 Si 3 a CrSi) a dusíkom (nitridy CrN a Cr 2 N).

Cr(+2) zlúčeniny

Oxidačný stav +2 zodpovedá základnému oxidu CrO (čierny). Soli Cr 2+ (modré roztoky) sa získavajú redukciou solí alebo dichrómanov Cr 3+ so zinkom v kyslom prostredí („vodík v čase izolácie“):

Všetky tieto soli Cr2+ sú silné redukčné činidlá do tej miery, že pri státí vytláčajú vodík z vody. Kyslík vo vzduchu, najmä v kyslom prostredí, oxiduje Cr 2+, v dôsledku čoho modrý roztok rýchlo zozelenie.

Hnedý alebo žltý hydroxid Cr(OH)2 sa vyzráža, keď sa do roztokov chrómových solí pridajú zásady.

Boli syntetizované halogenidy chrómu CrF2, CrCl2, CrBr2 a CrI2

Cr(+3) zlúčeniny

Oxidačný stav +3 zodpovedá amfotérnemu oxidu Cr 2 O 3 a hydroxidu Cr (OH) 3 (oba zelené). Toto je najstabilnejší oxidačný stav chrómu. Zlúčeniny chrómu v tomto oxidačnom stave majú farbu od špinavo fialovej (ión 3+) po zelenú (anióny sú prítomné v koordinačnej sfére).

Cr 3+ je náchylný na tvorbu podvojných síranov vo forme M I Cr (SO 4) 2 12H 2 O (kamenec)

Hydroxid chromitý sa získava pôsobením amoniaku na roztoky trojmocných chromitých solí:

Cr+3NH+3H20→Cr(OH)↓+3NH

Môžu sa použiť alkalické roztoky, ale v ich nadbytku sa vytvorí rozpustný hydroxokomplex:

Cr+3OH -» Cr(OH)↓

Cr(OH)+3OH->

Tavením Cr 2 O 3 s alkáliami sa získajú chromity:

Cr2O3+2NaOH→2NaCrO2+H2O

Nekalcinovaný oxid chrómu (III) sa rozpúšťa v alkalických roztokoch a kyselinách:

Cr203+6HCl->2CrCl3+3H20

Keď sa zlúčeniny chrómu (III) oxidujú v alkalickom prostredí, tvoria sa zlúčeniny chrómu (VI):

2Na+3HO→2NaCrO+2NaOH+8HO

To isté sa stane, keď sa oxid chrómový (III) spája s alkáliou a oxidačnými činidlami alebo s alkáliou vo vzduchu (tavenina v tomto prípade zožltne):

2Cr2O3+8NaOH+3O2→4Na2CrO4+4H2O

Zlúčeniny chrómu (+4)[

Opatrným rozkladom oxidu chrómu (VI) CrO 3 za hydrotermálnych podmienok sa získa oxid chrómu (IV) CrO 2, ktorý je feromagnetický a má kovovú vodivosť.

Medzi halogenidmi chrómu je CrF 4 stabilný, chlorid chrómový CrCl 4 existuje iba v pare.

Zlúčeniny chrómu (+6)

Oxidačný stav +6 zodpovedá kyslému oxidu chrómovému (VI) CrO 3 a množstvu kyselín, medzi ktorými je rovnováha. Najjednoduchšie z nich sú chrómový H 2 CrO 4 a dvojchrómový H 2 Cr 2 O 7 . Tvoria dve série solí: žlté chrómany a oranžové dichrómany.

Oxid chrómu (VI) CrO 3 vzniká interakciou koncentrovanej kyseliny sírovej s roztokmi dichrómanov. Typický kyslý oxid pri interakcii s vodou vytvára silné nestabilné chrómové kyseliny: chrómovú H 2 CrO 4, dichrómovú H 2 Cr 2 O 7 a ďalšie izopolykyseliny so všeobecným vzorcom H 2 Cr n O 3n+1. Stupeň polymerizácie sa zvyšuje so znížením pH, to znamená so zvýšením kyslosti:

2CrO+2H->Cr20+H2O

Ak sa však k oranžovému roztoku K 2 Cr 2 O 7 pridá alkalický roztok, ako sa farba opäť zmení na žltú, keďže sa opäť vytvorí chróman K 2 CrO 4:

Cr2O+2OH -> 2CrO+HO

Nedosahuje vysoký stupeň polymerizácie, ako je to vo volfráme a molybdéne, pretože kyselina polychrómová sa rozkladá na oxid chrómu (VI) a vodu:

H2CrnO3n+1→H2O+nCrO3

Rozpustnosť chrómanov zhruba zodpovedá rozpustnosti síranov. Najmä žltý chróman bárnatý BaCrO 4 sa vyzráža, keď sa do roztokov chrómanu aj dichrómanu pridajú soli bária:

Ba+CrO→BaCrO↓

2Ba+CrO+H2O→2BaCrO↓+2H

Tvorba krvavočerveného, ​​zle rozpustného chrómanu striebra sa používa na detekciu striebra v zliatinách pomocou testovacej kyseliny.

Fluorid chrómový CrF5 a nestabilný hexafluorid chrómu CrF6 sú známe. Získali sa aj prchavé oxyhalogenidy chrómu Cr02F2 a Cr02CI2 (chromylchlorid).

Zlúčeniny chrómu (VI) sú silné oxidačné činidlá, napríklad:

K2Cr2O7+14HCl→2CrCl3+2KCl+3Cl2+7H2O

Pridanie peroxidu vodíka, kyseliny sírovej a organického rozpúšťadla (éteru) k dichrómanom vedie k tvorbe modrého peroxidu chrómu CrO 5 L (L je molekula rozpúšťadla), ktorý sa extrahuje do organickej vrstvy; táto reakcia sa používa ako analytická.

Chróm (Cr) je prvok s atómovým číslom 24 a atómovou hmotnosťou 51,996 vedľajšej podskupiny šiestej skupiny štvrtej periódy periodickej sústavy chemických prvkov D. I. Mendelejeva. Chróm je modro-biely tvrdý kov. Má vysokú chemickú odolnosť. Pri izbovej teplote je Cr odolný voči vode a vzduchu. Tento prvok je jedným z najdôležitejších kovov používaných pri priemyselnom legovaní ocelí. Zlúčeniny chrómu majú jasnú farbu rôznych farieb, pre ktoré v skutočnosti dostal svoje meno. Koniec koncov, v preklade z gréčtiny, „chróm“ znamená „farba“.

Existuje 24 známych izotopov chrómu od 42Cr do 66Cr. Stabilné prírodné izotopy 50Cr (4,31 %), 52Cr (87,76 %), 53Cr (9,55 %) a 54Cr (2,38 %). Zo šiestich umelých rádioaktívnych izotopov je najdôležitejší 51Cr s polčasom rozpadu 27,8 dňa. Používa sa ako izotopový indikátor.

Na rozdiel od kovov staroveku (zlato, striebro, meď, železo, cín a olovo) má chróm svojho „objaviteľa“. V roku 1766 bol v okolí Jekaterinburgu nájdený minerál, ktorý sa nazýval „sibírske červené olovo“ – PbCrO4. V roku 1797 objavil L. N. Vauquelin v minerále krokoit - prírodný chróman olovnatý prvok č.24. Približne v rovnakom čase (1798) nezávisle od Vauquelina objavili chróm nemeckí vedci M. G. Klaproth a Lovitz vo vzorke ťažkého čierneho minerálu ( bol to chromit FeCr2O4) nájdený na Urale. Neskôr, v roku 1799, F. Tassert objavil nový kov v rovnakom minerále, ktorý sa nachádza v juhovýchodnom Francúzsku. Predpokladá sa, že to bol Tassert, ktorému sa ako prvému podarilo získať relatívne čistý kovový chróm.

Kovový chróm sa používa na chrómovanie a tiež ako jedna z najdôležitejších zložiek legovaných ocelí (najmä nehrdzavejúcich). Okrem toho našiel chróm uplatnenie v množstve ďalších zliatin (kyselinovzdorné a žiaruvzdorné ocele). Koniec koncov, zavedenie tohto kovu do ocele zvyšuje jej odolnosť proti korózii ako vo vodnom prostredí pri bežných teplotách, tak aj v plynoch pri zvýšených teplotách. Chrómové ocele sa vyznačujú zvýšenou tvrdosťou. Chróm sa používa pri termochromizácii, čo je proces, pri ktorom je ochranný účinok Cr spôsobený tvorbou tenkého, ale silného oxidového filmu na povrchu ocele, ktorý zabraňuje interakcii kovu s prostredím.

Široké uplatnenie našli aj zlúčeniny chrómu, preto sa chromity úspešne používajú v žiaruvzdornom priemysle: otvorené nístejové pece a iné hutnícke zariadenia sú obložené magnezit-chromitovými tehlami.

Chróm je jedným z biogénnych prvkov, ktoré sú neustále obsiahnuté v tkanivách rastlín a živočíchov. Rastliny obsahujú chróm v listoch, kde je prítomný ako nízkomolekulárny komplex, ktorý nie je spojený so subcelulárnymi štruktúrami. Vedci doteraz nedokázali potrebu tohto prvku pre rastliny. U zvierat sa však Cr podieľa na metabolizme lipidov, bielkovín (súčasť enzýmu trypsín) a uhľohydrátov (štrukturálna zložka glukózo-rezistentného faktora). Je známe, že iba trojmocný chróm sa podieľa na biochemických procesoch. Ako väčšina ostatných dôležitých biogénnych prvkov, aj chróm sa do organizmu zvierat alebo človeka dostáva potravou. Zníženie tohto mikroelementu v tele vedie k spomaleniu rastu, prudkému zvýšeniu hladiny cholesterolu v krvi a zníženiu citlivosti periférnych tkanív na inzulín.

Zároveň je chróm vo svojej čistej forme veľmi toxický - kovový prach Cr dráždi pľúcne tkanivá, zlúčeniny chrómu (III) spôsobujú dermatitídu. Zlúčeniny chrómu (VI) vedú k rôznym ľudským chorobám vrátane rakoviny.

Biologické vlastnosti

Chróm je dôležitý biogénny prvok, ktorý je určite súčasťou tkanív rastlín, živočíchov a ľudí. Priemerný obsah tohto prvku v rastlinách je 0,0005% a takmer celý sa hromadí v koreňoch (92-95%), zvyšok je obsiahnutý v listoch. Vyššie rastliny neznášajú koncentrácie tohto kovu nad 3∙10-4 mol/l. U zvierat sa obsah chrómu pohybuje od desaťtisícin do desať miliónovin percenta. Ale v planktóne je koeficient akumulácie chrómu úžasný – 10 000 – 26 000. V tele dospelého človeka sa obsah Cr pohybuje od 6 do 12 mg. Navyše fyziologická potreba chrómu pre ľudí nebola dostatočne presne stanovená. Do veľkej miery to závisí od stravy – pri konzumácii potravín s vysokým obsahom cukru sa zvyšuje potreba tela chrómu. Všeobecne sa uznáva, že človek potrebuje asi 20–300 mcg tohto prvku denne. Podobne ako iné biogénne prvky, aj chróm sa dokáže hromadiť v tkanivách tela, najmä vo vlasoch. Práve v nich obsah chrómu udáva stupeň zásobovania tela týmto kovom. Žiaľ, vekom sa „zásoby“ chrómu v tkanivách, s výnimkou pľúc, míňajú.

Chróm sa podieľa na metabolizme lipidov, bielkovín (je prítomný v enzýme trypsín), sacharidov (je štrukturálnou zložkou glukózo-rezistentného faktora). Tento faktor zabezpečuje interakciu bunkových receptorov s inzulínom, čím znižuje jeho potrebu organizmu. Faktor glukózovej tolerancie (GTF) zosilňuje pôsobenie inzulínu vo všetkých metabolických procesoch s jeho účasťou. Okrem toho sa chróm podieľa na regulácii metabolizmu cholesterolu a je aktivátorom niektorých enzýmov.

Hlavným zdrojom chrómu v tele zvierat a ľudí je potrava. Vedci zistili, že koncentrácia chrómu v rastlinných potravinách je oveľa nižšia ako v živočíšnych. Najbohatším zdrojom chrómu sú pivovarské kvasnice, mäso, pečeň, strukoviny a celozrnné výrobky. Zníženie obsahu tohto kovu v potravinách a krvi vedie k zníženiu rýchlosti rastu, zvýšeniu hladiny cholesterolu v krvi a zníženiu citlivosti periférnych tkanív na inzulín (diabetický stav). Okrem toho sa zvyšuje riziko vzniku aterosklerózy a porúch vyššej nervovej činnosti.

Už pri koncentráciách zlomkov miligramov na meter kubický v atmosfére však všetky zlúčeniny chrómu pôsobia na organizmus toxicky. Otravy chrómom a jeho zlúčeninami sú časté pri ich výrobe, v strojárstve, hutníctve a v textilnom priemysle. Stupeň toxicity chrómu závisí od chemickej štruktúry jeho zlúčenín – dichrómany sú toxickejšie ako chrómany, zlúčeniny Cr + 6 sú toxickejšie ako zlúčeniny Cr + 2 a Cr + 3. Príznaky otravy sa prejavujú pocitom sucha a bolesti v nosovej dutine, akútnou bolesťou hrdla, sťaženým dýchaním, kašľom a podobnými príznakmi. Pri miernom nadbytku chrómových pár alebo prachu príznaky otravy zmiznú čoskoro po ukončení práce v dielni. Pri dlhodobom neustálom kontakte so zlúčeninami chrómu sa objavujú príznaky chronickej otravy - slabosť, neustále bolesti hlavy, strata hmotnosti, dyspepsia. Začínajú sa poruchy v práci gastrointestinálneho traktu, pankreasu, pečene. Vyvíja sa bronchitída, bronchiálna astma, pneumoskleróza. Objavujú sa kožné ochorenia – dermatitída, ekzémy. Okrem toho sú zlúčeniny chrómu nebezpečnými karcinogénmi, ktoré sa môžu hromadiť v telesných tkanivách a spôsobiť rakovinu.

Prevenciou otravy sú pravidelné lekárske prehliadky personálu pracujúceho s chrómom a jeho zlúčeninami; inštalácia vetrania, prostriedkov na potláčanie prachu a zachytávanie prachu; používanie osobných ochranných prostriedkov (respirátory, rukavice) pracovníkmi.

Koreň "chróm" vo svojom pojme "farba", "farba" je súčasťou mnohých slov používaných v rôznych oblastiach: veda, technika a dokonca aj hudba. Toľko názvov fotografických filmov obsahuje tento koreň: „ortochrome“, „panchrome“, „isopanchrome“ a ďalšie. Slovo „chromozóm“ sa skladá z dvoch gréckych slov: „chromo“ a „soma“. Doslova sa to dá preložiť ako „namaľované telo“ alebo „karoséria, ktorá je namaľovaná“. Štrukturálny prvok chromozómu, ktorý vzniká v medzifáze bunkového jadra v dôsledku zdvojenia chromozómov, sa nazýva "chromatid". "Chromatín" - látka chromozómov, nachádzajúca sa v jadrách rastlinných a živočíšnych buniek, ktorá je intenzívne zafarbená jadrovými farbivami. "Chromatofory" sú pigmentové bunky u zvierat a ľudí. V hudbe sa používa pojem „chromatická stupnica“. "Khromka" je jedným z typov ruského akordeónu. V optike existujú pojmy „chromatická aberácia“ a „chromatická polarizácia“. "Chromatografia" je fyzikálno-chemická metóda na separáciu a analýzu zmesí. "Chromoskop" - zariadenie na získanie farebného obrazu optickým spojením dvoch alebo troch farebne oddelených fotografických obrazov osvetlených cez špeciálne vybrané rôznofarebné svetelné filtre.

Najjedovatejší je oxid chrómový (VI) CrO3, patrí do 1. triedy nebezpečnosti. Smrteľná dávka pre človeka (orálna) je 0,6 g Etylalkohol sa pri kontakte s čerstvo pripraveným CrO3 vznieti!

Najbežnejšia trieda nehrdzavejúcej ocele obsahuje 18% Cr, 8% Ni, asi 0,1% C. Vynikajúco odoláva korózii a oxidácii a zachováva si pevnosť pri vysokých teplotách. Práve z tejto ocele sú plechy použité pri stavbe súsošia V.I. Mukhina "Pracovník a dievča z kolektívnej farmy".

Ferochróm, používaný v hutníckom priemysle pri výrobe chrómových ocelí, bol koncom 90. storočia veľmi zlej kvality. Je to spôsobené nízkym obsahom chrómu v ňom - ​​iba 7-8%. Vtedy sa nazývalo „tasmánske surové železo“ vzhľadom na to, že pôvodná železno-chrómová ruda bola dovezená z Tasmánie.

Už skôr bolo spomenuté, že chrómový kamenec sa používa pri činení koží. Vďaka tomu sa objavil koncept „chrómových“ čižiem. Koža vyčinená zlúčeninami chrómu získava lesk, lesk a pevnosť.

V mnohých laboratóriách sa používa „zmes chrómu“ – zmes nasýteného roztoku dvojchrómanu draselného s koncentrovanou kyselinou sírovou. Používa sa na odmasťovanie povrchov skla a oceľového laboratórneho skla. Okysličuje tuk a odstraňuje jeho zvyšky. Len s touto zmesou narábajte opatrne, pretože ide o zmes silnej kyseliny a silného oxidačného činidla!

V súčasnosti sa drevo stále používa ako stavebný materiál, pretože je lacné a ľahko spracovateľné. No má aj veľa negatívnych vlastností – náchylnosť na požiare, plesňové ochorenia, ktoré ho ničia. Aby sa predišlo všetkým týmto problémom, strom je impregnovaný špeciálnymi zlúčeninami obsahujúcimi chrómany a bichromáty plus chlorid zinočnatý, síran meďnatý, arzeničnan sodný a niektoré ďalšie látky. Vďaka takýmto kompozíciám drevo zvyšuje svoju odolnosť voči hubám a baktériám, ako aj voči otvorenému ohňu.

Chrome obsadil v polygrafickom priemysle špeciálne miesto. V roku 1839 sa zistilo, že papier impregnovaný dvojchrómanom sodným po nasvietení ostrým svetlom zrazu zhnedne. Potom sa ukázalo, že bichromátové povlaky na papieri sa po expozícii nerozpustili vo vode, ale po navlhčení získali modrastý odtieň. Túto vlastnosť využívali tlačiarne. Požadovaný vzor bol odfotografovaný na platni s koloidným povlakom obsahujúcim bichromát. Osvetlené miesta sa pri umývaní nerozpustili, ale neodkryté sa rozpustili a na platni zostal vzor, ​​z ktorého sa dalo tlačiť.

Príbeh

História objavu prvku č.24 sa začala písať v roku 1761, keď sa v Berezovskom bani (východné úpätie pohoria Ural) pri Jekaterinburgu našiel nezvyčajný červený minerál, ktorý po rozotretí na prach získal žltú farbu. Nález patril profesorovi univerzity v Petrohrade Johannovi Gottlobovi Lehmannovi. O päť rokov neskôr doručil vedec vzorky do mesta Petrohrad, kde na nich vykonal sériu experimentov. Najmä neobvyklé kryštály ošetril kyselinou chlorovodíkovou, čím získal bielu zrazeninu, v ktorej sa nachádzalo olovo. Na základe získaných výsledkov pomenoval Leman minerál sibírske červené olovo. Toto je príbeh o objavení krokoitu (z gréckeho „krokos“ – šafran) – prírodného chrómanu olovnatého PbCrO4.

Zaujatý týmto nálezom Peter Simon Pallas, nemecký prírodovedec a cestovateľ, zorganizoval a viedol expedíciu Petrohradskej akadémie vied do srdca Ruska. V roku 1770 sa expedícia dostala na Ural a navštívila baňu Berezovsky, kde boli odobraté vzorky študovaného minerálu. Takto to opisuje samotný cestovateľ: „Tento úžasný červený olovnatý minerál sa nenachádza v žiadnom inom ložisku. Po rozomletí na prášok zožltne a dá sa použiť v miniatúrnom umení. Nemecký podnik prekonal všetky ťažkosti spojené s ťažbou a dodávaním krokoitu do Európy. Napriek tomu, že tieto operácie trvali minimálne dva roky, onedlho už koče šľachticov z Paríža a Londýna cestovali pomaľované jemne drveným krokoitom. Zbierky mineralogických múzeí mnohých univerzít Starého sveta boli obohatené o najlepšie vzorky tohto minerálu z ruských útrob. Európski vedci však nedokázali odhaliť zloženie záhadného minerálu.

Toto trvalo tridsať rokov, kým sa vzorka sibírskeho červeného olova nedostala v roku 1796 do rúk Nicolasa Louisa Vauquelina, profesora chémie na parížskej mineralogickej škole. Po analýze krokoitu v ňom vedec nenašiel nič okrem oxidov železa, olova a hliníka. Následne Vauquelin ošetril krokoit roztokom potaše (K2CO3) a po vyzrážaní bielej zrazeniny uhličitanu olovnatého izoloval žltý roztok neznámej soli. Po vykonaní série experimentov o úprave minerálu soľami rôznych kovov profesor pomocou kyseliny chlorovodíkovej izoloval roztok „červenej kyseliny olova“ - oxidu chrómu a vody (kyselina chrómová existuje iba v zriedených roztokoch). Po odparení tohto roztoku získal rubínovo červené kryštály (anhydrid kyseliny chrómovej). Ďalším zahrievaním kryštálov v grafitovom tégliku v prítomnosti uhlia vzniklo množstvo vrastených sivých ihličkovitých kryštálov – nového, dosiaľ neznámeho kovu. Ďalšia séria experimentov ukázala vysokú žiaruvzdornosť výsledného prvku a jeho odolnosť voči kyselinám. Parížska akadémia vied bola okamžite svedkom objavu, vedec na naliehanie svojich priateľov pomenoval nový prvok - chróm (z gréckeho „farba“, „farba“) kvôli rôznym odtieňom zlúčenín. tvorí sa. Vo svojich ďalších prácach Vauquelin sebavedomo uviedol, že smaragdová farba niektorých drahých kameňov, ako aj prírodných kremičitanov berýlia a hliníka, je spôsobená prímesou zlúčenín chrómu v nich. Príkladom je smaragd, čo je beryl zelenej farby, v ktorom je hliník čiastočne nahradený chrómom.

Je jasné, že Vauquelin nedostal čistý kov, pravdepodobne jeho karbidy, čo potvrdzuje ihličkovitý tvar svetlosivých kryštálov. Čistý kovový chróm získal neskôr F. Tassert, pravdepodobne v roku 1800.

Okrem toho, nezávisle od Vauquelina, Klaproth a Lovitz v roku 1798 objavili chróm.

Byť v prírode

V útrobách zeme je chróm pomerne bežným prvkom, napriek tomu, že sa nevyskytuje vo voľnej forme. Jeho clarke (priemerný obsah v zemskej kôre) je 8,3,10-3% alebo 83 g/t. Jeho rozloženie medzi plemenami je však nerovnomerné. Tento prvok je charakteristický najmä pre zemský plášť, faktom je, že najbohatšie na chróm sú ultramafické horniny (peridotity), ktoré sú údajne svojím zložením blízke plášťu našej planéty: 2 10-1 % alebo 2 kg / t. V takýchto horninách Cr tvorí mohutné a rozšírené rudy, ktoré sú spojené so vznikom najväčších ložísk tohto prvku. Obsah chrómu je vysoký aj v zásaditých horninách (čadiče a pod.) 2 10-2 % alebo 200 g/t. Oveľa menej Cr je v kyslých horninách: 2,5 10-3 %, sedimentárne (pieskovce) - 3,5 10-3 %, bridlica obsahuje aj chróm - 9 10-3 %.

Dá sa usúdiť, že chróm je typický litofilný prvok a takmer všetok ho obsahujú minerály hlbokého výskytu v útrobách Zeme.

Existujú tri hlavné minerály chrómu: magnochromit (Mn, Fe)Cr2O4, chrompikotit (Mg, Fe) (Cr, Al)2O4 a aluminochromit (Fe, Mg) (Cr, Al)2O4. Tieto minerály majú jednotný názov – chróm spinel a všeobecný vzorec (Mg, Fe)O (Cr, Al, Fe) 2O3. Vzhľadovo sú na nerozoznanie a nepresne sa označujú ako „chromity“. Ich zloženie je premenlivé. Obsah najdôležitejších zložiek sa mení (hmotnostné %): Cr2O3 od 10,5 do 62,0; A1203 od 4 do 34,0; Fe203 od 1,0 do 18,0; FeO od 7,0 do 24,0; MgO od 10,5 do 33,0; Si02 od 0,4 do 27,0; nečistoty Ti02 do 2; V205 až 0,2; ZnO do 5; MnO do 1. Niektoré chrómové rudy obsahujú 0,1-0,2 g/t prvkov skupiny platiny a do 0,2 g/t zlata.

Okrem rôznych chromitov je chróm súčasťou množstva ďalších minerálov - chróm vezuvian, chloritan chrómový, chrómový turmalín, chrómová sľuda (fuxit), chrómový granát (uvarovit) atď., ktoré rudy často sprevádzajú, ale nemajú priemyselné význam. Chróm je relatívne slabý vodný migrant. V exogénnych podmienkach chróm, podobne ako železo, migruje vo forme suspenzií a môže sa ukladať do ílov. Chromáty sú najmobilnejšou formou.

Praktický význam má snáď len chromit FeCr2O4, ktorý patrí medzi spinely - izomorfné minerály kubickej sústavy so všeobecným vzorcom MO Me2O3, kde M je dvojmocný ión kovu a Me je ión trojmocného kovu. Okrem spinelov sa chróm vyskytuje v mnohých menej rozšírených mineráloch, ako sú melanochroit 3PbO 2Cr2O3, wokelenit 2(Pb,Cu)CrO4(Pb,Cu)3(PO4)2, tarapakait K2CrO4, ditzeit CaIO3 CaCrO4 a iné.

Chromity sa zvyčajne nachádzajú vo forme čiernych zrnitých hmôt, menej často - vo forme oktaedrických kryštálov, majú kovový lesk, vyskytujú sa vo forme súvislých polí.

Zásoby chrómu (identifikované) v takmer päťdesiatich krajinách sveta s ložiskami tohto kovu predstavovali koncom 20. storočia 1674 miliónov ton. ). Druhé miesto z hľadiska zdrojov chrómu patrí Kazachstanu, kde sa ťaží veľmi kvalitná ruda v oblasti Aktobe (masív Kempirsai). Zásoby tohto prvku majú aj iné krajiny. Turecko (v Gulemane), Filipíny na ostrove Luzon, Fínsko (Kemi), India (Sukinda) atď.

Naša krajina má svoje vlastné rozvinuté ložiská chrómu - na Urale (Donskoye, Saranovskoye, Khalilovskoye, Alapaevskoye a mnoho ďalších). Navyše, začiatkom 19. storočia boli hlavnými zdrojmi chrómových rúd práve uralské ložiská. Až v roku 1827 objavil Američan Isaac Tison veľké ložisko chrómovej rudy na hranici Marylandu a Pennsylvánie, čím sa na dlhé roky zmocnil monopolu na ťažbu. V roku 1848 boli v Turecku neďaleko Bursy nájdené ložiská vysoko kvalitného chromitu a čoskoro (po vyčerpaní pensylvánskeho ložiska) sa práve táto krajina zmocnila úlohy monopolistu. Toto pokračovalo až do roku 1906, kedy boli v Južnej Afrike a Indii objavené bohaté ložiská chromitov.

Aplikácia

Celková spotreba čistého kovového chrómu je dnes približne 15 miliónov ton. Na výrobu elektrolytického chrómu - najčistejšieho - pripadá 5 miliónov ton, čo je tretina celkovej spotreby.

Chróm sa široko používa na legovanie ocelí a zliatin, čím im dodáva odolnosť proti korózii a tepelnú odolnosť. Viac ako 40 % výsledného čistého kovu sa vynakladá na výrobu takýchto „superzliatin“. Najznámejšie odporové zliatiny sú nichrom s obsahom Cr 15-20%, žiaruvzdorné zliatiny - 13-60% Cr, nerezové ocele - 18% Cr a ocele na guličkové ložiská 1% Cr. Prídavok chrómu do bežných ocelí zlepšuje ich fyzikálne vlastnosti a robí kov náchylnejší na tepelné spracovanie.

Chrómový kov sa používa na chrómovanie - nanášanie tenkej vrstvy chrómu na povrch oceľových zliatin za účelom zvýšenia koróznej odolnosti týchto zliatin. Chrómovaný povlak dokonale odoláva pôsobeniu vlhkého atmosférického vzduchu, slaného morského vzduchu, vody, dusičnej a väčšiny organických kyselín. Takéto nátery majú dva účely: ochranný a dekoratívny. Hrúbka ochranných náterov je cca 0,1 mm, nanášajú sa priamo na výrobok a dodávajú mu zvýšenú odolnosť proti opotrebeniu. Dekoratívne nátery majú estetickú hodnotu, nanášajú sa na vrstvu iného kovu (meď alebo nikel), ktorý v skutočnosti plní ochrannú funkciu. Hrúbka takéhoto povlaku je iba 0,0002–0,0005 mm.

Zlúčeniny chrómu sa tiež aktívne používajú v rôznych oblastiach.

Pri výrobe žiaruvzdorných materiálov sa používa hlavná chrómová ruda - chromit FeCr2O4. Magnezit-chromitové tehly sú chemicky pasívne a tepelne odolné, odolávajú prudkým viacnásobným teplotným zmenám, preto sa používajú pri stavbe oblúkov otvorených pecí a pracovného priestoru iných hutníckych zariadení a konštrukcií.

Tvrdosť kryštálov oxidu chromitého - Cr2O3 je úmerná tvrdosti korundu, čo zabezpečilo jeho použitie v kompozíciách brúsnych a lapovacích pást používaných v strojárstve, klenotníctve, optickom a hodinárskom priemysle. Používa sa tiež ako katalyzátor na hydrogenáciu a dehydrogenáciu určitých organických zlúčenín. Cr2O3 sa používa v maľbe ako zelený pigment a na farbenie skla.

Chróman draselný - K2CrO4 sa používa pri činení koží, ako moridlo v textilnom priemysle, pri výrobe farbív, pri bielení voskov.

Dvojchróman draselný (chróm) - K2Cr2O7 sa používa aj pri činení kože, moridlo pri farbení látok, je inhibítorom korózie kovov a zliatin. Používa sa pri výrobe zápaliek a na laboratórne účely.

Chlorid chromitý CrCl2 je veľmi silné redukčné činidlo, ľahko oxidovateľné aj vzdušným kyslíkom, ktoré sa používa pri analýze plynov na kvantitatívnu absorpciu O2. Okrem toho sa v obmedzenej miere používa pri výrobe chrómu elektrolýzou roztavených solí a chromatografiou.

Kamenec draselný chrómový K2SO4.Cr2(SO4)3 24H2O sa používa najmä v textilnom priemysle - pri garbiarstve.

Bezvodý chlorid chrómu CrCl3 sa používa na nanášanie chrómových povlakov na povrch ocelí chemickým naparovaním a je neoddeliteľnou súčasťou niektorých katalyzátorov. Hydratuje CrCl3 - moridlo pri farbení látok.

Z chrómanu olovnatého PbCrO4 sa vyrábajú rôzne farbivá.

Roztok dvojchrómanu sodného sa používa na čistenie a morenie povrchu oceľového drôtu pred galvanizáciou a tiež na lesknutie mosadze. Kyselina chrómová sa získava z dvojchrómanu sodného, ​​ktorý sa používa ako elektrolyt pri chrómovaní kovových častí.

Výroba

V prírode sa chróm vyskytuje najmä vo forme chrómovej železnej rudy FeO ∙ Cr2O3, pri redukcii uhlím sa získava zliatina chrómu so železom - ferochróm, ktorá sa priamo používa v hutníckom priemysle pri výrobe chrómových ocelí. Obsah chrómu v tomto zložení dosahuje 80 % (hmotn.).

Redukciou oxidu chrómového (III) uhlím sa má vyrábať vysokouhlíkový chróm, ktorý je potrebný na výrobu špeciálnych zliatin. Proces sa uskutočňuje v elektrickej oblúkovej peci.

Na získanie čistého chrómu sa najskôr získa oxid chrómový (III), ktorý sa potom redukuje aluminotermickou metódou. Súčasne sa zmes práškového alebo vo forme hliníkových hoblín (Al) a vsádzky oxidu chrómu (Cr2O3) zahrieva na teplotu 500-600 °C. Potom sa začne redukcia zmesou bária peroxid s hliníkovým práškom, alebo zapálením časti náplne, po ktorej nasleduje pridanie zvyšnej časti . Pri tomto procese je dôležité, aby výsledná tepelná energia postačovala na roztavenie chrómu a jeho oddelenie od trosky.

Cr2O3 + 2Al = 2Cr + 2Al2O3

Takto získaný chróm obsahuje určité množstvo nečistôt: železo 0,25-0,40 %, síra 0,02 %, uhlík 0,015-0,02 %. Obsah čistej látky je 99,1–99,4 %. Takýto chróm je krehký a ľahko sa melie na prášok.

Skutočnosť tejto metódy bola preukázaná a preukázaná už v roku 1859 Friedrichom Wöhlerom. V priemyselnom meradle bola aluminotermická redukcia chrómu možná až po tom, čo bol dostupný spôsob získavania lacného hliníka. Goldschmidt ako prvý vyvinul bezpečný spôsob riadenia vysoko exotermického (teda výbušného) redukčného procesu.

Ak je potrebné získať vysoko čistý chróm v priemysle, používajú sa elektrolytické metódy. Elektrolýza sa podrobí zmesi anhydridu chrómu, kamenca amónneho chrómu alebo síranu chrómu so zriedenou kyselinou sírovou. Chróm nanesený počas elektrolýzy na hliníkové alebo nerezové katódy obsahuje rozpustené plyny ako nečistoty. Čistotu 99,90 – 99,995 % je možné dosiahnuť použitím vysokoteplotného (1500 – 1700 °C) čistenia v prúde vodíka a vákuového odplynenia. Pokročilé techniky elektrolytickej rafinácie chrómu odstraňujú zo „surového“ produktu síru, dusík, kyslík a vodík.

Okrem toho je možné získať kovový Cr elektrolýzou tavenín CrCl3 alebo CrF3 zmiešaných s fluoridmi draselnými, vápenatými a sodnými pri teplote 900 °C v argóne.

Možnosť elektrolytickej metódy na získanie čistého chrómu dokázal Bunsen v roku 1854 podrobením vodného roztoku chloridu chrómového elektrolýze.

Priemysel tiež používa silikotermickú metódu na získanie čistého chrómu. V tomto prípade je oxid chrómu redukovaný kremíkom:

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

Chróm sa taví silikotermicky v oblúkových peciach. Prídavok nehaseného vápna umožňuje premenu žiaruvzdorného oxidu kremičitého na trosku z kremičitanu vápenatého s nízkou teplotou topenia. Čistota silikotermického chrómu je približne rovnaká ako u aluminotermického chrómu, avšak prirodzene je v ňom obsah kremíka o niečo vyšší a hliníka o niečo nižší.

Cr možno získať aj redukciou Cr2O3 vodíkom pri 1500 °C, redukciou bezvodého CrCl3 vodíkom, alkalickými kovmi alebo kovmi alkalických zemín, horčíkom a zinkom.

Na získanie chrómu skúšali použiť iné redukčné činidlá – uhlík, vodík, horčík. Tieto metódy však nie sú široko používané.

V procese Van Arkel-Kuchman-De Boer sa používa rozklad jodidu chrómového (III) na drôte zahriatom na 1100 °C s nanášaním čistého kovu.

Fyzikálne vlastnosti

Chróm je tvrdý, veľmi ťažký, žiaruvzdorný, kujný oceľovo šedý kov. Čistý chróm je celkom plastický, kryštalizuje v mriežke sústredenej na telo, a = 2,885 Á (pri teplote 20 °C). Pri teplote okolo 1830 °C je pravdepodobnosť premeny na modifikáciu s plošne centrovanou mriežkou vysoká, a = 3,69 Å. Atómový polomer 1,27 Á; iónové polomery Cr2+ 0,83 Å, Cr3+ 0,64 Å, Cr6+ 0,52 Å.

Teplota topenia chrómu priamo súvisí s jeho čistotou. Stanovenie tohto ukazovateľa pre čistý chróm je preto veľmi náročná úloha – veď aj malý obsah nečistôt dusíka alebo kyslíka môže výrazne zmeniť hodnotu bodu topenia. Mnohí výskumníci pracujú na tejto problematike už desaťročia a dosiahli výsledky, ktoré sú od seba vzdialené: od 1513 do 1920 ° C. Predtým sa verilo, že tento kov sa topí pri teplote 1890 ° C, ale moderné štúdie naznačujú teplotu 1907 °C, chróm vrie pri teplotách nad 2500 °C - údaje sa tiež líšia: od 2199 °C do 2671 °C. Hustota chrómu je menšia ako hustota železa; je to 7,19 g/cm3 (pri 200 °C).

Chróm sa vyznačuje všetkými hlavnými vlastnosťami kovov – dobre vedie teplo, jeho odolnosť voči elektrickému prúdu je veľmi nízka, ako väčšina kovov má chróm charakteristický lesk. Okrem toho má tento prvok jednu veľmi zaujímavú vlastnosť: faktom je, že pri teplote 37 °C sa jeho správanie nedá vysvetliť – dochádza k prudkej zmene mnohých fyzikálnych vlastností, táto zmena má náhly charakter. Chróm ako chorý človek pri teplote 37°C začína pôsobiť: vnútorné trenie chrómu dosahuje maximum, modul pružnosti klesá na minimum. Hodnota skokov elektrickej vodivosti, termoelektromotorická sila a koeficient lineárnej rozťažnosti sa neustále menia. Tento jav vedci zatiaľ nedokázali vysvetliť.

Špecifická tepelná kapacita chrómu je 0,461 kJ / (kg.K) alebo 0,11 cal / (g ° C) (pri teplote 25 ° C); koeficient tepelnej vodivosti 67 W / (m K) alebo 0,16 cal / (cm sec ° C) (pri teplote 20 ° C). Tepelný koeficient lineárnej rozťažnosti 8,24 10-6 (pri 20 °C). Chróm pri teplote 20 °C má špecifický elektrický odpor 0,414 μm m a jeho tepelný koeficient elektrického odporu v rozsahu 20-600 °C je 3,01 10-3.

Je známe, že chróm je veľmi citlivý na nečistoty – najmenšie frakcie iných prvkov (kyslík, dusík, uhlík) môžu spôsobiť, že chróm je veľmi krehký. Bez týchto nečistôt je mimoriadne ťažké získať chróm. Z tohto dôvodu sa tento kov nepoužíva na konštrukčné účely. Ale v metalurgii sa aktívne používa ako legovací materiál, pretože jeho pridanie do zliatiny robí oceľ tvrdou a odolnou proti opotrebovaniu, pretože chróm je najtvrdší zo všetkých kovov - reže sklo ako diamant! Tvrdosť vysoko čistého chrómu podľa Brinella je 7-9 MN/m2 (70-90 kgf/cm2). Chróm je legovaný pružinovými, pružinovými, nástrojovými, matricovými a guľôčkovými oceľami. V nich (okrem ocelí na guľôčkové ložiská) je prítomný chróm spolu s mangánom, molybdénom, niklom, vanádom. Prídavok chrómu do bežných ocelí (do 5 % Cr) zlepšuje ich fyzikálne vlastnosti a robí kov náchylnejším na tepelné spracovanie.

Chróm je antiferomagnetický, špecifická magnetická susceptibilita je 3,6 10-6. Merný elektrický odpor 12,710-8 Ohm. Teplotný koeficient lineárnej rozťažnosti chrómu 6,210-6. Výparné teplo tohto kovu je 344,4 kJ/mol.

Chróm je odolný voči korózii na vzduchu a vode.

Chemické vlastnosti

Chemicky je chróm skôr inertný, čo je spôsobené prítomnosťou silného tenkého oxidového filmu na jeho povrchu. Cr neoxiduje na vzduchu ani v prítomnosti vlhkosti. Pri zahrievaní prebieha oxidácia výlučne na povrchu kovu. Pri 1200°C sa film rozpadne a oxidácia prebieha oveľa rýchlejšie. Pri 2000°C horí chróm za vzniku zeleného oxidu chromitého Cr2O3, ktorý má amfotérne vlastnosti. Spojením Cr2O3 s alkáliami sa získajú chromity:

Cr203 + 2NaOH = 2NaCr02 + H2O

Nekalcinovaný oxid chrómu (III) je ľahko rozpustný v alkalických roztokoch a kyselinách:

Cr203 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H20

V zlúčeninách vykazuje chróm najmä oxidačné stupne Cr+2, Cr+3, Cr+6. Najstabilnejšie sú Cr+3 a Cr+6. Existujú aj zlúčeniny, v ktorých má chróm oxidačné stavy Cr+1, Cr+4, Cr+5. Zlúčeniny chrómu sú veľmi rôznorodé vo farbe: biela, modrá, zelená, červená, fialová, čierna a mnoho ďalších.

Chróm ľahko reaguje so zriedenými roztokmi kyseliny chlorovodíkovej a sírovej za vzniku chloridu a síranu chrómového a uvoľňuje vodík:

Cr + 2HCl = CrCl2 + H2

Aqua regia a kyselina dusičná pasivujú chróm. Navyše chróm pasivovaný kyselinou dusičnou sa v zriedených kyselinách sírových a chlorovodíkových ani pri dlhšom vare v ich roztokoch nerozpúšťa, ale v určitom okamihu k rozpusteniu predsa len dochádza, sprevádzané rýchlym penením z uvoľneného vodíka. Tento proces sa vysvetľuje skutočnosťou, že chróm prechádza z pasívneho stavu do aktívneho, v ktorom kov nie je chránený ochranným filmom. Okrem toho, ak sa v procese rozpúšťania opäť pridá kyselina dusičná, reakcia sa zastaví, pretože chróm je opäť pasivovaný.

Za normálnych podmienok chróm reaguje s fluórom za vzniku CrF3. Pri teplotách nad 600 °C dochádza k interakcii s vodnou parou, výsledkom tejto interakcie je oxid chrómu (III) Cr2O3:

4Cr + 302 = 2Cr203

Cr2O3 sú zelené mikrokryštály s hustotou 5220 kg/m3 a vysokou teplotou topenia (2437°C). Oxid chromitý (III) vykazuje amfotérne vlastnosti, ale je veľmi inertný, je ťažké ho rozpustiť vo vodných kyselinách a zásadách. Oxid chrómu (III) je dosť toxický. Kontakt s pokožkou môže spôsobiť ekzémy a iné kožné ochorenia. Preto pri práci s oxidom chrómovým (III) je nevyhnutné používať osobné ochranné prostriedky.

Okrem oxidu sú známe ďalšie zlúčeniny s kyslíkom: CrO, CrO3, získané nepriamo. Najväčšie nebezpečenstvo predstavuje vdychovaný oxidový aerosól, ktorý spôsobuje ťažké ochorenia horných dýchacích ciest a pľúc.

Chróm tvorí veľké množstvo solí so zložkami obsahujúcimi kyslík.

• Označenie - Cr (Chromium);
• Obdobie - IV;
• skupina - 6 (VIb);
• Atómová hmotnosť - 51,9961;
• Atómové číslo - 24;
• Polomer atómu = 130 pm;
• Kovalentný polomer = 118 pm;
• Distribúcia elektrónov - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 ;
• teplota topenia = 1857 °C;
• teplota varu = 2672 °C;
• Elektronegativita (podľa Paulinga / podľa Alpreda a Rochova) = 1,66 / 1,56;
• Oxidačný stav: +6, +3, +2, 0;
• Hustota (n.a.) \u003d 7,19 g / cm3;
• Molárny objem = 7,23 cm3/mol.

Chróm (farba, farba) sa prvýkrát našiel na ložisku zlata Berezovskij (Stredný Ural), prvé zmienky pochádzajú z roku 1763, M.V.Lomonosov ho vo svojom diele „Prvé základy hutníctva“ nazýva „červená olovená ruda“.

Ryža. Štruktúra atómu chrómu.

Elektrónová konfigurácia atómu chrómu je 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 (pozri Elektrónová štruktúra atómov). Na tvorbe chemických väzieb s inými prvkami sa môže podieľať 1 elektrón umiestnený na vonkajšej 4s úrovni + 5 elektrónov 3d podúrovne (celkovo 6 elektrónov), preto v zlúčeninách môže chróm nadobúdať oxidačné stavy od +6 do +1 (najbežnejšie sú +6 , +3, +2). Chróm je chemicky neaktívny kov, s jednoduchými látkami reaguje len pri vysokých teplotách.

Fyzikálne vlastnosti chrómu:

• modro-biely kov;
• veľmi tvrdý kov (v prítomnosti nečistôt);
• krehký pri n. y.;
• plast (v čistej forme).

Chemické vlastnosti chrómu

• pri t=300°C reaguje s kyslíkom:
  4Cr + 302 \u003d 2Cr203;
• pri t>300°C reaguje s halogénmi za vzniku zmesí halogenidov;
• pri t>400°C reaguje so sírou za vzniku sulfidov:
  Cr + S = CrS;
• pri t=1000°C jemne mletý chróm reaguje s dusíkom za vzniku nitridu chrómu (polovodič s vysokou chemickou odolnosťou):
  2Cr + N2 = 2CrN;
• reaguje so zriedenou kyselinou chlorovodíkovou a sírovou za uvoľnenia vodíka:
  Cr + 2HCl \u003d CrCl2 + H2;
  Cr + H2S04 \u003d CrS04 + H2;
• teplé koncentrované kyseliny dusičná a sírová rozpúšťajú chróm.

S koncentrovanou kyselinou sírovou a dusičnou pri n.o. chróm neinteraguje, chróm sa tiež nerozpúšťa v aqua regia, je pozoruhodné, že čistý chróm nereaguje ani so zriedenou kyselinou sírovou, dôvod tohto javu ešte nebol stanovený. Pri dlhodobom skladovaní v koncentrovanej kyseline dusičnej je chróm pokrytý veľmi hustým oxidovým filmom (pasivovaný) a prestáva reagovať so zriedenými kyselinami.

Zlúčeniny chrómu

Už vyššie bolo povedané, že „obľúbené“ oxidačné stavy chrómu sú +2 (CrO, Cr (OH) 2), +3 (Cr 2 O 3, Cr (OH) 3), +6 (CrO 3, H 2Cr04).

Chrome je chromofor, teda prvok, ktorý dáva farbu látke, v ktorej je obsiahnutý. Napríklad v oxidačnom stave +3 dáva chróm fialovo-červenú alebo zelenú farbu (rubín, spinel, smaragd, granát); v oxidačnom stave +6 - žltooranžová farba (krokoit).

Chromofóry sú okrem chrómu aj železo, nikel, titán, vanád, mangán, kobalt, meď - to všetko sú d-prvky.

Farba bežných zlúčenín, ktoré zahŕňajú chróm:

• chróm v oxidačnom stave +2:
  • oxid chrómu CrO - červený;
  • fluorid chrómový CrF 2 - modrozelený;
  • chlorid chromitý CrCl 2 - nemá farbu;
  • bromid chrómový CrBr 2 - nemá farbu;
  • jodid chrómový CrI 2 - červenohnedý.
• chróm v oxidačnom stave +3:
  • Cr 2 O 3 - zelená;
  • CrF 3 - svetlozelená;
  • CrCl3 - fialovo-červená;
  • CrBr 3 - tmavozelená;
  • CrI 3 - čierna.
• chróm v oxidačnom stave +6:
  • CrO 3 - červená;
  • chróman draselný K 2 CrO 4 - citrónovo žltá;
  • chróman amónny (NH 4) 2 CrO 4 - zlatožltá;
  • chróman vápenatý CaCrO 4 - žltý;
  • chróman olovnatý PbCrO 4 - svetlohnedožltý.

Oxidy chrómu:

• Cr +2 O - zásaditý oxid;
• Cr 2 + 3 O 3 - amfotérny oxid;
• Cr +6 O 3 - kysličník kys.

Hydroxidy chrómu:

• ".

  Aplikácia chrómu

  • ako legujúca prísada pri tavení zliatin odolných voči teplu a korózii;
  • na chrómovanie kovových výrobkov s cieľom poskytnúť im vysokú odolnosť proti korózii, odolnosť proti oderu a krásny vzhľad;
  • zliatiny chrómu-30 a chrómu-90 sa používajú v dýzach plazmových horákov a v leteckom priemysle.

Objav chrómu patrí do obdobia prudkého rozvoja chemicko-analytických štúdií solí a minerálov. V Rusku sa chemici mimoriadne zaujímali o analýzu minerálov nachádzajúcich sa na Sibíri a takmer neznámych v západnej Európe. Jedným z týchto minerálov bola sibírska červená olovená ruda (krokoit), ktorú opísal Lomonosov. Minerál bol skúmaný, ale okrem oxidov olova, železa a hliníka sa v ňom nenašlo nič. V roku 1797 však Vauquelin povarením jemne mletej vzorky minerálu s potašom a vyzrážaním uhličitanu olovnatého získal oranžovo-červený roztok. Z tohto roztoku vykryštalizoval rubínovo-červenú soľ, z ktorej sa izoloval oxid a voľný kov, odlišný od všetkých známych kovov. Volal mu Vauquelin Chromium ( Chrome ) z gréckeho slova- sfarbenie, farba; Pravda, tu nebola myslená vlastnosť kovu, ale jeho pestrofarebné soli.

Nález v prírode.

Najdôležitejšou chrómovou rudou praktického významu je chromit, ktorého približné zloženie zodpovedá vzorcu FeCrO ​​​​4.

Nachádza sa v Malej Ázii, na Urale, v Severnej Amerike, v južnej Afrike. Technický význam má aj spomínaný minerál krokoit - PbCrO 4 . Oxid chrómu (3) a niektoré jeho ďalšie zlúčeniny sa nachádzajú aj v prírode. V zemskej kôre je obsah chrómu v prepočte na kov 0,03 %. Chróm sa nachádza na Slnku, hviezdach, meteoritoch.

Fyzikálne vlastnosti.

Chróm je biely, tvrdý a krehký kov, výnimočne chemicky odolný voči kyselinám a zásadám. Na vzduchu oxiduje a na povrchu má tenký priehľadný oxidový film. Chróm má hustotu 7,1 g / cm3, jeho teplota topenia je +1875 0 C.

Potvrdenie.

Pri silnom zahrievaní chrómovej železnej rudy uhlím sa chróm a železo znižujú:

FeO * Cr203 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO

V dôsledku tejto reakcie vzniká zliatina chrómu so železom, ktorá sa vyznačuje vysokou pevnosťou. Na získanie čistého chrómu sa redukuje z oxidu chrómu (3) hliníkom:

Cr203 + 2Al \u003d Al203 + 2Cr

V tomto procese sa zvyčajne používajú dva oxidy - Cr 2 O 3 a CrO 3

Chemické vlastnosti.

Vďaka tenkému ochrannému oxidovému filmu pokrývajúcemu povrch chrómu je vysoko odolný voči agresívnym kyselinám a zásadám. Chróm nereaguje s koncentrovanými kyselinami dusičnou a sírovou, rovnako ako s kyselinou fosforečnou. Chróm interaguje s alkáliami pri t = 600-700 o C. Chróm však interaguje so zriedenou kyselinou sírovou a chlorovodíkovou, pričom vytláča vodík:

2Cr + 3H2SO4 \u003d Cr2(SO4)3 + 3H2
2Cr + 6HCl = 2CrCl3 + 3H 2

Pri vysokých teplotách horí chróm v kyslíku za vzniku oxidu (III).

Horúci chróm reaguje s vodnou parou:

2Cr + 3H20 \u003d Cr203 + 3H2

Chróm tiež reaguje s halogénmi pri vysokých teplotách, halogény s vodíkmi, sírou, dusíkom, fosforom, uhlím, kremíkom, bórom, napr.

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

Vyššie uvedené fyzikálne a chemické vlastnosti chrómu našli uplatnenie v rôznych oblastiach vedy a techniky. Napríklad chróm a jeho zliatiny sa používajú na získanie vysoko pevných povlakov odolných voči korózii v strojárstve. Ako nástroje na rezanie kovov sa používajú zliatiny vo forme ferochrómu. Pochrómované zliatiny našli uplatnenie v medicínskej technike, pri výrobe zariadení na chemické procesy.

Postavenie chrómu v periodickej tabuľke chemických prvkov:

Chróm vedie vedľajšiu podskupinu skupiny VI periodickej sústavy prvkov. Jeho elektronický vzorec je nasledujúci:

24 Kr IS 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3D 5 4S 1

Pri napĺňaní orbitálov elektrónmi na atóme chrómu je porušená zákonitosť, podľa ktorej mal byť orbitál 4S zaplnený najskôr do stavu 4S 2 . Avšak vzhľadom na to, že 3d orbital zaujíma priaznivejšiu energetickú polohu v atóme chrómu, je naplnený až na hodnotu 4d 5 . Takýto jav sa pozoruje v atómoch niektorých ďalších prvkov sekundárnych podskupín. Chróm môže vykazovať oxidačné stavy od +1 do +6. Najstabilnejšie sú zlúčeniny chrómu s oxidačným stavom +2, +3, +6.

Zlúčeniny dvojmocného chrómu.

Oxid chrómu (II) CrO - samozápalný čierny prášok (pyroforický - schopnosť vznietiť sa na vzduchu v jemne rozomletom stave). CrO sa rozpúšťa v zriedenej kyseline chlorovodíkovej:

CrO + 2HCl = CrCl2 + H20

Na vzduchu sa pri zahriatí nad 100 0 C CrO mení na Cr 2 O 3.

Soli dvojmocného chrómu vznikajú rozpustením kovového chrómu v kyselinách. Tieto reakcie prebiehajú v atmosfére neaktívneho plynu (napríklad H 2), pretože v prítomnosti vzduchu sa Cr(II) ľahko oxiduje na Cr(III).

Hydroxid chromitý sa získava vo forme žltej zrazeniny pôsobením alkalického roztoku na chlorid chromitý:

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

Cr(OH) 2 má zásadité vlastnosti, je redukčným činidlom. Hydratovaný ión Cr2+ má svetlomodrú farbu. Vodný roztok CrCl2 má modrú farbu. Vo vzduchu vo vodných roztokoch sa zlúčeniny Cr(II) transformujú na zlúčeniny Cr(III). Toto je obzvlášť výrazné pre hydroxid Cr(II):

4Cr(OH)2 + 2H20 + O2 = 4Cr(OH)3

Zlúčeniny trojmocného chrómu.

Oxid chrómu (III) Cr 2 O 3 je žiaruvzdorný zelený prášok. Tvrdosťou sa blíži korundu. V laboratóriu sa dá získať zahrievaním dvojchrómanu amónneho:

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

Cr 2 O 3 - amfotérny oxid, keď sa spája s alkáliami, tvorí chromity: Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O

Hydroxid chrómu je tiež amfotérna zlúčenina:

Cr(OH)3 + HCl = CrCl3 + 3H20
Cr(OH)3 + NaOH = NaCr02 + 2H20

Bezvodý CrCl 3 má vzhľad tmavofialových listov, je úplne nerozpustný v studenej vode a pri varení sa rozpúšťa veľmi pomaly. Bezvodý síran chrómový (III) Cr 2 (SO 4) 3 ružový, tiež slabo rozpustný vo vode. V prítomnosti redukčných činidiel vytvára purpurový síran chrómový Cr 2 (SO 4) 3 *18H 2 O. Známe sú aj zelené hydráty síranu chrómového, obsahujúce menšie množstvo vody. Kamenec chrómový KCr(SO 4) 2 *12H 2 O kryštalizuje z roztokov obsahujúcich fialový síran chrómu a síran draselný. Roztok chrómového kamenca sa pri zahrievaní zmení na zelenú v dôsledku tvorby síranov.

Reakcie s chrómom a jeho zlúčeninami

Takmer všetky zlúčeniny chrómu a ich roztoky sú intenzívne sfarbené. Ak máme bezfarebný roztok alebo bielu zrazeninu, môžeme s vysokou pravdepodobnosťou konštatovať, že chróm chýba.

1. Silne zahrejeme v plameni kahana na porcelánovej šálke také množstvo dvojchrómanu draselného, ​​ktoré sa zmestí na hrot noža. Soľ neuvoľňuje kryštalizačnú vodu, ale topí sa pri teplote asi 400 0 C za vzniku tmavej kvapaliny. Na silnom plameni ešte pár minút prehrejeme. Po vychladnutí sa na črepe vytvorí zelená zrazenina. Časť je rozpustná vo vode (žltne) a druhá časť zostáva na črepe. Soľ sa zahrievaním rozložila, čo viedlo k vytvoreniu rozpustného žltého chrómanu draselného K2CrO4 a zeleného Cr203.
2. Rozpustite 3 g práškového dvojchrómanu draselného v 50 ml vody. Do jednej časti pridajte trochu uhličitanu draselného. Rozpustí sa s uvoľňovaním CO2 a farba roztoku bude svetložltá. Chróman vzniká z dvojchrómanu draselného. Ak teraz po častiach pridáme 50% roztok kyseliny sírovej, tak sa opäť objaví červeno-žlté sfarbenie dvojchrómanu.
3. Nalejte do skúmavky 5 ml. roztoku dvojchrómanu draselného, ​​varte s 3 ml koncentrovanej kyseliny chlorovodíkovej pod prievanom. Z roztoku sa uvoľňuje žltozelený jedovatý plynný chlór, pretože chróman oxiduje HCl na Cl 2 a H 2 O. Samotný chróman sa zmení na zelený chlorid trojmocný chróm. Môže sa izolovať odparením roztoku a potom fúziou so sódou a dusičnanom premeniť na chróman.
4. Keď sa pridá roztok dusičnanu olovnatého, vyzráža sa žltý chróman olovnatý; pri interakcii s roztokom dusičnanu strieborného vzniká červenohnedá zrazenina chrómanu strieborného.
5. Do roztoku dvojchrómanu draselného sa pridá peroxid vodíka a roztok sa okyslí kyselinou sírovou. Vzniknutým peroxidom chrómu získa roztok tmavomodrú farbu. Peroxid sa po pretrepaní s trochou éteru zmení na organické rozpúšťadlo a zmení sa na modrú. Táto reakcia je špecifická pre chróm a je veľmi citlivá. Môže sa použiť na detekciu chrómu v kovoch a zliatinách. V prvom rade je potrebné rozpustiť kov. Pri dlhšom vare s 30% kyselinou sírovou (môže sa pridať aj kyselina chlorovodíková) sa chróm a mnohé ocele čiastočne rozpúšťajú. Výsledný roztok obsahuje síran chrómový (III). Aby sme mohli vykonať detekčnú reakciu, najprv ju zneutralizujeme lúhom sodným. Vyzráža sa sivozelený hydroxid chrómový (III), ktorý sa rozpúšťa v nadbytku NaOH a vytvára zelený chromit sodný. Roztok sa prefiltruje a pridá sa 30% peroxid vodíka. Po zahriatí roztok zožltne, pretože chromit sa oxiduje na chromát. Okyslenie bude mať za následok modré sfarbenie roztoku. Farebnú zlúčeninu možno extrahovať trepaním s éterom.

Analytické reakcie na ióny chrómu.

1. K 3-4 kvapkám roztoku chloridu chromitého CrCl3 pridajte 2M roztok NaOH, kým sa počiatočná zrazenina nerozpustí. Všimnite si farbu vytvoreného chromitu sodného. Výsledný roztok zahrejte vo vodnom kúpeli. Čo sa deje?
2. K 2-3 kvapkám roztoku CrCl3 pridajte rovnaký objem 8M roztoku NaOH a 3-4 kvapky 3% roztoku H202. Reakčná zmes sa zahrieva vo vodnom kúpeli. Čo sa deje? Aká zrazenina vznikne, ak sa výsledný farebný roztok zneutralizuje, pridá sa k nemu CH 3 COOH a potom Pb (NO 3) 2?
3. Do skúmavky nalejte 4-5 kvapiek roztokov síranu chrómového Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 a KMnO 4. Miesto reakcie zahrievajte niekoľko minút na vodnom kúpeli. Všimnite si zmenu farby roztoku. čo to spôsobilo?
4. Do 3-4 kvapiek roztoku K 2 Cr 2 O 7 okysleného kyselinou dusičnou pridajte 2-3 kvapky roztoku H 2 O 2 a premiešajte. Modrá farba roztoku, ktorá sa objaví, je spôsobená objavením sa kyseliny perchrómovej H2CrO6:

Cr2072- + 4H202 + 2H+ = 2H2Cr06 + 3H20

Venujte pozornosť rýchlemu rozkladu H 2 CrO 6:

2H2Cr06 + 8H+ = 2Cr3+ + 302 + 6H20
modrá farba zelená farba

Kyselina chrómová je oveľa stabilnejšia v organických rozpúšťadlách.

1. Do 3-4 kvapiek roztoku K 2 Cr 2 O 7 okysleného kyselinou dusičnou sa pridá 5 kvapiek izoamylalkoholu, 2-3 kvapky roztoku H 2 O 2 a reakčná zmes sa pretrepe. Vrstva organického rozpúšťadla, ktorá vypláva na povrch, je zafarbená jasne modrou farbou. Farba mizne veľmi pomaly. Porovnajte stabilitu H 2 CrO 6 v organickej a vodnej fáze.
2. Pri interakcii iónov CrO 4 2- a Ba 2+ sa vyzráža žltá zrazenina chromanu bárnatého BaCrO 4.
3. Dusičnan strieborný tvorí tehlovo červenú zrazeninu chrómanu strieborného s iónmi CrO 4 2 .
4. Vezmite tri skúmavky. Do jedného z nich nakvapkajte 5-6 kvapiek roztoku K 2 Cr 2 O 7, do druhého rovnaký objem roztoku K 2 CrO 4 a do tretieho 3 kvapky oboch roztokov. Potom pridajte tri kvapky roztoku jodidu draselného do každej skúmavky. Vysvetlite výsledok. Okyslite roztok v druhej skúmavke. Čo sa deje? prečo?

Zábavné experimenty so zlúčeninami chrómu

1. Zmes CuS04 a K2Cr207 sa po pridaní zásady zmení na zelenú a v prítomnosti kyseliny zožltne. Zahriatím 2 mg glycerolu s malým množstvom (NH 4) 2 Cr 2 O 7 a následným pridaním alkoholu sa po filtrácii získa svetlozelený roztok, ktorý po pridaní kyseliny zožltne, v neutrálnej resp. alkalické médium.
2. Umiestnite do stredu plechovky s termitovou "rubínovou zmesou" - dôkladne rozdrvte a vložte do hliníkovej fólie Al 2 O 3 (4,75 g) s prídavkom Cr 2 O 3 (0,25 g). Aby nádoba dlhšie nevychladla, je potrebné ju zakopať pod horný okraj do piesku a po zapálení termitu a začiatku reakcie prikryť železnou doskou a naplniť pieskom. Banka vykopať za deň. Výsledkom je červeno-rubínový prášok.
3. 10 g dvojchrómanu draselného sa rozotrie s 5 g dusičnanu sodného alebo draselného a 10 g cukru. Zmes sa navlhčí a zmieša s kolódiom. Ak je prášok stlačený v sklenenej trubici a potom je tyčinka vytlačená a zapálená od konca, potom sa „had“ začne plaziť, najskôr čierny a po ochladení zelený. Tyčinka s priemerom 4 mm horí rýchlosťou asi 2 mm za sekundu a predlžuje sa 10-krát.
4. Ak zmiešate roztoky síranu meďnatého a dvojchrómanu draselného a pridáte trochu roztoku amoniaku, vypadne amorfná hnedá zrazenina so zložením 4СuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O, ktorá sa rozpustí v kyseline chlorovodíkovej za vzniku žltého roztoku a v nadbytku amoniaku sa získa zelený roztok. Ak sa k tomuto roztoku pridá ďalší alkohol, vytvorí sa zelená zrazenina, ktorá po filtrácii zmodrie a po vysušení modrofialová s červenými iskrami, dobre viditeľná v silnom svetle.
5. Oxid chrómu, ktorý zostane po experimentoch so „sopkou“ alebo „faraónskym hadom“, je možné regenerovať. K tomu je potrebné roztaviť 8 g Cr 2 O 3 a 2 g Na 2 CO 3 a 2,5 g KNO 3 a ochladenú zliatinu ošetriť vriacou vodou. Získa sa rozpustný chróman, ktorý je možné previesť aj na iné zlúčeniny Cr(II) a Cr(VI), vrátane pôvodného dvojchrómanu amónneho.

Príklady redoxných prechodov zahŕňajúcich chróm a jeho zlúčeniny

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

a) (NH4)2Cr207 = Cr203 + N2 + 4H20 b) Cr2O3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO2 + H20
c) 2NaCr02 + 3Br2 + 8NaOH = 6NaBr + 2Na2Cr04 + 4H20
d) 2Na2Cr04 + 2HCl = Na2Cr207 + 2NaCl + H20

2. Cr(OH)2 -- Cr(OH)3 -- CrCl3 -- Cr2072- -- Cr042-

a) 2Cr(OH)2 + 1/202 + H20 = 2Cr(OH)3
b) Cr(OH)3 + 3HCl = CrCl3 + 3H20
c) 2CrCl3 + 2KMn04 + 3H20 = K2Cr207 + 2Mn(OH)2 + 6HCl
d) K2Cr207 + 2KOH = 2K2Cr04 + H20

3. CrO - Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - Cr (NO 3) 3 - Cr 2 O 3 - CrO - 2
Cr2+

a) CrO + 2HCl = CrCl2 + H20
b) CrO + H20 \u003d Cr (OH) 2
c) Cr(OH)2 + 1/202 + H20 = 2Cr(OH)3
d) Cr(OH)3 + 3HN03 = Cr(N03)3 + 3H20
e) 4Cr (NO 3) 3 \u003d 2Cr203 + 12NO2 + O2
f) Cr203 + 2 NaOH = 2NaCr02 + H20

Chrómový prvok ako umelec

Chemici sa pomerne často obracali na problém vytvárania umelých pigmentov na maľovanie. V 18.-19. storočí bola vyvinutá technológia na získavanie mnohých obrazových materiálov. Louis Nicolas Vauquelin v roku 1797, ktorý objavil dovtedy neznámy prvok chróm v sibírskej červenej rude, pripravil nový, pozoruhodne stabilný náter – chrómovo zelenú. Jeho chromoforom je vodný oxid chrómový (III). Pod názvom „emerald green“ sa začala vyrábať v roku 1837. Neskôr L. Vauquelen navrhol niekoľko nových náterov: baryt, zinok a chrómová žltá. Postupom času ich nahradili trvácnejšie žlté, oranžové pigmenty na báze kadmia.

Chrómová zelená je najodolnejšia a svetlostála farba, ktorá nie je ovplyvnená atmosférickými plynmi. Chrómová zelená roztretá v oleji má veľkú kryciu schopnosť a je schopná rýchlo schnúť, preto už od 19. storočia. má široké využitie v maliarstve. Veľký význam má v maľovaní na porcelán. Porcelánové výrobky je možné zdobiť podglazúrou aj nadglazúrou. V prvom prípade sa farby nanášajú na povrch len mierne vypáleného výrobku, ktorý sa následne prekryje vrstvou lazúry. Nasleduje hlavný, vysokoteplotný výpal: na spekanie porcelánovej hmoty a tavenie glazúry sa výrobky zahrejú na 1350 - 1450 0 C. Len máloktorá farba znesie takú vysokú teplotu bez chemických zmien a v starých dní boli len dva - kobalt a chróm. Čierny oxid kobaltu nanesený na povrch porcelánového predmetu sa počas vypaľovania spája s glazúrou a chemicky s ňou interaguje. V dôsledku toho vznikajú jasne modré kremičitany kobaltu. Tento kobaltovo modrý porcelán je každému dobre známy. Oxid chrómu (III) chemicky neinteraguje so zložkami glazúry a jednoducho leží medzi porcelánovými črepmi a priehľadnou glazúrou s „hluchou“ vrstvou.

Okrem chrómovej zelenej používajú umelci farby odvodené od Volkonskoite. Tento minerál zo skupiny montmorillonitov (ílový minerál podtriedy komplexných kremičitanov Na (Mo, Al), Si 4 O 10 (OH) 2) objavil v roku 1830 ruský mineralóg Kemmerer a pomenoval ho po M. N. Volkonskej, dcére hrdinu bitky pri Borodine, generála N. N. Raevského, manželky dekabristu S. G. Volkonského Volkonskoit je hlina obsahujúca až 24 % oxidu chrómu, ako aj oxidy hliníka a železa (III). zloženie minerálu, ktorý sa nachádza na Urale, v regiónoch Perm a Kirov, určuje jeho rôznorodé sfarbenie - od farby tmavej zimnej jedle až po jasne zelenú farbu močiarnej žaby.

Pablo Picasso sa obrátil na geológov našej krajiny so žiadosťou o preštudovanie zásob Volkonskoite, čo dáva náteru jedinečne svieži tón. V súčasnosti bola vyvinutá metóda na získanie umelého wolkonskoitu. Je zaujímavé, že podľa moderných výskumov používali ruskí maliari ikon farby z tohto materiálu už v stredoveku, dávno pred jeho „oficiálnym“ objavom. Medzi umelcami bola známa aj Guinierova zeleň (vytvorená v roku 1837), ktorej chromoforma je hydrát oxidu chrómového Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O, kde je časť vody chemicky viazaná a časť adsorbovaná. Tento pigment dodáva farbe smaragdový odtieň.

blog.site, pri úplnom alebo čiastočnom skopírovaní materiálu je potrebný odkaz na zdroj.