Хром, химический элемент: описание, свойства, формула и характеристика. Химический элемент хром

БЕСПЛАТНО ответим на Ваши вопросы
По лишению прав, ДТП, страховом возмещении, выезде на встречную полосу и пр. Ежедневно с 9.00 до 21.00
Москва и МО +7 (499) 938-51-97
С-Петербург и ЛО +7 (812) 467-32-86
Бесплатный звонок по России 8-800-350-23-69 доб.418

описание, свойства, формула и характеристика

Хром – химический элемент с атомным номером 24. Это твердый, блестящий, серо-стального цвета металл, который хорошо полируется и не тускнеет. Используется в сплавах, таких как нержавеющая сталь, и в качестве покрытия. Организму человека требуются небольшие количества трехвалентного хрома для метаболизма сахара, но Cr (VI) очень токсичен.

Различные соединения хрома, такие как окись хрома (III) и хромат свинца, ярко окрашены и используются в красках и пигментах. Красный цвет рубина обусловлен наличием этого химического элемента. Некоторые вещества, особенно бихромат калия и натрия, являются окислителями, используемыми для окисления органических соединений и (вместе с серной кислотой) для очистки лабораторной посуды. Кроме того, окись хрома (VI) применяется в производстве магнитной ленты.

Открытие и этимология

История открытия химического элемента хром такова. В 1761 году Иоганн Готлоб Леман нашел в Уральских горах оранжево-красный минерал и назвал его «сибирским красным свинцом». Хотя он ошибочно был идентифицирован как соединение свинца с селеном и железом, материал на самом деле являлся хроматом свинца с химической формулой PbCrO4. Сегодня он известен как минерал кроконт.

В 1770 году Петр Симон Паллас посетил то место, где Леман нашел красный свинцовый минерал, который имел очень полезные свойства пигмента в красках. Использование сибирского красного свинца в качестве краски получило быстрое развитие. Кроме того, ярко-желтый цвет из кроконта стал модным.

В 1797 году Николя-Луи Воклен получил образцы красной свинцовой руды. Путем смешивания кроконта с соляной кислотой он получил оксид CrO3. Хром как химический элемент был выделен в 1798 году. Воклен получил его при нагревании окисла с древесным углем. Он также смог обнаружить следы хрома в драгоценных камнях, таких как рубин и изумруд.

В 1800-х годах Cr в основном применялся в составе красок и кожевенных солей. Сегодня 85% металла используется в сплавах. Остальная часть применяется в химической промышленности, производстве огнеупорных материалов и литейной промышленности.

Произношение химического элемента хром соответствует греческому χρῶμα, что означает «цвет», из-за множества цветных соединений, которые из него можно получить.

Добыча и производство

Элемент производят из хромита (FeCr2O4). Примерно половина этой руды в мире добывается в Южной Африке. Кроме того, Казахстан, Индия и Турция являются его крупными производителями. Разведанных месторождений хромита достаточно, но географически они сконцентрированы в Казахстане и на юге Африки.

Залежи самородного металлического хрома встречаются редко, но они есть. Например, его добывают на шахте «Удачная» в России. Она является кимберлитовой трубкой, богатой алмазами, и восстановительная среда помогла образоваться чистому хрому и алмазам.

Для промышленного производства металла хромитовые руды обрабатывают расплавленной щелочью (едким натром, NaOH). При этом образуется хромат натрия (Na2CrO4), который восстанавливается углеродом до оксида Сг2O3. Металл получают при нагревании окисла в присутствии алюминия или кремния.

В 2000 году было добыто около 15 млн т хромитовой руды, которая была переработана в 4 млн т феррохрома, на 70% состоящего из сплава хрома с железом, приблизительная рыночная стоимость которых составила 2,5 млрд долларов США.

Основные характеристики

Характеристика химического элемента хрома обусловлена тем, что он является переходным металлом четвертого периода таблицы Менделеева и расположен между ванадием и марганцем. Входит в VI группу. Плавится при температуре 1907 °С. В присутствии кислорода хром быстро образует тонкий слой оксида, который защищает металл от дальнейшего взаимодействия с кислородом.

Как переходный элемент, он реагирует с веществами в различных соотношениях. Таким образом он образует соединения, в которых имеет различные степени окисления. Хром – химический элемент с основными состояниями +2, +3 и +6, из которых +3 является наиболее устойчивым. Кроме того, в редких случаях наблюдаются состояния +1, +4 и +5. Соединения хрома в степени окисления +6 представляют собой сильные окислители.

Какого цвета хром? Химический элемент придает анодированному алюминию рубиновый оттенок. Сг2O3, используемый для полировки металла, также применяется в качестве пигмента под названием «хромовая зелень». Его соли окрашивают стекло в изумрудно-зеленый цвет. Хром – химический элемент, присутствие которого делает рубин красным. Поэтому он используется в производстве синтетических рубинов.

Изотопы

Изотопы хрома обладают атомным весом от 43 до 67. Обычно данный химический элемент состоит из трех стабильных форм: 52Cr, 53Cr и 54Cr. Из них наиболее распространен 52Cr (83,8% всего природного хрома). Кроме того, описаны 19 радиоизотопов, из которых наиболее стабильным является 50Cr с периодом полураспада, превышающим 1,8x1017 лет. У 51Cr период полураспада – 27,7 дней, а у всех остальных радиоактивных изотопов он не превышает 24 ч, причем у большинства из них он длится менее одной минуты. Элемент также имеет два метасостояния.

Изотопы хрома в земной коре, как правило, сопутствуют изотопам марганца, что находит применение в геологии. 53Cr образуется при радиоактивном распаде 53Mn. Соотношение изотопов Mn/Cr подкрепляет другие сведения о ранней истории Солнечной системы. Изменения в соотношениях 53Cr/52Cr и Mn/Cr из разных метеоритов доказывает то, что новых атомные ядра были созданы непосредственно перед формированием Солнечной системы.

Химический элемент хром: свойства, формула соединений

Оксид хрома (III) Сг2O3, также известный как полуторная окись, является одним из четырех окислов этого химического элемента. Его получают из хромита. Соединение зеленого цвета обычно называют «хромовой зеленью», когда используют в качестве пигмента для живописи по эмали и стеклу. Оксид может растворяться в кислотах, образуя соли, а в расплавленной щелочи – хромиты.

Бихромат калия

K2Cr2O7 является мощным окислителем и ему отдается предпочтение в качестве средства для очистки лабораторной посуды от органики. Для этого используется его насыщенный раствор в концентрированной серной кислоте. Иногда, однако, его заменяют бихроматом натрия, исходя из более высокой растворимости последнего. Кроме того, он может регулировать процесс окисления органических соединений, преобразуя первичный спирт в альдегид, а затем в углекислоту.

Бихромат калия способен вызвать хромовый дерматит. Хром, вероятно, является причиной сенсибилизации, ведущей к развитию дерматита, особенно рук и предплечий, который носит хронический характер и трудно излечим. Как и другие соединения Cr (VI), бихромат калия канцерогенен. С ним нужно обращаться в перчатках и соответствующими средствами защиты.

Хромовая кислота

Соединение обладает гипотетической структурой h3CrO4. Ни хромовая, ни дихромовая кислоты не встречаются в природе, но их анионы находят в различных веществах. «Хромовая кислота», которую можно встретить в продаже, на самом деле является ее кислотным ангидридом – триоксидом CrO3.

Хромат свинца (II)

PbCrO4 обладает ярко-желтой окраской и практически не растворим в воде. По этой причине он нашел применение в качестве красящего пигмента под названием «желтый крон».

Cr и пятивалентная связь

Хром отличается своей способностью образовывать пятивалентные связи. Соединение создается Cr (I) и углеводородным радикалом. Пятивалентная связь формируется между двумя атомами хрома. Его формула может быть записана как Ar–Cr–Cr–Ar, где Ar представляет собой специфическую ароматическую группу.

Применение

Хром – химический элемент, свойства которого обеспечили ему множество различных вариантов применения, некоторые из которых приведены ниже.

Металлам он придает устойчивость к коррозии и глянцевую поверхность. Поэтому хром входит в состав таких сплавов, как нержавеющая сталь, используемых, например, в столовых приборах. Он также применяется для нанесения хромированного покрытия.

Хром является катализатором различных реакций. Из него делают формы для обжига кирпича. Его солями дубят кожу. Бихромат калия применяют для окисления органических соединений, таких как спирты и альдегиды, а также для очистки лабораторной посуды. Он служит фиксирующим агентом для окрашивания ткани, а также используется в фотографии и фотопечати.

CrO3 применяется для изготовления магнитных лент (например, для аудиозаписи), которые обладают лучшими характеристиками, чем пленки с оксидом железа.

Роль в биологии

Трехвалентный хром – химический элемент, необходимый для метаболизма сахара в организме человека. Напротив, шестивалентный Cr очень токсичен.

Меры предосторожности

Металлический хром и соединения Cr (III), как правило, не считаются опасными для здоровья, но вещества, содержащие Cr (VI), могут быть токсичными, если их принимать внутрь или вдыхать. Большинство таких веществ оказывают раздражающее действие на глаза, кожу и слизистые оболочки. При постоянном воздействии соединения хрома (VI) могут вызвать повреждение глаз, если их не лечить должным образом. Кроме того, это признанный канцероген. Смертельная доза данного химического элемента – около половины чайной ложки. Согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения, предельно допустимая концентрация Cr (VI) в питьевой воде составляет 0,05 мг на литр.

Так как соединения хрома используются в красителях и для дубления кожи, они часто встречаются в почве и грунтовых водах заброшенных промышленных объектов, требующих экологической очистки и восстановления. Грунтовка, содержащая Cr (VI), до сих пор широко применяется в аэрокосмической промышленности и автомобилестроении.

Свойства элемента

Основные физические свойства хрома следующие:

  • Атомное число: 24.
  • Атомный вес: 51,996.
  • Температура плавления: 1890 °C.
  • Температура кипения: 2482 °C.
  • Степень окисления: +2, +3, +6.
  • Конфигурация электронов: [Ar]3d54s1.

fb.ru

Хром — общая характеристика элемента, химические свойства хрома и его соединений

Хром — элемент побочной подгруппы 6-ой группы 4-го периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 24. Обозначается символом Cr (лат. Chromium). Простое вещество хром— твёрдый металл голубовато-белого цвета.

Химические свойства хрома

При обычных условиях хром реагирует только со фтором. При высоких температурах (выше 600°C) взаимодействует с кислородом, галогенами, азотом, кремнием, бором, серой, фосфором.

4Cr + 3O2  –t°  →2Cr2O3

2Cr + 3Cl2  –t°→  2CrCl3

2Cr + N2  –t°→  2CrN

2Cr + 3S   –t°→  Cr2S3

В раскалённом состоянии реагирует с парами воды:

2Cr + 3h3O → Cr2O3 + 3h3

Хром растворяется в разбавленных сильных кислотах (HCl, h3SO4)

В отсутствии воздуха образуются соли Cr2+, а на воздухе – соли Cr3+.

Cr + 2HCl → CrCl2 + h3­

2Cr + 6HCl + O2 → 2CrCl3 + 2h3O + h3­

Наличие защитной окисной плёнки на поверхности металла объясняет его пассив-ность по отношению к концентрированным растворам кислот – окислителей.

 Соединения хрома

Оксид хрома (II) и гидроксид хрома (II) имеют основной характер.

Cr(OH)2 + 2HCl → CrCl2 + 2h3O

Соединения хрома (II) — сильные восстановители; переходят в соединения хрома (III) под действием кислорода воздуха.

2CrCl2 + 2HCl → 2CrCl3 + h3­

4Cr(OH)2 + O2 + 2h3O → 4Cr(OH)3 

Оксид хрома (III) Cr2O3 – зелёный, нерастворимый в воде порошок. Может быть получен при прокаливании гидроксида хрома (III) или дихроматов калия и аммония:

2Cr(OH)3  –t°→  Cr2O3 + 3h3O

4K2Cr2O7  –t°→  2Cr2O3 + 4K2CrO4 + 3O2­

(Nh5)2Cr2O7  –t°→  Cr2O3 + N2­+ 4h3O­ (реакция «вулканчик»)

Амфотерный оксид. При сплавлении Cr2O3 со щелочами, содой и кислыми солями получаются соединения хрома со степенью окисления (+3):

Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + h3O

Cr2O3 + Na2CO3 → 2NaCrO2 + CO2­

При сплавлении со смесью щёлочи и окислителя получают соединения хрома в степени окисления (+6):

Cr2O3 + 4KOH + KClO3 → 2K2CrO4+ KCl + 2h3O

Гидроксид хрома (III) Сr(ОН)3 . Амфотерный гидроксид. Серо-зеленый, разлагается при нагревании, теряя воду и образуя зеленый метагидроксид СrО(ОН). Не растворяется в воде. Из раствора осаждается в виде серо-голубого и голубовато-зеленого гидрата. Реагирует с кислотами и щелочами, не взаимодействует с гидратом аммиака.

Обладает амфотерными свойствами — растворяется как в кислотах, так и в щелочах:

2Cr(OH)3 + 3h3SO4 → Cr2(SO4)3 + 6h3O                                 Сr(ОН)3 + ЗН+ = Сr3+ + 3h3O

Cr(OH)3 + KOH → K[Cr(OH)4] ,                                                Сr(ОН)3 + ЗОН— (конц.) = [Сr(ОН)6]3-

Cr(OH)3 + KOH → KCrO2+2h3O                                 Сr(ОН)3 + МОН = МСrO2(зел.) + 2Н2O       (300—400 °С, М = Li, Na)

Сr(ОН)3→(120oC –h3O) СrO(ОН) →(430-10000С –h3O) Cr2O3

2Сr(ОН)3 + 4NаОН(конц.) + ЗН2O2(конц.) =2Na2СrO4 + 8Н20

Получение: осаждение гидратом аммиака из раствора солей хрома(Ш):

Сr3+ + 3(Nh4 Н2O) = Сr(ОН)3↓ + ЗNН4+

Cr2(SO4)3 + 6NaOH → 2Cr(OH)3 ↓+ 3Na2SO4 (в избытке щелочи — осадок растворяется)

Соли хрома (III) имеют фиолетовую или тёмно-зелёную окраску. По химическим свойствам напоминают бесцветные соли алюминия.

Соединения Cr (III) могут проявлять и окислительные, и восстановительные свойства:

Zn + 2Cr+3Cl3 → 2Cr+2Cl2 + ZnCl2

2Cr+3Cl3 + 16NaOH + 3Br2 → 6NaBr + 6NaCl + 8h3O + 2Na2Cr+6O4

Соединения шестивалентного хрома

Оксид хрома (VI) CrO3 — ярко-красные кристаллы, растворимые в воде.

Получают из хромата (или дихромата) калия и h3SO4(конц.).

K2CrO4 + h3SO4 → CrO3 + K2SO4 + h3O

K2Cr2O7 + h3SO4 → 2CrO3 + K2SO4 + h3O

CrO3 — кислотный оксид, со щелочами образует жёлтые хроматы CrO42-:

CrO3 + 2KOH → K2CrO4 + h3O

В кислой среде хроматы превращаются в оранжевые дихроматы Cr2O72-:

2K2CrO4 + h3SO4 → K2Cr2O7 + K2SO4 + h3O

В щелочной среде эта реакция протекает в обратном направлении:

K2Cr2O7 + 2KOH → 2K2CrO4 + h3O

Дихромат калия – окислитель в кислой среде:

К2Сr2O7 + 4h3SO4 + 3Na2SO3 = Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + K2SO4 + 4h3O

K2Cr2O7 + 4h3SO4 + 3NaNO2 = Cr2(SO4)3 + 3NaNO3 + K2SO4 + 4h3O

K2Cr2O7 + 7h3SO4 + 6KI = Cr2(SO4)3 + 3I2 + 4K2SO4 + 7h3O

K2Cr2O7 + 7h3SO4 + 6FeSO4 = Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 7h3O

 

Хромат калия К2 CrО4. Оксосоль. Желтый, негигроскопичный. Плавится без разложения, термически устойчивый. Хорошо растворим в воде (желтая окраска раствора отвечает иону СrO42-), незначительно гидролизуется по аниону. В кислотной среде переходит в К2Cr2O7. Окислитель (более слабый, чем К2Cr2O7). Вступает в реакции ионного обмена.

     Качественная реакция на ион  CrO42- — выпадение желтого осадка хромата бария, разлагающегося в сильнокислотной среде. Применяется как протрава при крашении тканей, дубитель кож, селективный окислитель, реактив в аналитической химии.

Уравнения важнейших реакций:

2K2CrO4+h3 SO4(30%)=K2Cr2O7 +K2SO4 +h3O

2K2CrO4(т)+16HCl(конц.,гор.) =2CrCl3+3Cl2↑+8h3O+4KCl

2K2CrO4+2h3O+3h3S=2Cr(OH)3↓+3S↓+4KOH

2K2CrO4+8h3O+3K2S=2K[Сr(ОН)6]+3S↓+4KOH

2K2CrO4+2AgNO3=KNO3+Ag2CrO4(красн.)↓

Качественная реакция:

К2СгO4 + ВаСl2 = 2КСl + ВаCrO4↓

2ВаСrO4(т)+ 2НСl (разб.) = ВаСr2O7(p)+ ВаС12 + Н2O

Получение: спекание хромита с поташом на воздухе:

4(Сr2Fe‖‖)O4 + 8К2CO3 + 7O2 = 8К2СrO4 + 2Fе2O3 + 8СO2 (1000 °С)

  

Дихромат калия K2Cr2O7 .  Оксосоль. Техническое название хромпик. Оранжево-красный, негигроскопичный. Плавится без разложения, при дальнейшем нагревании разлагается. Хорошо растворим в воде  (оранжевая окраска раствора отвечает иону Сr2O72- ). В щелочной среде образует К2CrO4 . Типичный окислитель в растворе и при сплавлении. Вступает в реакции ионного обмена.

     Качественные реакции — синее окрашивание эфирного раствора в присутствии Н2O2 , синее окрашивание водного раствора при действии атомарного водорода.

Применяется как дубитель кож, протрава при крашении тканей, компонент пиротехнических составов, реагент в аналитической химии, ингибитор коррозии металлов, в смеси с Н2SO4 (конц.) — для мытья химической посуды.

Уравнения важнейших реакций:

4К2Cr2O7=4K2CrO4+2Cr2O3+3O2  (500-600o C)

K2Cr2O7(т)+14HCl (конц) =2CrCl3+3Cl2↑+7h3O+2KCl  (кипячение)

K2Cr2O7(т)+2h3SO4(96%) ⇌2KHSO4+2CrO3+h3O   (“хромовая смесь”)

K2Cr2O7+KOH (конц ) =h3O+2K2CrO4

Cr2O72- +14H+ +6I— =2Cr3+ +3I2↓+7h3O

Cr2O72- +2H+ +3SO2(г)=2Cr3+ +3SO42- +h3O

Cr2O72- +h3O +3h3S(г)=3S↓+2OH— +2Cr2(OH)3↓

Cr2O72- (конц )+2Ag+(разб.) =Ag2Cr2O7 (т. красный)↓

Cr2O72-(разб.) +h3O +Pb2+=2H+ + 2PbCrO4 (красный)↓

K2Cr2O7(т) +6HCl+8H0(Zn)=2CrCl2(син)+7h3O+2KCl

     Получение: обработка К2СrO4  серной кислотой:

2К2СrO4 + Н2SO4(30%) = К2Cr2O7 + К2SO4 + Н2O

himege.ru

Характеристика и качества хрома

Хром (Cr), химический элемент VI группы периодической  системы  Менделеева.      Относится к  переходным  металлом  с атомным номером 24  и атомной массой 51,996.  В  переводе с греческого,  название металла  означает  «цвет».  Такому названию металл    обязан разнообразной  цветовой гамме,  которая присуща его различным      соединениям.

 Физические характеристики хрома

Металл обладает достаточной твердостью и хрупкостью одновременно. По шкале Мооса твердость хрома  оценивается в 5,5. Этот показатель означает, что хром имеет максимальную твердость из всех известных на сегодня  металлов, после урана, иридия, вольфрама и бериллия. Для простого вещества хрома характерен голубовато-белый  окрас.

Физические свойства хрома
Атомный номер 24
Атомная масса 51,996
Плотность, кг/м³ 7190
Температура плавления, °С 1856
Теплоемкость, кДж/(кг·°С) 0,46
Электроотрицательность 1,6
Ковалентный радиус, Å 1,18
1-й ионизац. потенциал, эв 6,76

Металл не относится к редким элементам. Его концентрация в земной коре достигает 0,02% масс. долей. В чистом виде хром не встречается никогда. Он содержится в минералах и рудах, которые являются главным источником добычи металла. Хромит (хромистый железняк, FeO*Cr2O3) считается основным соединением хрома. Еще одним достаточно распространенным, однако менее важным минералом, является крокоит PbCrO4.

Металл легко поддается плавке при температуре 19070С (21800К или 34650F). При температуре в 26720С – закипает. Атомная масса металла составляет 51,996 г/моль.

Хром является уникальным металлом благодаря своим магнитным свойствам. В условиях комнатной температуры ему присуще антиферромагнитное упорядочение, в то время, как другие металлы обладают им в условиях исключительно пониженных температур. Однако, если хром нагреть выше 370С, физические свойства хрома изменяются. Так, существенно меняется электросопротивление и коэффициент линейного расширения, модуль упругости достигает минимального значения, а внутреннее трение значительно увеличивается. Такое явление связано с прохождением точки Нееля, при которой антиферромагнитные свойства материала способны изменяться на парамагнитные. Это означает, что первый уровень пройден, и вещество резко увеличилось в объеме.

Строение хрома представляет собой объемно-центрированную решетку, благодаря которой металл характеризуется температурой хрупко-вязкого периода. Однако, в случае с данным металлом, огромное значение имеет степень чистоты, поэтому, величина находится в пределах -500С - +3500С. Как показывает практика, раскристаллизированный металл не имеет никакой пластичности, но мягкий отжиг и формовка делают его ковким.

Химические свойства хрома

Атом имеет следующую внешнюю конфигурацию: 3d54s1. Как правило, в соединениях хром имеет следующие степени окисления: +2, +3, +6, среди которых наибольшую устойчивость проявляет Сr3+.Кроме этого существуют и другие соединения, в которых хром проявляет совершенно иную степень окисления, а именно: +1, +4, +5.

Металл не отличается особой химической активностью. Во время нахождения хрома в обычных условиях, металл проявляет устойчивость к влаге и кислороду. Однако, данная характеристика не относится к соединению хрома и фтора – CrF3, которое при воздействии температур, превышающих 6000С, взаимодействует с парами воды, образуя в результате реакции Сr2О3, а также азотом, углеродом и серой.

Во время нагревания металлического хрома, он взаимодействует с галогенами, серой, кремнием, бором, углеродом, а также некоторыми другими элементами, в результате чего получаются следующие химические реакции хрома:

Cr + 2F2 = CrF4 (с примесью CrF5)

2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3

2Cr + 3S = Cr2S3

Хроматы можно получить, если нагреть хром с расплавленной содой на воздухе, нитратами или хлоратами щелочных металлов:

2Cr + 2Na2CO3 + 3O2 = 2Na2CrO4 + 2CO2.

Хром не обладает токсичностью, чего нельзя сказать о некоторых его соединениях. Как известно, пыль данного металла, при попадании в организм, может раздражать легкие, через кожу она не усваивается. Но, поскольку в чистом виде он не встречается, то его попадание в человеческий организм является невозможным.

Трехвалентный хром попадает в окружающую среду во время добычи и переработки хромовой руды. В человеческий организм попадание хрома вероятно в виде пищевой добавки, используемой в программах по похудению. Хром с валентностью, равной +3, является активным участником синтеза глюкозы. Ученые установили, что излишнее употребление хрома особого вреда человеческому организму не наносит, поскольку не происходит его всасывание, однако, он способен накапливаться в организме.

Соединения, в котором участвует шестивалентный металл, являются крайне токсичными. Вероятность их попадания в человеческий организм появляется во время производства хроматов, хромирования предметов, во время проведения некоторых сварочных работ. Попадание такого хрома в организм чревато серьезными последствиями, так как соединения, в которых присутствует шестивалентный элемент, представляют собой сильные окислители. Поэтому, могут вызвать кровотечение в желудке и кишечнике, иногда с прободением кишечника. При попадании таких соединений на кожу возникают сильные химические реакции в виде ожогов, воспалений, возникновения язв.

В зависимости от качества хрома, которое необходимо получить на выходе, существует несколько способов производства металла: электролизом концентрированных водных растворов оксида хрома, электролизом сульфатов, а также восстановлением оксидом кремния. Однако, последний способ не очень популярен, так как при нем на выходе получается хром с огромным количеством примесей. Кроме того, он также является экономически невыгодным.

Характерные степени окисления хрома
Степень окисления Оксид Гидроксид Характер Преобладающие формы в растворах Примечания
+2 CrO (чёрный) Cr(OH)2 (желтый) Основный Cr2+ (соли голубого цвета) Очень сильный восстановитель

+3

Cr2O3 (зелёный) Cr(OH)3 (серо-зеленый) Амфотерный

Cr3+ (зеленые или лиловые соли)[Cr(OH)4]- (зелёный)

+4 CrO2 не существует Несолеобразующий -

Встречается редко, малохарактерна

+6 CrO3 (красный)

h3CrO4h3Cr2O7

Кислотный

CrO42- (хроматы, желтые)Cr2O72- (дихроматы, оранжевые)

Переход зависит от рН среды. Сильнейший окислитель, гигроскопичен, очень ядовит.

mining-prom.ru

Хром и его характеристики

Общая характеристика хрома

Хром содержится в земной коре в количестве 0,02% (масс.). В природе он встречается главным образом в виде хромистого железняка FeO×Cr2O3.

Хром представляет собой твердый блестящий металл (рис. 1), плавящийся при 1890oС; плотность его 7,19 г/см 3. При комнатной температуре хром стоек и к воде, и к воздуху. Разбавленные серная и соляная кислоты растворяют хром с выделением водорода. В холодной концентрированной азотной кислоте хром нерастворим и после обработки ею становится пассивным.

Рис. 1. Хром. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса хрома

Поскольку в свободном состоянии хром существует в виде одноатомных молекул Cr, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 51,9962.

Изотопы хрома

Известно, что в природе хром может находиться в виде четырех стабильных изотопов 50Cr, 52Cr, 53Cr и 54Cr. Их массовые числа равны 50, 52, 53 и 54 соответственно. Ядро атома изотопа хрома 50Cr содержит двадцать четыре протона и двадцать шесть нейтронов, а остальные изотопы отличаются от него только числом нейтронов.

Существуют искусственные изотопы хрома с массовыми числами от 42-х до 67-ми, среди которых наиболее стабильным является 59Cr с периодом полураспада равным 42,3 минуты, а также один ядерный изотоп.

Ионы хрома

На внешнем энергетическом уровне атома хрома имеется шесть электронов, которые являются валентными:

1s22s22p63s23p63d54s1.

В результате химического взаимодействия хром отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Cr0 -2e → Cr2+;

Cr0 -3e → Cr3+;

Cr0 -6e → Cr6+.

Молекула и атом хрома

В свободном состоянии хром существует в виде одноатомных молекул Cr. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу хрома:

Энергия ионизации атома, эВ

6,76

Относительная электроотрицательность

1,66

Радиус атома, нм

0,130

Сплавы хрома

Металлический хром используется для хромирования, а также в качестве одного из важнейших компонентов легированных сталей. Введение хрома в сталь повышает её устойчивость против коррозии как в водных средах при обычных температурах, так и в газах при повышенных температурах. Кроме того, хромистые стали обладают повышенной твердостью. Хром входит в состав нержавеющих кислотоупорных, жаропрочных сталей.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Хром №24 химический элемент

Элемент № 24 хром - один из самых твердых металлов. Обладает высокой химической стойкостью. Один из важнейших металлов, используемых в производстве легированных сталей. Большинство соединений хрома имеет яркую окраску, причем самых разных цветов. За эту особенность элемент и был назван хромом, от греческого «хрома» — цвет, краска.

Минерал, содержащий хром, был открыт близ Екатеринбурга в 1766 г. И. Г. Леманном и назван «сибирским красным свинцом». Сейчас этот минерал называется крокоитом. Известен и его состав — PbCrO4. А в свое время «сибирский красный свинец» вызвал немало разногласий среди ученых. Тридцать лет спорили о его составе, пока, наконец, в 1797 г. французский химик Луи Никола Воклен не выделил из него металл, который (тоже, кстати, после некоторых споров) назвали хромом.

Воклен обработал крокоит поташем K2CO3: хромат свинца превратился в хромат калия. Затем с помощью соляной кислоты хромат калия был превращен в окись хрома и воду (хромовая кислота существует только в разбавленных растворах). Нагрев зеленый порошок окиси хрома в графитовом тигле с углем, Воклен получил новый тугоплавкий металл.

Парижская академия наук по всей форме засвидетельствовала открытие. Но, скорее всего, Воклен выделил не элементный хром, а его карбиды. Об этом свидетельствует иглообразная форма полученных Вокленом светлосерых кристаллов.

Название «хром» предложили друзья Воклена, но оно ему не понравилось — металл не отличался особым цветом. Однако друзьям удалось уговорить химика, ссылаясь на то, что из ярко окрашенных соединений хрома можно получать хорошие краски. (Кстати, именно в работах Воклена впервые объяснена изумрудная окраска некоторых природных силикатов бериллия и алюминия; их, как выяснил Воклен, окрашивали примеси соединений хрома.) Так и утвердилось за новым элементом это название.

Между прочим, слог «хром», именно в смысле «окрашенный», входит во многие научные, технические и даже музыкальные термины. Широко известны фотопленки «изопанхром», «панхром» и «ортохром». Слово «хромосома» означает «тело, которое окрашивается». Есть «хроматическая» гамма (в музыке) и есть гармоника «хромка».

В земной коре хрома довольно много — 0,02%. Основной минерал, из которого промышленность получает хром, — это хромовая шпинель переменного состава с общей формулой (Mg, Fe)O-(Cr, Al, Fe)2O3. Хромовая руда носит название хромитов или хромистого железняка (потому, что почти всегда содержит и железо). Залежи хромовых руд есть во многих местах. Наша страна обладает огромными запасами хромитов. Одно из самых больших месторождений находится в Казахстане, в районе Актюбинска; оно открыто в 1936 г. Значительные запасы хромовых руд есть и на Урале.

Хромиты идут большей частью на выплавку феррохрома. Это — один из самых важных ферросплавов, абсолютно необходимый для массового производства легированных сталей.

Царская Россия почти не производила ферросплавов. На нескольких доменных печах южных заводов выплавляли низкопроцентные (по легирующему металлу) ферросилиций и ферромарганец. Да еще на реке Сатке, что течет на Южном Урале, в 1910 г. был построен крошечный заводик, выплавлявший мизерные количества ферромарганца и феррохрома.

России в первые годы прошлого века приходилось ввозить ферросплавы из-за рубежа. Такая зависимость от других стран была недопустимой. Уже в 1927-1928 гг. началось сооружение советских ферросплавных заводов. В конце 1930 г. была построена первая крупная ферросплавная печь в Челябинске, а в 1931 г. вступил в строй Челябинский завод — первенец ферросплавной промышленности СССР. В 1933 г. были пущены еще два завода — в Запорожье и Зестафони. Это позволило прекратить ввоз ферросплавов. Всего за несколько лет в Советском Союзе было организовано производство множества видов специальных сталей — шарикоподшипниковой, жароупорной, нержавеющей, автотракторной, быстрорежущей... Во все эти стали входит хром.

Завод на базе Актюбинского месторождения построен позже, в годы Великой Отечественной войны. Первую плавку феррохрома он дал 20 января 1943 г. В сооружении завода принимали участие трудящиеся города Актюбинска. Феррохром нового завода шел на изготовление металла для танков и пушек, для нужд фронта.

Прошли годы. Сейчас Актюбинский ферросплавный завод — крупное предприятие, выпускающее феррохром всех марок. На заводе выросли высококвалифицированные национальные кадры металлургов. Из года в год завод и хромитовые рудники наращивают мощность, обеспечивая нашу черную металлургию высококачественным феррохромом.

В нашей стране есть уникальное месторождение природнолегированных железных руд, богатых хромом и никелем. Оно находится в оренбургских степях. На базе этого месторождения построен и работает Орско-Халиловский металлургический комбинат. В доменных печах комбината выплавляют природнолегированный чугун, обладающий высокой жароупорностью. Частично его используют в виде литья, но большую часть отправляют на передел в никелевую сталь; хром при выплавке стали из чугуна выгорает.

Хромит применяется преимущественно в трех отраслях промышленности: металлургии, химии и производстве огнеупоров, причем металлургия потребляет примерно две трети всего хромита. Сталь, легированная хромом, обладает повышенной прочностью, стойкостью против коррозии в агрессивных и окислительных средах.

Получение чистого хрома — дорогой и трудоемкий процесс. Поэтому для легирования стали применяют главным образом феррохром, который получают в дуговых электропечах непосредственно из хромита. Восстановителем служит кокс. Содержание окиси хрома в хромите должно быть не ниже 48%, а отношение Cr: Fe не менее 3:1.

Полученный в электропечи феррохром обычно содержит до 80% хрома и 4-7% углерода (остальное — железо). Но для легирования многих качественных сталей нужен феррохром, содержащий мало углерода (о причинах этого — ниже, в главе «Хром в сплавах»). Поэтому часть высокоуглеродистого феррохрома подвергают специальной обработке, чтобы снизить содержание углерода в нем до десятых и сотых долей процента.

Из хромита получают и элементный, металлический хром. Производство технически чистого хрома (97-99%) основано на методе алюминотермии, открытом еще в 1865 г. известным русским химиком Н. Н. Бекетовым. Сущность метода — в восстановлении окислов алюминием, реакция сопровождается значительным выделением тепла. Но предварительно надо получить чистую окись хрома Cr2O3. Для этого тонко измельченный хромит смешивают с содой и добавляют к этой смеси известняк или окись железа. Вся масса обжигается, причем образуется хромат натрия:

2Cr2O3 + 4Na2CO3 + 3O2 → 4Na2CrO4 + 4CO2.

Затем хромат натрия выщелачивают из обожженной массы водой; щелок фильтруют, упаривают и обрабатывают кислотой. В результате получается бихромат натрия Na2Cr2O7. Восстанавливая его серой или углеродом при нагревании, получают зеленую окись хрома.

Металлический хром можно получить, если чистую окись хрома смешать с порошком алюминия, нагреть эту смесь в тигле до 500-600°С и поджечь с помощью перекиси бария. Алюминий отнимает у окиси хрома кислород. Эта реакция Cr2О3 + 2Аl → AI2O3 + 2Сг

— основа промышленного (алюминотермического) способа получения хрома, хотя, конечно, заводская технология значительно сложнее. Хром, полученный алюминотермически, содержит алюминия и железа десятые доли процента, а кремния, углерода и серы — сотые доли процента.

Используют также силикотермический способ получения технически чистого хрома. В этом случае хром из окиси восстанавливается кремнием по реакции 2Cr2O3 + 3Si  →  3SiO2 + 4Cr.

Эта реакция происходит в дуговых печах. Для связывания кремнезема в шихту добавляют известняк. Чистота силикотермического хрома примерно такая же, как и алюминотермического, хотя, разумеется, содержание в нем кремния несколько выше, а алюминия несколько ниже. Для получения хрома пытались применить и другие восстановители — углерод, водород, магний. Однако эти способы не получили широкого распространения.

Хром высокой степени чистоты (примерно 99,8%) получают электролитически. Технически чистый и электролитический хром идет главным образом на производство сложных хромовых сплавов.

Атомная масса хрома 51,996. В менделеевской таблице он занимает место в шестой группе. Его ближайшие соседи и аналоги — молибден и вольфрам. Характерно, что соседи хрома, так же как и он сам, широко применяются для легирования сталей.

Температура плавления хрома зависит от его чистоты. Многие исследователи пытались ее определить и получили значения от 1513 до 1920°С. Такой большой «разброс» объясняется прежде всего количеством и составом содержащихся в хроме примесей. Сейчас считают, что хром плавится при температуре около 1875°С. Температура кипения 2199°С. Плотность хрома меньше, чем железа; она равна 7,19.

По химическим свойствам хром близок к молибдену и вольфраму. Высший окисел его CrO3 — кислотный, это — ангидрид хромовой кислоты h3CrO4. Минерал крокоит, с которого мы начинали знакомство с элементом № 24, — соль этой кислоты. Кроме хромовой, известна двухромовая кислота h3Cr2O7, в химии широко применяются ее соли — бихроматы.

Что характерно для хрома

Наиболее распространенный окисел хрома Cr2O3 — амфотерен. А вообще в разных условиях хром может проявлять валентности от 2 до 6. Широко используются только соединения трех- и шестивалентного хрома. Хром обладает всеми свойствами металла — хорошо проводит тепло и электрический ток, имеет характерный металлический блеск. Главная особенность хрома — его устойчивость к действию кислот и кислорода.

Для тех, кто постоянно имеет дело с хромом, стала притчей во языцех еще одна его особенность: при температуре около 37°С некоторые физические свойства этого металла резко, скачкообразно меняются. При этой температуре — явно выраженный максимум внутреннего трения и минимум модуля упругости. Почти также резко изменяются электросопротивление, коэффициент линейного расширения, термоэлектродвижущая сила. Объяснить эту аномалию ученые пока не могут. Известны четыре природных изотопа хрома. Их массовые числа 50, 52, 53 и 54. Доля самого распространенного изотопа 52Cr — около 84%.

Соединения хрома

Главная хромовая руда — хромит используется и в производстве огнеупоров. Магнезитохромитовые кирпичи химически пассивны и термостойки, они выдерживают многократные резкие изменения температур. Поэтому их используют в конструкциях сводов мартеновских печей. Стойкость магнезитохромитовых сводов в 2-3 раза больше, чем динасовых.

Химики получают из хромита в основном бихроматы калия и натрия K2Cr2O7 и Na2Cr2O7. Бихроматы и хромовые квасцы KCr(SO4)2 применяются для дубления

кожи. Отсюда и идет название «хромовые» сапоги. Кожа, дубленная хромовыми соединениями, обладает красивым блеском, прочна и удобна в использовании.

Из хромата свинца PbCrO4 изготовляют различные красители. Раствором бихромата натрия очищают и травят поверхность стальной проволоки перед цинкованием, а также осветляют латунь. Хромит и другие соединения хрома широко применяются в качестве красителей керамической глазури и стекла.

Наконец, из бихромата натрия получают хромовую кислоту, которая используется в качестве электролита при хромировании металлических деталей.

Будущее хрома

Хром и в будущем сохранит свое значение как легирующая добавка к стали и как материал для металлопокрытий; не утратят ценности и соединения хрома, используемые в химической и огнеупорной промышленности.

Гораздо сложнее обстоит дело со сплавами на основе хрома. Большая хрупкость и исключительная сложность механической обработки пока не позволяют широко применять эти сплавы, хотя по жаропрочности и износостойкости они могут потягаться с любыми материалами. В последние годы наметилось новое направление в производстве хромсодержащих сплавов — легирование их азотом. Этот обычно вредный в металлургии газ образует с хромом прочные соединения — нитриды. Азотирование хромистых сталей повышает их износостойкость, позволяет уменьшить содержание дефицитного никеля в «нержавейках». Быть может, этот метод позволит преодолеть и «необрабатываемость» сплавов на основе хрома? Или здесь придут на помощь другие, пока не известные методы? Так или иначе, надо думать, что в будущем эти сплавы займут достойное место среди нужных технике материалов.

natural-museum.ru

Хром — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

Природный хром состоит из смеси четырех стабильных нуклидов: 50Cr (содержание в смеси 4, 35%), 52Cr (83, 79%), 53Cr (9, 50%) и 54Cr (2, 36%). Конфигурация двух внешних электронных слоев 3s2р6d54s1. Степени окисления от 0 до +6, наиболее характерны +3 (самая устойчивая) и +6 (валентности III и VI).

Радиус нейтрального атома 0, 127 нм, радиус ионов (координационное число 6): Cr2+ 0, 073 нм, Cr3+ 0, 0615 нм, Cr4+ 0, 055 нм, Cr5+ 0, 049 нм и Cr6+0, 044 нм. Энергии последовательной ионизации 6, 766, 16, 49, 30, 96, 49, 1, 69, 3 и 90, 6 эВ. Сродство к электрону 1, 6 эВ. Электроотрицательность по Полингу 1, 66.В 1766 в окрестностях Екатеринбурга был обнаружен минерал, который получил название «сибирский красный свинец», PbCrO4. Современное название — крокоит. В 1797 французский химик Л. Н. Воклен выделил из него новый тугоплавкий металл (скорее всего Воклен получил карбид хрома).

Содержание в земной коре 0, 035 % по массе. В морской воде содержание хрома 2·10-5 мг/л. В свободном виде хром практически не встречается. Входит в состав более 40 различных минералов (хромит FeCr2O4, волконскоит, уваровит, вокеленит и др.). Некоторые метеориты содержат сульфидные соединения хрома.

Промышленным сырьем при производстве хрома и сплавов на его основе служит хромит. Восстановительной плвкой хромита с коксом (восстановителем), железной рудой и другими компонентами получают феррохром с содержанием хрома до 80% (по массе).

Для получения чистого металлического хрома хромит с содой и известняком обжигают в печах:

2Cr2O3 + 2Na2CO3+ 3O2 = 4Na2CrO4 + 4CO2Образующийся хромат натрия Na2CrO4 выщелачивают водой, раствор фильтруют, упаривают и обрабатывают кислотой. При этом хромат Na2CrO4 переходит в дихромат Na2Cr2O7:

2Na2CrO4 + h3SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + h3O

Полученный дихромат восстанавливают серой:

Na2Cr2O7 + 3S = Na2S + Cr2O3 + 2SO2,

Образующийся чистый оксид хрома(III) Cr2O3 подвергают алюминотермии:

Cr2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Cr.

Также используют кремний:

2Cr2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4Cr

Для получения хрома высокой чистоты, технический хром электрохимически очищают от примесей.

В свободном виде — голубовато-белый металл с кубической объемно-центрированной решеткой, а = 0, 28845 нм. При температуре 39°C переходит из парамагнитного состояния в антиферромагнитное (точка Нееля). Температура плавления 1890°C, температура кипения 2680°C. Плотность 7, 19 кг/дм3.

Устойчив на воздухе. При 300°C сгорает с образованием зеленого оксида хрома (III) Cr2O3, обладающего амфотерными свойствами. Сплавляя Cr2O3 со щелочами получают хромиты:

Cr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + h3O

Непрокаленный оксид хрома (III) легко растворяется в щелочных растворах и в кислотах:

Cr2O3 + 6НСl = 2CrСl3 + 3Н2О

При термическом разложении карбонила хрома Cr(OH)6 получают красный основной оксид хрома(II) CrO. Коричневый или желтый гидроксид Cr(OН)2 со слабоосновными свойствами осаждается при добавлении щелочей к растворам солей хрома(II).

При осторожном разложении оксида хрома(VI) CrO3 в гидротермальных условиях получают диоксид хрома(IV) CrO2, который является ферромагнетиком и обладает металлической проводимостью.

При взаимодействии концентрированной серной кислоты с растворами дихроматов образуются красные или фиолетово-красные кристаллы оксида хрома(VI) CrO3. Типично кислотный оксид, при взаимодействии с водой он образует сильные неустойчивые хромовые кислоты: хромовая h3CrO4, дихромовая h3Cr2O7 и другие.

Известны галогениды, соответствующие разным степеням окисления хрома. Синтезированы дигалогениды хрома CrF2, CrCl2, CrBr2 и СrI2 и тригалогениды CrF3, CrCl3, CrBr3 и СrI3. Однако, в отличие от аналогичных соединений алюминия и железа, трихлорид CrCl3 и трибромид CrBr3 хрома нелетучи.

Среди тетрагалогенидов хрома устойчив CrF4, тетрахлорид хрома CrCl4 существует только в парах. Известен гексафторид хрома CrF6.

Получены и охарактеризованы оксигалогениды хрома CrO2F2 и CrO2Cl2.

Синтезированы соединения хрома с бором (бориды Cr2B, CrB, Cr3B4, CrB2, CrB4 и Cr5B3), с углеродом (карбиды Cr23C6, Cr7C3 и Cr3C2), c кремнием (силициды Cr3Si, Cr5Si3 и CrSi) и азотом (нитриды CrN и Cr2N).

В растворах наиболее устойчивы соединения хрома(III). В этой степени окисления хрому соответствуют как катионная форма, так и анионные формы, например, существующий в щелочной среде анион [Cr(OH)6]3-.

При окислении соединений хрома(III) в щелочной среде образуются соединения хрома(VI):

2Na3[Cr(OH)6] + 3h3O2 = 2Na2CrO4+ 2NaOH + 8h3O

Cr (VI) отвечает ряд существующих только в водных растворах кислот: хромовая h3CrO4, дихромовая h3Cr2O7, трихромовая h4Cr3O10 и другие, которые образуют соли — хроматы, дихроматы, трихроматы и т. д.

В зависимости от кислотности среды анионы этих кислот легко превращаются друг в друга. Например, при подкислении желтого раствора хромата калия K2CrO4 образуется оранжевый дихромат калия K2Cr2O7:

2K2CrO4 + 2НСl = K2Cr2O7 + 2КСl + Н2О

Но если к оранжевому раствору K2Cr2O7 прилить раствор щелочи, как окраска вновь переходит в желтую т. к. снова образуется хромат калия K2CrO4:

K2Cr2O7 + 2КОН = 2K2CrO4 + Н2О

При добавлении к желтому раствору, содержащему хромат-ионы, раствора соли бария выпадает желтый осадок хромата бария BаCrO4:

Bа2+ + CrO42- = BаCrO4

Соединения хрома(III)— сильные окислители, например:

K2Cr2O7 + 14 НСl = 2CrCl3+ 2KCl + 3Cl2 + 7h3O

Использование хрома основано на его жаропрочности, твердости и устойчивости к коррозии. Применяют для получения сплавов: нержавеющей стали, нихрома и др. Большое количество хрома идет на декоративные коррозионно-стойкие покрытия. Соединения хрома — огнеупорные материалы. Оксид хрома (III) — пигмент зеленой краски, также входит в состав абразивных материалов (паст ГОИ). Изменение окраски при восстановлении соединений хрома(VI) применяют для проведения экспресс-анализа на содержание алкоголя в выдыхаемом воздухе.

Катион Cr3+ входит в состав хромкалиевых KCr(SO4)2·12h3O квасцов, использующихся при выделке кожи.

Хром — один из биогенных элементов, постоянно входит в состав тканей растений и животных. У животных хром участвует в обмене липидов, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов. Снижение содержания хромма в пище и крови приводит к уменьшению скорости роста, увеличению холестерина в крови.

Металлический хром практически нетоксичен, но металлическая пыль хрома раздражает ткани легких. Соединения хрома(III) вызывают дерматиты. Соединения хрома(VI) приводят к разным заболеваниям человека, в том числе и онкологическим. ПДК хрома(VI) в атмосферном воздухе 0, 0015 мг/м3.

  • Лаврухина А.К., Юкина Л.В. Аналитическая химия хрома. М., 1979.
  • Юшков В. В. Химия и экология 3d-элементов. - Екатеринбург: УрО РАН, 2004.
  • Хром Казахстана. - М.: Металлургия, 2001.
  • Хром. - М.: Медицина, 1990.

megabook.ru

хром - это... Что такое хром?

ХРОМ -а; м. [от греч. chrōma - цвет, краска]

1. Химический элемент (Сr), твёрдый металл серо-стального цвета (используется при изготовлении твёрдых сплавов и для покрытия металлических изделий).

2. Мягкая тонкая кожа, выдубленная солями этого металла. Сапоги из хрома.

◁ Хро́мовый (см.).

ХРОМ (лат. chromium, от греческого хрома — цвет, окраска, для соединений хрома характерна широкая цветовая палитра), Cr (читается «хром»), химический элемент с атомным номером 24, атомная масса 51,9961. Расположен в группе VIB в 4 периоде периодической системы элементов. Природный хром состоит из смеси четырех стабильных нуклидов: 50Cr (содержание в смеси 4,35%), 52Cr (83,79%), 53Cr (9,50%) и 54Cr (2,36%). Конфигурация двух внешних электронных слоев 3s2р6d54s1. Степени окисления от 0 до +6 , наиболее характерны +3 (самая устойчивая) и +6 (валентности III и VI). Радиус нейтрального атома 0,127 нм, радиус ионов (координационное число 6): Cr2+ 0,073 нм, Cr3+ 0,0615 нм, Cr4+ 0,055 нм, Cr5+ 0,049 нм и Cr6+0,044 нм. Энергии последовательной ионизации 6,766, 16,49, 30,96, 49,1, 69,3 и 90,6 эВ. Сродство к электрону 1,6 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 1,66. История открытия В 1766 в окрестностях Екатеринбурга был обнаружен минерал, который получил название «сибирский красный свинец», PbCrO4. Современное название — крокоит. В 1797 французский химик Л. Н. Воклен (см. ВОКЛЕН Луи Никола) выделил из него новый тугоплавкий металл (скорее всего Воклен получил карбид хрома). Нахождение в природе Содержание в земной коре 0,035 % по массе. В морской воде содержание хрома 2·10-5 мг/л. В свободном виде хром практически не встречается. Входит в состав более 40 различных минералов (хромит FeCr2O4, волконскоит, уваровит, вокеленит и др.). Некоторые метеориты содержат сульфидные соединения хрома. Получение Промышленным сырьем при производстве хрома и сплавов на его основе служит хромит. Восстановительной плвкой хромита с коксом (восстановителем), железной рудой и другими компонентами получают феррохром с содержанием хрома до 80% (по массе). Для получения чистого металлического хрома хромит с содой и известняком обжигают в печах: 2Cr2O3 + 2Na2CO3+ 3O2 = 4Na2CrO4 + 4CO2Образующийся хромат натрия Na2CrO4 выщелачивают водой, раствор фильтруют, упаривают и обрабатывают кислотой. При этом хромат Na2CrO4 переходит в дихромат Na2Cr2O7: 2Na2CrO4 + h3SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + h3O Полученный дихромат восстанавливают серой: Na2Cr2O7 + 3S = Na2S + Cr2O3 + 2SO2, Образующийся чистый оксид хрома(III) Cr2O3 подвергают алюминотермии: Cr2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Cr. Также используют кремний: 2Cr2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4Cr Для получения хрома высокой чистоты, технический хром электрохимически очищают от примесей. Физические и химические свойства В свободном виде — голубовато-белый металл с кубической объемно-центрированной решеткой, а = 0,28845 нм. При температуре 39°C переходит из парамагнитного состояния в антиферромагнитное (точка Нееля). Температура плавления 1890°C, температура кипения 2680°C. Плотность 7,19 кг/дм3. Устойчив на воздухе. При 300°C сгорает с образованием зеленого оксида хрома (III) Cr2O3, обладающего амфотерными свойствами. Сплавляя Cr2O3 со щелочами получают хромиты: Cr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + h3O Непрокаленный оксид хрома (III) легко растворяется в щелочных растворах и в кислотах: Cr2O3 + 6НСl = 2CrСl3 + 3Н2О При термическом разложении карбонила хрома Cr(OH)6 получают красный основной оксид хрома(II) CrO. Коричневый или желтый гидроксид Cr(OН)2 со слабоосновными свойствами осаждается при добавлении щелочей к растворам солей хрома(II). При осторожном разложении оксида хрома(VI) CrO3 в гидротермальных условиях получают диоксид хрома(IV) CrO2, который является ферромагнетиком и обладает металлической проводимостью. При взаимодействии концентрированной серной кислоты с растворами дихроматов образуются красные или фиолетово-красные кристаллы оксида хрома(VI) CrO3. Типично кислотный оксид, при взаимодействии с водой он образует сильные неустойчивые хромовые кислоты: хромовая h3CrO4, дихромовая h3Cr2O7 и другие. Известны галогениды, соответствующие разным степеням окисления хрома. Синтезированы дигалогениды хрома CrF2, CrCl2, CrBr2 и СrI2 и тригалогениды CrF3, CrCl3, CrBr3 и СrI3. Однако, в отличие от аналогичных соединений алюминия и железа, трихлорид CrCl3 и трибромид CrBr3 хрома нелетучи. Среди тетрагалогенидов хрома устойчив CrF4, тетрахлорид хрома CrCl4 существует только в парах. Известен гексафторид хрома CrF6. Получены и охарактеризованы оксигалогениды хрома CrO2F2 и CrO2Cl2. Синтезированы соединения хрома с бором (бориды Cr2B, CrB, Cr3B4, CrB2, CrB4 и Cr5B3), с углеродом (карбиды Cr23C6, Cr7C3 и Cr3C2), c кремнием (силициды Cr3Si, Cr5Si3 и CrSi) и азотом (нитриды CrN и Cr2N). В растворах наиболее устойчивы соединения хрома(III). В этой степени окисления хрому соответствуют как катионная форма, так и анионные формы, например, существующий в щелочной среде анион [Cr(OH)6]3-. При окислении соединений хрома(III) в щелочной среде образуются соединения хрома(VI): 2Na3[Cr(OH)6] + 3h3O2 = 2Na2CrO4+ 2NaOH + 8h3O Cr (VI) отвечает ряд существующих только в водных растворах кислот: хромовая h3CrO4, дихромовая h3Cr2O7, трихромовая h4Cr3O10 и другие, которые образуют соли — хроматы, дихроматы, трихроматы и т. д. В зависимости от кислотности среды анионы этих кислот легко превращаются друг в друга. Например, при подкислении желтого раствора хромата калия K2CrO4 образуется оранжевый дихромат калия K2Cr2O7: 2K2CrO4 + 2НСl = K2Cr2O7 + 2КСl + Н2О Но если к оранжевому раствору K2Cr2O7 прилить раствор щелочи, как окраска вновь переходит в желтую т. к. снова образуется хромат калия K2CrO4: K2Cr2O7 + 2КОН = 2K2CrO4 + Н2О При добавлении к желтому раствору, содержащему хромат-ионы, раствора соли бария выпадает желтый осадок хромата бария BаCrO4: Bа2+ + CrO42- = BаCrO4Соединения хрома(III)— сильные окислители, например: K2Cr2O7 + 14 НСl = 2CrCl3+ 2KCl + 3Cl2 + 7h3O Применение Использование хрома основано на его жаропрочности, твердости и устойчивости к коррозии. Применяют для получения сплавов: нержавеющей стали, нихрома и др. Большое количество хрома идет на декоративные коррозионно-стойкие покрытия. Соединения хрома — огнеупорные материалы. Оксид хрома (III) — пигмент зеленой краски, также входит в состав абразивных материалов (паст ГОИ). Изменение окраски при восстановлении соединений хрома(VI) применяют для проведения экспресс-анализа на содержание алкоголя в выдыхаемом воздухе. Катион Cr3+ входит в состав хромкалиевых KCr(SO4)2·12h3O квасцов, использующихся при выделке кожи. Физиологическое действие Хром — один из биогенных элементов, постоянно входит в состав тканей растений и животных. У животных хром участвует в обмене липидов, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов. Снижение содержания хромма в пище и крови приводит к уменьшению скорости роста, увеличению холестерина в крови. Металлический хром практически нетоксичен, но металлическая пыль хрома раздражает ткани легких. Соединения хрома(III) вызывают дерматиты. Соединения хрома(VI) приводят к разным заболеваниям человека, в том числе и онкологическим. ПДК хрома(VI) в атмосферном воздухе 0,0015 мг/м3.

dic.academic.ru



О сайте

Онлайн-журнал "Автобайки" - первое на постсоветском пространстве издание, призванное осветить проблемы радовых автолюбителей с привлечение экспертов в области автомобилестроения, автоюристов, автомехаников. Вопросы и пожелания о работе сайта принимаются по адресу: Онлайн-журнал "Автобайки"