Хром (Cr): характеристики, получаване, приложения

THE хром, атомно число 24, е преходен метал, разположен в група 6 на периодичната таблица. Цветът му е сивкав, но също така е много лъскав метал. Той съществува главно в окислителни състояния +2, +3 и +6 и има характеристиката, че всички негови съединения са оцветени. Нищо чудно, че името му произлиза от гръцки цветност, което означава цвят.

Този елемент се получава чрез хромит и се използва широко в металургичната индустрия, при производството на неръждаема стомана и други специални сплави. Хромът може също да бъде галваничен върху предмети, в ефект, известен като хромиране, което гарантира освен красота и голяма химическа устойчивост. Хромните съединения се използват и в пигменти и бои, в допълнение към огнеупорните материали.

Прочетете също: Хафний - преходният метал, който има свойства, подобни на циркония

хром резюме

• Хромът е сивкав, лъскав метал, който отваря група 6 от Периодичната таблица.

• Той е много устойчив на корозия и химическа атака при стайна температура.

• Представлява основно степени на окисление +2, +3 и +6.

• Всички негови съединения имат цвят.

• Може да се получи от хромит, FeCr₂THE_4.

• Експлоатира се основно от металургичната промишленост, която го използва при производството на неръждаема стомана.

• Открит е през 1797 г. от французина Луи Никола Воклен.

[pullicity_omnia]

хромирани свойства

• символ: кр.

• Атомно число: 24.

• Атомна маса: 51,9961 c.u.s.

• електроотрицателност: 1,66.

• Точка на сливане: 1907°С.

• Точка на кипене: 2671°С.

• Плътност: 7,15 g.cm^-3 (при 20°C).

• Електронна конфигурация: [Въздух] 4s¹ 3г⁵.

• Химическа серия: група 6, мetais преход.

характеристики на хрома

Хромът, атомен номер 24, е a метални сив на цвят, твърд и гланц. При стайна температура издържа добре на химически атаки, като например от киселинни или основни разтвори, с изключение на HCl и H₂САМО₄ разреден. Въпреки това, при по-високи температури, хромът става много по-реактивен, лесно се окислява от О₂и се комбинира с халогени и повечето неметали.

В разтвор хромовите съединения са склонни да имат окислителни числа от +6, +3 и +2. Всъщност интересна особеност е това всичко хромовите съединения са оцветени, като бихромата на калий, К₂кр₂THE₇, който е оранжев, и калиев хромат, K₂CrO₄, което е жълто.

Любопитен факт за хрома е това неговата електронна конфигурация не следва очаквания модел. правейки своя електронно разпространение, се очаква да бъде [Ar] 4s² 3г⁴, обаче, изчисленията за енергия и стабилност показват, че конфигурацията [Ar] 4s¹ 3г⁵ той е по-стабилен. Това може да се обясни с Правилото на Хунд.

Според това правило, колкото по-голям е броят на електрони с равни (или успоредни) завъртания в непълна орбитала, толкова по-ниска е енергията на атом, тоест толкова по-голяма е стабилността. Вижте изображението по-долу:

Електронна конфигурация на хром в енергиен ред.

Ако chrome прие конфигурацията 4s² 3г⁴, орбиталата 4s ще представи електрони с противоположно въртене (↑↓), което би увеличило отблъскването, в края на краищата ще има два заряда от един и същи знак, споделящи една орбитала.

Чрез приемане на конфигурацията 4s¹ 3г⁵, хромът държи по-голям брой електрони с еднакъв спин, без наличието на електрони, споделящи една и съща орбитала (както е показано на предишното изображение), което намалява неговата енергия и гарантира по-голяма стабилност.

Вижте също: Ванадий — химичен елемент, чиито разтвори също имат различни цветове

Къде може да се намери хром?

хромът е десетият най-разпространен елемент на земята. Въпреки че има няколко минерала, които имат хром в състава си, хромит, FeCr₂THE₄, е най-важният минерал на хрома, който е най-широко експлоатиран в търговската мрежа.

Хромитът, основният естествен източник на хром.

Важно е да се подчертае, че страни с най-високи запаси на хром са:

• Южна Африка;

• Казахстан;

• Индия;

• Турция.

THE Бразилия е единственият производител на хром в целия американски континент, но държи само 0,11% от световните резерви. Резервите се разпределят основно в следните състояния:

• Баия;

• amapá;

• Минас Жерайс.

Получаване на хром

 Проба от метален хром с оценена чистота от 99,9%.

THE се произвежда метален хром през от хромит. В този случай минералът се разтопява с натриев карбонат, At₂CO₃, в присъствието на въздух, генериращ натриев хромат и железен III оксид:

4 FeCr₂THE₄ + 8 инча₂CO₃ + 7 О₂ → 8 инча₂CrO₄ + 2 Fe₂THE₃ + 8 CO₂

Оттам се извършва добив с Вода, тъй като Na₂CrO₄ е разтворим във вода, докато Fe₂THE₃ не. След това средата се подкиселява с Н₂САМО₄, което позволява кристализацията на хромата на натрий. тогава₂CrO₄ се редуцира до хром III оксид с използването на въглерод при висока температура:

В₂CrO₄ + 2 C → Cr₂THE₃ + включено₂CO₃ + CO

След това се получава метален хром, когато алуминият се използва като редуциращ агент, също при висока температура:

кр₂THE₃ + 2 Al → Al₂THE₃ + 2 Кр

хром приложения

THE индустрия металургичен е основният потребител на хром, като около 80% от целия произведен хром, под формата на хромит или Cr концентрат.₂THE₃. Това е така, защото хромът е способен да образува ферохромната сплав, основният източник за получаване неръждаема стомана и други специални сплави.

Хромът, който обикновено съставлява 18% от неръждаемата стомана, значително повишава устойчивостта на окисляване (корозия) и други химически атаки върху стоманата. В други специални сплави хромът също играе роля за повишаване на закаляването, твърдостта и издръжливостта на материалите.

Хромът значително повишава устойчивостта на корозия на стоманата.

THE огнеупорна промишленост Освен това е добър консуматор на хром, тъй като хромитът е добре познат огнеупорен материал, тоест материал, способен да издържи на термичните, химичните и физичните ефекти, които възникват в промишлеността. Хромитът, използван за производството на огнеупорни тухли, е много устойчив на разграждане, когато е изложен на нагряване.

вече химическа индустрия се стреми да използва хром по няколко начина:

• като катализатор;

• като инхибитор на корозия;

• в хромирано покритие;

• в пигменти;

• в багрилни съединения.

Добре известно е хромирането, което се състои в образуването на защитен слой от хром върху обект, който го предпазва от корозия. При този процес хромът се отлага върху обекта, през който ще бъде хромиран електролиза хром III сулфат, Cr₂(САМО₄)₃, произведен от разтварянето на Cr₂THE₃ в H₂САМО₄.

Хромовите пигменти са много разпространени, особено с различните цветове, които могат да се получат с техните съединения. При разтварянето на хром III хлорид хексахидрат, CrCl_3·6 сутринта₂О, получава се виолетов разтвор. От друга страна, при разтварянето на хром III сулфат, Cr₂(САМО₄)₃, се получава зелен цвят.

Разтворът на хром II хлорид, CrCl₂, е синьо, докато хром II ацетат, Cr₂(COO)₄, е червено твърдо вещество. Хром оксид II, CrO₂, черен е; калиев хромат, К₂CrO₄, и жълто; калиев дихромат, К₂кр₂THE₇, и портокал; калиев трихромат, К₂кр₃THE₁₀, червено е; и хром VI оксид, CrO₃, също е червено.

интересно:Рубините всъщност са скъпоценни камъни с формула Ал₂THE₃, които имат следи от хром в състава си. Такъв е и случаят с изумруда, форма на берил, чийто зелен цвят е резултат от малки количества хром.

Знайте също:Волфрам - сивкав метал, чийто цвят наподобява стомана

Връзката на хром със здравето

Две степени на окисление на хрома имат биологична роля. Да видим по-нататък.

→ Шестовалентен хром (Cr⁶⁺)

По отношение на Cr⁶⁺, известно е, че може да бъде считан за канцерогенен, особено при вдишване или поглъщане в големи количества.

→ Тривалентен хром (Cr³⁺)

Тривалентен хром винаги е бил разглеждан съществен елемент. Хранителната добавка на хром в тази форма е станала популярна за насърчаване на основни микроелементи и като средство за отслабване. Има също така дискусия, че прилагането на тривалентен хром би било интересно за лечението на диабет тип 2, както и при гестационен диабет.

Макар че, някои автори поставят тази същност, която се обсъжда. Линията на мисли е, че хромът, независимо дали е допълнен или не, няма значение за телесния състав, метаболизъм дава глюкоза или инсулинова чувствителност. Смята се, че всъщност най-високата доза хром има фармакологични и нехранителни ефекти, за да го посочи като основен елемент.

история на хром

Името хром идва от гръцки цветност, което означава цвят. След като също така даде името на този елемент, се случи откриването муФренски фармацевт и химик Луи Никола Вокелен, през 1797 г., когато забелязва хром при изучаване на крокоитната руда, PbCrO₄. Първоначално обаче металът не беше голям търговски успех.

Петнадесет години след откриването му, например, сър Хъмфри Дейви не знаеше много за хрома и неговите съединения, когато написа известната си книга Елементи на химическата философия, което показва само, че хромовата киселина има кисел вкус.

През същата година Йонс Якоб Берцелиус пише, че послевкусът на токсичната хромова киселина е неприятен и метален. Берцелиус осъзна, че металът, макар и крехък, е доста устойчив на действието на киселини и атмосферен въздух.

Въпреки че първоначално не беше голям търговски успех, в края на 19 век и началото на 20 век, елементът започна да се използва в търговската мрежа, тъй като неръждаемата стомана започва да се използва широко, както и хромирането на части в автомобилната индустрия, което прави хрома метал в голямо търсене.

Упражнения, решени с хром

Въпрос 1

(UEFS/BA)Атомът на хром има степен на окисление +3 в вида

А) Кр₂THE₃

Б) CrO

В) Кр

D) CrO₄^2-

Д) Кр₂THE₇^2-

Резолюция:

Алтернатива А

В буквата C хромът се появява като просто вещество, така че в този случай NOx е равно на нула.

THE кислород в другите съединения се среща с NOx, равен на -2. По този начин можем да изчислим NOx на хром във всички видове, което го прави неизвестното (x):

• кр₂THE₃ → 2x + 3(-2) = 0 ⸫ x = +3

• CrO → x + (-2) = 0 ⸫ x = +2

• CrO₄^2- → x + 4(-2) = -2 ⸫ x = +6

• Cr2O₇^2- → 2x + 7(-2) = -2 ⸫ x = +6

въпрос 2

(UPE 2013) Международна група учени откри сложна химическа реакция, отговорна за влошаването на някои от велики произведения на изкуството в историята, произведени от Винсент ван Гог (1853–1890) и други известни художници през 20-ти век XIX. В своите изследвания тези изследователи изкуствено са състарили пигментите и са установили, че потъмняването на горния слой е свързано с промяна на наличния хром в боята от Cr(VI) на Cr(III).

Наличен в: http://agencia.fapesp.br/13455 (адаптиран)

Данни:Cr (Z = 24), електронна конфигурация: [Ar] 4s¹ 3г⁵

С оглед на описаната по-горе ситуация е така ПРАВИЛНОтвърдят, че (на)

А) Окислението на Cr(VI) до Cr(III) е влошило големите художествени произведения в историята.

Б) стареенето на рамките е свързано с електронното възбуждане на Cu^В за Cr³⁺.

В) Процес на редукция на Cr⁶⁺ за Cr³⁺ е закрила известни произведения от 19 век.

D) настъпилата трансформация е окислила Cu^В, отговорен за блясъка на оригиналната картина.

E) промяната от Cr(VI) в Cr(III) е химична реакция, която се случва само след много години.

Резолюция:

Алтернатива C

Преходът от Cr(VI) към Cr(III) е процес на намаляване (намаляване на NOx), което е отговорно за потъмняването на екраните.

От Стефано Араужо Новаис
Учител по химия