Chrom (Cr): egenskaber, opnåelse, applikationer

DET krom, Atom nummer 24, er et overgangsmetal placeret i gruppe 6 i det periodiske system. Dens farve er grålig, men det er også et meget skinnende metal. Den findes hovedsageligt i +2, +3 og +6 oxidationstilstande og har den egenskab, at alle dens forbindelser er farvede. Ikke underligt, at dets navn stammer fra det græske chroma, hvilket betyder farve.

Dette element er opnået gennem chromit og er meget udbredt i den metallurgiske industri, i produktionen af ​​rustfrit stål og andre specielle legeringer. Forkromet kan også galvaniseres på genstande, i en effekt kendt som forkromning, som udover skønhed garanterer stor kemisk resistens. Chromforbindelser anvendes også i pigmenter og maling, foruden ildfaste materialer.

Læs også: Hafnium — overgangsmetal, der har egenskaber svarende til zirconium

krom oversigt

• Chrom er et gråligt, skinnende metal, der åbner gruppe 6 af Periodiske system.

• Det er meget modstandsdygtigt over for korrosion og kemiske angreb ved stuetemperatur.

• Det præsenterer hovedsageligt oxidationstilstande +2, +3 og +6.

• Alle dets forbindelser har farve.

• Det kan fås fra chromit, FeCr₂DET_4.

• Det udnyttes hovedsageligt af den metallurgiske industri, som bruger det til fremstilling af rustfrit stål.

• Det blev opdaget i 1797 af franskmanden Louis Nicolas Vauquelin.

[pullicity_omni]

krom egenskaber

• Symbol: Cr.

• Atom nummer: 24.

• Atommasse: 51.9961 c.u.s.

• Elektronegativitet: 1,66.

• Fusionspunkt: 1907°C.

• Kogepunkt: 2671°C.

• Massefylde: 7,15 g.cm^-3 (ved 20°C).

• Elektronisk konfiguration: [Luft] 4s¹ 3d⁵.

• Kemisk serie: gruppe 6, metais overgang.

krom egenskaber

Chrom, atomnummer 24, er en metal grå i farven, hård og blank. Ved stuetemperatur modstår den godt over for kemiske angreb, såsom fra sure eller basiske opløsninger, med undtagelse af HCl og H₂KUN₄ fortyndet. Men ved højere temperaturer bliver chrom meget mere reaktivt, idet det let oxideres af O₂, og kombineres med halogener og de fleste ikke-metaller.

I opløsning har chromforbindelser en tendens til at have oxidationstal på +6, +3 og +2. Faktisk er det en interessant funktion alle kromforbindelserne er farvet, såsom dikromat af kalium, K₂Cr₂DET₇, som er orange, og kaliumchromat, K₂CrO₄, som er gul.

Et mærkeligt faktum om krom er det dens elektronkonfiguration følger ikke det forventede mønster. gør din elektronisk distribution, ville det forventes at være [Ar] 4s² 3d⁴energi- og stabilitetsberegninger viser imidlertid, at [Ar] 4s-konfigurationen¹ 3d⁵ den er mere stabil. Dette kan forklares ved Hunds regel.

Ifølge denne regel, jo større antal elektroner med lige store (eller parallelle) spins i en ufuldstændig orbital, jo lavere er energien af atomdet vil sige, jo større stabilitet. Se på billedet nedenfor:

Elektronisk konfiguration af krom i energirækkefølge.

Hvis chrome overtog 4s-konfigurationen² 3d⁴4s orbital ville præsentere elektroner med modsat spin (↑↓), hvilket ville øge frastødningen, trods alt ville der være to ladninger af det samme tegn, der deler en enkelt orbital.

Ved at adoptere 4s-konfigurationen¹ 3d⁵, krom rummer et større antal elektroner med samme spin, uden tilstedeværelsen af ​​elektroner, der deler den samme orbital (som vist på det forrige billede), hvilket reducerer dens energi og garanterer mere stabilitet.

Se også: Vanadium — kemisk element, hvis opløsninger også har forskellige farver

Hvor kan krom findes?

krom er det tiende mest udbredte grundstof på jorden. Selvom der er flere mineraler, der har chrom i deres konstitution, chromit, FeCr₂DET₄, er det vigtigste mineral af chrom, og er det mest udbredte kommercielt udnyttede.

Chromit, den vigtigste naturlige kilde til krom.

Det er vigtigt at fremhæve, at lande med de højeste chromreserver er:

• Sydafrika;

• Kasakhstan;

• Indien;

• Kalkun.

DET Brasilien er den eneste chromproducent på hele det amerikanske kontinent, men besidder kun 0,11% af verdens reserver. Reserverne er hovedsageligt fordelt i følgende stater:

• Bahia;

• amapá;

• Minas Gerais.

Henter krom

 Metallisk chromprøve, med en estimeret renhed på 99,9%.

DET der produceres metallisk krom igennem fra chromit. I dette tilfælde smeltes mineralet med natriumcarbonat, Kl₂CO₃, i nærværelse af luft, danner natriumchromat og jern III-oxid:

4 FeCr₂DET₄ + 8 tommer₂CO₃ + 7 O₂ → 8 in₂CrO₄ + 2 Fe₂DET₃ + 8 CO₂

Derfra udføres udsugning med Vand, siden Na₂CrO₄ er opløseligt i vand, mens Fe₂DET₃ ikke. Derefter syrnes mediet med H₂KUN₄, som tillader krystallisation af kromatet af natrium. na₂CrO₄ reduceres til chrom III-oxid ved brug af kulstof ved høj temperatur:

På₂CrO₄ + 2 C → Cr₂DET₃ + på₂CO₃ + CO

Metallisk chrom opnås så, når aluminium anvendes som reduktionsmiddel, også ved høj temperatur:

Cr₂DET₃ + 2 Al → Al₂DET₃ + 2 Cr

chrome applikationer

DET industri metallurgisk er den største forbruger af chrom, med omkring 80 % af alt produceret chrom, enten i form af chromit eller Cr-koncentrat.₂DET₃. Dette skyldes, at chrom er i stand til at danne ferrochrom-legeringen, den grundlæggende kilde til opnåelse rustfrit stål og andre speciallegeringer.

Chrom, som typisk udgør 18 % af rustfrit stål, øger modstandsdygtigheden over for oxidation (korrosion) og andre kemiske angreb på stål betydeligt. I andre speciallegeringer spiller krom også en rolle i at øge materialers hærdelighed, hårdhed og sejhed.

Krom øger i høj grad stålets korrosionsbestandighed.

DET ildfast industri Det er også en god forbruger af chrom, da chromit er et velkendt ildfast materiale, det vil sige et materiale, der er i stand til at modstå de termiske, kemiske og fysiske påvirkninger, der opstår i industrien. Chromit, der bruges til fremstilling af ildfaste mursten, er meget modstandsdygtig over for nedbrydning, når den udsættes for opvarmning.

allerede den kemisk industri søger at bruge chrome på flere måder:

• som en katalysator;

• som en korrosionsinhibitor;

• i forkromning;

• i pigmenter;

• i farvestoffer.

Forkromning er velkendt, der består af dannelsen af ​​et beskyttende lag af krom over en genstand, der beskytter den mod korrosion. I denne proces aflejres krom på den genstand, der skal forkromes elektrolyse chrom III-sulfat, Cr₂(KUN₄)₃, fremstillet ved opløsning af Cr₂DET₃ i H₂KUN₄.

Chrompigmenter er meget almindelige, især med de forskellige farver, der kan opnås med deres forbindelser. I opløsningen af ​​chrom III chloridhexahydrat, CrCl_3·6 om morgenen₂O, en violet opløsning opnås. På den anden side, i opløsningen af ​​chrom III-sulfat, Cr₂(KUN₄)₃, opnås en grøn farve.

Opløsningen af ​​chrom II-chlorid, CrCl₂, er blå, mens chrom II-acetat, Cr₂(COO)₄, er et rødt fast stof. Chromoxid II, CrO₂, det er sort; kaliumchromat, K₂CrO₄og gul; kaliumdichromat, K₂Cr₂DET₇, og orange; kaliumtrichromat, K₂Cr₃DET₁₀, den er rød; og chrom VI-oxid, CrO₃, er også rød.

Interessant:Rubinerne er faktisk ædelstene med formlen Al₂DET₃, som har spor af chrom i deres konstitution. Dette er også tilfældet med smaragd, en form for beryl, hvis grønne farve er resultatet af små mængder krom.

Ved også:Wolfram - et gråligt metal, hvis farve ligner stål

Chroms forhold til sundhed

To oxidationstilstande af krom har en biologisk rolle. Lad os se det næste.

→ Hexavalent chrom (Cr⁶⁺)

Med hensyn til Cr⁶⁺, det ved man, at det kan være betragtes som kræftfremkaldende, især hvis det indåndes eller indtages i store mængder.

→ Trivalent chrom (Cr³⁺)

Trivalent krom har altid været det taget i betragtning et væsentligt element. Ernæringstilskud af chrom i denne form er blevet populært til fremme af essentielle sporstoffer og som vægttabsmiddel. Der er også en diskussion om, at administration af trivalent chrom ville være interessant at behandle type 2 diabetes, samt for svangerskabsdiabetes.

Selvom, nogle forfattere satte denne væsentlighed under diskussion. Tankegangen er, at krom, uanset om det er tilsat eller ej, ikke gør nogen forskel for kropssammensætning, stofskifte giver glukose eller insulinfølsomhed. Det menes, at den højeste dosis af chrom faktisk har farmakologiske og ikke-ernæringsmæssige virkninger, hvilket indikerer, at det er et væsentligt element.

chrome historie

Navnet krom kommer fra det græske chroma, hvilket betyder farve. Efter også at have givet navnet til dette element, dens opdagelse kom i standFransk farmaceut og kemiker Louis Nicolas Vauquelin, i år 1797, da han bemærkede krom, da han studerede krokoitmalmen, PbCrO₄. Men i begyndelsen var metallet ikke en stor kommerciel succes.

Femten år efter dets opdagelse, for eksempel, vidste Sir Humphry Davy ikke meget om chrom og dets forbindelser, da han skrev sin berømte bog Elementer i kemisk filosofi, hvilket kun indikerer, at chromsyre havde en sur smag.

Samme år skrev Jöns Jacob Berzelius, at eftersmagen af ​​giftig kromsyre var ubehagelig og metallisk. Berzelius indså, at metallet, selvom det var skørt, var ret modstandsdygtigt over for virkningen af syrer og atmosfærisk luft.

Selvom det i starten ikke var en stor kommerciel succes, i slutningen af ​​det 19. århundrede og begyndelsen af ​​det 20. århundrede, elementet begyndte at blive brugt kommercielt, da rustfrit stål begyndte at blive meget brugt, såvel som forkromning af dele i bilindustrien, hvilket gør krom til et metal i stor efterspørgsel.

Chrom løste øvelser

Spørgsmål 1

(UEFS/BA)Chromatomet har et oxidationstal på +3 i arten

A) Cr₂DET₃

B) CrO

C) Cr

D) CrO₄^2-

E) Cr₂DET₇^2-

Løsning:

Alternativ A

I bogstavet C optræder chrom som et simpelt stof, så i så fald NOx er lig nul.

DET ilt i de øvrige forbindelser forekommer det med NOx lig med -2. Således kan vi beregne NOx af chrom i alle arter, hvilket gør det til det ukendte (x):

• Cr₂DET₃ → 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

spørgsmål 2

(UPE 2013) En international gruppe af videnskabsmænd har opdaget en kompleks kemisk reaktion, der er ansvarlig for forringelsen af ​​nogle af de store kunstværker i historien, produceret af Vincent van Gogh (1853-1890) og andre berømte malere i det 20. århundrede XIX. I deres undersøgelser ældede disse forskere pigmenterne kunstigt og fandt ud af, at mørkfarvning af det øverste lag var relateret til en ændring af krom i malingen fra Cr(VI) til Cr(III).

Tilgængelig i: http://agencia.fapesp.br/13455 (Tilpasset)

Data:Cr (Z = 24), elektronisk konfiguration: [Ar] 4s¹ 3d⁵

I lyset af situationen beskrevet ovenfor er det KORREKThævde, at (den)

A) oxidation af Cr(VI) til Cr(III) har forringet store kunstneriske værker i historien.

B) ældning af rammerne er relateret til den elektroniske excitation af Cu^Det for Cr³⁺.

C) Cr-reduktionsproces⁶⁺ for Cr³⁺ har sløret berømte værker fra det 19. århundrede.

D) omdannelsen, der har fundet sted, har oxideret Cu^Det, ansvarlig for glansen af ​​det originale maleri.

E) ændring fra Cr(VI) til Cr(III) er en kemisk reaktion, der først sker efter mange år.

Løsning:

Alternativ C

Overgangen fra Cr(VI) til Cr(III) er en proces af reduktion (fald i NOx), hvilket var skyld i, at skærmene blev mørkere.

Af Stefano Araújo Novais
Kemi lærer