Kroom (Cr): omadused, saamine, rakendused

THE kroomitud, aatomnumber 24, on perioodilise tabeli 6. rühmas asuv siirdemetall. Selle värvus on hallikas, kuid see on ka väga läikiv metall. See esineb peamiselt +2, +3 ja +6 oksüdatsiooniastmes ning sellel on omadus, et kõik selle ühendid on värvilised. Pole ime, et selle nimi tuleneb kreeka keelest kroma, mis tähendab värvi.

Seda elementi saadakse kromiidi kaudu ja seda kasutatakse laialdaselt metallurgiatööstuses, roostevaba terase ja muude spetsiaalsete sulamite tootmisel. Kroomiga saab ka esemeid galvaniseerida kroomimise nime all tuntud efektiga, mis tagab lisaks ilule ka suurepärase keemilise vastupidavuse. Kroomiühendeid kasutatakse lisaks tulekindlatele materjalidele ka pigmentides ja värvides.

Loe ka: Hafnium – siirdemetall, mille omadused on sarnased tsirkooniumiga

kroomi kokkuvõte

• Kroom on hallikas läikiv metall, mis avab 6. rühma Perioodilisustabel.

• See on toatemperatuuril väga vastupidav korrosioonile ja keemilisele rünnakule.

• Sellel on peamiselt oksüdatsiooniastmed +2, +3 ja +6.

• Kõigil selle ühenditel on värv.

• Seda saab saada kromiidist, FeCr₂THE_4.

• Seda kasutab peamiselt metallurgiatööstus, mis kasutab seda metallide valmistamisel roostevaba teras.

• Selle avastas 1797. aastal prantslane Louis Nicolas Vauquelin.

[pullicity_omnia]

kroomi omadused

• Sümbol: Kr.

• Aatomnumber: 24.

• Aatommass: 51,9961 c.u.s.

• Elektronegatiivsus: 1,66.

• Liitmispunkt: 1907 °C.

• Keemispunkt: 2671 °C.

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

• Elektrooniline konfiguratsioon: [Õhk] 4s¹ 3d⁵.

• Keemiline seeria: rühm 6, metais üleminek.

kroomi omadused

Kroom, aatomnumber 24, on a metallist halli värvi, kõva ja läikiv. Toatemperatuuril peab see hästi vastu keemilistele rünnakutele, näiteks happelistele või aluselistele lahustele, välja arvatud HCl ja H₂AINULT₄ lahjendatud. Kõrgematel temperatuuridel muutub kroom aga palju reaktiivsemaks, kuna O oksüdeerub kergesti₂ning kombineeritakse halogeenide ja enamiku mittemetallidega.

Lahuses on kroomiühendite oksüdatsiooniarv tavaliselt +6, +3 ja +2. Tegelikult on huvitav omadus see kõik kroomiühendid on värvilised, nagu dikromaat kaalium, K₂Kr₂THE₇, mis on oranž, ja kaaliumkromaat, K₂CrO₄, mis on kollane.

Huvitav fakt kroomi kohta on see selle elektronide konfiguratsioon ei järgi oodatud mustrit. tehes oma elektrooniline levitamine, peaks see olema [Ar] 4s² 3d⁴energia- ja stabiilsusarvutused näitavad aga, et [Ar] 4s konfiguratsioon¹ 3d⁵ see on stabiilsem. Seda saab seletada sellega, Hundi reegel.

Selle reegli kohaselt on seda suurem arv elektronid võrdsete (või paralleelsete) spinnidega mittetäielikul orbitaalil, seda madalam on energia aatomst seda suurem on stabiilsus. Vaadake allolevat pilti:

Kroomi elektrooniline konfiguratsioon energia järjekorras.

Kui kroom võttis kasutusele 4s konfiguratsiooni² 3d⁴, esitaks 4s orbitaal vastandspinniga (↑↓) elektrone, mis suurendaks tõrjumist, lõppude lõpuks oleks kaks sama märgi laengut, mis jagaksid ühte orbitaali.

Võttes kasutusele 4s konfiguratsiooni¹ 3d⁵, kroom hoiab endas suurema arvu võrdse spinniga elektrone, ilma sama orbitaali jagavate elektronideta (nagu on näidatud eelmisel pildil), mis vähendab selle energiat ja tagab suurema stabiilsuse.

Vaata ka: Vanaadium – keemiline element, mille lahused on samuti erineva värvusega

Kust kroomi leida?

kroom on kümnes kõige levinum element maa peal. Kuigi on mitmeid mineraale, mille koostises on kroom, on kroomit, FeCr₂THE₄, on kroomi kõige olulisem mineraal, mida kasutatakse kaubanduslikult kõige laialdasemalt.

Kromiit, peamine looduslik kroomi allikas.

Oluline on rõhutada, et suurimate kroomivarudega riigid on:

• Lõuna-Aafrika;

• Kasahstan;

• India;

• Türgi.

THE Brasiilia on ainus kroomi tootja kogu Ameerika mandril, kuid talle kuulub vaid 0,11% maailma varudest. Reserve jaotatakse peamiselt järgmistes osariikides:

• Bahia;

• amapá;

• Minas Gerais.

Kroomi hankimine

 Metallilise kroomi proov, mille hinnanguline puhtus on 99,9%.

THE toodetakse metallist kroomi läbi kromiidist. Sel juhul sulatatakse mineraal koos naatriumkarbonaat, Kell₂CO₃, tekitades õhu juuresolekul naatriumkromaati ja raud-III oksiidi:

4 FeCr₂THE₄ + 8 tolli₂CO₃ + 7 O₂ → 8 tolli₂CrO₄ + 2 Fe₂THE₃ + 8 CO₂

Sealt ekstraheerimine toimub koos Vesi, kuna Na₂CrO₄ on vees lahustuv, samas kui Fe₂THE₃ mitte. Seejärel hapestatakse sööde H-ga₂AINULT₄, mis võimaldab kromaadi kristalliseerumist naatrium. siis üks₂CrO₄ redutseeritakse kroom III oksiidiks, kasutades süsinik kõrgel temperatuuril:

Kell₂CrO₄ + 2 C → Cr₂THE₃ + sees₂CO₃ + CO

Metallist kroomi saadakse siis, kui alumiiniumi kasutatakse redutseerijana, ka kõrgel temperatuuril:

Kr₂THE₃ + 2 Al → Al₂THE₃ + 2 Kr

kroomi rakendused

THE tööstusele metallurgiline on kroomi peamine tarbija, kus umbes 80% kogu toodetud kroomist toodetakse kas kromiidi või kroomkontsentraadi kujul.₂THE₃. Selle põhjuseks on asjaolu, et kroom on võimeline moodustama ferrokroomi sulamit, mis on peamine allikas roostevaba teras ja muud erisulamid.

Kroom, mis moodustab tavaliselt 18% roostevabast terasest, suurendab märkimisväärselt vastupidavust oksüdatsioonile (korrosioonile) ja muudele keemilistele rünnakutele terasele. Teistes erisulamites mängib kroom rolli ka materjalide kõvenemise, kõvaduse ja sitkuse suurendamises.

Kroom suurendab oluliselt terase korrosioonikindlust.

THE tulekindel tööstus Samuti on see hea kroomi tarbija, kuna kromiit on tuntud tulekindel materjal ehk materjal, mis suudab taluda tööstustes esinevaid termilisi, keemilisi ja füüsikalisi mõjusid. Kromiit, mida kasutatakse tulekindlate telliste valmistamiseks, on kuumutamisel väga vastupidav lagunemisele.

juba keemiatööstus püüab kroomi kasutada mitmel viisil:

• katalüsaatorina;

• korrosiooni inhibiitorina;

• kroomitud;

• pigmentides;

• värvimisühendites.

Kroomimine on hästi tuntud, seisneb kroomi kaitsva kihi moodustamises objekti kohale, mis kaitseb seda korrosiooni eest. Selle protsessi käigus sadestatakse kroom läbi kroomitavale objektile elektrolüüs kroom III sulfaat, Cr₂(AINULT₄)₃, mis on toodetud Cr lahustamisel₂THE₃ aastal H₂AINULT₄.

Kroompigmendid on väga levinud, eriti nende erinevate värvidega, mida nende ühenditega on võimalik saada. Kroomi III kloriidi heksahüdraadi lahustamisel CrCl_3·6 hommikul₂O, saadakse violetne lahus. Teisest küljest kroom III sulfaadi lahustamisel Cr₂(AINULT₄)₃, saadakse roheline värv.

Kroomi II kloriidi CrCl lahus₂, on sinine, samas kui kroom II atsetaat, Cr₂(COO)₄, on punane tahke aine. Kroomoksiid II, CrO₂, see on must; kaaliumkromaat, K₂CrO₄, ja kollane; kaaliumdikromaat, K₂Kr₂THE₇, ja oranž; kaaliumtrikromaat, K₂Kr₃THE₁₀, see on punane; ja kroom VI oksiid, CrO₃, on ka punane.

Huvitav:Rubiinid on tegelikult vääriskivid valemiga Al₂THE₃, mille koostises on kroomi jälgi. See kehtib ka smaragdi puhul, mis on berülli vorm, mille roheline värvus on tingitud väikestest kogustest kroomist.

Tea ka:Volfram – hallikas metall, mille värvus meenutab terast

Kroomi seos tervisega

Kroomi kahel oksüdatsiooniastmel on bioloogiline roll. Vaatame järgmisena.

→ Kuuevalentne kroom (Cr⁶⁺)

Seoses Cr⁶⁺, on teada, et see võib olla peetakse kantserogeenseks, eriti sissehingamisel või suurtes kogustes allaneelamisel.

→ Kolmevalentne kroom (Cr³⁺)

Kolmevalentne kroom on alati olnud kaalus oluline element. Kroomi toidulisandid sellisel kujul on muutunud populaarseks oluliste mikroelementide edendamiseks ja kehakaalu langetamiseks. Käib ka arutelu, mille raviks oleks huvitav kolmevalentse kroomi manustamine 2. tüüpi diabeet, samuti rasedusdiabeedi puhul.

kuigi, mõned autorid panid seda arutatavat olemust. Mõttesuund on see, et kroom, olenemata sellest, kas see on lisatud või mitte, ei mõjuta keha koostist, ainevahetus annab glükoos või insuliinitundlikkus. Arvatakse, et tegelikult on kroomi suurimal annusel farmakoloogilised ja mittetoitumisomadused, mis viitavad sellele kui olulisele elemendile.

kroomi ajalugu

Nimetus kroom tuleb kreeka keelest kroma, mis tähendab värvi. Olles andnud sellele elemendile ka nime, selle avastus sündisPrantsuse apteeker ja keemik Louis Nicolas Vauquelinaastal 1797, kui ta märkas kromiidi maaki uurides kroomi, PbCrO₄. Kuid esialgu ei toonud metall suurt ärilist edu.

Näiteks 15 aastat pärast selle avastamist ei teadnud Sir Humphry Davy oma kuulsa raamatu kirjutades kroomist ja selle ühenditest kuigi palju. Keemilise filosoofia elemendid, mis näitab ainult, et kroomhappel oli hapu maitse.

Samal aastal kirjutas Jöns Jacob Berzelius, et mürgise kroomhappe järelmaitse oli ebameeldiv ja metalliline. Berzelius mõistis, et kuigi metall on rabe, oli see üsna vastupidav happed ja atmosfääriõhk.

Ehkki see ei olnud esialgu tohutu äriline edu, 19. sajandi lõpus ja 20. sajandi alguses, element hakati kaubanduslikult kasutama, kuna hakati laialdaselt kasutama roostevaba terast, aga ka osade kroomimist autotööstuses, muutes kroomi suure nõudlusega metalliks.

Ära nüüd lõpeta... Pärast kuulutust on rohkem ;)

Kroomiga lahendatud harjutused

küsimus 1

(UEFS/BA)Kroomi aatomi oksüdatsiooniarv on liigis +3

A) Kr₂THE₃

B) CrO

C) Kr

D) CrO₄^2-

E) Kr₂THE₇^2-

Resolutsioon:

Alternatiiv A

Tähega C esineb kroom lihtsa ainena, nii et sel juhul NOx on võrdne nulliga.

THE hapnikku teistes ühendites esineb see NOx väärtusega -2. Seega saame arvutada kõigi liikide kroomi NOx, muutes selle tundmatuks (x):

• Kr₂THE₃ → 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

küsimus 2

(UPE 2013) Rahvusvaheline teadlaste rühm on avastanud keeruka keemilise reaktsiooni, mis põhjustab mõne kahjustuse halvenemist suurepärased kunstiteosed ajaloos, mille on loonud Vincent van Gogh (1853–1890) ja teised kuulsad maalijad 20. sajandil XIX. Need teadlased vanandasid oma uuringute käigus pigmente kunstlikult ja leidsid, et pealmise kihi tumenemine oli seotud värvis leiduva kroomi muutumisega Cr(VI)-st värviks Cr(III).

Saadaval: http://agencia.fapesp.br/13455 (kohandatud)

Andmed:Cr (Z = 24), elektrooniline konfiguratsioon: [Ar] 4s¹ 3d⁵

Eespool kirjeldatud olukorda silmas pidades on ÕIGEväita, et ()

A) Cr(VI) oksüdatsioon Cr(III)-ks on ajaloo suuri kunstiteoseid halvendanud.

B) raamide vananemine on seotud Cu elektroonilise ergastusega^The jaoks Cr³⁺.

C) Cr redutseerimise protsess⁶⁺ jaoks Cr³⁺ on varjanud 19. sajandi kuulsaid teoseid.

D) toimunud muundumine on Cu oksüdeerinud^The, vastutab originaalmaali sära eest.

E) muutus Cr(VI)-lt Cr(III)-ks on keemiline reaktsioon, mis toimub alles paljude aastate pärast.

Resolutsioon:

Alternatiiv C

Üleminek Cr(VI)-lt Cr(III)-le on protsess vähendamine (NOx vähenemine), mis oli vastutav ekraanide tumenemise eest.

Autor Stefano Araújo Novais
Keemia õpetaja