Kromi (Cr): ominaisuudet, saanti, sovellukset

THE kromi, atominumero 24, on siirtymämetalli, joka sijaitsee jaksollisen järjestelmän ryhmässä 6. Sen väri on harmahtava, mutta se on myös erittäin kiiltävä metalli. Se esiintyy pääasiassa +2, +3 ja +6 hapetustiloissa ja sillä on ominaisuus, että kaikki sen yhdisteet ovat värillisiä. Ei ihme, että sen nimi tulee kreikan kielestä kroma, mikä tarkoittaa väriä.

Tämä elementti saadaan kromiitista, ja sitä käytetään laajalti metallurgisessa teollisuudessa, ruostumattoman teräksen ja muiden erikoisseosten valmistuksessa. Kromi voidaan myös galvanoida esineisiin kromipinnoituksena tunnetulla tehosteella, joka takaa kauneuden lisäksi erinomaisen kemiallisen kestävyyden. Kromiyhdisteitä käytetään tulenkestävien materiaalien lisäksi pigmenteissä ja maaleissa.

Lue myös: Hafnium – siirtymämetalli, jolla on samanlaisia ​​ominaisuuksia kuin zirkonium

kromi yhteenveto

• Kromi on harmahtava, kiiltävä metalli, joka avaa ryhmän 6 Jaksollinen järjestelmä.

• Se kestää hyvin korroosiota ja kemiallista vaikutusta huoneenlämmössä.

• Se esittää pääasiassa hapetusasteita +2, +3 ja +6.

• Kaikilla sen yhdisteillä on väriä.

• Sitä voidaan saada kromiitista, FeCr₂THE_4.

• Sitä hyödyntää pääasiassa metallurginen teollisuus, joka käyttää sitä valmistuksessa ruostumaton teräs.

• Sen löysi vuonna 1797 ranskalainen Louis Nicolas Vauquelin.

[pullicity_omnia]

kromin ominaisuudet

• Symboli: Cr.

• Atominumero: 24.

• Atomimassa: 51,9961 c.u.s.

• Elektronegatiivisuus: 1,66.

• Fuusiopiste: 1907 °C.

• Kiehumispiste: 2671 °C.

• Tiheys: 7,15 g.cm^-3 (20 °C: ssa).

• Sähköinen konfigurointi: [Ilma] 4s¹ 3d⁵.

• Kemiallinen sarja: ryhmä 6, metais siirtyminen.

kromin ominaisuudet

Kromi, atominumero 24, on a metalli- väriltään harmaa, kova ja kiiltävä. Huoneenlämmössä se kestää hyvin kemiallisia iskuja, kuten happamia tai emäksisiä liuoksia, lukuun ottamatta HCl: a ja H: a₂VAIN₄ laimennettuna. Kuitenkin korkeammissa lämpötiloissa kromi muuttuu paljon reaktiivisemmaksi, koska O hapettaa sen helposti₂ja yhdistyy halogeenien ja useimpien ei-metallien kanssa.

Liuoksessa kromiyhdisteiden hapetusluvut ovat yleensä +6, +3 ja +2. Itse asiassa mielenkiintoinen ominaisuus on se kaikki kromiyhdisteet ovat värillisiä, kuten dikromaatti kalium, K₂Cr₂THE₇, joka on oranssi, ja kaliumkromaatti, K₂CrO₄, joka on keltainen.

Mielenkiintoinen tosiasia kromista on se sen elektronikonfiguraatio ei noudata odotettua kuviota. tekemällä sinun sähköinen jakelu, sen oletetaan olevan [Ar] 4s² 3d⁴kuitenkin energia- ja stabiilisuuslaskelmat osoittavat, että [Ar] 4s konfiguraatio¹ 3d⁵ se on vakaampi. Tämä voidaan selittää sillä Hundin sääntö.

Tämän säännön mukaan sitä suurempi määrä elektroneja yhtäläisillä (tai rinnakkaisilla) spineillä epätäydellisellä kiertoradalla, mitä pienempi energia on atomi, eli mitä suurempi vakaus. Katso alla olevaa kuvaa:

Kromin elektroninen konfigurointi energiajärjestyksessä.

Jos kromi omaksui 4s-kokoonpanon² 3d⁴, 4s-rata esittäisi elektroneja vastakkaisella spinillä (↑↓), mikä lisäisi hylkimistä, loppujen lopuksi olisi kaksi saman merkin varausta jakamassa yhden kiertoradan.

Ottamalla käyttöön 4s-kokoonpanon¹ 3d⁵, kromi pitää sisällään suuremman määrän elektroneja samalla spinillä, ilman elektronien läsnäoloa, jotka jakavat saman kiertoradan (kuten edellisessä kuvassa), mikä vähentää sen energiaa ja takaa enemmän vakautta.

Katso myös: Vanadiini on kemiallinen alkuaine, jonka liuoksilla on myös erilaisia ​​värejä

Mistä kromia löytyy?

kromi on kymmenenneksi yleisin alkuaine maan päällä. Vaikka on olemassa useita mineraaleja, joiden koostumuksessa on kromia, kromiitti, FeCr₂THE₄, on kromin tärkein mineraali, ja se on kaupallisesti laajimmin käytetty.

Kromiitti, tärkein luonnollinen kromin lähde.

On tärkeää korostaa, että maissa, joissa on suurimmat kromivarat ovat:

• Etelä-Afrikka;

• Kazakstan;

• Intia;

• Turkki.

THE Brasilia on ainoa kromin tuottaja koko Amerikan mantereella, mutta sillä on vain 0,11 % maailman varannoista. Varannot jaetaan pääasiassa seuraaviin valtioihin:

• Bahia;

• amapá;

• Minas Gerais.

Kromin hankkiminen

 Metallinen krominäyte, jonka arvioitu puhtaus on 99,9 %.

THE metallikromia valmistetaan kautta kromiitista. Tässä tapauksessa mineraali sulatetaan Sooda, klo₂CO₃, ilman läsnä ollessa, jolloin muodostuu natriumkromaattia ja rauta III -oksidia:

4 FeCr₂THE₄ + 8 tuumaa₂CO₃ + 7 O₂ → 8 tuumaa₂CrO₄ + 2 Fe₂THE₃ + 8 CO₂

Sieltä uutto suoritetaan Vesi, koska Na₂CrO₄ liukenee veteen, kun taas Fe₂THE₃ ei. Sitten väliaine tehdään happamaksi H: lla₂VAIN₄, joka mahdollistaa kromaatin kiteytymisen natriumia. sitten eräs₂CrO₄ pelkistetään kromi III -oksidiksi käyttämällä hiili korkeassa lämpötilassa:

klo₂CrO₄ + 2 C → Cr₂THE₃ + päällä₂CO₃ + CO

Metallista kromia saadaan sitten, kun alumiinia käytetään pelkistimenä, myös korkeassa lämpötilassa:

Cr₂THE₃ + 2 Al → Al₂THE₃ + 2 Kr

kromi sovelluksia

THE ala metallurginen on kromin suurin kuluttaja, sillä noin 80 % kaikesta tuotetusta kromista joko kromiitin tai Cr-rikasteen muodossa.₂THE₃. Tämä johtuu siitä, että kromi pystyy muodostamaan ferrokromiseoksen, joka on peruslähde ruostumaton teräs ja muut erikoisseokset.

Kromi, joka muodostaa tyypillisesti 18 % ruostumattomasta teräksestä, lisää huomattavasti hapettumisen (korroosion) ja muiden teräksen kemiallisten iskujen kestävyyttä. Muissa erikoisseoksissa kromilla on myös rooli materiaalien kovettuvuuden, kovuuden ja sitkeyden lisääjänä.

Kromi lisää huomattavasti teräksen korroosionkestävyyttä.

THE tulenkestävä teollisuus Se on myös hyvä kromin kuluttaja, sillä kromiitti on hyvin tunnettu tulenkestävä materiaali, eli materiaali, joka kestää teollisuudessa esiintyviä lämpö-, kemiallisia ja fysikaalisia vaikutuksia. Kromiitti, jota käytetään tulenkestävien tiilien valmistukseen, kestää hyvin hajoamista kuumennettaessa.

jo kemianteollisuus pyrkii käyttämään kromia useilla tavoilla:

• katalyyttinä;

• korroosionestoaineena;

• kromi pinnoitus;

• pigmenteissä;

• värjäysyhdisteissä.

Kromipinnoitus on hyvin tunnettu, sillä se muodostuu suojaavan kromikerroksen muodostamisesta esineen päälle, joka suojaa sitä korroosiolta. Tässä prosessissa kromi kerrostetaan kromattavan kohteen päälle elektrolyysi kromi III sulfaatti, Cr₂(VAIN₄)₃, joka on tuotettu liukenemalla Cr₂THE₃ kirjassa H₂VAIN₄.

Kromipigmentit ovat hyvin yleisiä, erityisesti eri väreillä, joita voidaan saada niiden yhdisteillä. Kromi III -kloridiheksahydraatin liuotuksessa CrCl_3·6 aamulla₂O, saadaan violetti liuos. Toisaalta kromi III sulfaatin liukenemisessa Cr₂(VAIN₄)₃, saadaan vihreä väri.

Kromi II -kloridin, CrCl, liuos₂, on sininen, kun taas kromi II asetaatti, Cr₂(KUJERTAA)₄, on punainen kiinteä aine. Kromioksidi II, CrO₂, se on musta; kaliumkromaatti, K₂CrO₄ja keltainen; kaliumdikromaatti, K₂Cr₂THE₇, ja oranssi; kaliumtrikromaatti, K₂Cr₃THE₁₀, se on punainen; ja kromi VI -oksidi, CrO₃, on myös punainen.

Mielenkiintoista:Rubiinit ovat itse asiassa jalokiviä, joiden kaava on Al₂THE₃, joiden koostumuksessa on jäämiä kromista. Tämä koskee myös smaragdia, eräänlaista berylliä, jonka vihreä väri johtuu pienistä kromimääristä.

Tiedä myös:Volframi - harmahtava metalli, jonka väri muistuttaa terästä

Kromin suhde terveyteen

Kromin kahdella hapetusasteella on biologinen rooli. Katsotaan seuraavaksi.

→ Kuusiarvoinen kromi (Cr⁶⁺)

Mitä tulee Cr⁶⁺, tiedetään, että se voi olla pidetään syöpää aiheuttavana, erityisesti hengitettynä tai nieltynä suurina määrinä.

→ Kolmiarvoinen kromi (Cr³⁺)

Kolmiarvoinen kromi on aina ollut harkittu olennainen elementti. Kromin ravintolisästä tässä muodossa on tullut suosittu välttämättömien hivenaineiden edistämisessä ja painonpudotusaineena. Keskustelua käydään myös siitä, että kolmiarvoisen kromin antaminen olisi kiinnostavaa hoidossa tyypin 2 diabetessekä raskausdiabetekseen.

Siitä huolimatta, jotkut kirjoittajat esittivät tämä olennaisuus keskustelun kohteena. Ajatuslinja on, että kromilla ei ole vaikutusta kehon koostumukseen, riippumatta siitä lisättynä tai ilman, aineenvaihduntaa antaa glukoosi tai insuliiniherkkyys. Uskotaan, että itse asiassa suurimmalla kromiannoksella on farmakologisia ja ei-ravitsemuksellisia vaikutuksia, jotka osoittavat sen olevan olennainen osa.

kromin historia

Nimi kromi tulee kreikasta kroma, mikä tarkoittaa väriä. Annettuaan myös nimen tälle elementille, sen löytö tapahtuiRanskalainen farmaseutti ja kemisti Louis Nicolas Vauquelin, vuonna 1797, kun hän huomasi kromin tutkiessaan krokoiittimalmia, PbCrO₄. Aluksi metalli ei kuitenkaan ollut valtava kaupallinen menestys.

Esimerkiksi 15 vuotta sen löytämisen jälkeen Sir Humphry Davy ei tiennyt paljon kromista ja sen yhdisteistä kirjoittaessaan kuuluisan kirjansa. Kemiallisen filosofian elementit, mikä osoittaa vain, että kromihapolla oli hapan maku.

Samana vuonna Jöns Jacob Berzelius kirjoitti, että myrkyllisen kromihapon jälkimaku oli epämiellyttävä ja metallinen. Berzelius ymmärsi, että metalli, vaikkakin hauras, oli melko kestävää hapot ja ilmakehän ilmaa.

Vaikka se ei aluksi ollut suuri kaupallinen menestys, 1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa, elementti alettiin käyttää kaupallisesti, kun ruostumatonta terästä alettiin käyttää laajalti, samoin kuin osien kromausta autoteollisuudessa, mikä tekee kromista metallin, jolla on suuri kysyntä.

Kromi ratkaistut harjoitukset

Kysymys 1

(UEFS/BA)Kromiatomin hapetusluku lajissa on +3

A) Kr₂THE₃

B) CrO

C) Kr

D) CrO₄^2-

E) Kr₂THE₇^2-

Resoluutio:

Vaihtoehto A

C-kirjaimessa kromi esiintyy yksinkertaisena aineena, joten siinä tapauksessa NOx on yhtä suuri kuin nolla.

THE happi muissa yhdisteissä se tapahtuu NOx: n ollessa -2. Siten voimme laskea kromin NOx: n kaikissa lajeissa, jolloin se on tuntematon (x):

• Cr₂THE₃ → 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

kysymys 2

(UPE 2013) Kansainvälinen tutkijaryhmä on havainnut monimutkaisen kemiallisen reaktion, joka on vastuussa joidenkin aineiden huononemisesta historian suuria taideteoksia, Vincent van Goghin (1853–1890) ja muiden kuuluisten maalareiden tuottamat 1900-luvulla XIX. Tutkimuksissaan nämä tutkijat vanhentivat pigmenttejä keinotekoisesti ja havaitsivat, että pintakerroksen tummuminen liittyi maalissa olevan kromin muutokseen Cr(VI):stä Cr(III).

Saatavilla: http://agencia.fapesp.br/13455 (Mukautettu)

Tiedot:Cr (Z = 24), elektroninen konfiguraatio: [Ar] 4s¹ 3d⁵

Edellä kuvatun tilanteen valossa se on OIKEAväittää, että ()

A) Cr(VI):n hapettuminen Cr(III):ksi on heikentänyt suuria taideteoksia historiassa.

B) kehysten vanheneminen liittyy Cu: n elektroniseen viritykseen^The varten Cr³⁺.

C) Cr-pelkistysprosessi⁶⁺ varten Cr³⁺ on peittänyt kuuluisia 1800-luvun teoksia.

D) tapahtunut muunnos on hapettanut Cu^The, joka vastaa alkuperäisen maalauksen kiillosta.

E) muutos Cr(VI):stä Cr(III):ksi on kemiallinen reaktio, joka tapahtuu vasta monen vuoden kuluttua.

Resoluutio:

Vaihtoehto C

Siirtyminen Cr(VI):stä Cr(III):ksi on prosessi vähentäminen (NOx: n lasku), joka oli vastuussa näyttöjen tummumisesta.

Kirjailija: Stefano Araújo Novais
Kemian opettaja