Hroms (Cr): raksturojums, iegūšana, pielietojums

THE hroms, atomskaitlis 24, ir pārejas metāls, kas atrodas periodiskās tabulas 6. grupā. Tā krāsa ir pelēcīga, taču tas ir arī ļoti spožs metāls. Tas galvenokārt eksistē +2, +3 un +6 oksidācijas stāvokļos, un tam piemīt īpašība, ka visi tā savienojumi ir krāsoti. Nav brīnums, ka tā nosaukums cēlies no grieķu valodas hroma, kas nozīmē krāsu.

Šo elementu iegūst, izmantojot hromītu, un plaši izmanto metalurģijas rūpniecībā, nerūsējošā tērauda un citu īpašu sakausējumu ražošanā. Hromu var arī galvanizēt uz objektiem, kas pazīstams kā hromēšana, kas papildus skaistumam garantē lielisku ķīmisko izturību. Papildus ugunsizturīgajiem materiāliem hroma savienojumus izmanto arī pigmentos un krāsās.

Izlasi arī: Hafnijs — pārejas metāls, kura īpašības ir līdzīgas cirkonija īpašībām

hroma kopsavilkums

• Hroms ir pelēcīgs, spīdīgs metāls, kas atver 6. grupu Periodiskā tabula.

• Tas ir ļoti izturīgs pret koroziju un ķīmisku iedarbību istabas temperatūrā.

• Tam galvenokārt ir oksidācijas pakāpes +2, +3 un +6.

• Visiem tā savienojumiem ir krāsa.

• To var iegūt no hromīta, FeCr₂THE_4.

• To galvenokārt izmanto metalurģijas rūpniecība, kas to izmanto ražošanā nerūsējošais tērauds.

• To 1797. gadā atklāja francūzis Luiss Nikolass Vokelins.

[pullicity_omnia]

hroma īpašības

• Simbols: Kr.

• Atomu skaits: 24.

• Atomu masa: 51,9961 c.u.s.

• Elektronegativitāte: 1,66.

• Sadales punkts: 1907°C.

• Vārīšanās punkts: 2671°C.

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

• Elektroniskā konfigurācija: [Gaiss] 4s¹ 3d⁵.

• Ķīmiskā sērija: 6. grupa, metais pāreja.

hroma īpašības

Hroms, atoma numurs 24, ir a metāls pelēkā krāsā, ciets un spīdīgs. Istabas temperatūrā tas labi iztur ķīmiskus uzbrukumus, piemēram, no skābiem vai bāziskiem šķīdumiem, izņemot HCl un H₂TIKAI₄ atšķaidīts. Tomēr augstākā temperatūrā hroms kļūst daudz reaktīvāks, jo to viegli oksidē O₂, un kombinējas ar halogēniem un lielāko daļu nemetālu.

Šķīdumā hroma savienojumiem parasti ir +6, +3 un +2 oksidācijas rādītāji. Patiesībā interesanta iezīme ir tā visi hroma savienojumi ir krāsaini, piemēram, dihromāts no kālijs, K₂Kr₂THE₇, kas ir oranžs, un kālija hromāts, K₂CrO₄, kas ir dzeltens.

Interesants fakts par hromu ir tas tā elektronu konfigurācija neatbilst gaidītajam modelim. padarot jūsu elektroniskā izplatīšana, tas būtu paredzēts [Ar] 4s² 3d⁴, tomēr enerģijas un stabilitātes aprēķini liecina, ka [Ar] 4s konfigurācija¹ 3d⁵ tas ir stabilāks. To var izskaidrot ar Hunda noteikums.

Saskaņā ar šo noteikumu, jo lielāks skaits elektroni ar vienādiem (vai paralēliem) griezieniem nepilnā orbitālē, jo zemāka ir enerģija atoms, tas ir, jo lielāka ir stabilitāte. Apskatiet attēlu zemāk:

Hroma elektroniskā konfigurācija enerģijas secībā.

Ja hroms izmantoja 4s konfigurāciju² 3d⁴, 4s orbitāle radītu elektronus ar pretēju spinu (↑↓), kas palielinātu atgrūšanos, galu galā būtu divi vienas zīmes lādiņi, kuriem būtu viena orbitāle.

Pieņemot 4s konfigurāciju¹ 3d⁵, hroms satur lielāku skaitu elektronu ar vienādu spinu, bez elektronu klātbūtnes, kam ir viena orbitāle (kā parādīts iepriekšējā attēlā), kas samazina tā enerģiju un garantē lielāku stabilitāti.

Skatīt arī: Vanādijs — ķīmiskais elements, kura šķīdumiem arī ir dažādas krāsas

Kur var atrast hromu?

hroms ir desmitais visbiežāk sastopamais elements uz zemes. Lai gan ir vairāki minerāli, kuru sastāvā ir hroms, hromīts, FeCr₂THE₄, ir vissvarīgākais hroma minerāls, kas ir visplašāk komerciāli izmantotais.

Hromīts, galvenais dabiskais hroma avots.

Ir svarīgi uzsvērt, ka valstis ar vislielākajām hroma rezervēm ir:

• Dienvidāfrika;

• Kazahstāna;

• Indija;

• Turcija.

THE Brazīlija ir vienīgais hroma ražotājs visā Amerikas kontinentā, bet glabā tikai 0,11% no pasaules rezervēm. Rezerves galvenokārt tiek sadalītas šādos stāvokļos:

• Bahia;

• amapá;

• Minas Žeraiss.

Hroma iegūšana

 Metāla hroma paraugs ar aptuveno tīrību 99,9%.

THE tiek ražots metālisks hroms cauri no hromīta. Šajā gadījumā minerāls tiek izkausēts ar nātrija karbonāts, plkst₂CO₃, gaisa klātbūtnē, radot nātrija hromātu un dzelzs III oksīdu:

4 FeCr₂THE₄ + 8 collas₂CO₃ + 7 O₂ → 8 collas₂CrO₄ + 2 Fe₂THE₃ + 8 CO₂

No turienes ekstrakcija tiek veikta ar Ūdens, kopš Na₂CrO₄ šķīst ūdenī, savukārt Fe₂THE₃ nē. Pēc tam barotni paskābina ar H₂TIKAI₄, kas ļauj kristalizēt hromātu no nātrijs. na₂CrO₄ tiek reducēts līdz hroma III oksīdam, izmantojot ogleklis augstā temperatūrā:

Plkst₂CrO₄ + 2 C → Kr₂THE₃ + ieslēgts₂CO₃ + CO

Metāliskais hroms tiek iegūts, ja alumīniju izmanto kā reducētāju, arī augstā temperatūrā:

Kr₂THE₃ + 2 Al → Al₂THE₃ + 2 Kr

hroma lietojumprogrammas

THE nozare metalurģijas ir lielākais hroma patērētājs, un aptuveni 80% no visa saražotā hroma hromīta vai Cr koncentrāta veidā.₂THE₃. Tas ir tāpēc, ka hroms spēj veidot ferohroma sakausējumu, kas ir galvenais iegūšanas avots. nerūsējošais tērauds un citi īpaši sakausējumi.

Hroms, kas parasti veido 18% no nerūsējošā tērauda, ​​ievērojami palielina izturību pret oksidāciju (koroziju) un citiem ķīmiskiem uzbrukumiem tēraudam. Citos īpašos sakausējumos hromam ir nozīme arī materiālu sacietēšanas, cietības un stingrības paaugstināšanā.

Hroms ievērojami palielina tērauda izturību pret koroziju.

THE ugunsizturīgo rūpniecību Tas ir arī labs hroma patērētājs, jo hromīts ir labi zināms ugunsizturīgs materiāls, tas ir, materiāls, kas spēj izturēt termisko, ķīmisko un fizisko ietekmi, kas rodas rūpniecībā. Hromīts, ko izmanto ugunsizturīgo ķieģeļu ražošanai, ir ļoti izturīgs pret noārdīšanos, ja tas tiek pakļauts karsēšanai.

jau ķīmiskā rūpniecība cenšas izmantot hromu vairākos veidos:

• kā katalizators;

• kā korozijas inhibitors;

• hroma pārklājumā;

• pigmentos;

• krāsošanas maisījumos.

Hromēšana ir labi zināma, un tā sastāv no hroma aizsargslāņa veidošanās virs objekta, pasargājot to no korozijas. Šajā procesā hroms tiek uzklāts uz hromējamā objekta elektrolīze hroma III sulfāts, Kr₂(TIKAI₄)₃, kas iegūts, izšķīdinot Cr₂THE₃ in H₂TIKAI₄.

Hroma pigmenti ir ļoti izplatīti, īpaši ar dažādām krāsām, ko var iegūt ar to savienojumiem. Izšķīdinot hroma III hlorīda heksahidrātu, CrCl_3·6 no rīta₂O, iegūst violetu šķīdumu. No otras puses, hroma III sulfāta šķīdināšanā Kr₂(TIKAI₄)₃, tiek iegūta zaļa krāsa.

Hroma II hlorīda CrCl šķīdums₂, ir zils, savukārt hroma II acetāts, Cr₂(DŪDOT)₄, ir sarkana cieta viela. Hroma oksīds II, CrO₂, tas ir melns; kālija hromāts, K₂CrO₄, un dzeltens; kālija dihromāts, K₂Kr₂THE₇, un apelsīnu; kālija trihromāts, K₂Kr₃THE₁₀, tas ir sarkans; un hroma VI oksīds, CrO₃, ir arī sarkans.

Interesanti:Rubīni patiesībā ir dārgakmeņi, kuru formula ir Al₂THE₃, kuru sastāvā ir hroma pēdas. Tas attiecas arī uz smaragdu, berila formu, kura zaļā krāsa ir neliela hroma daudzuma rezultāts.

Zināt arī:Volframs — pelēcīgs metāls, kura krāsa atgādina tēraudu

Chromium saistība ar veselību

Diviem hroma oksidācijas stāvokļiem ir bioloģiskā nozīme. Skatīsimies tālāk.

→ Sešvērtīgais hroms (Cr⁶⁺)

Attiecībā uz Kr⁶⁺, zināms, ka tā var būt uzskatīts par kancerogēnu, īpaši, ja tas tiek ieelpots vai norīts lielos daudzumos.

→ Trīsvērtīgais hroms (Cr³⁺)

Trīsvērtīgais hroms vienmēr ir bijis apsvērts būtisks elements. Uztura bagātinātājs ar hromu šajā formā ir kļuvis populārs būtisku mikroelementu veicināšanai un kā svara zaudēšanas līdzeklis. Ir arī diskusija, ka trīsvērtīgā hroma ievadīšana būtu interesanta ārstēšanai 2. tipa cukura diabēts, kā arī gestācijas diabēta gadījumā.

Lai gan, daži autori liek šī apspriežamā būtība. Domas virziens ir tāds, ka hroms neatkarīgi no tā, vai tas ir vai nav papildināts, neietekmē ķermeņa uzbūvi, vielmaiņa dod glikoze vai jutība pret insulīnu. Tiek uzskatīts, ka patiesībā lielākajai hroma devai ir farmakoloģiska un ar uzturu nesaistīta ietekme, kas norāda uz to kā būtisku elementu.

hroma vēsture

Nosaukums hroms cēlies no grieķu valodas hroma, kas nozīmē krāsu. Piešķirot arī nosaukumu šim elementam, notika tā atklājumsFranču farmaceits un ķīmiķis Luiss Nikolass Vokelins, 1797. gadā, kad viņš pamanīja hromu, pētot krokoīta rūdu, PbCrO₄. Tomēr sākotnēji metāls neguva milzīgus komerciālus panākumus.

Piemēram, piecpadsmit gadus pēc tā atklāšanas sers Hamfrijs Deivijs, rakstot savu slaveno grāmatu, neko daudz nezināja par hromu un tā savienojumiem. Ķīmiskās filozofijas elementi, norādot tikai to, ka hromskābei bija skāba garša.

Tajā pašā gadā Jöns Jacob Berzelius rakstīja, ka toksiskās hromskābes pēcgarša ir nepatīkama un metāliska. Bērzeliuss saprata, ka metāls, lai arī trausls, ir diezgan izturīgs pret darbību skābes un atmosfēras gaiss.

Lai gan sākotnēji tas nebija milzīgs komerciāls panākums, 19. gadsimta beigās un 20. gadsimta sākumā, elements sāka izmantot komerciāli, jo sāka plaši izmantot nerūsējošo tēraudu, kā arī detaļu hromēšanu automobiļu rūpniecībā, padarot hromu par ļoti pieprasītu metālu.

Nepārtrauciet tagad... Pēc sludinājuma ir vēl kas ;)

Hroma atrisināti vingrinājumi

jautājums 1

(UEFS/BA)Hroma atoma oksidācijas koeficients sugā ir +3

A) Kr₂THE₃

B) CrO

C) Kr

D) CrO₄^2-

E) Kr₂THE₇^2-

Izšķirtspēja:

Alternatīva A

Burtā C hroms parādās kā vienkārša viela, tāpēc tādā gadījumā NOx ir vienāds ar nulli.

THE skābeklis pārējos savienojumos tas notiek ar NOx, kas vienāds ar -2. Tādējādi mēs varam aprēķināt hroma NOx visās sugās, padarot to par nezināmu (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

2. jautājums

(UPE 2013) Starptautiska zinātnieku grupa ir atklājusi sarežģītu ķīmisku reakciju, kas izraisa dažu no lieliski mākslas darbi vēsturē, ko veidojis Vincents van Gogs (1853–1890) un citi slaveni gleznotāji 20. gs. XIX. Savos pētījumos šie pētnieki mākslīgi novecoja pigmentus un atklāja, ka virsējā slāņa tumšums bija saistīts ar krāsā esošā hroma maiņu no Cr(VI) uz Cr(III).

Pieejams: http://agencia.fapesp.br/13455 (pielāgots)

Dati:Cr (Z = 24), elektroniskā konfigurācija: [Ar] 4s¹ 3d⁵

Ņemot vērā iepriekš aprakstīto situāciju, tā ir PAREIZIapgalvot, ka ()

A) Cr(VI) oksidēšanās par Cr(III) ir pasliktinājusi lielus mākslas darbus vēsturē.

B) kadru novecošana ir saistīta ar Cu elektronisko ierosmi^The par Kr³⁺.

C) Cr samazināšanas process⁶⁺ par Kr³⁺ ir aizēnojusi slavenus 19. gadsimta darbus.

D) notikusī transformācija ir oksidējusi Cu^The, kas atbild par oriģinālās gleznas spīdumu.

E) maiņa no Cr(VI) uz Cr(III) ir ķīmiska reakcija, kas notiek tikai pēc daudziem gadiem.

Izšķirtspēja:

Alternatīva C

Pāreja no Cr(VI) uz Cr(III) ir process, kurā samazināšana (NOx samazinājums), kas bija atbildīgs par ekrānu aptumšošanu.

Autors Stefano Araújo Novais
Ķīmijas skolotājs