Chrom (Cr): charakterystyka, otrzymywanie, zastosowania

TEN chrom, Liczba atomowa 24 jest metalem przejściowym znajdującym się w grupie 6 układu okresowego. Jego kolor jest szarawy, ale jest też bardzo błyszczącym metalem. Występuje głównie na stopniach utlenienia +2, +3 i +6 i charakteryzuje się tym, że wszystkie jego związki są zabarwione. Nic dziwnego, że jego nazwa pochodzi od greckiego kolor, co oznacza kolor.

Pierwiastek ten pozyskiwany jest poprzez chromit i znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle metalurgicznym, przy produkcji stali nierdzewnej i innych stopów specjalnych. Chrom może być również galwanizowany na przedmiotach, w efekcie zwanym chromowaniem, który oprócz piękna gwarantuje również dużą odporność chemiczną. Oprócz materiałów ogniotrwałych związki chromu są również stosowane w pigmentach i farbach.

Przeczytaj też: Hafn — metal przejściowy, który ma właściwości podobne do cyrkonu

podsumowanie chrome

• Chrom to szarawy, błyszczący metal, który otwiera grupę 6 Układ okresowy pierwiastków.

• Jest bardzo odporny na korozję i atak chemiczny w temperaturze pokojowej.

• Przedstawia głównie stany utlenienia +2, +3 i +6.

• Wszystkie jego związki mają kolor.

• Można go otrzymać z chromitu, FeCr₂TEN_4.

• Jest eksploatowany głównie przez przemysł metalurgiczny, który wykorzystuje go do produkcji m.in Stal nierdzewna.

• Został odkryty w 1797 roku przez Francuza Louisa Nicolasa Vauquelina.

[pullicity_omnia]

właściwości chromu

• Symbol: Kr.

• Liczba atomowa: 24.

• Masa atomowa: 51.9961 j.m.

• Elektroujemność: 1,66.

• Punkt fuzji: 1907°C.

• Temperatura wrzenia: 2671°C.

• Gęstość: 7,15 g.cm^-3 (w 20°C).

• Elektroniczna Konfiguracja: [Powietrze] 4s¹ 3d⁵.

• Seria chemiczna: grupa 6, metais przemiana.

cechy chromu

Chrom, liczba atomowa 24, to a metal w kolorze szarym, twardym i błyszczącym. W temperaturze pokojowej jest odporny na ataki chemiczne, takie jak roztwory kwasowe lub zasadowe, z wyjątkiem HCl i H₂TYLKO₄ rozcieńczony. Jednak w wyższych temperaturach chrom staje się znacznie bardziej reaktywny, łatwo utlenia się przez O₂i łączy się z halogenami i większością niemetali.

W roztworze związki chromu mają zwykle stopnie utlenienia +6, +3 i +2. W rzeczywistości interesującą funkcją jest to, że wszystko związki chromu są kolorowe, takich jak dwuchromian potas, K₂Cr₂TEN₇, który jest pomarańczowy i chromian potasu, K₂CrO₄, który jest żółty.

Ciekawostką dotyczącą chromu jest to, że jego konfiguracja elektronowa nie jest zgodna z oczekiwanym wzorcem. robiąc twój dystrybucja elektroniczna, należałoby oczekiwać, że będzie to [Ar] 4s² 3d⁴, jednak obliczenia energii i stateczności pokazują, że konfiguracja [Ar] 4s¹ 3d⁵ jest bardziej stabilny. Można to wytłumaczyć Zasada Hunda.

Zgodnie z tą zasadą, tym większa liczba elektrony przy równych (lub równoległych) obrotach na niepełnym orbicie, tym niższa energia atom, czyli tym większa stabilność. Spójrz na obrazek poniżej:

Elektroniczna konfiguracja chromu w rzędzie energetycznym.

Jeśli chrome przyjął konfigurację 4s² 3d⁴, orbital 4s przedstawiałby elektrony o przeciwnym spinie (↑↓), co zwiększyłoby odpychanie, w końcu byłyby dwa ładunki o tym samym znaku dzielące jeden orbital.

Przyjmując konfigurację 4s¹ 3d⁵, chrom posiada większą liczbę elektronów o równym spinie, bez obecności elektronów dzielących ten sam orbital (jak pokazano na poprzednim obrazku), co zmniejsza jego energię i gwarantuje większą stabilność.

Zobacz też: Wanad — pierwiastek chemiczny, którego roztwory również mają różne kolory

Gdzie można znaleźć chrom?

chrom jest dziesiąty najliczniejszy element na ziemi. Chociaż istnieje kilka minerałów zawierających chrom w swoim składzie, chromit, FeCr₂TEN₄, to najważniejszy minerał chromu, najszerzej eksploatowany komercyjnie.

Chromit, główne naturalne źródło chromu.

Należy podkreślić, że kraje o największych zasobach chromu są:

• Afryka Południowa;

• Kazachstan;

• Indie;

• Indyk.

TEN Brazylia jest jedynym producentem chromu na całym kontynencie amerykańskim, ale posiada tylko 0,11% światowych rezerw. Zasoby dystrybuowane są głównie w następujących stanach:

• Bahia;

• amapá;

• Minas Gerais.

Zdobycie chromu

 Próbka metalicznego chromu o szacunkowej czystości 99,9%.

TEN produkowany jest chrom metaliczny poprzez z chromitu. W tym przypadku minerał topi się węglan sodu, Na₂WSPÓŁ₃, w obecności powietrza, tworząc chromian sodu i tlenek żelaza III:

4 FeCr₂TEN₄ + 8 cali₂WSPÓŁ₃ + 7 O₂ → 8 cali₂CrO₄ + 2 Fe₂TEN₃ + 8 CO₂

Stamtąd ekstrakcja odbywa się za pomocą Woda, ponieważ Na₂CrO₄ jest rozpuszczalny w wodzie, natomiast Fe₂TEN₃ nie. Następnie pożywkę zakwasza się H₂TYLKO₄, który umożliwia krystalizację chromianu sód. następnie₂CrO₄ redukuje się do tlenku chromu III za pomocą węgiel w wysokiej temperaturze:

Na₂CrO₄ + 2 C → Cr₂TEN₃ + wł.₂WSPÓŁ₃ + CO

Chrom metaliczny otrzymuje się wtedy, gdy jako środek redukujący stosuje się aluminium, również w wysokiej temperaturze:

Cr₂TEN₃ + 2 Al → Al₂TEN₃ + 2 Kr

aplikacje chromowane

TEN przemysł metalurgiczny jest głównym konsumentem chromu, z około 80% całego produkowanego chromu w postaci chromitu lub koncentratu Cr.₂TEN₃. Dzieje się tak, ponieważ chrom jest zdolny do tworzenia stopu żelazochromu, podstawowego źródła otrzymywania stal nierdzewna i inne stopy specjalne.

Chrom, który zwykle stanowi 18% stali nierdzewnej, znacznie zwiększa odporność na utlenianie (korozję) i inne ataki chemiczne na stal. W innych stopach specjalnych chrom również odgrywa rolę w zwiększaniu hartowności, twardości i wiązkości materiałów.

Chrom znacznie zwiększa odporność stali na korozję.

TEN przemysł materiałów ogniotrwałych Jest również dobrym konsumentem chromu, ponieważ chromit jest dobrze znanym materiałem ogniotrwałym, czyli materiałem zdolnym do wytrzymania termicznych, chemicznych i fizycznych skutków występujących w przemyśle. Chromit, stosowany do produkcji cegieł ogniotrwałych, jest bardzo odporny na degradację pod wpływem ogrzewania.

już przemysł chemiczny stara się używać chrome na kilka sposobów:

• jako katalizator;

• jako inhibitor korozji;

• w chromowaniu;

• w pigmentach;

• w związkach barwiących.

Dobrze znane jest chromowanie, polegające na tworzeniu ochronnej warstwy chromu na przedmiocie, chroniącej go przed korozją. W tym procesie chrom osadza się na przedmiocie, który ma zostać poddany chromowaniu elektroliza siarczan chromu III, Cr₂(TYLKO₄)₃, wytworzony przez rozpuszczenie Cr₂TEN₃ w H₂TYLKO₄.

Pigmenty chromowe są bardzo powszechne, zwłaszcza w różnych kolorach, które można uzyskać dzięki ich związkom. W rozpuszczaniu sześciowodnego chlorku chromu III, CrCl_3·6 rano₂O, otrzymuje się fioletowy roztwór. Z drugiej strony w rozpuszczaniu siarczanu chromu III Cr₂(TYLKO₄)₃, uzyskuje się kolor zielony.

Roztwór chlorku chromu II, CrCl₂, jest niebieski, natomiast octan chromu II, Cr₂(GRUCHAĆ)₄, to czerwona bryła. Tlenek chromu II, CrO₂, to jest czarne; chromian potasu, K₂CrO₄i żółty; dichromian potasu, K₂Cr₂TEN₇i pomarańczowy; trichromian potasu, K₂Cr₃TEN₁₀, to jest czerwone; oraz tlenek chromu VI, CrO₃, jest również czerwony.

Ciekawe:Rubiny są w rzeczywistości kamieniami szlachetnymi o wzorze Al₂TEN₃, które mają w swoim składzie śladowe ilości chromu. Tak jest również w przypadku szmaragdu, formy berylu, którego zielony kolor jest wynikiem niewielkiej ilości chromu.

Wiedz również:Wolfram — szarawy metal, którego kolor przypomina stal

Związek Chromium ze zdrowiem

Rolę biologiczną pełnią dwa stopnie utlenienia chromu. Zobaczmy dalej.

→ Sześciowartościowy chrom (Cr⁶⁺)

W odniesieniu do Cr⁶⁺, wiadomo, że może być uważany za rakotwórczy, szczególnie w przypadku wdychania lub spożycia w dużych ilościach.

→ Trójwartościowy chrom (Cr³⁺)

Trójwartościowy chrom zawsze był uważane niezbędny element. Suplementacja żywieniowa chromu w tej postaci stała się popularna w promocji niezbędnych pierwiastków śladowych oraz jako środek wspomagający odchudzanie. Istnieje również dyskusja, że ​​podawanie chromu trójwartościowego byłoby interesujące w leczeniu cukrzyca typu 2, a także na cukrzycę ciążową.

Mimo że, niektórzy autorzy pisali ta niezbędność dyskutowana. Tok myślenia jest taki, że chrom, niezależnie od tego, czy jest suplementowany, czy nie, nie ma wpływu na skład ciała, metabolizm daje glukoza lub wrażliwość na insulinę. Uważa się, że w rzeczywistości najwyższa dawka chromu ma działanie farmakologiczne i nieodżywcze, aby wskazać go jako niezbędny pierwiastek.

historia chrome

Nazwa chrom pochodzi od greckiego kolor, co oznacza kolor. Nadając również nazwę temu elementowi, doszło do jego odkryciaFrancuski farmaceuta i chemik Louis Nicolas Vauquelin, w roku 1797, kiedy zauważył chrom przy badaniu rudy krokoitowej, PbCrO₄. Jednak początkowo metal nie był wielkim sukcesem komercyjnym.

Piętnaście lat po jego odkryciu, na przykład sir Humphry Davy, pisząc swoją słynną książkę, niewiele wiedział o chromie i jego związkach Elementy filozofii chemicznej, wskazując jedynie, że kwas chromowy miał kwaśny smak.

W tym samym roku Jöns Jacob Berzelius napisał, że posmak toksycznego kwasu chromowego był nieprzyjemny i metaliczny. Berzelius zdał sobie sprawę, że metal, choć kruchy, był dość odporny na działanie kwasy i powietrza atmosferycznego.

Choć początkowo nie był to wielki sukces komercyjny, na przełomie XIX i XX wieku, element zaczął być używany komercyjnie, ponieważ stal nierdzewna zaczęła być szeroko stosowana, a także chromowanie części w przemyśle motoryzacyjnym, co sprawiło, że chrom jest metalem o dużym popycie.

Ćwiczenia rozwiązane przez Chromium

Pytanie 1

(UEFS/BA)Atom chromu ma stopień utlenienia +3 w gatunkach

A) Cr₂TEN₃

B) CrO

C) Cr

D) CrO₄^2-

E) Cr₂TEN₇^2-

Rezolucja:

Alternatywa A

W literze C chrom występuje jako substancja prosta, więc w tym przypadku NOx jest równy zero.

TEN tlen w pozostałych związkach występuje przy NOx równym -2. W ten sposób możemy obliczyć NOx chromu we wszystkich gatunkach, co czyni go nieznanym (x):

• Cr₂TEN₃ → 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

pytanie 2

(UPE 2013) Międzynarodowa grupa naukowców odkryła złożoną reakcję chemiczną odpowiedzialną za pogorszenie niektórych wielkie dzieła sztuki w historii, wyprodukowane przez Vincenta van Gogha (1853-1890) i innych znanych malarzy w XX wieku XIX. W swoich badaniach naukowcy ci sztucznie postarzali pigmenty i odkryli, że ciemnienie wierzchniej warstwy było związane ze zmianą chromu obecnego w farbie z Cr(VI) na Cr(III).

Dostępne w: http://agencia.fapesp.br/13455 (Przystosowany)

Dane:Cr (Z = 24), konfiguracja elektroniczna: [Ar] 4s¹ 3d⁵

W związku z opisaną powyżej sytuacją jest to PRAWIDŁOWYstwierdzić, że

A) Utlenianie Cr(VI) do Cr(III) pogorszyło wielkie dzieła artystyczne w historii.

B) starzenie się ramek związane jest z elektronicznym wzbudzeniem Cu^ten dla Cr³⁺.

C) Proces redukcji Cr⁶⁺ dla Cr³⁺ przesłoniła słynne dzieła XIX wieku.

D) transformacja, która zaszła, utleniła Cu^ten, odpowiedzialny za blask oryginalnego obrazu.

E) zmiana z Cr(VI) na Cr(III) jest reakcją chemiczną, która zachodzi dopiero po wielu latach.

Rezolucja:

Alternatywa C

Przejście od Cr(VI) do Cr(III) jest procesem zmniejszenie (spadek NOx), który odpowiadał za przyciemnienie ekranów.

Stefano Araújo Novais
Nauczyciel chemii