โครเมียม (Cr): ลักษณะ การได้มา การใช้งาน

เธ โครเมียม, เลขอะตอม 24 เป็นโลหะทรานซิชันที่อยู่ในกลุ่มที่ 6 ของตารางธาตุ สีของมันเป็นสีเทา แต่ก็เป็นโลหะที่แวววาวมากเช่นกัน ส่วนใหญ่อยู่ในสถานะออกซิเดชัน +2, +3 และ +6 และมีลักษณะเฉพาะที่สารประกอบทั้งหมดมีสี ไม่น่าแปลกใจที่ชื่อของมันมาจากภาษากรีก chromaซึ่งหมายถึงสี

องค์ประกอบนี้ได้มาจากโครเมียมและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา ในการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมพิเศษอื่นๆ นอกจากนี้ โครเมียมยังสามารถชุบด้วยไฟฟ้าบนวัตถุ ในลักษณะที่เรียกว่าการชุบโครเมียม ซึ่งรับประกัน ความทนทานต่อสารเคมีนอกจากความสวยงาม สารประกอบโครเมียมยังใช้ในเม็ดสีและสี นอกเหนือไปจากวัสดุทนไฟ

อ่านด้วย: ฮาฟเนียม — โลหะทรานซิชันที่มีคุณสมบัติคล้ายกับเซอร์โคเนียม

สรุปโครเมียม

• โครเมียมเป็นโลหะสีเทามันวาวซึ่งเปิดกลุ่มที่ 6 ของ ตารางธาตุ.

• ทนทานต่อการกัดกร่อนและการโจมตีทางเคมีที่อุณหภูมิห้อง

• ส่วนใหญ่แสดงสถานะออกซิเดชัน +2, +3 และ +6

• สารประกอบทั้งหมดมีสี

• สามารถหาได้จากโครไมต์ FeCr₂เธ_4.

• ส่วนใหญ่ถูกเอารัดเอาเปรียบโดยอุตสาหกรรมโลหการซึ่งใช้ในการผลิต สแตนเลส.

• มันถูกค้นพบในปี 1797 โดยชาวฝรั่งเศส Louis Nicolas Vauquelin

[pullicity_omnia]

คุณสมบัติของโครเมียม

• สัญลักษณ์: Cr.

• เลขอะตอม: 24.

• มวลอะตอม: 51.9961 ค.ศ.

• อิเล็กโตรเนกาติวีตี้: 1,66.

• จุดหลอมเหลว: 1907°ซ.

• จุดเดือด: 2671°ซ.

• ความหนาแน่น: 7.15 ก.ซม.^-3 (ที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส)

• การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์: [แอร์] 4s¹ 3d⁵.

• ชุดเคมี: กลุ่มที่ 6, มetais การเปลี่ยนแปลง.

ลักษณะโครเมียม

โครเมียม เลขอะตอม 24 คือ a โลหะ สีเทา แข็งและมันวาว. ที่อุณหภูมิห้อง จะต้านทานการโจมตีทางเคมีได้ดี เช่น จากสารละลายที่เป็นกรดหรือด่าง ยกเว้น HCl และ H₂เท่านั้น₄ เจือจาง อย่างไรก็ตาม ที่อุณหภูมิสูงขึ้น โครเมียมจะมีปฏิกิริยามากขึ้น ถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายโดยO₂และรวมกับฮาโลเจนและอโลหะส่วนใหญ่

ในสารละลาย สารประกอบโครเมียมมักจะมีเลขออกซิเดชันเป็น +6, +3 และ +2 อันที่จริงคุณสมบัติที่น่าสนใจก็คือ ทั้งหมด สารประกอบโครเมียม มีสีเช่นไดโครเมตของ โพแทสเซียม, K₂Cr₂เธ₇ซึ่งก็คือส้มและโพแทสเซียมโครเมต K₂CrO₄ซึ่งเป็นสีเหลือง

ข้อเท็จจริงที่น่าสงสัยเกี่ยวกับโครเมียมก็คือ การกำหนดค่าอิเล็กตรอนไม่เป็นไปตามรูปแบบที่คาดไว้. ทำให้ .ของคุณ การกระจายทางอิเล็กทรอนิกส์คาดว่าจะเป็น [Ar] 4s² 3d⁴อย่างไรก็ตาม การคำนวณพลังงานและความเสถียรแสดงให้เห็นว่าการกำหนดค่า [Ar] 4s¹ 3d⁵ มันมีเสถียรภาพมากขึ้น นี้สามารถอธิบายได้โดย กฎของฮันด์.

ตามกฎข้อนี้ ยิ่งจำนวน อิเล็กตรอน ด้วยการหมุนที่เท่ากัน (หรือขนาน) ในวงโคจรที่ไม่สมบูรณ์ พลังงานของ. จะยิ่งต่ำลง อะตอมนั่นคือยิ่งมีความมั่นคงมากขึ้น ดูภาพด้านล่าง:

โครงแบบอิเล็กทรอนิกส์ของโครเมียมตามลำดับพลังงาน

หาก Chrome ใช้การกำหนดค่า 4s² 3d⁴, 4s ออร์บิทัลจะแสดงอิเล็กตรอนที่มีสปินตรงกันข้าม (↑↓) ซึ่งจะเพิ่มความแรงผลัก หลังจากนั้นจะมีประจุสองประจุที่มีเครื่องหมายเดียวกันร่วมกันในออร์บิทัลเดียว

โดยการนำการกำหนดค่า 4s มาใช้¹ 3d⁵, โครเมียมมีอิเล็กตรอนจำนวนมากขึ้นโดยมีสปินเท่ากันโดยไม่มีอิเล็กตรอนอยู่ในวงโคจรเดียวกัน (ดังแสดงในภาพก่อนหน้า) ซึ่งจะช่วยลดพลังงานและรับประกันความเสถียรมากขึ้น

ดูด้วย: วาเนเดียม — องค์ประกอบทางเคมีที่มีสารละลายมีสีต่างกัน

โครเมียมสามารถพบได้ที่ไหน?

โครเมียมคือ องค์ประกอบที่มีมากที่สุดในโลกอันดับที่สิบ. แม้ว่าจะมีแร่ธาตุหลายชนิดที่มีโครเมียมอยู่ในตัว โครไมต์, FeCr₂เธ₄เป็นแร่ธาตุที่สำคัญที่สุดของโครเมียม ซึ่งเป็นแร่ที่หาประโยชน์อย่างแพร่หลายในเชิงพาณิชย์มากที่สุด

Chromite แหล่งธรรมชาติหลักของโครเมียม

สิ่งสำคัญคือต้องเน้นว่า ประเทศที่มีปริมาณโครเมียมสำรองสูงสุด เป็น:

• แอฟริกาใต้;

• คาซัคสถาน;

• อินเดีย;

• ไก่งวง.

เธ บราซิล เป็นผู้ผลิตโครเมียมรายเดียวในทวีปอเมริกาทั้งหมดแต่ถือเพียง 0.11% ของทุนสำรองของโลก เงินสำรองส่วนใหญ่แจกจ่ายในรัฐต่อไปนี้:

• Bahia;

• อามาปาส;

• มินัสเชไรส์.

รับโครเมียม

 ตัวอย่างเมทัลลิกโครเมียม มีความบริสุทธิ์ประมาณ 99.9%

เธ ผลิตโครเมียมเมทัลลิก ผ่าน จากโครไมต์. ในกรณีนี้แร่จะละลายด้วย โซเดียมคาร์บอเนต, ที่₂CO₃ในที่ที่มีอากาศทำให้เกิดโซเดียมโครเมตและเหล็ก III ออกไซด์:

4 FeCr₂เธ₄ + 8 นิ้ว₂CO₃ + 7 โอ₂ → 8 ใน₂CrO₄ + 2 เฟ₂เธ₃ + 8 CO₂

จากนั้นทำการสกัดด้วย น้ำตั้งแต่นา₂CrO₄ สามารถละลายได้ในน้ำในขณะที่ Fe₂เธ₃ ไม่. จากนั้นตัวกลางจะถูกทำให้เป็นกรดด้วย H₂เท่านั้น₄ซึ่งช่วยให้เกิดการตกผลึกของโครเมตของ โซเดียม. na₂CrO₄ ลดลงเป็นโครเมียม III ออกไซด์โดยใช้ คาร์บอน ที่อุณหภูมิสูง:

ที่₂CrO₄ + 2 C → Cr₂เธ₃ + บน₂CO₃ + CO

จากนั้นจะได้รับโครเมียมเมทัลลิกเมื่อใช้อะลูมิเนียมเป็นตัวรีดิวซ์ ที่อุณหภูมิสูงเช่นกัน:

Cr₂เธ₃ + 2 อัล → อัล₂เธ₃ + 2 Cr

แอปพลิเคชั่นโครเมียม

เธ อุตสาหกรรม โลหะวิทยา เป็นผู้บริโภคโครเมียมรายใหญ่ โดยประมาณ 80% ของโครเมียมที่ผลิตได้ทั้งหมด จะอยู่ในรูปของโครไมต์หรือ Cr แบบเข้มข้น₂เธ₃. ทั้งนี้เนื่องจากโครเมียมสามารถสร้างโลหะผสมเฟอร์โรโครม ซึ่งเป็นแหล่งพื้นฐานในการได้มา สแตนเลสและโลหะผสมพิเศษอื่นๆ.

โครเมียม ซึ่งโดยปกติประกอบด้วยเหล็กกล้าไร้สนิม 18% ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการเกิดออกซิเดชัน (การกัดกร่อน) และการโจมตีทางเคมีอื่นๆ บนเหล็กได้อย่างมาก ในโลหะผสมพิเศษอื่นๆ โครเมียมยังมีบทบาทในการเพิ่มความสามารถในการชุบแข็ง ความแข็ง และความเหนียวของวัสดุ

โครเมียมช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กได้อย่างมาก

เธ อุตสาหกรรมวัสดุทนไฟ นอกจากนี้ยังเป็นผู้บริโภคโครเมียมที่ดีอีกด้วย เนื่องจากโครเมียมเป็นวัสดุทนไฟที่รู้จักกันดี นั่นคือวัสดุที่สามารถทนต่อผลกระทบทางความร้อน เคมี และทางกายภาพที่เกิดขึ้นในอุตสาหกรรมได้ โครไมต์ ซึ่งใช้สำหรับการผลิตอิฐทนไฟ มีความทนทานต่อการเสื่อมสภาพมากเมื่อสัมผัสกับความร้อน

แล้ว อุตสาหกรรมเคมี พยายามใช้โครเมียมในหลายวิธี:

• เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

• เป็นตัวยับยั้งการกัดกร่อน

• ในการชุบโครเมียม

• ในเม็ดสี

• ในสารย้อมสี

เป็นที่ทราบกันดีว่าการชุบโครเมียมประกอบด้วยชั้นป้องกันของโครเมียมเหนือวัตถุซึ่งป้องกันการกัดกร่อน ในกระบวนการนี้ โครเมียมจะสะสมอยู่บนวัตถุที่จะชุบโครเมียมผ่าน อิเล็กโทรลิซิส โครเมียม III ซัลเฟต Cr₂(เท่านั้น₄)₃ผลิตโดยการละลายของCr₂เธ₃ ในโฮ₂เท่านั้น₄.

เม็ดสีโครเมียมเป็นเรื่องธรรมดามาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับสีต่างๆ ที่สามารถหาได้จากสารประกอบของพวกมัน ในการละลายของโครเมียม III คลอไรด์ เฮกซาไฮเดรต CrCl_3·6 โมงเช้า₂O ได้สารละลายไวโอเล็ต ในทางกลับกัน ในการละลายของโครเมียม III ซัลเฟต Cr₂(เท่านั้น₄)₃ได้สีเขียว

สารละลายของโครเมียม II คลอไรด์ CrCl₂เป็นสีน้ำเงินในขณะที่โครเมียม II อะซิเตท Cr₂(ซีโอโอ)₄, เป็นของแข็งสีแดง โครเมียมออกไซด์ II, CrO₂มันเป็นสีดำ โพแทสเซียมโครเมต K₂CrO₄และสีเหลือง โพแทสเซียมไดโครเมต K₂Cr₂เธ₇และสีส้ม โพแทสเซียมไตรโครเมต K₂Cr₃เธ₁₀มันเป็นสีแดง; และโครเมียม VI ออกไซด์ CrO₃,ยังเป็นสีแดง

น่าสนใจ:ทับทิมเป็นอัญมณีจริงตามสูตรAl₂เธ₃ซึ่งมีร่องรอยของโครเมียมในรัฐธรรมนูญ กรณีนี้เกิดขึ้นกับมรกต ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของเบริลด้วย ซึ่งสีเขียวเป็นผลมาจากโครเมียมในปริมาณเล็กน้อย

ยังรู้:ทังสเตน — โลหะสีเทาที่มีสีเหมือนเหล็ก

ความสัมพันธ์ของโครเมียมกับสุขภาพ

โครเมียมสองสถานะออกซิเดชันมีบทบาททางชีวภาพ มาดูกันต่อไป

→ โครเมียมเฮกซะวาเลนท์ (Cr⁶⁺)

เกี่ยวกับ Cr⁶⁺เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าสามารถ ถือเป็นสารก่อมะเร็งโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากสูดดมหรือกลืนกินเข้าไปในปริมาณมาก

→ ไตรวาเลนท์โครเมียม (Cr³⁺)

ไตรวาเลนท์โครเมียมอยู่เสมอ ที่พิจารณา องค์ประกอบสำคัญ. การเสริมโภชนาการของโครเมียมในรูปแบบนี้ได้รับความนิยมสำหรับการส่งเสริมธาตุที่จำเป็นและในฐานะตัวแทนลดน้ำหนัก นอกจากนี้ยังมีการอภิปรายว่าการบริหารโครเมียมไตรวาเลนท์จะมีความน่าสนใจสำหรับการบำบัด เบาหวานชนิดที่ 2เช่นเดียวกับโรคเบาหวานขณะตั้งครรภ์

แม้ว่า, ผู้เขียนบางคนใส่ ความจำเป็นนี้ภายใต้การสนทนา. แนวความคิดคือโครเมียมไม่ว่าจะเสริมหรือไม่ก็ไม่สร้างความแตกต่างให้กับองค์ประกอบของร่างกาย เมแทบอลิซึม ให้ กลูโคส หรือความไวของอินซูลิน เชื่อกันว่าปริมาณสูงสุดของโครเมียมมีผลทางเภสัชวิทยาและไม่ใช่ทางโภชนาการเพื่อระบุว่าเป็นองค์ประกอบสำคัญ

ประวัติโครเมียม

โครเมียมชื่อมาจากภาษากรีก chromaซึ่งหมายถึงสี เมื่อได้ตั้งชื่อให้กับองค์ประกอบนี้แล้ว การค้นพบของมันเกิดขึ้นเภสัชกรและนักเคมีชาวฝรั่งเศส Louis Nicolas Vauquelinในปี พ.ศ. 2340 เมื่อเขาสังเกตเห็นโครเมียมเมื่อศึกษาแร่โครโคไลท์ PbCrO₄. อย่างไรก็ตาม ในขั้นต้น โลหะดังกล่าวไม่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์มากนัก

สิบห้าปีหลังจากการค้นพบ ตัวอย่างเช่น เซอร์ฮัมฟรีย์ เดวี ไม่ค่อยรู้เรื่องโครเมียมและสารประกอบของโครเมียมมากนัก เมื่อเขาเขียนหนังสือที่มีชื่อเสียงของเขา องค์ประกอบของปรัชญาเคมีซึ่งบ่งชี้เพียงว่ากรดโครมิกมีรสเปรี้ยว

ในปีเดียวกันนั้น Jöns Jacob Berzelius เขียนว่ารสที่ค้างอยู่ในคอของกรดโครมิกที่เป็นพิษนั้นไม่น่าพอใจและเป็นโลหะ Berzelius ตระหนักว่าโลหะแม้จะเปราะ แต่ก็ค่อนข้างต้านทานการกระทำของ กรด และอากาศในชั้นบรรยากาศ

แม้ว่าในตอนแรกจะไม่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์มากนัก ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 องค์ประกอบ เริ่มใช้ในเชิงพาณิชย์เนื่องจากสแตนเลสเริ่มมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย เช่นเดียวกับการชุบโครเมียมของชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมยานยนต์ ทำให้โครเมียมเป็นโลหะที่มีความต้องการสูง

แบบฝึกหัดแก้ปัญหาโครเมียม

คำถามที่ 1

(UEFS/BA)อะตอมของโครเมียมมีเลขออกซิเดชัน +3 ในสปีชีส์

ก) Cr₂เธ₃

ข) CrO

C) Cr

ง) CrO₄^2-

จ) Cr₂เธ₇^2-

ปณิธาน:

ทางเลือก A

ในตัวอักษร C โครเมียมปรากฏเป็นสารธรรมดา ดังนั้น ในกรณีนี้ NOx มีค่าเท่ากับศูนย์

เธ ออกซิเจน ในสารประกอบอื่นๆ จะเกิดกับ NOx เท่ากับ -2 ดังนั้น เราสามารถคำนวณ NOx ของโครเมียมในสปีชีส์ทั้งหมด ทำให้ไม่ทราบค่า (x):

• Cr₂เธ₃ → 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

คำถาม2

(UPE 2013) นักวิทยาศาสตร์นานาชาติกลุ่มหนึ่งได้ค้นพบปฏิกิริยาทางเคมีที่ซับซ้อนซึ่งรับผิดชอบในการเสื่อมสภาพของ .บางส่วน ผลงานศิลปะที่ยิ่งใหญ่ในประวัติศาสตร์ ผลิตโดย Vincent van Gogh (1853-1890) และจิตรกรชื่อดังคนอื่นๆ ในศตวรรษที่ 20 สิบเก้า ในการศึกษาวิจัยของพวกเขา นักวิจัยเหล่านี้ทำการปลอมแปลงเม็ดสีและพบว่า การทำให้สีเข้มขึ้นของชั้นบนสุดเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของโครเมียมที่มีอยู่ในสีจาก Cr(VI) เป็น Cr(III).

มีจำหน่ายใน: http://agencia.fapesp.br/13455 (ดัดแปลง)

ข้อมูล:Cr (Z = 24) การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์: [Ar] 4s¹ 3d⁵

จากสถานการณ์ที่อธิบายไว้ข้างต้น มันคือ ถูกต้องยืนยันว่า (การ)

A) การเกิดออกซิเดชันของ Cr(VI) ถึง Cr(III) ได้เสื่อมโทรมผลงานศิลปะที่ยิ่งใหญ่ในประวัติศาสตร์

B) อายุของเฟรมเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นทางอิเล็กทรอนิกส์ของ Cu^ดิ สำหรับ Cr³⁺.

C) ขั้นตอนการลด Cr⁶⁺ สำหรับ Cr³⁺ ได้บดบังผลงานที่มีชื่อเสียงของศตวรรษที่ 19

D) การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นได้ออกซิไดซ์ Cu^ดิรับผิดชอบความเงางามของภาพวาดต้นฉบับ

E) การเปลี่ยนแปลงจาก Cr(VI) เป็น Cr(III) เป็นปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นหลังจากผ่านไปหลายปีเท่านั้น

ปณิธาน:

ทางเลือก C

การเปลี่ยนจาก Cr(VI) เป็น Cr(III) เป็นกระบวนการของ การลดน้อยลง (ลดลงใน NOx) ซึ่งมีหน้าที่ทำให้หน้าจอมืดลง

โดย Stefano Araújo Novais
ครูสอนเคมี