خواص نوری اکسید کروم 3. کروم در طبیعت و استخراج صنعتی آن

کشف کروم متعلق به دوره توسعه سریع مطالعات شیمیایی-تحلیلی نمک ها و مواد معدنی است. در روسیه، شیمیدانان علاقه خاصی به تجزیه و تحلیل مواد معدنی یافت شده در سیبری و تقریباً ناشناخته در اروپای غربی داشتند. یکی از این کانی ها سنگ سرب قرمز سیبری ( کروکویت ) بود که توسط لومونوسوف توصیف شد. این ماده معدنی مورد بررسی قرار گرفت، اما چیزی جز اکسیدهای سرب، آهن و آلومینیوم در آن یافت نشد. با این حال، در سال 1797، Vauquelin، با جوشاندن یک نمونه ریز آسیاب شده از ماده معدنی با پتاس و رسوب کربنات سرب، محلولی نارنجی مایل به قرمز به دست آورد. از این محلول، او نمک قرمز یاقوتی متبلور کرد که از آن یک اکسید و یک فلز آزاد، متفاوت از تمام فلزات شناخته شده، جدا شد. واکلین به او زنگ زد کروم (کروم ) از کلمه یونانی- رنگ آمیزی، رنگ؛ درست است، در اینجا منظور از خاصیت فلز نبود، بلکه نمک های رنگارنگ آن بود.

یافتن در طبیعت

مهمترین سنگ معدن کروم با اهمیت عملی کرومیت است که ترکیب تقریبی آن با فرمول FeCrO4 مطابقت دارد.

این در آسیای صغیر، در اورال، در آمریکای شمالی، در جنوب آفریقا یافت می شود. کروکویت معدنی فوق - PbCrO 4 - نیز از اهمیت فنی برخوردار است. اکسید کروم (3) و برخی دیگر از ترکیبات آن نیز در طبیعت یافت می شود. در پوسته زمین، محتوای کروم از نظر فلز 0.03٪ است. کروم در خورشید، ستاره ها، شهاب سنگ ها یافت می شود.

مشخصات فیزیکی.

کروم فلزی سفید، سخت و شکننده است که از نظر شیمیایی در برابر اسیدها و قلیاها بسیار مقاوم است. در هوا اکسید می شود و یک لایه نازک اکسید شفاف روی سطح دارد. کروم دارای چگالی 7.1 گرم بر سانتی متر مکعب است، نقطه ذوب آن +1875 0 C است.

اعلام وصول.

با حرارت دادن قوی سنگ آهن کروم با زغال سنگ، کروم و آهن کاهش می یابد:

FeO * Cr 2 O 3 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO

در نتیجه این واکنش آلیاژی از کروم با آهن تشکیل می شود که با استحکام بالا مشخص می شود. برای به دست آوردن کروم خالص، آن را از اکسید کروم (3) با آلومینیوم احیا می کنند:

Cr 2 O 3 + 2Al \u003d Al 2 O 3 + 2Cr

معمولاً در این فرآیند از دو اکسید استفاده می شود - Cr 2 O 3 و CrO 3

خواص شیمیایی.

به لطف یک لایه اکسید محافظ نازک که سطح کروم را می پوشاند، در برابر اسیدها و قلیاهای تهاجمی بسیار مقاوم است. کروم با اسیدهای نیتریک و سولفوریک غلیظ و همچنین با اسید فسفریک واکنش نمی دهد. کروم با قلیاها در دمای 600-700 درجه سانتیگراد برهمکنش می کند. اما کروم با اسیدهای سولفوریک و کلریدریک رقیق برهمکنش می کند و هیدروژن را جایگزین می کند:

2Cr + 3H 2 SO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2
2Cr + 6HCl = 2CrCl 3 + 3H 2

در دماهای بالا، کروم در اکسیژن می سوزد و اکسید (III) را تشکیل می دهد.

کروم داغ با بخار آب واکنش می دهد:

2Cr + 3H 2 O \u003d Cr 2 O 3 + 3H 2

کروم همچنین با هالوژن ها در دماهای بالا، هالوژن ها با هیدروژن، گوگرد، نیتروژن، فسفر، زغال سنگ، سیلیکون، بور واکنش می دهد، به عنوان مثال:

Cr + 2HF = CrF 2 + H 2
2Cr + N2 = 2CrN
2Cr + 3S = Cr2S3
Cr + Si = CrSi

خواص فیزیکی و شیمیایی کروم در بالا کاربرد خود را پیدا کرده است زمینههای مختلفعلم و تکنولوژی. به عنوان مثال، کروم و آلیاژهای آن برای به دست آوردن پوشش‌هایی با مقاومت بالا و مقاوم در برابر خوردگی در مهندسی مکانیک استفاده می‌شوند. از آلیاژهای فروکروم به عنوان ابزار برش فلز استفاده می شود. آلیاژهای روکش کروم در فناوری پزشکی، در ساخت تجهیزات فرآیند شیمیایی کاربرد پیدا کرده اند.

موقعیت کروم در جدول تناوبی عناصر شیمیایی:

کروم رئیس زیرگروه جانبی گروه VI از سیستم تناوبی عناصر است. فرمول الکترونیکی آن به شرح زیر است:

24 Cr IS 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 5 4S 1

در پر کردن اوربیتال‌ها با الکترون در اتم کروم، این نظم نقض می‌شود که طبق آن، اوربیتال 4S باید ابتدا به حالت 4S 2 پر می‌شد. با این حال، با توجه به این واقعیت که اوربیتال 3d موقعیت انرژی مطلوب تری را در اتم کروم اشغال می کند، تا مقدار 4d 5 پر می شود. چنین پدیده ای در اتم های برخی عناصر دیگر از زیر گروه های ثانویه مشاهده می شود. کروم می تواند حالت های اکسیداسیون را از 1+ تا 6+ نشان دهد. پایدارترین ترکیبات کروم با حالت های اکسیداسیون +2، +3، +6 هستند.

ترکیبات کروم دو ظرفیتی

اکسید کروم (II) CrO - پودر سیاه پیروفوریک (پیروفوریک - توانایی اشتعال در هوا در حالت تقسیم ریز). CrO در اسید هیدروکلریک رقیق حل می شود:

CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O

در هوا، وقتی بالای 100 0 درجه سانتیگراد گرم می شود، CrO به Cr 2 O 3 تبدیل می شود.

نمک های کروم دو ظرفیتی از حل کردن فلز کروم در اسیدها تشکیل می شوند. این واکنش ها در اتمسفر یک گاز غیرفعال (مثلا H 2) انجام می شود، زیرا در حضور هوا، کروم (II) به راحتی به کروم (III) اکسید می شود.

هیدروکسید کروم به شکل یک رسوب زرد با اثر محلول قلیایی بر روی کلرید کروم (II) به دست می آید:

CrCl 2 + 2NaOH = Cr(OH) 2 + 2NaCl

Cr(OH) 2 دارای خواص اساسی است، یک عامل کاهنده است. یون هیدراته Cr2+ به رنگ آبی کمرنگ است. محلول آبی CrCl 2 رنگ آبی دارد. در هوا در محلول های آبی، ترکیبات کروم (II) به ترکیبات کروم (III) تبدیل می شوند. این به ویژه برای هیدروکسید کروم (II) مشخص است:

4Cr(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Cr(OH) 3

ترکیبات کروم سه ظرفیتی

اکسید کروم (III) Cr 2 O 3 یک پودر سبز نسوز است. از نظر سختی به کوراندوم نزدیک است. در آزمایشگاه، می توان آن را با گرم کردن دی کرومات آمونیوم به دست آورد:

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2

Cr 2 O 3 - اکسید آمفوتریک، هنگامی که با مواد قلیایی ترکیب می شود، کرومیت ها را تشکیل می دهد: Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O

هیدروکسید کروم نیز یک ترکیب آمفوتریک است:

Cr(OH) 3 + HCl = CrCl 3 + 3H 2 O
Cr(OH) 3 + NaOH = NaCrO 2 + 2H 2 O

CrCl 3 بی آب ظاهری به رنگ بنفش تیره دارد، در آب سرد کاملا نامحلول است و در زمان جوشاندن بسیار آهسته حل می شود. سولفات کروم بی آب (III) Cr 2 (SO 4) 3 رنگ صورتیهمچنین در آب ضعیف حل می شود. در حضور عوامل کاهنده، سولفات کروم بنفش Cr 2 (SO 4) 3 * 18H 2 O را تشکیل می دهد. هیدرات های سولفات کروم سبز نیز شناخته شده اند که حاوی مقدار کمتری آب هستند. زاج کروم KCr(SO 4) 2 * 12H 2 O از محلول های حاوی سولفات کروم بنفش و سولفات پتاسیم متبلور می شود. محلول زاج کرومیک به دلیل تشکیل سولفات ها هنگام گرم شدن سبز می شود.

واکنش با کروم و ترکیبات آن

تقریباً تمام ترکیبات کروم و محلول های آنها به شدت رنگی هستند. با داشتن یک محلول بی رنگ یا یک رسوب سفید، می‌توانیم با احتمال بالایی نتیجه بگیریم که کروم وجود ندارد.

1. آنقدر دی کرومات پتاسیم را در شعله شعله روی یک فنجان چینی به شدت گرم می کنیم که روی نوک چاقو قرار گیرد. نمک آب تبلور آزاد نمی کند، اما در دمای حدود 400 درجه سانتیگراد با تشکیل یک مایع تیره ذوب می شود. چند دقیقه دیگر روی شعله قوی گرم می کنیم. پس از سرد شدن، یک رسوب سبز رنگ روی خرده تشکیل می شود. قسمتی از آن در آب محلول است (زرد می شود) و قسمت دیگر روی خرده می ماند. نمک با حرارت دادن تجزیه می شود و منجر به تشکیل کرومات پتاسیم زرد رنگ محلول K 2 CrO 4 و Cr 2 O 3 سبز رنگ می شود.
2. 3 گرم پودر دی کرومات پتاسیم را در 50 میلی لیتر آب حل کنید. به یک قسمت مقداری کربنات پتاسیم اضافه کنید. با آزاد شدن CO 2 حل می شود و رنگ محلول زرد روشن می شود. کرومات از بی کرومات پتاسیم به وجود می آید. اگر اکنون محلول 50% اسید سولفوریک را در قسمت‌هایی اضافه کنیم، رنگ قرمز زرد بیکرومات دوباره ظاهر می‌شود.
3. داخل لوله آزمایش 5 میلی لیتر بریزید. محلول دی کرومات پتاسیم، با 3 میلی لیتر اسید هیدروکلریک غلیظ در زیر آب جوش بجوشانید. کلر گازی سمی زرد-سبز از محلول آزاد می شود، زیرا کرومات HCl را به Cl 2 و H 2 O اکسید می کند. خود کرومات به کلرید کروم سه ظرفیتی سبز تبدیل می شود. می توان آن را با تبخیر محلول جدا کرد و سپس با ذوب سودا و نیترات به کرومات تبدیل کرد.
4. هنگامی که محلولی از نیترات سرب اضافه می شود، کرومات سرب زرد رسوب می کند. هنگام برهمکنش با محلول نیترات نقره، یک رسوب قرمز قهوه ای از کرومات نقره تشکیل می شود.
5. پراکسید هیدروژن را به محلول بی کرومات پتاسیم اضافه کنید و محلول را با اسید سولفوریک اسیدی کنید. محلول به دلیل تشکیل پراکسید کروم رنگ آبی تیره به دست می آورد. پراکسید وقتی با مقداری اتر تکان داده شود به یک حلال آلی تبدیل می شود و آن را آبی می کند. این واکنش مخصوص کروم است و بسیار حساس است. می توان از آن برای تشخیص کروم در فلزات و آلیاژها استفاده کرد. اول از همه، لازم است که فلز را حل کنید. با جوشاندن طولانی مدت با 30٪ اسید سولفوریک (اسید کلریدریک نیز می توان اضافه کرد)، کروم و بسیاری از فولادها تا حدی حل می شوند. محلول حاصل حاوی سولفات کروم (III) است. برای اینکه بتوانیم یک واکنش تشخیصی انجام دهیم، ابتدا آن را با سود سوزآور خنثی می کنیم. هیدروکسید کروم سبز خاکستری (III) رسوب می کند که در NaOH اضافی حل می شود و کرومیت سدیم سبز را تشکیل می دهد. محلول را صاف کرده و 30 درصد پراکسید هیدروژن اضافه کنید. هنگامی که گرم می شود، محلول زرد می شود، زیرا کرومیت به کرومات اکسید می شود. اسیدی شدن باعث رنگ آبی محلول می شود. ترکیب رنگی را می توان با تکان دادن با اتر استخراج کرد.

واکنش های تحلیلی برای یون های کروم

1. به 3-4 قطره از محلول کروم کلرید CrCl 3 محلول 2M NaOH اضافه کنید تا رسوب اولیه حل شود. به رنگ کرومیت سدیم تشکیل شده توجه کنید. محلول به دست آمده را در حمام آب گرم کنید. چه اتفاقی می افتد؟
2. به 2-3 قطره محلول CrCl 3 حجم مساوی از محلول NaOH 8M و 3-4 قطره محلول 3% H 2 O 2 اضافه کنید. مخلوط واکنش را در یک حمام آب گرم کنید. چه اتفاقی می افتد؟ اگر محلول رنگی حاصل خنثی شود، CH 3 COOH و سپس سرب (NO 3) 2 به آن اضافه شود، چه رسوبی تشکیل می شود؟
3. 4-5 قطره محلول سولفات کروم Cr 2 (SO 4) 3، IMH 2 SO 4 و KMnO 4 را در یک لوله آزمایش بریزید. محل واکنش را برای چند دقیقه روی حمام آب گرم کنید. به تغییر رنگ محلول توجه کنید. چه چیزی باعث شد؟
4. به 3-4 قطره محلول K 2 Cr 2 O 7 اسیدی شده با اسید نیتریک ، 2-3 قطره محلول H 2 O 2 اضافه کنید و مخلوط کنید. رنگ آبی محلول ظاهر شده به دلیل ظاهر اسید پرکرومیک H 2 CrO 6 است:

Cr 2 O 7 2- + 4H 2 O 2 + 2H + = 2H 2 CrO 6 + 3H 2 O

به تجزیه سریع H 2 CrO 6 توجه کنید:

2H 2 CrO 6 + 8H + = 2Cr 3 + + 3O 2 + 6H 2 O
رنگ ابی رنگ سبز

اسید پرکرومیک در حلال های آلی بسیار پایدارتر است.

1. به 3-4 قطره محلول K 2 Cr 2 O 7 اسیدی شده با اسید نیتریک، 5 قطره ایزوآمیل الکل، 2-3 قطره محلول H 2 O 2 اضافه کنید و مخلوط واکنش را تکان دهید. لایه ای از حلال آلی که به سمت بالا شناور است به رنگ آبی روشن است. رنگ خیلی آهسته محو می شود. پایداری H 2 CrO 6 را در فازهای آلی و آبی مقایسه کنید.
2. هنگامی که یون های CrO 4 2- و Ba 2 + برهم کنش می کنند، یک رسوب زرد رنگ از باریم کرومات BaCrO 4 رسوب می کند.
3. نیترات نقره رسوب قرمز آجری کرومات نقره را با یون های CrO 4 2 تشکیل می دهد.
4. سه لوله آزمایش بردارید. 5-6 قطره از محلول K 2 Cr 2 O 7 را در یکی از آنها، همان حجم محلول K 2 CrO 4 را در دومی و سه قطره از هر دو محلول را در محلول سوم بریزید. سپس به هر لوله سه قطره محلول یدید پتاسیم اضافه کنید. نتیجه را توضیح دهید. محلول را در لوله دوم اسیدی کنید. چه اتفاقی می افتد؟ چرا؟

آزمایشات سرگرم کننده با ترکیبات کروم

1. مخلوط CuSO 4 و K 2 Cr 2 O 7 با افزودن قلیایی سبز می شود و در حضور اسید زرد می شود. با حرارت دادن 2 میلی گرم گلیسرول با مقدار کمی (NH 4) 2 Cr 2 O 7 و سپس افزودن الکل، پس از تصفیه محلول سبز روشن به دست می آید که با افزودن اسید زرد می شود و در حالت خنثی یا قلیایی سبز می شود. متوسط.
2. با ترمیت "مخلوط یاقوت" در مرکز قوطی قرار دهید - کاملاً آسیاب شده و در فویل آلومینیومی Al 2 O 3 (4.75 گرم) با افزودن Cr 2 O 3 (0.25 گرم) قرار دهید. برای اینکه کوزه بیشتر خنک نشود، لازم است آن را زیر لبه بالایی در ماسه دفن کنید و پس از مشتعل شدن ترمیت و شروع واکنش، روی آن را با ورقه آهنی بپوشانید و با ماسه پر کنید. بانک برای حفاری در یک روز. نتیجه یک پودر یاقوت قرمز است.
3. 10 گرم بی کرومات پتاسیم با 5 گرم سدیم یا نیترات پتاسیم و 10 گرم شکر ساییده می شود. مخلوط مرطوب شده و با کلودیون مخلوط می شود. اگر پودر در یک لوله شیشه ای فشرده شود و سپس چوب رانده شود و از انتها آتش بگیرد ، "مار" ابتدا سیاه و پس از خنک شدن - سبز شروع به خزیدن می کند. چوبی با قطر 4 میلی متر با سرعت حدود 2 میلی متر در ثانیه می سوزد و 10 برابر طول می کشد.
4. اگر محلول های سولفات مس و دی کرومات پتاسیم را مخلوط کنید و کمی محلول آمونیاک اضافه کنید، یک رسوب قهوه ای آمورف از ترکیب 4СuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O بیرون می ریزد که در اسید کلریدریک حل می شود و یک محلول زرد تشکیل می دهد. بیش از آمونیاک یک محلول سبز به دست می آید. اگر الکل بیشتری به این محلول اضافه شود، رسوب سبز رنگی ایجاد می شود که پس از فیلتراسیون به رنگ آبی و پس از خشک شدن به رنگ آبی مایل به بنفش با جرقه های قرمز در نور شدید به وضوح قابل مشاهده است.
5. اکسید کروم باقی مانده پس از آزمایش "آتشفشان" یا "مار فرعون" را می توان بازسازی کرد. برای این کار لازم است 8 گرم Cr 2 O 3 و 2 گرم Na 2 CO 3 و 2.5 گرم KNO 3 ذوب شده و آلیاژ سرد شده با آب جوش تصفیه شود. کرومات محلول به دست می آید که می تواند به سایر ترکیبات کروم (II) و کروم (VI) از جمله دی کرومات آمونیوم اصلی تبدیل شود.

نمونه هایی از انتقال ردوکس شامل کروم و ترکیبات آن

1. Cr 2 O 7 2- -- Cr 2 O 3 -- CrO 2 - -- CrO 4 2- -- Cr 2 O 7 2-

الف) (NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O ب) Cr 2 O 3 + 2 NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O
ج) 2NaCrO 2 + 3Br 2 + 8NaOH = 6NaBr + 2Na 2 CrO 4 + 4H 2 O
د) 2Na 2 CrO 4 + 2HCl = Na 2 Cr 2 O 7 + 2 NaCl + H 2 O

2. Cr(OH) 2 -- Cr(OH) 3 -- CrCl 3 -- Cr 2 O 7 2- -- CrO 4 2-

الف) 2Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H 2 O = 2Cr(OH) 3
ب) Cr(OH) 3 + 3HCl = CrCl 3 + 3H 2 O
ج) 2CrCl 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 O = K 2 Cr 2 O 7 + 2Mn(OH) 2 + 6HCl
د) K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH = 2K 2 CrO 4 + H 2 O

3. CrO - Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - Cr (NO 3) 3 - Cr 2 O 3 - CrO - 2
Cr2+

الف) CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O
ب) CrO + H 2 O \u003d Cr (OH) 2
ج) Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H 2 O = 2Cr(OH) 3
د) Cr(OH) 3 + 3HNO 3 = Cr(NO 3) 3 + 3H 2 O
ه) 4Cr (NO 3) 3 \u003d 2Cr 2 O 3 + 12NO 2 + O 2
و) Cr 2 O 3 + 2 NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O

عنصر کروم به عنوان هنرمند

شیمیدانان اغلب به مشکل ایجاد رنگدانه های مصنوعی برای نقاشی روی آوردند. در قرن 18-19، فناوری برای به دست آوردن بسیاری از مواد تصویری توسعه یافت. لوئیس نیکلاس واکلین در سال 1797، که عنصر قبلاً ناشناخته کروم را در سنگ معدن قرمز سیبری کشف کرد، رنگ جدید و قابل توجهی پایدار - سبز کروم را تهیه کرد. کروموفور آن اکسید کروم آبی (III) است. با نام سبز زمردی در سال 1837 شروع به تولید کرد. بعدها، L. Vauquelen چندین رنگ جدید پیشنهاد کرد: باریت، روی و زرد کروم. با گذشت زمان، آنها با رنگدانه های زرد و نارنجی پایدار تری بر پایه کادمیوم جایگزین شدند.

رنگ سبز کروم بادوام ترین و سبک ترین رنگ است که تحت تأثیر گازهای جوی قرار نمی گیرد. سبز کروم که در روغن مالیده شده است، قدرت پنهان کنندگی زیادی دارد و می تواند به سرعت خشک شود، بنابراین، از قرن نوزدهم. به طور گسترده ای در نقاشی استفاده می شود. در نقاشی چینی از اهمیت بالایی برخوردار است. واقعیت این است که محصولات چینی را می توان هم با رنگ زیر لعاب و هم با نقاشی روی لعاب تزئین کرد. در حالت اول، رنگ ها فقط روی سطح یک محصول کمی پخته شده اعمال می شود که سپس با یک لایه لعاب پوشانده می شود. به دنبال آن پخت اصلی و با دمای بالا انجام می شود: برای پخت توده چینی و ذوب لعاب، محصولات تا 1350 - 1450 0 C گرم می شوند. درجه حرارت بالارنگ های بسیار کمی می توانند تغییرات شیمیایی را تحمل کنند و در قدیم فقط دو رنگ وجود داشت - کبالت و کروم. اکسید سیاه کبالت که روی سطح یک اقلام چینی اعمال می شود، در هنگام پخت با لعاب ترکیب می شود و از نظر شیمیایی با آن برهمکنش می کند. در نتیجه سیلیکات های کبالت آبی روشن تشکیل می شوند. این ظروف چینی آبی کبالتی برای همه شناخته شده است. اکسید کروم (III) با اجزای لعاب برهمکنش شیمیایی ندارد و به سادگی بین خرده های چینی و لعاب شفاف با یک لایه "کر" قرار می گیرد.

علاوه بر رنگ سبز کروم، هنرمندان از رنگ های مشتق شده از Volkonskoite استفاده می کنند. این کانی از گروه مونت موریلونیت ها (یک کانی رسی از زیر کلاس سیلیکات های پیچیده Na (Mo, Al), Si 4 O 10 (OH) 2) در سال 1830 توسط کانی شناس روسی Kemmerer کشف شد و به نام M.N. Volkonskaya دخترش نامگذاری شد. از قهرمان نبرد بورودینو، ژنرال N. Raevsky، همسر Decembrist S. G. Volkonsky Volkonskoite یک خاک رس حاوی حداکثر 24٪ اکسید کروم و همچنین اکسیدهای آلومینیوم و آهن (III) است. رنگ متنوع آن را تعیین می کند - از رنگ صنوبر زمستانی تیره گرفته تا رنگ سبز روشن قورباغه مردابی.

پابلو پیکاسو با درخواست مطالعه ذخایر Volkonskoite به زمین شناسان کشورمان مراجعه کرد که به رنگ لحن تازه ای منحصر به فرد می بخشد. در حال حاضر، روشی برای به دست آوردن wolkonskoite مصنوعی توسعه یافته است. جالب است بدانید که طبق تحقیقات مدرن، نقاشان آیکون روسی در اوایل قرون وسطی، مدتها قبل از کشف "رسمی" آن، از رنگ های این ماده استفاده می کردند. سبز گینیه (که در سال 1837 ایجاد شد)، که کروموفرم آن هیدرات اکسید کروم Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O است، که در آن بخشی از آب به صورت شیمیایی متصل و بخشی جذب می شود، نیز در بین هنرمندان محبوب بود. این رنگدانه رنگ زمردی به رنگ می دهد.

سایت، با کپی کامل یا جزئی از مطالب، لینک به منبع الزامی است.

کروم - عنصر شیمیاییبا عدد اتمی 24. فلزی است سخت، براق و خاکستری فولادی که به خوبی جلا می‌دهد و کدر نمی‌شود. در آلیاژهایی مانند فولاد ضد زنگ و به عنوان پوشش استفاده می شود. بدن انسان برای متابولیسم قند به مقادیر کمی کروم سه ظرفیتی نیاز دارد، اما کروم (VI) بسیار سمی است.

ترکیبات مختلف کروم، مانند اکسید کروم (III) و کرومات سرب، رنگ‌های روشن دارند و در رنگ‌ها و رنگدانه‌ها استفاده می‌شوند. رنگ قرمز یاقوت سرخ به دلیل وجود این عنصر شیمیایی است. برخی از مواد، به ویژه سدیم، عوامل اکسید کننده ای هستند که برای اکسید کردن ترکیبات آلی و (همراه با اسید سولفوریک) برای تمیز کردن ظروف شیشه ای آزمایشگاهی استفاده می شوند. علاوه بر این، اکسید کروم (VI) در تولید نوار مغناطیسی استفاده می شود.

کشف و ریشه شناسی

تاریخچه کشف عنصر شیمیایی کروم به شرح زیر است. در سال 1761، یوهان گوتلوب لمان یک ماده معدنی قرمز نارنجی را در کوه های اورال پیدا کرد و نام آن را "سرب قرمز سیبری" گذاشت. اگرچه به اشتباه به عنوان ترکیبی از سرب با سلنیوم و آهن شناسایی شد، اما در واقع این ماده کرومات سرب با فرمول شیمیایی PbCrO 4. امروزه به عنوان ماده معدنی کروکونت شناخته می شود.

در سال 1770، پیتر سیمون پالاس از مکانی بازدید کرد که لمان یک ماده معدنی سرب قرمز را پیدا کرد که دارای خواص بسیار زیادی بود. ویژگی های مفیدرنگدانه در رنگ استفاده از سرب قرمز سیبری به عنوان رنگ به سرعت توسعه یافت. علاوه بر این، زرد روشن از croconte مد شده است.

در سال 1797، Nicolas-Louis Vauquelin نمونه هایی از رنگ قرمز به دست آورد. کروم به عنوان یک عنصر شیمیایی در سال 1798 جدا شد. واکلین آن را با حرارت دادن اکسید با زغال چوب به دست آورد. او همچنین توانست ردپای کروم را در سنگ های قیمتی مانند یاقوت و زمرد تشخیص دهد.

در دهه 1800، کروم عمدتاً در رنگ ها و نمک های چرم استفاده می شد. امروزه 85 درصد از فلز در آلیاژها استفاده می شود. بقیه در صنایع شیمیایی، تولید مواد نسوز و صنایع ریخته گری استفاده می شود.

تلفظ عنصر شیمیایی کروم با کلمه یونانی χρῶμα که به معنای "رنگ" است، مطابقت دارد، زیرا ترکیبات رنگی زیادی که می توان از آن به دست آورد.

معدن و تولید

این عنصر از کرومیت (FeCr 2 O 4) ساخته شده است. تقریباً نیمی از این سنگ معدنی در جهان در آفریقای جنوبی استخراج می شود. علاوه بر این، قزاقستان، هند و ترکیه تولیدکنندگان عمده آن هستند. ذخایر کرومیت به اندازه کافی کشف شده است، اما از نظر جغرافیایی در قزاقستان و جنوب آفریقا متمرکز هستند.

رسوبات فلز کروم بومی نادر است، اما وجود دارد. به عنوان مثال، در معدن Udachnaya در روسیه استخراج می شود. غنی از الماس است و محیط احیا کننده به تشکیل کروم و الماس خالص کمک کرده است.

برای تولید صنعتی فلز، سنگ معدن کرومیت با قلیایی مذاب (سود سوزآور، NaOH) تصفیه می شود. در این حالت، کرومات سدیم (Na 2 CrO 4 ) تشکیل می شود که توسط کربن به اکسید Cr 2 O 3 احیا می شود. این فلز با حرارت دادن اکسید در حضور آلومینیوم یا سیلیکون به دست می آید.

در سال 2000، تقریباً 15 میلیون تن سنگ معدن کرومیت استخراج و به 4 میلیون تن فروکروم، 70 درصد کروم-آهن، با ارزش بازار تخمینی 2.5 میلیارد دلار تبدیل شد.

ویژگی های اصلی

ویژگی عنصر شیمیایی کروم به این دلیل است که یک فلز واسطه دوره چهارم جدول تناوبی است و بین وانادیوم و منگنز قرار دارد. در گروه VI گنجانده شده است. در دمای 1907 درجه سانتیگراد ذوب می شود. در حضور اکسیژن، کروم به سرعت یک لایه نازک از اکسید را تشکیل می دهد که از فلز در برابر تعامل بیشتر با اکسیژن محافظت می کند.

به عنوان یک عنصر انتقالی، با مواد به نسبت های مختلف واکنش می دهد. بنابراین ترکیباتی را تشکیل می دهد که در آنها وجود دارد درجات مختلفاکسیداسیون کروم یک عنصر شیمیایی با حالت های پایه +2، +3 و +6 است که +3 پایدارترین آن است. علاوه بر این، حالت های +1، +4 و +5 در موارد نادری مشاهده می شود. ترکیبات کروم در حالت اکسیداسیون 6+ عوامل اکسید کننده قوی هستند.

کروم چه رنگی است؟ عنصر شیمیایی رنگ یاقوتی می دهد. Cr 2 O 3 مورد استفاده برای نیز به عنوان رنگدانه ای به نام "کروم سبز" استفاده می شود. رنگ شیشه نمکی آن به رنگ سبز زمردی است. کروم عنصری شیمیایی است که وجود آن یاقوت سرخ را در می آورد. بنابراین در تولید یاقوت های مصنوعی استفاده می شود.

ایزوتوپ ها

ایزوتوپ های کروم دارای وزن اتمی از 43 تا 67 هستند. به طور معمول، این عنصر شیمیایی از سه شکل پایدار تشکیل شده است: 52 Cr، 53 Cr و 54 Cr. از این میان، 52 کروم رایج ترین است (83.8 درصد کل کروم طبیعی). علاوه بر این، 19 ایزوتوپ رادیویی توصیف شده است که 50 کروم پایدارترین آنهاست که نیمه عمر آن بیش از 1.8 x 10 17 سال است. نیمه عمر 51 Cr 27.7 روز است و برای همه ایزوتوپ های رادیواکتیو دیگر از 24 ساعت تجاوز نمی کند و برای اکثر آنها کمتر از یک دقیقه طول می کشد. این عنصر همچنین دارای دو متاستات است.

ایزوتوپ های کروم در پوسته زمین، به عنوان یک قاعده، ایزوتوپ های منگنز را همراهی می کنند، که در زمین شناسی کاربرد پیدا می کند. 53 کروم در طی واپاشی رادیواکتیو 53 Mn تشکیل می شود. نسبت ایزوتوپ منگنز/کروم سایر سرنخ‌های تاریخ اولیه را تقویت می‌کند منظومه شمسی. تغییرات نسبت 53 Cr/ 52 Cr و Mn/Cr از شهاب سنگ های مختلف ثابت می کند که هسته های اتمی جدید درست قبل از شکل گیری منظومه شمسی ایجاد شده اند.

عنصر شیمیایی کروم: خواص، فرمول ترکیبات

اکسید کروم (III) Cr 2 O 3 که به عنوان sesquioxide نیز شناخته می شود، یکی از چهار اکسید این عنصر شیمیایی است. از کرومیت به دست می آید. هنگامی که به عنوان رنگدانه برای رنگ آمیزی مینا و شیشه استفاده می شود، ترکیب سبز معمولاً به عنوان "سبز کروم" شناخته می شود. این اکسید می تواند در اسیدها حل شود و نمک تشکیل دهد و در قلیایی مذاب، کرومیت ها.

بی کرومات پتاسیم

K 2 Cr 2 O 7 یک عامل اکسید کننده قوی است و به عنوان یک عامل تمیز کننده برای ظروف شیشه ای آزمایشگاهی از مواد آلی ترجیح داده می شود. برای این کار از محلول اشباع آن استفاده می شود اما گاهی بر اساس حلالیت بیشتر آن با دی کرومات سدیم جایگزین می شود. علاوه بر این، می تواند فرآیند اکسیداسیون ترکیبات آلی را تنظیم کند، الکل اولیه را به آلدهید و سپس به دی اکسید کربن تبدیل کند.

دی کرومات پتاسیم می تواند باعث درماتیت کروم شود. کروم احتمالاً عامل ایجاد حساسیت است که منجر به ایجاد درماتیت، به ویژه در دست و ساعد می شود که مزمن است و درمان آن دشوار است. مانند سایر ترکیبات کروم (VI)، بی کرومات پتاسیم سرطان زا است. باید با دستکش و تجهیزات حفاظتی مناسب کار کرد.

اسید کرومیک

این ترکیب دارای ساختار فرضی H 2 CrO 4 است. نه اسیدهای کرومیک و نه دی کرومیک به طور طبیعی وجود دارند، اما آنیون های آنها در آنها یافت می شود مواد مختلف. "اسید کرومیک" که در فروش یافت می شود، در واقع انیدرید اسید آن است - تری اکسید CrO 3.

کرومات سرب (II).

PbCrO 4 دارای رنگ زرد روشن است و عملاً در آب نامحلول است. به همین دلیل به عنوان رنگدانه رنگی با نام تاج زرد کاربرد پیدا کرده است.

کروم و پیوند پنج ظرفیتی

کروم با توانایی خود در تشکیل پیوندهای پنج ظرفیتی متمایز می شود. این ترکیب توسط کروم (I) و یک رادیکال هیدروکربنی ایجاد می شود. یک پیوند پنج ظرفیتی بین دو اتم کروم تشکیل می شود. فرمول آن را می توان به صورت Ar-Cr-Cr-Ar نوشت که در آن Ar یک گروه معطر خاص است.

کاربرد

کروم یک عنصر شیمیایی است که خواص زیادی برای آن فراهم کرده است گزینه های مختلفبرنامه هایی که برخی از آنها در زیر ذکر شده است.

به فلزات در برابر خوردگی و سطحی براق مقاومت می کند. بنابراین، کروم در آلیاژهایی مانند فولاد ضد زنگ که به عنوان مثال در کارد و چنگال استفاده می شود، گنجانده می شود. همچنین برای آبکاری کروم استفاده می شود.

کروم یک کاتالیزور برای واکنش های مختلف است. از آن برای ساخت قالب برای پخت آجر استفاده می شود. نمک های آن پوست را برنزه می کند. بی کرومات پتاسیم برای اکسید کردن ترکیبات آلی مانند الکل ها و آلدئیدها و همچنین برای تمیز کردن ظروف شیشه ای آزمایشگاهی استفاده می شود. این ماده به عنوان یک ماده ثابت کننده برای رنگرزی پارچه عمل می کند و همچنین در عکاسی و چاپ عکس استفاده می شود.

از CrO 3 برای ساخت نوارهای مغناطیسی (مثلاً برای ضبط صدا) استفاده می شود که ویژگی های بهتری نسبت به فیلم های اکسید آهن دارند.

نقش در زیست شناسی

کروم سه ظرفیتی یک عنصر شیمیایی ضروری برای متابولیسم قند در بدن انسان است. در مقابل، کروم شش ظرفیتی بسیار سمی است.

اقدامات پیشگیرانه

فلز کروم و ترکیبات کروم (III) به طور کلی برای سلامتی خطرناک در نظر گرفته نمی شوند، اما مواد حاوی کروم (VI) در صورت بلع یا استنشاق می توانند سمی باشند. بیشتر این مواد برای چشم ها، پوست و غشاهای مخاطی تحریک کننده هستند. با قرار گرفتن در معرض مزمن، ترکیبات کروم (VI) در صورت عدم درمان مناسب می توانند باعث آسیب چشم شوند. علاوه بر این، یک سرطان زا شناخته شده است. دوز کشنده این عنصر شیمیایی حدود نصف قاشق چایخوری است. طبق توصیه های سازمان جهانی بهداشت، حداکثر غلظت مجاز کروم (VI) در آب آشامیدنی 0.05 میلی گرم در لیتر است.

از آنجایی که ترکیبات کروم در رنگ ها و برای دباغی چرم استفاده می شود، اغلب در خاک و آب های زیرزمینیتاسیسات صنعتی متروکه که نیاز به پاکسازی و مرمت محیطی دارند. پرایمر حاوی کروم (VI) هنوز به طور گسترده در صنایع هوافضا و خودرو استفاده می شود.

ویژگی های عنصر

اصلی مشخصات فیزیکیکروم به شرح زیر است:

• عدد اتمی: 24.
• وزن اتمی: 51.996.
• نقطه ذوب: 1890 درجه سانتیگراد.
• نقطه جوش: 2482 درجه سانتیگراد.
• حالت اکسیداسیون: +2، +3، +6.
• پیکربندی الکترون: 3d 5 4s 1.

محتوای مقاله

کروم- (کروم) کروم، یک عنصر شیمیایی از گروه 6 (VIb) سیستم دوره ای. عدد اتمی 24، جرم اتمی 51.996. 24 ایزوتوپ کروم شناخته شده از کروم 42 تا 66 کروم وجود دارد. ایزوتوپ های 52 Cr، 53 Cr، 54 Cr پایدار هستند. ترکیب ایزوتوپی کروم طبیعی: 50 Cr (نیمه عمر 1.8 10 17 سال) - 4.345٪، 52 Cr - 83.489٪، 53 Cr - 9.501٪، 54 Cr - 2.365٪. حالت های اصلی اکسیداسیون +3 و +6 هستند.

در سال 1761 استاد شیمی دانشگاه پترزبورگیوهان گوتلوب لمان، در دامنه شرقی کوه‌های اورال در معدن برزوفسکی، یک ماده معدنی قرمز شگفت‌انگیز کشف کرد که وقتی به پودر تبدیل شد، رنگ زرد روشنی به دست می‌داد. در سال 1766 لمان نمونه هایی از این ماده معدنی را به سن پترزبورگ آورد. او پس از تصفیه کریستال ها با اسید هیدروکلریک، رسوب سفید رنگی به دست آورد که در آن سرب پیدا کرد. لمان ماده معدنی را سرب قرمز سیبری (plomb rouge de Sibérie) نامید، اکنون مشخص شده است که کروکویت (از یونانی "krokos" - زعفران) - کرومات سرب طبیعی PbCrO 4 است.

جهانگرد و طبیعت شناس آلمانی پیتر سیمون پالاس (1741-1811) سفر آکادمی علوم سن پترزبورگ را به مناطق مرکزی روسیه رهبری کرد و در سال 1770 از اورال های جنوبی و میانی از جمله معدن برزوفسکی بازدید کرد و مانند لمان علاقه مند به کروکویت پالاس نوشت: «این کانی سرب قرمز شگفت‌انگیز در هیچ کانسار دیگری یافت نمی‌شود. هنگامی که آسیاب به پودر تبدیل می شود زرد می شود و می توان از آن در هنر مینیاتوری استفاده کرد. علیرغم نادر بودن و دشواری تحویل کروکویت از معدن برزوفسکی به اروپا (تقریباً دو سال طول کشید)، استفاده از این ماده معدنی به عنوان ماده رنگ آمیزی مورد استقبال قرار گرفت. در لندن و پاریس در پایان قرن هفدهم. همه افراد نجیب سوار کالسکه های رنگ شده با کروکویت ریز آسیاب شده بودند، علاوه بر این، بهترین نمونه های سرب قرمز سیبری به مجموعه بسیاری از کابینت های کانی شناسی در اروپا اضافه شد.

در سال 1796، نمونه ای از کروکوئیت به نیکولا لوئیس واکلین (1763-1829)، استاد شیمی در دانشکده کانی شناسی پاریس رسید، او این کانی را تجزیه و تحلیل کرد، اما چیزی در آن به جز اکسیدهای سرب، آهن و آلومینیوم نیافت. در ادامه مطالعه سرب قرمز سیبری، واکلین این ماده معدنی را با محلول پتاس جوشاند و پس از جداسازی رسوب سفید کربنات سرب، محلولی زرد رنگ از نمک ناشناخته به دست آورد. هنگامی که آن را با یک نمک سرب درمان کردند، یک رسوب زرد رنگ، با یک نمک جیوه، یک نمک قرمز تشکیل شد و وقتی کلرید قلع اضافه شد، محلول سبز شد. با تجزیه کروکویت با اسیدهای معدنی، او محلولی از "اسید سرب قرمز" به دست آورد، که تبخیر آن کریستال های قرمز یاقوتی به دست آورد (اکنون مشخص است که این انیدرید کروم است). او پس از کلسینه کردن آنها با زغال سنگ در یک بوته گرافیتی، پس از واکنش، تعداد زیادی کریستال سوزنی شکل خاکستری از یک فلز ناشناخته تا آن زمان کشف کرد. Vauquelin مقاومت بالای فلز و مقاومت آن در برابر اسیدها را بیان کرد.

واکلین عنصر جدید را کروم (از یونانی crwma - رنگ، رنگ) با توجه به ترکیبات چند رنگی که توسط آن تشکیل شده است، نامید. واکلین بر اساس تحقیقات خود برای اولین بار عنوان کرد که رنگ زمردی برخی از سنگ های قیمتیبه دلیل مخلوط شدن ترکیبات کروم در آنها. به عنوان مثال، زمرد طبیعی یک بریل سبز تیره رنگ است که در آن آلومینیوم تا حدی با کروم جایگزین می شود.

به احتمال زیاد، Vauquelin نه یک فلز خالص، بلکه کاربیدهای آن را به دست آورده است، همانطور که شکل سوزنی کریستال های به دست آمده نشان می دهد، اما با این وجود آکادمی علوم پاریس کشف یک عنصر جدید را ثبت کرد، و اکنون Vauquelin به درستی کاشف عنصر در نظر گرفته می شود. شماره 24.

یوری کروتیاکوف

اکسید کروم (II) و کروم (II) هیدروکسید بازی هستند

Cr(OH)+2HCl→CrCl+2HO

ترکیبات کروم (II) عوامل کاهنده قوی هستند. تحت تأثیر اکسیژن اتمسفر به یک ترکیب کروم (III) تبدیل می شود.

2CrCl+ 2HCl → 2CrCl+ H

4Cr(OH)+O+ 2HO→4Cr(OH)

اکسید کروم (III) CrO یک پودر سبز رنگ و نامحلول در آب است. می توان آن را با کلسینه کردن هیدروکسید کروم (III) یا دی کرومات های پتاسیم و آمونیوم به دست آورد:

2Cr(OH)-→CrO+3HO

4KCrO-→ 2CrO + 4KCrO + 3O

(NH)CrO-→ CrO+N+HO

تعامل با محلول های غلیظ اسیدها و قلیاها دشوار است:

Cr 2 O 3 + 6 KOH + 3H 2 O \u003d 2K 3 [Cr (OH) 6]

Cr 2 O 3 + 6HCl \u003d 2CrCl 3 + 3H 2 O

کروم (III) هیدروکسید Cr (OH) 3 از اثر قلیایی ها بر روی محلول های نمک های کروم (III) به دست می آید:

CrCl 3 + 3KOH \u003d Cr (OH) 3 ↓ + 3KSl

هیدروکسید کروم (III) یک رسوب خاکستری مایل به سبز است که پس از دریافت آن، قلیایی باید به مقدار کم مصرف شود. هیدروکسید کروم (III) که از این طریق به دست می آید، بر خلاف اکسید مربوطه، به راحتی با اسیدها و قلیاها، یعنی. خواص آمفوتریک را نشان می دهد:

Cr (OH) 3 + 3HNO 3 \u003d Cr (NO 3) 3 + 3H 2 O

Cr(OH) 3 + 3KOH = K 3 [Cr(OH)6] (هگزا هیدروکسوکرومیت K)

هنگامی که کروم (OH) 3 با مواد قلیایی ذوب می شود، متاکرومیت ها و ارتوکرومیت ها به دست می آیند:

Cr(OH) 3 + KOH = KCrO 2 (متاکرومیت K)+ 2H2O

Cr(OH) 3 + KOH = K 3 CrO 3 (اورتوکرومیت K)+ 3H2O

ترکیبات کروم (VI).

اکسید کروم (VI) - CrO 3 - ماده کریستالی تیره - قرمز، بسیار محلول در آب - یک اکسید اسید معمولی. این اکسید مربوط به دو اسید است:

CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 CrO 4 (اسید کرومیک - تشکیل شده با آب اضافی)

CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 Cr 2 O 7 (اسید دی کرومیک - در غلظت بالایی از اکسید کروم تشکیل می شود (3)).

اکسید کروم (6) یک عامل اکسید کننده بسیار قوی است، بنابراین به شدت با مواد آلی تعامل دارد:

C 2 H 5 OH + 4CrO 3 \u003d 2CO 2 + 2Cr 2 O 3 + 3H 2 O

همچنین ید، گوگرد، فسفر، زغال سنگ را اکسید می کند:

3S + 4CrO 3 \u003d 3SO 2 + 2Cr 2 O 3

هنگامی که تا دمای 250 درجه سانتیگراد گرم می شود، اکسید کروم (6) تجزیه می شود:

4CrO 3 \u003d 2Cr 2 O 3 + 3O 2

اکسید کروم (6) را می توان با اثر اسید سولفوریک غلیظ بر روی کرومات ها و دی کرومات های جامد به دست آورد:

K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + 2CrO 3 + H 2 O

اسیدهای کرومیک و دی کرومیک.

اسیدهای کرومیک و دی کرومیک فقط در محلول های آبی وجود دارند، آنها نمک های پایدار، به ترتیب کرومات ها و دی کرومات ها را تشکیل می دهند. کرومات ها و محلول های آنها زرد، دی کرومات ها نارنجی هستند.

کرومات - یون های کرومات 4 2- و دی کرومات - یون های Cr2O 7 2- به راحتی با تغییر محیط محلول به یکدیگر عبور می کنند.

در محیط اسیدی محلول، کرومات ها به دی کرومات تبدیل می شوند:

2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 = K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O

در یک محیط قلیایی، دی کرومات ها به کرومات تبدیل می شوند:

K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH \u003d 2K 2 CrO 4 + H 2 O

هنگامی که اسید دی کرومیک رقیق می شود به اسید کرومیک تبدیل می شود:

H 2 Cr 2 O 7 + H 2 O \u003d 2H 2 CrO 4

وابستگی خواص ترکیبات کروم به درجه اکسیداسیون.

حالت اکسیداسیون
ماهیت اکسید	پایه ای	آمفوتریک	اسید
هیدروکسید		Cr(OH) 3 - H 3 CrO 3
ماهیت هیدروکسید	پایه ای	آمفوتریک	اسید
→ تضعیف خواص اساسی و تقویت اسیدی →

خواص ردوکس ترکیبات کروم

واکنش ها در یک محیط اسیدی

در یک محیط اسیدی، ترکیبات Cr + 6 تحت تأثیر عوامل کاهنده به ترکیبات Cr + 3 تبدیل می شوند: H2S، SO2، FeSO4.

K 2 Cr 2 O 7 + 3H 2 S + 4H 2 SO 4 \u003d 3S + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O

S-2 – 2e → S 0

2Cr +6 + 6e → 2Cr +3

واکنش ها در یک محیط قلیایی

در یک محیط قلیایی، ترکیبات کروم Cr + 3 تحت تأثیر عوامل اکسید کننده به ترکیبات Cr + 6 تبدیل می شوند: J2، Br2، Cl2، Ag2O، KClO3، H2O2، KMnO4:

2KCrO 2 + 3 Br2 + 8 NaOH \u003d 2Na 2 CrO 4 + 2KBr + 4NaBr + 4H 2 O

Cr +3 - 3e → Cr +6