Propriétés optiques de l'oxyde de chrome 3. Le chrome dans la nature et son extraction industrielle

La découverte du chrome appartient à la période de développement rapide des études chimiques et analytiques des sels et des minéraux. En Russie, les chimistes se sont particulièrement intéressés à l'analyse des minéraux trouvés en Sibérie et presque inconnus en Europe occidentale. L'un de ces minéraux était le minerai de plomb rouge de Sibérie (crocoïte), décrit par Lomonossov. Le minéral a été étudié, mais rien d'autre que des oxydes de plomb, de fer et d'aluminium n'y ont été trouvés. Cependant, en 1797, Vauquelin, en faisant bouillir un échantillon finement broyé du minéral avec de la potasse et en précipitant du carbonate de plomb, obtint une solution rouge orangé. A partir de cette solution, il cristallise un sel rouge rubis, dont on isole un oxyde et un métal libre, différent de tous les métaux connus. Vauquelin l'appelait Chrome ( Chrome ) du mot grec- coloration, couleur; Certes, ce n'était pas la propriété du métal qui était visée, mais ses sels aux couleurs vives.

Trouver dans la nature.

Le minerai de chrome le plus important d'importance pratique est la chromite, dont la composition approximative correspond à la formule FeCrO ​​​​4.

On le trouve en Asie Mineure, dans l'Oural, en Amérique du Nord, en Afrique australe. La crocoïte minérale mentionnée ci-dessus - PbCrO 4 - est également d'une importance technique. L'oxyde de chrome (3) et certains de ses autres composés se trouvent également dans la nature. Dans la croûte terrestre, la teneur en chrome en termes de métal est de 0,03%. Le chrome se trouve sur le Soleil, les étoiles, les météorites.

Propriétés physiques.

Le chrome est un métal blanc, dur et cassant, exceptionnellement résistant chimiquement aux acides et aux alcalis. Il s'oxyde à l'air et présente un mince film d'oxyde transparent à la surface. Le chrome a une densité de 7,1 g/cm 3, son point de fusion est de +1875 0 C.

Reçu.

Avec un fort chauffage du minerai de fer au chrome avec du charbon, le chrome et le fer sont réduits:

FeO * Cr2O3 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO

À la suite de cette réaction, un alliage de chrome avec du fer se forme, qui se caractérise par une résistance élevée. Pour obtenir du chrome pur, il est réduit à partir d'oxyde de chrome(3) avec de l'aluminium :

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

Deux oxydes sont généralement utilisés dans ce processus - Cr 2 O 3 et CrO 3

Propriétés chimiques.

Grâce à une fine pellicule protectrice d'oxyde recouvrant la surface du chrome, il est très résistant aux acides et alcalis agressifs. Le chrome ne réagit pas avec les acides nitrique et sulfurique concentrés, ni avec l'acide phosphorique. Le chrome interagit avec les alcalis à t = 600-700 o C. Cependant, le chrome interagit avec les acides sulfurique et chlorhydrique dilués, déplaçant l'hydrogène :

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

À des températures élevées, le chrome brûle dans l'oxygène pour former de l'oxyde (III).

Le chrome chaud réagit avec la vapeur d'eau :

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

Le chrome réagit également avec les halogènes à haute température, les halogènes avec les hydrogènes, le soufre, l'azote, le phosphore, le charbon, le silicium, le bore, par exemple :

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

Les propriétés physiques et chimiques ci-dessus du chrome ont trouvé leur application dans divers domaines science et technologie. Par exemple, le chrome et ses alliages sont utilisés pour obtenir des revêtements à haute résistance et résistants à la corrosion dans l'ingénierie mécanique. Les alliages sous forme de ferrochrome sont utilisés comme outils de coupe des métaux. Les alliages chromés ont trouvé une application dans la technologie médicale, dans la fabrication d'équipements de procédés chimiques.

La position du chrome dans le tableau périodique des éléments chimiques :

Le chrome est à la tête du sous-groupe latéral du groupe VI du système périodique des éléments. Sa formule électronique est la suivante :

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

En remplissant les orbitales avec des électrons au niveau de l'atome de chrome, la régularité est violée, selon laquelle l'orbitale 4S aurait dû être remplie d'abord jusqu'à l'état 4S 2 . Cependant, du fait que l'orbitale 3d occupe une position énergétique plus favorable dans l'atome de chrome, elle est remplie jusqu'à la valeur 4d 5 . Un tel phénomène est observé dans les atomes de certains autres éléments des sous-groupes secondaires. Le chrome peut présenter des états d'oxydation de +1 à +6. Les plus stables sont les composés de chrome avec les états d'oxydation +2, +3, +6.

Composés de chrome divalent.

Oxyde de chrome (II) CrO - poudre noire pyrophorique (pyrophorique - capacité à s'enflammer dans l'air à l'état finement divisé). CrO se dissout dans l'acide chlorhydrique dilué :

CrO + 2HCl = CrCl2 + H2O

Dans l'air, lorsqu'il est chauffé au-dessus de 100 0 C, CrO se transforme en Cr 2 O 3.

Les sels de chrome divalent sont formés en dissolvant du chrome métallique dans des acides. Ces réactions ont lieu dans une atmosphère de gaz inactif (par exemple, H 2), car en présence d'air, le Cr(II) s'oxyde facilement en Cr(III).

L'hydroxyde de chrome est obtenu sous forme d'un précipité jaune par action d'une solution alcaline sur le chlorure de chrome (II) :

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

Cr(OH) 2 a des propriétés basiques, est un agent réducteur. L'ion Cr2+ hydraté est coloré en bleu pâle. Une solution aqueuse de CrCl 2 a une couleur bleue. Dans l'air en solution aqueuse, les composés Cr(II) se transforment en composés Cr(III). Ceci est particulièrement prononcé pour l'hydroxyde de Cr(II) :

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

Composés de chrome trivalent.

L'oxyde de chrome (III) Cr 2 O 3 est une poudre verte réfractaire. Il est proche du corindon en dureté. En laboratoire, il peut être obtenu en chauffant du bichromate d'ammonium :

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

Cr 2 O 3 - l'oxyde amphotère, lorsqu'il est fusionné avec des alcalis, forme des chromites: Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O

L'hydroxyde de chrome est également un composé amphotère :

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

Le CrCl 3 anhydre a l'apparence de feuilles violet foncé, est complètement insoluble dans l'eau froide et se dissout très lentement lorsqu'il est bouilli. Sulfate de chrome anhydre (III) Cr 2 (SO 4) 3 Couleur rose aussi peu soluble dans l'eau. En présence d'agents réducteurs, il se forme du sulfate de chrome violet Cr 2 (SO 4 ) 3 * 18H 2 O. On connaît également des hydrates de sulfate de chrome vert contenant une moindre quantité d'eau. L'alun de chrome KCr(SO 4) 2 *12H 2 O cristallise à partir de solutions contenant du sulfate de chrome violet et du sulfate de potassium. Une solution d'alun chromique devient verte lorsqu'elle est chauffée en raison de la formation de sulfates.

Réactions avec le chrome et ses composés

Presque tous les composés de chrome et leurs solutions sont intensément colorés. Ayant une solution incolore ou un précipité blanc, on peut conclure avec une forte probabilité que le chrome est absent.

1. On chauffe fortement dans la flamme d'un brûleur sur une tasse en porcelaine une quantité de bichromate de potassium telle qu'elle tiendra sur la pointe d'un couteau. Le sel ne libérera pas d'eau de cristallisation, mais fondra à une température d'environ 400 0 C avec formation d'un liquide sombre. Chauffons encore quelques minutes à feu vif. Après refroidissement, un précipité vert se forme sur le tesson. Une partie est soluble dans l'eau (elle devient jaune) et l'autre partie est laissée sur le tesson. Le sel se décompose lorsqu'il est chauffé, entraînant la formation de chromate de potassium jaune soluble K 2 CrO 4 et de Cr 2 O 3 vert.
2. Dissoudre 3 g de bichromate de potassium en poudre dans 50 ml d'eau. À une partie, ajoutez du carbonate de potassium. Il se dissoudra avec la libération de CO 2 et la couleur de la solution deviendra jaune clair. Le chromate est formé à partir du bichromate de potassium. Si nous ajoutons maintenant une solution à 50% d'acide sulfurique par portions, la couleur rouge-jaune du bichromate réapparaîtra.
3. Verser dans un tube à essai 5 ml. solution de bichromate de potassium, faire bouillir avec 3 ml d'acide chlorhydrique concentré sous tirage. Du chlore gazeux toxique jaune-vert est libéré de la solution, car le chromate oxydera HCl en Cl 2 et H 2 O. Le chromate lui-même se transformera en chlorure de chrome trivalent vert. Il peut être isolé en évaporant la solution, puis, en fusionnant avec de la soude et du nitrate, converti en chromate.
4. Lorsqu'une solution de nitrate de plomb est ajoutée, le chromate de plomb jaune précipite; lors de l'interaction avec une solution de nitrate d'argent, un précipité rouge-brun de chromate d'argent se forme.
5. Ajouter du peroxyde d'hydrogène à une solution de bichromate de potassium et acidifier la solution avec de l'acide sulfurique. La solution acquiert une couleur bleu foncé due à la formation de peroxyde de chrome. Le peroxyde, lorsqu'il est secoué avec de l'éther, se transformera en un solvant organique et le rendra bleu. Cette réaction est spécifique du chrome et est très sensible. Il peut être utilisé pour détecter le chrome dans les métaux et les alliages. Tout d'abord, il est nécessaire de dissoudre le métal. Avec une ébullition prolongée avec de l'acide sulfurique à 30% (de l'acide chlorhydrique peut également être ajouté), le chrome et de nombreux aciers se dissolvent partiellement. La solution résultante contient du sulfate de chrome (III). Pour pouvoir conduire une réaction de détection, on la neutralise d'abord avec de la soude caustique. L'hydroxyde de chrome (III) gris-vert précipite, qui se dissout dans le NaOH en excès et forme du chromite de sodium vert. Filtrer la solution et ajouter 30% de peroxyde d'hydrogène. Lorsqu'elle est chauffée, la solution jaunit, car la chromite est oxydée en chromate. L'acidification se traduira par une coloration bleue de la solution. Le composé coloré peut être extrait par agitation avec de l'éther.

Réactions analytiques pour les ions chrome.

1. A 3-4 gouttes d'une solution de chlorure de chrome CrCl 3 ajouter une solution 2M de NaOH jusqu'à dissolution du précipité initial. Notez la couleur du chromite de sodium formé. Chauffer la solution obtenue au bain-marie. Ce qui se passe?
2. A 2-3 gouttes de solution de CrCl 3 ajouter un volume égal de solution de NaOH 8M et 3-4 gouttes de solution de H 2 O 2 à 3%. Chauffer le mélange réactionnel au bain-marie. Ce qui se passe? Quel précipité se forme si la solution colorée résultante est neutralisée, on y ajoute CH 3 COOH, puis Pb (NO 3) 2 ?
3. Versez 4 à 5 gouttes de solutions de sulfate de chrome Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 et KMnO 4 dans un tube à essai. Chauffer le site de réaction pendant plusieurs minutes au bain-marie. Notez le changement de couleur de la solution. Qu'est-ce qui l'a causé?
4. A 3-4 gouttes de solution de K 2 Cr 2 O 7 acidifiée avec de l'acide nitrique, ajouter 2-3 gouttes de solution de H 2 O 2 et mélanger. La couleur bleue de la solution qui apparaît est due à l'apparition de l'acide perchromique H 2 CrO 6 :

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

Faites attention à la décomposition rapide de H 2 CrO 6 :

2H 2 CrO 6 + 8H+ = 2Cr 3+ + 3O 2 + 6H 2 O
Couleur bleue couleur verte

L'acide perchromique est beaucoup plus stable dans les solvants organiques.

1. A 3-4 gouttes de solution de K 2 Cr 2 O 7 acidifiée avec de l'acide nitrique, ajouter 5 gouttes d'alcool isoamylique, 2-3 gouttes de solution de H 2 O 2 et agiter le mélange réactionnel. La couche de solvant organique qui flotte vers le haut est colorée en bleu vif. La couleur s'estompe très lentement. Comparer la stabilité de H 2 CrO 6 en phases organique et aqueuse.
2. Lorsque les ions CrO 4 2- et Ba 2+ interagissent, un précipité jaune de chromate de baryum BaCrO 4 précipite.
3. Le nitrate d'argent forme un précipité rouge brique de chromate d'argent avec les ions CrO 4 2 .
4. Prenez trois tubes à essai. Déposer 5 à 6 gouttes de solution de K 2 Cr 2 O 7 dans l'une d'elles, le même volume de solution de K 2 CrO 4 dans la seconde et trois gouttes des deux solutions dans la troisième. Ajoutez ensuite trois gouttes de solution d'iodure de potassium dans chaque tube. Expliquez le résultat. Acidifier la solution dans le second tube. Ce qui se passe? Pourquoi?

Expériences divertissantes avec des composés de chrome

1. Un mélange de CuSO 4 et de K 2 Cr 2 O 7 devient vert lorsqu'un alcali est ajouté et devient jaune en présence d'acide. En chauffant 2 mg de glycérol avec une petite quantité de (NH 4) 2 Cr 2 O 7 puis en ajoutant de l'alcool, on obtient après filtration une solution vert vif qui vire au jaune lorsqu'on ajoute de l'acide et qui vire au vert en milieu neutre ou alcalin. moyen.
2. Placer au centre de la boîte avec du thermite "mélange rubis" - soigneusement broyé et placé dans une feuille d'aluminium Al 2 O 3 (4,75 g) avec l'ajout de Cr 2 O 3 (0,25 g). Pour que le pot ne refroidisse pas plus longtemps, il est nécessaire de l'enterrer sous le bord supérieur dans le sable et, une fois la thermite enflammée et le début de la réaction, recouvrez-le d'une feuille de fer et remplissez-le de sable. Banque à creuser en une journée. Le résultat est une poudre rouge rubis.
3. 10 g de bichromate de potassium sont triturés avec 5 g de nitrate de sodium ou de potassium et 10 g de sucre. Le mélange est humidifié et mélangé avec du collodion. Si la poudre est comprimée dans un tube de verre, puis que le bâton est poussé et incendié à partir de la fin, un «serpent» commencera à ramper, d'abord noir et après refroidissement - vert. Un bâton de 4 mm de diamètre brûle à une vitesse d'environ 2 mm par seconde et s'allonge 10 fois.
4. Si vous mélangez des solutions de sulfate de cuivre et de bichromate de potassium et ajoutez un peu de solution d'ammoniac, un précipité brun amorphe de la composition 4СuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O tombera, qui se dissout dans l'acide chlorhydrique pour former une solution jaune, et en excès d'ammoniaque on obtient une solution verte. Si l'on ajoute encore de l'alcool à cette solution, il se forme un précipité vert qui, après filtration, devient bleu, et après séchage, bleu-violet avec des étincelles rouges, bien visibles sous une forte lumière.
5. L'oxyde de chrome laissé après les expériences « volcan » ou « serpent pharaon » peut être régénéré. Pour ce faire, il faut fondre 8 g de Cr 2 O 3 et 2 g de Na 2 CO 3 et 2,5 g de KNO 3 et traiter l'alliage refroidi avec de l'eau bouillante. Le chromate soluble est obtenu, qui peut également être converti en d'autres composés Cr(II) et Cr(VI), y compris le dichromate d'ammonium d'origine.

Exemples de transitions redox impliquant le chrome et ses composés

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

a) (NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O b) Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O
c) 2NaCrO 2 + 3Br 2 + 8NaOH = 6NaBr + 2Na 2 CrO 4 + 4H 2 O
d) 2Na 2 CrO 4 + 2HCl = Na 2 Cr 2 O 7 + 2NaCl + H 2 O

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

a) 2Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H 2 O = 2Cr(OH) 3
b) Cr(OH) 3 + 3HCl = CrCl 3 + 3H 2 O
c) 2CrCl 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 O = K 2 Cr 2 O 7 + 2Mn(OH) 2 + 6HCl
d) 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+

a) CrO + 2HCl = CrCl2 + H2O
b) CrO + H 2 O \u003d Cr (OH) 2
c) Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H 2 O = 2Cr(OH) 3
d) Cr(OH) 3 + 3HNO 3 = Cr(NO 3) 3 + 3H 2 O
e) 4Cr (NO 3) 3 \u003d 2Cr 2 O 3 + 12NO 2 + O 2
f) Cr 2 O 3 + 2 NaOH = 2 NaCrO 2 + H 2 O

Élément Chrome en tant qu'artiste

Les chimistes se sont souvent tournés vers le problème de la création de pigments artificiels pour la peinture. Aux XVIIIe et XIXe siècles, la technologie permettant d'obtenir de nombreux matériaux picturaux a été développée. Louis Nicolas Vauquelin en 1797, qui découvrit l'élément chrome jusqu'alors inconnu dans le minerai rouge de Sibérie, prépara une nouvelle peinture remarquablement stable - le vert de chrome. Son chromophore est l'oxyde de chrome (III) aqueux. Sous le nom de "vert émeraude", il a commencé à être produit en 1837. Plus tard, L. Vauquelen proposa plusieurs nouvelles peintures : barytine, zinc et jaune de chrome. Au fil du temps, ils ont été remplacés par des pigments jaunes, orange plus persistants à base de cadmium.

Le vert de chrome est la peinture la plus durable et la plus résistante à la lumière qui n'est pas affectée par les gaz atmosphériques. Frotté à l'huile, le vert de chrome a un grand pouvoir couvrant et est donc capable de sécher rapidement depuis le 19ème siècle. il est largement utilisé en peinture. Il est d'une grande importance dans la peinture sur porcelaine. Le fait est que les produits en porcelaine peuvent être décorés avec de la peinture sous glaçure et sur glaçure. Dans le premier cas, les peintures sont appliquées à la surface d'un produit légèrement cuit, qui est ensuite recouvert d'une couche de glaçure. Vient ensuite la cuisson principale à haute température: pour le frittage de la masse de porcelaine et la fusion de la glaçure, les produits sont chauffés à 1350 - 1450 0 С. haute température très peu de peintures peuvent résister aux changements chimiques et, autrefois, il n'y avait que deux de ces peintures - le cobalt et le chrome. L'oxyde noir de cobalt, appliqué à la surface d'un article en porcelaine, fusionne avec la glaçure lors de la cuisson, interagissant chimiquement avec elle. En conséquence, des silicates de cobalt bleu vif se forment. Cette porcelaine bleu cobalt est bien connue de tous. L'oxyde de chrome (III) n'interagit pas chimiquement avec les composants de la glaçure et se situe simplement entre les éclats de porcelaine et la glaçure transparente avec une couche "sourde".

En plus du vert de chrome, les artistes utilisent des peintures dérivées du Volkonskoite. Ce minéral du groupe des montmorillonites (un minéral argileux de la sous-classe des silicates complexes Na (Mo, Al), Si 4 O 10 (OH) 2) a été découvert en 1830 par le minéralogiste russe Kemmerer et nommé d'après M.N. Volkonskaya, la fille du héros de la bataille de Borodino, le général N N. Raevsky, épouse du décembriste S. G. Volkonsky Volkonskoite est une argile contenant jusqu'à 24% d'oxyde de chrome, ainsi que des oxydes d'aluminium et de fer (III) détermine sa coloration diverse - de la couleur d'un sapin d'hiver noirci à la couleur vert vif d'une grenouille des marais.

Pablo Picasso s'est tourné vers les géologues de notre pays avec une demande d'étude des réserves de Volkonskoite, ce qui donne à la peinture un ton frais unique. À l'heure actuelle, une méthode a été développée pour obtenir de la wolkonskoïte artificielle. Il est intéressant de noter que, selon les recherches modernes, les peintres d'icônes russes utilisaient des peintures de ce matériau dès le Moyen Âge, bien avant sa découverte « officielle ». Le vert de Guinier (créé en 1837), dont le chromoforme est un hydrate d'oxyde de chrome Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O, où une partie de l'eau est liée chimiquement et une partie adsorbée, était également apprécié des artistes. Ce pigment donne à la peinture une teinte émeraude.

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Chromé - élément chimique de numéro atomique 24. C'est un métal gris acier dur et brillant qui se polit bien et ne ternit pas. Utilisé dans les alliages tels que l'acier inoxydable et comme revêtement. Le corps humain a besoin de petites quantités de chrome trivalent pour métaboliser le sucre, mais le Cr(VI) est hautement toxique.

Divers composés de chrome, tels que l'oxyde de chrome (III) et le chromate de plomb, sont de couleur vive et sont utilisés dans les peintures et les pigments. La couleur rouge d'un rubis est due à la présence de cet élément chimique. Certaines substances, en particulier le sodium, sont des agents oxydants utilisés pour oxyder les composés organiques et (avec l'acide sulfurique) pour nettoyer la verrerie de laboratoire. De plus, l'oxyde de chrome (VI) est utilisé dans la production de bandes magnétiques.

Découverte et étymologie

L'histoire de la découverte de l'élément chimique chrome est la suivante. En 1761, Johann Gottlob Lehmann a trouvé un minéral rouge orangé dans les montagnes de l'Oural et l'a nommé "plomb rouge de Sibérie". Bien qu'il ait été identifié à tort comme un composé de plomb avec du sélénium et du fer, le matériau était en fait du chromate de plomb avec formule chimique PbCrO4. Aujourd'hui, il est connu sous le nom de minéral croconte.

En 1770, Peter Simon Pallas visita l'endroit où Leman trouva un minerai de plomb rouge qui avait une très caractéristiques bénéfiques pigment dans les peintures. L'utilisation du plomb rouge de Sibérie comme peinture s'est rapidement développée. De plus, le jaune vif du croconte est devenu à la mode.

En 1797, Nicolas-Louis Vauquelin obtient des échantillons de rouge En mélangeant du croconte avec de l'acide chlorhydrique, il obtient l'oxyde CrO 3 . Le chrome en tant qu'élément chimique a été isolé en 1798. Vauquelin l'a obtenu en chauffant de l'oxyde avec du charbon de bois. Il a également pu détecter des traces de chrome dans des pierres précieuses telles que le rubis et l'émeraude.

Dans les années 1800, le Cr était principalement utilisé dans les peintures et les sels pour cuir. Aujourd'hui, 85% du métal est utilisé dans les alliages. Le reste est utilisé dans l'industrie chimique, la production de matériaux réfractaires et l'industrie de la fonderie.

La prononciation de l'élément chimique chrome correspond au grec χρῶμα, qui signifie « couleur », en raison des nombreux composés colorés qu'on peut en tirer.

Exploitation minière et production

L'élément est en chromite (FeCr 2 O 4). Environ la moitié de ce minerai dans le monde est extrait en Afrique du Sud. De plus, le Kazakhstan, l'Inde et la Turquie sont ses principaux producteurs. Il y a suffisamment de gisements explorés de chromite, mais géographiquement ils sont concentrés au Kazakhstan et en Afrique australe.

Les gisements de chrome métallique natif sont rares, mais ils existent. Par exemple, il est extrait à la mine Udachnaya en Russie. Il est riche en diamants et l'environnement réducteur a contribué à la formation de chrome pur et de diamants.

Pour la production industrielle de métal, les minerais de chromite sont traités avec un alcali fondu (soude caustique, NaOH). Dans ce cas, il se forme du chromate de sodium (Na 2 CrO 4) qui est réduit par le carbone en oxyde Cr 2 O 3 . Le métal est obtenu en chauffant l'oxyde en présence d'aluminium ou de silicium.

En 2000, environ 15 Mt de minerai de chromite ont été extraits et transformés en 4 Mt de ferrochrome, 70 % de chrome-fer, d'une valeur marchande estimée à 2,5 milliards de dollars américains.

Caractéristiques principales

La caractéristique de l'élément chimique chrome est due au fait qu'il s'agit d'un métal de transition de la quatrième période du tableau périodique et qu'il se situe entre le vanadium et le manganèse. Inclus dans le groupe VI. Il fond à une température de 1907 °C. En présence d'oxygène, le chrome forme rapidement une fine couche d'oxyde, qui protège le métal d'une interaction ultérieure avec l'oxygène.

En tant qu'élément de transition, il réagit avec des substances dans diverses proportions. Ainsi, il forme des composés dans lesquels il a divers degrés oxydation. Le chrome est un élément chimique avec des états fondamentaux +2, +3 et +6, dont +3 est le plus stable. De plus, les états +1, +4 et +5 sont observés dans de rares cas. Les composés de chrome à l'état d'oxydation +6 sont des agents oxydants puissants.

De quelle couleur est le chrome ? L'élément chimique confère une teinte rubis. Le Cr 2 O 3 utilisé pour est également utilisé comme pigment appelé "vert de chrome". Ses sels colorent le verre dans une couleur vert émeraude. Le chrome est un élément chimique dont la présence donne un rouge rubis. Par conséquent, il est utilisé dans la production de rubis synthétiques.

isotopes

Les isotopes du chrome ont des poids atomiques de 43 à 67. Typiquement, cet élément chimique se compose de trois formes stables : 52 Cr, 53 Cr et 54 Cr. Parmi ceux-ci, le 52 Cr est le plus courant (83,8 % de tout le chrome naturel). De plus, 19 radio-isotopes ont été décrits, dont le 50 Cr est le plus stable, avec une demi-vie supérieure à 1,8 x 10 17 ans. Le 51 Cr a une demi-vie de 27,7 jours, et pour tous les autres isotopes radioactifs, elle ne dépasse pas 24 heures, et pour la plupart d'entre eux, elle dure moins d'une minute. L'élément a également deux méta-états.

Les isotopes du chrome dans la croûte terrestre accompagnent généralement les isotopes du manganèse, qui trouvent une application en géologie. Le 53 Cr se forme lors de la désintégration radioactive du 53 Mn. Le rapport isotopique Mn/Cr renforce d'autres indices de l'histoire ancienne système solaire. Les changements dans les rapports 53 Cr/ 52 Cr et Mn/Cr de différentes météorites prouvent que de nouveaux noyaux atomiques ont été créés juste avant la formation du système solaire.

Chrome élément chimique: propriétés, formule des composés

L'oxyde de chrome (III) Cr 2 O 3, également appelé sesquioxyde, est l'un des quatre oxydes de cet élément chimique. Il est obtenu à partir de chromite. Le composé vert est communément appelé "vert de chrome" lorsqu'il est utilisé comme pigment pour la peinture sur émail et sur verre. L'oxyde peut se dissoudre dans les acides, formant des sels, et dans les alcalis fondus, les chromites.

Bichromate de potassium

K 2 Cr 2 O 7 est un agent oxydant puissant et est préféré comme agent de nettoyage pour la verrerie de laboratoire à partir de matières organiques. Pour cela, on utilise sa solution saturée, mais on la remplace parfois par du bichromate de sodium, en raison de la solubilité plus élevée de ce dernier. De plus, il peut réguler le processus d'oxydation des composés organiques, en convertissant l'alcool primaire en aldéhyde, puis en dioxyde de carbone.

Le bichromate de potassium peut provoquer une dermatite au chrome. Le chrome est probablement à l'origine de la sensibilisation conduisant au développement de dermatites, notamment des mains et des avant-bras, qui sont chroniques et difficiles à traiter. Comme les autres composés du Cr(VI), le bichromate de potassium est cancérigène. Il doit être manipulé avec des gants et un équipement de protection approprié.

Acide chromique

Le composé a la structure hypothétique H 2 CrO 4 . Ni les acides chromiques ni les acides dichromiques ne se produisent naturellement, mais leurs anions se trouvent dans diverses substances. "L'acide chromique", que l'on trouve en vente, est en fait son anhydride d'acide - le trioxyde de CrO 3 .

Chromate de plomb(II)

PbCrO 4 a une couleur jaune vif et est pratiquement insoluble dans l'eau. Pour cette raison, il a trouvé une application comme pigment colorant sous le nom de "couronne jaune".

Cr et liaison pentavalente

Le chrome se distingue par sa capacité à former des liaisons pentavalentes. Le composé est créé par Cr(I) et un radical hydrocarboné. Une liaison pentavalente est formée entre deux atomes de chrome. Sa formule peut être écrite sous la forme Ar-Cr-Cr-Ar où Ar est un groupe aromatique spécifique.

Application

Le chrome est un élément chimique dont les propriétés lui confèrent de nombreuses diverses possibilités applications, dont certaines sont énumérées ci-dessous.

Il confère aux métaux une résistance à la corrosion et une surface brillante. Par conséquent, le chrome est inclus dans des alliages tels que l'acier inoxydable, utilisé en coutellerie, par exemple. Il est également utilisé pour le chromage.

Le chrome est un catalyseur pour diverses réactions. Il est utilisé pour fabriquer des moules pour la cuisson des briques. Ses sels tannent la peau. Le bichromate de potassium est utilisé pour oxyder les composés organiques tels que les alcools et les aldéhydes, ainsi que pour nettoyer la verrerie de laboratoire. Il sert d'agent de fixation pour la teinture des tissus et est également utilisé en photographie et en impression photo.

CrO 3 est utilisé pour fabriquer des bandes magnétiques (par exemple, pour l'enregistrement audio), qui ont de meilleures caractéristiques que les films d'oxyde de fer.

Rôle en biologie

Le chrome trivalent est un élément chimique essentiel au métabolisme du sucre dans le corps humain. En revanche, le Cr hexavalent est hautement toxique.

Des mesures de précaution

Les composés de chrome métallique et de Cr(III) ne sont généralement pas considérés comme dangereux pour la santé, mais les substances contenant du Cr(VI) peuvent être toxiques si elles sont ingérées ou inhalées. La plupart de ces substances sont irritantes pour les yeux, la peau et les muqueuses. En cas d'exposition chronique, les composés de chrome (VI) peuvent causer des lésions oculaires s'ils ne sont pas correctement traités. De plus, c'est un cancérigène reconnu. La dose létale de cet élément chimique est d'environ une demi-cuillère à café. Selon les recommandations de l'Organisation mondiale de la santé, la concentration maximale admissible de Cr (VI) dans boire de l'eau est de 0,05 mg par litre.

Étant donné que les composés du chrome sont utilisés dans les teintures et pour le tannage du cuir, on les trouve souvent dans le sol et eaux souterraines installations industrielles abandonnées nécessitant un nettoyage et une restauration de l'environnement. Les apprêts contenant du Cr(VI) sont encore largement utilisés dans les industries aérospatiale et automobile.

Propriétés des éléments

Principal propriétés physiques chrome sont les suivants :

• Numéro atomique : 24.
• Masse atomique : 51.996.
• Point de fusion : 1890 °C.
• Point d'ébullition : 2482 °C.
• Etat d'oxydation : +2, +3, +6.
• Configuration électronique : 3d 5 4s 1 .

Le contenu de l'article

CHROME– (Chrome) Cr, un élément chimique du groupe 6(VIb) Système périodique. Numéro atomique 24, masse atomique 51.996. Il existe 24 isotopes connus du chrome allant du 42 Cr au 66 Cr. Les isotopes 52 Cr, 53 Cr, 54 Cr sont stables. La composition isotopique du chrome naturel : 50 Cr (demi-vie 1,8 10 17 ans) - 4,345 %, 52 Cr - 83,489 %, 53 Cr - 9,501 %, 54 Cr - 2,365 %. Les principaux états d'oxydation sont +3 et +6.

En 1761 professeur de chimie Université de Saint-Pétersbourg Johann Gottlob Lehmann, au pied oriental des montagnes de l'Oural à la mine Berezovsky, a découvert un merveilleux minéral rouge qui, une fois broyé en poudre, a donné une couleur jaune vif. En 1766, Leman a apporté des échantillons du minéral à Saint-Pétersbourg. Après avoir traité les cristaux avec de l'acide chlorhydrique, il obtient un précipité blanc, dans lequel il trouve du plomb. Le Léman appelait le minéral plomb rouge de Sibérie (plomb rouge de Sibérie), on sait maintenant qu'il s'agissait de crocoïte (du grec "krokos" - safran) - chromate de plomb naturel PbCrO 4.

Le voyageur et naturaliste allemand Peter Simon Pallas (1741-1811) a dirigé l'expédition de l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg dans les régions centrales de la Russie et, en 1770, a visité le sud et le moyen Oural, y compris la mine Berezovsky et, comme Lehman, est devenu intéressé par le crocoïte. Pallas a écrit : « Cet étonnant minerai de plomb rouge ne se trouve dans aucun autre gisement. Devient jaune lorsqu'il est broyé en poudre et peut être utilisé dans l'art miniature. Malgré la rareté et la difficulté de livrer la crocoïte de la mine Berezovsky en Europe (cela a pris près de deux ans), l'utilisation du minéral comme matière colorante a été appréciée. À Londres et à Paris à la fin du XVIIe siècle. toutes les personnes nobles montaient dans des voitures peintes avec de la crocoïte finement broyée, de plus, les meilleurs échantillons de plomb rouge de Sibérie ont été ajoutés aux collections de nombreux cabinets minéralogiques en Europe.

En 1796, un échantillon de crocoite est venu à Nicolas-Louis Vauquelin (1763-1829), professeur de chimie à l'École minéralogique de Paris, qui a analysé le minéral, mais n'y a rien trouvé sauf des oxydes de plomb, de fer et d'aluminium. Poursuivant l'étude du plomb rouge sibérien, Vauquelin fit bouillir le minéral avec une solution de potasse et, après avoir séparé le précipité blanc de carbonate de plomb, obtint une solution jaune d'un sel inconnu. Lorsqu'il a été traité avec un sel de plomb, un précipité jaune s'est formé, avec un sel de mercure, un rouge, et lorsqu'on a ajouté du chlorure d'étain, la solution est devenue verte. En décomposant la crocoïte avec des acides minéraux, il obtient une solution "d'acide de plomb rouge", dont l'évaporation donne des cristaux rouge rubis (il est maintenant clair qu'il s'agissait d'anhydride chromique). Après les avoir calcinés avec du charbon dans un creuset en graphite, après la réaction, il a découvert un grand nombre de cristaux gris en forme d'aiguille intercalés d'un métal inconnu jusqu'à cette époque. Vauquelin a souligné la haute réfractarité du métal et sa résistance aux acides.

Vauquelin a appelé le nouvel élément chrome (du grec crwma - couleur, couleur) en raison des nombreux composés multicolores qu'il forme. Sur la base de ses recherches, Vauquelin affirma pour la première fois que la couleur émeraude de certains pierres précieuses en raison du mélange de composés de chrome en eux. Par exemple, l'émeraude naturelle est un béryl de couleur vert foncé dans lequel l'aluminium est partiellement remplacé par du chrome.

Très probablement, Vauquelin a obtenu non pas du métal pur, mais ses carbures, comme en témoigne la forme en aiguille des cristaux obtenus, mais l'Académie des sciences de Paris a néanmoins enregistré la découverte d'un nouvel élément, et maintenant Vauquelin est considéré à juste titre comme le découvreur de élément n° 24.

Youri Krutyakov

Oxyde de chrome(II) et l'hydroxyde de chrome(II) sont basiques

Cr(OH)+2HCl→CrCl+2HO

Les composés de chrome (II) sont de puissants agents réducteurs ; transformer en un composé de chrome (III) sous l'action de l'oxygène atmosphérique.

2CrCl+ 2HCl → 2CrCl+ H

4Cr(OH)+O+ 2HO→4Cr(OH)

Oxyde de chrome(III) CrO est une poudre verte insoluble dans l'eau. Il peut être obtenu par calcination de l'hydroxyde de chrome(III) ou des bichromates de potassium et d'ammonium :

2Cr(OH)-→CrO+ 3HO

4KCrO-→ 2CrO + 4KCrO + 3O

(NH)CrO-→ CrO+ N+ HO

Il est difficile d'interagir avec des solutions concentrées d'acides et d'alcalis :

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

L'hydroxyde de chrome (III) Cr (OH) 3 est obtenu par action d'alcalis sur des solutions de sels de chrome (III) :

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

L'hydroxyde de chrome (III) est un précipité gris-vert, à la réception duquel l'alcali doit être pris en quantité insuffisante. L'hydroxyde de chrome (III) ainsi obtenu, contrairement à l'oxyde correspondant, interagit facilement avec les acides et les alcalis, c'est-à-dire présente des propriétés amphotères :

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

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

Lorsque Cr (OH) 3 est fusionné avec des alcalis, on obtient des métachromites et des orthochromites :

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

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

Composés de chrome(VI).

Oxyde de chrome (VI) - CrO 3 - substance cristalline rouge foncé, très soluble dans l'eau - un oxyde acide typique. Cet oxyde correspond à deux acides :

CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 CrO 4 (acide chromique - formé avec un excès d'eau)

CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 Cr 2 O 7 (acide dichromique - se forme à une concentration élevée d'oxyde de chrome (3)).

L'oxyde de chrome (6) est un agent oxydant très puissant, il interagit donc vigoureusement avec les substances organiques :

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

Il oxyde également l'iode, le soufre, le phosphore, le charbon :

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

Chauffé à 250 0 C, l'oxyde de chrome (6) se décompose :

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

L'oxyde de chrome (6) peut être obtenu par action de l'acide sulfurique concentré sur des chromates et dichromates solides :

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

Acides chromique et dichromique.

Les acides chromique et dichromique n'existent qu'en solution aqueuse, ils forment des sels stables, respectivement des chromates et des dichromates. Les chromates et leurs solutions sont jaunes, les bichromates sont orange.

Les ions chromate - CrO 4 2- et dichromate - Cr2O 7 2- passent facilement les uns dans les autres lorsque l'environnement de la solution change

Dans le milieu acide de la solution, les chromates se transforment en bichromates :

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

En milieu alcalin, les dichromates se transforment en chromates :

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

Une fois dilué, l'acide dichromique devient de l'acide chromique :

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

Dépendance des propriétés des composés de chrome sur le degré d'oxydation.

État d'oxydation
La nature de l'oxyde	de base	amphotère	acide
Hydroxyde		Cr(OH) 3 - H 3 CrO 3
La nature de l'hydroxyde	de base	amphotère	acide
→ affaiblissement des propriétés basiques et renforcement des acides →

Propriétés redox des composés du chrome.

Réactions en milieu acide.

En milieu acide, les composés Cr +6 se transforment en composés Cr +3 sous l'action des réducteurs : H 2 S, SO 2, FeSO 4

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

Réactions en milieu alcalin.

En milieu alcalin, les composés du chrome Cr+3 sont transformés en composés Cr+6 sous l'action des agents oxydants : J2, Br2, Cl2, Ag2O, KClO3, H2O2, KMnO4 :

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

Cr +3 - 3e → Cr +6