Optička svojstva kromovog oksida 3. Krom u prirodi i njegova industrijska ekstrakcija

Otkriće kroma pripada razdoblju naglog razvoja kemijsko-analitičkih istraživanja soli i minerala. U Rusiji su se kemičari posebno zanimali za analizu minerala pronađenih u Sibiru, a gotovo nepoznatih u zapadnoj Europi. Jedan od tih minerala bila je sibirska crvena olovna ruda (krokoit), koju je opisao Lomonosov. Mineral je istražen, ali u njemu nije pronađeno ništa osim oksida olova, željeza i aluminija. Međutim, 1797. Vauquelin je kuhanjem fino mljevenog uzorka minerala s potašom i taloženjem olovnog karbonata dobio narančastocrvenu otopinu. Iz te je otopine kristalizirao rubin-crvenu sol, iz koje je izoliran oksid i slobodni metal, različit od svih poznatih metala. Vauquelin ga je nazvao Krom ( Krom ) od grčke riječi- bojanje, boja; Istina, ovdje se nije mislilo na svojstvo metala, već na njegove jarko obojene soli.

Nalaz u prirodi.

Najvažnija ruda kroma od praktičnog značaja je kromit, čiji približni sastav odgovara formuli FeCrO ​​​​4.

Nalazi se u Maloj Aziji, na Uralu, u Sjevernoj Americi, u južnoj Africi. Gore spomenuti mineral krokoit - PbCrO 4 - također je od tehničke važnosti. Kromov oksid (3) i neki drugi njegovi spojevi također se nalaze u prirodi. U zemljinoj kori sadržaj kroma u odnosu na metal iznosi 0,03%. Krom se nalazi na Suncu, zvijezdama, meteoritima.

Fizička svojstva.

Krom je bijeli, tvrdi i krti metal, izrazito kemijski otporan na kiseline i lužine. Oksidira na zraku i ima tanki prozirni oksidni film na površini. Krom ima gustoću od 7,1 g / cm 3, njegova točka taljenja je +1875 0 C.

Priznanica.

S jakim zagrijavanjem krom željezne rude s ugljenom, krom i željezo se reduciraju:

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

Kao rezultat ove reakcije nastaje legura kroma i željeza, koja se odlikuje visokom čvrstoćom. Da bi se dobio čisti krom, on se reducira iz krom(3) oksida aluminijem:

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

U ovom procesu obično se koriste dva oksida - Cr 2 O 3 i CrO 3

Kemijska svojstva.

Zahvaljujući tankom zaštitnom oksidnom filmu koji prekriva površinu kroma, vrlo je otporan na agresivne kiseline i lužine. Krom ne reagira s koncentriranom dušičnom i sumpornom kiselinom, kao ni s fosfornom kiselinom. Krom stupa u interakciju s alkalijama pri t = 600-700 o C. Međutim, krom stupa u interakciju s razrijeđenom sumpornom i klorovodičnom kiselinom, istiskujući vodik:

2Cr + 3H 2 SO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2
2Cr + 6HCl = 2CrCl3 + 3H 2

Na visokim temperaturama krom izgara u kisiku stvarajući oksid (III).

Vrući krom reagira s vodenom parom:

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

Krom također reagira s halogenima na visokim temperaturama, halogeni s vodicima, sumporom, dušikom, fosforom, ugljenom, silicijem, borom, na primjer:

Cr + 2HF = CrF2 + H2
2Cr + N2 = 2CrN
2Cr + 3S = Cr2S3
Cr + Si = CrSi

Navedena fizikalna i kemijska svojstva kroma našla su svoju primjenu u razna područja Znanost i tehnologija. Na primjer, krom i njegove legure koriste se za dobivanje premaza visoke čvrstoće otpornih na koroziju u strojogradnji. Legure u obliku ferokroma koriste se kao alati za rezanje metala. Kromirane legure našle su primjenu u medicinskoj tehnologiji, u proizvodnji kemijske procesne opreme.

Položaj kroma u periodnom sustavu kemijskih elemenata:

Krom je na čelu bočne podskupine VI skupine periodnog sustava elemenata. Njegova elektronička formula je sljedeća:

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

Pri popunjavanju orbitala elektronima kod atoma kroma narušava se pravilnost prema kojoj je prvo trebala biti ispunjena 4S orbitala do stanja 4S 2 . Međutim, zbog činjenice da 3d orbitala zauzima povoljniji energetski položaj u atomu kroma, ona je popunjena do vrijednosti 4d 5 . Takva se pojava opaža kod atoma nekih drugih elemenata sekundarnih podskupina. Krom može pokazivati ​​oksidacijska stanja od +1 do +6. Najstabilniji su spojevi kroma s oksidacijskim stupnjem +2, +3, +6.

Spojevi dvovalentnog kroma.

Krom oksid (II) CrO - piroforni crni prah (piroforan - sposobnost paljenja u zraku u fino razdijeljenom stanju). CrO se otapa u razrijeđenoj klorovodičnoj kiselini:

CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O

Na zraku, kada se zagrije iznad 100 0 C, CrO prelazi u Cr 2 O 3.

Soli dvovalentnog kroma nastaju otapanjem metalnog kroma u kiselinama. Ove se reakcije odvijaju u atmosferi neaktivnog plina (na primjer, H 2), jer u prisutnosti zraka Cr(II) se lako oksidira u Cr(III).

Krom hidroksid dobiva se u obliku žutog taloga djelovanjem otopine lužine na krom (II) klorid:

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

Cr(OH) 2 ima bazična svojstva, redukcijsko je sredstvo. Hidratizirani Cr2+ ion obojen je blijedoplavo. Vodena otopina CrCl 2 ima plavu boju. Na zraku u vodenim otopinama spojevi Cr(II) prelaze u spojeve Cr(III). To je posebno izraženo za Cr(II) hidroksid:

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

Spojevi trovalentnog kroma.

Kromov oksid (III) Cr 2 O 3 je vatrostalni zeleni prah. Po tvrdoći je blizak korundu. U laboratoriju se može dobiti zagrijavanjem amonijevog dikromata:

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

Cr 2 O 3 - amfoterni oksid, kada se stopi s alkalijama, stvara kromite: Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O

Krom hidroksid je također amfoteran spoj:

Cr(OH)3 + HCl = CrCl3 + 3H2O
Cr(OH)3 + NaOH = NaCrO2 + 2H2O

Bezvodni CrCl 3 ima izgled tamnoljubičastih listića, potpuno je netopljiv u hladnoj vodi, a kuhanjem se vrlo sporo otapa. Bezvodni kromov sulfat (III) Cr 2 (SO 4) 3 Ružičasta boja također slabo topljiv u vodi. U prisutnosti redukcijskih sredstava stvara ljubičasti krom sulfat Cr 2 (SO 4) 3 *18H 2 O. Poznati su i zeleni krom sulfat hidrati koji sadrže manju količinu vode. Krom stipsa KCr(SO 4) 2 *12H 2 O kristalizira iz otopina koje sadrže ljubičasti kromov sulfat i kalijev sulfat. Otopina kromne stipse zagrijavanjem postaje zelena zbog stvaranja sulfata.

Reakcije s kromom i njegovim spojevima

Gotovo svi spojevi kroma i njihove otopine intenzivno su obojeni. S obzirom na bezbojnu otopinu ili bijeli talog, s velikom vjerojatnošću možemo zaključiti da kroma nema.

  1. U plamenu plamenika na porculanskoj šalici jako zagrijemo toliku količinu kalijevog dikromata da stane na vrh noža. Sol neće ispuštati kristalizacijsku vodu, već će se otopiti na temperaturi od oko 400 0 C uz stvaranje tamne tekućine. Zagrijmo još par minuta na jakoj vatri. Nakon hlađenja na krhotini se stvara zeleni talog. Dio se topi u vodi (požuti), a dio ostane na krhotini. Sol se zagrijavanjem razgradi, što rezultira stvaranjem topljivog žutog kalijevog kromata K 2 CrO 4 i zelenog Cr 2 O 3 .
  2. Otopite 3 g kalijevog dikromata u prahu u 50 ml vode. U jedan dio dodajte malo kalij karbonata. Otopit će se uz oslobađanje CO 2 , a boja otopine postat će svijetložuta. Kromat nastaje iz kalijevog dikromata. Ako sada u obrocima dodamo 50%-tnu otopinu sumporne kiseline, tada će se ponovno pojaviti crveno-žuta boja bikromata.
  3. Ulijte u epruvetu 5 ml. otopine kalijevog dikromata, kuhati uz propuh s 3 ml koncentrirane klorovodične kiseline. Iz otopine se oslobađa žutozeleni otrovni plinoviti klor, jer će kromat oksidirati HCl u Cl 2 i H 2 O. Sam kromat će se pretvoriti u zeleni trovalentni krom klorid. Može se izolirati isparavanjem otopine, a zatim, spajanjem sa sodom i nitratom, pretvoriti u kromat.
  4. Kada se doda otopina olovnog nitrata, taloži se žuti olovni kromat; u interakciji s otopinom srebrnog nitrata nastaje crveno-smeđi talog srebrnog kromata.
  5. Dodati vodikov peroksid otopini kalijevog bikromata i zakiseliti otopinu sumpornom kiselinom. Otopina dobiva duboku plavu boju zbog stvaranja krom peroksida. Peroksid, kada se promućka s malo etera, pretvorit će se u organsko otapalo i postati plav. Ova reakcija je specifična za krom i vrlo je osjetljiva. Može se koristiti za otkrivanje kroma u metalima i legurama. Prije svega, potrebno je otopiti metal. Duljim kuhanjem s 30%-tnom sumpornom kiselinom (može se dodati i klorovodična kiselina) krom i mnogi čelici se djelomično otapaju. Dobivena otopina sadrži kromov (III) sulfat. Da bismo mogli provesti reakciju detekcije, prvo ga neutraliziramo kaustičnom sodom. Taloži se sivozeleni krom (III) hidroksid, koji se otapa u suvišku NaOH i stvara zeleni natrijev kromit. Filtrirajte otopinu i dodajte 30% vodikov peroksid. Kada se zagrije, otopina će postati žuta, jer se kromit oksidira u kromat. Zakiseljavanje će rezultirati plavom bojom otopine. Obojeni spoj može se ekstrahirati mućkanjem s eterom.

Analitičke reakcije za ione kroma.

  1. U 3-4 kapi otopine krom klorida CrCl 3 dodajte 2M otopinu NaOH dok se početni talog ne otopi. Zabilježite boju nastalog natrijevog kromita. Zagrijte dobivenu otopinu u vodenoj kupelji. Što se događa?
  2. U 2-3 kapi otopine CrCl3 dodajte jednaki volumen 8M otopine NaOH i 3-4 kapi 3% otopine H2O2. Zagrijte reakcijsku smjesu u vodenoj kupelji. Što se događa? Kakav talog nastaje ako se dobivena obojena otopina neutralizira, doda joj se CH 3 COOH, a zatim Pb (NO 3) 2?
  3. U epruvetu nakapati 4-5 kapi otopina krom sulfata Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 i KMnO 4 . Zagrijte mjesto reakcije nekoliko minuta na vodenoj kupelji. Obratite pažnju na promjenu boje otopine. Što je uzrokovalo?
  4. U 3-4 kapi otopine K 2 Cr 2 O 7 zakiseljene dušičnom kiselinom dodajte 2-3 kapi otopine H 2 O 2 i promiješajte. Plava boja otopine koja se pojavljuje je posljedica pojave perkromne kiseline H 2 CrO 6:

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

Obratite pozornost na brzu razgradnju H 2 CrO 6:

2H 2 CrO 6 + 8H+ = 2Cr 3+ + 3O 2 + 6H 2 O
Plava boja zelene boje

Perkromna kiselina mnogo je stabilnija u organskim otapalima.

  1. U 3-4 kapi otopine K 2 Cr 2 O 7 zakiseljene dušičnom kiselinom dodajte 5 kapi izoamilnog alkohola, 2-3 kapi otopine H 2 O 2 i protresite reakcijsku smjesu. Sloj organskog otapala koji pluta na vrhu obojen je jarko plavom bojom. Boja vrlo sporo blijedi. Usporedite stabilnost H 2 CrO 6 u organskoj i vodenoj fazi.
  2. Prilikom interakcije iona CrO 4 2- i Ba 2+, taloži se žuti talog barijevog kromata BaCrO 4 .
  3. Srebrni nitrat stvara ciglastocrveni talog srebrnog kromata s CrO 4 2 ionima.
  4. Uzmite tri epruvete. U jednu od njih stavite 5-6 kapi otopine K 2 Cr 2 O 7, u drugu isti volumen otopine K 2 CrO 4, a u treću po tri kapi obje otopine. Zatim dodajte tri kapi otopine kalijevog jodida u svaku epruvetu. Objasnite rezultat. Zakiselite otopinu u drugoj epruveti. Što se događa? Zašto?

Zabavni eksperimenti sa spojevima kroma

  1. Smjesa CuSO 4 i K 2 Cr 2 O 7 postaje zelena kada se doda lužina, a žuti u prisutnosti kiseline. Zagrijavanjem 2 mg glicerola s malom količinom (NH 4) 2 Cr 2 O 7 i zatim dodavanjem alkohola, nakon filtracije dobiva se svijetlo zelena otopina, koja postaje žuta kada se doda kiselina, a postaje zelena u neutralnoj ili alkalnoj. srednji.
  2. U sredinu limenke staviti termitnu "rubinsku smjesu" - temeljito samljevenu i stavljenu u aluminijsku foliju Al 2 O 3 (4,75 g) uz dodatak Cr 2 O 3 (0,25 g). Kako se staklenka ne bi duže hladila, potrebno ju je ispod gornjeg ruba zakopati u pijesak, a nakon što se termita zapali i reakcija započne, prekriti je željeznim limom i napuniti pijeskom. Banka za iskopati za koji dan. Rezultat je crveno-rubinski prah.
  3. 10 g kalijevog bikromata triturira se s 5 g natrijevog ili kalijevog nitrata i 10 g šećera. Smjesa se navlaži i pomiješa s kolodijem. Ako se prah stisne u staklenu cijev, a zatim se štapić izgura i zapali s kraja, tada će "zmija" početi puzati, prvo crna, a nakon hlađenja - zelena. Štap promjera 4 mm gori brzinom od oko 2 mm u sekundi i produži se 10 puta.
  4. Ako pomiješate otopine bakrenog sulfata i kalijevog dikromata i dodate malo otopine amonijaka, tada će ispasti amorfni smeđi talog sastava 4SuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O, koji se otapa u klorovodičnoj kiselini i stvara žutu otopinu, a u suvišku amonijaka dobije se zelena otopina. Dodavanjem alkohola u ovu otopinu nastaje zeleni talog koji nakon filtracije postaje plav, a nakon sušenja plavoljubičast s crvenim iskricama, jasno vidljiv na jakom svjetlu.
  5. Krom oksid koji je ostao nakon pokusa s "vulkanom" ili "faraonskom zmijom" može se regenerirati. Za to je potrebno stopiti 8 g Cr 2 O 3 i 2 g Na 2 CO 3 i 2,5 g KNO 3 i tretirati ohlađenu leguru kipućom vodom. Dobiva se topljivi kromat, koji se također može pretvoriti u druge spojeve Cr(II) i Cr(VI), uključujući izvorni amonijev dikromat.

Primjeri redoks prijelaza koji uključuju krom i njegove spojeve

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 = CrCl 2 + H 2 O
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 = 2NaCrO 2 + H 2 O

Chrome element kao umjetnik

Kemičari su se često obraćali problemu stvaranja umjetnih pigmenata za slikanje. U 18.-19. stoljeću razvijena je tehnologija za dobivanje mnogih slikovnih materijala. Louis Nicolas Vauquelin 1797. godine, koji je otkrio dosad nepoznati element krom u sibirskoj crvenoj rudi, pripremio je novu, izuzetno postojanu boju - krom zelenu. Njegov kromofor je vodeni kromov (III) oksid. Pod imenom "smaragdno zelena" počela se proizvoditi 1837. godine. Kasnije je L. Vauquelen predložio nekoliko novih boja: barit, cink i krom žutu. S vremenom su ih zamijenili postojaniji žuti, narančasti pigmenti na bazi kadmija.

Krom zelena je najtrajnija i najotpornija boja na svjetlost koja nije pod utjecajem atmosferskih plinova. Utrljano u ulje kromzeleno ima veliku pokrivnost i brzo se suši, dakle, od 19. stoljeća. široko se koristi u slikarstvu. Od velike je važnosti u oslikavanju porculana. Činjenica je da se proizvodi od porculana mogu ukrašavati podglazurnim i nadglazurnim slikanjem. U prvom slučaju, boje se nanose na površinu samo malo pečenog proizvoda, koji se zatim prekriva slojem glazure. Nakon toga slijedi glavno, visokotemperaturno pečenje: za sinteriranje porculanske mase i topljenje glazure proizvodi se zagrijavaju na 1350 - 1450 0 S. visoka temperatura vrlo malo boja može izdržati kemijske promjene, a u stara vremena postojale su samo dvije takve boje - kobalt i krom. Crni oksid kobalta, nanesen na površinu porculanskog predmeta, stapa se s glazurom tijekom pečenja, kemijski s njom u interakciji. Kao rezultat toga nastaju svijetlo plavi silikati kobalta. Ovo kobaltno plavo porculansko posuđe svima je dobro poznato. Krom oksid (III) ne stupa u kemijsku interakciju s komponentama glazure i jednostavno leži između porculanskih krhotina i prozirne glazure s "gluhim" slojem.

Osim krom zelene, umjetnici koriste boje dobivene od volkonskoita. Ovaj mineral iz skupine montmorilonita (mineral gline podklase složenih silikata Na (Mo, Al), Si 4 O 10 (OH) 2) otkrio je 1830. godine ruski mineralog Kemmerer i nazvao ga po M.N. Volkonskaya, kćeri heroja Borodinske bitke, generala N. N. Raevskog, supruge dekabrista S. G. Volkonskog Volkonskoit je glina koja sadrži do 24% kromovog oksida, kao i okside aluminija i željeza (III). određuje njegovu raznoliku boju - od boje potamnjele zimske jele do jarkozelene boje močvarne žabe.

Pablo Picasso obratio se geolozima naše zemlje sa zahtjevom da prouče rezerve volkonskoita, što boji daje jedinstveno svjež ton. Trenutno je razvijena metoda za dobivanje umjetnog wolkonskoita. Zanimljivo je da su, prema suvremenim istraživanjima, ruski ikonopisci koristili boje od ovog materijala još u srednjem vijeku, mnogo prije njegovog "službenog" otkrića. Guinierovo zeleno (nastalo 1837.), čiji je kromoform hidrat kromovog oksida Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O, gdje je dio vode kemijski vezan, a dio adsorbiran, također je bio popularan među umjetnicima. Ovaj pigment daje boji smaragdnu nijansu.

stranica, uz potpuno ili djelomično kopiranje materijala, potrebna je veza na izvor.

Chrome - kemijski element s atomskim brojem 24. To je tvrd, sjajan, čelično siv metal koji se dobro polira i ne tamni. Koristi se u legurama poput nehrđajućeg čelika i kao premaz. Ljudsko tijelo zahtijeva male količine trovalentnog kroma za metaboliziranje šećera, ali Cr(VI) je vrlo toksičan.

Različiti kromovi spojevi, kao što su krom(III) oksid i olovni kromat, jarko su obojeni i koriste se u bojama i pigmentima. Crvena boja rubina je zbog prisutnosti ovog kemijskog elementa. Neke tvari, posebice natrij, oksidirajuća su sredstva koja se koriste za oksidaciju organskih spojeva i (zajedno sa sumpornom kiselinom) za čišćenje laboratorijskog staklenog posuđa. Osim toga, krom oksid (VI) se koristi u proizvodnji magnetske vrpce.

Otkriće i etimologija

Povijest otkrića kemijskog elementa kroma je sljedeća. Godine 1761. Johann Gottlob Lehmann pronašao je narančasto-crveni mineral u planinama Urala i nazvao ga "sibirsko crveno olovo". Iako je pogrešno identificiran kao spoj olova sa selenom i željezom, materijal je zapravo bio olovni kromat s kemijska formula PbCrO 4 . Danas je poznat kao mineral krokonte.

Godine 1770. Peter Simon Pallas posjetio je mjesto gdje je Leman pronašao mineral crvenog olova koji je imao vrlo korisna svojstva pigmenta u bojama. Upotreba sibirskog crvenog olova kao boje brzo se razvila. Osim toga, svijetlo žuta od croconte postala je moderna.

Godine 1797. Nicolas-Louis Vauquelin dobio je uzorke crvenog. Miješanjem krokonta sa solnom kiselinom dobio je oksid CrO 3 . Krom kao kemijski element izoliran je 1798. godine. Vauquelin ga je dobio zagrijavanjem oksida s ugljenom. Također je uspio otkriti tragove kroma u dragom kamenju poput rubina i smaragda.

U 1800-ima, Cr se uglavnom koristio u bojama i kožnim solima. Danas se 85% metala koristi u legurama. Ostatak se koristi u kemijskoj industriji, proizvodnji vatrostalnih materijala i ljevaonici.

Izgovor kemijskog elementa krom odgovara grčkom χρῶμα, što znači "boja", zbog mnogih obojenih spojeva koji se mogu dobiti iz njega.

Rudarstvo i proizvodnja

Element je izrađen od kromita (FeCr 2 O 4). Otprilike polovica ove rude u svijetu iskopana je u Južnoj Africi. Uz to, Kazahstan, Indija i Turska su njegovi glavni proizvođači. Postoji dovoljno istraženih naslaga kromita, ali geografski su koncentrirana u Kazahstanu i južnoj Africi.

Ležišta metala samorodnog kroma su rijetka, ali postoje. Na primjer, vadi se u rudniku Udachnaya u Rusiji. Bogat je dijamantima, a reducirajuće okruženje pomoglo je u formiranju čistog kroma i dijamanata.

Za industrijsku proizvodnju metala, kromitne rude se obrađuju rastaljenom lužinom (kaustična soda, NaOH). U tom slučaju nastaje natrijev kromat (Na 2 CrO 4) koji se reducira ugljikom u Cr 2 O 3 oksid. Metal se dobiva zagrijavanjem oksida u prisutnosti aluminija ili silicija.

U 2000. godini iskopano je približno 15 Mt kromitne rude i prerađeno u 4 Mt ferokroma, 70% krom-željeza, s procijenjenom tržišnom vrijednošću od 2,5 milijarde USD.

Glavne karakteristike

Karakteristika kemijskog elementa kroma je zbog činjenice da je on prijelazni metal četvrte periode periodnog sustava i nalazi se između vanadija i mangana. Uvršten u VI skupinu. Topi se na temperaturi od 1907 °C. U prisutnosti kisika, krom brzo stvara tanki sloj oksida, koji štiti metal od daljnje interakcije s kisikom.

Kao prijelazni element, reagira s tvarima u različitim omjerima. Tako stvara spojeve u kojima ima razne diplome oksidacija. Krom je kemijski element s osnovnim stanjima +2, +3 i +6, od kojih je +3 najstabilnije. Osim toga, stanja +1, +4 i +5 se promatraju u rijetkim slučajevima. Spojevi kroma u oksidacijskom stanju +6 jaki su oksidansi.

Koje je boje krom? Kemijski element daje nijansu rubina. Cr 2 O 3 koji se koristi za također se koristi kao pigment koji se naziva "kromo zelena". Njegove soli boje staklo u smaragdno zelenu boju. Krom je kemijski element čija prisutnost čini rubin crvenu. Stoga se koristi u proizvodnji sintetičkih rubina.

izotopi

Izotopi kroma imaju atomsku težinu od 43 do 67. Obično se ovaj kemijski element sastoji od tri stabilna oblika: 52 Cr, 53 Cr i 54 Cr. Od njih je 52 Cr najčešći (83,8% ukupnog prirodnog kroma). Osim toga, opisano je 19 radioizotopa, od kojih je 50 Cr najstabilniji, s vremenom poluraspada većim od 1,8 x 10 17 godina. 51 Cr ima vrijeme poluraspada od 27,7 dana, a za sve ostale radioaktivne izotope ne prelazi 24 sata, a za većinu traje manje od jedne minute. Element također ima dvije metastaze.

Izotopi kroma u zemljinoj kori, u pravilu, prate izotope mangana, koji nalazi primjenu u geologiji. 53 Cr nastaje tijekom radioaktivnog raspada 53 Mn. Omjer izotopa Mn/Cr pojačava druge tragove rane povijesti Sunčev sustav. Promjene u omjerima 53 Cr/ 52 Cr i Mn/Cr iz različitih meteorita dokazuju da su nove atomske jezgre stvorene neposredno prije formiranja Sunčevog sustava.

Kemijski element krom: svojstva, formula spojeva

Kromov oksid (III) Cr 2 O 3, poznat i kao seskvioksid, jedan je od četiri oksida ovog kemijskog elementa. Dobiva se iz kromita. Zeleni spoj se obično naziva "krom zelena" kada se koristi kao pigment za emajl i slikanje na staklu. Oksid se može otopiti u kiselinama, tvoreći soli, iu rastaljenim alkalijama, kromite.

Kalijev bikromat

K 2 Cr 2 O 7 je snažno oksidacijsko sredstvo i preferira se kao sredstvo za čišćenje laboratorijskog staklenog posuđa od organskih tvari. Za to se koristi njegova zasićena otopina, ali ponekad se zamjenjuje natrijevim dikromatom, na temelju veće topljivosti potonjeg. Osim toga, može regulirati proces oksidacije organskih spojeva, pretvarajući primarni alkohol u aldehid, a zatim u ugljični dioksid.

Kalijev dikromat može uzrokovati kromni dermatitis. Krom je vjerojatno uzrok senzibilizacije koja dovodi do razvoja dermatitisa, posebno šaka i podlaktica, koji je kroničan i teško se liječi. Kao i drugi Cr(VI) spojevi, kalijev bikromat je kancerogen. Mora se rukovati s rukavicama i odgovarajućom zaštitnom opremom.

Kromna kiselina

Spoj ima hipotetsku strukturu H 2 CrO 4 . Ni kromna ni dikromna kiselina se ne pojavljuju u prirodi, ali se njihovi anioni nalaze u razne tvari. "Kromna kiselina", koja se može naći u prodaji, zapravo je njen kiselinski anhidrid - CrO 3 trioksid.

Olovni (II) kromat

PbCrO 4 ima jarko žutu boju i praktički je netopljiv u vodi. Zbog toga je našao primjenu kao pigment za bojanje pod nazivom "žuta kruna".

Cr i peterovalentna veza

Krom se ističe svojom sposobnošću stvaranja peterovalentnih veza. Spoj nastaje Cr(I) i ugljikovodičnim radikalom. Peterovalentna veza nastaje između dva atoma kroma. Njegova se formula može napisati kao Ar-Cr-Cr-Ar gdje je Ar specifična aromatska skupina.

Primjena

Krom je kemijski element čija su mu svojstva priskrbila mnoge razne opcije aplikacije, od kojih su neke navedene u nastavku.

Daje metalima otpornost na koroziju i sjajnu površinu. Stoga je krom uključen u legure kao što je nehrđajući čelik, koje se koriste u priboru za jelo, na primjer. Također se koristi za kromiranje.

Krom je katalizator raznih reakcija. Koristi se za izradu kalupa za pečenje opeke. Njegove soli tamne kožu. Kalijev bikromat se koristi za oksidaciju organskih spojeva kao što su alkoholi i aldehidi, kao i za čišćenje laboratorijskog staklenog posuđa. Služi kao fiksator za bojanje tkanina, a također se koristi u fotografiji i ispisu fotografija.

CrO 3 se koristi za izradu magnetskih vrpci (npr. za audio snimanje), koje imaju bolje karakteristike od filmova željeznog oksida.

Uloga u biologiji

Trovalentni krom je kemijski element neophodan za metabolizam šećera u ljudskom tijelu. Nasuprot tome, heksavalentni Cr je vrlo toksičan.

Mjere opreza

Metalni krom i spojevi Cr(III) općenito se ne smatraju opasnima po zdravlje, ali tvari koje sadrže Cr(VI) mogu biti otrovne ako se progutaju ili udišu. Većina ovih tvari nadražuje oči, kožu i sluznicu. Uz kroničnu izloženost, spojevi kroma (VI) mogu uzrokovati oštećenje oka ako se ne tretiraju pravilno. Osim toga, priznati je kancerogen. Smrtonosna doza ovog kemijskog elementa je oko pola čajne žličice. Prema preporukama Svjetske zdravstvene organizacije, najveća dopuštena koncentracija Cr (VI) u piti vodu iznosi 0,05 mg po litri.

Budući da se spojevi kroma koriste u bojama i za štavljenje kože, često se nalaze u tlu i podzemne vode napuštena industrijska postrojenja koja zahtijevaju čišćenje i obnovu okoliša. Primer koji sadrži Cr(VI) još uvijek se široko koristi u zrakoplovnoj i automobilskoj industriji.

Svojstva elementa

Glavni fizička svojstva krom su sljedeći:

  • Atomski broj: 24.
  • Atomska težina: 51.996.
  • Talište: 1890 °C.
  • Vrelište: 2482 °C.
  • Oksidacijsko stanje: +2, +3, +6.
  • Konfiguracija elektrona: 3d 5 4s 1 .

Sadržaj članka

KROM– (Krom) Cr, kemijski element skupine 6(VIb) Periodni sustav. Atomski broj 24, atomska masa 51.996. Postoje 24 poznata izotopa kroma od 42 Cr do 66 Cr. Izotopi 52 Cr, 53 Cr, 54 Cr su stabilni. Izotopski sastav prirodnog kroma: 50 Cr (vrijeme poluraspada 1,8 10 17 godina) - 4,345%, 52 Cr - 83,489%, 53 Cr - 9,501%, 54 Cr - 2,365%. Glavna oksidacijska stanja su +3 i +6.

Godine 1761. profesor kemije Sveučilište u Petersburgu Johann Gottlob Lehmann, na istočnom podnožju planine Ural u rudniku Berezovsky, otkrio je prekrasan crveni mineral, koji je, kada se zdrobi u prah, dao jarko žutu boju. Godine 1766. Leman je donio uzorke minerala u St. Petersburg. Nakon obrade kristala klorovodičnom kiselinom, dobio je bijeli talog, u kojem je našao olovo. Leman je mineral nazvao sibirskim crvenim olovom (plomb rouge de Sibérie), sada se zna da je to bio krokoit (od grčkog "krokos" - šafran) - prirodni olovni kromat PbCrO 4.

Njemački putnik i prirodoslovac Peter Simon Pallas (1741.-1811.) vodio je ekspediciju Sanktpeterburške akademije znanosti u središnja područja Rusije i 1770. posjetio Južni i Srednji Ural, uključujući rudnik Berezovski i, poput Lehmana, postao zanima krokoit. Pallas je napisao: “Ovaj nevjerojatni mineral crvenog olova ne nalazi se ni u jednom drugom nalazištu. Postaje žut kada se samelje u prah i može se koristiti u minijaturnoj umjetnosti. Unatoč rijetkosti i poteškoćama u isporuci krokoita iz rudnika Berezovski u Europu (bilo je potrebno gotovo dvije godine), cijenjena je upotreba minerala kao tvari za bojenje. U Londonu i Parizu krajem 17.st. sve plemenite osobe vozile su se u kočijama oslikanim fino mljevenim krokoitom, osim toga, najbolji uzorci sibirskog crvenog olova dodani su zbirkama mnogih mineraloških kabineta u Europi.

Godine 1796. uzorak krokoita došao je do Nicolasa-Louisa Vauquelina (1763. – 1829.), profesora kemije na Mineraloškoj školi u Parizu, koji je analizirao mineral, ali u njemu nije pronašao ništa osim oksida olova, željeza i aluminija. Nastavljajući proučavanje sibirskog crvenog olova, Vauquelin je prokuhao mineral s otopinom potaše i nakon odvajanja bijelog taloga olovnog karbonata dobio žutu otopinu nepoznate soli. Pri obradi s olovnom soli nastaje žuti talog, sa živinom soli crveni, a pri dodavanju kositrenog klorida otopina postaje zelena. Razlažući krokoit mineralnim kiselinama, dobio je otopinu "crvene olovne kiseline", čijim isparavanjem su nastali rubincrveni kristali (sada je jasno da je to bio kromni anhidrid). Kalcinirajući ih ugljenom u grafitnom lončiću, nakon reakcije otkrio je mnoštvo sraslih sivih igličastih kristala do tada nepoznatog metala. Vauquelin je naveo visoku vatrostalnost metala i njegovu otpornost na kiseline.

Vauquelin je novi element nazvao krom (od grčkog crwma - boja, boja) s obzirom na mnoge raznobojne spojeve koje on tvori. Vauquelin je na temelju svojih istraživanja prvi put ustvrdio da smaragdna boja nekih drago kamenje zbog primjesa kromovih spojeva u njima. Na primjer, prirodni smaragd je tamnozeleni beril u kojem je aluminij djelomično zamijenjen kromom.

Najvjerojatnije Vauquelin nije dobio čisti metal, već njegove karbide, o čemu svjedoči igličasti oblik dobivenih kristala, ali je Pariška akademija znanosti ipak registrirala otkriće novog elementa, a sada se Vauquelin s pravom smatra otkrivačem element br. 24.

Jurij Krutjakov

Krom oksid (II) a krom(II) hidroksid su bazični

Cr(OH)+2HCl→CrCl+2HO

Spojevi kroma(II) jaki su redukcijski agensi; pod djelovanjem atmosferskog kisika prelaze u krom(III) spoj.

2CrCl+ 2HCl → 2CrCl+ H

4Cr(OH)+O+ 2HO→4Cr(OH)

Krom oksid (III) CrO je zeleni prah netopljiv u vodi. Može se dobiti kalciniranjem krom(III) hidroksida ili kalijevih i amonijevih dikromata:

2Cr(OH)-→CrO+ 3HO

4KCrO-→ 2CrO + 4KCrO + 3O

(NH)CrO-→ CrO+ N+ HO

Teško je komunicirati s koncentriranim otopinama kiselina i lužina:

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

Krom (III) hidroksid Cr (OH) 3 dobiva se djelovanjem lužina na otopine kromovih (III) soli:

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

Krom hidroksid (III) je sivo-zeleni talog, nakon čijeg dobivanja, alkalije se moraju uzeti u nedostatku. Ovako dobiven krom (III) hidroksid, za razliku od odgovarajućeg oksida, lako stupa u interakciju s kiselinama i lužinama, tj. pokazuje amfoterna svojstva:

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

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

Kada se Cr (OH) 3 stopi s alkalijama, dobivaju se metakromit i ortokromit:

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

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

Spojevi kroma (VI).

Krom oksid (VI) - CrO 3 - tamno - crvena kristalna tvar, visoko topljiva u vodi - tipičan kiseli oksid. Ovaj oksid odgovara dvjema kiselinama:

    CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 CrO 4 (kromna kiselina - nastaje s viškom vode)

    CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 Cr 2 O 7 (dikromna kiselina – nastaje pri visokoj koncentraciji kromovog oksida (3)).

Krom oksid (6) je vrlo jak oksidans, stoga snažno djeluje s organskim tvarima:

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

Također oksidira jod, sumpor, fosfor, ugljen:

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

Kada se zagrije na 250 0 C, kromov oksid (6) se raspada:

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

Krom oksid (6) može se dobiti djelovanjem koncentrirane sumporne kiseline na čvrste kromate i dikromate:

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

Kromne i dikromne kiseline.

Kromne i dikromne kiseline postoje samo u vodenim otopinama, tvore stabilne soli, odnosno kromate i dikromate. Kromati i njihove otopine su žuti, dikromati narančasti.

Kromatni - CrO 4 2- ioni i dikromatni - Cr2O 7 2- ioni lako prelaze jedni u druge kada se promijeni okoliš otopine

U kiseloj sredini otopine kromati prelaze u dikromate:

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

U alkalnoj sredini dikromati prelaze u kromate:

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

Kada se razrijedi, dikromna kiselina postaje kromna kiselina:

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

Ovisnost svojstava kromovih spojeva o stupnju oksidacije.

Oksidacijsko stanje

Priroda oksida

Osnovni, temeljni

amfoteran

kiselina

Hidroksid

Cr(OH)3 - H3CrO3

Priroda hidroksida

Osnovni, temeljni

amfoteran

kiselina

→ slabljenje bazičnih svojstava i jačanje kiselih →

Redoks svojstva kromovih spojeva.

Reakcije u kiselom mediju.

U kiseloj sredini spojevi Cr +6 prelaze u spojeve Cr +3 pod djelovanjem redukcijskih sredstava: 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

Reakcije u alkalnom mediju.

U alkalnoj sredini spojevi kroma Cr +3 se pod djelovanjem oksidacijskih sredstava pretvaraju u spojeve Cr +6: 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