산화크롬의 광학적 특성 3. 자연의 크롬과 산업적 추출

크롬의 발견은 염과 광물에 대한 화학 분석 연구의 급속한 발전 기간에 속합니다. 러시아의 화학자들은 시베리아에서 발견되고 서유럽에서는 거의 알려지지 않은 광물 분석에 특별한 관심을 보였습니다. 이러한 광물 중 하나는 Lomonosov가 기술한 시베리아 붉은 납 광석(crocoite)이었습니다. 광물을 조사했지만 납, 철 및 알루미늄의 산화물 만 발견되었습니다. 그러나 1797년에 Vauquelin은 곱게 간 광물 시료를 탄산칼륨과 함께 끓이고 탄산납을 침전시켜 주황색-빨간색 용액을 얻었습니다. 이 용액에서 그는 모든 알려진 금속과 다른 산화물과 자유 금속이 분리된 루비 레드 염을 결정화했습니다. 보클랭이 그를 불렀다. 크롬 (크롬 ) 그리스어 단어에서- 착색, 색상; 사실, 여기에서 의미하는 것은 금속의 속성이 아니라 밝은 색상의 소금입니다..

자연에서 찾기.

실질적으로 중요한 가장 중요한 크롬 광석은 대략적인 조성이 FeCrO ​​4 공식에 해당하는 크로 마이트입니다.

소아시아, 우랄, 북아메리카, 남아프리카에서 발견됩니다. 위에서 언급한 광물 크로코이트(PbCrO 4)도 기술적으로 중요합니다. 산화크롬(3) 및 기타 화합물 중 일부는 자연에서도 발견됩니다. 지각에서 금속으로 환산한 크롬 함량은 0.03%입니다. 크롬은 태양, 별, 운석에서 발견됩니다.

물리적 특성.

크롬은 흰색의 단단하고 부서지기 쉬운 금속으로 산과 알칼리에 화학적으로 매우 강합니다. 공기 중에서 산화되며 표면에 얇은 투명 산화막을 가지고 있습니다. 크롬의 밀도는 7.1g / cm 3이고 융점은 +1875 0 C입니다.

영수증.

크롬 철광석을 석탄으로 강하게 가열하면 크롬과 철이 감소합니다.

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

이 반응의 결과로 크롬과 철의 합금이 형성되며 강도가 높습니다. 순수한 크롬을 얻으려면 알루미늄과 함께 크롬(3) 산화물에서 환원됩니다.

Cr2O3 + 2Al \u003d Al2O3 + 2Cr

이 공정에는 일반적으로 두 가지 산화물(Cr 2 O 3 및 CrO 3)이 사용됩니다.

화학적 특성.

크롬 표면을 덮고 있는 얇은 보호 산화막 덕분에 공격적인 산과 알칼리에 매우 강합니다. 크롬은 인산뿐만 아니라 농축 질산 및 황산과도 반응하지 않습니다. 크롬은 t = 600-700 o C에서 알칼리와 상호 작용합니다. 그러나 크롬은 묽은 황산 및 염산과 상호 작용하여 수소를 대체합니다.

2Cr + 3H 2 SO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2
2Cr + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2

고온에서 크롬은 산소 속에서 연소하여 산화물(III)을 형성합니다.

뜨거운 크롬은 수증기와 반응합니다.

2Cr + 3H2O \u003d Cr2O3 + 3H2

크롬은 또한 고온에서 할로겐과 반응하고 할로겐은 수소, 황, 질소, 인, 석탄, 규소, 붕소와 반응합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

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

위의 크롬의 물리적 및 화학적 특성은 다양한 분야과학 기술. 예를 들어, 크롬과 그 합금은 기계 공학에서 고강도 부식 방지 코팅을 얻는 데 사용됩니다. 페로크롬 형태의 합금은 금속 절삭 공구로 사용됩니다. 크롬 도금 합금은 의료 기술, 화학 공정 장비 제조에 응용되고 있습니다.

화학 원소 주기율표에서 크롬의 위치:

크롬은 주기율표의 VI 족의 하위 그룹을 이끈다. 전자 공식은 다음과 같습니다.

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

크롬 원자에서 오비탈을 전자로 채울 때 규칙성이 위반되며, 이에 따라 4S 오비탈이 먼저 상태 4S 2 로 채워져야 합니다. 그러나 3d 오비탈은 크롬 원자에서 보다 유리한 에너지 위치를 차지하기 때문에 4d 5 값까지 채워집니다. 이러한 현상은 2차 하위 그룹의 일부 다른 요소의 원자에서 관찰됩니다. 크롬은 +1에서 +6까지의 산화 상태를 나타낼 수 있습니다. 가장 안정적인 것은 산화 상태가 +2, +3, +6인 크롬 화합물입니다.

2가 크롬 화합물.

산화 크롬 (II) CrO - 발화성 흑색 화약 (발화성 - 미분 상태에서 공기 중에서 발화하는 능력). CrO는 묽은 염산에 용해됩니다.

CrO + 2HCl = CrCl2 + H2O

공기 중에서 100 0 C 이상으로 가열하면 CrO가 Cr 2 O 3으로 변합니다.

2가 크롬 염은 크롬 금속을 산에 용해시켜 형성됩니다. 이러한 반응은 비활성 가스(예: H 2) 분위기에서 발생합니다. 공기가 있으면 Cr(II)는 쉽게 Cr(III)으로 산화됩니다.

수산화크롬은 염화크롬(II)에 알칼리 용액을 작용시켜 황색 침전물의 형태로 얻는다.

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

Cr(OH) 2는 기본 특성을 가지며 환원제입니다. 수화된 Cr2+ 이온은 옅은 청색을 띤다. CrCl 2 수용액은 청색을 띤다. 수용액의 공기 중에서 Cr(II) 화합물은 Cr(III) 화합물로 변환됩니다. 이것은 특히 Cr(II) 수산화물의 경우에 두드러집니다.

4Cr(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Cr(OH)3

3가 크롬 화합물.

산화 크롬(III) Cr 2 O 3는 내화성 녹색 분말입니다. 경도는 커런덤에 가깝습니다. 실험실에서는 중크롬산 암모늄을 가열하여 얻을 수 있습니다.

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

Cr 2 O 3 - 양쪽성 산화물은 알칼리와 융합되면 크롬산염을 형성합니다. Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O

수산화 크롬은 양쪽성 화합물이기도 합니다.

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

무수 CrCl 3는 짙은 자주색 잎 모양을 가지며 냉수에 완전히 녹지 않으며 끓이면 매우 천천히 용해됩니다. 무수 황산크롬(III) Cr2(SO4)3 핑크 색상또한 물에 잘 녹지 않습니다. 환원제가 있으면 보라색 황산 크롬 Cr 2 (SO 4) 3 * 18H 2 O를 형성합니다. 적은 양의 물을 함유하는 녹색 황산 크롬 수화물도 알려져 있습니다. 크롬 명반 KCr(SO 4) 2 *12H 2 O는 보라색 황산 크롬과 황산 칼륨을 포함하는 용액에서 결정화됩니다. 크롬 명반 용액은 황산염 형성으로 인해 가열되면 녹색으로 변합니다.

크롬 및 그 화합물과의 반응

거의 모든 크롬 화합물과 그 용액은 강렬한 색을 띤다. 무색 용액이나 흰색 침전물이 있으면 크롬이 없을 확률이 높다고 결론을 내릴 수 있습니다.

  1. 우리는 칼 끝에 맞는 양의 중크롬산 칼륨을 도자기 컵에 버너의 불꽃으로 강하게 가열합니다. 소금은 결정수를 방출하지 않지만 어두운 액체의 형성과 함께 약 400 0 C의 온도에서 녹을 것입니다. 강한 불에 몇 분 더 가열합시다. 냉각 후 녹색 침전물이 샤드에 형성됩니다. 일부는 물에 녹고(노란색으로 변함) 다른 일부는 파편에 남습니다. 가열하면 염이 분해되어 가용성 황색 크롬산칼륨 K 2 CrO 4 및 녹색 Cr 2 O 3 가 형성됩니다.
  2. 분말 중크롬산칼륨 3g을 물 50ml에 녹인다. 한 부분에 약간의 탄산칼륨을 추가합니다. 그것은 CO 2 의 방출과 함께 용해될 것이고 용액의 색깔은 밝은 노란색이 될 것입니다. 크로메이트는 중크롬산칼륨으로 형성됩니다. 이제 50% 황산 용액을 부분적으로 추가하면 중크롬산염의 적황색이 다시 나타납니다.
  3. 시험관에 5ml를 붓는다. 중크롬산칼륨용액에 농염산 3ml를 넣고 끓인다. 크롬산염이 HCl을 Cl 2 및 H 2 O로 산화시키기 때문에 황록색 독성 가스 염소가 용액에서 방출됩니다. 크롬산염 자체는 녹색 3가 염화 크롬으로 변합니다. 용액을 증발시킨 다음 소다 및 질산염과 융합하여 크롬산염으로 변환하여 분리할 수 있습니다.
  4. 질산 납 용액을 첨가하면 황색 크롬산 납이 침전됩니다. 질산은 용액과 상호 작용할 때 크롬산은의 적갈색 침전물이 형성됩니다.
  5. 중크롬산칼륨 용액에 과산화수소를 넣고 황산으로 산성화한다. 용액은 과산화 크롬의 형성으로 인해 진한 파란색을 얻습니다. 과산화물은 약간의 에테르와 함께 흔들면 유기 용매가 되어 파란색으로 변합니다. 이 반응은 크롬에만 해당되며 매우 민감합니다. 금속 및 합금에서 크롬을 검출하는 데 사용할 수 있습니다. 우선, 금속을 녹이는 것이 필요합니다. 30% 황산(염산도 첨가 가능)으로 장시간 끓이면 크롬과 많은 강철이 부분적으로 용해됩니다. 생성된 용액에는 황산크롬(III)이 포함되어 있습니다. 검출 반응을 수행할 수 있도록 먼저 가성 소다로 중화합니다. 회녹색 크롬(III) 수산화물 침전물이 과량의 NaOH에 용해되어 녹색 아크롬산나트륨을 형성합니다. 용액을 여과하고 30% 과산화수소를 첨가한다. 가열하면 크로마이트가 크로메이트로 산화되어 용액이 노란색으로 변합니다. 산성화하면 용액이 파란색으로 변합니다. 유색 화합물은 에테르와 함께 흔들어 추출할 수 있습니다.

크롬 이온에 대한 분석 반응.

  1. 염화 크롬 CrCl 3 용액 3-4 방울에 초기 침전물이 녹을 때까지 2M NaOH 용액을 첨가하십시오. 형성된 아크롬산나트륨의 색상에 주목하십시오. 결과 용액을 수조에서 가열하십시오. 무슨 일이야?
  2. 2-3 방울의 CrCl 3 용액에 동량의 8M NaOH 용액과 3-4 방울의 3% H 2 O 2 용액을 첨가합니다. 수조에서 반응 혼합물을 가열합니다. 무슨 일이야? 생성된 유색 용액을 중화하고 CH 3 COOH를 첨가한 다음 Pb(NO 3) 2 를 첨가하면 어떤 침전물이 형성됩니까?
  3. 황산 크롬 Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 및 KMnO 4 용액 4-5 방울을 시험관에 붓습니다. 수조에서 몇 분 동안 반응 부위를 가열합니다. 솔루션의 색상 변화에 유의하십시오. 원인은 무엇입니까?
  4. 질산으로 산성화한 K 2 Cr 2 O 7 용액 3~4방울에 H 2 O 2 용액 2~3방울을 넣고 섞는다. 나타나는 용액의 파란색은 과크롬산 H 2 CrO 6의 출현 때문입니다.

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

H 2 CrO 6의 빠른 분해에 주의하십시오.

2H2CrO6 + 8H+ = 2Cr3+ + 3O2 + 6H2O
파란색 채색

과크롬산은 유기 용매에서 훨씬 더 안정적입니다.

  1. 질산으로 산성화된 K 2 Cr 2 O 7 용액 3~4방울에 이소아밀 알코올 5방울, H 2 O 2 용액 2~3방울을 첨가하고 반응 혼합물을 흔든다. 위로 떠오른 유기용제층은 밝은 파란색을 띤다. 색상이 매우 천천히 사라집니다. 유기 및 수성 단계에서 H 2 CrO 6의 안정성을 비교하십시오.
  2. CrO 4 2- 및 Ba 2+ 이온이 상호 작용하면 크롬산 바륨 BaCrO 4의 노란색 침전물이 침전됩니다.
  3. 질산은은 CrO 4 2 이온과 함께 크롬산은의 벽돌색 침전물을 형성합니다.
  4. 세 개의 시험관을 가져 가십시오. 그 중 하나에 K 2 Cr 2 O 7 용액 5-6 방울을, 두 번째에는 같은 양의 K 2 CrO 4 용액을, 세 번째에는 두 용액 3 방울을 넣습니다. 그런 다음 각 튜브에 요오드화 칼륨 용액 세 방울을 추가합니다. 결과를 설명하십시오. 두 번째 튜브의 용액을 산성화하십시오. 무슨 일이야? 왜요?

크롬 화합물을 사용한 재미있는 실험

  1. CuSO4와 K2Cr2O7의 혼합물은 알칼리가 첨가되면 녹색으로 변하고 산이 있으면 노란색으로 변합니다. 글리세롤 2mg에 소량의 (NH4)2Cr2O7을 가하여 가열한 후 알코올을 가하여 여과하면 밝은 녹색의 용액이 얻어지며 산을 가하면 황색으로 변하고 중성 또는 알칼리성에서는 녹색으로 변한다. 중간.
  2. 테르밋 "루비 혼합물"로 캔 중앙에 놓습니다. 완전히 갈아서 Cr 2 O 3 (0.25 g)를 첨가하여 알루미늄 호일 Al 2 O 3 (4.75 g)에 넣습니다. 항아리가 더 이상 식지 않도록 모래의 위쪽 가장자리 아래에 묻고 테르밋이 점화되고 반응이 시작된 후 철판으로 덮고 모래로 채울 필요가 있습니다. 하루만에 파는 은행. 결과는 붉은 루비 가루입니다.
  3. 중크롬산칼륨 10g을 질산나트륨 또는 질산칼륨 5g 및 설탕 10g으로 분쇄한다. 혼합물을 적시고 콜로디온과 혼합한다. 분말을 유리관에 압축 한 다음 막대기를 밀어 내고 끝에서 불을 붙이면 "뱀"이 처음에는 검은 색으로, 냉각 후에는 녹색으로 기어 나오기 시작합니다. 직경 4mm의 막대가 초당 약 2mm의 속도로 연소되고 10배 길어집니다.
  4. 황산동과 중크롬산 칼륨 용액을 혼합하고 약간의 암모니아 용액을 첨가하면 4CuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O 조성의 무정형 갈색 침전물이 떨어져 염산에 용해되어 노란색 용액을 형성하고 과량의 암모니아에서 녹색 용액이 얻어진다. 이 용액에 알코올을 더 첨가하면 녹색 침전물이 형성되어 여과 후 파란색이되고 건조 후 강한 빛에서 명확하게 보이는 빨간색 반짝임이있는 청자색이됩니다.
  5. "화산" 또는 "파라오 뱀" 실험 후에 남은 산화 크롬은 재생될 수 있습니다. 이를 위해서는 Cr 2 O 3 8g과 Na 2 CO 3 2g 및 KNO 3 2.5g을 융합하고 냉각 된 합금을 끓는 물로 처리해야합니다. 원래의 중크롬산 암모늄을 포함하여 다른 Cr(II) 및 Cr(VI) 화합물로 전환될 수도 있는 가용성 크롬산염이 얻어집니다.

크롬 및 그 화합물과 관련된 산화환원 전이의 예

1. Cr2O72- -- Cr2O3 -- CrO2- -- CrO42- -- Cr2O7 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) 2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH = 6NaBr + 2Na2CrO4 + 4H2O
d) 2Na2CrO4 + 2HCl = Na2Cr2O7 + 2NaCl + H2O

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

a) 2Cr(OH)2 + 1/2O2 + H2O = 2Cr(OH)3
b) Cr(OH)3 + 3HCl = CrCl3 + 3H2O
c) 2CrCl3 + 2KMnO4 + 3H2O = K2Cr2O7 + 2Mn(OH)2 + 6HCl
d) K2Cr2O7 + 2KOH = 2K2CrO4 + H2O

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 + H2O \u003d Cr(OH)2
c) Cr(OH)2 + 1/2O2 + H2O = 2Cr(OH)3
d) Cr(OH)3 + 3HNO3 = Cr(NO3)3 + 3H2O
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

아티스트로서의 크롬 요소

화학자들은 종종 페인팅을 위한 인공 안료를 만드는 문제로 눈을 돌렸습니다. 18-19세기에는 많은 회화자료를 얻기 위한 기술이 발달하였다. 1797년에 시베리아 붉은 광석에서 이전에 알려지지 않은 크롬 원소를 발견한 Louis Nicolas Vauquelin은 새롭고 놀랍도록 안정적인 페인트인 크롬 그린을 준비했습니다. 발색단은 수성 크롬(III) 산화물입니다. 1837년에 "에메랄드 그린"이라는 이름으로 생산되기 시작했습니다. 나중에 L. Vauquelen은 중정석, 아연 및 크롬 옐로우와 같은 몇 가지 새로운 페인트를 제안했습니다. 시간이 지남에 따라 카드뮴을 기반으로 한 더 오래 지속되는 노란색, 주황색 안료로 대체되었습니다.

크롬 그린은 대기 가스의 영향을 받지 않는 가장 내구성이 강하고 내광성이 뛰어난 페인트입니다. 크롬 그린은 기름에 문지르면 은폐력이 뛰어나고 빨리 마를 수 있어 19세기부터 사용되었습니다. 그것은 회화에서 널리 이용됩니다. 도자기 그림에서 매우 중요합니다. 사실 도자기 제품은 언더글레이즈와 오버글레이즈 페인팅으로 장식할 수 있습니다. 첫 번째 경우 페인트는 약간 소성 된 제품의 표면에만 적용된 다음 유약 층으로 덮여 있습니다. 그 다음에는 주요 고온 소성이 이어집니다. 도자기 덩어리를 소결하고 유약을 녹이기 위해 제품을 1350-1450 0 С로 가열합니다. 높은 온도극소수의 페인트가 화학적 변화를 견딜 수 있으며 예전에는 코발트와 크롬의 두 가지 페인트 만있었습니다. 도자기 제품의 표면에 적용된 코발트의 흑색 산화물은 소성 중에 유약과 융합되어 유약과 화학적으로 상호 작용합니다. 결과적으로 밝은 파란색의 코발트 규산염이 형성됩니다. 이 코발트 블루 도자기는 모두에게 잘 알려져 있습니다. 산화 크롬(III)은 유약의 구성 요소와 화학적으로 상호 작용하지 않으며 단순히 도자기 조각과 "귀머거리" 층이 있는 투명한 유약 사이에 있습니다.

크롬 그린 외에도 아티스트는 Volkonskoite에서 파생된 페인트를 사용합니다. 몬모릴로나이트 그룹의 광물 (복합 규산염 Na (Mo, Al), Si 4 O 10 (OH) 2 하위 클래스의 점토 광물)은 1830 년 러시아 광물 학자 Kemmerer에 의해 발견되었으며 딸인 M.N. Volkonskaya의 이름을 따서 명명되었습니다. Decembrist S. G. Volkonsky Volkonskoite의 아내 인 Borodino 전투의 영웅 N N. Raevsky 장군의 아내 Volkonsky Volkonskoite는 최대 24 %의 산화 크롬과 알루미늄 및 철의 산화물 (III)을 포함하는 점토입니다. 다양한 색상을 결정합니다- 어두운 겨울 전나무의 색에서 습지 개구리의 밝은 녹색까지.

Pablo Picasso는 페인트에 독특하고 신선한 톤을 제공하는 Volkonskoite 매장량을 연구해 달라는 요청으로 우리나라의 지질 학자에게 의지했습니다. 현재 인공 월콘스코이트를 얻기 위한 방법이 개발되었다. 현대 연구에 따르면 러시아의 아이콘 화가들은 이 재료가 "공식적인" 발견되기 훨씬 이전인 중세 초기부터 이 재료로 페인트를 사용했다는 사실이 흥미롭습니다. 물의 일부가 화학적으로 결합되고 일부가 흡착되는 크롬 산화물 Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O의 수화물인 크로모포름인 Guinier's green(1837년 생성)도 예술가들에게 인기가 있었습니다. 이 안료는 페인트에 에메랄드 색조를 부여합니다.

사이트, 자료의 전체 또는 부분 복사와 함께 소스에 대한 링크가 필요합니다.

크롬 - 화학 원소원자 번호 24. 단단하고 반짝이는 강철 회색 금속으로 광택이 잘 나고 변색되지 않습니다. 스테인레스 스틸과 같은 합금 및 코팅에 사용됩니다. 인체는 설탕을 대사하기 위해 소량의 3가 크롬이 필요하지만 Cr(VI)은 독성이 강합니다.

크롬(III) 산화물 및 납 크롬산염과 같은 다양한 크롬 화합물은 밝게 착색되며 페인트 및 안료에 사용됩니다. 루비의 붉은 색은 이 화학 원소의 존재 때문입니다. 일부 물질, 특히 나트륨은 유기 화합물을 산화시키고 (황산과 함께) 실험실 유리 제품을 세척하는 데 사용되는 산화제입니다. 또한 산화 크롬(VI)은 자기 테이프 생산에 사용됩니다.

발견과 어원

화학 원소 크롬 발견의 역사는 다음과 같습니다. 1761년 요한 고틀롭 레만은 우랄 산맥에서 주황빛 광물을 발견하고 "시베리아 붉은 납"이라고 명명했습니다. 납과 셀레늄 및 철의 화합물로 잘못 식별되었지만 실제로는 크롬산 납이었습니다. 화학식 PbCrO4. 오늘날 그것은 croconte 미네랄로 알려져 있습니다.

1770년에 Peter Simon Pallas는 Leman이 매우 강한 성질을 가진 적색 납 광물을 발견한 장소를 방문했습니다. 유익한 기능페인트의 안료. 페인트로 시베리아 붉은 납을 사용하는 것이 빠르게 발전했습니다. 또한 Croconte의 밝은 노란색이 유행했습니다.

1797년 Nicolas-Louis Vauquelin은 크로콘테와 염산을 혼합하여 산화물 CrO3를 얻었습니다. 화학 원소인 크롬은 1798년에 분리되었습니다. Vauquelin은 목탄으로 산화물을 가열하여 얻었습니다. 그는 또한 루비와 에메랄드와 같은 보석에서 미량의 크롬을 감지할 수 있었습니다.

1800년대에 Cr은 주로 페인트와 가죽염에 사용되었습니다. 오늘날 금속의 85%가 합금에 사용됩니다. 나머지는 화학 산업, 내화물 생산 및 주조 산업에 사용됩니다.

화학 원소인 크롬의 발음은 "색상"을 의미하는 그리스어 χρῶμα에 해당하는데, 크롬에서 얻을 수 있는 많은 유색 화합물 때문입니다.

광업 및 생산

요소는 크롬철광(FeCr 2 O 4)으로 만들어집니다. 이 광석의 약 절반은 남아프리카에서 채굴됩니다. 또한 카자흐스탄, 인도, 터키가 주요 생산국입니다. 탐사된 크로마이트 광상은 충분하지만 지리적으로 카자흐스탄과 남아프리카에 집중되어 있습니다.

천연 크롬 금속의 퇴적물은 드물지만 존재합니다. 예를 들어 러시아의 Udachnaya 광산에서 채굴됩니다. 다이아몬드가 풍부하고 환원 환경이 순수한 크롬과 다이아몬드를 형성하는 데 도움이 되었습니다.

금속의 산업적 생산을 위해 크로마이트 광석은 용융 알칼리(가성 소다, NaOH)로 처리됩니다. 이 경우 크롬산 나트륨 (Na 2 CrO 4)이 형성되고 이는 탄소에 의해 Cr 2 O 3 산화물로 환원됩니다. 금속은 알루미늄이나 규소가 존재하는 상태에서 산화물을 가열하여 얻습니다.

2000년에 약 1500만 톤의 크로마이트 광석이 채굴되어 400만 톤의 페로크롬, 70% 크롬-철로 가공되었으며 추정 시장 가치는 25억 달러였습니다.

주요 특징

화학 원소인 크롬의 특성은 주기율표 제4주기의 전이 금속이며 바나듐과 망간 사이에 위치한다는 사실에 기인합니다. VI 그룹에 포함됩니다. 1907 °C의 온도에서 녹습니다. 산소가 있는 경우 크롬은 빠르게 얇은 산화물 층을 형성하여 금속이 산소와의 추가 상호 작용으로부터 보호합니다.

전이 원소로서 다양한 비율로 물질과 반응합니다. 따라서 그것은 다음과 같은 화합물을 형성합니다. 다양한 학위산화. 크롬은 바닥 상태가 +2, +3 및 +6인 화학 원소이며 그 중 +3이 가장 안정적입니다. 또한 드물게 +1, +4 및 +5 상태가 관찰됩니다. +6 산화 상태의 크롬 화합물은 강력한 산화제입니다.

크롬은 무슨 색인가요? 화학 원소는 루비 색조를 부여합니다. 에 사용되는 Cr 2 O 3 는 "크롬 그린"이라는 안료로도 사용됩니다. 에메랄드 그린 색상의 소금 색 유리. 크롬은 존재하면 루비 레드를 만드는 화학 원소입니다. 따라서 합성 루비 생산에 사용됩니다.

동위원소

크롬 동위원소의 원자량은 43에서 67까지입니다. 일반적으로 이 화학 원소는 52 Cr, 53 Cr 및 54 Cr의 세 가지 안정한 형태로 구성됩니다. 이 중 52Cr이 가장 ​​일반적입니다(모든 천연 크롬의 83.8%). 또한, 19개의 방사성 동위원소가 기술되었으며, 그 중 50 Cr이 가장 ​​안정하며 반감기가 1.8 x 10 17년을 초과합니다. 51Cr의 반감기는 27.7일이며 다른 모든 방사성 동위원소의 경우 24시간을 초과하지 않으며 대부분 1분 미만으로 지속됩니다. 이 요소에는 두 가지 전이 상태도 있습니다.

지각의 크롬 동위 원소는 일반적으로 지질학에 적용되는 망간 동위 원소를 동반합니다. 53Mn의 방사성 붕괴 동안 53Cr이 형성된다. Mn/Cr 동위원소 비율은 다른 초기 역사 단서를 강화합니다. 태양계. 서로 다른 운석에서 53 Cr/52 Cr 및 Mn/Cr 비율의 변화는 태양계 형성 직전에 새로운 원자핵이 생성되었음을 증명합니다.

화학 원소 크롬 : 특성, 화합물의 공식

세스퀴옥사이드(sesquioxide)로도 알려진 산화크롬(III) Cr 2 O 3은 이 화학 원소의 4가지 산화물 중 하나입니다. 크로마이트에서 얻습니다. 녹색 화합물은 에나멜 및 유리 그림용 안료로 사용될 때 일반적으로 "크롬 그린"이라고 합니다. 산화물은 산에 용해되어 염을 형성하고 녹은 알칼리에 크로마이트를 형성할 수 있습니다.

중크롬산칼륨

K 2 Cr 2 O 7은 강력한 산화제이며 실험실 유리 제품의 유기물 세정제로 선호됩니다. 이를 위해 포화 용액이 사용되지만 때로는 중크롬산 나트륨의 용해도가 더 높기 때문에 중크롬산 나트륨으로 대체됩니다. 또한 유기 화합물의 산화 과정을 조절하여 1차 알코올을 알데히드로 전환한 다음 이산화탄소로 전환할 수 있습니다.

중크롬산칼륨은 크롬 피부염을 일으킬 수 있습니다. 크롬은 아마도 피부염, 특히 만성적이고 치료하기 어려운 손과 팔뚝의 발달로 이어지는 감작의 원인일 것입니다. 다른 Cr(VI) 화합물과 마찬가지로 중크롬산칼륨은 발암성입니다. 장갑과 적절한 보호 장비를 사용하여 취급해야 합니다.

크롬산

화합물은 가상 구조 H 2 CrO 4 를 갖는다. 크롬산과 이크롬산은 모두 자연적으로 발생하지 않지만 그들의 음이온은 다양한 물질. 판매되는 "크롬산"은 실제로 산 무수물 인 CrO 3 trioxide입니다.

납(II) 크롬산염

PbCrO4는 밝은 노란색을 띠며 물에 거의 녹지 않습니다. 이러한 이유로 "옐로우 크라운"이라는 이름으로 착색 안료로 사용되었습니다.

Cr 및 5가 결합

크롬은 5가 결합을 형성하는 능력으로 구별됩니다. 화합물은 Cr(I) 및 탄화수소 라디칼에 의해 생성됩니다. 5가 결합은 두 개의 크롬 원자 사이에 형성됩니다. 공식은 Ar-Cr-Cr-Ar로 쓸 수 있으며 여기서 Ar은 특정 방향족 그룹입니다.

신청

크롬은 많은 특성을 제공하는 화학 원소입니다. 다양한 옵션응용 프로그램 중 일부는 아래에 나열되어 있습니다.

부식에 대한 금속 저항성과 광택 있는 표면을 제공합니다. 따라서 크롬은 예를 들어 식기류에 사용되는 스테인리스강과 같은 합금에 포함됩니다. 크롬 도금에도 사용됩니다.

크롬은 다양한 반응의 촉매제입니다. 벽돌을 소성하기 위한 주형을 만드는 데 사용됩니다. 그것의 소금은 피부를 무두질합니다. 중크롬산칼륨은 알코올 및 알데히드와 같은 유기 화합물을 산화시키고 실험실 유리 제품을 세척하는 데 사용됩니다. 직물 염색의 고착제로 사용되며 사진 및 사진 인쇄에도 사용됩니다.

CrO3는 산화철 필름보다 더 나은 특성을 갖는 자기 테이프(예: 오디오 녹음용)를 만드는 데 사용됩니다.

생물학에서의 역할

3가크롬은 인체에서 당의 대사에 필수적인 화학원소이다. 반대로 6가 Cr은 독성이 강합니다.

예방 대책

크롬 금속 및 Cr(III) 화합물은 일반적으로 건강에 유해한 것으로 간주되지 않지만 Cr(VI)을 함유한 물질은 섭취하거나 흡입할 경우 독성이 있을 수 있습니다. 이러한 물질의 대부분은 눈, 피부 및 점막을 자극합니다. 만성 노출 시 크롬(VI) 화합물은 적절하게 치료하지 않으면 눈 손상을 일으킬 수 있습니다. 또한 발암물질로 인정받고 있습니다. 이 화학 원소의 치사량은 약 반 티스푼입니다. 세계보건기구의 권고에 따르면, Cr(VI)의 최대 허용 농도는 식수리터당 0.05mg입니다.

크롬 화합물은 염료와 가죽 무두질에 사용되기 때문에 종종 토양과 토양에서 발견됩니다. 지하수환경 정화 및 복원이 필요한 버려진 산업 시설. Cr(VI)을 포함하는 프라이머는 여전히 항공우주 및 자동차 산업에서 널리 사용됩니다.

요소 속성

기본 물리적 특성크롬은 다음과 같습니다.

  • 원자 번호: 24.
  • 원자량: 51.996.
  • 녹는점: 1890 °C.
  • 끓는점: 2482 °C.
  • 산화 상태: +2, +3, +6.
  • 전자 구성: 3d 5 4s 1 .

기사의 내용

크롬– (크롬)Cr, 6족(VIb)의 화학 원소 주기율표. 원자 번호 24, 원자 질량 51.996. 42Cr에서 66Cr까지 24개의 알려진 크롬 동위원소가 있습니다. 동위 원소 52 Cr, 53 Cr, 54 Cr은 안정적입니다. 천연 크롬의 동위원소 조성: 50 Cr(반감기 1.8 10 17년) - 4.345%, 52 Cr - 83.489%, 53 Cr - 9.501%, 54 Cr - 2.365%. 주요 산화 상태는 +3 및 +6입니다.

1761년 화학 교수 상트페테르부르크 대학교 Berezovsky 광산의 Ural Mountains 동쪽 기슭에있는 Johann Gottlob Lehmann은 분말로 분쇄되었을 때 밝은 노란색을 나타내는 멋진 붉은 광물을 발견했습니다. 1766년 Leman은 광물 샘플을 St. Petersburg로 가져왔습니다. 결정을 염산으로 처리한 후 흰색 침전물을 얻었고 여기에서 납을 발견했습니다. Leman은 광물 Siberian red lead (plomb rouge de Sibérie)라고 불렀으며 이제는 crocoite (그리스어 "krokos"-saffron에서 유래)-천연 납 크롬산염 PbCrO 4 인 것으로 알려져 있습니다.

독일 여행자이자 자연주의자인 Peter Simon Pallas (1741-1811)는 상트 페테르부르크 과학 아카데미 탐험을 러시아 중부 지역으로 이끌었고 1770 년에는 베레조프스키 광산을 포함한 남부 및 중부 우랄을 방문했으며 Lehman과 마찬가지로 크로코이트에 대한 관심. Pallas는 다음과 같이 썼습니다. “이 놀라운 적색 납 광물은 다른 광상에서는 발견되지 않습니다. 가루로 만들면 노란색으로 변하며 미니어처 예술에 사용할 수 있습니다. Berezovsky 광산에서 유럽으로 crocoite를 배달하는 것이 드물고 어려움에도 불구하고 (거의 2 년이 걸렸음) 광물을 착색 물질로 사용하는 것이 높이 평가되었습니다. 17세기 말 런던과 파리에서. 모든 귀족들은 곱게 갈린 악어로 칠한 마차를 탔고, 또한 유럽의 많은 광물학 캐비닛 컬렉션에 최고의 시베리아 붉은 납 샘플이 추가되었습니다.

1796년에 파리 광물학 학교의 화학 교수인 Nicolas-Louis Vauquelin(1763–1829)에게 크로코이트 샘플이 들어왔고, 그는 광물을 분석했지만 납, 철, 알루미늄의 산화물 외에는 아무것도 발견하지 못했습니다. 시베리아 적 납에 대한 연구를 계속하면서 Vauquelin은 칼륨 용액으로 광물을 끓이고 탄산 납의 흰색 침전물을 분리 한 후 알려지지 않은 소금의 노란색 용액을 얻었습니다. 납염으로 처리하면 황색 침전물이 형성되고 수은염에서는 적색 침전물이 형성되며 염화주석을 첨가하면 용액이 녹색으로 변합니다. 미네랄 산으로 crocoite를 분해하여 그는 "붉은 납산"용액을 얻었고 증발하여 루비 레드 결정을 얻었습니다 (이제 이것이 무수 크롬산이라는 것이 분명해졌습니다). 흑연 도가니에서 석탄으로 소성 한 후 반응 후 그는 그때까지 알려지지 않은 금속의 내부 성장한 회색 바늘 모양의 결정을 많이 발견했습니다. Vauquelin은 금속의 높은 내화성과 내산성을 언급했습니다.

Vauquelin은 크롬에 의해 형성되는 많은 다색 화합물을 고려하여 새로운 원소 크롬(그리스어 crwma - 색상, 색상)을 명명했습니다. 그의 연구를 바탕으로 Vauquelin은 처음으로 일부의 에메랄드 색상이 보석크롬 화합물이 혼합되어 있기 때문입니다. 예를 들어, 천연 에메랄드는 알루미늄이 부분적으로 크롬으로 대체된 짙은 녹색의 녹주석입니다.

아마도 Vauquelin은 순수한 금속이 아니라 얻은 결정의 바늘 모양에서 알 수 있듯이 탄화물을 얻었지만 그럼에도 불구하고 Paris Academy of Sciences는 새로운 요소의 발견을 등록했으며 이제 Vauquelin은 다음의 발견자로 간주됩니다. 요소 번호 24.

유리 크루티야코프

산화크롬(II) 및 크롬(II) 수산화물은 염기성이다

Cr(OH)+2HCl→CrCl+2H2O

크롬(II) 화합물은 강력한 환원제입니다. 대기 산소의 작용 하에서 크롬(III) 화합물로 변형됩니다.

2CrCl+ 2HCl → 2CrCl+ H

4Cr(OH)+O+ 2H2O→4Cr(OH)

산화크롬(III) Cr2O는 녹색의 수불용성 분말입니다. 수산화 크롬(III) 또는 중크롬산 칼륨 및 암모늄을 소성하여 얻을 수 있습니다.

2Cr(OH)-→CrO+ 3H2O

4KCrO-→ 2CrO + 4KCrO + 3O

(NH)CrO-→ CrO+ N+ H2O

산과 알칼리의 농축 용액과 상호 작용하기 어렵습니다.

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

크롬 (III) 수산화물 Cr (OH) 3은 크롬 (III) 염 용액에 알칼리를 작용시켜 얻습니다.

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

수산화 크롬(III)은 회색 녹색 침전물이며, 이를 받으면 알칼리를 부족하게 섭취해야 합니다. 이러한 방식으로 얻은 수산화 크롬 (III)은 해당 산화물과 달리 산 및 알칼리와 쉽게 상호 작용합니다. 다음과 같은 양쪽성 특성을 나타냅니다.

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

Cr(OH)3 + 3KOH = K3 [Cr(OH)6] (헥사하이드록소크로마이트 K)

Cr(OH)3가 알칼리와 융합되면 메타크로마이트와 오르토크로마이트가 얻어진다.

Cr(OH)3 + KOH = KCrO2 (메타크로마이트 K)+ 2H2O

Cr(OH)3 + KOH = K3CrO3 (오토크로마이트 K)+ 3H2O

크롬 화합물(VI).

산화크롬(VI) - CrO 3 - 어두운 - 적색 결정질 물질, 물에 잘 녹는 - 전형적인 산성 산화물. 이 산화물은 두 가지 산에 해당합니다.

    CrO3 + H2O \u003d H2CrO4 (크롬산 - 과량의 물로 형성됨)

    CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 Cr 2 O 7 (이크롬산 - 고농도의 산화크롬(3)에서 형성됨).

산화 크롬(6)은 매우 강력한 산화제이므로 유기 물질과 격렬하게 상호 작용합니다.

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

또한 요오드, 황, 인, 석탄을 산화시킵니다.

    3S + 4CrO3 \u003d 3SO2 + 2Cr2O3

250 ° C로 가열하면 산화 크롬 (6)이 분해됩니다.

    4CrO3 \u003d 2Cr2O3 + 3O2

산화 크롬(6)은 고체 크롬산염 및 중크롬산염에 진한 황산을 작용시켜 얻을 수 있습니다.

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

크롬산 및 이크롬산.

크롬산과 이크롬산은 수용액에만 존재하며 각각 크롬산염과 중크롬산염의 안정한 염을 형성합니다. 크롬산염과 그 용액은 노란색이고 중크롬산염은 주황색입니다.

Chromate - CrO 4 2- 이온과 dichromate - Cr2O 7 2- 이온은 용액 환경이 변할 때 서로 쉽게 통과함

용액의 산성 환경에서 크롬산염은 중크롬산염으로 변합니다.

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

알칼리성 환경에서 중크롬산염은 크롬산염으로 변합니다.

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

희석되면 이크롬산은 크롬산이 됩니다.

    H2Cr2O7 + H2O \u003d 2H2CrO4

산화 정도에 따른 크롬 화합물의 특성 의존성.

산화 상태

산화물의 성질

기초적인

양성의

산

수산화물

Cr(OH)3 - H3CrO3

수산화물의 성질

기초적인

양성의

산

→ 기본 성질 약화 및 산성 강화 →

크롬 화합물의 산화 환원 특성.

산성 매질에서의 반응.

산성 환경에서 Cr +6 화합물은 H 2 S, SO 2, FeSO 4와 같은 환원제의 작용으로 Cr +3 화합물로 변합니다.

    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

    2크론 +6 + 6e → 2크론 +3

알칼리성 매질에서의 반응.

알칼리성 환경에서 Cr +3 크롬 화합물은 J2, Br2, Cl2, Ag2O, KClO3, H2O2, KMnO4와 같은 산화제의 작용에 따라 Cr +6 화합물로 변환됩니다.

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

    Cr +3 - 3e → Cr +6