Ի՞նչ է անում քրոմը: Chrome տարր

Քրոմը անցումային մետաղ է, որը լայնորեն կիրառվում է արդյունաբերության մեջ՝ շնորհիվ իր ամրության և դիմադրության ջերմության և կոռոզիայից: Այս հոդվածը ձեզ հնարավորություն կտա հասկանալու այս անցումային մետաղի որոշ կարևոր հատկությունների և օգտագործման մասին:

Քրոմը պատկանում է անցումային մետաղների կատեգորիային։ Այն կոշտ, բայց փխրուն պողպատամոխրագույն մետաղ է, որի ատոմային համարը 24 է: Այս փայլուն մետաղը տեղադրված է պարբերական աղյուսակի 6-րդ խմբում և նշանակված է «Cr» նշանով:

Քրոմի անունը ծագել է հունարեն chromia բառից, որը նշանակում է գույն։

Իր անվանը հավատարիմ՝ քրոմը ձևավորում է մի քանի ինտենսիվ գունավոր միացություններ։ Այսօր գրեթե ողջ առևտրային օգտագործվող քրոմը արդյունահանվում է հանքաքարի երկաթի քրոմիտից կամ քրոմի օքսիդից (FeCr2O4):

Քրոմի հատկությունները

• Քրոմը երկրակեղևի ամենաառատ տարրն է, բայց այն երբեք չի հանդիպում իր մաքուր տեսքով։ Հիմնականում արդյունահանվում են այնպիսի հանքավայրերից, ինչպիսիք են քրոմիտի հանքերը։

• Քրոմը հալվում է 2180 Կ կամ 3465°F ջերմաստիճանում, իսկ եռման կետը՝ 2944 Կ կամ 4840°F։ նրա ատոմային զանգվածը 51,996 գ/մոլ է, իսկ Մոհսի սանդղակի վրա՝ 5,5։

• Քրոմը հանդիպում է բազմաթիվ օքսիդացման վիճակներում, ինչպիսիք են +1, +2, +3, +4, +5 և +6, որոնցից +2, +3 և +6 ամենատարածվածներն են, և +1, +4 , A +5-ը հազվագյուտ օքսիդացում է։ +3 օքսիդացման վիճակը քրոմի ամենակայուն վիճակն է։ Քրոմի (III) կարելի է պատրաստել տարրական քրոմը աղաթթվի կամ ծծմբաթթվի մեջ լուծելու միջոցով:

• Այս մետաղական տարրը հայտնի է իր յուրահատուկ մագնիսական հատկություններով: Սենյակային ջերմաստիճանում այն ​​ցուցադրում է հակաֆերոմագնիսական դասավորություն, որը ցուցադրվում է համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանի այլ մետաղներում:

• Հակաֆերոմագնիսիզմն այն է, երբ հարևան իոնները, որոնք իրենց մագնիսների նման են պահում, միանում են հակառակ կամ հակազուգահեռ մեխանիզմներին նյութի միջոցով: Արդյունքում, մագնիսական ատոմների կամ իոնների կողմից ստեղծված մագնիսական դաշտը ուղղված է մեկ ուղղությամբ՝ չեղյալ համարելով մագնիսական ատոմները կամ իոնները, որոնք հավասարեցված են հակառակ ուղղությամբ, այնպես որ նյութը չի ցուցադրում որևէ համախառն արտաքին մագնիսական դաշտ:

• 38°C-ից բարձր ջերմաստիճանի դեպքում քրոմը դառնում է պարամագնիսական, այսինքն՝ այն ձգվում է դեպի արտաքին կիրառվող մագնիսական դաշտը: Այլ կերպ ասած, քրոմը ձգվում է դեպի արտաքին մագնիսական դաշտ 38°C-ից բարձր ջերմաստիճանում:

• Քրոմը չի ենթարկվում ջրածնի փխրունության, այսինքն՝ այն չի փխրուն, երբ ենթարկվում է ատոմային ջրածնի: Բայց երբ ենթարկվում է ազոտի, այն կորցնում է իր պլաստիկությունը և դառնում փխրուն:

• Chrome-ը բարձր դիմացկուն է կոռոզիայից: Մետաղի մակերեսին առաջանում է բարակ պաշտպանիչ օքսիդ թաղանթ, երբ այն շփվում է օդի թթվածնի հետ: Այս շերտը կանխում է թթվածնի տարածումը հիմնական նյութի մեջ և դրանով իսկ պաշտպանում է այն հետագա կոռոզիայից: Այս գործընթացը կոչվում է պասիվացում, քրոմով պասիվացումը տալիս է թթուների դիմադրություն։

• Գոյություն ունեն քրոմի երեք հիմնական իզոտոպներ՝ 52Cr, 53Cr և 54Cr, որոնցից 52CR-ը ամենատարածված իզոտոպն է։ Քրոմը փոխազդում է թթուների մեծ մասի հետ, բայց չի արձագանքում ջրի հետ։ Սենյակային ջերմաստիճանում այն ​​փոխազդում է թթվածնի հետ՝ առաջացնելով քրոմի օքսիդ։

Դիմում

Չժանգոտվող պողպատի արտադրություն

Chrome-ն ունի օգտագործման լայն շրջանակ՝ շնորհիվ իր կարծրության և կոռոզիոն դիմադրության: Այն օգտագործվում է հիմնականում երեք արդյունաբերության մեջ՝ մետալուրգիական, քիմիական և հրակայուն։ Այն լայնորեն օգտագործվում է չժանգոտվող պողպատ պատրաստելու համար, քանի որ այն կանխում է կոռոզիան: Այսօր այն շատ կարևոր լեգիրող նյութ է պողպատների համար։ Օգտագործվում է նաև նիկրոմի պատրաստման համար, որն օգտագործվում է դիմադրողական ջեռուցման տարրերում՝ բարձր ջերմաստիճաններին դիմակայելու ունակության շնորհիվ։

Մակերեւութային ծածկույթ

Թթվային քրոմատը կամ դիքրոմատը նույնպես օգտագործվում է մակերեսները ծածկելու համար: Սովորաբար դա արվում է էլեկտրալվացման մեթոդով, որի դեպքում քրոմի բարակ շերտը կիրառվում է մետաղական մակերեսի վրա: Մեկ այլ մեթոդ է քրոմապատումը, որի միջոցով քրոմատներն օգտագործվում են որոշակի մետաղների վրա պաշտպանիչ շերտ կիրառելու համար, ինչպիսիք են ալյումինը (Al), կադմիումը (CD), ցինկը (Zn), արծաթը և նաև մագնեզիումը (MG):

Փայտի պահպանում և կաշվի դաբաղում

Քրոմի (VI) աղերը թունավոր են, ուստի դրանք օգտագործվում են փայտը սնկերի, միջատների և տերմիտների վնասումից և ոչնչացումից պահպանելու համար: Chromium (III), հատկապես քրոմի շիբը կամ կալիումի սուլֆատը, օգտագործվում է կաշվի արդյունաբերության մեջ, քանի որ այն օգնում է կայունացնել մաշկը:

Ներկանյութեր և պիգմենտներ

Քրոմն օգտագործվում է նաև գունանյութեր կամ ներկանյութեր պատրաստելու համար։ Նախկինում որպես պիգմենտներ լայնորեն օգտագործվում էին քրոմ դեղին և կապարի քրոմատը։ Բնապահպանական մտահոգությունների պատճառով դրա օգտագործումը զգալիորեն նվազել է և այնուհետև վերջապես փոխարինվել է կապարի և քրոմի պիգմենտներով: Մյուս պիգմենտները հիմնված են քրոմի, կարմիր քրոմի, կանաչ քրոմի օքսիդի վրա, որը դեղին և պրուսական կապույտի խառնուրդ է։ Քրոմի օքսիդը օգտագործվում է ապակին կանաչավուն գույն տալու համար։

Արհեստական ​​սուտակի սինթեզ

Զմրուխտներն իրենց կանաչ երանգը պարտական ​​են քրոմին: Քրոմի օքսիդը նույնպես օգտագործվում է սինթետիկ սուտակ արտադրելու համար։ Բնական սուտակները կորունդի կամ ալյումինի օքսիդի բյուրեղներ են, որոնք կարմիր երանգ են ստանում քրոմի առկայության պատճառով։ Սինթետիկ կամ արհեստական ​​սուտակները պատրաստվում են քրոմի (III) դոպինգով սինթետիկ կորունդի բյուրեղների վրա:

Կենսաբանական գործառույթներ

Chromium (III) կամ եռարժեք քրոմը անհրաժեշտ է մարդու մարմնում, բայց շատ փոքր քանակությամբ: Ենթադրվում է, որ այն կարևոր դեր է խաղում լիպիդների և շաքարի նյութափոխանակության մեջ: Ներկայումս այն օգտագործվում է բազմաթիվ սննդային հավելումների մեջ, որոնք պնդում են, որ ունեն մի շարք առողջական օգուտներ, այնուամենայնիվ, սա վիճելի հարց է: Քրոմի կենսաբանական դերը համարժեք փորձարկված չէ, և շատ փորձագետներ կարծում են, որ այն կարևոր չէ կաթնասունների համար, մինչդեռ մյուսները այն համարում են մարդու համար կարևոր միկրոտարր:

Այլ կիրառումներ

Բարձր հալման կետը և ջերմակայունությունը քրոմը դարձնում են իդեալական հրակայուն նյութ: Այն կիրառություն է գտել պայթուցիկ վառարաններում, ցեմենտի վառարաններում և մետաղական վառարաններում: Շատ քրոմի միացություններ օգտագործվում են որպես ածխաջրածինների վերամշակման կատալիզատորներ։ Chromium(IV)-ն օգտագործվում է աուդիո և վիդեո ձայներիզներում օգտագործվող մագնիսական ժապավեններ արտադրելու համար:

Վեցավալենտ քրոմը կամ քրոմը (VI) կոչվում է թունավոր և մուտագեն նյութ, իսկ քրոմը (IV) հայտնի է իր քաղցկեղածին հատկություններով։ Քրոմատ աղը նաև որոշ մարդկանց մոտ ալերգիկ ռեակցիա է առաջացնում: Առողջապահական և բնապահպանական խնդիրներից ելնելով, որոշ սահմանափակումներ են դրվել քրոմի միացությունների օգտագործման վրա աշխարհի տարբեր մասերում:

Cr2+. Քրոմի երկվալենտ կատիոնի լիցքի կոնցենտրացիան համապատասխանում է մագնեզիումի կատիոնի և երկվալենտ երկաթի կատիոնի լիցքի կոնցենտրացիան, հետևաբար մի շարք հատկություններ, հատկապես այս կատիոնների թթու-բազային վարքը մոտ են։ Ընդ որում, ինչպես արդեն նշվեց, Cr 2+-ը ուժեղ վերականգնող նյութ է, ուստի լուծույթում տեղի են ունենում հետևյալ ռեակցիաները՝ 2CrCl 2 + 2HCl = 2CrCl 3 + H 2 4CrCl 2 + 4HCl + O 2 = 4CrCl 3 + 2H 2 O. Բավական դանդաղ, բայց նույնիսկ ջրով օքսիդացում է տեղի ունենում՝ 2CrSO 4 + 2H 2 O = 2Cr(OH)SO 4 + H 2: Երկվալենտ քրոմի օքսիդացումն ավելի հեշտ է տեղի ունենում, քան երկվալենտ երկաթի օքսիդացումը, աղերը նույնպես ենթարկվում են կատիոնային հիդրոլիզի չափավոր չափով (այսինքն՝ առաջին քայլը գերիշխող է):

CrO-ն հիմնական օքսիդ է, սև գույնի, պիրոֆորիկ: 700 o C-ում այն ​​անհամաչափ է՝ 3CrO = Cr 2 O 3 + Cr: Այն կարելի է ստանալ համապատասխան հիդրօքսիդի ջերմային տարրալուծմամբ՝ թթվածնի բացակայության դեպքում։

Cr(OH) 2-ը չլուծվող դեղին հիմք է: Արձագանքում է թթուների հետ, մինչդեռ օքսիդացող թթուները թթու-բազային փոխազդեցության հետ միաժամանակ օքսիդացնում են երկվալենտ քրոմը, որոշակի պայմաններում դա տեղի է ունենում նաև ոչ օքսիդացնող թթուների դեպքում (օքսիդացնող նյութ՝ H+): Երբ արտադրվում է փոխանակման ռեակցիայի արդյունքում, քրոմի (II) հիդրօքսիդը օքսիդացման պատճառով արագ դառնում է կանաչ.

4Cr(OH) 2 + O 2 = 4CrO(OH) + 2H 2 O:

Օքսիդացումը ուղեկցվում է նաև քրոմի (II) հիդրօքսիդի քայքայմամբ թթվածնի առկայությամբ՝ 4Cr(OH) 2 = 2Cr 2 O 3 + 4H 2 O։

Cr3+. Քրոմի (III) միացությունները քիմիական հատկություններով նման են ալյումինի և երկաթի (III) միացություններին։ Օքսիդն ու հիդրօքսիդը ամֆոտեր են։ Թույլ անկայուն և չլուծվող թթուների աղերը (H 2 CO 3, H 2 SO 3, H 2 S, H 2 SiO 3) անցնում են անդառնալի հիդրոլիզ.

2CrCl 3 + 3K 2 S + 6H 2 O = 2Cr(OH) 3 ↓ + 3H 2 S + 6KCl; Cr 2 S 3 + 6H 2 O = 2Cr (OH) 3 ↓ + 3H 2 S.

Բայց քրոմի (III) կատիոնը այնքան էլ ուժեղ օքսիդացնող նյութ չէ, ուստի քրոմի (III) սուլֆիդը գոյություն ունի և կարելի է ստանալ անջուր պայմաններում, թեև ոչ պարզ նյութերից, քանի որ այն քայքայվում է տաքացնելիս, բայց ըստ ռեակցիայի. 2CrCl 3 (cr) + 2H 2 S (գազ) = · Cr 2 S 3 (cr) + 6HCl: Եռավալենտ քրոմի օքսիդացնող հատկությունները բավարար չեն, որպեսզի նրա աղերի լուծույթները փոխազդեն պղնձի հետ, սակայն ցինկի հետ տեղի է ունենում նման ռեակցիա՝ 2CrCl 3 + Zn = 2CrCl 2 + ZnCl 2։

Cr2O3 – կանաչ գույնի ամֆոտերային օքսիդ, ունի շատ ամուր բյուրեղյա վանդակ, հետևաբար այն քիմիական ակտիվություն է ցուցաբերում միայն ամորֆ վիճակում։ Արձագանքում է հիմնականում թթվային և հիմնային օքսիդների, թթուների և ալկալիների, ինչպես նաև թթվային կամ հիմնային ֆունկցիաներ ունեցող միացությունների հետ համաձուլման դեպքում.

Cr 2 O 3 + 3K 2 S 2 O 7 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3K 2 SO 4; Cr 2 O 3 + K 2 CO 3 = 2KCrO 2 + CO 2:

Cr(OH) 3 (CrO(OH), Cr 2 O 3 *nH 2 O) - մոխրագույն-կապույտ գույնի ամֆոտերային հիդրօքսիդ: Լուծվում է ինչպես թթուների, այնպես էլ ալկալիների մեջ։ Ալկալիների մեջ լուծարվելիս առաջանում են հիդրոքսոմպլեքսներ, որոնցում քրոմի կատիոնը ունի 4 կամ 6 կոորդինացիոն թիվը.

Cr(OH) 3 + NaOH = Na; Cr(OH) 3 + 3NaOH = Na 3:

Հիդրոքսո համալիրները հեշտությամբ քայքայվում են թթուներով, մինչդեռ ուժեղ և թույլ թթուներով պրոցեսները տարբեր են.

Na + 4HCl = NaCl + CrCl 3 + 4H 2 O; Na + CO 2 = Cr (OH) 3 ↓ + NaHCO 3:

Cr(III) միացությունները ոչ միայն օքսիդացնող նյութեր են, այլ նաև նվազեցնող նյութեր՝ կապված Cr(VI) միացությունների փոխակերպման հետ: Հատկապես հեշտությամբ ռեակցիան տեղի է ունենում ալկալային միջավայրում.

2Na 3 + 3Cl 2 + 4NaOH = 2Na 2 CrO 4 + 6NaCl + 8H 2 O E 0 = - 0,72 Վ.

Թթվային միջավայրում՝ 2Cr 3+ → Cr 2 O 7 2- E 0 = +1,38 Վ.

Cr +6. Բոլոր Cr(VI) միացությունները ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են: Այս միացությունների թթու-բազային վարքագիծը նման է նույն օքսիդացման վիճակում գտնվող ծծմբային միացություններին: Առավելագույն դրական օքսիդացման վիճակում գտնվող հիմնական և երկրորդային ենթախմբերի տարրերի միացությունների նման նմանությունը բնորոշ է պարբերական համակարգի խմբերի մեծամասնությանը։

CrO3 - մուգ կարմիր միացություն, բնորոշ թթվային օքսիդ: Հալման կետում քայքայվում է՝ 4CrO 3 = 2Cr 2 O 3 + 3O 2։

Օքսիդացնող գործողության օրինակ՝ CrO 3 + NH 3 = Cr 2 O 3 + N 2 + H 2 O (Երբ տաքացվում է):

Քրոմի (VI) օքսիդը հեշտությամբ լուծվում է ջրի մեջ՝ ավելացնելով այն և վերածվելով հիդրօքսիդի.

H2CrO4 - քրոմաթթուն ուժեղ երկհիմնական թթու է: Այն անվճար ձեւով չի հատկացվում, քանի որ 75%-ից բարձր կոնցենտրացիայի դեպքում երկքրոմաթթվի ձևավորմամբ տեղի է ունենում խտացման ռեակցիա՝ 2H 2 CrO 4 (դեղին) = H 2 Cr 2 O 7 (նարնջագույն) + H 2 O:

Հետագա կոնցենտրացիան հանգեցնում է տրիքրոմային (H 2 Cr 3 O 10) և նույնիսկ քառաքրոմային (H 2 Cr 4 O 13) թթուների ձևավորմանը:

Թթվացման ժամանակ տեղի է ունենում նաև քրոմատի անիոնի դիմերացում։ Արդյունքում, քրոմաթթվի աղերը pH > 6-ում գոյություն ունեն որպես դեղին քրոմատներ (K 2 CrO 4), իսկ pH-ում< 6 как бихроматы(K 2 Cr 2 O 7) оранжевого цвета. Большинство бихроматов растворимы, а растворимость хроматов чётко соответствует растворимости сульфатов соответствующих металлов. В растворах возможно взаимопревращения соответствующих солей:

2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 = K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O; K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH = 2K 2 CrO 4 + H 2 O:

Կալիումի երկքրոմատի փոխազդեցությունը խտացված ծծմբաթթվի հետ հանգեցնում է նրանում չլուծվող քրոմային անհիդրիդի ձևավորմանը.

K 2 Cr 2 O 7 (բյուրեղային) + + H 2 SO 4 (կոնկրետ) = 2CrO 3 ↓ + K 2 SO 4 + H 2 O;

Ամոնիումի երկքրոմատը տաքացնելիս ենթարկվում է ներմոլեկուլային ռեդոքս ռեակցիայի՝ (NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O:

ՀԱԼՈԳԵՆՆԵՐ («ծննդաբերական աղեր»)

Հալոգենները պարբերական համակարգի VII խմբի հիմնական ենթախմբի տարրերն են։ Դրանք են՝ ֆտորը, քլորը, բրոմը, յոդը, աստատինը։ Նրանց ատոմների արտաքին էլեկտրոնային շերտի կառուցվածքը՝ ns 2 np 5. Այսպիսով, արտաքին էլեկտրոնային մակարդակում կա 7 էլեկտրոն, և նրանց պակասում է միայն մեկ էլեկտրոն՝ ազնիվ գազի կայուն շերտին հասնելու համար։ Լինելով ժամանակաշրջանի նախավերջին տարրերը՝ հալոգեններն ունեն ամենափոքր շառավիղը տվյալ ժամանակահատվածում։ Այս ամենը հանգեցնում է նրան, որ հալոգենները ցուցաբերում են ոչ մետաղների հատկություններ, ունեն բարձր էլեկտրաբացասականություն և բարձր իոնացման ներուժ։ Հալոգենները ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են, նրանք ունակ են ընդունել էլեկտրոն, դառնալ «1-» լիցքով անիոն կամ դրսևորել «-1» օքսիդացման վիճակ, երբ կովալենտ կապվում են ավելի քիչ էլեկտրաբացասական տարրերի հետ: Միևնույն ժամանակ, խմբի միջով վերևից ներքև շարժվելիս ատոմային շառավիղը մեծանում է և հալոգենների օքսիդացման ունակությունը նվազում է։ Եթե ​​ֆտորը ամենաուժեղ օքսիդացնող նյութն է, ապա յոդը որոշ բարդ նյութերի, ինչպես նաև թթվածնի և այլ հալոգենների հետ փոխազդելիս ցուցաբերում է նվազեցնող հատկություն։

Ֆտորի ատոմը տարբերվում է խմբի մյուս անդամներից։ Նախ, այն ցուցադրում է միայն բացասական օքսիդացման վիճակ, քանի որ այն ամենաէլեկտրաբացասական տարրն է, և երկրորդ, ինչպես II շրջանի ցանկացած տարր, արտաքին էլեկտրոնային մակարդակում ունի ընդամենը 4 ատոմային ուղեծրեր, որոնցից երեքը զբաղեցնում են միայնակ էլեկտրոնային զույգերը, չորրորդում կա չզույգված էլեկտրոն, որը շատ դեպքերում միակ վալենտային էլեկտրոնն է։ Այլ տարրերի ատոմներում արտաքին մակարդակում կա չլցված d-էլեկտրոնի ենթամակարդակ, որտեղ կարող է գնալ գրգռված էլեկտրոնը։ Յուրաքանչյուր առանձին զույգ զուգակցվելիս տալիս է երկու էլեկտրոն, ուստի քլորի, բրոմի և յոդի հիմնական օքսիդացման վիճակները, բացի «-1»-ից, են «+1», «+3», «+5», «+7»: Ավելի քիչ կայուն, բայց սկզբունքորեն հասանելի են «+2», «+4» և «+6» օքսիդացման վիճակները:

Որպես պարզ նյութեր՝ բոլոր հալոգենները երկատոմային մոլեկուլներ են՝ ատոմների միջև մեկ կապով: F 2 , Cl 2 , Br 2 , J 2 մոլեկուլների շարքի կապերի դիսոցման էներգիաները հետևյալն են՝ 151 կՋ/մոլ, 239 կՋ/մոլ, 192 կՋ/մոլ, 149 կՋ/մոլ։ Կապի էներգիայի միապաղաղ նվազումը քլորից յոդ անցնելիս հեշտությամբ բացատրվում է կապի երկարության մեծացմամբ՝ ատոմային շառավիղի մեծացման պատճառով։ Ֆտորի մոլեկուլում միացման աննորմալ ցածր էներգիան ունի երկու բացատրություն. Առաջինը վերաբերում է բուն ֆտորի մոլեկուլին։ Ինչպես արդեն նշվեց, ֆտորն ունի շատ փոքր ատոմային շառավիղ և մինչև յոթ էլեկտրոն արտաքին մակարդակում, հետևաբար, երբ ատոմները մոտենում են միմյանց մոլեկուլի ձևավորման ժամանակ, տեղի է ունենում էլեկտրոն-էլեկտրոն վանում, որի արդյունքում ուղեծրերը տեղի են ունենում. ամբողջովին չեն համընկնում, և ֆտորի մոլեկուլում կապի կարգը մեկից փոքր-ինչ պակաս է: Համաձայն երկրորդ բացատրության, մնացած հալոգենների մոլեկուլներում կա լրացուցիչ դոնոր-ընդունիչ համընկնումը մեկ ատոմի միայնակ էլեկտրոնային զույգի և մեկ այլ ատոմի ազատ d-օրբիտալի միջև, երկու նման հակադիր փոխազդեցություններ մեկ մոլեկուլի համար։ Այսպիսով, քլորի, բրոմի և յոդի մոլեկուլների կապը փոխազդեցությունների առկայության առումով սահմանվում է որպես գրեթե եռակի: Բայց դոնոր-ընդունող համընկնումը տեղի է ունենում միայն մասամբ, և կապն ունի 1,12 կարգ (քլորի մոլեկուլի համար):

Ֆիզիկական հատկություններ: Նորմալ պայմաններում ֆտորը դժվար հեղուկացնող գազ է (որի եռման ջերմաստիճանը -187 0 C է) բաց դեղին գույնի, քլորը՝ հեշտությամբ հեղուկացող գազ (եռման կետը՝ -34,2 0 C), դեղնականաչ գազ, բրոմը՝ շագանակագույն, հեշտությամբ գոլորշիացող հեղուկ: Յոդը մոխրագույն պինդ է` մետաղական փայլով: Պինդ վիճակում բոլոր հալոգենները կազմում են մոլեկուլային բյուրեղյա վանդակ, որը բնութագրվում է թույլ միջմոլեկուլային փոխազդեցությամբ։ Սրա հետ կապված յոդը սուբլիմացման հատկություն ունի՝ մթնոլորտային ճնշման տակ տաքանալիս այն անցնում է գազային վիճակի (մանուշակագույն գոլորշիներ է կազմում՝ շրջանցելով հեղուկ վիճակը։ Խմբի միջով վերևից ներքև շարժվելիս հալման և եռման կետերը մեծանում են ինչպես նյութերի մոլեկուլային քաշի ավելացման, այնպես էլ մոլեկուլների միջև գործող վան դեր Վալսյան ուժերի ուժեղացման պատճառով: Այս ուժերի մեծությունն ավելի մեծ է, այնքան մեծ է մոլեկուլի բևեռացման հնարավորությունը, որն էլ իր հերթին մեծանում է ատոմի շառավիղի մեծացման հետ։

Բոլոր հալոգենները վատ են լուծվում ջրում, բայց լավ լուծվում են ոչ բևեռային օրգանական լուծիչներում, օրինակ՝ ածխածնի տետրաքլորիդում։ Ջրում վատ լուծելիությունը պայմանավորված է նրանով, որ երբ հալոգեն մոլեկուլի լուծարման համար խոռոչ է ձևավորվում, ջուրը կորցնում է բավականաչափ ամուր ջրածնային կապեր, որոնց դիմաց նրա բևեռային մոլեկուլի և ոչ բևեռ հալոգեն մոլեկուլի միջև ուժեղ փոխազդեցություն չի առաջանում: Հալոգենների տարրալուծումը ոչ բևեռային լուծիչներում համապատասխանում է իրավիճակին. «նման լուծվում է նմանի մեջ», երբ ճեղքվող և առաջացող կապերի բնույթը նույնն է։

Քրոմը 24 ատոմային համարով քիմիական տարր է։ Այն կոշտ, փայլուն, պողպատամոխրագույն մետաղ է, որը լավ փայլեցնում է և չի մաշվում։ Օգտագործվում է համաձուլվածքներում, ինչպիսիք են չժանգոտվող պողպատը և որպես ծածկույթ: Մարդու մարմնին անհրաժեշտ է փոքր քանակությամբ եռարժեք քրոմ՝ շաքարը նյութափոխանակելու համար, սակայն Cr(VI)-ը շատ թունավոր է:

Քրոմի տարբեր միացություններ, ինչպիսիք են քրոմի (III) օքսիդը և կապարի քրոմատը, վառ գույնի են և օգտագործվում են ներկերի և գունանյութերի մեջ։ Ռուբինի կարմիր գույնը պայմանավորված է այս քիմիական տարրի առկայությամբ։ Որոշ նյութեր, հատկապես նատրիումը, օքսիդացնող նյութեր են, որոնք օգտագործվում են օրգանական միացությունները օքսիդացնելու և (ծծմբաթթվի հետ միասին) լաբորատոր ապակյա իրերը մաքրելու համար: Բացի այդ, քրոմի (VI) օքսիդն օգտագործվում է մագնիսական ժապավենի արտադրության մեջ։

Բացահայտում և ստուգաբանություն

Քրոմի քիմիական տարրի հայտնաբերման պատմությունը հետևյալն է. 1761 թվականին Յոհան Գոտլոբ Լեմանը Ուրալյան լեռներում գտավ նարնջագույն-կարմիր հանքանյութ և այն անվանեց «Սիբիրյան կարմիր կապար»։ Թեև այն սխալմամբ նույնացվել է որպես սելենի և երկաթի հետ կապարի միացություն, նյութը իրականում կապարի քրոմատ էր՝ PbCrO 4 քիմիական բանաձևով: Այսօր այն հայտնի է որպես հանքային կոկոնտ:

1770 թվականին Փիթեր Սայմոն Պալասը այցելեց այն վայրը, որտեղ Լեմանը գտավ կարմիր կապարի հանքանյութը, որն ուներ շատ օգտակար հատկություններ՝ որպես ներկերի գունանյութ: Սիբիրյան կարմիր կապարի օգտագործումը որպես ներկ արագ զարգացավ: Բացի այդ, մոդայիկ է դարձել կոկորդի վառ դեղին գույնը։

1797 թվականին Նիկոլա-Լուի Վոկելենը ստացավ կարմիրի նմուշներ, կոկոնտը աղաթթվի հետ խառնելով՝ ստացավ CrO 3 օքսիդ։ Քրոմը որպես քիմիական տարր մեկուսացվել է 1798 թվականին։ Վոկելենն այն ստացել է օքսիդը ածուխով տաքացնելով։ Նա նաև կարողացավ քրոմի հետքեր հայտնաբերել թանկարժեք քարերում, ինչպիսիք են ռուբինը և զմրուխտը:

1800-ական թվականներին Cr-ն հիմնականում օգտագործվում էր ներկերի և դաբաղման աղերի մեջ: Այսօր մետաղի 85%-ն օգտագործվում է համաձուլվածքներում։ Մնացածն օգտագործվում է քիմիական, հրակայուն և ձուլման արդյունաբերության մեջ:

Քրոմի քիմիական տարրի արտասանությունը համապատասխանում է հունարեն χρῶμα, որը նշանակում է «գույն»՝ պայմանավորված նրանից ստացվող գունավոր միացությունների բազմազանությամբ։

Հանքարդյունաբերություն և արտադրություն

Տարրը արտադրվում է քրոմիտից (FeCr 2 O 4): Աշխարհի հանքաքարի մոտ կեսը արդյունահանվում է Հարավային Աֆրիկայում: Բացի այդ, նրա հիմնական արտադրողներն են Ղազախստանը, Հնդկաստանը և Թուրքիան: Քրոմիտի բավականաչափ ուսումնասիրված հանքավայրեր կան, բայց աշխարհագրորեն դրանք կենտրոնացած են Ղազախստանում և հարավային Աֆրիկայում։

Բնական քրոմ մետաղի հանքավայրերը հազվադեպ են, բայց կան: Օրինակ, այն արդյունահանվում է Ռուսաստանի Ուդաչնայա հանքավայրում։ Այն հարուստ է ադամանդներով, և նվազեցնող միջավայրն օգնեց արտադրել մաքուր քրոմ և ադամանդ:

Արդյունաբերական մետաղների արտադրության համար քրոմի հանքաքարերը մշակվում են հալած ալկալիով (կաուստիկ սոդա, NaOH): Այս դեպքում առաջանում է նատրիումի քրոմատ (Na 2 CrO 4), որը ածխածնի միջոցով վերածվում է Cr 2 O 3 օքսիդի։ Մետաղն արտադրվում է օքսիդը տաքացնելով ալյումինի կամ սիլիցիումի առկայությամբ։

2000 թվականին մոտավորապես 15 միլիոն տոննա քրոմի հանքաքար արդյունահանվեց և վերամշակվեց 4 միլիոն տոննա ֆերոքրոմի՝ 70% քրոմ-երկաթի համաձուլվածքի, մոտ 2,5 միլիարդ ԱՄՆ դոլար շուկայական արժեքով:

Հիմնական բնութագրերը

Քրոմի քիմիական տարրի առանձնահատկությունները պայմանավորված են նրանով, որ այն պարբերական համակարգի չորրորդ շրջանի անցումային մետաղ է և գտնվում է վանադիումի և մանգանի միջև։ Ընդգրկված է VI խմբում։ Հալվում է 1907 °C ջերմաստիճանում։ Թթվածնի առկայության դեպքում քրոմը արագ ձևավորում է օքսիդի բարակ շերտ, որը պաշտպանում է մետաղը թթվածնի հետ հետագա փոխազդեցությունից։

Որպես անցումային տարր՝ այն տարբեր համամասնություններով փոխազդում է նյութերի հետ։ Այսպիսով, այն առաջացնում է միացություններ, որոնցում ունի տարբեր օքսիդացման վիճակներ: Քրոմը +2, +3 և +6 հիմնական վիճակներով քիմիական տարր է, որոնցից +3-ը ամենակայունն է։ Բացի այդ, հազվադեպ դեպքերում նկատվում են +1, +4 և +5 պայմաններ։ +6 օքսիդացման վիճակում գտնվող քրոմի միացությունները ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են։

Ինչ գույն է քրոմը: Քիմիական տարրը տալիս է ռուբինի երանգ: Cr 2 O 3-ի համար օգտագործվում է նաև որպես գունանյութ, որը կոչվում է քրոմ կանաչ: Նրա աղերի գույնը ապակու զմրուխտ կանաչ է: Քրոմը այն քիմիական տարրն է, որի առկայությունը սուտակները կարմիր է դարձնում: Հետեւաբար, այն օգտագործվում է սինթետիկ ռուբինի արտադրության մեջ:

Իզոտոպներ

Քրոմի իզոտոպներն ունեն 43-ից 67 ատոմային զանգված: Սովորաբար այս քիմիական տարրը բաղկացած է երեք կայուն ձևերից՝ 52 Cr, 53 Cr և 54 Cr: Դրանցից 52 Cr-ն ամենատարածվածն է (բոլոր բնական քրոմի 83,8%-ը): Բացի այդ, նկարագրված են 19 ռադիոիզոտոպներ, որոնցից ամենակայունը 50 Cr-ն է՝ 1,8x10 17 տարին գերազանցող կիսամյակը։ 51 Cr-ի կիսամյակը 27,7 օր է, իսկ մնացած բոլոր ռադիոակտիվ իզոտոպների համար այն չի գերազանցում 24 ժամը, իսկ մեծ մասի համար այն տևում է մեկ րոպեից պակաս։ Տարրը ունի նաև երկու մետա վիճակ.

Քրոմի իզոտոպները երկրակեղևում, որպես կանոն, ուղեկցում են մանգանի իզոտոպներին, որն օգտագործվում է երկրաբանության մեջ։ 53 Cr-ն առաջանում է 53 Mn ռադիոակտիվ քայքայման ժամանակ։ Mn/Cr իզոտոպների հարաբերակցությունը ամրապնդում է Արեգակնային համակարգի վաղ պատմության մասին այլ հուշումներ: Տարբեր երկնաքարերի 53 Cr/ 52 Cr և Mn/Cr հարաբերակցությունների փոփոխությունները ապացուցում են, որ նոր ատոմային միջուկներ են ստեղծվել Արեգակնային համակարգի ձևավորումից անմիջապես առաջ։

Քիմիական տարր քրոմ. հատկություններ, միացությունների բանաձև

Քրոմի (III) օքսիդ Cr 2 O 3, որը նաև հայտնի է որպես sesquioxide, այս քիմիական տարրի չորս օքսիդներից մեկն է։ Ստացվում է քրոմիտից։ Կանաչ գույնի միացությունը սովորաբար կոչվում է «քրոմ կանաչ», երբ օգտագործվում է որպես գունանյութ էմալի և ապակու ներկման համար: Օքսիդը կարող է լուծվել թթուներում՝ առաջացնելով աղեր, իսկ հալած ալկալիներում՝ քրոմիտներում։

Կալիումի երկքրոմատ

K 2 Cr 2 O 7-ը հզոր օքսիդացնող նյութ է և նախընտրելի է որպես լաբորատոր ապակյա արտադրանք օրգանական նյութերից մաքրելու միջոց: Այդ նպատակով օգտագործվում է նրա հագեցած լուծույթը, սակայն երբեմն այն փոխարինվում է նատրիումի բիքրոմատով՝ ելնելով վերջինիս ավելի բարձր լուծելիությունից։ Բացի այդ, այն կարող է կարգավորել օրգանական միացությունների օքսիդացման գործընթացը՝ առաջնային ալկոհոլը վերածելով ալդեհիդի, ապա՝ ածխաթթու գազի։

Կալիումի դիքրոմատը կարող է առաջացնել քրոմ դերմատիտ: Քրոմը, ամենայն հավանականությամբ, կառաջացնի զգայունություն, ինչը հանգեցնում է դերմատիտի զարգացմանը, հատկապես ձեռքերի և նախաբազուկների, որը քրոնիկ է և դժվար բուժելի: Ինչպես մյուս Cr(VI) միացությունները, կալիումի երկքրոմատը քաղցկեղածին է: Այն պետք է վարվի ձեռնոցներով և համապատասխան պաշտպանիչ սարքավորումներով:

Քրոմաթթու

Միացությունն ունի H 2 CrO 4 հիպոթետիկ կառուցվածք: Ոչ քրոմային, ոչ էլ երկքրոմաթթուները բնության մեջ չեն հանդիպում, սակայն դրանց անիոնները հանդիպում են տարբեր նյութերում։ «Քրոմաթթուն», որը կարելի է գտնել վաճառքում, իրականում նրա թթվային անհիդրիդն է՝ CrO 3 տրիօքսիդը:

Կապար (II) քրոմատ

PbCrO 4-ն ունի վառ դեղին գույն և գործնականում չի լուծվում ջրում: Այդ իսկ պատճառով այն գտել է կիրառություն որպես գունանյութ, որը կոչվում է թագ դեղին:

Cr և հնգավալենտ կապ

Քրոմն առանձնանում է հնգավալենտ կապեր ստեղծելու ունակությամբ։ Միացությունը ստեղծվում է Cr(I) և ածխաջրածնային ռադիկալով։ Քրոմի երկու ատոմների միջև ձևավորվում է հնգավալենտ կապ։ Դրա բանաձևը կարելի է գրել Ar-Cr-Cr-Ar, որտեղ Ar-ը ներկայացնում է որոշակի անուշաբույր խումբ:

Դիմում

Քրոմը քիմիական տարր է, որի հատկությունները նրան տվել են տարբեր կիրառումներ, որոնցից մի քանիսը թվարկված են ստորև:

Այն մետաղներին տալիս է կոռոզիոն դիմադրություն և փայլուն մակերես: Հետևաբար, քրոմը ներառված է համաձուլվածքների մեջ, ինչպիսիք են չժանգոտվող պողպատը, որն օգտագործվում է, օրինակ, դանակների մեջ: Այն նաև օգտագործվում է քրոմապատման համար։

Քրոմը տարբեր ռեակցիաների կատալիզատոր է: Օգտագործվում է աղյուսներ թրծելու համար կաղապարներ պատրաստելու համար։ Դրա աղերը օգտագործվում են կաշվի թանաքոտման համար։ Կալիումի բիքրոմատը օգտագործվում է օրգանական միացությունների օքսիդացման համար, ինչպիսիք են սպիրտները և ալդեհիդները, ինչպես նաև լաբորատոր ապակյա իրերի մաքրման համար: Այն ծառայում է որպես գործվածքների ներկման համար ամրացնող նյութ և օգտագործվում է նաև լուսանկարչության և ֆոտո տպագրության մեջ:

CrO 3-ն օգտագործվում է մագնիսական ժապավեններ պատրաստելու համար (օրինակ՝ աուդիո ձայնագրման համար), որոնք ավելի լավ բնութագրեր ունեն, քան երկաթի օքսիդով ֆիլմերը։

Դերը կենսաբանության մեջ

Եռավալենտ քրոմը քիմիական տարր է, որն անհրաժեշտ է մարդու օրգանիզմում շաքարի նյութափոխանակության համար։ Ի հակադրություն, վեցավալենտ Cr-ը խիստ թունավոր է:

Նախազգուշական միջոցներ

Քրոմի մետաղը և Cr(III) միացությունները հիմնականում առողջության համար վտանգ չեն համարվում, սակայն Cr(VI) պարունակող նյութերը կարող են թունավոր լինել, եթե կլանվեն կամ ներշնչվեն: Այս նյութերի մեծ մասը նյարդայնացնում է աչքերը, մաշկը և լորձաթաղանթները: Քրոնիկ ազդեցության դեպքում քրոմի (VI) միացությունները կարող են վնասել աչքին, եթե պատշաճ կերպով չբուժվեն: Բացի այդ, այն ճանաչված քաղցկեղածին է: Այս քիմիական տարրի մահացու չափաբաժինը մոտավորապես կես թեյի գդալ է։ Առողջապահության համաշխարհային կազմակերպության առաջարկությունների համաձայն՝ խմելու ջրի մեջ Cr (VI) առավելագույն թույլատրելի կոնցենտրացիան 0,05 մգ է մեկ լիտրում։

Քանի որ քրոմի միացություններն օգտագործվում են ներկերի և կաշվի արևայրման համար, դրանք հաճախ հայտնաբերվում են լքված արդյունաբերական տարածքների հողում և ստորերկրյա ջրերում, որոնք պահանջում են շրջակա միջավայրի մաքրում և վերականգնում: Cr(VI) պարունակող այբբենարանը դեռ լայնորեն օգտագործվում է օդատիեզերական և ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ:

Տարրերի հատկությունները

Քրոմի հիմնական ֆիզիկական հատկությունները հետևյալն են.

• Ատոմային համարը՝ 24։
• Ատոմային քաշը՝ 51,996։
• Հալման կետը՝ 1890 °C։
• Եռման կետը՝ 2482 °C։
• Օքսիդացման վիճակը՝ +2, +3, +6:
• Էլեկտրոնի կոնֆիգուրացիա՝ 3d 5 4s 1.

Քրոմի հայտնաբերումը սկսվում է աղերի և հանքանյութերի քիմիական և անալիտիկ ուսումնասիրությունների արագ զարգացման շրջանից: Ռուսաստանում քիմիկոսները հատուկ հետաքրքրություն են ցուցաբերել Սիբիրում հայտնաբերված և Արևմտյան Եվրոպայում գրեթե անհայտ միներալների վերլուծությամբ: Այդ միներալներից մեկը սիբիրյան կարմիր կապարի հանքաքարն էր (կոկոիտ), որը նկարագրել է Լոմոնոսովը։ Հանքանյութը հետազոտվել է, սակայն նրանում բացի կապարի, երկաթի և ալյումինի օքսիդներից ոչինչ չի հայտնաբերվել։ Այնուամենայնիվ, 1797 թվականին Վոկելինը, հանքանյութի մանր աղացած նմուշը պոտաշով և նստեցնելով կապարի կարբոնատով եռացնելով, ստացավ նարնջագույն-կարմիր գույնի լուծույթ: Այս լուծույթից նա բյուրեղացրել է կարմրավուն աղ, որից մեկուսացվել են բոլոր հայտնի մետաղներից տարբերվող օքսիդը և ազատ մետաղը։ Վոկելենը զանգահարեց նրան Chromium ( Chrome ) հունարեն բառից- գունավորում, գույն; Ճիշտ է, այստեղ նկատի ուներ ոչ թե մետաղի սեփականությունը, այլ նրա վառ գույնի աղերը.

Բնության մեջ լինելը.

Գործնական նշանակություն ունեցող քրոմի ամենակարևոր հանքաքարը քրոմիտն է, որի մոտավոր կազմը համապատասխանում է FeCrO ​​4 բանաձևին։

Այն հանդիպում է Փոքր Ասիայում, Ուրալում, Հյուսիսային Ամերիկայում և Հարավային Աֆրիկայում։ Տեխնիկական նշանակություն ունի նաև վերը նշված հանքային կոկոյտը` PbCrO 4: Բնության մեջ հանդիպում են նաև քրոմի օքսիդ (3) և նրա մի քանի այլ միացություններ։ Երկրակեղևում քրոմի պարունակությունը մետաղի առումով կազմում է 0,03%: Քրոմը հայտնաբերվել է Արևում, աստղերում և երկնաքարերում։

Ֆիզիկական հատկություններ.

Քրոմը սպիտակ, կոշտ և փխրուն մետաղ է, որը չափազանց քիմիապես դիմացկուն է թթուների և ալկալիների նկատմամբ: Օդում այն ​​օքսիդանում է և մակերեսի վրա ունի օքսիդի բարակ թափանցիկ թաղանթ։ Քրոմի խտությունը 7,1 գ/սմ3 է, հալման ջերմաստիճանը՝ +1875 0 C։

Անդորրագիր.

Երբ քրոմի երկաթի հանքաքարը ուժեղ տաքացվում է ածուխով, քրոմը և երկաթը կրճատվում են.

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

Այս ռեակցիայի արդյունքում առաջանում է քրոմ-երկաթի համաձուլվածք, որը բնութագրվում է բարձր ամրությամբ։ Մաքուր քրոմ ստանալու համար այն քրոմ(3) օքսիդից վերացնում են ալյումինով.

Cr 2 O 3 + 2Al = Al 2 O 3 + 2Cr

Այս գործընթացում սովորաբար օգտագործվում են երկու օքսիդներ՝ Cr 2 O 3 և CrO 3

Քիմիական հատկություններ.

Քրոմի մակերեսը ծածկող օքսիդի բարակ պաշտպանիչ թաղանթի շնորհիվ այն բարձր դիմացկուն է ագրեսիվ թթուների և ալկալիների նկատմամբ: Քրոմը չի փոխազդում խտացված ազոտական ​​և ծծմբաթթուների, ինչպես նաև ֆոսֆորական թթվի հետ։ Քրոմը փոխազդում է ալկալիների հետ t = 600-700 o C ջերմաստիճանում: Այնուամենայնիվ, քրոմը փոխազդում է նոսր ծծմբական և աղաթթուների հետ՝ փոխարինելով ջրածինը.

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

Բարձր ջերմաստիճանի դեպքում քրոմը այրվում է թթվածնի մեջ՝ առաջացնելով օքսիդ (III):

Տաք քրոմը փոխազդում է ջրի գոլորշու հետ.

2Cr + 3H 2 O = Cr 2 O 3 + 3H 2

Բարձր ջերմաստիճաններում քրոմը փոխազդում է նաև հալոգենների հետ, հալոգենը ջրածնի, ծծմբի, ազոտի, ֆոսֆորի, ածխածնի, սիլիցիումի, բորի հետ, օրինակ.

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

Քրոմի վերը նշված ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները գտել են իրենց կիրառությունը գիտության և տեխնիկայի տարբեր ոլորտներում: Օրինակ, քրոմը և նրա համաձուլվածքները օգտագործվում են մեքենաշինության մեջ բարձր ամրության, կոռոզիոն դիմացկուն ծածկույթներ արտադրելու համար: Որպես մետաղ կտրող գործիքներ օգտագործվում են ֆերոքրոմի տեսքով համաձուլվածքներ։ Քրոմի համաձուլվածքները կիրառություն են գտել բժշկական տեխնոլոգիաների և քիմիական տեխնոլոգիական սարքավորումների արտադրության մեջ:

Քրոմի դիրքը քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակում.

Chromium-ը գլխավորում է տարրերի պարբերական աղյուսակի VI խմբի երկրորդական ենթախումբը։ Դրա էլեկտրոնային բանաձևը հետևյալն է.

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

Քրոմի ատոմում ուղեծրերը էլեկտրոններով լցնելիս խախտվում է այն օրինաչափությունը, ըստ որի 4S օրբիտալը նախ պետք է լրացվի մինչև 4S 2 վիճակ։ Այնուամենայնիվ, հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ 3d ուղեծրը քրոմի ատոմում ավելի բարենպաստ էներգետիկ դիրք է զբաղեցնում, այն լրացվում է մինչև 4d 5 արժեքը: Այս երեւույթը դիտվում է երկրորդական ենթախմբերի որոշ այլ տարրերի ատոմներում։ Քրոմը կարող է դրսևորել օքսիդացման վիճակներ +1-ից մինչև +6: Առավել կայուն են քրոմի միացությունները՝ +2, +3, +6 օքսիդացման աստիճաններով։

Երկվալենտ քրոմի միացություններ.

Chromium (II) oxide CrO-ն պիրոֆորային սև փոշի է (պիրոֆորիկություն - օդում մանրացված վիճակում բռնկվելու ունակություն): CrO-ն լուծվում է նոսր աղաթթվի մեջ.

CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O

Օդում, երբ տաքացվում է 100 0 C-ից բարձր, CrO-ն վերածվում է Cr 2 O 3-ի:

Երկվալենտ քրոմի աղերը առաջանում են, երբ քրոմ մետաղը լուծվում է թթուների մեջ։ Այս ռեակցիաները տեղի են ունենում ցածր ակտիվ գազի մթնոլորտում (օրինակ՝ H 2), քանի որ օդի առկայության դեպքում հեշտությամբ տեղի է ունենում Cr(II)-ի Cr(III) օքսիդացում:

Քրոմի հիդրօքսիդը ստացվում է դեղին նստվածքի տեսքով քրոմի (II) քլորիդի վրա ալկալային լուծույթի ազդեցությամբ.

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

Cr(OH) 2-ն ունի հիմնական հատկություններ և վերականգնող նյութ է: Հիդրատացված Cr2+ իոնը գունատ կապույտ է: CrCl 2-ի ջրային լուծույթը կապույտ գույն ունի: Ջրային լուծույթներում օդում Cr(II) միացությունները վերածվում են Cr(III) միացությունների: Սա հատկապես արտահայտված է Cr(II) հիդրօքսիդում.

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

Եռավալենտ քրոմի միացություններ.

Քրոմի (III) օքսիդ Cr 2 O 3 հրակայուն կանաչ փոշի է: Նրա կարծրությունը մոտ է կորունդին։ Լաբորատորիայում այն ​​կարելի է ձեռք բերել ամոնիումի երկքրոմատի տաքացման միջոցով.

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

Cr 2 O 3-ը ամֆոտերային օքսիդ է, ալկալիների հետ միաձուլվելիս առաջանում է քրոմիտներ՝ Cr 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O:

Քրոմի հիդրօքսիդը նաև ամֆոտերային միացություն է.

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

Անջուր CrCl 3-ն ունի մուգ մանուշակագույն տերևների տեսք, ամբողջովին անլուծելի է սառը ջրում և եռացնելիս շատ դանդաղ է լուծվում: Անջուր քրոմի (III) սուլֆատ Cr 2 (SO 4) 3-ը վարդագույն գույն ունի և նույնպես վատ է լուծվում ջրում: Նվազեցնող նյութերի առկայության դեպքում այն ​​առաջացնում է մանուշակագույն քրոմի սուլֆատ Cr 2 (SO 4) 3 *18H 2 O: Հայտնի են նաև ավելի քիչ ջուր պարունակող կանաչ քրոմի սուլֆատ հիդրատներ: Chromium alum KCr(SO 4) 2 *12H 2 O բյուրեղանում է մանուշակագույն քրոմի սուլֆատ և կալիումի սուլֆատ պարունակող լուծույթներից։ Սուլֆատների առաջացման պատճառով քրոմի շիբի լուծույթը տաքանալիս դառնում է կանաչ:

Քրոմի և նրա միացությունների հետ ռեակցիաները

Գրեթե բոլոր քրոմի միացությունները և դրանց լուծույթները ինտենսիվ գունավորված են: Ունենալով անգույն լուծույթ կամ սպիտակ նստվածք՝ մեծ հավանականությամբ կարող ենք եզրակացնել, որ քրոմը բացակայում է։

1. Եկեք ուժեղ տաքացնենք այրիչի բոցի մեջ ճենապակյա բաժակի վրա այնպիսի քանակությամբ կալիումի երկքրոմատ, որը կտեղավորվի դանակի ծայրին: Աղը չի բաց թողնի բյուրեղացման ջուրը, այլ կհալվի մոտ 400 0 C ջերմաստիճանում՝ առաջացնելով մուգ հեղուկ: Եվս մի քանի րոպե տաքացնենք ուժեղ կրակի վրա։ Սառչելուց հետո բեկորի վրա գոյանում է կանաչ նստվածք։ Մի մասը լուծենք ջրի մեջ (դեղնում է), իսկ մյուս մասը թողնում ենք բեկորի վրա։ Տաքացման ժամանակ աղը քայքայվում է, որի արդյունքում առաջանում են լուծվող դեղին կալիումի քրոմատ K 2 CrO 4 և կանաչ Cr 2 O 3:
2. 3 գ կալիումի բիքրոմատի փոշին լուծեք 50 մլ ջրի մեջ։ Մի մասի վրա ավելացրեք մի քիչ կալիումի կարբոնատ։ CO 2-ի արտազատմամբ այն կլուծվի, և լուծույթի գույնը կդառնա բաց դեղնավուն։ Քրոմատը ձևավորվում է կալիումի երկքրոմատից։ Եթե ​​այժմ մաս-մաս ավելացնեք 50% ծծմբաթթվի լուծույթ, ապա երկքրոմատի կարմիր-դեղին գույնը նորից կհայտնվի:
3. 5 մլ լցնել փորձանոթի մեջ։ կալիումի բիքրոմատի լուծույթ, եռացնել 3 մլ խտացված աղաթթվի հետ ճնշման տակ։ Դեղին-կանաչ թունավոր քլորի գազը լուծույթից դուրս է գալիս, քանի որ քրոմատը կօքսիդացնի HCl-ը մինչև Cl 2 և H 2 O: Քրոմատն ինքնին կվերածվի կանաչ եռավալենտ քրոմի քլորիդի: Այն կարելի է մեկուսացնել՝ գոլորշիացնելով լուծույթը, այնուհետև, միաձուլվել սոդայի և սելիտրայի հետ, վերածել քրոմատի։
4. Կապարի նիտրատի լուծույթ ավելացնելիս դեղին կապարի քրոմատը նստում է; Արծաթի նիտրատի լուծույթի հետ փոխազդելիս առաջանում է արծաթի քրոմատի կարմիր-շագանակագույն նստվածք։
5. Կալիումի բիքրոմատի լուծույթին ավելացնել ջրածնի պերօքսիդ և թթվացնել լուծույթը ծծմբաթթվով։ Լուծումը ձեռք է բերում մուգ կապույտ գույն՝ քրոմի պերօքսիդի առաջացման շնորհիվ։ Եթե ​​թափահարում են որոշակի քանակությամբ եթերի հետ, պերօքսիդը կվերածվի օրգանական լուծիչի և գունավորում այն ​​կապույտ: Այս ռեակցիան հատուկ է քրոմին և շատ զգայուն է։ Այն կարող է օգտագործվել մետաղների և համաձուլվածքների մեջ քրոմ հայտնաբերելու համար: Նախևառաջ պետք է լուծարել մետաղը: 30% ծծմբաթթվով երկար եռման ժամանակ (կարող եք ավելացնել նաև աղաթթու), քրոմը և շատ պողպատներ մասամբ լուծվում են։ Ստացված լուծույթը պարունակում է քրոմի (III) սուլֆատ։ Որպեսզի կարողանանք հայտնաբերման ռեակցիա իրականացնել, նախ այն չեզոքացնում ենք կաուստիկ սոդայով։ Մոխրագույն-կանաչ քրոմի (III) հիդրօքսիդը նստվածք է ստանում, որը լուծվում է ավելցուկային NaOH-ում՝ առաջացնելով կանաչ նատրիումի քրոմիտ։ Զտել լուծույթը և ավելացնել 30% ջրածնի պերօքսիդ: Երբ տաքացվում է, լուծույթը դեղին է դառնում, քանի որ քրոմիտը վերածվում է քրոմատի: Թթվայնացումը կհանգեցնի լուծույթի կապույտ տեսքին: Գունավոր միացությունը կարելի է արդյունահանել եթերով թափահարելով:

Անալիտիկ ռեակցիաներ քրոմի իոնների համար:

1. Քրոմի քլորիդի 3-4 կաթիլ CrCl 3 լուծույթին ավելացրեք 2 մ NaOH լուծույթ, մինչև նախնական նստվածքը լուծարվի: Ուշադրություն դարձրեք ձևավորված նատրիումի քրոմիտի գույնին: Ստացված լուծույթը տաքացրեք ջրային բաղնիքում։ Ինչ է կատարվում?
2. 2-3 կաթիլ CrCl 3 լուծույթին ավելացրեք հավասար ծավալ 8 M NaOH լուծույթ և 3-4 կաթիլ 3% H 2 O 2 լուծույթ: Ռեակցիոն խառնուրդը տաքացրեք ջրային բաղնիքում: Ինչ է կատարվում? Ի՞նչ նստվածք է առաջանում, եթե ստացված գունավոր լուծույթը չեզոքացվի, դրան ավելացնեն CH 3 COOH, ապա Pb(NO 3) 2.
3. Փորձանոթի մեջ լցնել քրոմի սուլֆատի Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 և KMnO 4 լուծույթների 4-5 կաթիլ: Ռեակցիոն խառնուրդը մի քանի րոպե տաքացրեք ջրային բաղնիքում: Ուշադրություն դարձրեք լուծույթի գույնի փոփոխությանը: Ի՞նչն է դա առաջացրել:
4. Ազոտական ​​թթվով թթված K 2 Cr 2 O 7 լուծույթի 3-4 կաթիլին ավելացնել 2-3 կաթիլ H 2 O 2 լուծույթ և խառնել։ Լուծույթի առաջացող կապույտ գույնը պայմանավորված է պերքրոմաթթվի H 2 CrO 6 տեսքով.

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

Ուշադրություն դարձրեք H 2 CrO 6-ի արագ տարրալուծմանը.

2H 2 CrO 6 + 8H+ = 2Cr 3+ + 3O 2 + 6H 2 O
կապույտ կանաչ գույն

Պերքրոմաթթուն շատ ավելի կայուն է օրգանական լուծիչների մեջ:

1. Ազոտական ​​թթվով թթված K 2 Cr 2 O 7 լուծույթի 3-4 կաթիլներին ավելացնել 5 կաթիլ իզոամիլ սպիրտ, 2-3 կաթիլ H 2 O 2 լուծույթ և թափահարել ռեակցիայի խառնուրդը։ Օրգանական լուծիչի շերտը, որը լողում է դեպի վերև, գունավոր է վառ կապույտ: Գույնը շատ դանդաղ է գունաթափվում։ Համեմատեք H 2 CrO 6-ի կայունությունը օրգանական և ջրային փուլերում:
2. Երբ CrO 4 2--ը փոխազդում է Ba 2+ իոնների հետ, նստում է բարիումի քրոմատի BaCrO 4 դեղին նստվածքը:
3. Արծաթի նիտրատը CrO 4 2 իոններով առաջացնում է աղյուս կարմիր արծաթի քրոմատ նստվածք:
4. Վերցրեք երեք փորձանոթ: Դրանցից մեկի մեջ լցրեք 5-6 կաթիլ K 2 Cr 2 O 7 լուծույթ, երկրորդի մեջ նույն ծավալով K 2 CrO 4 լուծույթը, իսկ երրորդի մեջ երկու լուծույթներից երեք կաթիլ: Այնուհետեւ յուրաքանչյուր փորձանոթին ավելացրեք կալիումի յոդիդի լուծույթի երեք կաթիլ: Բացատրեք ձեր արդյունքը: Թթվացնել լուծույթը երկրորդ փորձանոթում: Ինչ է կատարվում? Ինչո՞ւ։

Զվարճալի փորձեր քրոմի միացությունների հետ

1. CuSO 4-ի և K 2 Cr 2 O 7-ի խառնուրդը դառնում է կանաչ, երբ ավելացվում է ալկալի, և դեղին է դառնում թթվի առկայության դեպքում: Տաքացնելով 2 մգ գլիցերինը փոքր քանակությամբ (NH 4) 2 Cr 2 O 7-ով և ավելացնելով սպիրտ, զտելուց հետո ստացվում է վառ կանաչ լուծույթ, որը թթու ավելացնելիս դեղնում է, իսկ չեզոք կամ ալկալային ձևով՝ կանաչ: միջավայրը։
2. Թերմիտով թիթեղյա տարայի կենտրոնում տեղադրեք «ռուբինի խառնուրդ»՝ զգուշորեն աղացած և դրեք ալյումինե փայլաթիթեղի մեջ Al 2 O 3 (4,75 գ)՝ Cr 2 O 3 (0,25 գ) հավելումով: Որպեսզի բանկան ավելի երկար չհովանա, անհրաժեշտ է այն թաղել վերին եզրի տակ ավազի մեջ, իսկ տերմիտը կրակի վրա դնելուց և ռեակցիան սկսելուց հետո ծածկել երկաթե թերթով և ծածկել ավազով։ Մեկ օրում փորեք բանկա: Արդյունքը կարմիր ռուբինի փոշի է:
3. 10 գ կալիումի երկքրոմատը մանրացնում են 5 գ նատրիումի կամ կալիումի նիտրատի և 10 գ շաքարավազի հետ։ Խառնուրդը խոնավացնում են և խառնում կոլոդիոնով։ Եթե ​​փոշին սեղմում են ապակե խողովակի մեջ, իսկ հետո փայտը դուրս են մղում և վերջում կրակում, ապա «օձը» կսկսի դուրս սողալ՝ սկզբում սև, իսկ սառչելուց հետո՝ կանաչ։ 4 մմ տրամագծով փայտիկն այրվում է վայրկյանում մոտ 2 մմ արագությամբ և երկարում է 10 անգամ։
4. Եթե ​​խառնեք պղնձի սուլֆատի և կալիումի երկքրոմատի լուծույթները և ավելացնեք մի փոքր ամոնիակի լուծույթ, ապա կառաջանա 4СuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O բաղադրության ամորֆ շագանակագույն նստվածք, որը լուծվում է աղաթթվի մեջ՝ ձևավորելով դեղին լուծույթ, իսկ ավելցուկով. ամոնիակի կանաչ լուծույթ է ստացվում: Եթե ​​այս լուծույթին ավելացնեք սպիրտ, ապա կառաջանա կանաչ նստվածք, որը ֆիլտրումից հետո դառնում է կապույտ, իսկ չորանալուց հետո՝ կապույտ-մանուշակագույն կարմիր կայծերով, հստակ տեսանելի ուժեղ լույսի ներքո:
5. «հրաբխի» կամ «փարավոնի օձերի» փորձերից հետո մնացած քրոմի օքսիդը կարող է վերականգնվել։ Դա անելու համար հարկավոր է միաձուլել 8 գ Cr 2 O 3 և 2 գ Na 2 CO 3 և 2,5 գ KNO 3 և սառեցված համաձուլվածքը մշակել եռման ջրով: Արդյունքը լուծվող քրոմատ է, որը կարող է փոխակերպվել այլ Cr(II) և Cr(VI) միացությունների, այդ թվում՝ սկզբնական ամոնիումի երկքրոմատի։

Քրոմի և նրա միացությունների հետ կապված ռեդոքսային անցումների օրինակներ

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

ա) (NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O բ) Cr 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O
գ) 2NaCrO 2 + 3Br 2 + 8NaOH = 6NaBr + 2Na 2 CrO 4 + 4H 2 O
դ) 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-

ա) 2Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H 2 O = 2Cr(OH) 3
բ) Cr(OH) 3 + 3HCl = CrCl 3 + 3H 2 O
գ) 2CrCl 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 O = K 2 Cr 2 O 7 + 2Mn(OH) 2 + 6HCl
դ) 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
Cr 2+

ա) CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O
բ) CrO + H 2 O = Cr(OH) 2
գ) Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H 2 O = 2Cr (OH) 3
դ) Cr(OH) 3 + 3HNO 3 = Cr(NO 3) 3 + 3H 2 O
ե) 4Сr(NO 3) 3 = 2Cr 2 O 3 + 12NO 2 + O 2
ե) Cr 2 O 3 + 2 NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O

Chromium տարրը որպես նկարիչ

Քիմիկոսները բավականին հաճախ դիմում էին նկարչության համար արհեստական ​​գունանյութեր ստեղծելու խնդրին։ 18-19-րդ դարերում մշակվել է բազմաթիվ նկարչական նյութերի արտադրության տեխնոլոգիա։ Լուի Նիկոլա Վոկելենը 1797 թվականին, ով սիբիրյան կարմիր հանքաքարում հայտնաբերեց նախկինում անհայտ քրոմ տարրը, պատրաստեց նոր, նկատելիորեն կայուն ներկ՝ քրոմ կանաչ: Նրա քրոմոֆորը ջրային քրոմի (III) օքսիդ է։ Այն սկսեց արտադրվել «զմրուխտ կանաչ» անվան տակ 1837 թ. Ավելի ուշ L. Vauquelin-ն առաջարկեց մի քանի նոր ներկեր՝ բարիտ, ցինկ և քրոմ դեղին: Ժամանակի ընթացքում դրանք փոխարինվեցին կադմիումի վրա հիմնված ավելի կայուն դեղին և նարնջագույն պիգմենտներով:

Կանաչ քրոմը ամենադիմացկուն և լուսակայուն ներկն է, որը չի ենթարկվում մթնոլորտային գազերի: Քրոմի կանաչ հողը նավթի մեջ ունի մեծ ծածկող ուժ և ունակ է արագ չորանալու, այդ իսկ պատճառով այն օգտագործվում է 19-րդ դարից: այն լայնորեն կիրառվում է գեղանկարչության մեջ։ Այն մեծ նշանակություն ունի ճենապակյա գեղանկարչության մեջ։ Փաստն այն է, որ ճենապակյա արտադրանքը կարելի է զարդարել ինչպես անփայլ, այնպես էլ գերգլազուր ներկով: Առաջին դեպքում ներկերը կիրառվում են միայն թեթև կրակված արտադրանքի մակերեսին, որն այնուհետև ծածկվում է ջնարակի շերտով։ Դրան հաջորդում է հիմնական, բարձր ջերմաստիճանի թրծումը. ճենապակյա զանգվածը հալեցնելու և ջնարակը հալեցնելու համար արտադրանքը տաքացնում են մինչև 1350 - 1450 0 C: Շատ քիչ ներկեր կարող են դիմակայել այդպիսի բարձր ջերմաստիճանին առանց քիմիական փոփոխությունների, իսկ հնում. օրերը միայն երկուսն էին` կոբալտ և քրոմ: Սև կոբալտի օքսիդը, որը կիրառվում է ճենապակե արտադրանքի մակերևույթի վրա, կրակելու ժամանակ միաձուլվում է փայլի հետ՝ քիմիապես փոխազդելով դրա հետ: Արդյունքում գոյանում են վառ կապույտ կոբալտի սիլիկատներ։ Բոլորը լավ գիտեն այս կոբալտով զարդարված կապույտ ճենապակյա սպասքը։ Քրոմի (III) օքսիդը քիմիապես չի փոխազդում ջնարակի բաղադրիչների հետ և պարզապես գտնվում է ճենապակյա բեկորների և թափանցիկ ջնարակի միջև՝ որպես «կույր» շերտ։

Բացի քրոմ կանաչից, նկարիչները օգտագործում են վոլկոնսկոյտից ստացված ներկեր։ Մոնտմորիլլոնիտների խմբից այս միներալը (բարդ սիլիկատների Na(Mo,Al) ենթադասի կավե միներալ, Si 4 O 10 (OH) 2 հայտնաբերվել է 1830 թվականին ռուս հանքաբան Կեմմերերի կողմից և անվանվել ի պատիվ M.N. Volkonskaya, Բորոդինոյի ճակատամարտի հերոս, գեներալ Ն. Ն. Ռաևսկու դուստրը, դեկաբրիստ Ս.Գ. Ուրալի, Պերմի և Կիրովի շրջաններում հայտնաբերված հանքանյութը անհամապատասխան է, որոշում է դրա բազմազան գույնը՝ ձմեռային մուգ եղևնու գույնից մինչև ճահճային գորտի վառ կանաչ գույնը:

Պաբլո Պիկասոն դիմել է մեր երկրի երկրաբաններին՝ խնդրանքով ուսումնասիրել volkonskoite-ի պաշարները, որն արտադրում է յուրահատուկ թարմ տոնով ներկ: Ներկայումս մշակվել է արհեստական ​​վոլկոնսկոյտի արտադրության մեթոդ։ Հետաքրքիր է նշել, որ ժամանակակից հետազոտությունների համաձայն, ռուս սրբապատկերներն օգտագործել են այս նյութից ներկեր դեռևս միջնադարում՝ դրա «պաշտոնական» հայտնաբերումից շատ առաջ: Գինիե կանաչեղենը (ստեղծվել է 1837 թվականին), որի քրոմոֆորմը քրոմի օքսիդի հիդրատ է Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O, որտեղ ջրի մի մասը քիմիապես կապված է, իսկ մի մասը՝ կլանված, նույնպես հայտնի էր նկարիչների շրջանում: Այս պիգմենտը ներկին տալիս է զմրուխտ երանգ:

blog.site-ը, նյութն ամբողջությամբ կամ մասնակի պատճենելիս պարտադիր է սկզբնաղբյուրի հղումը: