Vad gör krom? Kromelement

Krom är en övergångsmetall som används flitigt inom industrin på grund av sin styrka och motståndskraft mot värme och korrosion. Den här artikeln kommer att ge dig en förståelse för några av de viktiga egenskaperna och användningarna av denna övergångsmetall.

Krom tillhör kategorin övergångsmetaller. Det är en hård men spröd stålgrå metall med atomnummer 24. Denna glänsande metall är placerad i grupp 6 i det periodiska systemet, och betecknas med symbolen "Cr".

Namnet krom kommer från det grekiska ordet chromia, som betyder färg.

Trogen sitt namn bildar krom flera intensivt färgade föreningar. Idag utvinns så gott som allt kommersiellt använt krom ur malmen järnkromit eller kromoxid (FeCr2O4).

Egenskaper hos krom

• Krom är det vanligaste grundämnet på jordskorpan, men det förekommer aldrig i sin rena form. Främst utvunnet från gruvor som kromitgruvor.

• Krom smälter vid en temperatur av 2180 K eller 3465°F, och kokpunkten är 2944 K eller 4840°F. dess atomvikt är 51,996 g/mol, och på Mohs-skalan är den 5,5.

• Krom förekommer i många oxidationstillstånd, såsom +1, +2, +3, +4, +5 och +6, av vilka +2, +3 och +6 är de vanligaste, och +1, +4 A+5 är en sällsynt oxidation. Oxidationstillståndet +3 är det mest stabila tillståndet av krom. Krom(III) kan framställas genom att lösa elementärt krom i salt- eller svavelsyra.

• Detta metallelement är känt för sina unika magnetiska egenskaper. Vid rumstemperatur uppvisar den antiferromagnetisk ordning, vilket visas i andra metaller vid relativt låga temperaturer.

• Antiferromagnetism är där angränsande joner som beter sig som magneter fäster vid motsatta eller antiparallella mekanismer genom ett material. Som ett resultat är det magnetiska fältet som skapas av magnetiska atomer eller joner orienterat i en riktning, vilket eliminerar magnetiska atomer eller joner inriktade i motsatt riktning, så att materialet inte uppvisar några grova externa magnetiska fält.

• Vid temperaturer över 38°C blir krom paramagnetiskt, dvs det attraheras av ett externt applicerat magnetfält. Med andra ord, krom attraheras av ett externt magnetfält vid temperaturer över 38°C.

• Krom utsätts inte för väteförsprödning, d.v.s. den blir inte spröd när den utsätts för atomärt väte. Men när den utsätts för kväve förlorar den sin plasticitet och blir skör.

• Krom är mycket motståndskraftig mot korrosion. En tunn skyddande oxidfilm bildas på ytan av en metall när den kommer i kontakt med syre i luften. Detta skikt förhindrar diffusion av syre in i basmaterialet och skyddar därmed det från ytterligare korrosion. Denna process kallas passivering, passivering med krom ger resistens mot syror.

• Det finns tre huvudisotoper av krom, kallade 52Cr, 53Cr och 54Cr, varav 52CR är den vanligaste isotopen. Krom reagerar med de flesta syror, men reagerar inte med vatten. Vid rumstemperatur reagerar den med syre och bildar kromoxid.

Ansökan

Tillverkning av rostfritt stål

Krom har ett brett användningsområde på grund av sin hårdhet och korrosionsbeständighet. Det används främst i tre industrier - metallurgisk, kemisk och eldfast. Det används ofta för att tillverka rostfritt stål eftersom det förhindrar korrosion. Idag är det ett mycket viktigt legeringsmaterial för stål. Det används också för att göra nikrom, som används i motståndsvärmeelement på grund av dess förmåga att motstå höga temperaturer.

Ytbeläggning

Syrakromat eller dikromat används också för att belägga ytor. Detta görs vanligtvis med hjälp av en galvaniseringsmetod där ett tunt lager krom appliceras på en metallyta. En annan metod är kromplätering, genom vilken kromater används för att applicera ett skyddande skikt på vissa metaller som aluminium (Al), kadmium (CD), zink (Zn), silver och även magnesium (MG).

Konservering av trä och garvning av läder

Krom (VI) salter är giftiga, så de används för att bevara trä från skador och förstörelse av svampar, insekter och termiter. Krom(III), särskilt kromalun eller kaliumsulfat, används i läderindustrin eftersom det hjälper till att stabilisera läder.

Färgämnen och pigment

Krom används också för att göra pigment eller färgämnen. Kromgult och blykromat användes i stor utsträckning som pigment förr. På grund av miljöhänsyn minskade användningen avsevärt och ersattes sedan till slut med bly- och krompigment. Andra pigment är baserade på krom, rött krom, grön kromoxid, som är en blandning av gult och preussiskt blått. Kromoxid används för att ge glaset den grönaktiga färgen.

Syntes av konstgjorda rubiner

Smaragder har krom att tacka för sin gröna nyans. Kromoxid används också för att producera syntetiska rubiner. Naturliga rubiner är korund- eller aluminiumoxidkristaller som får en röd nyans på grund av närvaron av krom. Syntetiska eller konstgjorda rubiner tillverkas genom dopning av krom(III) på syntetiska korundkristaller.

Biologiska funktioner

Krom (III) eller trevärt krom är väsentligt i människokroppen, men i mycket små mängder. Det tros spela en viktig roll i lipid- och sockermetabolismen. Det används för närvarande i många kosttillskott som påstår sig ha flera hälsofördelar, men detta är en kontroversiell fråga. Den biologiska rollen av krom har inte testats tillräckligt, och många experter tror att det inte är viktigt för däggdjur, medan andra ser det som ett viktigt mikronäringsämne för människor.

Andra användningsområden

Den höga smältpunkten och värmebeständigheten gör krom till ett idealiskt brandsäkert material. Det har funnits i masugnar, cementugnar och metallugnar. Många kromföreningar används som katalysatorer för kolvätebearbetning. Krom(IV) används för att producera magnetband som används i ljud- och videokassetter.

Sexvärt krom eller krom(VI) kallas ett giftigt och mutagent ämne, och krom(IV) är känt för sina cancerframkallande egenskaper. Kromatsalt orsakar också allergiska reaktioner hos vissa människor. På grund av hälso- och miljöhänsyn har vissa restriktioner lagts på användningen av kromföreningar i olika delar av världen.

Cr2+. Laddningskoncentrationen för den tvåvärda kromkatjonen motsvarar laddningskoncentrationen för magnesiumkatjonen och den tvåvärda järnkatjonen, därför är ett antal egenskaper, särskilt syra-basbeteendet hos dessa katjoner, nära. Dessutom, som redan nämnts, är Cr 2+ ett starkt reduktionsmedel, så följande reaktioner äger rum i lösningen: 2CrCl 2 + 2HCl = 2CrCl 3 + H 2 4CrCl 2 + 4HCl + O 2 = 4CrCl 3 + 2H 2 O. Ganska långsamt, men jämn oxidation med vatten sker: 2CrSO 4 + 2H 2 O \u003d 2Cr (OH) SO 4 + H 2. Oxidationen av tvåvärt krom sker ännu lättare än oxidationen av tvåvärt järn; salter genomgår också katjonhydrolys i måttlig utsträckning (dvs det första steget är dominerande).

CrO - basisk oxid, svart, pyrofor. Vid 700 ° C är det oproportionerligt: ​​3CrO \u003d Cr 2 O 3 + Cr. Det kan erhållas genom termisk sönderdelning av motsvarande hydroxid i frånvaro av syre.

Cr(OH)2 är en olöslig gul bas. Reagerar med syror, medan oxiderande syror samtidigt med syra-bas-interaktion oxiderar tvåvärt krom, under vissa förhållanden sker detta även med icke-oxiderande syror (oxidationsmedel - H +). När den produceras av en utbytesreaktion blir krom(II)hydroxid snabbt grön på grund av oxidation:

4Cr(OH)2 + O2 = 4CrO(OH) + 2H2O.

Oxidation åtföljs också av nedbrytning av krom(II)hydroxid i närvaro av syre: 4Cr(OH)2 = 2Cr2O3 + 4H2O.

Cr3+. Krom (III) föreningar liknar i kemiska egenskaper aluminium och järn (III) föreningar. Oxid och hydroxid är amfotera. Salter av svaga instabila och olösliga syror (H 2 CO 3, H 2 SO 3, H 2 S, H 2 SiO 3) genomgår irreversibel hydrolys:

2CrCl3 + 3K2S + 6H2O \u003d 2Cr (OH)3 ↓ + 3H2S + 6KCl; Cr2S3 + 6H2O \u003d 2Cr (OH)3 ↓ + 3H2S.

Men krom (III) katjonen är inte ett särskilt starkt oxidationsmedel, så krom (III) sulfid finns och kan erhållas under vattenfria förhållanden, dock inte från enkla ämnen, eftersom den sönderdelas vid upphettning, men enligt reaktionen: 2CrCl 3 (cr) + 2H2S (gas) \u003d Cr2S3 (cr) + 6HCl. De oxiderande egenskaperna hos trevärt krom räcker inte för att lösningar av dess salter ska interagera med koppar, men med zink sker en sådan reaktion: 2CrCl 3 + Zn = 2CrCl 2 + ZnCl 2.

Cr2O3 – en amfoter oxid av grön färg, har ett mycket starkt kristallgitter, därför uppvisar den kemisk aktivitet endast i amorft tillstånd. Reagerar huvudsakligen vid legering med sura och basiska oxider, med syror och alkalier, samt med föreningar med sura eller basiska funktioner:

Cr2O3 + 3K2S2O7 = Cr2(SO4)3 + 3K2SO4; Cr 2 O 3 + K 2 CO 3 = 2KCrO 2 + CO 2.

Cr(OH)3 (CrO(OH), Cr2O3 *nH2O) – amfoter hydroxid av gråblå färg. Löser sig i både syror och alkalier. När de löses i alkalier bildas hydroxokomplex där kromkatjonen har ett koordinationstal på 4 eller 6:

Cr(OH)3 + NaOH = Na; Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3.

Hydroxokomplex bryts lätt ned av syror, medan processerna med starka och svaga syror är olika:

Na + 4HCl = NaCl + CrCl3 + 4H2O; Na + CO 2 \u003d Cr (OH) 3 ↓ + NaHCO 3.

Cr(III)-föreningar är inte bara oxidationsmedel, utan även reduktionsmedel i förhållande till omvandlingen till Cr(VI)-föreningar. Reaktionen sker särskilt lätt i en alkalisk miljö:

2Na3 + 3Cl2 + 4NaOH = 2Na2CrO4 + 6NaCl + 8H2O E0 = -0,72 V.

I sur miljö: 2Cr 3+ → Cr 2 O 7 2- E 0 = +1,38 V.

Cr+6. Alla Cr(VI)-föreningar är starka oxidationsmedel. Syra-basbeteendet hos dessa föreningar liknar det för svavelföreningar i samma oxidationstillstånd. Sådan likhet i egenskaperna hos föreningar av element i huvud- och sekundära undergrupper i det maximala positiva oxidationstillståndet är karakteristisk för de flesta grupper i det periodiska systemet.

CrO3 - en mörkröd förening, en typisk sur oxid. Vid smältpunkten sönderdelas det: 4CrO 3 = 2Cr 2 O 3 + 3O 2.

Exempel på oxiderande verkan: CrO 3 + NH 3 = Cr 2 O 3 + N 2 + H 2 O (vid upphettning).

Krom(VI)oxid löser sig lätt i vatten, tillsätter det och omvandlas till hydroxid:

H2CrO4 - kromsyra är en stark tvåbasisk syra. Det sticker inte ut i en fri form, eftersom. vid en koncentration över 75 % sker en kondensationsreaktion med bildning av dikrominsyra: 2H 2 CrO 4 (gul) = H 2 Cr 2 O 7 (orange) + H 2 O.

Ytterligare koncentration leder till bildning av trikromsyra (H 2 Cr 3 O 10) och även tetrakromsyra (H 2 Cr 4 O 13) syror.

Dimerisering av kromatanjonen sker också vid surgöring. Som ett resultat existerar salter av kromsyra vid pH > 6 som gula kromater (K ​​2 CrO 4) och vid pH< 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:

2K2CrO4 + H2SO4 = K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O; K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH \u003d 2K 2 CrO 4 + H 2 O.

Interaktionen mellan kaliumdikromat och koncentrerad svavelsyra leder till bildningen av kromsyraanhydrid, olöslig i den:

K2Cr2O7 (kristallin) + + H2SO4 (konc.) = 2CrO3 ↓ + K2SO4 + H2O;

Vid upphettning genomgår ammoniumdikromat en intramolekylär redoxreaktion: (NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.

HALOGENER ("födelsesalter")

Halogener är elementen i huvudundergruppen i grupp VII i det periodiska systemet. Dessa är fluor, klor, brom, jod, astatin. Strukturen för det yttre elektroniska lagret av deras atomer: ns 2 np 5. Det finns alltså 7 elektroner på den yttre elektroniska nivån, och de saknar bara en elektron för att nå ädelgasens stabila skal. Som de näst sista elementen i perioden har halogener den minsta radien i perioden. Allt detta leder till det faktum att halogener uppvisar egenskaperna hos icke-metaller, har hög elektronegativitet och hög joniseringspotential. Halogener är starka oxidationsmedel; de kan acceptera en elektron, bli en anjon med en "1-" laddning eller uppvisa ett "-1" oxidationstillstånd när de binder kovalent med mindre elektronegativa element. Samtidigt, när man rör sig genom gruppen från topp till botten, ökar atomradien och halogenernas oxiderande förmåga minskar. Om fluor är det starkaste oxidationsmedlet, uppvisar jod, när det interagerar med vissa komplexa ämnen, såväl som med syre och andra halogener, reducerande egenskaper.

Fluoratomen skiljer sig från de andra medlemmarna i gruppen. För det första uppvisar det endast ett negativt oxidationstillstånd, eftersom det är det mest elektronegativa elementet, och för det andra, som alla element i period II, har det bara 4 atomorbitaler på den yttre elektroniska nivån, varav tre är upptagna av ensamma elektronpar, på den fjärde finns en oparad elektron, som i de flesta fall är den enda valenselektronen. I andra elements atomer, på den yttre nivån, finns en ofylld d-elektronsubnivå, dit en exciterad elektron kan gå. Varje ensamt par ger två elektroner när de är parade, så de huvudsakliga oxidationstillstånden för klor, brom och jod, förutom "-1", är "+1", "+3", "+5", "+7". Mindre stabila, men i grunden möjliga, är oxidationstillstånden "+2", "+4" och "+6".

Som enkla ämnen är alla halogener diatomiska molekyler med en enkelbindning mellan atomerna. Bindningsdissociationsenergierna i serien av molekyler F 2 , Cl 2 , Br 2 , J 2 är som följer: 151 kJ/mol, 239 kJ/mol, 192 kJ/mol, 149 kJ/mol. Den monotona minskningen av bindningsenergin vid övergång från klor till jod förklaras lätt av ökningen av bindningslängden på grund av ökningen av atomradien. Den onormalt låga bindningsenergin i fluormolekylen har två förklaringar. Den första gäller själva fluormolekylen. Som redan nämnts har fluor en mycket liten atomradie och så många som sju elektroner på den yttre nivån, därför, när atomer närmar sig varandra under bildandet av en molekyl, uppstår interelektronisk repulsion, som ett resultat av vilket orbitalerna överlappar varandra ofullständigt, och bindningsordningen i fluormolekylen är något mindre än enhet. Enligt den andra förklaringen finns det i molekylerna av de återstående halogenerna ytterligare en donator-acceptoröverlappning av det ensamma elektronparet hos en atom och den fria d-orbitalen hos den andra atomen, två sådana motsatta interaktioner per molekyl. Således definieras bindningen i molekylerna av klor, brom och jod som nästan trippel när det gäller närvaron av interaktioner. Men donator-acceptoröverlappningar sker endast delvis, och bindningen har en ordning (för en klormolekyl) på 1,12.

Fysikaliska egenskaper: Under normala förhållanden är fluor en gas som är svår att kondensera (vars kokpunkt är -187 0 C) med en ljusgul färg, klor är en lätt flytande gas med gulgrön färg (kokpunkten är -34,2 0 C) , brom är en brun, lätt avdunstande vätska, jod är ett grått fast ämne med en metallisk lyster. I fast tillstånd bildar alla halogener ett molekylärt kristallgitter som kännetecknas av svaga intermolekylära interaktioner. I detta sammanhang har jod en tendens att sublimera - när det värms upp till atmosfärstryck övergår det till ett gasformigt tillstånd (bildar lila ångor), och går förbi det flytande tillståndet. När man rör sig nedåt i gruppen ökar smält- och kokpunkterna både på grund av en ökning av molekylvikten hos ämnen och på grund av en ökning av van der Waals-krafterna som verkar mellan molekyler. Storleken på dessa krafter är ju större, desto större är polariserbarheten hos molekylen, som i sin tur ökar med ökande atomradie.

Alla halogener är dåligt lösliga i vatten, men väl lösliga i opolära organiska lösningsmedel, till exempel koltetraklorid. Dålig löslighet i vatten beror på att när ett hålrum bildas för upplösning av en halogenmolekyl förlorar vatten tillräckligt starka vätebindningar, i utbyte mot vilket inga starka interaktioner uppstår mellan dess polära molekyl och den opolära halogenmolekylen. Upplösningen av halogener i opolära lösningsmedel motsvarar situationen: "liknande löser sig i likadana", när naturen av de brytande och bildande bindningarna är densamma.

Krom är ett kemiskt grundämne med atomnummer 24. Det är en hård, glänsande, stålgrå metall som polerar väl och inte mattas. Används i legeringar som rostfritt stål och som beläggning. Människokroppen kräver små mängder trevärt krom för att metabolisera socker, men Cr(VI) är mycket giftigt.

Olika kromföreningar, såsom krom(III)oxid och blykromat, är starkt färgade och används i färger och pigment. Den röda färgen på rubin beror på närvaron av detta kemiska element. Vissa ämnen, särskilt natrium, är oxidationsmedel som används för att oxidera organiska föreningar och (tillsammans med svavelsyra) för att rengöra laboratorieglas. Dessutom används krom(VI)oxid vid tillverkning av magnetband.

Upptäckt och etymologi

Historien om upptäckten av det kemiska grundämnet krom är som följer. År 1761 hittade Johann Gottlob Lehmann ett orangerött mineral i Uralbergen och kallade det "sibiriskt rött bly." Även om det felaktigt identifierades som en förening av bly med selen och järn, var materialet faktiskt blykromat med den kemiska formeln PbCrO 4 . Idag är det känt som mineralet krokonte.

År 1770 besökte Peter Simon Pallas platsen där Lehmann hittade det röda blymineralet, som hade mycket användbara egenskaper som pigment i färger. Användningen av sibiriskt rött bly som färg utvecklades snabbt. Dessutom har den ljusgula färgen på krokont blivit på modet.

Nicolas-Louis Vauquelin fick prover av rött 1797. Genom att blanda krokonte med saltsyra fick han CrO 3 oxid. Krom isolerades som ett kemiskt element 1798. Vauquelin erhöll den genom att värma oxiden med kol. Han kunde också upptäcka spår av krom i ädelstenar som rubin och smaragd.

På 1800-talet användes Cr främst i färgämnen och garvsalter. Idag används 85 % av metallen i legeringar. Resten används inom kemisk industri, tillverkning av eldfasta material och gjuteriindustrin.

Uttalet av det kemiska elementet krom motsvarar det grekiska χρῶμα, som betyder "färg", på grund av de många färgade föreningar som kan erhållas från det.

Gruvdrift och produktion

Grundämnet är framställt av kromit (FeCr 2 O 4). Ungefär hälften av världens malm bryts i Sydafrika. Dessutom är Kazakstan, Indien och Türkiye dess största producenter. Det finns tillräckligt med utforskade fyndigheter av kromit, men geografiskt är de koncentrerade till Kazakstan och södra Afrika.

Avlagringar av inhemsk krommetall är sällsynta, men de finns. Till exempel bryts den vid Udachnayagruvan i Ryssland. Den är rik på diamanter, och den reducerande miljön hjälpte till att bilda rent krom och diamanter.

För industriell produktion av metall behandlas kromitmalmer med smält alkali (kaustiksoda, NaOH). I detta fall bildas natriumkromat (Na 2 CrO 4), som reduceras med kol till Cr 2 O 3 oxid. Metallen framställs genom upphettning av oxiden i närvaro av aluminium eller kisel.

År 2000 bröts cirka 15 miljoner ton kromitmalm och bearbetades till 4 miljoner ton ferrokrom, 70 % kromjärn, med ett uppskattat marknadsvärde på 2,5 miljarder USD.

Huvuddragen

Egenskapen för det kemiska elementet krom beror på det faktum att det är en övergångsmetall från den fjärde perioden i det periodiska systemet och ligger mellan vanadin och mangan. Ingår i grupp VI. Smälter vid en temperatur av 1907 °C. I närvaro av syre bildar krom snabbt ett tunt lager av oxid, som skyddar metallen från ytterligare interaktion med syre.

Som ett övergångselement reagerar det med ämnen i olika proportioner. Således bildar det föreningar där det har olika oxidationstillstånd. Krom är ett kemiskt grundämne med grundtillstånden +2, +3 och +6, varav +3 är det mest stabila. Dessutom observeras i sällsynta fall tillstånd +1, +4 och +5. Kromföreningar i +6 oxidationstillstånd är starka oxidationsmedel.

Vilken färg är krom? Det kemiska elementet ger rubinen nyans. Cr 2 O 3 som används för används också som ett pigment som kallas kromgrönt. Dess salter färgar glas smaragdgrönt. Krom är det kemiska elementet vars närvaro gör rubiner röda. Därför används det vid tillverkning av syntetiska rubiner.

Isotoper

Isotoper av krom har atomvikter som sträcker sig från 43 till 67. Vanligtvis består detta kemiska element av tre stabila former: 52 Cr, 53 Cr och 54 Cr. Av dessa är 52 Cr den vanligaste (83,8 % av allt naturligt krom). Dessutom har 19 radioisotoper beskrivits, varav den mest stabila är 50 Cr med en halveringstid som överstiger 1,8x10 17 år. 51 Cr har en halveringstid på 27,7 dagar, och för alla andra radioaktiva isotoper överstiger den inte 24 timmar, och för de flesta av dem varar den mindre än en minut. Elementet har också två metatillstånd.

Isotoper av krom i jordskorpan åtföljer som regel isotoper av mangan, som används i geologi. 53Cr bildas under det radioaktiva sönderfallet av 53 Mn. Mn/Cr-isotopförhållandet förstärker andra ledtrådar om solsystemets tidiga historia. Förändringar i förhållandena 53 Cr/52 Cr och Mn/Cr från olika meteoriter bevisar att nya atomkärnor skapades strax före bildandet av solsystemet.

Kemiskt grundämne krom: egenskaper, föreningars formel

Krom(III)oxid Cr 2 O 3, även känd som seskvioxid, är en av de fyra oxiderna av detta kemiska element. Den erhålls från kromit. Den gröna färgblandningen kallas vanligtvis "kromgrön" när den används som pigment för emalj- och glasmålning. Oxiden kan lösas upp i syror, bilda salter och i smält alkaliskromiter.

Kaliumbikromat

K 2 Cr 2 O 7 är ett kraftfullt oxidationsmedel och är att föredra som ett medel för att rengöra laboratorieglas från organiskt material. För detta ändamål används dess mättade lösning, men ibland ersätts den med natriumbikromat, baserat på den senares högre löslighet. Dessutom kan det reglera oxidationsprocessen av organiska föreningar, omvandla primär alkohol till aldehyd och sedan till koldioxid.

Kaliumdikromat kan orsaka kromdermatit. Krom orsakar sannolikt sensibilisering som leder till utveckling av dermatit, särskilt i händer och underarmar, som är kronisk och svår att bota. Liksom andra Cr(VI)-föreningar är kaliumbikromat cancerframkallande. Den måste hanteras med handskar och lämplig skyddsutrustning.

Kromsyra

Föreningen har den hypotetiska strukturen H 2 CrO 4 . Varken krom- eller dikrominsyra förekommer i naturen, men deras anjoner finns i olika ämnen. Den "kromsyra" som kan hittas på försäljning är faktiskt dess syraanhydrid - CrO 3 trioxid.

Bly(II)kromat

PbCrO 4 har en klar gul färg och är praktiskt taget olöslig i vatten. Av denna anledning har den funnit användning som ett färgpigment som kallas krongult.

Cr och pentavalent bindning

Krom kännetecknas av sin förmåga att bilda femvärda bindningar. Föreningen skapas av Cr(I) och en kolväteradikal. En pentavalent bindning bildas mellan två kromatomer. Dess formel kan skrivas som Ar-Cr-Cr-Ar, där Ar representerar en specifik aromatisk grupp.

Ansökan

Krom är ett kemiskt grundämne vars egenskaper har gett det många olika användningsområden, varav några listas nedan.

Det ger metaller korrosionsbeständighet och en blank yta. Därför ingår krom i legeringar som rostfritt stål, som används till exempel i bestick. Den används även för kromplätering.

Krom är en katalysator för olika reaktioner. Det används för att göra formar för att bränna tegelstenar. Dess salter används för att garva läder. Kaliumbikromat används för oxidation av organiska föreningar som alkoholer och aldehyder, samt för rengöring av laboratorieglas. Det fungerar som fixeringsmedel för tygfärgning och används även vid fotografering och fototryck.

CrO 3 används för att göra magnetband (till exempel för ljudinspelning), som har bättre egenskaper än filmer med järnoxid.

Roll i biologi

Trivalent krom är ett kemiskt element som är nödvändigt för omsättningen av socker i människokroppen. Däremot är sexvärt Cr mycket giftigt.

Säkerhetsåtgärder

Krommetall- och Cr(III)-föreningar anses i allmänhet inte vara hälsofarliga, men ämnen som innehåller Cr(VI) kan vara giftiga om de förtärs eller andas in. De flesta av dessa ämnen är irriterande för ögon, hud och slemhinnor. Vid kronisk exponering kan krom(VI)-föreningar orsaka ögonskador om de inte behandlas på rätt sätt. Dessutom är det ett erkänt cancerframkallande ämne. Den dödliga dosen av detta kemiska element är ungefär en halv tesked. Enligt Världshälsoorganisationens rekommendationer är den högsta tillåtna koncentrationen av Cr (VI) i dricksvatten 0,05 mg per liter.

Eftersom kromföreningar används i färgämnen och för att garva läder, finns de ofta i jord och grundvatten från övergivna industriområden som kräver miljösanering och sanering. Primer som innehåller Cr(VI) används fortfarande i stor utsträckning inom flyg- och bilindustrin.

Elementegenskaper

De huvudsakliga fysikaliska egenskaperna hos krom är följande:

• Atomnummer: 24.
• Atomvikt: 51.996.
• Smältpunkt: 1890°C.
• Kokpunkt: 2482 °C.
• Oxidationstillstånd: +2, +3, +6.
• Elektronkonfiguration: 3d 5 4s 1.

Upptäckten av krom går tillbaka till en period av snabb utveckling av kemiska och analytiska studier av salter och mineraler. I Ryssland var kemister särskilt intresserade av analysen av mineraler som finns i Sibirien och nästan okända i Västeuropa. Ett av dessa mineral var sibirisk röd blymalm (krokoit), som beskrevs av Lomonosov. Mineralet undersöktes, men inget annat än oxider av bly, järn och aluminium hittades i det. Men 1797 fick Vaukelin, genom att koka ett finmalt prov av mineralet med kaliumklorid och fälla ut blykarbonat, en lösning färgad orange-röd. Ur denna lösning kristalliserade han ett rubinrött salt, från vilket oxiden och den fria metallen, som skilde sig från alla kända metaller, isolerades. Vauquelin ringde honom Krom ( Krom ) från det grekiska ordet- färgning, färg; Det som avsågs här var visserligen inte metallens egendom, utan dess färgglada salter.

Att vara i naturen.

Den viktigaste krommalmen av praktisk betydelse är kromit, vars ungefärliga sammansättning motsvarar formeln FeCrO​4.

Den finns i Mindre Asien, Ural, Nordamerika och södra Afrika. Ovannämnda mineralkrokoit – PbCrO 4 – är också av teknisk betydelse. Kromoxid (3) och några av dess andra föreningar finns också i naturen. I jordskorpan är kromhalten i form av metall 0,03 %. Krom har hittats i solen, stjärnor och meteoriter.

Fysikaliska egenskaper.

Krom är en vit, hård och spröd metall, extremt kemiskt resistent mot syror och alkalier. I luften oxiderar den och har en tunn transparent film av oxid på ytan. Krom har en densitet på 7,1 g/cm3, dess smältpunkt är +1875 0 C.

Mottagande.

När kromjärnmalm värms upp kraftigt med kol, reduceras krom och järn:

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

Som ett resultat av denna reaktion bildas en krom-järnlegering, som kännetecknas av hög hållfasthet. För att erhålla rent krom reduceras det från krom(3)oxid med aluminium:

Cr2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Cr

I denna process används vanligtvis två oxider - Cr 2 O 3 och CrO 3

Kemiska egenskaper.

Tack vare den tunna skyddsfilmen av oxid som täcker kromytan är den mycket resistent mot aggressiva syror och alkalier. Krom reagerar inte med koncentrerad salpetersyra och svavelsyra, samt med fosforsyra. Krom interagerar med alkalier vid t = 600-700 o C. Krom interagerar dock med utspädd svavelsyra och saltsyra och ersätter väte:

2Cr + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3H2
2Cr + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2

Vid höga temperaturer brinner krom i syre och bildar oxid(III).

Varm krom reagerar med vattenånga:

2Cr + 3H2O = Cr2O3 + 3H2

Krom reagerar också med halogener vid höga temperaturer, halogener med väte, svavel, kväve, fosfor, kol, kisel, bor, till exempel:

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

Ovanstående fysikaliska och kemiska egenskaper hos krom har funnit sin tillämpning inom olika områden av vetenskap och teknik. Till exempel används krom och dess legeringar för att producera höghållfasta, korrosionsbeständiga beläggningar inom maskinteknik. Legeringar i form av ferrokrom används som skärande verktyg. Kromlegeringar har funnits i medicinsk teknik och vid tillverkning av kemisk teknisk utrustning.

Placering av krom i det periodiska systemet för kemiska grundämnen:

Krom leder den sekundära undergruppen av grupp VI i det periodiska systemet för grundämnen. Dess elektroniska formel är följande:

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

Vid fyllning av orbitaler med elektroner i kromatomen kränks mönstret enligt vilket 4S-orbitalen först ska fyllas till 4S 2-tillståndet. Men på grund av det faktum att 3d-omloppsbanan upptar en mer gynnsam energiposition i kromatomen, fylls den till värdet 4d 5 . Detta fenomen observeras i atomer av vissa andra element i sekundära undergrupper. Krom kan uppvisa oxidationstillstånd från +1 till +6. De mest stabila är kromföreningar med oxidationstillstånd +2, +3, +6.

Föreningar av tvåvärt krom.

Krom (II) oxid CrO är ett pyrofor svart pulver (pyroforicitet - förmågan att antändas i luft i ett fint krossat tillstånd). CrO löses i utspädd saltsyra:

CrO + 2HCl = CrCl2 + H2O

I luft, när den värms över 100 0 C, förvandlas CrO till Cr 2 O 3.

Tvåvärda kromsalter bildas när krommetall löses i syror. Dessa reaktioner äger rum i en atmosfär av lågaktiv gas (till exempel H 2), eftersom i närvaro av luft sker lätt oxidation av Cr(II) till Cr(III).

Kromhydroxid erhålls i form av en gul fällning genom inverkan av en alkalilösning på krom(II)klorid:

CrCl2 + 2NaOH = Cr(OH)2 + 2NaCl

Cr(OH)2 har grundläggande egenskaper och är ett reduktionsmedel. Den hydratiserade Cr2+-jonen är ljusblå. En vattenlösning av CrCl2 är blå till färgen. I luft i vattenlösningar omvandlas Cr(II)-föreningar till Cr(III)-föreningar. Detta är särskilt uttalat i Cr(II)hydroxid:

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

Trevärda kromföreningar.

Krom(III)oxid Cr 2 O 3 är ett eldfast grönt pulver. Dess hårdhet är nära korund. I laboratoriet kan det erhållas genom att värma ammoniumdikromat:

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

Cr 2 O 3 är en amfoter oxid, när den smälts med alkalier bildar den kromiter: Cr 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O

Kromhydroxid är också en amfoter förening:

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

Vattenfri CrCl 3 ser ut som mörklila blad, är helt olöslig i kallt vatten och löser sig mycket långsamt vid kokning. Vattenfritt kromsulfat (III) Cr 2 (SO 4) 3 rosa, även dåligt lösligt i vatten. I närvaro av reduktionsmedel bildar den lila kromsulfat Cr 2 (SO 4) 3 * 18H 2 O. Gröna kromsulfathydrater är också kända, som innehåller en mindre mängd vatten. Kromalun KCr(SO 4) 2 *12H 2 O kristalliseras från lösningar som innehåller violett kromsulfat och kaliumsulfat. En lösning av kromalun blir grön när den värms upp på grund av sulfatbildningen.

Reaktioner med krom och dess föreningar

Nästan alla kromföreningar och deras lösningar är intensivt färgade. Med en färglös lösning eller en vit fällning kan vi dra slutsatsen med en hög grad av sannolikhet att krom är frånvarande.

1. Vi värmer starkt i lågan av en brännare på en porslinskopp en sådan mängd kaliumdikromat som passar på spetsen av en kniv. Salt kommer inte att frigöra kristallvatten, utan smälter vid en temperatur av cirka 400 0 C under bildning av en mörk vätska. Låt oss värma den i några minuter till på hög värme. Efter kylning bildas en grön fällning på skärpan. En del av det är lösligt i vatten (det blir gult), och den andra delen är kvar på skärpan. Saltet sönderdelade vid upphettning, vilket resulterade i bildandet av lösligt gult kaliumkromat K 2 CrO 4 och grönt Cr 2 O 3 .
2. Lös upp 3 g pulveriserat kaliumbikromat i 50 ml vatten. Tillsätt lite kaliumkarbonat till en del. Det kommer att lösas upp med frisättning av CO 2, och färgen på lösningen blir ljusgul. Kromat bildas av kaliumdikromat. Om man nu tillsätter en 50 % svavelsyralösning i portioner kommer den rödgula färgen på dikromatet att synas igen.
3. Häll 5 ml i ett provrör. kaliumbikromatlösning, koka med 3 ml koncentrerad saltsyra under tryck. Gulgrön giftig klorgas frigörs från lösningen eftersom kromatet kommer att oxidera HCl till Cl 2 och H 2 O. Kromatet i sig kommer att förvandlas till grön trevärd kromklorid. Den kan isoleras genom att indunsta lösningen och sedan, smälts samman med soda och salpeter, omvandlas till kromat.
4. När en lösning av blynitrat tillsätts fälls gult blykromat ut; Vid interaktion med en lösning av silvernitrat bildas en rödbrun fällning av silverkromat.
5. Tillsätt väteperoxid till kaliumdikromatlösningen och surgör lösningen med svavelsyra. Lösningen får en djupblå färg på grund av bildandet av kromperoxid. När den skakas med en viss mängd eter omvandlas peroxiden till ett organiskt lösningsmedel och färgar den blå. Denna reaktion är specifik för krom och är mycket känslig. Den kan användas för att detektera krom i metaller och legeringar. Först och främst är det nödvändigt att lösa upp metallen. Vid långvarig kokning med 30 % svavelsyra (du kan även tillsätta saltsyra) löses krom och många stål delvis upp. Den resulterande lösningen innehåller krom(III)sulfat. För att kunna genomföra en detektionsreaktion neutraliserar vi den först med kaustiksoda. Grågrön krom(III)hydroxid fälls ut, som löser sig i överskott av NaOH och bildar grön natriumkromit. Filtrera lösningen och tillsätt 30 % väteperoxid. När den värms upp blir lösningen gul när kromit oxideras till kromat. Försurning gör att lösningen ser blå ut. Den färgade föreningen kan extraheras genom skakning med eter.

Analytiska reaktioner för kromjoner.

1. Tillsätt en 2M NaOH-lösning till 3-4 droppar kromkloridlösning CrCl 3 tills den initiala fällningen löser sig. Notera färgen på natriumkromit som bildas. Värm den resulterande lösningen i ett vattenbad. Vad händer?
2. Till 2-3 droppar CrCl 3-lösning, tillsätt en lika stor volym 8 M NaOH-lösning och 3-4 droppar 3% H 2 O 2-lösning. Värm reaktionsblandningen i ett vattenbad. Vad händer? Vilken fällning bildas om den resulterande färgade lösningen neutraliseras, CH 3 COOH tillsätts och sedan Pb(NO 3) 2?
3. Häll 4-5 droppar lösningar av kromsulfat Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 och KMnO 4 i provröret. Värm reaktionsblandningen i flera minuter i ett vattenbad. Notera förändringen i färgen på lösningen. Vad orsakade det?
4. Till 3-4 droppar K 2 Cr 2 O 7-lösning surgjord med salpetersyra, tillsätt 2-3 droppar H 2 O 2-lösning och blanda. Den framträdande blå färgen på lösningen beror på utseendet av perkromsyra H 2 CrO 6:

Cr2O72- + 4H2O2 + 2H+ = 2H2CrO6 + 3H2O

Var uppmärksam på den snabba nedbrytningen av H 2 CrO 6:

2H2CrO6 + 8H+ = 2Cr3+ + 3O2 + 6H2O
blå grön färg

Perkromsyra är mycket mer stabil i organiska lösningsmedel.

1. Till 3-4 droppar K 2 Cr 2 O 7-lösning surgjord med salpetersyra, tillsätt 5 droppar isoamylalkohol, 2-3 droppar H 2 O 2-lösning och skaka reaktionsblandningen. Lagret av organiskt lösningsmedel som flyter till toppen är färgat ljust blått. Färgen bleknar väldigt långsamt. Jämför stabiliteten av H 2 CrO 6 i organiska och vattenhaltiga faser.
2. När CrO 4 2- och Ba 2+-joner interagerar fälls en gul fällning av bariumkromat BaCrO 4 ut.
3. Silvernitrat bildar tegelröd fällning av silverkromat med CrO 4 2-joner.
4. Ta tre provrör. Häll 5-6 droppar K 2 Cr 2 O 7-lösning i en av dem, samma volym K 2 CrO 4-lösning i den andra och tre droppar av båda lösningarna i den tredje. Tillsätt sedan tre droppar kaliumjodidlösning till varje provrör. Förklara ditt resultat. Surgör lösningen i det andra provröret. Vad händer? Varför?

Underhållande experiment med kromföreningar

1. En blandning av CuSO 4 och K 2 Cr 2 O 7 blir grön när alkali tillsätts och gulnar i närvaro av syra. Genom att värma upp 2 mg glycerol med en liten mängd (NH 4) 2 Cr 2 O 7 och sedan tillsätta alkohol, efter filtrering erhålls en klargrön lösning, som gulnar när syra tillsätts, och blir grön i neutral eller alkalisk miljö.
2. Placera en "rubinblandning" i mitten av en plåtburk med termit - noggrant mald och placerad i aluminiumfolie Al 2 O 3 (4,75 g) med tillsats av Cr 2 O 3 (0,25 g). För att förhindra att burken svalnar längre är det nödvändigt att begrava den under den övre kanten i sand, och efter att termiten har satts i brand och reaktionen börjar, täck den med ett järnark och täck den med sand. Gräv ur burken på en dag. Resultatet är ett rött rubinpulver.
3. 10 g kaliumdikromat mals med 5 g natrium- eller kaliumnitrat och 10 g socker. Blandningen fuktas och blandas med kollodium. Om pulvret komprimeras i ett glasrör och sedan pinnen trycks ut och sätts i brand i slutet, kommer en "orm" att börja krypa ut, först svart och efter kylning - grön. En pinne med en diameter på 4 mm brinner med en hastighet av cirka 2 mm per sekund och sträcker sig 10 gånger.
4. Om du blandar lösningar av kopparsulfat och kaliumdikromat och tillsätter lite ammoniaklösning, kommer en amorf brun fällning av sammansättningen 4СuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O att falla ut, som löses i saltsyra för att bilda en gul lösning, och i överskott av ammoniak erhålls en grön lösning. Om ytterligare alkohol tillsätts till denna lösning, bildas en grön fällning, som efter filtrering blir blå och efter torkning blåviolett med röda gnistrar, tydligt synliga i starkt ljus.
5. Den kromoxid som finns kvar efter experimenten med "vulkanen" eller "faraosmön" kan regenereras. För att göra detta är det nödvändigt att smälta 8 g Cr 2 O 3 och 2 g Na 2 CO 3 och 2,5 g KNO 3 och behandla den kylda legeringen med kokande vatten. Lösligt kromat erhålls, som även kan omvandlas till andra Cr(II)- och Cr(VI)-föreningar, inklusive det ursprungliga ammoniumdikromatet.

Exempel på redoxövergångar som involverar krom och dess föreningar

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 + 2 NaOH \u003d 2 NaCrO 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
Cr 2+

a) CrO + 2HCl = CrCl2 + H2O
b) CrO + H 2 O \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) Cr2O3 + 2 NaOH = 2NaCrO2 + H2O

Kromelement som konstnär

Kemister vände sig ganska ofta till problemet med att skapa konstgjorda pigment för målning. Under 1700-1800-talen utvecklades tekniken för att få fram många bildmaterial. Louis Nicolas Vauquelin 1797, som upptäckte det tidigare okända grundämnet krom i sibirisk rödmalm, förberedde en ny, anmärkningsvärt stabil färg - kromgrön. Dess kromofor är vattenhaltig krom(III)oxid. Under namnet "smaragdgrön" började den tillverkas 1837. Senare föreslog L. Vauquelin flera nya färger: baryt, zink och kromgul. Med tiden ersattes de av mer beständiga gula och orange kadmiumbaserade pigment.

Grön krom är den mest hållbara och ljusbeständiga färgen som inte är mottaglig för atmosfäriska gaser. Kromgrön mark i olja har stor täckkraft och kan torka snabbt, varför den har använts sedan 1800-talet. det används ofta i målning. Det är av stor betydelse vid porslinsmålning. Faktum är att porslinsprodukter kan dekoreras med både underglasyr och överglasyrmålning. I det första fallet appliceras färger på ytan av endast en lätt bränd produkt, som sedan täcks med ett lager av glasyr. Detta följs av den huvudsakliga bränningen vid hög temperatur: för sintring av porslinsmassan och smältning av glasyren värms produkterna upp till 1350 - 1450 0 C. Mycket få färger tål en så hög temperatur utan kemiska förändringar, och i den gamla dagar fanns det bara två av dem - kobolt och krom. Svart oxid av kobolt, applicerad på ytan av ett porslinsföremål, smälter samman med glasyren under bränning och interagerar kemiskt med den. Som ett resultat bildas ljusblå koboltsilikater. Alla känner väl till denna koboltdekorerade blå porslinsservis. Kromoxid (III) interagerar inte kemiskt med komponenterna i glasyren och ligger helt enkelt mellan porslinsskärvorna och den transparenta glasyren med ett "dövt" lager.

Förutom kromgrönt använder konstnärer färger som kommer från Volkonskoite. Detta mineral från gruppen montmorilloniter (ett lermineral av underklassen av komplexa silikater Na (Mo, Al), Si 4 O 10 (OH) 2) upptäcktes 1830 av den ryske mineralogen Kemmerer och uppkallad efter M.N. Volkonskaya, dottern av hjälten från slaget vid Borodino, general N N. Raevsky, fru till Decembrist S. G. Volkonsky Volkonskoite är en lera som innehåller upp till 24% kromoxid, såväl som oxider av aluminium och järn (III). bestämmer dess olika färg - från färgen på en mörkad vintergran till den ljusgröna färgen på en kärrgroda.

Pablo Picasso vände sig till geologerna i vårt land med en begäran om att studera reserverna av volkonskoite, som producerar färg av en unik fräsch ton. För närvarande har en metod utvecklats för att få fram artificiell wolkonskoit. Det är intressant att notera att, enligt modern forskning, använde ryska ikonmålare färger från detta material redan på medeltiden, långt innan dess "officiella" upptäckt. Guiniergrönt (skapat 1837), vars kromoform är kromoxidhydrat Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O, där en del av vattnet är kemiskt bundet och en del adsorberas, var också populärt bland konstnärer. Detta pigment ger färgen en smaragdfärgad nyans.

blog.site, vid kopiering av material helt eller delvis krävs en länk till originalkällan.