Krom (III) sulfat: sastav i molarna masa. Krom - opšte karakteristike elementa, hemijska svojstva hroma i njegovih jedinjenja Pojava u prirodi

Sadržaj članka

HROM– (hrom) Cr, hemijski element 6(VIb) grupa periodnog sistema. atomski broj 24, atomska masa 51,996. Postoje 24 poznata izotopa hroma od 42 Cr do 66 Cr. Izotopi 52 Cr, 53 Cr, 54 Cr su stabilni. Izotopski sastav prirodnog hroma: 50 Cr (vreme poluraspada 1,8 10 17 godina) – 4,345%, 52 Cr – 83,489%, 53 Cr – 9,501%, 54 Cr – 2,365%. Glavna oksidaciona stanja su +3 i +6.

Godine 1761., profesor hemije na Univerzitetu u Sankt Peterburgu Johann Gottlob Lehmann, u istočnom podnožju planine Ural u rudniku Berezovski, otkrio je divan crveni mineral, koji je, kada se smrvljen u prah, dao jarko žutu boju. Godine 1766. Lehman je donio uzorke minerala u Sankt Peterburg. Obradivši kristale hlorovodoničnom kiselinom, dobio je bijeli talog u kojem je otkrio olovo. Lehmann je mineral nazvao sibirsko crveno olovo (plomb rouge de Sibérie); sada je poznato da je to krokoit (od grčkog "krokos" - šafran) - prirodni olovni kromat PbCrO 4.

Njemački putnik i prirodnjak Peter Simon Pallas (1741–1811) predvodio je ekspediciju Petrogradske akademije nauka u centralne regione Rusije i 1770. posjetio južni i srednji Ural, uključujući rudnik Berezovski i, poput Lemanna, postao zainteresovan za krokoit. Pallas je napisao: „Ovaj čudesni mineral crvenog olova ne nalazi se ni u jednom drugom ležištu. Kada se melje u prah, postaje žut i može se koristiti u umjetničkim minijaturama.” Unatoč rijetkosti i poteškoćama isporuke krokoita iz rudnika Berezovski u Evropu (trajalo je gotovo dvije godine), upotreba minerala kao sredstva za bojenje bila je cijenjena. U Londonu i Parizu krajem 17. veka. osim toga svi plemići vozili su se u kočijama farbanim fino mljevenim krokoitom najbolji uzorci Sibirsko crveno olovo napunilo je zbirke mnogih mineraloških ormara u Evropi.

Godine 1796. uzorak krokoita došao je profesoru hemije na pariskoj mineraloškoj školi, Nicolas-Louis Vauquelin-u (1763–1829), koji je analizirao mineral, ali u njemu nije našao ništa osim oksida olova, željeza i aluminija. Nastavljajući istraživanje sibirskog crvenog olova, Vaukelin je prokuhao mineral sa rastvorom potaše i nakon odvajanja belog taloga olovnog karbonata dobio žuti rastvor nepoznate soli. Pri tretiranju olovnom solju nastao je žuti talog, sa živinom solju crveni, a dodavanjem kalajnog hlorida rastvor je postao zelen. Razlaganjem krokoita mineralnim kiselinama, dobio je otopinu "crvene olovne kiseline", čije je isparavanje dalo rubin-crvene kristale (sada je jasno da se radi o anhidridu kroma). Kalcinirajući ih ugljem u grafitnom lončiću, nakon reakcije otkrio sam mnoštvo spojenih sivih igličastih kristala do tada nepoznatog metala. Vaukelin je primijetio visoku vatrostalnost metala i njegovu otpornost na kiseline.

Vaukelin je novi element nazvao hrom (od grčkog crwma - boja, boja) zbog mnogih višebojnih spojeva koje formira. Na osnovu svog istraživanja, Vauquelin je prvi izjavio da se smaragdna boja nekog dragog kamenja objašnjava primjesom jedinjenja hroma u njima. Na primjer, prirodni smaragd je beril tamne zelene boje u kojem je aluminij djelomično zamijenjen hromom.

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

Yuri Krutyakov

Chromium(lat. Cromium), Cr, hemijski element VI grupe periodnog sistema Mendeljejeva, atomski broj 24, atomska masa 51.996; metal plavkasto čelične boje.

Prirodni stabilni izotopi: 50 Cr (4,31%), 52 Cr (87,76%), 53 Cr (9,55%) i 54 Cr (2,38%). Od umjetnih radioaktivnih izotopa najvažniji je 51 Cr (vrijeme poluraspada T ½ = 27,8 dana), koji se koristi kao indikator izotopa.

Istorijska referenca. Krom je 1797. godine otkrio L. N. Vauquelin u mineralu krokoit - prirodnom olovnom kromatu PbCrO 4 . Krom je dobio ime po grčkoj riječi chroma - boja, boja (zbog raznolikosti boja njegovih spojeva). Nezavisno od Vauquelina, hrom je u krokoitu 1798. godine otkrio njemački naučnik M. G. Klaproth.

Rasprostranjenost hroma u prirodi. Prosječan sadržaj hroma u zemljine kore(klark) 8,3·10 -3% . Ovaj element je vjerovatno karakterističniji za Zemljin omotač, jer su ultramafične stijene, za koje se vjeruje da su po sastavu najbliže Zemljinom omotaču, obogaćene hromom (2·10 -4%). Krom formira masivne i rasprostranjene rude u ultramafičnim stijenama; obrazovanje je povezano sa njima najveći depoziti Chroma. U bazičnim stenama sadržaj hroma dostiže samo 2·10 -2%, u kiselim stenama - 2,5·10 -3%, u sedimentnim stenama (peščarima) - 3,5·10 -3%, u glinovitim škriljcima - 9·10 -3 %. Krom je relativno slab vodeni migrant; Sadržaj hroma u morska voda 0,00005 mg/l.

Uopšteno govoreći, hrom je metal u dubokim zonama Zemlje; kameniti meteoriti (analozi plašta) takođe su obogaćeni hromom (2,7·10 -1%). Poznato je preko 20 minerala hroma. Samo hromirani spineli (do 54% Cr) su od industrijskog značaja; pored toga, hrom se nalazi u nizu drugih minerala, koji često prate rude hroma, ali sami nisu od praktične vrednosti (uvarovit, volkonskoit, kemerit, fuksit).

Fizička svojstva hroma. Hrom je tvrd, težak, vatrostalni metal. Čisti hrom je duktilan. Kristalizuje u rešetki usredsređenoj na tijelo, a = 2,885Å (20 °C); na 1830 °C moguće je transformirati u modifikaciju sa lice-centriranom rešetkom, a = 3,69 Å.

Atomski radijus 1,27 Å; jonski radijusi Cr 2+ 0,83 Å, Cr 3+ 0,64 Å, Cr 6+ 0,52 Å. Gustina 7,19 g/cm3; t pl 1890 °C; tačka ključanja 2480 °C. Specifični toplotni kapacitet 0,461 kJ/(kg K) (25°C); termički koeficijent linearnog širenja 8,24·10 -6 (na 20 °C); koeficijent toplotne provodljivosti 67 W/(m K) (20 °C); električna otpornost 0,414 μΩ m (20 °C); termički koeficijent električnog otpora u rasponu od 20-600 °C je 3,01·10 -3. Krom je antiferomagnet, specifična magnetna osjetljivost 3,6·10 -6. Tvrdoća hroma visoke čistoće po Brinelu je 7-9 Mn/m2 (70-90 kgf/cm2).

Hemijska svojstva hroma. Eksterna elektronska konfiguracija atoma hroma je 3d 5 4s 1. U jedinjenjima obično pokazuje oksidaciona stanja +2, +3, +6, među njima je Cr 3+ najstabilniji; Poznata su pojedina jedinjenja u kojima hrom ima oksidaciona stanja +1, +4, +5. Krom je hemijski neaktivan. U normalnim uslovima, otporan je na kiseonik i vlagu, ali se u kombinaciji sa fluorom formira CrF 3 . Iznad 600 °C stupa u interakciju sa vodenom parom, dajući Cr 2 O 3; dušik - Cr 2 N, CrN; ugljenik - Cr 23 C 6, Cr 7 C 3, Cr 3 C 2; sumpor - Cr 2 S 3. Kada se stapa sa borom, formira borid CrB, a sa silicijumom formira silicide Cr 3 Si, Cr 2 Si 3, CrSi 2. Krom stvara legure sa mnogim metalima. Interakcija s kisikom je u početku prilično aktivna, a zatim se naglo usporava zbog stvaranja oksidnog filma na površini metala. Na 1200 °C film se uništava i oksidacija se ponovo brzo odvija. Krom se pali u kisiku na 2000 °C i formira tamnozeleni oksid hroma (III) Cr 2 O 3. Pored oksida (III), poznata su i druga jedinjenja sa kiseonikom, na primer CrO, CrO 3, dobijena indirektno. Krom lako reagira s razrijeđenim otopinama hlorovodonične i sumporne kiseline da nastane hrom hlorid i sulfat i oslobađa vodonik; Regia votka i dušična kiselina pasiviraju hrom.

Sa povećanjem stepena oksidacije povećavaju se kisela i oksidaciona svojstva hroma Derivati Cr 2+ su veoma jaki redukcioni agensi. Cr 2+ jon nastaje u prvoj fazi rastvaranja hroma u kiselinama ili tokom redukcije Cr 3+ u kiselom rastvoru cinka. Oksid hidrat Cr(OH) 2 nakon dehidracije prelazi u Cr 2 O 3. Cr 3+ jedinjenja su stabilna na vazduhu. Mogu biti i redukcijski i oksidacijski agensi. Cr 3+ se može reducirati u kiseloj otopini cinkom u Cr 2+ ili oksidirati u alkalnoj otopini u CrO 4 2- s bromom i drugim oksidantima. Hidroksid Cr(OH) 3 (ili bolje rečeno Cr 2 O 3 nH 2 O) je amfoterno jedinjenje koje formira soli sa Cr 3+ katjonom ili soli hromite kiseline HC-O 2 - hromite (na primjer, KS-O 2, NaCrO 2). Jedinjenja Cr 6+: anhidrid hroma CrO 3, hromne kiseline i njihove soli, među kojima su najvažniji hromati i dihromati - jaki oksidanti. Chromium forms veliki broj soli sa kiselinama koje sadrže kiseonik. Poznata su jedinjenja kompleksa hroma; Posebno su brojna jedinjenja Cr 3+ kompleksa u kojima hrom ima koordinacioni broj 6. Značajan je broj jedinjenja hrom peroksida

Preuzimanje Chromea. U zavisnosti od svrhe upotrebe dobija se hrom različitog stepena čistoće. Sirovi materijal su obično hromirani špineli, koji se obogaćuju i zatim spajaju sa potašom (ili sodom) u prisustvu atmosferskog kiseonika. U odnosu na glavnu komponentu ruda koje sadrže Cr 3 +, reakcija je sljedeća:

2FeCr 2 O 4 + 4K 2 CO 3 + 3,5 O 2 = 4K 2 CrO 4 + Fe 2 O 3 + 4CO 2.

Nastali kalijum hromat K 2 CrO 4 se izluži toplom vodom i dejstvom H 2 SO 4 se pretvara u dihromat K 2 Cr 2 O 7 . Zatim, djelovanjem koncentrisanog rastvora H 2 SO 4 na K 2 Cr 2 O 7, dobija se anhidrid hroma C 2 O 3 ili zagrevanjem K 2 Cr 2 O 7 sa sumporom - hrom (III) oksid C 2 O 3.

Najčišći hrom u industrijskim uslovima dobija se ili elektrolizom koncentrisanih vodenih rastvora CrO 3 ili Cr 2 O 3 koji sadrže H 2 SO 4, ili elektrolizom hrom sulfata Cr 2 (SO 4) 3. U ovom slučaju, hrom se oslobađa na katodi od aluminija ili nehrđajućeg čelika. Potpuno prečišćavanje od nečistoća postiže se obradom hroma posebno čistim vodonikom na visokim temperaturama (1500-1700 °C).

Takođe je moguće dobiti čisti hrom elektrolizom taline CrF 3 ili CrCl 3 u mešavini sa natrijum, kalijum, kalcijum fluoridima na temperaturi od oko 900°C u atmosferi argona.

Krom se dobija u malim količinama redukcijom Cr 2 O 3 aluminijumom ili silicijumom. U aluminotermnoj metodi, prethodno zagrijana mješavina praha Cr 2 O 3 i Al ili strugotine sa aditivima za oksidaciju stavlja se u lončić, gdje se reakcija pobuđuje paljenjem smjese Na 2 O 2 i Al dok se lončić ne napuni Krom i šljaka. Silikotermni hrom se topi u lučnim pećima. Čistoća rezultirajućeg hroma određena je sadržajem nečistoća u Cr 2 O 3 i u Al ili Si koji se koristi za redukciju.

Legure hroma - ferohrom i silicijum hrom - proizvode se u velikom obimu u industriji.

Primjena hroma. Upotreba hroma se zasniva na njegovoj otpornosti na toplotu, tvrdoći i otpornosti na koroziju. Najviše se hrom koristi za topljenje hromiranih čelika. Aluminijum- i silikotermni hrom se koristi za topljenje nihroma, nimonika, drugih legura nikla i stelita.

Značajna količina hroma koristi se za dekorativne premaze otporne na koroziju. Krom u prahu se široko koristi u proizvodnji metalokeramičkih proizvoda i materijala za elektrode za zavarivanje. Krom u obliku Cr 3+ jona je nečistoća u rubinu, koji se koristi kao dragi kamen i laserski materijal. Jedinjenja hroma se koriste za jetkanje tkanina tokom bojenja. Neke soli hroma koriste se kao komponenta otopina za štavljenje u industriji kože; PbCrO 4 , ZnCrO 4 , SrCrO 4 - umjetničke boje. Krom-magnezitni vatrostalni proizvodi izrađuju se od mješavine hromita i magnezita.

Jedinjenja hroma (posebno derivati Cr 6+) su toksična.

Krom u tijelu. Krom je jedan od biogenih elemenata i stalno je uključen u tkiva biljaka i životinja. Prosječan sadržaj hroma u biljkama je 0,0005% (92-95% hroma se akumulira u korijenu), u životinjama - od desethiljaditih do deset milionitih dijelova procenta. Kod planktonskih organizama koeficijent akumulacije hroma je ogroman - 10 000-26 000. Više biljke ne podnose koncentracije hroma veće od 3-10 -4 mol/l. U listovima je prisutan u obliku niskomolekularnog kompleksa koji nije povezan sa subcelularnim strukturama. Kod životinja, hrom je uključen u metabolizam lipida, proteina (dio enzima tripsina), ugljikohidrata ( strukturna komponenta faktor otpornosti na glukozu). Glavni izvor hroma kod životinja i ljudi je hrana. Smanjenje sadržaja kroma u hrani i krvi dovodi do smanjenja brzine rasta, povećanja kolesterola u krvi i smanjenja osjetljivosti perifernih tkiva na inzulin.

Trovanje hromom i njegovim jedinjenjima nastaje tokom njihove proizvodnje; u mašinstvu (galvanski premazi); metalurgija (aditivi za legiranje, legure, vatrostalni materijali); u proizvodnji kože, boja, itd. Toksičnost spojeva hroma ovisi o njihovoj hemijske strukture: dihromati su toksičniji od hromata, jedinjenja Cr(VI) su toksičnija od jedinjenja Cr(II), Cr(III). Početni oblici bolesti manifestuju se osećajem suvoće i bola u nosu, bolom u grlu, otežanim disanjem, kašljem i sl.; mogu nestati kada se prekine kontakt sa hromom. Uz produženi kontakt sa spojevima hroma, razvijaju se znakovi kroničnog trovanja: glavobolja, slabost, dispepsija, gubitak težine i dr. Narušene su funkcije želuca, jetre i gušterače. Mogući bronhitis, bronhijalna astma, difuzna pneumoskleroza. Kada je na koži izložen hromu, mogu se razviti dermatitis i ekcem. Prema nekim podacima, jedinjenja hroma, uglavnom Cr(III), imaju kancerogeno dejstvo.

Tvrdi metal plavičasto-bijele boje. Krom se ponekad klasifikuje kao crni metal. Ovaj metal je sposoban da boji spojeve u različite boje, zbog čega je nazvan "hrom", što znači "boja". Krom je element u tragovima neophodan za normalan razvoj i funkcioniranje ljudskog tijela. Njegov najvažniji biološka uloga sastoji se od regulacije metabolizma ugljikohidrata i razine glukoze u krvi.

Vidi također:

STRUKTURA

U zavisnosti od vrste hemijska veza— kao i svi metali, hrom ima metalni tip kristalne rešetke, odnosno čvorovi rešetke sadrže atome metala.
U zavisnosti od prostorne simetrije - kubna, telo centrirana a = 0,28839 nm. Karakteristika hroma je njegova oštra promjena fizička svojstva na temperaturi od oko 37°C. Kristalna ćelija metal se sastoji od njegovih jona i mobilnih elektrona. Slično, atom hroma u svom osnovnom stanju ima elektronsku konfiguraciju. Na 1830 °C moguće je transformirati u modifikaciju sa licem centriranom rešetkom, a = 3,69 Å.

NEKRETNINE

Krom ima Mohsovu tvrdoću 9, jedan od najtvrđih čistih metala (drugi nakon iridijuma, berilijuma, volframa i uranijuma). Vrlo čist hrom se može prilično dobro obrađivati. Stabilan na vazduhu zbog pasivacije. Iz istog razloga ne reagira sa sumpornom i dušičnom kiselinom. Na 2000 °C sagorijeva stvarajući zeleni krom(III) oksid Cr 2 O 3, koji ima amfoterna svojstva. Kada se zagreje, reaguje sa mnogim nemetalima, često formirajući jedinjenja nestehiometrijskog sastava: karbide, boride, silicide, nitride itd. Krom stvara brojna jedinjenja u različitim oksidacionim stanjima, uglavnom +2, +3, +6. Krom ima sva svojstva karakteristična za metale - dobro provodi toplinu, struja, ima sjaj svojstven većini metala. On je antiferomagnetski i paramagnetski, odnosno na temperaturi od 39 °C prelazi iz paramagnetnog stanja u antiferomagnetno stanje (Néelova tačka).

REZERVE I PROIZVODNJA

Najveća nalazišta hroma nalaze se u Južnoj Africi (1. mjesto u svijetu), Kazahstanu, Rusiji, Zimbabveu i Madagaskaru. Postoje i nalazišta u Turskoj, Indiji, Jermeniji, Brazilu i na Filipinima. nGlavna nalazišta ruda hroma u Ruskoj Federaciji poznata su na Uralu (Don i Saranovskoe). Istražene rezerve u Kazahstanu iznose preko 350 miliona tona (2. mjesto u svijetu) Krom se u prirodi nalazi uglavnom u obliku hrom-gvozdene rude Fe(CrO 2) 2 (gvozdeni hromit). Od njega se ferohrom dobija redukcijom u električnim pećima sa koksom (ugljikom). Da bi se dobio čisti hrom, reakcija se izvodi na sljedeći način:
1) gvozdeni hromit je fuzionisan sa natrijum karbonatom (natrijum-karbonatom) na vazduhu;
2) rastvoriti natrijum hromat i odvojiti ga od oksida gvožđa;
3) pretvoriti hromat u dihromat, zakiseljavajući rastvor i kristalizujući dihromat;
4) čisti hrom oksid se dobija redukcijom natrijum dihromata ugljem;
5) metalni hrom se dobija aluminotermijom;
6) elektrolizom se dobija elektrolitski hrom iz rastvora hromnog anhidrida u vodi koji sadrži dodatak sumporne kiseline.

PORIJEKLO

Prosečan sadržaj hroma u zemljinoj kori (klarka) je 8,3·10 -3%. Ovaj element je vjerovatno karakterističniji za Zemljin omotač, jer su ultramafične stijene, za koje se vjeruje da su po sastavu najbliže Zemljinom omotaču, obogaćene hromom (2·10 -4%). Krom formira masivne i rasprostranjene rude u ultramafičnim stijenama; S njima je povezano stvaranje najvećih naslaga hroma. U bazičnim stenama sadržaj hroma dostiže samo 2·10 -2%, u kiselim stenama - 2,5·10 -3%, u sedimentnim stenama (peščarima) - 3,5·10 -3%, u glinovitim škriljcima - 9·10 -3 %. Krom je relativno slab vodeni migrant; Sadržaj hroma u morskoj vodi je 0,00005 mg/l.
Uopšteno govoreći, hrom je metal u dubokim zonama Zemlje; kameniti meteoriti (analozi plašta) takođe su obogaćeni hromom (2,7·10 -1%). Poznato je preko 20 minerala hroma. Samo hromirani spineli (do 54% Cr) su od industrijskog značaja; pored toga, hrom se nalazi u nizu drugih minerala, koji često prate rude hroma, ali sami nisu od praktične vrednosti (uvarovit, volkonskoit, kemerit, fuksit).
Postoje tri glavna minerala hroma: magnohromit (Mg, Fe)Cr 2 O 4 , hrompikotit (Mg, Fe) (Cr, Al) 2 O 4 i aluminohromit (Fe, Mg) (Cr, Al) 2 O 4 . By izgled oni se ne razlikuju i netačno se nazivaju "hromiti".

PRIMJENA

Krom je važna komponenta u mnogim legiranim čelicima (posebno nehrđajućim čelicima), kao i u nizu drugih legura. Dodatak hroma značajno povećava tvrdoću i otpornost legura na koroziju. Upotreba hroma se zasniva na njegovoj otpornosti na toplotu, tvrdoći i otpornosti na koroziju. Najviše se hrom koristi za topljenje hromiranih čelika. Aluminijum- i silikotermni hrom se koristi za topljenje nihroma, nimonika, drugih legura nikla i stelita.
Značajna količina hroma koristi se za dekorativne premaze otporne na koroziju. Krom u prahu se široko koristi u proizvodnji metalokeramičkih proizvoda i materijala za elektrode za zavarivanje. Krom, u obliku Cr 3+ jona, je nečistoća u rubinu, koji se koristi kao dragi kamen i laserski materijal. Jedinjenja hroma se koriste za jetkanje tkanina tokom bojenja. Neke soli hroma koriste se kao komponenta otopina za štavljenje u industriji kože; PbCrO 4 , ZnCrO 4 , SrCrO 4 - umjetničke boje. Krom-magnezitni vatrostalni proizvodi izrađuju se od mješavine hromita i magnezita.
Koriste se kao otporne na habanje i lijepe galvanske prevlake (hromiranje).
Krom se koristi za proizvodnju legura: hrom-30 i krom-90, koje su nezamjenjive za proizvodnju mlaznica za moćne plazma baklje i u zrakoplovnoj industriji.

Chrome (eng. Chromium) - Kr

Otkriće hroma datira iz perioda naglog razvoja hemijskih i analitičkih istraživanja soli i minerala. U Rusiji su se hemičari posebno zainteresovali za analizu minerala pronađenih u Sibiru i skoro nepoznatih u njemu zapadna evropa. Jedan od ovih minerala bila je sibirska ruda crvenog olova (krokoit), koju je opisao Lomonosov. Mineral je ispitan, ali u njemu nije pronađeno ništa osim oksida olova, željeza i aluminija. Međutim, 1797. godine Vaukelin je, kuhajući fino mljeveni uzorak minerala s potašom i taloženjem olovnog karbonata, dobio otopinu obojenu narančasto-crvenom bojom. Iz ove otopine je kristalizirao rubin-crvenu sol iz koje su izdvojeni oksid i slobodni metal, različit od svih poznatih metala. Vauquelin ga je pozvao Chromium ( Chrome ) od grčke riječi- bojanje, boja; Istina, ovdje se nije mislilo na svojstvo metala, već na njegove soli jarkih boja.

Biti u prirodi.

Najvažnija ruda hroma, koja ima praktični značaj, je kromit, čiji približni sastav odgovara formuli FeCrO 4.

Nalazi se u Maloj Aziji, Uralu, Sjevernoj Americi i južnoj Africi. Gore pomenuti mineral krokoit – PbCrO 4 – je takođe od tehničke važnosti. Krom oksid (3) i neki od njegovih drugih spojeva također se nalaze u prirodi. U zemljinoj kori sadržaj hroma u odnosu na metal iznosi 0,03%. Krom je pronađen u Suncu, zvijezdama i meteoritima.

Fizička svojstva.

Hrom je bijel, tvrd i lomljiv metal, izuzetno kemijski otporan na kiseline i lužine. Na zraku oksidira i na površini ima tanak prozirni film oksida. Krom ima gustinu od 7,1 g/cm3, tačka topljenja je +1875 0 C.

Potvrda.

Kada se hromova željezna ruda snažno zagrije s ugljem, krom i željezo se smanjuju:

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

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

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

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

Hemijska svojstva.

Zahvaljujući tankom zaštitnom filmu od oksida koji pokriva površinu hroma, vrlo je otporan na agresivne kiseline i lužine. Krom ne reaguje sa koncentrovanom azotnom i sumpornom kiselinom, kao ni sa fosfornom kiselinom. Krom reaguje sa alkalijama na t = 600-700 o C. Međutim, hrom reaguje sa razblaženom sumpornom i hlorovodoničnom kiselinom, istiskujući vodonik:

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

Na visokim temperaturama, hrom gori u kiseoniku, formirajući oksid(III).

Vrući hrom reaguje sa vodenom parom:

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

Na visokim temperaturama hrom reagira i s halogenima, halogen s vodikom, sumporom, dušikom, fosforom, ugljikom, silicijumom, borom, na primjer:

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

Gore navedeni fizički i Hemijska svojstva hrom su našli svoju primenu u raznim oblastima nauke i tehnologije. Na primjer, krom i njegove legure se koriste za proizvodnju premaza visoke čvrstoće, otpornih na koroziju u mašinstvu. Legure u obliku ferokroma koriste se kao alati za rezanje metala. Legure hroma našle su primenu u medicinskoj tehnologiji i u proizvodnji hemijsko-tehnološke opreme.

Položaj hroma u periodnom sistemu hemijskih elemenata:

Hrom je na čelu sekundarne podgrupe grupe VI periodnog sistema elemenata. Njegova elektronska formula je sljedeća:

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

Prilikom popunjavanja orbitala elektronima u atomu hroma, narušava se obrazac prema kojem bi se 4S orbitala prvo trebala popuniti u 4S 2 stanje. Međutim, zbog činjenice da 3d orbitala zauzima povoljniji energetski položaj u atomu hroma, ona je ispunjena do vrijednosti 4d 5 . Ovaj fenomen se opaža kod atoma nekih drugih elemenata sekundarnih podgrupa. Krom može pokazivati oksidaciona stanja od +1 do +6. Najstabilnija su jedinjenja hroma sa oksidacionim stanjima +2, +3, +6.

Jedinjenja dvovalentnog hroma.

Krom (II) oksid CrO je piroforni crni prah (pirofornost - sposobnost paljenja na zraku u fino usitnjenom stanju). CrO se otapa u razblaženoj hlorovodoničkoj kiselini:

CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O

U vazduhu, kada se zagreje iznad 100 0 C, CrO prelazi u Cr 2 O 3.

Dvovalentne soli hroma nastaju kada se metalni hrom rastvori u kiselinama. Ove reakcije se odvijaju u atmosferi nisko aktivnog gasa (na primjer H 2), jer u prisustvu vazduha lako dolazi do oksidacije Cr(II) u Cr(III).

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

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

Cr(OH) 2 ima osnovna svojstva i redukcijski je agens. Hidrirani Cr2+ jon je blijedoplav. Vodeni rastvor CrCl 2 je plave boje. U vazduhu u vodenim rastvorima, jedinjenja Cr(II) se pretvaraju u jedinjenja Cr(III). Ovo je posebno izraženo kod Cr(II) hidroksida:

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

Trovalentna jedinjenja hroma.

Krom (III) oksid Cr 2 O 3 je vatrostalni zeleni prah. Tvrdoća mu je bliska korundu. U laboratoriji se može dobiti zagrijavanjem amonijum dihromata:

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

Cr 2 O 3 je amfoterni oksid, kada se spaja sa alkalijama formira hromite: Cr 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O

Krom hidroksid je takođe amfoterno jedinjenje:

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

Bezvodni CrCl 3 ima izgled tamnoljubičastih listova, potpuno je nerastvorljiv u hladnoj vodi i vrlo sporo se rastvara kada se prokuva. Bezvodni hrom (III) sulfat Cr 2 (SO 4) 3 je ružičaste boje i takođe je slabo rastvorljiv u vodi. U prisustvu redukcionih sredstava formira ljubičasti hrom sulfat Cr 2 (SO 4) 3 *18H 2 O. Poznati su i zeleni hrom sulfat hidrati koji sadrže manje vode. Chromium alum KCr(SO 4) 2 *12H 2 O kristališe iz rastvora koji sadrže ljubičasti hrom sulfat i kalijum sulfat. Otopina kromiranog aluma postaje zelena kada se zagrije zbog stvaranja sulfata.

Reakcije s hromom i njegovim spojevima

Gotovo sva jedinjenja hroma i njihovi rastvori su intenzivno obojeni. Imajući bezbojni rastvor ili bijeli talog, možemo sa velikim stepenom vjerovatnoće zaključiti da hrom nema.

Zagrijmo jako u plamenu gorionika na porculanskoj šolji toliku količinu kalijum dihromata da stane na vrh noža. Sol neće otpustiti kristalnu vodu, već će se otopiti na temperaturi od oko 400 0 C i formirati tamnu tekućinu. Zagrijmo još nekoliko minuta na jakoj vatri. Nakon hlađenja, na krhoti se formira zeleni talog. Dio otopimo u vodi (požuti), a drugi dio ostavimo na krhotini. Sol se razgrađuje zagrijavanjem, što rezultira stvaranjem rastvorljivog žutog kalijum hromata K 2 CrO 4 i zelenog Cr 2 O 3.
Rastvorite 3 g kalijum bihromata u prahu u 50 ml vode. U jedan deo dodajte malo kalijum karbonata. Rastvoriće se oslobađanjem CO 2, a boja otopine će postati svijetložuta. Kromat nastaje iz kalijevog dihromata. Ako sada dodate 50% rastvor sumporne kiseline u porcijama, ponovo će se pojaviti crveno-žuta boja dihromata.
Sipajte 5 ml u epruvetu. rastvor kalijum bihromata, prokuvati sa 3 ml koncentrovane hlorovodonične kiseline pod pritiskom. Iz otopine se oslobađa žuto-zeleni otrovni plin klora jer će kromat oksidirati HCl u Cl 2 i H 2 O. Sam kromat će se pretvoriti u zeleni trovalentni hlorid hroma. Može se izolirati isparavanjem otopine, a zatim, spojen sa sodom i šalitrom, pretvoriti u kromat.
Kada se doda rastvor olovnog nitrata, taloži se žuti olovni hromat; Prilikom interakcije s otopinom srebrnog nitrata nastaje crveno-smeđi talog srebrnog kromata.
Dodajte vodikov peroksid u otopinu kalij-dihromata i zakiselite otopinu sumpornom kiselinom. Otopina dobiva tamnoplavu boju zbog stvaranja krom peroksida. Kada se promućka sa određenom količinom etera, peroksid će se transformisati u organski rastvarač i obojiti ga u plavo. Ova reakcija je specifična za hrom i vrlo je osjetljiva. Može se koristiti za detekciju hroma u metalima i legurama. Prije svega, morate otopiti metal. Prilikom dužeg ključanja sa 30% sumporne kiseline (možete dodati i hlorovodoničnu kiselinu), hrom i mnogi čelici se delimično rastvaraju. Dobiveni rastvor sadrži hrom (III) sulfat. Da bismo mogli provesti reakciju detekcije, prvo je neutraliziramo kaustičnom sodom. Taloži se sivo-zeleni hrom(III) hidroksid, koji se otapa u višku NaOH i formira zeleni natrijum hromit. Filtrirajte otopinu i dodajte 30% vodikovog peroksida. Kada se zagrije, otopina će postati žuta jer kromit oksidira u hromat. Zakiseljavanje će uzrokovati da otopina izgleda plavo. Obojeno jedinjenje se može ekstrahovati mućkanjem sa etrom.

Analitičke reakcije za jone hroma.

Dodajte 2M rastvor NaOH u 3-4 kapi rastvora hrom-hlorida CrCl 3 dok se početni talog ne otopi. Obratite pažnju na boju formiranog natrijum hromita. Dobivenu otopinu zagrijte u vodenoj kupelji. Šta se dešava?
U 2-3 kapi rastvora CrCl 3 dodati jednaku zapreminu 8 M rastvora NaOH i 3-4 kapi 3% rastvora H 2 O 2. Zagrijte reakcionu smjesu u vodenom kupatilu. Šta se dešava? Kakav talog nastaje ako se dobijena obojena otopina neutralizira, doda se CH 3 COOH, a zatim Pb(NO 3) 2?
U epruvetu sipajte 4-5 kapi rastvora hrom-sulfata Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 i KMnO 4. Zagrijte reakcionu smjesu nekoliko minuta u vodenom kupatilu. Obratite pažnju na promjenu boje otopine. Šta je to izazvalo?
U 3-4 kapi rastvora K 2 Cr 2 O 7 zakiseljenog azotnom kiselinom dodati 2-3 kapi rastvora H 2 O 2 i promešati. Pojava plave boje otopine uzrokovana je pojavom perhromne kiseline H 2 CrO 6:

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

Obratite pažnju na brzu razgradnju H 2 CrO 6:

2H 2 CrO 6 + 8H+ = 2Cr 3+ + 3O 2 + 6H 2 O
plavo zelena boja

Perhromna kiselina je mnogo stabilnija u organskim rastvaračima.

U 3-4 kapi rastvora K 2 Cr 2 O 7 zakiseljenog azotnom kiselinom dodajte 5 kapi izoamil alkohola, 2-3 kapi rastvora H 2 O 2 i promućkajte reakcionu smešu. Sloj organskog rastvarača koji pluta do vrha obojen je svijetlo plavom bojom. Boja bledi veoma sporo. Uporedite stabilnost H 2 CrO 6 u organskoj i vodenoj fazi.
Kada CrO 4 2- stupi u interakciju sa ionima Ba 2+, taloži se žuti precipitat barijum hromata BaCrO 4.
Srebrni nitrat formira precipitat srebrnog kromata crvene boje sa CrO 4 2 jonima.
Uzmite tri epruvete. U jednu od njih stavite 5-6 kapi rastvora K 2 Cr 2 O 7, u drugu istu zapreminu rastvora K 2 CrO 4, a u treću po tri kapi oba rastvora. Zatim dodajte tri kapi rastvora kalijum jodida u svaku epruvetu. Objasnite svoj rezultat. Zakiseli rastvor u drugoj epruveti. Šta se dešava? Zašto?

Zabavni eksperimenti sa jedinjenjima hroma

Mešavina CuSO 4 i K 2 Cr 2 O 7 postaje zelena kada se doda alkalija, a žuta u prisustvu kiseline. Zagrijavanjem 2 mg glicerola sa malom količinom (NH 4) 2 Cr 2 O 7, a zatim dodavanjem alkohola, nakon filtracije se dobija svijetlo zelena otopina, koja postaje žuta kada se doda kiselina, a postaje zelena u neutralnom ili alkalnom. okruženje.
U sredinu limene konzerve sa termitom stavite „mješavinu rubina“ – pažljivo samljenu i stavljenu u aluminijsku foliju Al 2 O 3 (4,75 g) uz dodatak Cr 2 O 3 (0,25 g). Da se tegla ne bi duže hladila, potrebno ju je ispod gornjeg ruba zakopati u pijesak, a nakon što se termit zapali i reakcija počne, pokriti je željeznom folijom i prekriti pijeskom. Iskopajte teglu za jedan dan. Rezultat je crveni rubin u prahu.
10 g kalijum dihromata se samlje sa 5 g natrijum ili kalijum nitrata i 10 g šećera. Smjesa se navlaži i pomiješa sa kolodijem. Ako se prašak sabije u staklenu cijev, a zatim se štap izgura i na kraju zapali, počet će puzati "zmija", prvo crna, a nakon hlađenja - zelena. Štap prečnika 4 mm gori brzinom od oko 2 mm u sekundi i rasteže se 10 puta.
Ako pomiješate rastvore bakar sulfata i kalijum dihromata i dodate malo rastvora amonijaka, formiraće se amorfni smeđi talog sastava 4SuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O, koji se rastvara u hlorovodoničnoj kiselini i formira žuti rastvor, a u višku amonijaka dobije se zeleni rastvor. Ako u ovu otopinu dodatno dodate alkohol, formiraće se zeleni talog, koji nakon filtriranja postaje plav, a nakon sušenja plavo-ljubičast sa crvenim iskricama, jasno vidljiv pri jakom svjetlu.
Kromov oksid preostali nakon eksperimenata s "vulkanom" ili "faraonovim zmijama" može se regenerirati. Da biste to učinili, trebate stopiti 8 g Cr 2 O 3 i 2 g Na 2 CO 3 i 2,5 g KNO 3 i tretirati ohlađenu leguru kipućom vodom. Rezultat je rastvorljivi hromat, koji se može pretvoriti u druga jedinjenja Cr(II) i Cr(VI), uključujući originalni amonijum dihromat.

Primjeri redoks prijelaza koji uključuju hrom i njegove spojeve

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

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

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

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

3. CrO -- Cr(OH) 2 -- Cr(OH) 3 -- Cr(NO 3) 3 -- Cr 2 O 3 -- CrO - 2
Cr 2+

a) CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O
b) CrO + H 2 O = Cr(OH) 2
c) Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H 2 O = 2Cr(OH) 3
d) Cr(OH) 3 + 3HNO 3 = Cr(NO 3) 3 + 3H 2 O
e) 4Sr(NO 3) 3 = 2Cr 2 O 3 + 12NO 2 + O 2
e) Cr 2 O 3 + 2 NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O

Element hroma kao umjetnik

Kemičari su se često obraćali problemu stvaranja umjetnih pigmenata za slikanje. U 18.-19. stoljeću razvijena je tehnologija za proizvodnju mnogih slikarskih materijala. Louis Nicolas Vauquelin je 1797. godine, koji je otkrio do tada nepoznati element hrom u sibirskoj crvenoj rudi, pripremio novu, izuzetno stabilnu boju - hrom zelenu. Njegov kromofor je hidratizirani krom(III) oksid. Počeo je da se proizvodi pod nazivom "smaragdno zeleno" 1837. Kasnije je L. Vauquelin predložio nekoliko novih boja: barit, cink i hrom žuta. Vremenom su ih zamijenili postojaniji žuti i narandžasti pigmenti na bazi kadmijuma.

Zeleni hrom je najtrajnija boja i boja otporna na svjetlost koja nije osjetljiva na atmosferske plinove. Krom zeleno mljeveno u ulju ima veliku pokrivnu moć i brzo se suši, zbog čega se koristi još od 19. stoljeća. široko se koristi u slikarstvu. Od velike je važnosti u slikanju porcelana. Činjenica je da porculanski proizvodi mogu biti ukrašeni i podglazurom i nadglazurom. U prvom slučaju, boje se nanose na površinu samo lagano pečenog proizvoda, koji se zatim prekriva slojem glazure. Nakon toga slijedi glavno, visokotemperaturno pečenje: za sinterovanje porculanske mase i topljenje glazure proizvodi se zagrijavaju na 1350 - 1450 0 C. Tako visoka temperatura bez hemijske promene Vrlo malo boja može izdržati, a u stara vremena bilo ih je samo dvije - kobalt i krom. Crni kobalt oksid nanesen na površinu porculanskog proizvoda stapa se sa glazurom tokom pečenja, hemijski u interakciji sa njom. Kao rezultat, nastaju svijetloplavi silikati kobalta. Svi dobro poznaju ovo plavo porculansko posuđe ukrašeno kobaltom. Krom (III) oksid ne reaguje hemijski sa komponentama glazure i jednostavno leži između krhotina porculana i prozirne glazure kao „slepi“ sloj.

Osim hrom zelene, umjetnici koriste boje dobivene od volkonskoitea. Ovaj mineral iz grupe montmorilonita (glineni mineral podklase složenih silikata Na(Mo,Al), Si 4 O 10 (OH) 2 otkrio je 1830. godine ruski mineralog Kemmerer i nazvao ga u čast M.N. Volkonskaya, kćerka heroja Borodinske bitke, generala N. N. Raevskog, supruge decembrista S. G. Volkonskog. Volkonskoit je glina koja sadrži do 24% krom-oksida, kao i oksida aluminija i željeza (III). minerala, koji se nalazi u regijama Urala, Perma i Kirova, nije konzistentan određuje njegovu raznoliku boju - od boje tamne jele do jarke zelene boje močvarne žabe.

Pablo Picasso se obratio geolozima naše zemlje sa zahtjevom da prouče rezerve volkonskoita, koji proizvodi boju jedinstveno svježeg tona. Trenutno je razvijena metoda za proizvodnju umjetnog volkonskoita. Zanimljivo je da su, prema savremenim istraživanjima, ruski ikonopisci koristili boje od ovog materijala još u srednjem veku, mnogo pre njegovog „zvaničnog” otkrića. Guinier greens (nastao 1837.), čiji je kromoform krom oksid hidrat Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O, gdje je dio vode hemijski vezan, a dio adsorbiran, također je bio popularan među umjetnicima. Ovaj pigment daje boji smaragdnu nijansu.

web stranicu, kada kopirate materijal u cijelosti ili djelomično, link na izvor je obavezan.

Chromium, je hemijski element, čvrst srebrnast metal sa atomskim brojem 24. Za svetle boje karakteristične za soli, hrom je dobio naziv - χρώμα (grčki boja, boja).

Biološko djelovanje

Krom igra vodeću ulogu u metabolizmu glukoze:

neophodan je za preradu glukoze (aktivna je komponenta GTF - faktor tolerancije glukoze);
poboljšava osjetljivost na inzulin;
smanjuje želju za slatkišima;
smanjuje razinu šećera u krvi kod osoba s dijabetesom tipa 1 i tipa 2;
je katalizator za sintezu određenih proteina, neophodnih za rast mišića;
učestvuje u metabolizmu masti, reguliše nivo "lošeg" holesterola u krvi;
pomaže u smanjenju tjelesne težine.

Tabela 1. Fiziološke potrebe za hromom u zavisnosti od starosti

Veće doze hroma su potrebne kod pojačanog metabolizma, na primjer kod sportista.

Izvori hroma

Kvasac, džigerica, meso, smeđi pirinač, integralne žitarice, kukuruz, jaja, paradajz, ovsena kaša, zelena salata, pečurke, sir. Ove namirnice su najbogatije hromom (po opadajućem redoslijedu), ali vrijedi uzeti u obzir da se on nalazi u mikrodozama i prosječna prehrana jedva dostiže minimalne potrebe za ovim mineralom.

Apsorpcija hroma smanjuje nivo gvožđa.

Nedostatak hroma

Nedostatak hroma se uočava kada se konzumiraju namirnice osiromašene ovim mikroelementom, a nivo hroma u organizmu opada u starosti.

Takođe treba uzeti u obzir da je apsorpcija hroma u crevima niska, čak i iz savremenih kompleksa sa hromom, gde je u najsvarljivijem obliku (hrom pikolinat, aminokiselinski kompleks sa hromom), apsorpcija je 1,5- 3%.

Nedostatak hroma vodi za smanjenje tolerancije na glukozu, smanjenje stope rasta, povećavajući rizik od razvoja dijabetes melitusa, koronarna bolest bolesti srca, hiperholesterolemija (povećan nivo holesterola u krvi), hiperglikemija i hipoglikemija (promene u nivou šećera).

Najprikladniji za otklanjanje nedostataka krom pikolinat, Istovremeno, potrebno je smanjiti količinu konzumiranih lakih ugljikohidrata (šećer i sl.). Krom hlorid (CrCl2) je praktično beskoristan za ovu svrhu, zbog vrlo niske apsorpcije hroma iz ovog oblika.

Dugotrajna upotreba lijekova koji sadrže krom u preventivne svrhe (u nedostatku nedostatka) povećava opterećenje na tijelu, što je ispunjeno aktivacijom mutageneze.

Višak hroma u organizmu

Višak hroma među Rusima je prilično česta pojava, ali ga uzrokuje heksavalentni krom, poznati kancerogen koji se koristi u metalurškoj i tekstilnoj industriji. Heksavalentna jedinjenja hroma izazivaju alergijske reakcije (dermatitis) i povećavaju rizik od raka pluća.

Krom u prehrambenim proizvodima ima trovalentni oblik, koji je siguran za tijelo.

Mineralni detalji

Trovalentni hrom je komponenta stipse, koja se dugo koristila u štavljenju kože i bojenju tkanina.Danas je stipsa našla upotrebu kao sredstvo za kauterizaciju „stipsa olovka“, kao dezodorans-antiperspirant, uvrštava se u kozmetiku itd.

Uzimanje normalnih količina hroma (u skladu sa fiziološkim potrebama) od strane osoba na dijeti može smanjiti "masnoću" uz održavanje mišića.