Хром, химический элемент: описание, свойства, формула и характеристика. Хром материал
описание, свойства, формула и характеристика
Хром – химический элемент с атомным номером 24. Это твердый, блестящий, серо-стального цвета металл, который хорошо полируется и не тускнеет. Используется в сплавах, таких как нержавеющая сталь, и в качестве покрытия. Организму человека требуются небольшие количества трехвалентного хрома для метаболизма сахара, но Cr (VI) очень токсичен.
Различные соединения хрома, такие как окись хрома (III) и хромат свинца, ярко окрашены и используются в красках и пигментах. Красный цвет рубина обусловлен наличием этого химического элемента. Некоторые вещества, особенно бихромат калия и натрия, являются окислителями, используемыми для окисления органических соединений и (вместе с серной кислотой) для очистки лабораторной посуды. Кроме того, окись хрома (VI) применяется в производстве магнитной ленты.
Открытие и этимология
История открытия химического элемента хром такова. В 1761 году Иоганн Готлоб Леман нашел в Уральских горах оранжево-красный минерал и назвал его «сибирским красным свинцом». Хотя он ошибочно был идентифицирован как соединение свинца с селеном и железом, материал на самом деле являлся хроматом свинца с химической формулой PbCrO4. Сегодня он известен как минерал кроконт.
В 1770 году Петр Симон Паллас посетил то место, где Леман нашел красный свинцовый минерал, который имел очень полезные свойства пигмента в красках. Использование сибирского красного свинца в качестве краски получило быстрое развитие. Кроме того, ярко-желтый цвет из кроконта стал модным.
В 1797 году Николя-Луи Воклен получил образцы красной свинцовой руды. Путем смешивания кроконта с соляной кислотой он получил оксид CrO3. Хром как химический элемент был выделен в 1798 году. Воклен получил его при нагревании окисла с древесным углем. Он также смог обнаружить следы хрома в драгоценных камнях, таких как рубин и изумруд.
В 1800-х годах Cr в основном применялся в составе красок и кожевенных солей. Сегодня 85% металла используется в сплавах. Остальная часть применяется в химической промышленности, производстве огнеупорных материалов и литейной промышленности.
Произношение химического элемента хром соответствует греческому χρῶμα, что означает «цвет», из-за множества цветных соединений, которые из него можно получить.
Добыча и производство
Элемент производят из хромита (FeCr2O4). Примерно половина этой руды в мире добывается в Южной Африке. Кроме того, Казахстан, Индия и Турция являются его крупными производителями. Разведанных месторождений хромита достаточно, но географически они сконцентрированы в Казахстане и на юге Африки.
Залежи самородного металлического хрома встречаются редко, но они есть. Например, его добывают на шахте «Удачная» в России. Она является кимберлитовой трубкой, богатой алмазами, и восстановительная среда помогла образоваться чистому хрому и алмазам.
Для промышленного производства металла хромитовые руды обрабатывают расплавленной щелочью (едким натром, NaOH). При этом образуется хромат натрия (Na2CrO4), который восстанавливается углеродом до оксида Сг2O3. Металл получают при нагревании окисла в присутствии алюминия или кремния.
В 2000 году было добыто около 15 млн т хромитовой руды, которая была переработана в 4 млн т феррохрома, на 70% состоящего из сплава хрома с железом, приблизительная рыночная стоимость которых составила 2,5 млрд долларов США.
Основные характеристики
Характеристика химического элемента хрома обусловлена тем, что он является переходным металлом четвертого периода таблицы Менделеева и расположен между ванадием и марганцем. Входит в VI группу. Плавится при температуре 1907 °С. В присутствии кислорода хром быстро образует тонкий слой оксида, который защищает металл от дальнейшего взаимодействия с кислородом.
Как переходный элемент, он реагирует с веществами в различных соотношениях. Таким образом он образует соединения, в которых имеет различные степени окисления. Хром – химический элемент с основными состояниями +2, +3 и +6, из которых +3 является наиболее устойчивым. Кроме того, в редких случаях наблюдаются состояния +1, +4 и +5. Соединения хрома в степени окисления +6 представляют собой сильные окислители.
Какого цвета хром? Химический элемент придает анодированному алюминию рубиновый оттенок. Сг2O3, используемый для полировки металла, также применяется в качестве пигмента под названием «хромовая зелень». Его соли окрашивают стекло в изумрудно-зеленый цвет. Хром – химический элемент, присутствие которого делает рубин красным. Поэтому он используется в производстве синтетических рубинов.
Изотопы
Изотопы хрома обладают атомным весом от 43 до 67. Обычно данный химический элемент состоит из трех стабильных форм: 52Cr, 53Cr и 54Cr. Из них наиболее распространен 52Cr (83,8% всего природного хрома). Кроме того, описаны 19 радиоизотопов, из которых наиболее стабильным является 50Cr с периодом полураспада, превышающим 1,8x1017 лет. У 51Cr период полураспада – 27,7 дней, а у всех остальных радиоактивных изотопов он не превышает 24 ч, причем у большинства из них он длится менее одной минуты. Элемент также имеет два метасостояния.
Изотопы хрома в земной коре, как правило, сопутствуют изотопам марганца, что находит применение в геологии. 53Cr образуется при радиоактивном распаде 53Mn. Соотношение изотопов Mn/Cr подкрепляет другие сведения о ранней истории Солнечной системы. Изменения в соотношениях 53Cr/52Cr и Mn/Cr из разных метеоритов доказывает то, что новых атомные ядра были созданы непосредственно перед формированием Солнечной системы.
Химический элемент хром: свойства, формула соединений
Оксид хрома (III) Сг2O3, также известный как полуторная окись, является одним из четырех окислов этого химического элемента. Его получают из хромита. Соединение зеленого цвета обычно называют «хромовой зеленью», когда используют в качестве пигмента для живописи по эмали и стеклу. Оксид может растворяться в кислотах, образуя соли, а в расплавленной щелочи – хромиты.
Бихромат калия
K2Cr2O7 является мощным окислителем и ему отдается предпочтение в качестве средства для очистки лабораторной посуды от органики. Для этого используется его насыщенный раствор в концентрированной серной кислоте. Иногда, однако, его заменяют бихроматом натрия, исходя из более высокой растворимости последнего. Кроме того, он может регулировать процесс окисления органических соединений, преобразуя первичный спирт в альдегид, а затем в углекислоту.
Бихромат калия способен вызвать хромовый дерматит. Хром, вероятно, является причиной сенсибилизации, ведущей к развитию дерматита, особенно рук и предплечий, который носит хронический характер и трудно излечим. Как и другие соединения Cr (VI), бихромат калия канцерогенен. С ним нужно обращаться в перчатках и соответствующими средствами защиты.
Хромовая кислота
Соединение обладает гипотетической структурой h3CrO4. Ни хромовая, ни дихромовая кислоты не встречаются в природе, но их анионы находят в различных веществах. «Хромовая кислота», которую можно встретить в продаже, на самом деле является ее кислотным ангидридом – триоксидом CrO3.
Хромат свинца (II)
PbCrO4 обладает ярко-желтой окраской и практически не растворим в воде. По этой причине он нашел применение в качестве красящего пигмента под названием «желтый крон».
Cr и пятивалентная связь
Хром отличается своей способностью образовывать пятивалентные связи. Соединение создается Cr (I) и углеводородным радикалом. Пятивалентная связь формируется между двумя атомами хрома. Его формула может быть записана как Ar–Cr–Cr–Ar, где Ar представляет собой специфическую ароматическую группу.
Применение
Хром – химический элемент, свойства которого обеспечили ему множество различных вариантов применения, некоторые из которых приведены ниже.
Металлам он придает устойчивость к коррозии и глянцевую поверхность. Поэтому хром входит в состав таких сплавов, как нержавеющая сталь, используемых, например, в столовых приборах. Он также применяется для нанесения хромированного покрытия.
Хром является катализатором различных реакций. Из него делают формы для обжига кирпича. Его солями дубят кожу. Бихромат калия применяют для окисления органических соединений, таких как спирты и альдегиды, а также для очистки лабораторной посуды. Он служит фиксирующим агентом для окрашивания ткани, а также используется в фотографии и фотопечати.
CrO3 применяется для изготовления магнитных лент (например, для аудиозаписи), которые обладают лучшими характеристиками, чем пленки с оксидом железа.
Роль в биологии
Трехвалентный хром – химический элемент, необходимый для метаболизма сахара в организме человека. Напротив, шестивалентный Cr очень токсичен.
Меры предосторожности
Металлический хром и соединения Cr (III), как правило, не считаются опасными для здоровья, но вещества, содержащие Cr (VI), могут быть токсичными, если их принимать внутрь или вдыхать. Большинство таких веществ оказывают раздражающее действие на глаза, кожу и слизистые оболочки. При постоянном воздействии соединения хрома (VI) могут вызвать повреждение глаз, если их не лечить должным образом. Кроме того, это признанный канцероген. Смертельная доза данного химического элемента – около половины чайной ложки. Согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения, предельно допустимая концентрация Cr (VI) в питьевой воде составляет 0,05 мг на литр.
Так как соединения хрома используются в красителях и для дубления кожи, они часто встречаются в почве и грунтовых водах заброшенных промышленных объектов, требующих экологической очистки и восстановления. Грунтовка, содержащая Cr (VI), до сих пор широко применяется в аэрокосмической промышленности и автомобилестроении.
Свойства элемента
Основные физические свойства хрома следующие:
- Атомное число: 24.
- Атомный вес: 51,996.
- Температура плавления: 1890 °C.
- Температура кипения: 2482 °C.
- Степень окисления: +2, +3, +6.
- Конфигурация электронов: [Ar]3d54s1.
fb.ru
Материал хрома в V-Ray
Программа: 3ds MAX Время: 5 минут Если вы хотите создать фотореалистичное изображение, то вам не обойтись без V-Ray.В этом уроке вы узнаете, как создать материал хрома. Сначала убедитесь, что у вас установлен визуализатор V-Ray, и он назначен текущим визуализатором. На картинке ниже показан мой материал хрома.
Откройте редактор материалов, нажав кнопку М (англ.) на клавиатуре. Нажмите на кнопку Get Material, и выберите вреевский материал, в открывшемся окне.
Назовите материал «Хром». Нажмите на палитру рядом с Diffuse, и назначьте черный цвет.
Для Reflect используйте эти значения: Red: 242 Green: 242 Blue: 242 Поставьте галочку рядом с Fresnel reflections. Используйте значение 16, для Fresnel IOR. Установите Max depth на 10. Смотрите рисунок ниже.
В свитке Refraction измените Refract цвет черным. Установите Max depth на 10. Смотрите рисунок ниже.
Удостоверьтесь, что меню BRDF установлено в Blinn.
Это - все. Как я сказал, этот материал - для V-Ray. Чтоб результат действительно был хорошим, настройте освещение в сцене, и сам визуализатор.
Автор: Stefan Smiljkovic Источник:www.cg-files.com Перевод: En5er[3D]
Cегодня рассмотрим, как настроить воду в визуализаторе VRay, на примере морской воды. Но по этой технологии можно делать любую воду в зависимости от карты Displace.
14
22
Здравствуйте. В этом уроке я покажу вам, как можно создать самосветящиеся материалы для люминесцентных ламп. На рисунке ниже, показано расположение источников света в сцене:
11
4
72 294
Автор: diablo_
21 июня 2009 в 00:00
Всем добрый день. По многочисленным просьбам пользователей данного, и не только, ресурса, все-таки решил написать урок по студийной визуализации автомобилей, а именно – по подходам к созданию студий в зависимости от цели и требуемого стиля. Этот урок несет более теоретический характер, что и является его главным преимуществом.
12
29
41 124
Автор: Tigersfather
19 марта 2012 в 16:15
Этот небольшой урок рассматривает так называемые универсальные настройки для VRay 1.5
25
1
133 045
Автор: diablo_
16 марта 2007 в 00:00
Выдалась свободная минута, и я предлагаю Вам заняться освоением каустических эффектов (Caustics effects) в VRay Render. В этом уроке Вы познакомитесь с рефрактивной каустикой произведенной Vray.
7
3
51 674
Автор: diablo_
12 июня 2006 в 00:00
www.3dmir.ru
Хром — общая характеристика элемента, химические свойства хрома и его соединений
Хром — элемент побочной подгруппы 6-ой группы 4-го периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 24. Обозначается символом Cr (лат. Chromium). Простое вещество хром— твёрдый металл голубовато-белого цвета.
Химические свойства хрома
При обычных условиях хром реагирует только со фтором. При высоких температурах (выше 600°C) взаимодействует с кислородом, галогенами, азотом, кремнием, бором, серой, фосфором.
4Cr + 3O2 –t° →2Cr2O3
2Cr + 3Cl2 –t°→ 2CrCl3
2Cr + N2 –t°→ 2CrN
2Cr + 3S –t°→ Cr2S3
В раскалённом состоянии реагирует с парами воды:
2Cr + 3h3O → Cr2O3 + 3h3
Хром растворяется в разбавленных сильных кислотах (HCl, h3SO4)
В отсутствии воздуха образуются соли Cr2+, а на воздухе – соли Cr3+.
Cr + 2HCl → CrCl2 + h3
2Cr + 6HCl + O2 → 2CrCl3 + 2h3O + h3
Наличие защитной окисной плёнки на поверхности металла объясняет его пассив-ность по отношению к концентрированным растворам кислот – окислителей.
Соединения хрома
Оксид хрома (II) и гидроксид хрома (II) имеют основной характер.
Cr(OH)2 + 2HCl → CrCl2 + 2h3O
Соединения хрома (II) — сильные восстановители; переходят в соединения хрома (III) под действием кислорода воздуха.
2CrCl2 + 2HCl → 2CrCl3 + h3
4Cr(OH)2 + O2 + 2h3O → 4Cr(OH)3
Оксид хрома (III) Cr2O3 – зелёный, нерастворимый в воде порошок. Может быть получен при прокаливании гидроксида хрома (III) или дихроматов калия и аммония:
2Cr(OH)3 –t°→ Cr2O3 + 3h3O
4K2Cr2O7 –t°→ 2Cr2O3 + 4K2CrO4 + 3O2
(Nh5)2Cr2O7 –t°→ Cr2O3 + N2+ 4h3O (реакция «вулканчик»)
Амфотерный оксид. При сплавлении Cr2O3 со щелочами, содой и кислыми солями получаются соединения хрома со степенью окисления (+3):
Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + h3O
Cr2O3 + Na2CO3 → 2NaCrO2 + CO2
При сплавлении со смесью щёлочи и окислителя получают соединения хрома в степени окисления (+6):
Cr2O3 + 4KOH + KClO3 → 2K2CrO4+ KCl + 2h3O
Гидроксид хрома (III) Сr(ОН)3 . Амфотерный гидроксид. Серо-зеленый, разлагается при нагревании, теряя воду и образуя зеленый метагидроксид СrО(ОН). Не растворяется в воде. Из раствора осаждается в виде серо-голубого и голубовато-зеленого гидрата. Реагирует с кислотами и щелочами, не взаимодействует с гидратом аммиака.
Обладает амфотерными свойствами — растворяется как в кислотах, так и в щелочах:
2Cr(OH)3 + 3h3SO4 → Cr2(SO4)3 + 6h3O Сr(ОН)3 + ЗН+ = Сr3+ + 3h3O
Cr(OH)3 + KOH → K[Cr(OH)4] , Сr(ОН)3 + ЗОН— (конц.) = [Сr(ОН)6]3-
Cr(OH)3 + KOH → KCrO2+2h3O Сr(ОН)3 + МОН = МСrO2(зел.) + 2Н2O (300—400 °С, М = Li, Na)
Сr(ОН)3→(120oC –h3O) СrO(ОН) →(430-10000С –h3O) Cr2O3
2Сr(ОН)3 + 4NаОН(конц.) + ЗН2O2(конц.) =2Na2СrO4 + 8Н20
Получение: осаждение гидратом аммиака из раствора солей хрома(Ш):
Сr3+ + 3(Nh4 Н2O) = Сr(ОН)3↓ + ЗNН4+
Cr2(SO4)3 + 6NaOH → 2Cr(OH)3 ↓+ 3Na2SO4 (в избытке щелочи — осадок растворяется)
Соли хрома (III) имеют фиолетовую или тёмно-зелёную окраску. По химическим свойствам напоминают бесцветные соли алюминия.
Соединения Cr (III) могут проявлять и окислительные, и восстановительные свойства:
Zn + 2Cr+3Cl3 → 2Cr+2Cl2 + ZnCl2
2Cr+3Cl3 + 16NaOH + 3Br2 → 6NaBr + 6NaCl + 8h3O + 2Na2Cr+6O4
Соединения шестивалентного хрома
Оксид хрома (VI) CrO3 — ярко-красные кристаллы, растворимые в воде.
Получают из хромата (или дихромата) калия и h3SO4(конц.).
K2CrO4 + h3SO4 → CrO3 + K2SO4 + h3O
K2Cr2O7 + h3SO4 → 2CrO3 + K2SO4 + h3O
CrO3 — кислотный оксид, со щелочами образует жёлтые хроматы CrO42-:
CrO3 + 2KOH → K2CrO4 + h3O
В кислой среде хроматы превращаются в оранжевые дихроматы Cr2O72-:
2K2CrO4 + h3SO4 → K2Cr2O7 + K2SO4 + h3O
В щелочной среде эта реакция протекает в обратном направлении:
K2Cr2O7 + 2KOH → 2K2CrO4 + h3O
Дихромат калия – окислитель в кислой среде:
К2Сr2O7 + 4h3SO4 + 3Na2SO3 = Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + K2SO4 + 4h3O
K2Cr2O7 + 4h3SO4 + 3NaNO2 = Cr2(SO4)3 + 3NaNO3 + K2SO4 + 4h3O
K2Cr2O7 + 7h3SO4 + 6KI = Cr2(SO4)3 + 3I2 + 4K2SO4 + 7h3O
K2Cr2O7 + 7h3SO4 + 6FeSO4 = Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 7h3O
Хромат калия К2 CrО4. Оксосоль. Желтый, негигроскопичный. Плавится без разложения, термически устойчивый. Хорошо растворим в воде (желтая окраска раствора отвечает иону СrO42-), незначительно гидролизуется по аниону. В кислотной среде переходит в К2Cr2O7. Окислитель (более слабый, чем К2Cr2O7). Вступает в реакции ионного обмена.
Качественная реакция на ион CrO42- — выпадение желтого осадка хромата бария, разлагающегося в сильнокислотной среде. Применяется как протрава при крашении тканей, дубитель кож, селективный окислитель, реактив в аналитической химии.
Уравнения важнейших реакций:
2K2CrO4+h3 SO4(30%)=K2Cr2O7 +K2SO4 +h3O
2K2CrO4(т)+16HCl(конц.,гор.) =2CrCl3+3Cl2↑+8h3O+4KCl
2K2CrO4+2h3O+3h3S=2Cr(OH)3↓+3S↓+4KOH
2K2CrO4+8h3O+3K2S=2K[Сr(ОН)6]+3S↓+4KOH
2K2CrO4+2AgNO3=KNO3+Ag2CrO4(красн.)↓
Качественная реакция:
К2СгO4 + ВаСl2 = 2КСl + ВаCrO4↓
2ВаСrO4(т)+ 2НСl (разб.) = ВаСr2O7(p)+ ВаС12 + Н2O
Получение: спекание хромита с поташом на воздухе:
4(Сr2Fe‖‖)O4 + 8К2CO3 + 7O2 = 8К2СrO4 + 2Fе2O3 + 8СO2 (1000 °С)
Дихромат калия K2Cr2O7 . Оксосоль. Техническое название хромпик. Оранжево-красный, негигроскопичный. Плавится без разложения, при дальнейшем нагревании разлагается. Хорошо растворим в воде (оранжевая окраска раствора отвечает иону Сr2O72- ). В щелочной среде образует К2CrO4 . Типичный окислитель в растворе и при сплавлении. Вступает в реакции ионного обмена.
Качественные реакции — синее окрашивание эфирного раствора в присутствии Н2O2 , синее окрашивание водного раствора при действии атомарного водорода.
Применяется как дубитель кож, протрава при крашении тканей, компонент пиротехнических составов, реагент в аналитической химии, ингибитор коррозии металлов, в смеси с Н2SO4 (конц.) — для мытья химической посуды.
Уравнения важнейших реакций:
4К2Cr2O7=4K2CrO4+2Cr2O3+3O2 (500-600o C)
K2Cr2O7(т)+14HCl (конц) =2CrCl3+3Cl2↑+7h3O+2KCl (кипячение)
K2Cr2O7(т)+2h3SO4(96%) ⇌2KHSO4+2CrO3+h3O (“хромовая смесь”)
K2Cr2O7+KOH (конц ) =h3O+2K2CrO4
Cr2O72- +14H+ +6I— =2Cr3+ +3I2↓+7h3O
Cr2O72- +2H+ +3SO2(г)=2Cr3+ +3SO42- +h3O
Cr2O72- +h3O +3h3S(г)=3S↓+2OH— +2Cr2(OH)3↓
Cr2O72- (конц )+2Ag+(разб.) =Ag2Cr2O7 (т. красный)↓
Cr2O72-(разб.) +h3O +Pb2+=2H+ + 2PbCrO4 (красный)↓
K2Cr2O7(т) +6HCl+8H0(Zn)=2CrCl2(син)+7h3O+2KCl
Получение: обработка К2СrO4 серной кислотой:
2К2СrO4 + Н2SO4(30%) = К2Cr2O7 + К2SO4 + Н2O
himege.ru
Свойства и применения хрома
Хром, переходный метал, который широко используется в промышленности благодаря своей прочности и устойчивости к нагреву и коррозии. Эта статья даст вам понимание некоторых важных свойств и возможностей использования этого переходного металла.
Хром относится к категории переходных металлов. Это твердый, но хрупкий металл серо-стального цвета с атомным номером 24. Этот блестящий металл помещают в группы 6 периодической таблицы, и обозначают символом «Cr».
Имя хромий является производным от греческого слова хрома, что означает цвет.
Верный своему имени, хром образует несколько интенсивно окрашенных соединений. Сегодня практически весь коммерчески используемый хром извлекается из руды хромита железа или окиси хрома (FeCr2O4).
Свойства хрома
- Хром является наиболее распространенным элементом на земной коре, но он никогда не происходит в чистом виде. В основном добывается из шахт, таких как хромитовые рудники.
- Расплавляют хром при температуре 2180 K или 3465°F, а температура кипения составляет 2944 K или 4840°F. его атомный вес 51.996 г/моль, и по шкале Мооса составляет 5,5.
- Хром встречается во многих окислительных состояниях, таких как +1, +2, +3, +4, +5, и +6, из которых +2, +3 и +6 являются наиболее распространенными, а +1, +4, А +5-это редкое окисление. В +3 степени окисления является наиболее стабильным состоянием хрома. Хром (III) может быть получен растворением элементарного хрома в соляной или серной кислоте.
- Этот металлический элемент известен своими уникальными магнитными свойствами. При комнатной температуре, он обладает антиферромагнитным упорядочением, которое показано на других металлах при относительно низких температурах.
- Антиферромагнетизм - это где соседние ионы, которые ведут себя как магниты присоединяются к противоположным или антипараллельным механизмам через материал. В результате, магнитное поле, создаваемое магнитными атомами или ионами, ориентируются в одном направлении отменяя магнитные атомы или ионы, выстроенные в противоположном направлении, так, что материал не проявляет никаких грубых внешних магнитных полей.
- При температуре выше 38°C, хром становится парамагнетиком, т. е. его привлекает внешне приложенное магнитное поле. Другими словами, хром привлекает внешнее магнитное поле при температуре выше 38°С.
- Хром не подвергается водородному охрупчиванию, т. е. не становятся хрупкими при воздействии атомарного водорода. Но при воздействии азота, он теряет свою пластичность и становится хрупким.
- Хром обладает высокой устойчивостью к коррозии. Тонкая защитная оксидная пленка образуется на поверхности металла, когда он вступает в контакт с кислородом в воздухе. Этот слой препятствует диффузии кислорода в основной материал и таким образом, защищает его от дальнейшей коррозии. Этот процесс называется пассивация, пассивация хромом дает устойчивость к воздействию кислот.
- Существует три основных изотопа хрома, которые называются 52Cr, 53Cr, 54Cr и, из которых 52 CR является наиболее распространенным изотопом. Хром реагирует с большинством кислот, но не взаимодействует с водой. При комнатной температуре он реагирует с кислородом, образуя оксид хрома.
Применение
Производство нержавеющей стали
Хром нашел широкий спектр применения благодаря своей твердости и устойчивости к коррозии. Он используется в основном в трех отраслях промышленности ― металлургической, химической и огнеупорной. Он широко используется для производства нержавеющей стали, так как это предотвращает коррозию. Сегодня это очень важный легирующий материал для сталей. Он также используется для изготовления нихрена, что используется в нагревательных элементах сопротивления из-за его способности выдерживать высокие температуры.
Покрытие поверхностей
Кислый хромат или дихромат используется также для покрытия поверхностей. Обычно это делается с помощью метода гальваники, в котором тонкий слой хрома наносится на металлическую поверхность. Другой способ - это хромирование деталей, через который хроматы используются для нанесения защитного слоя на определенные металлы, такие как алюминий (Al), кадмий (CD), цинк (Zn), серебро, а также магний (MG).
Сохранение древесины и дубление кож
Соли хрома (VI) являются токсичными, поэтому они используются для сохранения древесины от повреждения и разрушения грибком, насекомыми и термитами. Хром (III), особенно хромовые квасцы или сульфат калия используется в кожевенной промышленности, так как он помогает стабилизировать кожу.
Красители и пигменты
Хром также используется для изготовления пигментов или красителей. Желтый хром и хромат свинца, широко использовались в качестве пигмента в прошлом. Из-за экологических проблем, его использование существенно снизилось, а затем, наконец, его заменили свинец и хромовые пигменты. Другие пигменты на основе хрома, красного хрома, оксида зеленого хрома, которые является смесью желтой и Берлинской лазури. Окись хрома используется для придания зеленоватого цвета стекла.
Синтез искусственных рубинов
Изумруды обязаны своим зеленым оттенком хрому. Окись хрома применяется также для производства синтетических рубинов. Естественные рубины корунды или кристаллы оксида алюминия, которые обретают красный оттенок из-за присутствия хрома. Синтетические или искусственные рубины сделаны легированием хрома (III) на синтетических кристаллах корунда.
Биологические функции
Хрома (III) или трехвалентный хром, необходим в организме человека, но в очень небольших количествах. Это, как полагают, играет важную роль в липиде и метаболизме сахара. В настоящее время он используется во многих диетических добавках, которые как утверждают, имеют несколько преимуществ для здоровья, однако, это является спорным вопросом. Биологическая роль хрома не была должным образом проверена, и многие эксперты считают, что это не важно для млекопитающих, в то время как другие рассматривают его как важнейший микроэлемент для человека.
Другое использование
Высокая температура плавления и теплостойкость сделать хром идеальным огнеупорным материалом. Он нашел себе применение в доменных печах, цементных печах, и металлических. Многие соединения хрома применяются в качестве катализаторов для переработки углеводородов. Хром (IV) используется, чтобы произвести магнитные ленты, используемые в аудио и видеокассетах.
Шестивалентный хром или хром (VI) называется токсическим и мутагенным веществом, а хром (IV) является известным своими канцерогенными свойствами. Хромат соли также вызывает аллергические реакции у некоторых людей. Благодаря заботе о здравоохранении и экологическим проблемам, некоторые ограничения были наложены на использование соединений хрома в различных частях мира.
Читайте также
Добавить комментарий
electrowelder.ru
Химические свойства
«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»
Институт природных ресурсов Геоэкология и геохимия
РЕФЕРАТ
Хром
по дисциплине:
Химия
Выполнил:
студент группы 2Г41 Ткачева Анастасия Владимировна 29.10.2014
Проверил:
преподаватель Стась Николай Федорович
Томск 2014
Положение в периодической системе
Хром — элемент побочной подгруппы 6-ой группы 4-го периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 24. Обозначается символом Cr(лат. Chromium). Простое вещество хром — твёрдый металлголубовато-белого цвета. Хром иногда относят к чёрным металлам.
Строение атома
+17 Cl )2 )8 )7 - схема строения атома
1s2s2p3s3p- электронная формула
Атом располагается в III периоде, и имеет три энергетических уровня
Атом располагается в VII в группе, в главной подгруппе – на внешнем энергетическом уровне 7 электронов
Свойства элемента
Физические свойства
Хром - белый блестящий металл с кубической объемно-центрированной решеткой, а = 0,28845 нм, отличающийся твердостью и хрупкостью, с плотностью 7,2 г/см3, один из самых твердых чистых металлов (уступает только бериллию, вольфраму и урану), с температурой плавления 1903 град. И с температурой кипения около 2570 град. С. На воздухе поверхность хрома покрывается оксидной пленкой, которая предохраняет его от дальнейшего окисления. Добавка углерода к хрому еще больше увеличивает его твердость.
Хром при обычных условиях – инертный металл, при нагревании становится довольно активным.
Взаимодействие с неметаллами
При нагревании выше 600°С хром сгорает в кислороде:
4Cr + 3O2 = 2Cr2O3.
С фтором реагирует при 350°С, с хлором – при 300°С, с бромом – при температуре красного каления, образуя галогениды хрома (III):
2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3.
С азотом реагирует при температуре выше 1000°С с образованием нитридов:
2Cr + N2 = 2CrN
или 4Cr + N2 = 2Cr2N.
Сера при температуре выше 300°С образует сульфиды от CrS до Cr5S8, например:
2Cr + 3S = Cr2S3.
Реагирует с бором, углеродом и кремнием с образованием боридов, карбидов и силицидов:
Cr + 2B = CrB2 (возможно образование Cr2B, CrB, Cr3B4, CrB4),
2Cr + 3C = Cr2C3 (возможно образование Cr23C6, Cr7B3),
Cr + 2Si = CrSi2 (возможно образование Cr3Si, Cr5Si3, CrSi).
С водородом непосредственно не взаимодействует.
Взаимодействие с водой
В тонкоизмельченном раскаленном состоянии хром реагирует с водой, образуя оксид хрома (III) и водород:
2Cr + 3h3O = Cr2O3 + 3h3
Взаимодействие с кислотами
В электрохимическом ряду напряжений металлов хром находится до водорода, он вытесняет водород из растворов неокисляющих кислот:
Cr + 2HCl = CrCl2 + h3;
Cr + h3SO4 = CrSO4 + h3.
В присутствии кислорода воздуха образуются соли хрома (III):
4Cr + 12HCl + 3O2 = 4CrCl3 + 6h3O.
Концентрированная азотная и серная кислоты пассивируют хром. Хром может растворяться в них лишь при сильном нагревании, образуются соли хрома (III) и продукты восстановления кислоты:
2Cr + 6h3SO4 = Cr2(SO4)3 + 3SO2 + 6h3O;
Cr + 6HNO3 = Cr(NO3)3 + 3NO2 + 3h3O.
Взаимодействие с щелочными реагентами
В водных растворах щелочей хром не растворяется, медленно реагирует с расплавами щелочей с образованием хромитов и выделением водорода:
2Cr + 6KOH = 2KCrO2 + 2K2O + 3h3.
Реагирует с щелочными расплавами окислителей, например хлоратом калия, при этом хром переходит в хромат калия:
Cr + KClO3 + 2KOH = K2CrO4 + KCl + h3O.
Восстановление металлов из оксидов и солей
Хром – активный металл, способен вытеснять металлы из растворов их солей: 2Cr + 3CuCl2 = 2CrCl3 + 3Cu.
Свойства простого вещества
Устойчив на воздухе за счёт пассивирования. По этой же причине не реагирует с серной и азотной кислотами. При 2000 °C сгорает с образованием зелёного оксида хрома(III) Cr2O3, обладающего амфотерными свойствами.
Синтезированы соединения хрома с бором (бориды Cr2B, CrB, Cr3B4, CrB2, CrB4 и Cr5B3), с углеродом (карбиды Cr23C6, Cr7C3 и Cr3C2), c кремнием (силициды Cr3Si, Cr5Si3 и CrSi) и азотом (нитриды CrN и Cr2N).
Соединения Cr(+2)
Степени окисления +2 соответствует основный оксид CrO (чёрный). Соли Cr2+ (растворы голубого цвета) получаются при восстановлении солей Cr3+ или дихроматов цинком в кислой среде («водородом в момент выделения»):
2Cr→2Cr
Все эти соли Cr2+ — сильные восстановители вплоть до того, что при стоянии вытесняют водород из воды. Кислородом воздуха, особенно в кислой среде, Cr2+ окисляется, в результате чего голубой раствор быстро зеленеет.
Коричневый или желтый гидроксид Cr(OH)2 осаждается при добавлении щелочей к растворам солей хрома(II).
Синтезированы дигалогениды хрома CrF2, CrCl2, CrBr2 и CrI2
Соединения Cr(+3)
Степени окисления +3 соответствует амфотерный оксид Cr2O3 и гидроксид Cr(OH)3 (оба — зелёного цвета). Это — наиболее устойчивая степень окисления хрома. Соединения хрома в этой степени окисления имеют цвет от грязно-лилового (ион [Cr(h3O)6]3+) до зелёного (в координационной сфере присутствуют анионы).
Cr3+ склонен к образованию двойных сульфатов вида MICr(SO4)2·12h3O (квасцов)
Гидроксид хрома (III) получают, действуя аммиаком на растворы солей хрома (III):
Cr+3NH+3h3O→Cr(OH)↓+3NH
Можно использовать растворы щелочей, но в их избытке образуется растворимый гидроксокомплекс:
Cr+3OH→Cr(OH)↓
Cr(OH)+3OH→[Cr(OH)]
Сплавляя Cr2O3 со щелочами получают хромиты:
Cr2O3+2NaOH→2NaCrO2+h3O
Непрокаленный оксид хрома(III) растворяется в щелочных растворах и в кислотах:
Cr2O3+6HCl→2CrCl3+3h3O
При окислении соединений хрома(III) в щелочной среде образуются соединения хрома(VI):
2Na[Cr(OH)]+3HO→2NaCrO+2NaOH+8HO
То же самое происходит при сплавлении оксида хрома (III) со щелочью и окислителями, или со щелочью на воздухе (расплав при этом приобретает жёлтую окраску):
2Cr2O3+8NaOH+3O2→4Na2CrO4+4h3O
Соединения хрома (+4)[
При осторожном разложении оксида хрома(VI) CrO3 в гидротермальных условиях получают оксид хрома(IV) CrO2, который является ферромагнетикоми обладает металлической проводимостью.
Среди тетрагалогенидов хрома устойчив CrF4, тетрахлорид хрома CrCl4 существует только в парах.
Соединения хрома (+6)
Степени окисления +6 соответствует кислотный оксид хрома (VI) CrO3 и целый ряд кислот, между которыми существует равновесие. Простейшие из них — хромовая h3CrO4 и двухромовая h3Cr2O7. Они образуют два ряда солей: желтые хроматы и оранжевые дихроматы соответственно.
Оксид хрома (VI) CrO3 образуется при взаимодействии концентрированной серной кислоты с растворами дихроматов. Типичный кислотный оксид, при взаимодействии с водой он образует сильные неустойчивые хромовые кислоты: хромовую h3CrO4, дихромовую h3Cr2O7 и другие изополикислоты с общей формулой h3CrnO3n+1. Увеличение степени полимеризации происходит с уменьшением рН, то есть увеличением кислотности:
2CrO+2H→Cr2O+h3O
Но если к оранжевому раствору K2Cr2O7 прилить раствор щёлочи, как окраска вновь переходит в жёлтую так как снова образуется хромат K2CrO4:
Cr2O+2OH→2CrO+HO
До высокой степени полимеризации, как это происходит у вольфрама и молибдена, не доходит, так как полихромовая кислота распадается на оксид хрома(VI) и воду:
h3CrnO3n+1→h3O+nCrO3
Растворимость хроматов примерно соответствует растворимости сульфатов. В частности, желтый хромат бария BaCrO4 выпадает при добавлении солей бария, как к растворам хроматов, так и к растворам дихроматов:
Ba+CrO→BaCrO↓
2Ba+CrO+h3O→2BaCrO↓+2H
Образование кроваво-красного малорастворимого хромата серебра используют для обнаружения серебра в сплавах при помощи пробирной кислоты.
Известны пентафторид хрома CrF5 и малоустойчивый гексафторид хрома CrF6. Также получены летучие оксигалогениды хрома CrO2F2 и CrO2Cl2 (хромилхлорид).
Соединения хрома(VI) — сильные окислители, например:
K2Cr2O7+14HCl→2CrCl3+2KCl+3Cl2↑+7h3O
Добавление к дихроматам перекиси водорода, серной кислоты и органического растворителя (эфира) приводит к образованию синего пероксида хрома CrO5L (L — молекула растворителя), который экстрагируется в органический слой; данная реакция используется как аналитическая.
studfiles.net
Хром — Циклопедия
Хром
Химический элемент
Твёрдый металл голубовато-белого цвета| Символ, номер | (Cr), 24 |
| Атомная масса | 51,9961(6) а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Ar] 3d5 4s1 |
| Электроотрицательность | 1,66 |
| Степени окисления | 6, 3, 2, 0 |
| Температура плавления | 21 |
| Температура кипения | 2945 |
| Структура кристаллической решетки | кубическаяобъёмноцентрированая |
| Теплопроводность | 93,9 |
Хром (лат. Chromium) Cr — химический элемент VI группы периодической системы; атомный номер 24. Металл серо-стального цвета.
[править] Природные источники
По распространенности в земной коре занимает 22-е место. Из минералов наибольшее значение имеет хромитов FeO·Cr2O3. Месторождения в ЮАР, Индии, России, Казахстане, Турции.
[править] Физические свойства
В свободном виде хром — серый металл с кубической объемно-центрированной решеткой, а = 0,28845 нм. Это единственное элементарное твердое соединение, которое проявляет антиферромагнитные свойства при комнатной температуре (и ниже). При температуре выше 38 °C он превращается в парамагнетик.
Хром имеет твердость по шкале Мооса 5, твердый из чистых металлов. Очень чистый хром достаточно хорошо поддается механической обработке.
Металлический хром на воздухе пассивируя под действием кислорода, образует тонкий защитный слой поверхностного оксида. Слой, состоящий всего из нескольких атомов толщиной, очень плотный и, в отличие от железа или нелегированной стали, предотвращает диффузию кислорода в материал и возникновение ржавчины. Пассивация может быть повышена путем кратковременного контакта с такой кислотой-окислителем как азотная. Противоположный эффект достигается при обработке сильным восстановителем, который разрушает защитный слой окисла на металле. Хром, обработанный таким способом, легко растворяется даже в слабых кислотах.
Основной потребитель — металлургия (добавки в сталь). Электролитическое покрытие хромом железных изделий (хромирование) придает им коррозионную стойкость. Хромовые сплавы применяются в машино- и приборостроении.
В текстильной и кожевенной промышленности используется как краситель и как составная часть дубильных растворов.
Оксид хрома применяется при выращивании искусственных рубинов (лазерная техника, приборостроение, ювелирное дело).
[править] Биологическая роль
Хром играет важную биологическую роль в организме человека. Он положительно влияет на процессы кроветворения, а также на ферментативные системы. В составе фермента трипсина хром участвует в процессе пищеварения. Учеными установлено, что изъятие хрома из пищевого рациона животных приводит к повышению в крови и моче глюкозы. Добавление хрома в еду больным диабетом нормализует углеводный обмен. Хром в организм человека попадает с такими продуктами питания, как соя, кукурузная и овсяная крупы. Суточная потребность организма в хроме составляет 5-10 мг.
Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, h3,W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au
cyclowiki.org
Хром и его характеристики
Общая характеристика хрома
Хром содержится в земной коре в количестве 0,02% (масс.). В природе он встречается главным образом в виде хромистого железняка FeO×Cr2O3.
Хром представляет собой твердый блестящий металл (рис. 1), плавящийся при 1890oС; плотность его 7,19 г/см 3. При комнатной температуре хром стоек и к воде, и к воздуху. Разбавленные серная и соляная кислоты растворяют хром с выделением водорода. В холодной концентрированной азотной кислоте хром нерастворим и после обработки ею становится пассивным.
Рис. 1. Хром. Внешний вид.
Атомная и молекулярная масса хрома
Поскольку в свободном состоянии хром существует в виде одноатомных молекул Cr, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 51,9962.
Изотопы хрома
Известно, что в природе хром может находиться в виде четырех стабильных изотопов 50Cr, 52Cr, 53Cr и 54Cr. Их массовые числа равны 50, 52, 53 и 54 соответственно. Ядро атома изотопа хрома 50Cr содержит двадцать четыре протона и двадцать шесть нейтронов, а остальные изотопы отличаются от него только числом нейтронов.
Существуют искусственные изотопы хрома с массовыми числами от 42-х до 67-ми, среди которых наиболее стабильным является 59Cr с периодом полураспада равным 42,3 минуты, а также один ядерный изотоп.
Ионы хрома
На внешнем энергетическом уровне атома хрома имеется шесть электронов, которые являются валентными:
1s22s22p63s23p63d54s1.
В результате химического взаимодействия хром отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:
Cr0 -2e → Cr2+;
Cr0 -3e → Cr3+;
Cr0 -6e → Cr6+.
Молекула и атом хрома
В свободном состоянии хром существует в виде одноатомных молекул Cr. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу хрома:
|
Энергия ионизации атома, эВ |
6,76 |
|
Относительная электроотрицательность |
1,66 |
|
Радиус атома, нм |
0,130 |
Сплавы хрома
Металлический хром используется для хромирования, а также в качестве одного из важнейших компонентов легированных сталей. Введение хрома в сталь повышает её устойчивость против коррозии как в водных средах при обычных температурах, так и в газах при повышенных температурах. Кроме того, хромистые стали обладают повышенной твердостью. Хром входит в состав нержавеющих кислотоупорных, жаропрочных сталей.
Примеры решения задач
ru.solverbook.com
