Хром, хімічны элемент: апісанне, ўласцівасці, формула і характарыстыка

Хром - хімічны элемент з атамным нумарам 24. Гэта цвёрды, бліскучы, шэра-стальнога колеру метал, які добра паліруецца і ня цьмянее. Выкарыстоўваецца ў сплавах, такіх як нержавеючая сталь, і ў якасці пакрыцця. Арганізму чалавека патрабуюцца невялікія колькасці трохвалентнага хрому для метабалізму цукру, але Cr (VI) вельмі таксічны.

Розныя злучэння хрому, такія як вокіс хрому (III) і храмата свінцу, ярка афарбаваны і выкарыстоўваюцца ў фарбах і пігментах. Чырвоны колер рубіну абумоўлены наяўнасцю гэтага хімічнага элемента. Некаторыя рэчывы, асабліва бихромат калія і натрыю, з'яўляюцца акісляльнікамі, што выкарыстоўваюцца для акіслення арганічных злучэнняў і (разам з сернай кіслатой) для ачысткі лабараторнай посуду. Акрамя таго, вокіс хрому (VI) ужываецца ў вытворчасці магнітнай стужкі.

Адкрыццё і этымалогія

Гісторыя адкрыцця хімічнага элемента хром такая. У 1761 годзе Ёган Готлоб Леман знайшоў у Уральскіх гарах тады чырвона-аранжавы мінерал і назваў яго «сібірскім чырвоным свінцом». Хоць ён памылкова быў ідэнтыфікаваны як злучэнне свінцу з селенам і жалезам, матэрыял на самай справе з'яўляўся храмата свінцу з хімічнай формулай PbCrO _4. Сёння ён вядомы як мінерал кроконт.

У 1770 годзе Пётр Сымон Паллас наведаў тое месца, дзе Леман знайшоў чырвоны свінцовы мінерал, які меў вельмі карысныя ўласцівасці пігмента ў фарбах. Выкарыстанне сібірскага чырвонага свінцу ў якасці фарбы атрымала хуткае развіццё. Акрамя таго, ярка-жоўты колер з кроконта стаў модным.

У 1797 годзе Нікаля-Луі Воклен атрымаў ўзоры чырвонай свінцовай руды. Шляхам змешвання кроконта з салянай кіслатой ён атрымаў аксід CrO _3. Хром як хімічны элемент быў выдзелены ў 1798 годзе. Воклен атрымаў яго пры награванні вокісла з драўняным вуглём. Ён таксама змог выявіць сляды хрому ў каштоўных камянях, такіх як рубін і смарагд.

У 1800-х гадах Cr ў асноўным ўжываўся ў складзе фарбаў і гарбарных соляў. Сёння 85% металу выкарыстоўваецца ў сплавах. Астатняя частка ўжываецца ў хімічнай прамысловасці, вытворчасці вогнетрывалых матэрыялаў і ліцейні прамысловасці.

Вымаўленне хімічнага элемента хром адпавядае грэцкаму χρῶμα, што азначае «колер», з-за мноства каляровых злучэнняў, якія з яго можна атрымаць.

Здабыча і вытворчасць

Элемент вырабляюць з храмітаў (FeCr ₂ O _4). Прыкладна палова гэтай руды ў свеце здабываецца ў Паўднёвай Афрыцы. Акрамя таго, Казахстан, Індыя і Турцыя з'яўляюцца яго буйнымі вытворцамі. Разведаных радовішчаў храмітаў дастаткова, але геаграфічна яны сканцэнтраваныя ў Казахстане і на поўдні Афрыкі.

Паклады самароднага металічнага хрому сустракаюцца рэдка, але яны ёсць. Напрыклад, яго здабываюць на шахце «Удалая» у Расеі. Яна з'яўляецца кимберлитовой люлькай, багатай алмазамі, і аднаўленчая сераду дапамагла ўтварыцца чыстаму хрому і дыяментам.

Для прамысловай вытворчасці металу хромитовые руды апрацоўваюць расплаўленай шчолаччу (з'едлівым натрый, NaOH). Пры гэтым утворыцца храмата натрыю (Na ₂ CrO _4), які аднаўляецца вугляродам да аксіду Сг ₂ O _3. Метал атрымліваюць пры награванні вокісла ў прысутнасці алюмінія або крэмнію.

У 2000 годзе было здабыта каля 15 млн т хромитовой руды, якая была перапрацаваная ў 4 млн т ферахрому, на 70% які складаецца з сплаву хрому з жалезам, прыблізная рынкавы кошт якіх склала 2,5 млрд долараў ЗША.

асноўныя характарыстыкі

Характарыстыка хімічнага элемента хрому абумоўленая тым, што ён з'яўляецца пераходным металам чацвёртага перыяду табліцы Мендзялеева і размешчаны паміж ванадыя і марганцам. Уваходзіць у VI групу. Плавіцца пры тэмпературы 1907 ° С. У прысутнасці кіслароду хром хутка ўтварае тонкі пласт аксіду, які абараняе метал ад далейшага ўзаемадзеяння з кіслародам.

Як пераходны элемент, ён рэагуе з рэчывамі ў розных суадносінах. Такім чынам ён утворыць злучэнні, у якіх мае розныя ступені акіслення. Хром - хімічны элемент з асноўнымі станамі +2, +3 і +6, з якіх +3 з'яўляецца найбольш устойлівым. Акрамя таго, у рэдкіх выпадках назіраюцца стану +1, 4 і +5. Злучэння хрому ў ступені акіслення +6 ўяўляюць сабой моцныя акісляльнікі.

Якога колеру хром? Хімічны элемент надае анадаванага алюмінія рубінавы адценне. СД ₂ O _3, які выкарыстоўваецца для паліроўкі металу, таксама ўжываецца ў якасці пігмента пад назвай «хромавая зеляніна». Яго солі афарбоўваюць шкло ў смарагдава-зялёны колер. Хром - хімічны элемент, прысутнасць якога робіць лал чырвоным. Таму ён выкарыстоўваецца ў вытворчасці сінтэтычных рубіны.

ізатопы

Ізатопы хрому валодаюць атамным вагой ад 43 да 67. Звычайна дадзены хімічны элемент складаецца з трох стабільных формаў: ⁵² Cr, ⁵³ Cr і ⁵⁴ Cr. З іх найбольш распаўсюджаны ⁵² Cr (83,8% усяго прыроднага хрому). Акрамя таго, апісаны 19 радиоизотопов, з якіх найбольш стабільным з'яўляецца ⁵⁰ Cr з перыядам паўраспаду, якія перавышаюць 1,8x10 ¹⁷ гадоў. У ⁵¹ Cr перыяд паўраспаду - 27,7 дзён, а ва ўсіх астатніх радыеактыўных ізатопаў ён не перавышае 24 ч, прычым у большасці з іх ён доўжыцца менш за адну хвіліну. Элемент таксама мае два метасостояния.

Ізатопы хрому ў зямной кары, як правіла, спадарожнічаюць ізатопа марганца, што знаходзіць прымяненне ў геалогіі. ⁵³ Cr утворыцца пры радыеактыўным распадзе ⁵³ Mn. Суадносіны ізатопаў Mn / Cr падмацоўвае іншыя звесткі аб ранняй гісторыі Сонечнай сістэмы. Змены ў суадносінах ⁵³ Cr / ⁵² Cr і Mn / Cr з розных метэарытаў даказвае тое, што новых атамныя ядра былі створаны непасрэдна перад фарміраваннем Сонечнай сістэмы.

Хімічны элемент хром: ўласцівасці, формула злучэнняў

Аксід хрому (III) Сг ₂ O _3, таксама вядомы як паўтарачнае вокіс, з'яўляецца адным з чатырох вокіслаў гэтага хімічнага элемента. Яго атрымліваюць з храмітаў. Злучэнне зялёнага колеру звычайна называюць «хромавай зелянінай», калі выкарыстоўваюць у якасці пігмента для жывапісу па эмалі і шкле. Аксід можа растварацца ў кіслотах, утвараючы солі, а ў расплаўленай шчолачы - храмітаў.

Бихромат калія

K ₂ Cr ₂ O ₇ з'яўляецца магутным акісляльнікам і яму аддаецца перавага ў якасці сродку для ачысткі лабараторнай посуду ад арганікі. Для гэтага выкарыстоўваецца яго насычаны раствор у канцэнтраванай сернай кіслаце. Часам, аднак, яго замяняюць бихроматом натрыю, зыходзячы з больш высокай растваральнасці апошняга. Акрамя таго, ён можа рэгуляваць працэс акіслення арганічных злучэнняў, пераўтвараючы першасны спірт у альдэгіды, а затым у вуглекіслату.

Бихромат калія здольны выклікаць хромавы дэрматыт. Хром, верагодна, з'яўляецца прычынай сенсібілізацыі, якая вядзе да развіцця дэрматыту, асабліва рук і перадплеччаў, які носіць хранічны характар і цяжка вылечны. Як і іншыя злучэння Cr (VI), бихромат калія канцэрагенны. З ім трэба звяртацца ў пальчатках і адпаведнымі сродкамі абароны.

хромавая кіслата

Злучэнне валодае гіпатэтычнай структурай H ₂ CrO _4. Ні хромавая, ні дихромовая кіслаты не сустракаюцца ў прыродзе, але іх аніёны знаходзяць у розных рэчывах. «Хромавых кіслата», якую можна сустрэць у продажы, на самай справе з'яўляецца яе кіслотным ангідрыдам - триоксидом CrO _3.

Храмата свінцу (II)

PbCrO ₄ валодае ярка-жоўтай афарбоўкай і практычна не раствараецца ў вадзе. Па гэтай прычыне ён знайшоў прымяненне ў якасці фарбуе пігмента пад назвай «жоўты крон».

Cr і пятивалентная сувязь

Хром адрозніваецца сваёй здольнасцю ўтвараць пятивалентные сувязі. Злучэнне ствараецца Cr (I) і вуглевадароднай радыкалам. Пятивалентная сувязь фармуецца паміж двума атамамі хрому. Яго формула можа быць запісана як Ar-Cr-Cr-Ar, дзе Ar ўяўляе сабой спецыфічную араматычную групу.

прымяненне

Хром - хімічны элемент, ўласцівасці якога забяспечылі яму мноства розных варыянтаў прымянення, некаторыя з якіх прыведзены ніжэй.

Металах ён надае ўстойлівасць да карозіі і глянцавую паверхню. Таму хром уваходзіць у склад такіх сплаваў, як нержавеючая сталь, якія выкарыстоўваюцца, напрыклад, у сталовых прыборах. Ён таксама ўжываецца для нанясення храмаванага пакрыцця.

Хром з'яўляецца каталізатарам розных рэакцый. З яго робяць формы для абпалу цэглы. Яго солямі дубяць скуру. Бихромат калія ўжываюць для акіслення арганічных злучэнняў, такіх як спірты і альдэгіды, а таксама для ачысткі лабараторнай посуду. Ён служыць фіксуюць агентам для афарбоўвання тканіны, а таксама выкарыстоўваецца ў фатаграфіі і фотадруку.

CrO ₃ прымяняецца для вырабу магнітных стужак (напрыклад, для аўдыёзапісы), якія валодаюць лепшымі характарыстыкамі, чым плёнкі з аксідам жалеза.

Ролю ў біялогіі

Трохвалентны хром - хімічны элемент, неабходны для метабалізму цукру ў арганізме чалавека. Наадварот, шасцівалентны Cr вельмі таксічны.

меры засцярогі

Металічны хром і злучэнні Cr (III), як правіла, не лічацца небяспечнымі для здароўя, але рэчывы, якія змяшчаюць Cr (VI), могуць быць таксічнымі, калі іх прымаць ўнутр або ўдыхаць. Большасць такіх рэчываў аказваюць раздражняльнае дзеянне на вочы, скуру і слізістыя абалонкі. Пры сталым уздзеянні злучэння хрому (VI) могуць выклікаць пашкоджанне вачэй, калі іх не лячыць належным чынам. Акрамя таго, гэта прызнаны канцероген. Смяротная доза дадзенага хімічнага элемента - каля паловы чайнай лыжкі. Паводле рэкамендацый Сусветнай арганізацыі аховы здароўя, гранічна дапушчальная канцэнтрацыя Cr (VI) у пітной вадзе складае 0,05 мг на літр.

Так як злучэння хрому выкарыстоўваюцца ў фарбавальніках і для дублёнай скуры, яны часта сустракаюцца ў глебе і грунтовых водах закінутых прамысловых аб'ектаў, якія патрабуюць экалагічнай ачысткі і аднаўлення. Грунтоўка, якая змяшчае Cr (VI), да гэтага часу шырока ўжываецца ў аэракасмічнай прамысловасці і аўтамабілебудаванні.

ўласцівасці элемента

Асноўныя фізічныя ўласцівасці хрому наступныя:

• Атамная лік: 24.
• Атамны вага: 51,996.
• Тэмпература плаўленьня: 1890 ° C.
• Тэмпература кіпення: 2482 ° C.
• Ступень акіслення: +2, +3, +6.
• Канфігурацыя электронаў: [Ar] 3d ⁵ 4s ^1.