Najveće oksidaciono stanje hroma. Fizička svojstva i mehaničke karakteristike metalnog hroma i njegovih spojeva. Oksidacijsko stanje hroma u jedinjenjima

Zbog činjenice da ima odlična antikorozivna svojstva. Kromiranje štiti bilo koju drugu leguru od hrđe. Osim toga, legiranje čelika s kromom daje im istu otpornost na koroziju koja je karakteristična za sam metal.

Dakle, hajde da danas razgovaramo o tehničkim i oksidacionim karakteristikama materijala hroma, glavnim amfoternim, redukcionim svojstvima i proizvodnji metala će takođe uticati. Saznat ćemo i kakav je utjecaj hroma na svojstva čelika.

Krom je metal perioda 4 grupe 6 sekundarne podgrupe. Atomski broj 24, atomska masa - 51.996 To je tvrdi metal srebrnasto-plavkaste boje. U svom čistom obliku je savitljiv i žilav, ali i najmanja primjesa dušika ili ugljika daje mu lomljivost i tvrdoću.

Krom se često klasifikuje kao crni metal zbog boje njegovog glavnog minerala, hrom-gvozdene rude. Ali ime je dobio od grčke "boja", "boja", zahvaljujući svojim spojevima: soli metala i oksidi s različitim stupnjevima oksidacije obojeni su u sve dugine boje.

U normalnim uslovima, hrom je inertan i ne reaguje sa kiseonikom, azotom ili vodom.
Na zraku se odmah pasivizira - prekriven je tankim oksidnim filmom, koji potpuno blokira pristup kisiku metalu. Iz istog razloga, tvar ne stupa u interakciju sa sumpornom i dušičnom kiselinom.
Kada se zagrije, metal postaje aktivan i reagira s vodom, kisikom, kiselinama i alkalijama.

Karakterizira ga kubična rešetka usmjerena na tijelo. Nema faznih prelaza. Na temperaturi od 1830 C moguć je prijelaz na rešetku usmjerenu na lice.

Međutim, hrom ima jednu zanimljivu anomaliju. Na temperaturi od 37 C, neka fizička svojstva metala se naglo mijenjaju: električni otpor i koeficijent linearne ekspanzije se mijenjaju, modul elastičnosti pada na minimum, a unutrašnje trenje se povećava. To je zbog prolaska Neelove tačke: na ovoj temperaturi tvar mijenja svoja antiferomagnetna svojstva u paramagnetna, što predstavlja prijelaz prvog nivoa i znači naglo povećanje volumena.

Hemijska svojstva hroma i njegovih spojeva opisana su u ovom videu:

Hemijska i fizička svojstva hroma

Tačke topljenja i ključanja

Na fizičke karakteristike metala nečistoće utječu u tolikoj mjeri da je čak i tačku topljenja teško odrediti.

Prema savremenim merenjima, tačka topljenja se smatra 1907 C. Metal je vatrostalna supstanca.
Tačka ključanja je 2671 C.

U nastavku ćemo dati opći opis fizičkih i magnetskih svojstava metalnog kroma.

Opća svojstva i karakteristike hroma

Fizičke osobine

Krom je jedan od najstabilnijih od svih vatrostalnih metala.

Gustina u normalnim uslovima je 7200 kg/kubni metar. m, ovo je manje od .
Tvrdoća po Mohsovoj skali je 5, po Brinelovoj 7–9 Mn/m2. Krom je najtvrđi poznati metal, drugi nakon uranijuma, iridijuma, volframa i berilijuma.
Modul elastičnosti na 20 C je 294 GPa. Ovo je prilično umjerena brojka.

Zbog svoje strukture - rešetke usmjerene na tijelo, hrom ima takvu karakteristiku kao što je temperatura krto-duktilnog perioda. Ali kada je u pitanju ovaj metal, ispostavlja se da ova vrijednost u velikoj mjeri zavisi od stepena čistoće i kreće se od -50 do +350 C. U praksi, kristalizovani hrom nema nikakvu duktilnost, ali nakon mekog žarenja i oblikovanja postaje savitljiv.

Čvrstoća metala se takođe povećava sa hladnom obradom. Aditivi za legiranje također značajno poboljšavaju ovu kvalitetu.

Termofizičke karakteristike

U pravilu, vatrostalni metali imaju visoku razinu toplinske provodljivosti i, shodno tome, nizak koeficijent toplinske ekspanzije. Međutim, hrom se značajno razlikuje po svojim kvalitetima.

U Neelovoj tački koeficijent toplinske ekspanzije naglo skače, a zatim nastavlja primjetno rasti s povećanjem temperature. Na 29 C (prije skoka) vrijednost koeficijenta je 6,2 · 10-6 m/(m K).

Toplotna provodljivost slijedi isti obrazac: u Neelovoj tački ona opada, iako ne tako naglo i opada s povećanjem temperature.

U normalnim uslovima, toplotna provodljivost supstance je 93,7 W/(m K).
Specifični toplotni kapacitet pod istim uslovima je 0,45 J/(g K).

Električna svojstva

Uprkos netipičnom „ponašanju“ toplotne provodljivosti, hrom je jedan od najboljih provodnika struje, drugi po ovom parametru iza srebra i zlata.

Pri normalnoj temperaturi, električna provodljivost metala će biti 7,9 · 106 1/(Ohm m).
Električna otpornost – 0,127 (Ohm mm2)/m.

Do Neelove tačke - 38 C, tvar je antiferomagnetna, odnosno pod utjecajem magnetskog polja iu njegovom odsustvu ne pojavljuju se magnetna svojstva. Iznad 38 C, hrom postaje paramagnetičan: pokazuje magnetna svojstva pod uticajem spoljašnjeg magnetnog polja.

Toksičnost

U prirodi se hrom nalazi samo u vezanom obliku, pa je ulazak čistog hroma u ljudski organizam isključen. Međutim, poznato je da metalna prašina iritira plućno tkivo i da se ne upija kroz kožu. Sam metal nije toksičan, ali isto se ne može reći za njegove spojeve.

Trovalentni hrom pojavljuje se u okruženju tokom njegove obrade. Međutim, u ljudski organizam može ući i kao dio dijetetskog dodatka – krom pikolinata, koji se koristi u programima mršavljenja. Kao mikroelement, trovalentni metal je uključen u sintezu glukoze i neophodan je. Njegov višak, sudeći prema istraživanjima, ne predstavlja određenu opasnost, jer se ne apsorbira u crijevnim zidovima. Međutim, može se akumulirati u tijelu.
Heksavalentna jedinjenja hroma toksično više od 100-1000 puta. Može ući u tijelo tokom proizvodnje hromata, tokom hromiranja predmeta i tokom nekih operacija zavarivanja. Jedinjenja heksavalentnog elementa su jaki oksidanti. Kada uđu u gastrointestinalni trakt, izazivaju krvarenje želuca i crijeva, moguće s perforacijom crijeva. Supstance se gotovo ne apsorbiraju kroz kožu, ali imaju snažno korozivno djelovanje – moguće su opekotine, upale i čirevi.

Krom je obavezan legirajući element pri proizvodnji nehrđajućih materijala i materijala otpornih na toplinu. Njegova sposobnost da se odupre koroziji i prenese ovaj kvalitet na legure ostaje najtraženiji kvalitet metala.

Hemijska svojstva jedinjenja hroma i njihova redoks svojstva razmatraju se u ovom videu:

Hrom je element bočne podgrupe 6. grupe 4. perioda periodnog sistema hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva, sa atomskim brojem 24. Označen je simbolom Cr (lat. Chromium). Jednostavna tvar hrom je tvrdi metal plavičasto-bijele boje.

Hemijska svojstva hroma

U normalnim uslovima, hrom reaguje samo sa fluorom. Na visokim temperaturama (iznad 600°C) stupa u interakciju sa kiseonikom, halogenima, azotom, silicijumom, borom, sumporom, fosforom.

4Cr + 3O 2 – t° →2Cr 2 O 3

2Cr + 3Cl 2 – t° → 2CrCl 3

2Cr + N 2 – t° → 2CrN

2Cr + 3S – t° → Cr 2 S 3

Kada se zagrije, reagira s vodenom parom:

2Cr + 3H 2 O → Cr 2 O 3 + 3H 2

Krom se rastvara u razrijeđenim jakim kiselinama (HCl, H 2 SO 4)

U nedostatku vazduha nastaju soli Cr 2+, a u vazduhu soli Cr 3+.

Cr + 2HCl → CrCl 2 + H 2

2Cr + 6HCl + O 2 → 2CrCl 3 + 2H 2 O + H 2

Prisutnost zaštitnog oksidnog filma na površini metala objašnjava njegovu pasivnost u odnosu na koncentrirane otopine kiselina - oksidatora.

Jedinjenja hroma

Krom(II) oksid i hrom(II) hidroksid su bazične prirode.

Cr(OH) 2 + 2HCl → CrCl 2 + 2H 2 O

Jedinjenja hroma (II) su jaka redukciona sredstva; transformišu u jedinjenja hroma (III) pod uticajem atmosferskog kiseonika.

2CrCl 2 + 2HCl → 2CrCl 3 + H 2

4Cr(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4Cr(OH) 3

hrom oksid (III) Cr 2 O 3 je zeleni prah nerastvorljiv u vodi. Može se dobiti kalcinacijom krom(III) hidroksida ili kalijum i amonijum dihromata:

2Cr(OH) 3 – t° → Cr 2 O 3 + 3H 2 O

4K 2 Cr 2 O 7 – t° → 2Cr 2 O 3 + 4K 2 CrO 4 + 3O 2

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 – t° → Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O (reakcija vulkana)

Amfoterni oksid. Kada se Cr 2 O 3 spoji sa alkalijama, sodom i kiselim solima, dobijaju se jedinjenja hroma sa stepenom oksidacije (+3):

Cr 2 O 3 + 2NaOH → 2NaCrO 2 + H 2 O

Cr 2 O 3 + Na 2 CO 3 → 2NaCrO 2 + CO 2

Kada se spoje sa mješavinom alkalija i oksidacijskog sredstva, jedinjenja hroma se dobijaju u oksidacionom stanju (+6):

Cr 2 O 3 + 4KOH + KClO 3 → 2K 2 CrO 4 + KCl + 2H 2 O

Krom (III) hidroksid C r (OH) 3 . Amfoterni hidroksid. Sivo-zelena, raspada se pri zagrevanju, gubi vodu i formira zelenu boju metahidroksid CrO(OH). Ne rastvara se u vodi. Precipitira iz rastvora kao sivo-plavi i plavkasto-zeleni hidrat. Reaguje sa kiselinama i alkalijama, ne reaguje sa amonijak hidratom.

Ima amfoterna svojstva - rastvara se i u kiselinama i u lužinama:

2Cr(OH) 3 + 3H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O Cr(OH) 3 + ZH + = Cr 3+ + 3H 2 O

Cr(OH) 3 + KOH → K, Cr(OH) 3 + ZON - (konc.) = [Cr(OH) 6 ] 3-

Cr(OH) 3 + KOH → KCrO 2 + 2H 2 O Cr(OH) 3 + MOH = MSrO 2 (zeleno) + 2H 2 O (300-400 °C, M = Li, Na)

Cr(OH) 3 →(120 o C – H 2 O) CrO(OH) →(430-1000 0 C –H 2 O) Cr2O3

2Cr(OH) 3 + 4NaOH (konc.) + ZN 2 O 2 (konc.) = 2Na 2 CrO 4 + 8H 2 0

Potvrda: taloženje amonijačnim hidratom iz rastvora soli hroma(III):

Cr 3+ + 3(NH 3 H 2 O) = WITHr(OH) 3 ↓+ ZNN 4+

Cr 2 (SO 4) 3 + 6NaOH → 2Cr(OH) 3 ↓+ 3Na 2 SO 4 (u višku lužine - talog se rastvara)

Soli hroma (III) imaju ljubičastu ili tamnozelenu boju. Njihova hemijska svojstva podsjećaju na bezbojne soli aluminija.

Cr(III) spojevi mogu pokazivati i oksidirajuća i redukcijska svojstva:

Zn + 2Cr +3 Cl 3 → 2Cr +2 Cl 2 + ZnCl 2

2Cr +3 Cl 3 + 16NaOH + 3Br 2 → 6NaBr + 6NaCl + 8H 2 O + 2Na 2 Cr +6 O 4

Heksavalentna jedinjenja hroma

Krom(VI) oksid CrO 3 - jarko crveni kristali, rastvorljivi u vodi.

Dobija se od kalijum hromata (ili dihromata) i H 2 SO 4 (konc.).

K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 → CrO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O

K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 → 2CrO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O

CrO 3 je kiseli oksid, sa alkalijama stvara žute hromate CrO 4 2-:

CrO 3 + 2KOH → K 2 CrO 4 + H 2 O

U kiseloj sredini hromati se pretvaraju u narandžaste dihromate Cr 2 O 7 2-:

2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 → K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O

U alkalnom okruženju, ova reakcija se odvija u suprotnom smjeru:

K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH → 2K 2 CrO 4 + H 2 O

Kalijum dikromat je oksidaciono sredstvo u kiseloj sredini:

K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 3Na 2 SO 3 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + 4H 2 O

K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 3NaNO 2 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3NaNO 3 + K 2 SO 4 + 4H 2 O

K 2 Cr 2 O 7 + 7H 2 SO 4 + 6KI = Cr 2 (SO 4) 3 + 3I 2 + 4K 2 SO 4 + 7H 2 O

K 2 Cr 2 O 7 + 7H 2 SO 4 + 6FeSO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O

Kalijum hromat K 2 Cr O 4 . Oxosol. Žuta, nehigroskopna. Topi se bez raspadanja, termički stabilan. Veoma rastvorljiv u vodi ( žuta boja rastvora odgovara jonu CrO 4 2-), blago hidrolizuje anjon. U kiseloj sredini prelazi u K 2 Cr 2 O 7 . Oksidant (slabiji od K 2 Cr 2 O 7). Ulazi u reakcije jonske izmjene.

Kvalitativna reakcija na CrO 4 2- jon - taloženje žutog taloga barijum hromata, koji se raspada u jako kiseloj sredini. Koristi se kao jedkalo za bojenje tkanina, sredstvo za štavljenje kože, selektivno oksidaciono sredstvo i reagens u analitičkoj hemiji.

Jednačine najvažnijih reakcija:

2K 2 CrO 4 +H 2 SO 4 (30%)= K 2 Cr 2 O 7 +K 2 SO 4 +H 2 O

2K 2 CrO 4 (t) +16HCl (koncentracija, horizont) = 2CrCl 3 +3Cl 2 +8H 2 O+4KCl

2K 2 CrO 4 +2H 2 O+3H 2 S=2Cr(OH) 3 ↓+3S↓+4KOH

2K 2 CrO 4 +8H 2 O+3K 2 S=2K[Cr(OH) 6 ]+3S↓+4KOH

2K 2 CrO 4 +2AgNO 3 =KNO 3 +Ag 2 CrO 4 (crveno) ↓

Kvalitativna reakcija:

K 2 CrO 4 + BaCl 2 = 2KCl + BaCrO 4 ↓

2BaCrO 4 (t) + 2HCl (dil.) = BaCr 2 O 7 (p) + BaC1 2 + H 2 O

Potvrda: sinterovanje hromita sa potašom u vazduhu:

4(Cr 2 Fe ‖‖)O 4 + 8K 2 CO 3 + 7O 2 = 8K 2 CrO 4 + 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 (1000 °C)

Kalijum dihromat K 2 Cr 2 O 7 . Oxosol. Tehnički naziv hromirani vrh. Narandžasto-crvena, nehigroskopna. Topi se bez raspadanja, a daljim zagrijavanjem se raspada. Veoma rastvorljiv u vodi ( narandžasta Boja rastvora odgovara jonu Cr 2 O 7 2-. U alkalnoj sredini stvara K 2 CrO 4 . Tipično oksidaciono sredstvo u rastvoru i tokom fuzije. Ulazi u reakcije jonske izmjene.

Kvalitativne reakcije- plava boja eteričnog rastvora u prisustvu H 2 O 2, plava boja vodenog rastvora pod dejstvom atomskog vodonika.

Koristi se kao sredstvo za štavljenje kože, jedkalo za bojenje tkanina, komponenta pirotehničkih kompozicija, reagens u analitičkoj hemiji, inhibitor korozije metala, u mešavini sa H 2 SO 4 (konc.) - za pranje hemijskog suđa.

Jednačine najvažnijih reakcija:

4K 2 Cr 2 O 7 =4K 2 CrO 4 +2Cr 2 O 3 +3O 2 (500-600 o C)

K 2 Cr 2 O 7 (t) +14HCl (konc) = 2CrCl 3 +3Cl 2 +7H 2 O+2KCl (ključanje)

K 2 Cr 2 O 7 (t) +2H 2 SO 4 (96%) ⇌2KHSO 4 +2CrO 3 +H 2 O („smeša hroma“)

K 2 Cr 2 O 7 +KOH (konc) =H 2 O+2K 2 CrO 4

Cr 2 O 7 2- +14H + +6I - =2Cr 3+ +3I 2 ↓+7H 2 O

Cr 2 O 7 2- +2H + +3SO 2 (g) = 2Cr 3+ +3SO 4 2- +H 2 O

Cr 2 O 7 2- +H 2 O +3H 2 S (g) =3S↓+2OH - +2Cr 2 (OH) 3 ↓

Cr 2 O 7 2- (konc.) +2Ag + (razd.) =Ag 2 Cr 2 O 7 (crveno) ↓

Cr 2 O 7 2- (razd.) +H 2 O +Pb 2+ =2H + + 2PbCrO 4 (crveno) ↓

K 2 Cr 2 O 7(t) +6HCl+8H 0 (Zn)=2CrCl 2(syn) +7H 2 O+2KCl

Potvrda: tretman K 2 CrO 4 sumpornom kiselinom:

2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 (30%) = K 2Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O

Hrom (Cr) je element sa atomskim brojem 24 i atomskom masom 51,996 sekundarne podgrupe šeste grupe četvrtog perioda periodnog sistema hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva. Hrom je tvrd metal plavičasto-bijele boje. Ima visoku hemijsku otpornost. Na sobnoj temperaturi, Cr je otporan na vodu i vazduh. Ovaj element je jedan od najvažnijih metala koji se koristi u industrijskom legiranju čelika. Jedinjenja hroma imaju jarke boje raznih boja, zbog čega su i dobila ime. Uostalom, u prijevodu s grčkog, "hrom" znači "boja".

Postoje 24 poznata izotopa hroma od 42Cr do 66Cr. Stabilni prirodni izotopi su 50Cr (4,31%), 52Cr (87,76%), 53Cr (9,55%) i 54Cr (2,38%). Od šest vještačkih radioaktivnih izotopa, najvažniji je 51Cr, s vremenom poluraspada od 27,8 dana. Koristi se kao indikator izotopa.

Za razliku od antičkih metala (zlato, srebro, bakar, gvožđe, kalaj i olovo), hrom ima svog „otkrivača“. Godine 1766. u okolini Jekaterinburga pronađen je mineral koji je nazvan „sibirsko crveno olovo“ - PbCrO4. Godine 1797. L. N. Vauquelin je otkrio element broj 24 u mineralu krokoitu, prirodnom olovnom kromatu. Otprilike u isto vrijeme (1798.), nezavisno od Vauquelina, hrom su otkrili njemački naučnici M. G. Klaproth i Lowitz u uzorku teškog crnog minerala ( to je bio kromit FeCr2O4), pronađen na Uralu. Kasnije 1799. godine, F. Tassert je otkrio novi metal u istom mineralu pronađenom u jugoistočnoj Francuskoj. Vjeruje se da je upravo Tassert prvi uspio dobiti relativno čisti metalni krom.

Metalni hrom se koristi za hromiranje, a takođe i kao jedna od najvažnijih komponenti legiranih čelika (posebno nerđajućih čelika). Osim toga, krom je našao primjenu u nizu drugih legura (čelici otporni na kiseline i toplinu). Uostalom, uvođenje ovog metala u čelik povećava njegovu otpornost na koroziju kako u vodenim sredinama na normalnim temperaturama tako i u plinovima na povišenim temperaturama. Kromirani čelici se odlikuju povećanom tvrdoćom. Krom se koristi u termohromiranju, procesu u kojem je zaštitni učinak Cr zbog stvaranja tankog, ali izdržljivog oksidnog filma na površini čelika, koji sprječava interakciju metala s okolinom.

Također se široko koriste spojevi hroma; hromiti se uspješno koriste u vatrostalnoj industriji: peći na otvorenom i druga metalurška oprema obložene su magnezitno-kromitnom opekom.

Krom je jedan od biogenih elemenata koji su stalno uključeni u tkiva biljaka i životinja. Biljke sadrže krom u svom lišću, gdje je prisutan u obliku niskomolekularnog kompleksa koji nije povezan sa subćelijskim strukturama. Naučnici do sada nisu uspjeli dokazati neophodnost ovog elementa za biljke. Međutim, kod životinja, Cr je uključen u metabolizam lipida, proteina (dio enzima tripsina) i ugljikohidrata (strukturna komponenta faktora otpornosti na glukozu). Poznato je da je samo trovalentni hrom uključen u biohemijske procese. Kao i većina drugih važnih nutrijenata, hrom ulazi u životinjski ili ljudski organizam putem hrane. Smanjenje ovog mikroelementa u tijelu dovodi do sporijeg rasta, naglog povećanja razine kolesterola u krvi i smanjenja osjetljivosti perifernih tkiva na inzulin.

U isto vrijeme, hrom u svom čistom obliku je vrlo toksičan - Cr metalna prašina iritira plućno tkivo, jedinjenja hroma (III) uzrokuju dermatitis. Jedinjenja hroma (VI) dovode do različitih ljudskih bolesti, uključujući rak.

Biološka svojstva

Krom je važan biogeni element, koji se svakako nalazi u tkivima biljaka, životinja i ljudi. Prosječan sadržaj ovog elementa u biljkama je 0,0005%, a gotovo sav se nakuplja u korijenu (92-95%), ostatak se nalazi u listovima. Više biljke ne podnose koncentracije ovog metala iznad 3∙10-4 mol/l. Kod životinja, sadržaj hroma se kreće od deset hiljada do deset miliona procenta. Ali u planktonu, koeficijent akumulacije hroma je nevjerovatan - 10 000-26 000. U tijelu odraslog čovjeka, sadržaj Cr kreće se od 6 do 12 mg. Štaviše, fiziološka potreba za hromom za ljude nije sasvim precizno utvrđena. To uvelike zavisi od ishrane – kada jedete hranu bogatu šećerom, povećava se potreba organizma za hromom. Općenito je prihvaćeno da je osobi potrebno otprilike 20-300 mcg ovog elementa dnevno. Kao i drugi biogeni elementi, hrom se može akumulirati u tjelesnim tkivima, posebno u kosi. Upravo u njima sadržaj hroma ukazuje na stepen opskrbljenosti tijela ovim metalom. Nažalost, s godinama, "rezerve" hroma u tkivima su iscrpljene, s izuzetkom pluća.

Krom je uključen u metabolizam lipida, proteina (prisutan u enzimu tripsina), ugljikohidrata (strukturna je komponenta faktora otpornosti na glukozu). Ovaj faktor osigurava interakciju ćelijskih receptora s inzulinom, čime se smanjuje potreba tijela za njim. Faktor tolerancije glukoze (GTF) pojačava djelovanje inzulina u svim metaboličkim procesima koji ga uključuju. Osim toga, hrom učestvuje u regulaciji metabolizma holesterola i aktivator je određenih enzima.

Glavni izvor hroma kod životinja i ljudi je hrana. Naučnici su otkrili da je koncentracija hroma u biljnoj hrani znatno niža nego u životinjskoj. Najbogatiji izvori kroma su pivski kvasac, meso, jetra, mahunarke i cjelovite neprerađene žitarice. Smanjenje sadržaja ovog metala u hrani i krvi dovodi do smanjenja brzine rasta, povećanja kolesterola u krvi i smanjenja osjetljivosti perifernih tkiva na inzulin (stanje slično dijabetesu). Osim toga, povećava se rizik od razvoja ateroskleroze i poremećaja više nervne aktivnosti.

Međutim, čak i pri koncentracijama od djelića miligrama po kubnom metru u atmosferi, svi spojevi hroma imaju toksični učinak na tijelo. Trovanje hromom i njegovim jedinjenjima je uobičajeno tokom njihove proizvodnje, u mašinstvu, metalurgiji i tekstilnoj industriji. Stepen toksičnosti hroma zavisi od hemijske strukture njegovih jedinjenja - dihromati su toksičniji od hromata, jedinjenja Cr+6 su toksičnija od jedinjenja Cr+2 i Cr+3. Znakovi trovanja su osjećaj suhoće i bol u nosnoj šupljini, grlobolja, otežano disanje, kašalj i slični simptomi. Ako postoji blagi višak para ili prašine hroma, znaci trovanja nestaju ubrzo nakon prestanka rada u radionici. Uz produženi stalni kontakt sa spojevima hroma, pojavljuju se znakovi kroničnog trovanja - slabost, stalne glavobolje, gubitak težine, dispepsija. Počinju poremećaji u radu gastrointestinalnog trakta, gušterače i jetre. Razvijaju se bronhitis, bronhijalna astma i pneumoskleroza. Pojavljuju se kožne bolesti - dermatitis, ekcem. Osim toga, jedinjenja hroma su opasni karcinogeni koji se mogu akumulirati u tjelesnim tkivima, uzrokujući rak.

Prevencija trovanja uključuje periodične medicinske preglede osoblja koje radi sa hromom i njegovim jedinjenjima; ugradnja opreme za ventilaciju, suzbijanje i sakupljanje prašine; korištenje lične zaštitne opreme (respiratori, rukavice) od strane radnika.

Koren "hrom" u njegovom konceptu "boja", "boja" deo je mnogih reči koje se koriste u raznim oblastima: nauci, tehnologiji, pa čak i muzici. Toliko imena fotografskih filmova sadrže ovaj korijen: "ortohrom", "panhrom", "izopanhrom" i drugi. Reč hromozom sastoji se od dve grčke reči: hromo i soma. Doslovno se ovo može prevesti kao “oslikano tijelo” ili “oslikano tijelo”. Strukturni element hromozoma, nastao u interfazi ćelijskog jezgra kao rezultat duplikacije hromozoma, naziva se "hromatida". "Kromatin" je tvar hromazoma smještena u jezgri biljnih i životinjskih stanica, koja je intenzivno obojena nuklearnim bojama. "Hromatofori" su pigmentne ćelije kod životinja i ljudi. U muzici se koristi koncept "hromatske skale". "Khromka" je jedna od vrsta ruske harmonike. U optici postoje koncepti "hromatske aberacije" i "hromatske polarizacije". „Hromatografija“ je fizička i hemijska metoda za odvajanje i analizu smeša. „Hromoskop“ je uređaj za dobijanje slike u boji optičkim kombinovanjem dve ili tri fotografske slike razdvojene u boji, osvetljene kroz posebno odabrane filtere različitih boja.

Najtoksičniji je hrom (VI) oksid CrO3; pripada I klasi opasnosti. Smrtonosna doza za ljude (oralno) 0,6 g. Etil alkohol se pali u kontaktu sa svježe pripremljenim CrO3!

Najčešći tip nerđajućeg čelika sadrži 18% Cr, 8% Ni, oko 0,1% C. Ima odličnu otpornost na koroziju i oksidaciju, i zadržava snagu na visokim temperaturama. Od ovog čelika izrađeni su limovi korišteni u izgradnji skulpturalne grupe V.I. Mukhina "Radnica i žena na kolhozu".

Ferohrom, koji se koristio u metalurškoj industriji u proizvodnji hromiranih čelika, bio je veoma lošeg kvaliteta krajem 19. veka. To je zbog niskog sadržaja hroma u njemu - samo 7-8%. Tada je nazvana "tasmanijsko liveno gvožđe" zbog činjenice da je originalna ruda gvožđa i hroma uvezena iz Tasmanije.

Ranije je spomenuto da se kromirani alum koristi u štavljenju kože. Zahvaljujući tome, pojavio se koncept "hromiranih" čizama. Koža štavljena jedinjenjima hroma dobija sjaj, sjaj i snagu.

Mnoge laboratorije koriste "hromnu smjesu" - mješavinu zasićene otopine kalijevog dihromata s koncentriranom sumpornom kiselinom. Koristi se za odmašćivanje površina staklenog i čeličnog laboratorijskog staklenog posuđa. Oksidi masnoću i uklanja njene ostatke. Samo oprezno rukujte ovom mješavinom, jer je to mješavina jake kiseline i jakog oksidanta!

Danas se drvo još uvijek koristi kao građevinski materijal, jer je jeftino i lako se obrađuje. Ali ima i mnoga negativna svojstva - osjetljivost na požare, gljivične bolesti koje ga uništavaju. Da bi se izbjegle sve ove nevolje, drvo se impregnira posebnim spojevima koji sadrže kromate i dihromate, plus cink klorid, bakar sulfat, natrijev arsenat i neke druge tvari. Zahvaljujući takvim sastavima, drvo povećava otpornost na gljivice i bakterije, kao i na otvorenu vatru.

Chrome je zauzeo posebnu nišu u štampi. Godine 1839. otkriveno je da papir impregniran natrijum bihromatom iznenada postaje smeđi kada je izložen jakoj svjetlosti. Tada se ispostavilo da se bihromatni premazi na papiru, nakon izlaganja, ne otapaju u vodi, ali, kada se navlaže, poprimaju plavkastu nijansu. Štampači su iskoristili ovu imovinu. Željeni uzorak je fotografisan na ploči sa koloidnim premazom koji sadrži dihromat. Osvetljena područja se nisu rastvorila tokom pranja, a neeksponirana područja su se rastvorila, a na ploči je ostao šara sa koje je bilo moguće štampati.

Priča

Istorija otkrića elementa br. 24 počela je 1761. godine, kada je u rudniku Berezovski (istočno podnožje Uralskih planina) u blizini Jekaterinburga pronađen neobičan crveni mineral, koji je, kada se samleo u prašinu, dao žutu boju. Nalaz je pripadao profesoru Univerziteta u Sankt Peterburgu Johannu Gottlobu Lehmannu. Pet godina kasnije, naučnik je isporučio uzorke u grad Sankt Peterburg, gde je na njima sproveo niz eksperimenata. Posebno je neobične kristale tretirao hlorovodoničnom kiselinom, što je rezultiralo bijelim talogom u kojem je pronađeno olovo. Na osnovu dobijenih rezultata, Lehman je mineral nazvao sibirsko crveno olovo. Ovo je priča o otkriću krokoita (od grčkog "krokos" - šafran) - prirodnog olovnog kromata PbCrO4.

Zainteresovan za ovo otkriće, Peter Simon Pallas, nemački prirodnjak i putnik, organizovao je i vodio ekspediciju Petrogradske akademije nauka u srce Rusije. Godine 1770. ekspedicija je stigla do Urala i posjetila rudnik Berezovski, gdje su uzeti uzorci minerala koji se proučava. Ovako to opisuje sam putnik: „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.” Njemačko poduzeće je savladalo sve poteškoće iskopavanja i isporuke krokoita u Evropu. Unatoč činjenici da su ove operacije trajale najmanje dvije godine, ubrzo su vagone plemenite gospode iz Pariza i Londona putovale obojene fino mljevenim krokoitom. Zbirke mineraloških muzeja mnogih univerziteta starog svijeta obogaćene su najboljim primjercima ovog minerala iz ruskih dubina. Međutim, evropski naučnici nisu mogli da otkriju sastav misterioznog minerala.

To je trajalo trideset godina, sve dok uzorak sibirskog crvenog olova nije pao u ruke Nicolasa Louisa Vauquelina, profesora hemije na Pariskoj mineraloškoj školi, 1796. godine. Nakon analize krokoita, naučnik u njemu nije našao ništa osim oksida gvožđa, olova i aluminijuma. Nakon toga, Vauquelin je krokoit tretirao otopinom potaša (K2CO3) i, nakon taloženja bijelog taloga olovo-karbonata, izolovao žuti rastvor nepoznate soli. Nakon niza eksperimenata na tretiranju minerala solima različitih metala, profesor je, koristeći hlorovodoničnu kiselinu, izolovao rastvor „crvene olovne kiseline“ - hrom-oksida i vode (hromna kiselina postoji samo u razblaženim rastvorima). Isparavanjem ovog rastvora dobija se rubin-crveni kristali (hromni anhidrid). Daljnjim zagrevanjem kristala u grafitnom lončiću u prisustvu uglja dalo se mnogo spojenih sivih igličastih kristala - novog, do sada nepoznatog metala. Sljedeća serija eksperimenata pokazala je visoku vatrostalnost rezultirajućeg elementa i njegovu otpornost na kiseline. Pariška akademija nauka odmah je svjedočila otkriću; naučnik je, na insistiranje svojih prijatelja, dao ime novom elementu - hrom (od grčkog "boja", "boja") zbog raznolikosti nijansi spojeva. formira se. U svojim daljnjim radovima, Vauquelin je samouvjereno izjavio da se smaragdna boja nekog dragog kamenja, kao i prirodnih silikata berilija i aluminija, objašnjava primjesom spojeva hroma u njima. Primjer je smaragd, koji je beril zelene boje u kojem je aluminij djelomično zamijenjen hromom.

Jasno je da Vauquelin nije dobio čisti metal, najvjerovatnije njegove karbide, što potvrđuje igličasti oblik svijetlosivih kristala. Čisti metalni hrom je kasnije dobio F. Tassert, vjerovatno 1800. godine.

Takođe, nezavisno od Vauquelina, hrom su otkrili Klaproth i Lowitz 1798. godine.

Biti u prirodi

U utrobi zemlje, krom je prilično čest element, unatoč činjenici da se ne nalazi u slobodnom obliku. Njegov klark (prosečan sadržaj u zemljinoj kori) iznosi 8,3,10-3% ili 83 g/t. Međutim, njegova distribucija među pasminama je neujednačena. Ovaj element je uglavnom karakterističan za Zemljin plašt, činjenica je da su ultramafične stijene (peridotiti), koje su po sastavu po svoj prilici bliske plaštu naše planete, najbogatije hromom: 2 10-1% ili 2 kg/t. U takvim stijenama Cr formira masivne i rasprostranjene rude, a s njima je povezano stvaranje najvećih naslaga ovog elementa. Visok je sadržaj hroma iu osnovnim stijenama (bazalti i dr.) 2 10-2% ili 200 g/t. Mnogo manje Cr se nalazi u kiselim stijenama: 2,5 10-3%, sedimentne stijene (pješčari) - 3,5 10-3%, škriljci također sadrže krom - 9 10-3%.

Može se zaključiti da je krom tipičan litofilni element i da je gotovo u potpunosti sadržan u dubokim mineralima u unutrašnjosti Zemlje.

Postoje tri glavna minerala hroma: magnokromit (Mn, Fe)Cr2O4, kromopikotit (Mg, Fe)(Cr, Al)2O4 i aluminohromit (Fe, Mg)(Cr, Al)2O4. Ovi minerali imaju jedno ime - hrom spinel i opštu formulu (Mg, Fe)O (Cr, Al, Fe)2O3. Po izgledu se ne razlikuju i netačno se nazivaju "hromiti". Njihov sastav je promjenjiv. Sadržaj najvažnijih komponenti varira (težinski %): Cr2O3 od 10,5 do 62,0; Al2O3 od 4 do 34,0; Fe2O3 od 1,0 do 18,0; FeO od 7,0 do 24,0; MgO od 10,5 do 33,0; SiO2 od 0,4 do 27,0; TiO2 nečistoće do 2; V2O5 do 0,2; ZnO do 5; MnO do 1. Neke rude hroma sadrže 0,1-0,2 g/t elemenata platinske grupe i do 0,2 g/t zlata.

Pored raznih hromita, hrom je deo niza drugih minerala - hrom vesuvijan, hrom hlorit, hrom turmalin, hrom liskun (fuksit), hrom granat (uvarovit) itd., koji često prate rude, ali nisu industrijski. važnost. Krom je relativno slab vodeni migrant. U egzogenim uslovima, hrom, kao i gvožđe, migrira u obliku suspenzije i može se taložiti u glinama. Najmobilniji oblik su kromati.

Od praktičnog značaja je, možda, samo kromit FeCr2O4, koji pripada spinelima - izomorfnim mineralima kubnog sistema sa opštom formulom MO Me2O3, gde je M dvovalentni metalni jon, a Me trovalentni metalni jon. Osim u spinelama, hrom se nalazi u mnogim mnogo rjeđim mineralima, na primjer, melanohroit 3PbO 2Cr2O3, vokelenit 2(Pb,Cu)CrO4(Pb,Cu)3(PO4)2, tarapacait K2CrO4, ditzeit CaIO3 CaCrO4 i drugi.

Hromiti se obično nalaze u obliku zrnastih masa crne boje, rjeđe - u obliku oktaedarskih kristala, imaju metalni sjaj i javljaju se u obliku kontinuiranih masa.

Krajem 20. veka rezerve hroma (identifikovane) u skoro pedeset zemalja sveta sa nalazištima ovog metala iznosile su 1674 miliona tona, a vodeću poziciju zauzima Južnoafrička Republika - 1050 miliona tona, gde je glavni doprinos daje kompleks Bushveld (oko 1000 miliona tona). Drugo mjesto po resursima hroma pripada Kazahstanu, gdje se ruda visokog kvaliteta kopa u regiji Aktobe (masiv Kempirsay). I druge zemlje imaju rezerve ovog elementa. Turska (u Gulemanu), Filipini na ostrvu Luzon, Finska (Kemi), Indija (Sukinda) itd.

Naša zemlja ima svoja razvijena ležišta hroma na Uralu (Donskoye, Saranovskoye, Khalilovskoye, Alapaevskoye i mnoga druga). Štaviše, početkom 19. stoljeća upravo su Uralska ležišta bila glavni izvor hromovih ruda. Tek 1827. godine Amerikanac Isaac Tison otkrio je veliko ležište hromove rude na granici Merilenda i Pensilvanije, zauzevši rudarski monopol na dugi niz godina. Godine 1848. pronađena su nalazišta visokokvalitetnog hromita u Turskoj, u blizini Burse, a ubrzo (nakon iscrpljivanja ležišta Pennsylvania) upravo je ova zemlja preuzela ulogu monopoliste. To se nastavilo sve do 1906. godine, kada su otkrivena bogata nalazišta hromita u Južnoj Africi i Indiji.

Aplikacija

Ukupna potrošnja čistog metalnog hroma danas iznosi oko 15 miliona tona. Proizvodnja elektrolitskog hroma – najčistijeg – čini 5 miliona tona, što je trećina ukupne potrošnje.

Krom se široko koristi za legiranje čelika i legura, dajući im otpornost na koroziju i toplinu. Više od 40% dobijenog čistog metala se troši u proizvodnji takvih „superlegura“. Najpoznatije legure otpornosti su nihrom sa sadržajem Cr od 15-20%, legure otporne na toplotu - 13-60% Cr, nerđajuće legure - 18% Cr i čelici sa kugličnim ležajevima 1% Cr. Dodavanje hroma konvencionalnim čelicima poboljšava njihova fizička svojstva i čini metal podložnijim termičkoj obradi.

Metalni hrom se koristi za hromiranje - nanošenje tankog sloja hroma na površinu čeličnih legura kako bi se povećala otpornost na koroziju ovih legura. Kromirani premaz je savršeno otporan na djelovanje vlažnog atmosferskog zraka, slanog morskog zraka, vode, dušične i većine organskih kiselina. Takvi premazi imaju dvije namjene: zaštitnu i dekorativnu. Debljina zaštitnih premaza je oko 0,1 mm, nanose se direktno na proizvod i daju mu povećanu otpornost na habanje. Dekorativni premazi imaju estetsku vrijednost, nanose se na sloj drugog metala (bakar ili nikal), koji zapravo obavlja zaštitnu funkciju. Debljina takvog premaza je samo 0,0002-0,0005 mm.

Jedinjenja hroma se takođe aktivno koriste u raznim oblastima.

Glavna ruda hroma - hromit FeCr2O4 koristi se u proizvodnji vatrostalnih materijala. Magnezitno-kromitne opeke su kemijski pasivne i otporne na toplinu, mogu izdržati nagle, ponovljene promjene temperature, zbog čega se koriste u konstrukcijama lukova otvorenih peći i radnog prostora drugih metalurških uređaja i konstrukcija.

Tvrdoća kristala hrom (III) oksida - Cr2O3 je uporediva sa tvrdoćom korunda, što obezbeđuje njegovu upotrebu u sastavima pasta za mlevenje i lepljenje koje se koriste u mašinstvu, nakitu, optičkoj industriji i industriji satova. Također se koristi kao katalizator za hidrogenaciju i dehidrogenaciju određenih organskih spojeva. Cr2O3 se koristi u slikanju kao zeleni pigment i za bojenje stakla.

Kalijum hromat - K2CrO4 koristi se u štavljenju kože, kao jedkalo u tekstilnoj industriji, u proizvodnji boja i u beljenju voska.

Kalijum dihromat (hrom) - K2Cr2O7 se takođe koristi za štavljenje kože, kao jedkalo za bojenje tkanina, a inhibitor je korozije za metale i legure. Koristi se u proizvodnji šibica i u laboratorijske svrhe.

Krom (II) hlorid CrCl2 je vrlo jak redukcijski agens, lako se oksidira čak i atmosferskim kisikom, koji se koristi u plinskoj analizi za kvantitativnu apsorpciju O2. Osim toga, u ograničenoj mjeri se koristi u proizvodnji hroma elektrolizom rastopljenih soli i hromatometrijom.

Krom-kalijum stipsa K2SO4.Cr2(SO4)3 24H2O koristi se uglavnom u tekstilnoj industriji - za štavljenje kože.

Bezvodni hrom hlorid CrCl3 koristi se za nanošenje hromiranih prevlaka na površinu čelika hemijskim taloženjem pare i komponenta je nekih katalizatora. CrCl3 hidrati su jedka za bojenje tkanina.

Od olovnog hromata PbCrO4 prave se razne boje.

Otopina natrijevog dihromata koristi se za čišćenje i nagrizanje površine čelične žice prije pocinčavanja, kao i za posvjetljivanje mesinga. Kromna kiselina se dobiva iz natrijevog dihromata, koji se koristi kao elektrolit u hromiranju metalnih dijelova.

Proizvodnja

U prirodi se krom nalazi uglavnom u obliku hrom-željezne rude FeO∙Cr2O3; kada se reducira ugljem, dobija se legura hroma sa željezom - ferohrom, koja se direktno koristi u metalurškoj industriji u proizvodnji hromiranih čelika. . Sadržaj hroma u ovoj kompoziciji dostiže 80% (težinski).

Redukcija krom (III) oksida ugljem namijenjena je za dobivanje hroma s visokim udjelom ugljika potrebnog za proizvodnju specijalnih legura. Proces se izvodi u elektrolučnoj peći.

Da bi se dobio čisti hrom, hrom(III) oksid se prvo priprema, a zatim redukuje aluminotermnom metodom. U tom slučaju, mješavina praškastih ili u obliku aluminijskih strugotina (Al) i punjenja krom-oksida (Cr2O3) se prvo zagrijavaju na temperaturu od 500-600°C. Zatim se započinje redukcija mješavinom barija. peroksidom sa aluminijumskim prahom, ili paljenjem dela punjenja, a zatim dodavanjem preostalog dela. U ovom procesu važno je da dobijena toplotna energija bude dovoljna da se hrom otopi i odvoji od šljake.

Cr2O3 + 2Al = 2Cr + 2Al2O3

Ovako dobijen hrom sadrži određenu količinu nečistoća: gvožđe 0,25-0,40%, sumpor 0,02%, ugljenik 0,015-0,02%. Sadržaj čiste supstance je 99,1-99,4%. Ovaj hrom je krhak i lako se melje u prah.

Realnost ove metode dokazao je i pokazao još 1859. Friedrich Wöhler. Na industrijskom nivou, aluminotermna redukcija hroma postala je moguća tek nakon što je postao dostupan metod za proizvodnju jeftinog aluminijuma. Goldschmidt je bio prvi koji je razvio siguran način regulacije visoko egzotermnog (dakle eksplozivnog) procesa redukcije.

Kada je potrebno dobiti hrom visoke čistoće, industrija koristi elektrolitičke metode. Elektroliza se provodi mješavinom kromnog anhidrida, kromoamonijum stipse ili krom sulfata s razrijeđenom sumpornom kiselinom. Krom taložen na katodama od aluminija ili nehrđajućeg čelika tokom procesa elektrolize sadrži otopljene plinove kao nečistoće. Čistoća od 99,90–99,995% može se postići visokotemperaturnim (1500-1700°C) prečišćavanjem u struji vodonika i vakuumskom degazacijom. Napredne tehnike elektrolitičke rafinacije hroma uklanjaju sumpor, dušik, kisik i vodik iz sirovog proizvoda.

Osim toga, moguće je dobiti metal Cr elektrolizom taline CrCl3 ili CrF3 u mješavini s fluoridima kalija, kalcija i natrija na temperaturi od 900°C u okruženju argona.

Mogućnost elektrolitičke metode za dobijanje čistog hroma dokazao je Bunsen 1854. godine podvrgavanjem vodenog rastvora hrom-hlorida elektrolizi.

Industrija također koristi silikotermnu metodu za proizvodnju čistog hroma. U ovom slučaju, hrom se redukuje iz oksida silicijumom:

2Cr2O3 + 3Si + 3CaO = 4Cr + 3CaSiO3

Krom se silikotermički topi u lučnim pećima. Dodatak živog vapna omogućava pretvaranje vatrostalnog silicijum-dioksida u kalcijum silikatnu trosku niskog taljenja. Čistoća silikotermnog hroma je približno ista kao i aluminotermnog hroma, međutim, prirodno, sadržaj silicija u njemu je nešto veći, a aluminijum nešto manji.

Cr se takođe može dobiti redukcijom Cr2O3 vodonikom na 1500°C, redukcijom bezvodnog CrCl3 vodonikom, alkalnim ili zemnoalkalnim metalima, magnezijumom i cinkom.

Da bi dobili hrom, pokušali su da koriste i druge redukcione agense - ugljenik, vodonik, magnezijum. Međutim, ove metode se ne koriste široko.

Van Arkel-Kuchman-De Boer proces koristi razlaganje hrom (III) jodida na žici zagrijanoj na 1100°C uz taloženje čistog metala na nju.

Fizička svojstva

Hrom je tvrd, veoma težak, vatrostalni, savitljiv metal čeličnosive boje. Čisti hrom je prilično plastičan, kristalizira u rešetki usmjerenoj na tijelo, a = 2,885 Å (na temperaturi od 20 ° C). Na temperaturi od oko 1830°C postoji velika vjerovatnoća transformacije u modifikaciju sa lice-centriranom rešetkom, a = 3,69 Å. Atomski radijus 1,27 Å; jonski radijusi Cr2+ 0,83 Å, Cr3+ 0,64 Å, Cr6+ 0,52 Å.

Tačka topljenja hroma direktno zavisi od njegove čistoće. Stoga je određivanje ovog pokazatelja za čisti krom vrlo težak zadatak - uostalom, čak i mali sadržaj nečistoća dušika ili kisika može značajno promijeniti vrijednost tačke topljenja. Mnogi istraživači decenijama proučavaju ovo pitanje i dobili su rezultate koji su daleko jedan od drugog: od 1513 do 1920 °C. Ranije je bilo opšte prihvaćeno da se ovaj metal topi na temperaturi od 1890 °C, ali savremena istraživanja ukazuju na temperaturu od 1907°C, hrom ključa na temperaturama iznad 2500°C - podaci takođe variraju: od 2199°C do 2671°C. Gustina hroma je manja od gustine gvožđa; iznosi 7,19 g/cm3 (na temperaturi od 200°C).

Hrom ima sve osnovne karakteristike metala - dobro provodi toplinu, otpornost na električnu struju je vrlo mala, kao i većina metala, hrom ima karakterističan sjaj. Osim toga, ovaj element ima jednu vrlo zanimljivu osobinu: činjenica je da se na temperaturi od 37 ° C njegovo ponašanje ne može objasniti - dolazi do oštre promjene mnogih fizičkih svojstava, ova promjena ima naglu prirodu. Krom, poput bolesne osobe na temperaturi od 37°C, počinje da djeluje: unutrašnje trenje hroma dostiže maksimum, modul elastičnosti pada na minimalne vrijednosti. Vrijednost skokova električne provodljivosti, termoelektromotorna sila i koeficijent linearne ekspanzije se stalno mijenjaju. Naučnici još ne mogu da objasne ovaj fenomen.

Specifični toplotni kapacitet hroma je 0,461 kJ/(kg.K) ili 0,11 cal/(g °C) (na temperaturi od 25 °C); koeficijent toplotne provodljivosti 67 W/(m K) ili 0,16 cal/(cm sec °C) (na temperaturi od 20 °C). Termički koeficijent linearnog širenja 8,24 10-6 (na 20 °C). Krom na temperaturi od 20 °C ima specifičnu električnu otpornost od 0,414 μΩ m, a njegov termički koeficijent električnog otpora u rasponu od 20-600 °C iznosi 3,01 10-3.

Poznato je da je hrom vrlo osjetljiv na nečistoće - najmanje frakcije drugih elemenata (kiseonik, azot, ugljenik) mogu učiniti hrom veoma krhkim. Izuzetno je teško dobiti hrom bez ovih nečistoća. Iz tog razloga, ovaj metal se ne koristi u konstrukcijske svrhe. Ali u metalurgiji se aktivno koristi kao legirajući materijal, jer njegov dodatak leguri čini čelik tvrdim i otpornim na habanje, jer je krom najtvrđi od svih metala - reže staklo poput dijamanta! Tvrdoća hroma visoke čistoće po Brinelu je 7-9 Mn/m2 (70-90 kgf/cm2). Čelici za opruge, opruge, alati, žigovi i kuglični ležajevi su legirani hromom. U njima (osim čelika za kuglične ležajeve) krom je prisutan zajedno sa manganom, molibdenom, niklom i vanadijem. Dodatak hroma konvencionalnim čelicima (do 5% Cr) poboljšava njihova fizička svojstva i čini metal podložnijim termičkoj obradi.

Krom je antiferomagnetski, specifična magnetna osjetljivost 3,6 10-6. Električna otpornost 12.710-8 Ohm. Temperaturni koeficijent linearne ekspanzije hroma je 6,210-6. Toplota isparavanja ovog metala je 344,4 kJ/mol.

Krom je otporan na koroziju na zraku i vodi.

Hemijska svojstva

Hemijski je hrom prilično inertan, što se objašnjava prisutnošću izdržljivog tankog oksidnog filma na njegovoj površini. Cr ne oksidira na vazduhu, čak ni u prisustvu vlage. Kada se zagrije, oksidacija se događa isključivo na površini metala. Na 1200°C film se uništava i oksidacija se događa mnogo brže. Na 2000° C, hrom sagorijeva i formira zeleni krom (III) oksid Cr2O3, koji ima amfoterna svojstva. Spajanjem Cr2O3 sa alkalijama dobijaju se hromiti:

Cr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + H2O

Nekalcinirani hrom(III) oksid se lako otapa u alkalnim rastvorima i kiselinama:

Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O

U jedinjenjima, hrom uglavnom pokazuje oksidaciona stanja Cr+2, Cr+3, Cr+6. Najstabilniji su Cr+3 i Cr+6. Postoje i neka jedinjenja u kojima hrom ima oksidaciona stanja Cr+1, Cr+4, Cr+5. Jedinjenja hroma su vrlo raznolika u boji: bijela, plava, zelena, crvena, ljubičasta, crna i mnoge druge.

Krom lako reagira s razrijeđenim otopinama hlorovodonične i sumporne kiseline da nastane krom hlorid i sulfat i oslobađa vodik:

Cr + 2HCl = CrCl2 + H2

Carska voda i dušična kiselina pasiviraju hrom. Štaviše, hrom pasiviran azotnom kiselinom ne otapa se u razblaženim sumpornim i hlorovodoničnim kiselinama čak ni nakon dužeg ključanja u njihovim rastvorima, ali u jednom trenutku dolazi do rastvaranja, praćenog snažnim pjenjenje iz oslobođenog vodonika. Ovaj proces se objašnjava činjenicom da krom prelazi iz pasivnog stanja u aktivno, u kojem metal nije zaštićen zaštitnim filmom. Štaviše, ako se dušična kiselina ponovo doda tokom procesa rastvaranja, reakcija će se zaustaviti, pošto je hrom ponovo pasiviran.

U normalnim uslovima, hrom reaguje sa fluorom i formira CrF3. Na temperaturama iznad 600°C dolazi do interakcije sa vodenom parom, rezultat te interakcije je hrom (III) oksid Cr2O3:

4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

Cr2O3 su zeleni mikrokristali sa gustinom od 5220 kg/m3 i visokom tačkom topljenja (2437°C). Krom (III) oksid pokazuje amfoterna svojstva, ali je vrlo inertan i teško se rastvara u vodenim kiselinama i alkalijama. Krom(III) oksid je prilično toksičan. Kada dođe u kontakt sa kožom, može izazvati ekcem i druga kožna oboljenja. Stoga je pri radu sa hrom (III) oksidom neophodno koristiti ličnu zaštitnu opremu.

Osim oksida, poznata su i druga jedinjenja sa kiseonikom: CrO, CrO3, dobijena indirektno. Najveću opasnost predstavlja udahnuti oksidni aerosol koji uzrokuje teška oboljenja gornjih disajnih puteva i pluća.

Krom stvara veliki broj soli s komponentama koje sadrže kisik.

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. Njegova najvažnija biološka uloga je regulacija metabolizma ugljikohidrata i razine glukoze u krvi.

Vidi također:

STRUKTURA

U zavisnosti od vrste hemijskih 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 oštra promjena njegovih fizičkih svojstava na temperaturi od oko 37°C. Kristalna rešetka metala sastoji se 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. Hrom ima sva svojstva karakteristična za metale - dobro provodi toplinu i električnu energiju, a ima sjaj karakterističan za većinu 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 . Po izgledu 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

Hrom (Cr), hemijski element VI grupe periodnog sistema Mendeljejeva. To je prelazni metal sa atomskim brojem 24 i atomskom masom 51.996. Prevedeno s grčkog, naziv metala znači "boja". Metal duguje svoje ime raznolikosti boja koje su svojstvene njegovim različitim spojevima.

Fizičke karakteristike hroma

Metal ima dovoljnu tvrdoću i istovremeno lomljivost. Na Mohsovoj skali, tvrdoća hroma je ocijenjena na 5,5. Ovaj pokazatelj znači da hrom ima najveću tvrdoću od svih danas poznatih metala, nakon uranijuma, iridijuma, volframa i berilija. Jednostavnu tvar krom karakterizira plavkasto-bijela boja.

Metal nije rijedak element. Njegova koncentracija u zemljinoj kori dostiže 0,02% mase. dionice Krom se nikada ne nalazi u svom čistom obliku. Nalazi se u mineralima i rudama, koje su glavni izvor ekstrakcije metala. Hromit (hromova željezna ruda, FeO*Cr 2 O 3) se smatra glavnim spojem hroma. Drugi prilično čest, ali manje važan mineral je krokoit PbCrO 4 .

Metal se može lako rastopiti na temperaturi od 1907 0 C (2180 0 K ili 3465 0 F). Na temperaturi od 2672 0 C ključa. Atomska masa metala je 51,996 g/mol.

Krom je jedinstven metal zbog svojih magnetnih svojstava. Na sobnoj temperaturi pokazuje antiferomagnetsko uređenje, dok ga drugi metali pokazuju na ekstremno niskim temperaturama. Međutim, ako se hrom zagrije iznad 37 0 C, fizička svojstva hroma se mijenjaju. Tako se električni otpor i koeficijent linearne ekspanzije značajno mijenjaju, modul elastičnosti dostiže minimalnu vrijednost, a unutrašnje trenje značajno raste. Ovaj fenomen je povezan s prolaskom Neelove tačke, u kojoj se antiferomagnetna svojstva materijala mogu promijeniti u paramagnetna. To znači da je prvi nivo prošao, a supstanca se naglo povećala u volumenu.

Struktura hroma je telo centrirana rešetka, zbog čega metal karakteriše temperatura krto-duktilnog perioda. Međutim, u slučaju ovog metala, stepen čistoće je od velike važnosti, pa je vrijednost u rasponu od -50 0 C - +350 0 C. Kao što pokazuje praksa, kristalizirani metal nema nikakvu duktilnost, već je mekan. žarenje i oblikovanje čine ga savitljivim.

Hemijska svojstva hroma

Atom ima sljedeću vanjsku konfiguraciju: 3d 5 4s 1. Po pravilu, u jedinjenjima hrom ima sledeća oksidaciona stanja: +2, +3, +6, među kojima najveću stabilnost pokazuje Cr 3+. Osim toga, postoje i druga jedinjenja u kojima hrom pokazuje potpuno drugačije oksidaciono stanje, tj. : +1 , +4, +5.

Metal nije posebno hemijski reaktivan. Kada je hrom izložen normalnim uslovima, metal pokazuje otpornost na vlagu i kiseonik. Međutim, ova karakteristika se ne odnosi na spoj hroma i fluora - CrF 3, koji, kada je izložen temperaturama većim od 600 0 C, stupa u interakciju s vodenom parom, stvarajući Cr 2 O 3 kao rezultat reakcije, kao i dušik , ugljenik i sumpor.

Kada se metal hrom zagreva, on reaguje sa halogenima, sumporom, silicijumom, borom, ugljenikom i nekim drugim elementima, što rezultira sledećim hemijskim reakcijama hroma:

Cr + 2F 2 = CrF 4 (sa dodatkom CrF 5)

2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3

2Cr + 3S = Cr 2 S 3

Kromati se mogu dobiti zagrijavanjem hroma sa rastopljenom sodom na zraku, nitratima ili hloratima alkalnih metala:

2Cr + 2Na 2 CO 3 + 3O 2 = 2Na 2 CrO 4 + 2CO 2.

Krom nije toksičan, što se ne može reći za neke od njegovih spojeva. Kao što je poznato, prašina ovog metala, ako uđe u tijelo, može iritirati pluća, ne apsorbira se kroz kožu. Ali, pošto se ne pojavljuje u svom čistom obliku, njegov ulazak u ljudsko tijelo je nemoguć.

Trovalentni hrom se oslobađa u životnu sredinu tokom vađenja i prerade hromove rude. Krom se vjerovatno unosi u ljudsko tijelo u obliku dodatka prehrani koji se koristi u programima mršavljenja. Krom, sa valentnošću od +3, je aktivan učesnik u sintezi glukoze. Naučnici su otkrili da prekomjerna konzumacija hroma ne uzrokuje nikakvu posebnu štetu ljudskom tijelu, jer se ne apsorbira, ali se može akumulirati u tijelu.

Spojevi koji uključuju heksavalentni metal su izuzetno toksični. Vjerovatnoća da uđu u ljudsko tijelo javlja se prilikom proizvodnje hromata, hromiranja predmeta i prilikom nekih zavarivačkih radova. Gutanje takvog hroma u tijelo je preplavljeno ozbiljnim posljedicama, jer su spojevi u kojima je prisutan heksavalentni element jaki oksidanti. Stoga mogu uzrokovati krvarenje u želucu i crijevima, ponekad i perforaciju crijeva. Kada takvi spojevi dođu u dodir s kožom, dolazi do jakih kemijskih reakcija u obliku opekotina, upala i čireva.

U zavisnosti od kvaliteta hroma koji treba da se dobije na izlazu, postoji nekoliko metoda za dobijanje metala: elektroliza koncentriranih vodenih rastvora hrom-oksida, elektroliza sulfata i redukcija silicijum oksidom. Međutim, potonja metoda nije jako popularna, jer proizvodi krom s velikom količinom nečistoća. Štaviše, to nije ni ekonomski isplativo.

Karakteristična oksidaciona stanja hroma

Oksidacijsko stanje	Oksid	hidroksid	karakter	Preovlađujuće forme u rješenjima	Bilješke
+2	CrO (crna)	Cr(OH)2 (žuta)	Basic	Cr2+ (plave soli)	Veoma jak redukcioni agens
	Cr2O3 (zeleno)	Cr(OH)3 (sivo-zelena)	Amfoterično	Cr3+ (zelene ili ljubičaste soli) - (zeleno)
+4	CrO2	ne postoji	Ne stvara soli	-	Rijetko se sreće, nekarakteristično
+6	CrO3 (crveni)	H2CrO4 H2Cr2O7	Kiselina	CrO42- (hromati, žuti) Cr2O72- (dikromati, narandžasta)	Prijelaz ovisi o pH okoline. Jak oksidant, higroskopan, vrlo otrovan.