Aukščiausia chromo oksidacijos būsena. Chromo metalo ir jo junginių fizinės ir mechaninės savybės. Chromo oksidacijos būsena junginiuose

Dėl to, kad jis turi puikias antikorozines savybes. Chromuotas padengimas apsaugo bet kurį kitą lydinį nuo rūdžių. Be to, legiruojant plieną chromu, jiems suteikiamas toks pat atsparumas korozijai, koks būdingas pačiam metalui.

Taigi, šiandien aptarkime, kokios yra chromo medžiagos techninės ir oksidacinės savybės, taip pat turės įtakos pagrindinėms amfoterinėms, redukuojančioms savybėms bei metalo gamybai. Taip pat išsiaiškinsime, koks chromo poveikis plieno savybėms.

Chromas yra antrinio pogrupio 6 grupės 4 periodo metalas. Atominis skaičius 24, atominė masė 51.996 Tai kietas sidabriškai melsvos spalvos metalas. Gryna forma yra lankstus ir kietas, tačiau menkiausi azoto ar anglies priedai suteikia jai trapumo ir kietumo.

Chromas dažnai priskiriamas prie juodųjų metalų dėl pagrindinio mineralo – chromo geležies rūdos – spalvos. Tačiau jis gavo savo pavadinimą iš graikų kalbos „spalva“, „dažai“ dėl savo junginių: įvairaus oksidacijos laipsnio metalų druskos ir oksidai dažomi visomis vaivorykštės spalvomis.

• Normaliomis sąlygomis chromas yra inertiškas ir nereaguoja su deguonimi, azotu ar vandeniu.
• Ore jis iš karto pasyvinamas – padengiamas plona oksido plėvele, kuri visiškai blokuoja deguonies patekimą į metalą. Dėl tos pačios priežasties medžiaga nesąveikauja su sieros ir azoto rūgštimi.
• Kaitinamas metalas tampa aktyvus ir reaguoja su vandeniu, deguonimi, rūgštimis ir šarmais.

Jai būdinga į kūną orientuota kubinė gardelė. Nėra fazių perėjimų. Esant 1830 C temperatūrai, galimas perėjimas prie į veidą orientuotos gardelės.

Tačiau chromas turi vieną įdomią anomaliją. Esant 37 C temperatūrai, kai kurios metalo fizikinės savybės smarkiai pasikeičia: keičiasi elektrinė varža ir tiesinio plėtimosi koeficientas, tamprumo modulis nukrenta iki minimumo ir didėja vidinė trintis.

Taip yra dėl Neelio taško praėjimo: esant tokiai temperatūrai, medžiaga pakeičia savo antiferomagnetines savybes į paramagnetines, o tai reiškia pirmojo lygio perėjimą ir reiškia staigų tūrio padidėjimą.

Chromo ir jo junginių cheminės savybės aprašytos šiame vaizdo įraše:

Cheminės ir fizinės chromo savybės

Fizines metalo savybes priemaišos veikia tiek, kad net lydymosi temperatūrą sunku nustatyti.

• Pagal šiuolaikinius matavimus lydymosi temperatūra laikoma 1907 C. Metalas yra ugniai atspari medžiaga.
• Virimo temperatūra yra 2671 C.

Žemiau pateiksime bendrą chromo metalo fizinių ir magnetinių savybių aprašymą.

Bendrosios chromo savybės ir charakteristikos

Fizinės savybės

Chromas yra vienas stabiliausių iš visų ugniai atsparių metalų.

• Tankis normaliomis sąlygomis yra 7200 kg/kub. m, tai yra mažiau nei .
• Kietumas pagal Moso skalę – 5, pagal Brinelio skalę – 7–9 Mn/m2. Chromas yra kiečiausias žinomas metalas, nusileidžiantis tik uranui, iridžiui, volframui ir beriliui.
• Tamprumo modulis 20 C temperatūroje yra 294 GPa. Tai gana saikingas skaičius.

Dėl savo struktūros – į kūną orientuotos grotelės, chromas turi tokią charakteristiką kaip trapiojo plastiškumo periodo temperatūra. Bet kalbant apie šį metalą, ši vertė labai priklauso nuo grynumo laipsnio ir svyruoja nuo -50 iki +350 C. Praktiškai kristalizuotas chromas neturi jokio plastiškumo, tačiau po minkšto atkaitinimo ir formavimo jis tampa kaliojo.

Metalo stiprumas taip pat didėja šaltai apdirbant. Legiruojantys priedai taip pat žymiai pagerina šią kokybę.

Termofizinės charakteristikos

Paprastai ugniai atsparūs metalai turi aukštą šilumos laidumo lygį ir atitinkamai mažą šiluminio plėtimosi koeficientą. Tačiau chromas pastebimai skiriasi savo savybėmis.

Neelio taške šiluminio plėtimosi koeficientas daro staigų šuolį ir toliau pastebimai didėja didėjant temperatūrai. Esant 29 C temperatūrai (prieš šuolį), koeficiento reikšmė yra 6,2 · 10-6 m/(m K).

Šilumos laidumas paklūsta tam pačiam modeliui: Neelio taške jis krenta, nors ir ne taip smarkiai ir mažėja didėjant temperatūrai.

• Normaliomis sąlygomis medžiagos šilumos laidumas yra 93,7 W/(m K).
• Savitoji šiluminė galia tomis pačiomis sąlygomis yra 0,45 J/(g K).

Elektrinės savybės

Nepaisant netipiško šilumos laidumo „elgsenos“, chromas yra vienas geriausių srovės laidininkų, pagal šį parametrą nusileidžiantis tik sidabrui ir auksui.

• Esant normaliai temperatūrai, metalo elektrinis laidumas bus 7,9 · 106 1/(Om m).
• Elektrinė varža – 0,127 (Ohm mm2)/m.

Iki Neelio taško - 38 C, medžiaga yra antiferomagnetinė, tai yra, veikiama magnetinio lauko ir jo nesant, jokių magnetinių savybių neatsiranda. Aukštesnėje nei 38 C temperatūroje chromas tampa paramagnetinis: veikiamas išorinio magnetinio lauko, jis pasižymi magnetinėmis savybėmis.

Toksiškumas

Gamtoje chromas būna tik surišto pavidalo, todėl grynas chromas nepatenka į žmogaus organizmą. Tačiau yra žinoma, kad metalo dulkės dirgina plaučių audinį ir nėra absorbuojamos per odą. Pats metalas nėra toksiškas, tačiau to negalima pasakyti apie jo junginius.

• Trivalentis chromas jos apdorojimo metu atsiranda aplinkoje. Tačiau jis gali patekti į žmogaus organizmą ir kaip maisto papildo dalis – chromo pikolinatas, naudojamas svorio metimo programose. Trivalentis metalas, kaip mikroelementas, dalyvauja gliukozės sintezėje ir yra būtinas. Jo perteklius, sprendžiant iš tyrimų, nekelia tam tikro pavojaus, nes jo neįsisavina žarnyno sienelės. Tačiau jis gali kauptis organizme.
• Šešiavalentys chromo junginiai toksiškas daugiau nei 100–1000 kartų. Jis gali patekti į kūną gaminant chromatus, chromuojant daiktus ir atliekant kai kurias suvirinimo operacijas. Šešiavalenčio elemento junginiai yra stiprūs oksidatoriai. Patekę į virškinamąjį traktą, jie sukelia skrandžio ir žarnyno kraujavimą, galbūt su žarnyno perforacija. Medžiagos per odą beveik nepasisavinamos, tačiau turi stiprų ėsdinimo poveikį – galimi nudegimai, uždegimai, opos.

Chromas yra privalomas legiravimo elementas gaminant nerūdijančias ir karščiui atsparias medžiagas. Jo gebėjimas atsparus korozijai ir perduoti šią kokybę lydiniams išlieka geidžiamiausia metalo kokybė.

Šiame vaizdo įraše aptariamos cheminės chromo junginių savybės ir redokso savybės:

Chromas yra D.I. Mendelejevo periodinės cheminių elementų sistemos 6-osios grupės šoninio pogrupio elementas, kurio atominis skaičius 24. Jis žymimas simboliu Cr (lot. Chromas). Paprastoji medžiaga chromas yra melsvai baltos spalvos kietas metalas.

Cheminės chromo savybės

Normaliomis sąlygomis chromas reaguoja tik su fluoru. Aukštoje temperatūroje (virš 600°C) sąveikauja su deguonimi, halogenais, azotu, siliciu, boru, siera, fosforu.

4Cr + 3O 2 – t° → 2Cr 2 O 3

2Cr + 3Cl 2 – t° → 2CrCl 3

2Cr + N 2 – t° → 2CrN

2Cr + 3S – t° → Cr 2S 3

Kaitinamas, jis reaguoja su vandens garais:

2Cr + 3H 2O → Cr 2O3 + 3H 2

Chromas tirpsta praskiestose stipriose rūgštyse (HCl, H 2 SO 4)

Trūkstant oro susidaro Cr 2+ druskos, o ore – Cr 3+ druskos.

Cr + 2HCl → CrCl 2 + H 2

2Cr + 6HCl + O2 → 2CrCl3 + 2H 2O + H2

Apsauginės oksido plėvelės buvimas ant metalo paviršiaus paaiškina jo pasyvumą koncentruotų rūgščių - oksiduojančių medžiagų - tirpalų atžvilgiu.

Chromo junginiai

Chromo(II) oksidas ir chromo(II) hidroksidas yra bazinės prigimties.

Cr(OH) 2 + 2HCl → CrCl 2 + 2H 2 O

Chromo (II) junginiai yra stiprūs reduktorius; veikiami atmosferos deguonies virsta chromo (III) junginiais.

2CrCl2 + 2HCl → 2CrCl3 + H2

4Cr(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Cr(OH)3

Chromo oksidas (III) Cr 2 O 3 yra žali, vandenyje netirpūs milteliai. Gali būti gaunamas deginant chromo(III) hidroksidą arba kalio ir amonio dichromatus:

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 (vulkano reakcija)

Amfoterinis oksidas. Kai Cr 2 O 3 sulydoma su šarmų, soda ir rūgščių druskomis, gaunami chromo junginiai, kurių oksidacijos laipsnis yra (+3):

Cr 2 O 3 + 2NaOH → 2NaCrO 2 + H 2 O

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

Lydant su šarmo ir oksidatoriaus mišiniu, gaunami oksidacijos būsenos chromo junginiai (+6):

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

Chromo (III) hidroksidas C r (OH) 3 . Amfoterinis hidroksidas. Pilkai žalia, kaitinant suyra, netenka vandens ir susidaro žalia spalva metahidroksidas CrO(OH). Netirpsta vandenyje. Iš tirpalo nusėda mėlynai pilkos ir melsvai žalios spalvos hidratas. Reaguoja su rūgštimis ir šarmais, nesąveikauja su amoniako hidratu.

Pasižymi amfoterinėmis savybėmis – tirpsta tiek rūgštyse, tiek šarmuose:

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 (žalia) + 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

Kvitas: nusodinimas amoniako hidratu iš chromo(III) druskų tirpalo:

Cr 3+ + 3(NH 3 H 2 O) = SUr(OH) 3 ↓+ ЗNН 4+

Cr 2 (SO 4) 3 + 6NaOH → 2Cr(OH) 3 ↓+ 3Na 2 SO 4 (perteklinis šarmas - nuosėdos ištirpsta)

Chromo (III) druskos yra purpurinės arba tamsiai žalios spalvos. Jų cheminės savybės primena bespalves aliuminio druskas.

Cr(III) junginiai gali pasižymėti ir oksiduojančiomis, ir redukuojančiomis savybėmis:

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

2Cr +3 Cl3 + 16NaOH + 3Br 2 → 6NaBr + 6NaCl + 8H 2O + 2Na 2Cr +6 O 4

Šešiavalentys chromo junginiai

Chromo (VI) oksidas CrO 3 – ryškiai raudoni kristalai, tirpūs vandenyje.

Gaunama iš kalio chromato (arba dichromato) ir 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 yra rūgštinis oksidas, su šarmais jis sudaro geltonus chromatus CrO 4 2-:

CrO 3 + 2KOH → K 2 CrO 4 + H 2 O

Rūgščioje aplinkoje chromatai virsta oranžiniais dichromatais 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

Šarminėje aplinkoje ši reakcija vyksta priešinga kryptimi:

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

Kalio dichromatas yra oksidatorius rūgščioje aplinkoje:

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

Kalio chromatas K 2 Kr O 4 . Oksosolis. Geltona, nehigroskopinė. Tirpsta nesuirdamas, termiškai stabilus. Labai gerai tirpsta vandenyje ( geltona tirpalo spalva atitinka CrO 4 2- joną), šiek tiek hidrolizuoja anijoną. Rūgščioje aplinkoje virsta K 2 Cr 2 O 7 . Oksidatorius (silpnesnis nei K 2 Cr 2 O 7). Dalyvauja jonų mainų reakcijose.

Kokybinė reakcija ant CrO 4 2- jono - geltonų bario chromato nuosėdų, kurios suyra stipriai rūgščioje aplinkoje, nusodinimas. Jis naudojamas kaip kandiklis audiniams dažyti, odos rauginimo agentas, selektyvus oksidatorius ir reagentas analitinėje chemijoje.

Svarbiausių reakcijų lygtys:

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, horizontas) = ​​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 (raudona) ↓

Kokybinė 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

Kvitas: chromito sukepinimas su kaliu ore:

4(Сr 2 Fe ‖‖)O 4 + 8К 2 CO 3 + 7O 2 = 8К 2 СrO 4 + 2Fe 2 O 3 + 8СO 2 (1000 °С)

Kalio dichromatas K 2 Kr 2 O 7 . Oksosolis. Techninis pavadinimas chromo viršūnė. Oranžinės raudonos spalvos, nehigroskopiškas. Lydosi nesuirdamas ir suyra toliau kaitinant. Labai gerai tirpsta vandenyje ( oranžinė Tirpalo spalva atitinka Cr 2 O 7 2- joną. Šarminėje aplinkoje susidaro K 2 CrO 4 . Tipiškas oksidatorius tirpale ir lydymosi metu. Dalyvauja jonų mainų reakcijose.

Kokybinės reakcijos- mėlyna eterinio tirpalo spalva, kai yra H 2 O 2, mėlyna vandeninio tirpalo spalva, veikiant atominiam vandeniliui.

Naudojamas kaip odos rauginimo priemonė, audiniams dažyti naudojamas kandiklis, pirotechnikos kompozicijų komponentas, analitinės chemijos reagentas, metalo korozijos inhibitorius, mišinyje su H 2 SO 4 (konc.) - cheminiams indams plauti.

Svarbiausių reakcijų lygtys:

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 (verda)

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

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

Cr2O72- +14H + +6I - =2Cr3+ +3I2↓+7H2O

Cr2O72- +2H + +3SO2 (g) = 2Cr3+ +3SO42- +H2O

Cr 2 O 7 2- +H 2 O +3H 2 S (g) =3S↓+2OH - +2Cr2 (OH) 3 ↓

Cr 2 O 7 2- (konc.) +2Ag + (dil.) =Ag 2 Cr 2 O 7 (raudona) ↓

Cr 2 O 7 2- (dil.) +H 2 O +Pb 2+ =2H + + 2PbCrO 4 (raudona) ↓

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

Kvitas: K 2 CrO 4 apdorojimas sieros rūgštimi:

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

Chromas (Cr) yra D. I. Mendelejevo periodinės cheminių elementų sistemos ketvirtojo periodo šeštosios grupės antrinio pogrupio elementas, kurio atominis skaičius 24 ir atominė masė 51,996. Chromas yra melsvai baltos spalvos kietas metalas. Turi aukštą cheminį atsparumą. Kambario temperatūroje Cr yra atsparus vandeniui ir orui. Šis elementas yra vienas iš svarbiausių metalų, naudojamų pramoniniam plienų legiravimui. Chromo junginiai pasižymi ryškiomis įvairių spalvų spalvomis, todėl ir gavo savo pavadinimą. Galų gale, išvertus iš graikų kalbos, „chromas“ reiškia „dažai“.

Yra žinomi 24 chromo izotopai nuo 42Cr iki 66Cr. Stabilūs natūralūs izotopai yra 50Cr (4,31%), 52Cr (87,76%), 53Cr (9,55%) ir 54Cr (2,38%). Iš šešių dirbtinių radioaktyviųjų izotopų svarbiausias yra 51Cr, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 27,8 dienos. Jis naudojamas kaip izotopų indikatorius.

Skirtingai nuo senovės metalų (aukso, sidabro, vario, geležies, alavo ir švino), chromas turi savo „atradėją“. 1766 m. Jekaterinburgo apylinkėse buvo rastas mineralas, vadinamas „Sibiro raudonuoju švinu“ - PbCrO4. 1797 m. L. N. Vauquelinas atrado elementą Nr. 24 mineraliniame krokoite – natūralaus švino chromato. tai buvo chromitas FeCr2O4), rastas Urale. Vėliau, 1799 m., F. Tassert aptiko naują metalą tame pačiame minerale, rastame pietryčių Prancūzijoje. Manoma, kad būtent Tassertas pirmasis sugebėjo gauti gana gryną metalinį chromą.

Metalo chromas naudojamas chromavimui, taip pat kaip vienas iš svarbiausių legiruotojo plieno (ypač nerūdijančio plieno) komponentų. Be to, chromas buvo naudojamas daugelyje kitų lydinių (rūgščiai ir karščiui atsparaus plieno). Juk šio metalo patekimas į plieną padidina jo atsparumą korozijai tiek vandeninėje aplinkoje esant normaliai temperatūrai, tiek dujose esant aukštesnei temperatūrai. Chrominiai plienai pasižymi padidintu kietumu. Chromas naudojamas dengiant termochromu – procese, kurio metu apsauginis Cr poveikis atsiranda dėl to, kad plieno paviršiuje susidaro plona, ​​bet patvari oksido plėvelė, kuri neleidžia metalui sąveikauti su aplinka.

Chromo junginiai taip pat plačiai naudojami ugniai atsparioje pramonėje: krosnys ir kiti metalurgijos įrenginiai yra iškloti magnezito-chromito plytomis.

Chromas yra vienas iš biogeninių elementų, kurie nuolat patenka į augalų ir gyvūnų audinius. Augalų lapuose yra chromo, kur jis yra mažos molekulinės masės komplekso, nesusijusio su tarpląstelinėmis struktūromis, pavidalu. Iki šiol mokslininkams nepavyko įrodyti šio elemento būtinumo augalams. Tačiau gyvūnams Cr dalyvauja lipidų, baltymų (fermento tripsino dalis) ir angliavandenių (struktūrinis gliukozei atsparaus faktoriaus komponentas) metabolizme. Yra žinoma, kad biocheminiuose procesuose dalyvauja tik trivalentis chromas. Kaip ir dauguma kitų svarbių maistinių medžiagų, chromas į gyvūnų ar žmogaus organizmą patenka su maistu. Sumažėjus šio mikroelemento kiekiui organizme, lėtėja augimas, smarkiai padidėja cholesterolio kiekis kraujyje ir sumažėja periferinių audinių jautrumas insulinui.

Tuo pačiu metu gryna forma chromas yra labai toksiškas – Cr metalo dulkės dirgina plaučių audinį, chromo (III) junginiai sukelia dermatitą. Chromo (VI) junginiai sukelia įvairias žmonių ligas, įskaitant vėžį.

Biologinės savybės

Chromas yra svarbus biogeninis elementas, kuris tikrai yra augalų, gyvūnų ir žmonių audiniuose. Vidutinis šio elemento kiekis augaluose yra 0,0005%, beveik visas jis kaupiasi šaknyse (92-95%), likusi dalis yra lapuose. Aukštesni augalai netoleruoja didesnių nei 3∙10-4 mol/l šio metalo koncentracijų. Gyvūnuose chromo kiekis svyruoja nuo dešimties tūkstantųjų iki dešimties milijonų procentų. Tačiau planktone chromo kaupimosi koeficientas yra nuostabus – 10 000–26 000 Suaugusio žmogaus organizme Cr kiekis svyruoja nuo 6 iki 12 mg. Be to, fiziologinis chromo poreikis žmonėms nėra pakankamai tiksliai nustatytas. Tai labai priklauso nuo mitybos – valgant daug cukraus turintį maistą, organizmo chromo poreikis didėja. Visuotinai priimta, kad žmogui šio elemento per dieną reikia maždaug 20–300 mcg. Kaip ir kiti biogeniniai elementai, chromas gali kauptis kūno audiniuose, ypač plaukuose. Būtent juose chromo kiekis rodo kūno aprūpinimo šiuo metalu laipsnį. Deja, su amžiumi chromo „atsargos“ audiniuose išsenka, išskyrus plaučius.

Chromas dalyvauja lipidų, baltymų (yra fermento tripsino), angliavandenių (yra struktūrinė gliukozei atsparaus faktoriaus sudedamoji dalis). Šis veiksnys užtikrina ląstelių receptorių sąveiką su insulinu, taip sumažinant organizmo jo poreikį. Gliukozės tolerancijos faktorius (GTF) sustiprina insulino veikimą visuose su juo susijusiuose medžiagų apykaitos procesuose. Be to, chromas dalyvauja reguliuojant cholesterolio apykaitą ir yra tam tikrų fermentų aktyvatorius.

Pagrindinis chromo šaltinis gyvūnams ir žmonėms yra maistas. Mokslininkai nustatė, kad chromo koncentracija augaliniame maiste yra žymiai mažesnė nei gyvuliniame maiste. Turtingiausi chromo šaltiniai yra alaus mielės, mėsa, kepenys, ankštiniai augalai ir sveiki neperdirbti grūdai. Sumažėjus šio metalo kiekiui maiste ir kraujyje, mažėja augimo greitis, padidėja cholesterolio kiekis kraujyje, sumažėja periferinių audinių jautrumas insulinui (į diabetą panaši būsena). Be to, didėja rizika susirgti ateroskleroze ir aukštesnės nervų veiklos sutrikimais.

Tačiau net ir esant miligramo frakcijai kubiniame metre atmosferoje, visi chromo junginiai turi toksinį poveikį organizmui. Apsinuodijimas chromu ir jo junginiais yra dažnas jų gamybos metu, mechanikos inžinerijoje, metalurgijoje, tekstilės pramonėje. Chromo toksiškumo laipsnis priklauso nuo jo junginių cheminės struktūros – dichromatai yra toksiškesni už chromatus, Cr+6 junginiai yra toksiškesni už Cr+2 ir Cr+3 junginius. Apsinuodijimo požymiai yra sausumo ir skausmo pojūtis nosies ertmėje, gerklės skausmas, pasunkėjęs kvėpavimas, kosulys ir panašūs simptomai. Jei yra nedidelis chromo garų ar dulkių perteklius, apsinuodijimo požymiai išnyksta netrukus po to, kai darbas ceche sustoja. Ilgai nuolat kontaktuojant su chromo junginiais, atsiranda lėtinio apsinuodijimo požymių – silpnumas, nuolatiniai galvos skausmai, svorio kritimas, dispepsija. Prasideda virškinamojo trakto, kasos, kepenų veiklos sutrikimai. Vystosi bronchitas, bronchinė astma ir pneumosklerozė. Atsiranda odos ligos – dermatitas, egzema. Be to, chromo junginiai yra pavojingi kancerogenai, kurie gali kauptis kūno audiniuose ir sukelti vėžį.

Apsinuodijimo prevencija apima personalo, dirbančio su chromu ir jo junginiais, periodines medicinines apžiūras; vėdinimo, dulkių slopinimo ir dulkių surinkimo įrangos įrengimas; darbuotojai naudoja asmenines apsaugos priemones (respiratorius, pirštines).

Šaknis „chromas“ savo sąvokoje „spalva“, „dažai“ yra daugelio žodžių, vartojamų įvairiose srityse: mokslo, technologijų ir net muzikos, dalis. Daugelyje fotografijos juostų pavadinimų yra ši šaknis: „ortochromas“, „panchromas“, „izopanchromas“ ir kt. Žodis chromosoma sudarytas iš dviejų graikiškų žodžių: chromo ir soma. Pažodžiui tai gali būti išversta kaip „nudažytas kūnas“ arba „dažytas kūnas“. Struktūrinis chromosomos elementas, susidaręs ląstelės branduolio tarpfazėje dėl chromosomų dubliavimosi, vadinamas „chromatidu“. „Chromatinas“ yra chromasomų medžiaga, esanti augalų ir gyvūnų ląstelių branduoliuose, kuri intensyviai nudažyta branduoliniais dažais. „Chromatoforai“ yra gyvūnų ir žmonių pigmentinės ląstelės. Muzikoje vartojama „chromatinės skalės“ sąvoka. „Khromka“ yra viena iš rusiško akordeono rūšių. Optikoje yra „chromatinės aberacijos“ ir „chromatinės poliarizacijos“ sąvokos. „Chromatografija“ yra fizikinis ir cheminis mišinių atskyrimo ir analizės metodas. „Chromoskopas“ – tai prietaisas spalvotam vaizdui gauti optiškai sujungiant du ar tris spalvomis atskirtus fotografijos vaizdus, ​​apšviečiamus specialiai parinktais skirtingų spalvų filtrais.

Toksiškiausias yra chromo (VI) oksidas CrO3, jis priklauso I pavojingumo klasei. Mirtina dozė žmogui (per burną) 0,6 g etilo alkoholis užsiliepsnoja nuo sąlyčio su šviežiai paruoštu CrO3!

Labiausiai paplitusioje nerūdijančio plieno klasėje yra 18% Cr, 8% Ni, apie 0,1% C. Jis puikiai atsparus korozijai ir oksidacijai, išlaiko stiprumą aukštoje temperatūroje. Būtent iš šio plieno buvo pagaminti lakštai, panaudoti statant V.I. Mukhina „Darbininkė ir kolūkio moteris“.

Ferochromas, naudojamas metalurgijos pramonėje chromo plieno gamyboje, XIX amžiaus pabaigoje buvo labai prastos kokybės. Taip yra dėl mažo chromo kiekio jame – tik 7-8%. Tada jis buvo vadinamas "Tasmanijos ketaus" dėl to, kad originali geležies-chromo rūda buvo importuota iš Tasmanijos.

Anksčiau buvo minėta, kad chromo alūnas naudojamas odos rauginimui. Dėl to atsirado „chromuotų“ batų sąvoka. Chromo junginiais rauginta oda įgauna blizgesį, blizgesį ir tvirtumą.

Daugelis laboratorijų naudoja „chromo mišinį“ - sotaus kalio dichromato tirpalo ir koncentruotos sieros rūgšties mišinį. Jis naudojamas stiklo ir plieno laboratorinių stiklo dirbinių paviršių nuriebalinimui. Jis oksiduoja riebalus ir pašalina jų likučius. Tik su šiuo mišiniu elkitės atsargiai, nes tai stiprios rūgšties ir stipraus oksidatoriaus mišinys!

Šiais laikais mediena vis dar naudojama kaip statybinė medžiaga, nes ji nebrangi ir lengvai apdirbama. Bet turi ir daug neigiamų savybių – jautrumą gaisrams, jį naikinančioms grybelinėms ligoms. Siekiant išvengti visų šių bėdų, mediena impregnuojama specialiais junginiais, kuriuose yra chromatų ir dichromatų bei cinko chlorido, vario sulfato, natrio arsenato ir kai kurių kitų medžiagų. Dėl tokių kompozicijų mediena padidina atsparumą grybeliams ir bakterijoms, taip pat atvirai ugniai.

„Chrome“ spausdinimo srityje užėmė ypatingą nišą. 1839 m. buvo atrasta, kad natrio bichromatu impregnuotas popierius staiga paruduoja veikiamas ryškios šviesos. Tada paaiškėjo, kad bichromatinės dangos ant popieriaus po ekspozicijos netirpsta vandenyje, o sudrėkintos įgauna melsvą atspalvį. Spausdintuvai pasinaudojo šia savybe. Norimas raštas buvo nufotografuotas ant plokštelės su koloidine danga, kurioje yra dichromato. Apšviestos vietos skalbimo metu neištirpdavo, o neeksponuotos – ištirpo, o plokštelėje liko raštas, nuo kurio buvo galima spausdinti.

Istorija

Elemento Nr.24 atradimo istorija prasidėjo 1761 m., kai netoli Jekaterinburgo esančioje Berezovskio kasykloje (Rytinė Uralo kalnų papėdė) buvo rastas neįprastas raudonas mineralas, kuris, sumaltas į dulkes, įgavo geltoną spalvą. Radinys priklausė Sankt Peterburgo universiteto profesoriui Johannui Gottlobui Lehmannui. Po penkerių metų mokslininkas mėginius pristatė į Sankt Peterburgo miestą, kur su jais atliko eilę eksperimentų. Visų pirma jis neįprastus kristalus apdorojo druskos rūgštimi, todėl susidarė baltos nuosėdos, kuriose rasta švino. Remdamasis gautais rezultatais, Lehmanas pavadino mineralą Sibiro raudonuoju švinu. Tai istorija apie krokoito (iš graikų „krokos“ - šafrano) - natūralaus švino chromato PbCrO4 atradimą.

Susidomėjęs šiuo radiniu, vokiečių gamtininkas ir keliautojas Peteris Simonas Pallas surengė ir vadovavo Sankt Peterburgo mokslų akademijos ekspedicijai į Rusijos širdį. 1770 metais ekspedicija pasiekė Uralą ir aplankė Berezovskio kasyklą, kur buvo paimti tiriamo mineralo mėginiai. Taip tai apibūdina pats keliautojas: „Šio nuostabaus raudonojo švino mineralo nėra jokiame kitame telkinyje. Susmulkinus į miltelius, jis pagelsta ir gali būti naudojamas meninėse miniatiūrose. Vokietijos įmonė įveikė visus krokoito kasybos ir pristatymo į Europą sunkumus. Nepaisant to, kad šios operacijos truko mažiausiai dvejus metus, netrukus kilmingų Paryžiaus ir Londono džentelmenų vežimai keliavo išdažyti smulkiai maltu krokotu. Daugelio senojo pasaulio universitetų mineraloginių muziejų kolekcijos buvo praturtintos geriausiais šio mineralo pavyzdžiais iš Rusijos gelmių. Tačiau Europos mokslininkai negalėjo išsiaiškinti paslaptingo mineralo sudėties.

Tai tęsėsi trisdešimt metų, kol 1796 m. Sibiro raudonojo švino pavyzdys pateko į Paryžiaus mineraloginės mokyklos chemijos profesoriaus Nicolas Louis Vauquelin rankas. Išanalizavęs krokoitą, mokslininkas jame nieko nerado, išskyrus geležies, švino ir aliuminio oksidus. Vėliau Vauquelin krokoitą apdorojo kalio (K2CO3) tirpalu ir, nusodinus baltas švino karbonato nuosėdas, išskyrė geltoną nežinomos druskos tirpalą. Atlikęs daugybę eksperimentų apdorojant mineralą įvairių metalų druskomis, profesorius, naudodamas druskos rūgštį, išskyrė „raudonosios švino rūgšties“ tirpalą - chromo oksidą ir vandenį (chromo rūgštis yra tik praskiestuose tirpaluose). Išgarindamas šį tirpalą, jis gavo rubino raudonumo kristalus (chromo anhidridą). Tolesnis kristalų kaitinimas grafito tiglyje, esant anglims, davė daug susilydžiusių pilkų adatos formos kristalų – naujo, iki šiol nežinomo metalo. Kita eksperimentų serija parodė didelį gauto elemento atsparumą ugniai ir jo atsparumą rūgštims. Paryžiaus mokslų akademija iš karto tapo šio atradimo liudininku, primygtinai reikalaujant, mokslininkas pavadino naują elementą - chromą (iš graikų „spalva“, „spalva“) dėl įvairių junginių atspalvių; jis susiformuoja. Tolesniuose darbuose Vauquelinas užtikrintai teigė, kad kai kurių brangakmenių, taip pat natūralių berilio ir aliuminio silikatų smaragdinė spalva paaiškinama juose esančių chromo junginių priemaišomis. Pavyzdys yra smaragdas, kuris yra žalios spalvos berilis, kuriame aliuminis iš dalies pakeistas chromu.

Akivaizdu, kad Vauquelin negavo gryno metalo, greičiausiai jo karbidų, ką patvirtina adatos formos šviesiai pilkų kristalų forma. Gryną chromo metalą vėliau gavo F. Tassert, tikriausiai 1800 m.

Be to, nepriklausomai nuo Vauquelin, chromą atrado Klaprothas ir Lowitzas 1798 m.

Buvimas gamtoje

Žemės žarnyne chromas yra gana dažnas elementas, nepaisant to, kad jo nėra laisvos formos. Jo klarko (vidutinis kiekis žemės plutoje) yra 8,3,10-3% arba 83 g/t. Tačiau jo pasiskirstymas tarp veislių yra netolygus. Šis elementas daugiausia būdingas Žemės mantijai, faktas yra tas, kad ultramafinės uolienos (peridotitai), kurių sudėtis, manoma, yra artima mūsų planetos mantijai, yra turtingiausia chromo: 2 10-1% arba 2 kg/t. Tokiose uolienose Cr formuoja masyvias ir pasklidusias rūdas, su jomis siejamas didžiausių šio elemento telkinių susidarymas. Chromo kiekis taip pat didelis bazinėse uolienose (bazaltuose ir kt.) 2 10-2% arba 200 g/t. Daug mažiau Cr randama rūgščiose uolienose: 2,5 10-3%, nuosėdinėse uolienose (smėlio akmenyse) - 3,5 10-3%, skalūnuose taip pat yra chromo - 9 10-3%.

Galima daryti išvadą, kad chromas yra tipiškas litofilinis elementas ir beveik visa jo yra giliuose Žemės vidų mineraluose.

Yra trys pagrindiniai chromo mineralai: magnochromitas (Mn, Fe)Cr2O4, chromopikotitas (Mg, Fe)(Cr, Al)2O4 ir aliuminchromitas (Fe, Mg)(Cr, Al)2O4. Šie mineralai turi vieną pavadinimą – chromo špinelis ir bendrą formulę (Mg, Fe)O (Cr, Al, Fe)2O3. Jų išvaizda nesiskiria ir netiksliai vadinami „chromitais“. Jų sudėtis kinta. Svarbiausių komponentų kiekis skiriasi (masės %): Cr2O3 nuo 10,5 iki 62,0; Al2O3 nuo 4 iki 34,0; Fe2O3 nuo 1,0 iki 18,0; FeO nuo 7,0 iki 24,0; MgO nuo 10,5 iki 33,0; SiO2 nuo 0,4 iki 27,0; TiO2 priemaišų iki 2; V2O5 iki 0,2; ZnO iki 5; MnO iki 1. Kai kuriose chromo rūdose yra 0,1-0,2 g/t platinos grupės elementų ir iki 0,2 g/t aukso.

Be įvairių chromitų, chromas yra daugelio kitų mineralų – chromo vesuviano, chromo chlorito, chromo turmalino, chromo žėručio (fuksito), chromo granato (uvarovito) ir kt., kurie dažnai lydi rūdas, bet nėra pramoniniai. svarbą. Chromas yra palyginti silpnas vandens migrantas. Egzogeninėmis sąlygomis chromas, kaip ir geležis, migruoja suspensijų pavidalu ir gali nusodinti moliuose. Mobiliausia forma yra chromatai.

Praktinę reikšmę turbūt turi tik chromitas FeCr2O4, priklausantis spineliams – kubinės sistemos izomorfiniams mineralams, kurių bendra formulė MO Me2O3, kur M – dvivalentis metalo jonas, o Me – trivalentis metalo jonas. Be spinelių, chromo yra ir daugelyje daug rečiau paplitusių mineralų, pavyzdžiui, melanochroite 3PbO 2Cr2O3, vokelenite 2(Pb,Cu)CrO4(Pb,Cu)3(PO4)2, tarapacaite K2CrO4, diceite CaIO3 CaCrO4 ir kt.

Chromitai dažniausiai randami juodos spalvos granuliuotų masių pavidalu, rečiau - oktaedrinių kristalų pavidalu, turi metalinį blizgesį ir būna ištisinių masių pavidalu.

XX amžiaus pabaigoje chromo atsargos (nustatyta) beveik penkiasdešimtyje pasaulio šalių, kuriose yra šio metalo telkinių, sudarė 1674 mln. tonų. Pirmaujančią vietą užima Pietų Afrikos Respublika – 1050 mln. įnašą įneša Bushveld kompleksas (apie 1000 mln. tonų). Antroji vieta pagal chromo išteklius tenka Kazachstanui, kur Aktobės regione (Kempirsay masyvas) kasama labai aukštos kokybės rūda. Kitos šalys taip pat turi šio elemento atsargų. Turkija (Guleman), Filipinai Luzono saloje, Suomija (Kemi), Indija (Sukinda) ir kt.

Mūsų šalis turi savo išplėtotus chromo telkinius Urale (Donskoje, Saranovskoje, Chalilovskoje, Alapaevskoje ir daugelyje kitų). Be to, XIX amžiaus pradžioje Uralo telkiniai buvo pagrindiniai chromo rūdos šaltiniai. Tik 1827 m. amerikietis Isaacas Tisonas Merilando ir Pensilvanijos pasienyje aptiko didelį chromo rūdos telkinį, kuris daugelį metų užgrobė kasybos monopolį. 1848 metais Turkijoje, netoli Bursos, buvo aptiktos aukštos kokybės chromito telkiniai ir netrukus (po Pensilvanijos telkinio išeikvojimo) būtent ši šalis perėmė monopolininko vaidmenį. Tai tęsėsi iki 1906 m., Kai Pietų Afrikoje ir Indijoje buvo aptikti turtingi chromito telkiniai.

Taikymas

Iš viso šiandien sunaudojama apie 15 mln. tonų gryno chromo metalo. Elektrolitinio chromo – gryniausio – gamybai tenka 5 mln. tonų, tai yra trečdalis viso suvartojimo.

Chromas plačiai naudojamas legiruoti plieną ir lydinius, suteikiant jiems atsparumą korozijai ir karščiui. Daugiau nei 40% gauto gryno metalo sunaudojama gaminant tokius „superlydinius“. Labiausiai žinomi atsparūs lydiniai yra nichromas, kurio Cr kiekis yra 15-20%, karščiui atsparūs lydiniai - 13-60% Cr, nerūdijantys lydiniai - 18% Cr ir rutuliniai guolių plienai 1% Cr. Chromo pridėjimas prie įprasto plieno pagerina jų fizines savybes ir daro metalą jautresnį terminiam apdorojimui.

Metalinis chromas naudojamas chromavimui – plonu chromo sluoksniu padengiamas plieno lydinių paviršius, siekiant padidinti šių lydinių atsparumą korozijai. Chromo danga puikiai atlaiko drėgno atmosferos oro, sūraus jūros oro, vandens, azoto ir daugumos organinių rūgščių poveikį. Tokios dangos turi dvi paskirtis: apsauginę ir dekoratyvinę. Apsauginių dangų storis yra apie 0,1 mm, jos dedamos tiesiai ant gaminio ir padidina atsparumą dilimui. Dekoratyvinės dangos turi estetinę vertę. Tokios dangos storis tik 0,0002–0,0005 mm.

Chromo junginiai taip pat aktyviai naudojami įvairiose srityse.

Ugniai atsparių medžiagų gamyboje naudojama pagrindinė chromo rūda – chromitas FeCr2O4. Magnezito-chromito plytos yra chemiškai pasyvios ir atsparios karščiui, atlaiko staigius, pasikartojančius temperatūros pokyčius, todėl naudojamos krosnių arkų konstrukcijose bei kitų metalurginių įrenginių ir konstrukcijų darbo erdvėse.

Chromo (III) oksido kristalų - Cr2O3 kietumas yra panašus į korundo kietumą, o tai užtikrina jo naudojimą šlifavimo ir šlifavimo pastų kompozicijose, naudojamose mechaninės inžinerijos, juvelyrikos, optikos ir laikrodžių pramonėje. Jis taip pat naudojamas kaip tam tikrų organinių junginių hidrinimo ir dehidrinimo katalizatorius. Cr2O3 naudojamas dažymui kaip žalias pigmentas ir stiklo dažymui.

Kalio chromatas - K2CrO4 naudojamas odos rauginimui, kaip kandiklis tekstilės pramonėje, dažų gamyboje, balinant vašku.

Kalio dichromatas (chrominis) – K2Cr2O7 taip pat naudojamas odų rauginimui, kaip kosulys audiniams dažyti, taip pat yra metalų ir lydinių korozijos inhibitorius. Naudojamas degtukų gamyboje ir laboratoriniais tikslais.

Chromo (II) chloridas CrCl2 yra labai stiprus reduktorius, lengvai oksiduojamas net atmosferos deguonimi, kuris naudojamas dujų analizėje kiekybinei O2 absorbcijai. Be to, jis ribotai naudojamas gaminant chromą išlydytų druskų elektrolizės ir chromatometrijos būdu.

Chromo-kalio alūnas K2SO4.Cr2(SO4)3 24H2O daugiausia naudojamas tekstilės pramonėje – odų rauginimui.

Bevandenis chromo chloridas CrCl3 naudojamas chromo dangoms padengti plieno paviršių cheminio nusodinimo garais būdu ir yra kai kurių katalizatorių sudedamoji dalis. CrCl3 hidratai yra kandžiai dažant audinius.

Iš švino chromato PbCrO4 gaminami įvairūs dažai.

Natrio dichromato tirpalas naudojamas plieninės vielos paviršiui prieš cinkavimą nuvalyti ir ėsdinti, taip pat žalvariui pašviesinti. Chromo rūgštis gaunama iš natrio dichromato, kuris naudojamas kaip elektrolitas chromuojant metalines dalis.

Gamyba

Gamtoje chromas randamas daugiausia chromo geležies rūdos pavidalu FeO∙Cr2O3, kai jis redukuojamas anglimis, gaunamas chromo lydinys su geležimi – ferochromas, kuris tiesiogiai naudojamas metalurgijos pramonėje chromo plieno gamyboje; . Chromo kiekis šioje kompozicijoje siekia 80% (pagal svorį).

Chromo (III) oksido redukcija anglimi yra skirta gauti daug anglies turintį chromą, reikalingą specialių lydinių gamybai. Procesas atliekamas elektrinėje lankinėje krosnyje.

Norint gauti gryną chromą, pirmiausia paruošiamas chromo(III) oksidas, o po to redukuojamas aliuminoterminiu metodu. Šiuo atveju miltelių arba aliuminio drožlių (Al) ir chromo oksido (Cr2O3) mišinys pirmiausia kaitinamas iki 500–600 °C temperatūros. Tada pradedama redukuoti bario mišiniu. peroksidu su aliuminio milteliais arba uždegant dalį įkrovos, po to įdedant likusią dalį. Šiame procese svarbu, kad gautos šiluminės energijos pakaktų chromui išlydyti ir atskirti nuo šlako.

Cr2O3 + 2Al = 2Cr + 2Al2O3

Tokiu būdu gautame chrome yra tam tikras kiekis priemaišų: geležies 0,25-0,40%, sieros 0,02%, anglies 0,015-0,02%. Grynos medžiagos kiekis yra 99,1–99,4%. Šis chromas yra trapus ir lengvai sumalamas į miltelius.

Šio metodo realumą dar 1859 metais įrodė ir pademonstravo Friedrichas Wöhleris. Pramoniniu mastu aliuminoterminis chromo redukavimas tapo įmanomas tik tada, kai atsirado pigaus aliuminio gamybos būdas. Goldschmidtas pirmasis sukūrė saugų būdą reguliuoti labai egzoterminį (taigi sprogstamąjį) redukcijos procesą.

Kai reikia gauti didelio grynumo chromą, pramonė naudoja elektrolitinius metodus. Elektrolizė atliekama naudojant chromo anhidrido, chromoamonio alūno arba chromo sulfato mišinį su praskiesta sieros rūgštimi. Chromas, nusodintas ant aliuminio arba nerūdijančio plieno katodų elektrolizės metu, turi ištirpusių dujų kaip priemaišų. 99,90–99,995% grynumas gali būti pasiektas naudojant aukštos temperatūros (1500–1700 °C) valymą vandenilio sraute ir vakuuminį degazavimą. Pažangios elektrolitinio chromo rafinavimo technologijos pašalina iš žaliavinio produkto sierą, azotą, deguonį ir vandenilį.

Be to, galima gauti Cr metalą elektrolizės būdu CrCl3 arba CrF3 lydosi mišinyje su kalio, kalcio ir natrio fluoridais 900 ° C temperatūroje argono aplinkoje.

Gryno chromo gavimo elektrolitinio metodo galimybę Bunsenas įrodė 1854 m., elektrolizuodamas vandeninį chromo chlorido tirpalą.

Pramonė taip pat naudoja silikoterminį gryno chromo gamybos metodą. Šiuo atveju chromas redukuojamas iš oksido siliciu:

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

Chromas silikoterminiu būdu lydomas lankinėse krosnyse. Negesintų kalkių pridėjimas leidžia paversti ugniai atsparų silicio dioksidą į mažai tirpstantį kalcio silikato šlaką. Silicoterminio chromo grynumas yra maždaug toks pat kaip aliuminioterminio chromo, tačiau natūralu, kad silicio kiekis jame yra šiek tiek didesnis, o aliuminio - šiek tiek mažesnis.

Cr taip pat gali būti gaunamas redukuojant Cr2O3 vandeniliu 1500°C temperatūroje, bevandenį CrCl3 redukuojant vandeniliu, šarminiais arba šarminiais žemės metalais, magniu ir cinku.

Chromui gauti buvo bandoma naudoti ir kitus redukuojančius agentus – anglį, vandenilį, magnį. Tačiau šie metodai nėra plačiai naudojami.

Van Arkel-Kuchman-De Boer procese naudojamas chromo (III) jodido skaidymas ant vielos, įkaitintos iki 1100 ° C, ant jos nusodinant gryną metalą.

Fizinės savybės

Chromas yra kietas, labai sunkus, ugniai atsparus, kalusis plieno pilkos spalvos metalas. Grynas chromas yra gana plastiškas, kristalizuojasi į kūną nukreiptoje grotelėje, a = 2,885 Å (esant 20 ° C temperatūrai). Esant maždaug 1830° C temperatūrai, yra didelė tikimybė, kad jis virs modifikacija su į veidą orientuota gardele, a = 3,69 Å. Atominis spindulys 1,27 Å; joniniai spinduliai Cr2+ 0,83 Å, Cr3+ 0,64 Å, Cr6+ 0,52 Å.

Chromo lydymosi temperatūra tiesiogiai priklauso nuo jo grynumo. Todėl nustatyti šį gryno chromo rodiklį yra labai nelengva užduotis – juk net ir nedidelis azoto ar deguonies priemaišų kiekis gali gerokai pakeisti lydymosi temperatūros reikšmę. Daugelis mokslininkų nagrinėjo šią problemą dešimtmečius ir gavo rezultatus, kurie yra toli vienas nuo kito: nuo 1513 iki 1920 ° C. Anksčiau buvo visuotinai priimta, kad šis metalas lydosi 1890 ° C temperatūroje, tačiau šiuolaikiniai tyrimai rodo temperatūrą. 1907 ° C, chromas verda aukštesnėje nei 2500 ° C temperatūroje – duomenys taip pat skiriasi: nuo 2199 ° C iki 2671 ° C. Chromo tankis mažesnis nei geležies; jis yra 7,19 g/cm3 (esant 200° C temperatūrai).

Chromas pasižymi visomis pagrindinėmis metalams būdingomis savybėmis – gerai praleidžia šilumą, jo atsparumas elektros srovei labai mažas, kaip ir daugumai metalų, chromas turi būdingą blizgesį. Be to, šis elementas turi vieną labai įdomią savybę: faktas yra tas, kad 37 ° C temperatūroje jo elgesio negalima paaiškinti - staigiai pasikeičia daugelis fizinių savybių, šis pokytis yra staigus. Chromas, kaip ir sergantis žmogus, esant 37°C temperatūrai, pradeda veikti: vidinė chromo trintis pasiekia maksimumą, tamprumo modulis nukrenta iki minimalių verčių. Nuolat kinta elektros laidumo šuolių reikšmė, termoelektrovaros jėga ir tiesinio plėtimosi koeficientas. Mokslininkai kol kas negali paaiškinti šio reiškinio.

Chromo savitoji šiluminė talpa yra 0,461 kJ/(kg.K) arba 0,11 cal/(g °C) (esant 25 °C temperatūrai); šilumos laidumo koeficientas 67 W/(m K) arba 0,16 cal/(cm sek °C) (esant 20 °C temperatūrai). Šiluminis tiesinio plėtimosi koeficientas 8,24 10-6 (esant 20 °C). Chromo savitoji elektrinė varža 20 ° C temperatūroje yra 0,414 μΩ m, o jo šiluminis elektrinės varžos koeficientas 20–600 ° C diapazone yra 3,01 10–3.

Yra žinoma, kad chromas yra labai jautrus priemaišoms – dėl mažiausių frakcijų kitų elementų (deguonies, azoto, anglies) chromas gali būti labai trapus. Be šių priemaišų chromą gauti itin sunku. Dėl šios priežasties šis metalas nenaudojamas konstrukciniams tikslams. Tačiau metalurgijoje jis aktyviai naudojamas kaip legiravimo medžiaga, nes jo pridėjimas prie lydinio daro plieną kietą ir atsparų dilimui, nes chromas yra kiečiausias iš visų metalų – jis pjausto stiklą kaip deimantas! Didelio grynumo chromo Brinelio kietumas yra 7-9 Mn/m2 (70-90 kgf/cm2). Spyruoklinis, spyruoklinis, įrankių, antspaudų ir rutulinių guolių plienas yra legiruotas chromu. Juose (išskyrus rutulinių guolių plieną) yra chromo kartu su manganu, molibdenu, nikeliu ir vanadžiu. Chromo pridėjimas į įprastą plieną (iki 5% Cr) pagerina jų fizines savybes ir daro metalą jautresnį terminiam apdorojimui.

Chromas yra antiferomagnetinis, specifinis magnetinis jautrumas 3,6 10-6. Elektrinė varža 12,710-8 Ohm. Chromo tiesinio plėtimosi temperatūros koeficientas yra 6,210-6. Šio metalo garavimo šiluma yra 344,4 kJ/mol.

Chromas yra atsparus korozijai ore ir vandenyje.

Cheminės savybės

Chemiškai chromas yra gana inertiškas, tai paaiškinama tuo, kad ant jo paviršiaus yra patvari plona oksido plėvelė. Cr nesioksiduoja ore, net esant drėgmei. Kaitinant, oksidacija vyksta tik metaliniame paviršiuje. 1200°C temperatūroje plėvelė sunaikinama ir oksidacija vyksta daug greičiau. 2000°C temperatūroje chromas dega ir susidaro žalias chromo (III) oksidas Cr2O3, kuris turi amfoterinių savybių. Lydant Cr2O3 su šarmais, gaunami chromitai:

Cr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + H2O

Nekalcinuotas chromo(III) oksidas lengvai tirpsta šarminiuose tirpaluose ir rūgštyse:

Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O

Junginiuose chromo oksidacijos būsenos daugiausia yra Cr+2, Cr+3, Cr+6. Stabiliausi yra Cr+3 ir Cr+6. Taip pat yra junginių, kuriuose chromas turi oksidacijos būsenas Cr+1, Cr+4, Cr+5. Chromo junginiai yra labai įvairių spalvų: balta, mėlyna, žalia, raudona, violetinė, juoda ir daugelis kitų.

Chromas lengvai reaguoja su praskiestais druskos ir sieros rūgščių tirpalais, sudarydamas chromo chloridą ir sulfatą bei išskirdamas vandenilį:

Cr + 2HCl = CrCl2 + H2

Aqua regia ir azoto rūgštis pasyvina chromą. Be to, azoto rūgštimi pasyvintas chromas netirpsta praskiestose sieros ir druskos rūgštyse net ilgai verdant jų tirpaluose, tačiau tam tikru momentu ištirpsta, kartu su išsiskiriančio vandenilio smarkiu putojimu. Šis procesas paaiškinamas tuo, kad chromas iš pasyvios būsenos pereina į aktyvią, kurioje metalas nėra apsaugotas apsaugine plėvele. Be to, jei tirpimo proceso metu vėl įpilama azoto rūgšties, reakcija sustos, nes chromas vėl pasyvinamas.

Normaliomis sąlygomis chromas reaguoja su fluoru, sudarydamas CrF3. Esant aukštesnei nei 600°C temperatūrai, vyksta sąveika su vandens garais, šios sąveikos rezultatas – chromo (III) oksidas Cr2O3:

4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

Cr2O3 yra žali mikrokristalai, kurių tankis 5220 kg/m3 ir aukšta lydymosi temperatūra (2437°C). Chromo(III) oksidas pasižymi amfoterinėmis savybėmis, tačiau yra labai inertiškas ir sunkiai tirpsta vandeninėse rūgštyse ir šarmuose. Chromo(III) oksidas yra gana toksiškas. Patekęs ant odos gali sukelti egzemą ir kitas odos ligas. Todėl dirbant su chromo (III) oksidu būtina naudoti asmenines apsaugos priemones.

Be oksido, žinomi ir kiti junginiai su deguonimi: CrO, CrO3, gaunami netiesiogiai. Didžiausią pavojų kelia įkvepiamas oksidinis aerozolis, sukeliantis sunkias viršutinių kvėpavimo takų ir plaučių ligas.

Chromas sudaro daug druskų su deguonies turinčiais komponentais.

Melsvai baltos spalvos kietas metalas. Chromas kartais priskiriamas juodiesiems metalams. Šis metalas gali dažyti junginius skirtingomis spalvomis, todėl jis buvo pavadintas „chromu“, o tai reiškia „dažai“. Chromas yra mikroelementas, būtinas normaliam žmogaus organizmo vystymuisi ir funkcionavimui. Svarbiausias jo biologinis vaidmuo yra angliavandenių apykaitos ir gliukozės kiekio kraujyje reguliavimas.

Taip pat žiūrėkite:

STRUKTŪRA

Priklausomai nuo cheminių jungčių tipų – kaip ir visi metalai, chromas turi metalinio tipo kristalinę gardelę, tai yra, gardelės mazguose yra metalo atomų.
Priklausomai nuo erdvinės simetrijos – kubinė, kūno centre a = 0,28839 nm. Chromo ypatybė – staigus jo fizikinių savybių pokytis esant maždaug 37°C temperatūrai. Metalo kristalinė gardelė susideda iš jonų ir judriųjų elektronų. Panašiai chromo atomas, esantis pagrindinėje būsenoje, turi elektroninę konfigūraciją. Esant 1830 °C temperatūrai, galima transformuoti į modifikaciją su į veidą nukreipta gardele, a = 3,69 Å.

SAVYBĖS

Chromo Moso kietumas yra 9, tai vienas iš kiečiausių grynų metalų (antras po iridžio, berilio, volframo ir urano). Labai grynas chromas gali būti gana gerai apdirbamas. Stabilus ore dėl pasyvavimo. Dėl tos pačios priežasties jis nereaguoja su sieros ir azoto rūgštimis. 2000 °C temperatūroje jis dega ir susidaro žalias chromo(III) oksidas Cr 2 O 3, kuris turi amfoterinių savybių. Kaitinamas jis reaguoja su daugeliu nemetalų, dažnai sudarydami nestechiometrinės sudėties junginius: karbidus, boridus, silicidus, nitridus ir kt. Chromas sudaro daugybę junginių, kurių oksidacijos būsenos yra įvairios, daugiausia +2, +3, +6. Chromas turi visas metalams būdingas savybes – gerai praleidžia šilumą ir elektrą, turi daugumai metalų būdingą blizgesį. Jis yra antiferomagnetinis ir paramagnetinis, tai yra, esant 39 °C temperatūrai, iš paramagnetinės būsenos pereina į antiferomagnetinę (Néel taškas).

REZERVAI IR GAMYBA

Didžiausi chromo telkiniai yra Pietų Afrikoje (1 vieta pasaulyje), Kazachstane, Rusijoje, Zimbabvėje, Madagaskare. Taip pat telkinių yra Turkijoje, Indijoje, Armėnijoje, Brazilijoje, Filipinuose.nPagrindiniai chromo rūdos telkiniai Rusijos Federacijoje žinomi Urale (Don ir Saranovskoje). Ištirtos atsargos Kazachstane siekia daugiau nei 350 mln. tonų (2 vieta pasaulyje chromas randamas daugiausia chromo geležies rūdos Fe(CrO 2) 2 (geležies chromito) pavidalu. Ferochromas iš jo gaunamas redukuojant elektrinėse krosnyse koksu (anglimi). Norint gauti gryną chromą, reakcija atliekama taip:
1) geležies chromitas sulydomas su natrio karbonatu (sodos pelenais) ore;
2) ištirpinti natrio chromatą ir atskirti jį nuo geležies oksido;
3) chromatą paverčia dichromatu, parūgština tirpalą ir kristalizuoja dichromatą;
4) grynas chromo oksidas gaunamas redukuojant natrio dichromatą anglimi;
5) metalinis chromas gaunamas naudojant aliuminotermiją;
6) elektrolizės būdu elektrolitinis chromas gaunamas iš chromo anhidrido tirpalo vandenyje, kuriame pridėta sieros rūgšties.

KILMĖ

Vidutinis chromo kiekis žemės plutoje (clarke) yra 8,3·10 -3%. Šis elementas tikriausiai labiau būdingas Žemės mantijai, nes manoma, kad ultramafinės uolienos, kurios savo sudėtimi yra arčiausiai Žemės mantijos, yra praturtintos chromu (2,10–4%). Chromas sudaro masyvias ir pasklidusias rūdas ultramafinėse uolienose; Su jais siejamas didžiausių chromo nuosėdų susidarymas. Bazinėse uolienose Chromo kiekis siekia tik 2·10 -2%, rūgštinėse uolienose - 2,5·10 -3%, nuosėdinėse uolienose (smėlio akmenyse) - 3,5·10 -3%, molio skalūnuose - 9,10 -3 %. Chromas yra santykinai silpnas vandens migrantas; Chromo kiekis jūros vandenyje yra 0,00005 mg/l.
Apskritai chromas yra metalas giliose Žemės zonose; akmeniniai meteoritai (mantijos analogai) taip pat praturtinti Chromu (2,7·10 -1%). Yra žinoma daugiau nei 20 chromo mineralų. Pramoninės reikšmės turi tik chrominiai špineliai (iki 54 % Cr); be to, chromo yra daugelyje kitų mineralų, kurie dažnai būna kartu su chromo rūdomis, tačiau patys neturi praktinės vertės (uvarovitas, volkonskoitas, kemeritas, fuksitas).
Yra trys pagrindiniai chromo mineralai: magnochromitas (Mg, Fe)Cr 2 O 4 , chromopikotitas (Mg, Fe) (Cr, Al) 2 O 4 ir aliuminiochromitas (Fe, Mg) (Cr, Al) 2 O 4 . Išvaizdos jie nesiskiria ir netiksliai vadinami „chromitais“.

TAIKYMAS

Chromas yra svarbus daugelio legiruotojo plieno (ypač nerūdijančio plieno) ir daugelio kitų lydinių komponentas. Chromo pridėjimas žymiai padidina lydinių kietumą ir atsparumą korozijai. Chromo naudojimas pagrįstas jo atsparumu karščiui, kietumu ir atsparumu korozijai. Chromas dažniausiai naudojamas chromo plienui lydyti. Aliuminis ir silikoterminis chromas naudojamas nichromo, nimono, kitų nikelio lydinių ir stelito lydymui.
Nemaža dalis chromo naudojama dekoratyvinėms korozijai atsparioms dangoms. Chromo milteliai plačiai naudojami metalo keramikos gaminių ir medžiagų suvirinimo elektrodams gamyboje. Chromas, esantis Cr 3+ jonų pavidalu, yra rubino priemaiša, kuri naudojama kaip brangakmenis ir lazerinė medžiaga. Chromo junginiai naudojami audiniams ėsdinti dažymo metu. Kai kurios chromo druskos naudojamos kaip rauginimo tirpalų sudedamoji dalis odos pramonėje; PbCrO 4, ZnCrO 4, SrCrO 4 panašūs meno dažai. Chromo-magnezito ugniai atsparūs gaminiai gaminami iš chromito ir magnezito mišinio.
Naudojama kaip dilimui atspari ir graži galvaninė danga (chromavimas).
Chromas naudojamas lydinių gamybai: chromas-30 ir chromas-90, kurie yra būtini gaminant galingų plazminių degiklių antgalius ir aviacijos ir kosmoso pramonėje.

Chromas (angl. Chromium) – Kr

Chromas (Cr), Mendelejevo periodinės sistemos VI grupės cheminis elementas. Tai pereinamasis metalas, kurio atominis skaičius 24 ir atominė masė 51,996. Išvertus iš graikų kalbos, metalo pavadinimas reiškia „spalva“. Metalas savo pavadinimą skolingas dėl spalvų įvairovės, būdingos įvairiems jo junginiams.

Fizinės chromo savybės

Metalas turi pakankamai kietumo ir trapumo tuo pačiu metu. Pagal Moso skalę chromo kietumas įvertintas 5,5. Šis indikatorius reiškia, kad chromas turi didžiausią kietumą iš visų šiandien žinomų metalų, po urano, iridžio, volframo ir berilio. Paprasta medžiaga chromas pasižymi melsvai balta spalva.

Metalas nėra retas elementas. Jo koncentracija žemės plutoje siekia 0,02% masės. akcijų Chromas niekada nerastas gryna forma. Jo yra mineraluose ir rūdose, kurios yra pagrindinis metalo gavybos šaltinis. Chromitas (chromo geležies rūda, FeO*Cr 2 O 3) laikomas pagrindiniu chromo junginiu. Kitas gana dažnas, bet ne toks svarbus mineralas yra krokoitas PbCrO 4 .

Metalas gali būti lengvai išlydytas 1907 0 C (2180 0 K arba 3465 0 F) temperatūroje. 2672 0 C temperatūroje užverda. Metalo atominė masė yra 51,996 g/mol.

Chromas yra unikalus metalas dėl savo magnetinių savybių. Kambario temperatūroje jis pasižymi antiferomagnetiniu sandarumu, o kiti metalai – itin žemoje temperatūroje. Tačiau jei chromas kaitinamas virš 37 0 C, chromo fizikinės savybės pasikeičia. Taigi stipriai pasikeičia elektrinė varža ir tiesinio plėtimosi koeficientas, tamprumo modulis pasiekia minimalią reikšmę, o vidinė trintis gerokai padidėja. Šis reiškinys yra susijęs su Neelio taško perėjimu, kuriame medžiagos antiferomagnetinės savybės gali pasikeisti į paramagnetines. Tai reiškia, kad buvo išlaikytas pirmasis lygis, o medžiagos tūris smarkiai padidėjo.

Chromo struktūra yra į kūną orientuota gardelė, dėl kurios metalui būdinga trapiojo plastiškumo periodo temperatūra. Tačiau šio metalo atveju didelę reikšmę turi grynumo laipsnis, todėl vertė yra intervale -50 0 C - +350 0 C. Kaip rodo praktika, kristalizuotas metalas neturi jokio plastiškumo, o minkštas. atkaitinimas ir formavimas daro jį kaliuoju.

Cheminės chromo savybės

Atomas turi tokią išorinę konfigūraciją: 3d 5 4s 1. Paprastai junginiuose chromas turi šias oksidacijos būsenas: +2, +3, +6, tarp kurių Cr 3+ pasižymi didžiausiu stabilumu. Be to, yra ir kitų junginių, kuriuose chromas pasižymi visiškai skirtinga oksidacijos būsena, būtent : +1, +4, +5.

Metalas nėra ypač chemiškai reaguojantis. Kai chromas veikia normaliomis sąlygomis, metalas yra atsparus drėgmei ir deguoniui. Tačiau ši charakteristika netaikoma chromo ir fluoro junginiui - CrF 3, kuris, veikiamas aukštesnėje nei 600 0 C temperatūroje, sąveikauja su vandens garais ir dėl reakcijos susidaro Cr 2 O 3, taip pat azotu. , anglis ir siera.

Kaitinamas chromo metalas, jis reaguoja su halogenais, siera, siliciu, boru, anglimi ir kai kuriais kitais elementais, todėl vyksta šios cheminės chromo reakcijos:

Cr + 2F 2 = CrF 4 (su CrF 5 mišiniu)

2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3

2Cr + 3S = Cr 2 S 3

Chromatus galima gauti kaitinant chromą su išlydyta soda ore, šarminių metalų nitratais arba chloratais:

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

Chromas nėra toksiškas, ko negalima pasakyti apie kai kuriuos jo junginius. Kaip žinoma, šio metalo dulkės, patekusios į organizmą, gali sudirginti plaučius, jos neįsigeria per odą. Tačiau, kadangi jis nėra gryna forma, jo patekti į žmogaus kūną neįmanoma.

Trivalentis chromas į aplinką patenka kasant ir apdorojant chromo rūdą. Tikėtina, kad chromas į žmogaus organizmą patenka kaip maisto papildas, naudojamas svorio metimo programose. Chromas, kurio valentingumas +3, yra aktyvus gliukozės sintezės dalyvis. Mokslininkai išsiaiškino, kad per didelis chromo vartojimas nesukelia ypatingos žalos žmogaus organizmui, nes jis nėra absorbuojamas, tačiau gali kauptis organizme.

Junginiai, kuriuose yra šešiavalenčių metalų, yra labai toksiški. Tikimybė, kad jie pateks į žmogaus organizmą, atsiranda gaminant chromatus, chromuojant daiktus, atliekant kai kuriuos suvirinimo darbus. Tokio chromo patekimas į organizmą yra kupinas rimtų pasekmių, nes junginiai, kuriuose yra šešiavalenčių elementų, yra stiprūs oksidatoriai. Todėl jie gali sukelti kraujavimą iš skrandžio ir žarnyno, kartais su žarnyno perforacija. Tokiems junginiams patekus ant odos, įvyksta stiprios cheminės reakcijos – nudegimai, uždegimai ir opos.

Priklausomai nuo chromo kokybės, kurią reikia gauti išeinant, yra keli metalo gamybos būdai: koncentruotų vandeninių chromo oksido tirpalų elektrolizė, sulfatų elektrolizė ir redukcija silicio oksidu. Tačiau pastarasis metodas nėra labai populiarus, nes jis gamina chromą su didžiuliu kiekiu priemaišų. Be to, tai nėra ekonomiškai naudinga.

Būdingos chromo oksidacijos būsenos

Oksidacijos būsena	Oksidas	Hidroksidas	Charakteris	Vyraujančios formos tirpaluose	Pastabos
+2	CrO (juoda)	Cr(OH)2 (geltona)	Pagrindinis	Cr2+ (mėlynosios druskos)	Labai stiprus reduktorius
	Cr2O3 (žalia)	Cr(OH)3 (pilkai žalia)	Amfoterinis	Cr3+ (žalios arba violetinės druskos) - (žalia)
+4	CrO2	neegzistuoja	Nesudaro druskos	-	Retai pasitaiko, nebūdinga
+6	CrO3 (raudona)	H2CrO4 H2Cr2O7	Rūgštis	CrO42- (chromatai, geltoni) Cr2O72- (dichromatai, oranžinė)	Perėjimas priklauso nuo aplinkos pH. Stiprus oksidatorius, higroskopiškas, labai toksiškas.