Cea mai înaltă stare de oxidare a cromului. Proprietățile fizice și caracteristicile mecanice ale cromului metalului și ale compușilor săi. Starea de oxidare a cromului în compuși

Datorită faptului că are proprietăți anticorozive excelente. Placarea cromată protejează orice alt aliaj de rugină. În plus, aliarea oțelurilor cu crom le conferă aceeași rezistență la coroziune care este caracteristică metalului însuși.

Deci, să discutăm astăzi care sunt caracteristicile tehnice și de oxidare ale materialului de crom, principalele proprietăți amfotere, reducătoare și producția de metale vor fi, de asemenea, afectate. De asemenea, vom afla care este efectul cromului asupra proprietăților oțelului.

Cromul este un metal din perioada 4 din grupa 6 din subgrupul secundar. Număr atomic 24, masă atomică - 51 996. Este un metal dur cu o culoare argintiu-albăstruie. În forma sa pură, este maleabil și dur, dar cele mai mici amestecuri de azot sau carbon îi conferă fragilitate și duritate.

Cromul este adesea clasificat ca un metal feros datorită culorii mineralului său principal, minereul de crom de fier. Dar și-a primit numele de la grecescul „culoare”, „vopsea”, datorită compușilor săi: sărurile metalice și oxizii cu grade diferite de oxidare sunt vopsite în toate culorile curcubeului.

• În condiții normale, cromul este inert și nu reacționează cu oxigenul, azotul sau apa.
• În aer, este pasivizat imediat - acoperit cu o peliculă subțire de oxid, care blochează complet accesul oxigenului la metal. Din același motiv, substanța nu interacționează cu acidul sulfuric și azotic.
• Când este încălzit, metalul devine activ și reacționează cu apa, oxigenul, acizii și bazele.

Se caracterizează printr-o rețea cubică centrată pe corp. Nu există tranziții de fază. La o temperatură de 1830 C, este posibilă o tranziție la o rețea centrată pe față.

Cu toate acestea, cromul are o anomalie interesantă. La o temperatură de 37 C, unele proprietăți fizice ale metalului se modifică brusc: rezistența electrică și coeficientul de dilatare liniară se modifică, modulul elastic scade la minim și frecarea internă crește. Acest lucru se datorează trecerii punctului Néel: la această temperatură, substanța își schimbă proprietățile antiferomagnetice în cele paramagnetice, ceea ce reprezintă o tranziție de prim nivel și înseamnă o creștere bruscă a volumului.

Proprietățile chimice ale cromului și ale compușilor săi sunt descrise în acest videoclip:

Proprietățile chimice și fizice ale cromului

Puncte de topire și de fierbere

Caracteristicile fizice ale unui metal sunt afectate de impurități într-o asemenea măsură încât chiar și punctul de topire s-a dovedit dificil de determinat.

• Conform măsurătorilor moderne, punctul de topire este considerat a fi 1907 C. Metalul este o substanță refractară.
• Punctul de fierbere este 2671 C.

Mai jos vom oferi o descriere generală a proprietăților fizice și magnetice ale cromului metalului.

Proprietăți și caracteristici generale ale cromului

Caracteristici fizice

Cromul este unul dintre cele mai stabile dintre toate metalele refractare.

• Densitatea in conditii normale este de 7200 kg/mc. m, aceasta este mai mică decât .
• Duritatea pe scara Mohs este 5, pe scara Brinell 7–9 Mn/m2. Cromul este cel mai dur metal cunoscut, al doilea după uraniu, iridiu, wolfram și beriliu.
• Modulul elastic la 20 C este de 294 GPa. Aceasta este o cifră destul de moderată.

Datorită structurii sale - o rețea centrată pe corp, cromul are o caracteristică precum temperatura perioadei fragile-ductile. Dar când vine vorba de acest metal, această valoare se dovedește a fi foarte dependentă de gradul de puritate și variază de la -50 la +350 C. În practică, cromul cristalizat nu are nicio ductilitate, dar după recoacere moale și turnare devine maleabil.

Rezistența metalului crește, de asemenea, odată cu prelucrarea la rece. Aditivii de aliere sporesc semnificativ această calitate.

Caracteristici termofizice

De regulă, metalele refractare au un nivel ridicat de conductivitate termică și, în consecință, un coeficient scăzut de dilatare termică. Cu toate acestea, cromul diferă considerabil în calitățile sale.

În punctul Néel, coeficientul de dilatare termică face un salt brusc și apoi continuă să crească considerabil odată cu creșterea temperaturii. La 29 C (înainte de salt), valoarea coeficientului este de 6,2 · 10-6 m/(m K).

Conductivitatea termică se supune aceluiași model: în punctul Néel scade, deși nu atât de brusc și scade odată cu creșterea temperaturii.

• În condiții normale, conductibilitatea termică a substanței este de 93,7 W/(m K).
• Capacitatea termică specifică în aceleași condiții este de 0,45 J/(g K).

Proprietăți electrice

În ciuda „comportamentului” atipic al conductivității termice, cromul este unul dintre cei mai buni conductori de curent, al doilea după argint și aur în acest parametru.

• La temperatura normală, conductibilitatea electrică a metalului va fi de 7,9 · 106 1/(Ohm m).
• Rezistivitate electrică – 0,127 (Ohm mm2)/m.

Până la punctul Néel - 38 C, substanța este antiferomagnet, adică sub influența unui câmp magnetic și în absența acestuia nu apar proprietăți magnetice. Peste 38 C, cromul devine paramagnetic: prezintă proprietăți magnetice sub influența unui câmp magnetic extern.

Toxicitate

În natură, cromul se găsește numai în formă legată, astfel încât intrarea cromului pur în corpul uman este exclusă. Cu toate acestea, se știe că praful de metal irită țesutul pulmonar și nu este absorbit prin piele. Metalul în sine nu este toxic, dar nu același lucru se poate spune despre compușii săi.

• Crom trivalent apare în mediu în timpul procesării sale. Cu toate acestea, poate pătrunde și în corpul uman ca parte a unui supliment alimentar - picolinat de crom, utilizat în programele de slăbire. Ca microelement, metalul trivalent este implicat în sinteza glucozei și este esențial. Excesul, judecând după cercetări, nu prezintă un anumit pericol, deoarece nu este absorbit de pereții intestinali. Cu toate acestea, se poate acumula în organism.
• Compuși ai cromului hexavalent toxic de peste 100-1000 de ori. Poate pătrunde în corp în timpul producției de cromați, în timpul cromării obiectelor și în timpul unor operațiuni de sudare. Compușii elementului hexavalent sunt agenți oxidanți puternici. Odată ajunse în tractul gastro-intestinal, provoacă sângerări ale stomacului și intestinelor, eventual cu perforare a intestinului. Substanțele aproape că nu sunt absorbite prin piele, dar au un efect coroziv puternic - sunt posibile arsuri, inflamații și ulcere.

Cromul este un element de aliere obligatoriu atunci când se produc materiale inoxidabile și rezistente la căldură. Capacitatea sa de a rezista la coroziune și de a transfera această calitate în aliaje rămâne cea mai căutată calitate a metalului.

Proprietățile chimice ale compușilor de crom și proprietățile sale redox sunt discutate în acest videoclip:

Cromul este un element din subgrupul lateral al grupei a 6-a din perioada a 4-a a sistemului periodic de elemente chimice al lui D.I. Mendeleev, cu număr atomic 24. Este desemnat prin simbolul Cr (lat. Crom). Substanța simplă cromul este un metal dur de culoare alb-albăstruie.

Proprietățile chimice ale cromului

În condiții normale, cromul reacționează numai cu fluor. La temperaturi ridicate (peste 600°C) interactioneaza cu oxigenul, halogenii, azotul, siliciul, borul, sulful, fosforul.

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

Când este încălzit, reacţionează cu vaporii de apă:

2Cr + 3H2O → Cr2O3 + 3H2

Cromul se dizolvă în acizi puternici diluați (HCl, H2SO4)

În absenţa aerului se formează sărurile Cr 2+, iar în aer se formează sărurile Cr 3+.

Cr + 2HCI → CrCI2 + H2

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

Prezența unui film protector de oxid pe suprafața metalului explică pasivitatea acestuia în raport cu soluțiile concentrate de acizi - oxidanți.

Compușii cromului

Oxid de crom (II).și hidroxidul de crom (II) sunt bazici în natură.

Cr(OH)2 + 2HCI → CrCI2 + 2H2O

Compușii cromului (II) sunt agenți reducători puternici; se transformă în compuși de crom (III) sub influența oxigenului atmosferic.

2CrCl2 + 2HCl → 2CrCl3 + H2

4Cr(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4Cr(OH) 3

oxid de crom (III) Cr2O3 este o pulbere verde, insolubilă în apă. Poate fi obținut prin calcinarea hidroxidului de crom (III) sau a bicromaților de potasiu și amoniu:

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 (reacția vulcanului)

Oxid amfoter. Când Cr 2 O 3 este fuzionat cu alcalii, sodă și săruri acide, se obțin compuși de crom cu o stare de oxidare de (+3):

Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + H2O

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

Atunci când sunt fuzionați cu un amestec de alcali și agent de oxidare, compușii de crom se obțin în starea de oxidare (+6):

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

Hidroxid de crom (III) C r (OH)3. Hidroxid amfoter. Gri-verde, se descompune la încălzire, pierzând apă și formând verde metahidroxid CrO(OH). Nu se dizolvă în apă. Precipită din soluție sub formă de hidrat gri-albastru și verde-albăstrui. Reacționează cu acizi și alcalii, nu interacționează cu hidratul de amoniac.

Are proprietăți amfotere - se dizolvă atât în ​​acizi, cât și în alcalii:

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 - (conc.) = [Cr(OH) 6 ] 3-

Cr(OH) 3 + KOH → KCrO 2 + 2H 2 O Cr(OH) 3 + MOH = MSrO 2 (verde) + 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 (conc.) + ZN 2 O 2 (conc.) = 2Na 2 CrO 4 + 8H 2 0

Chitanță: precipitare cu hidrat de amoniac dintr-o soluție de săruri de crom(III):

Cr3+ + 3(NH3H20) = CUr(OH) 3 ↓+ ЗNН 4+

Cr 2 (SO 4) 3 + 6NaOH → 2Cr(OH) 3 ↓+ 3Na 2 SO 4 (în exces alcalin - precipitatul se dizolvă)

Sărurile de crom (III) au o culoare violet sau verde închis. Proprietățile lor chimice seamănă cu sărurile incolore de aluminiu.

Compușii Cr(III) pot prezenta atât proprietăți oxidante, cât și reducătoare:

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

Compuși ai cromului hexavalent

Oxid de crom (VI). CrO 3 - cristale roșii strălucitoare, solubile în apă.

Obținut din cromat (sau dicromat) de potasiu și H2S04 (conc.).

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 este un oxid acid, cu alcalii formează cromați galbeni CrO 4 2-:

CrO3 + 2KOH → K2CrO4 + H2O

Într-un mediu acid, cromații se transformă în dicromați portocalii 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

Într-un mediu alcalin, această reacție are loc în direcția opusă:

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

Bicromatul de potasiu este un agent oxidant într-un mediu acid:

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

Cromat de potasiu K 2 Cr O 4 . Oxosol. Galben, nehigroscopic. Se topește fără descompunere, stabilă termic. Foarte solubil in apa ( galben culoarea soluţiei corespunde ionului CrO 4 2-), hidrolizează uşor anionul. Într-un mediu acid se transformă în K 2 Cr 2 O 7 . Agent oxidant (mai slab decât K 2 Cr 2 O 7). Intră în reacții de schimb ionic.

Reacție calitativă pe ionul CrO 4 2- - precipitarea unui precipitat galben de cromat de bariu, care se descompune într-un mediu puternic acid. Este folosit ca mordant pentru vopsirea țesăturilor, agent de tăbăcire a pielii, agent de oxidare selectivă și reactiv în chimia analitică.

Ecuațiile celor mai importante reacții:

2K2CrO4+H2SO4(30%)= K2Cr2O7+K2SO4+H2O

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

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

2K2CrO4+8H2O+3K2S=2K[Cr(OH)6]+3S↓+4KOH

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

Reacție calitativă:

K 2 CrO 4 + BaCl 2 = 2KCl + BaCrO 4 ↓

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

Chitanță: sinterizarea cromitului cu potasiu în aer:

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

Bicromat de potasiu K 2 Cr 2 O 7 . Oxosol. Denumirea tehnică vârf cromat. Roșu portocaliu, nehigroscopic. Se topește fără descompunere și se descompune la încălzire suplimentară. Foarte solubil in apa ( portocale Culoarea soluției corespunde ionului Cr 2 O 7 2-. Într-un mediu alcalin formează K 2 CrO 4 . Un agent oxidant tipic în soluție și în timpul fuziunii. Intră în reacții de schimb ionic.

Reacții calitative- culoarea albastră a unei soluţii eterice în prezenţa H 2 O 2, culoarea albastră a unei soluţii apoase sub acţiunea hidrogenului atomic.

Se folosește ca agent de tăbăcire a pielii, mordant pentru vopsirea țesăturilor, component al compozițiilor pirotehnice, reactiv în chimia analitică, inhibitor de coroziune a metalelor, în amestec cu H 2 SO 4 (conc.) - pentru spălarea vaselor chimice.

Ecuațiile celor mai importante reacții:

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 (conc) = 2CrCl 3 +3Cl 2 +7H 2 O+2KCl (fierbere)

K 2 Cr 2 O 7 (t) +2H 2 SO 4 (96%) ⇌2KHSO 4 +2CrO 3 +H 2 O (“amestec de crom”)

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

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

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

Cr2O72- +H2O +3H2S (g) =3S↓+2OH - +2Cr2 (OH)3 ↓

Cr 2 O 7 2- (conc.) +2Ag + (dil.) =Ag 2 Cr 2 O 7 (roșu) ↓

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

K2Cr2O7(t) +6HCl+8H0 (Zn)=2CrCl2(syn) +7H2O+2KCl

Chitanță: tratarea K 2 CrO 4 cu acid sulfuric:

2K2Cr04 + H2S04 (30%) = K 2Cr 2 O 7 + K2S04 + H2O

Cromul (Cr) este un element cu număr atomic 24 și masă atomică 51,996 dintr-un subgrup secundar al grupei a șasea din perioada a patra a sistemului periodic de elemente chimice al lui D. I. Mendeleev. Cromul este un metal dur cu o culoare alb-albăstruie. Are rezistență chimică ridicată. La temperatura camerei, Cr este rezistent la apă și aer. Acest element este unul dintre cele mai importante metale utilizate în alierea industrială a oțelurilor. Compușii de crom au culori strălucitoare de diferite culori, motiv pentru care și-a primit numele. La urma urmei, tradus din greacă, „crom” înseamnă „vopsea”.

Există 24 de izotopi cunoscuți ai cromului de la 42Cr la 66Cr. Izotopii naturali stabili sunt 50Cr (4,31%), 52Cr (87,76%), 53Cr (9,55%) și 54Cr (2,38%). Dintre cei șase izotopi radioactivi artificiali, cel mai important este 51Cr, cu un timp de înjumătățire de 27,8 zile. Este folosit ca indicator izotop.

Spre deosebire de metalele din antichitate (aur, argint, cupru, fier, staniu și plumb), cromul are propriul său „descoperitor”. În 1766, în vecinătatea Ekaterinburgului a fost găsit un mineral, numit „plumb roșu siberian” - PbCrO4. În 1797, L. N. Vauquelin a descoperit elementul nr. 24 în mineralul crocoit, un cromat natural de plumb.În aceeași perioadă (1798), independent de Vauquelin, cromul a fost descoperit de oamenii de știință germani M. G. Klaproth și Lowitz într-o probă de mineral negru greu ( era cromit FeCr2O4), găsit în Urali. Mai târziu, în 1799, F. Tassert a descoperit un nou metal în același mineral găsit în sud-estul Franței. Se crede că Tassert a fost cel care a reușit primul să obțină crom metalic relativ pur.

Cromul metalic este folosit pentru cromare și, de asemenea, ca unul dintre cele mai importante componente ale oțelurilor aliate (în special oțelurile inoxidabile). În plus, cromul și-a găsit aplicație într-un număr de alte aliaje (oțeluri rezistente la acizi și la căldură). La urma urmei, introducerea acestui metal în oțel crește rezistența acestuia la coroziune atât în ​​medii apoase la temperaturi normale, cât și în gaze la temperaturi ridicate. Oțelurile cu crom se caracterizează printr-o duritate crescută. Cromul este folosit în termocromarea, proces în care efectul protector al Cr se datorează formării unei pelicule de oxid subțiri, dar durabile, pe suprafața oțelului, care împiedică interacțiunea metalului cu mediul.

Compușii de crom sunt, de asemenea, utilizați pe scară largă; cromiții sunt utilizați cu succes în industria refractară: cuptoarele cu vatră deschisă și alte echipamente metalurgice sunt căptușite cu cărămizi de magnezit-cromit.

Cromul este unul dintre elementele biogene care sunt incluse constant în țesuturile plantelor și animalelor. Plantele conțin crom în frunzele lor, unde acesta este prezent sub forma unui complex cu un nivel molecular scăzut, care nu este asociat cu structurile subcelulare. Până acum, oamenii de știință nu au reușit să demonstreze necesitatea acestui element pentru plante. Cu toate acestea, la animale, Cr este implicat în metabolismul lipidelor, proteinelor (parte a enzimei tripsina) și carbohidraților (o componentă structurală a factorului rezistent la glucoză). Se știe că doar cromul trivalent este implicat în procesele biochimice. La fel ca majoritatea altor nutrienți importanți, cromul intră în organismul animal sau uman prin alimente. O scădere a acestui microelement în organism duce la o creștere mai lentă, o creștere bruscă a nivelului de colesterol din sânge și o scădere a sensibilității țesuturilor periferice la insulină.

În același timp, cromul în forma sa pură este foarte toxic - praful de metal Cr irită țesutul pulmonar, compușii cromului (III) provoacă dermatită. Compușii cromului (VI) conduc la diferite boli umane, inclusiv cancer.

Proprietăți biologice

Cromul este un element biogen important, care este cu siguranță inclus în țesuturile plantelor, animalelor și oamenilor. Conținutul mediu al acestui element în plante este de 0,0005%, iar aproape tot se acumulează în rădăcini (92-95%), restul este conținut în frunze. Plantele mai înalte nu tolerează concentrații ale acestui metal peste 3∙10-4 mol/l. La animale, conținutul de crom variază de la zece miimi la zece milioane de procente. Dar în plancton, coeficientul de acumulare de crom este uimitor - 10 000-26 000. În corpul uman adult, conținutul de Cr variază de la 6 la 12 mg. Mai mult, nevoia fiziologică de crom pentru oameni nu a fost stabilită destul de precis. Depinde în mare măsură de dietă - atunci când mănânci alimente bogate în zahăr, nevoia organismului de crom crește. Este în general acceptat că o persoană are nevoie de aproximativ 20-300 mcg din acest element pe zi. Ca și alte elemente biogene, cromul se poate acumula în țesuturile corpului, în special în păr. În ele conținutul de crom indică gradul de furnizare a corpului cu acest metal. Din păcate, odată cu vârsta, „rezervele” de crom din țesuturi se epuizează, cu excepția plămânilor.

Cromul este implicat în metabolismul lipidelor, proteinelor (prezente în enzima tripsină), carbohidraților (este o componentă structurală a factorului rezistent la glucoză). Acest factor asigură interacțiunea receptorilor celulari cu insulina, reducând astfel nevoia organismului de aceasta. Factorul de toleranță la glucoză (GTF) îmbunătățește acțiunea insulinei în toate procesele metabolice care o implică. În plus, cromul participă la reglarea metabolismului colesterolului și este un activator al anumitor enzime.

Principala sursă de crom la animale și la oameni este hrana. Oamenii de știință au descoperit că concentrația de crom în alimentele vegetale este semnificativ mai mică decât în ​​alimentele de origine animală. Cele mai bogate surse de crom sunt drojdia de bere, carnea, ficatul, leguminoasele si cerealele integrale neprelucrate. O scădere a conținutului acestui metal în alimente și sânge duce la o scădere a ratei de creștere, o creștere a colesterolului în sânge și o scădere a sensibilității țesuturilor periferice la insulină (stare asemănătoare diabetului). În plus, crește riscul de a dezvolta ateroscleroză și tulburări ale activității nervoase superioare.

Cu toate acestea, chiar și la concentrații de o fracțiune de miligram pe metru cub în atmosferă, toți compușii de crom au un efect toxic asupra organismului. Otrăvirea cu crom și compușii săi este frecventă în timpul producției lor, în inginerie mecanică, metalurgie și în industria textilă. Gradul de toxicitate al cromului depinde de structura chimică a compușilor săi - dicromații sunt mai toxici decât cromații, compușii Cr+6 sunt mai toxici decât compușii Cr+2 și Cr+3. Semnele de otrăvire includ o senzație de uscăciune și durere în cavitatea nazală, o durere în gât, dificultăți de respirație, tuse și simptome similare. Dacă există un ușor exces de vapori de crom sau praf, semnele de otrăvire dispar la scurt timp după oprirea lucrărilor în atelier. Cu contactul prelungit constant cu compușii de crom, apar semne de intoxicație cronică - slăbiciune, dureri de cap constante, scădere în greutate, dispepsie. Încep tulburările de funcționare a tractului gastrointestinal, pancreasului și ficatului. Se dezvoltă bronșită, astm bronșic și pneumoscleroză. Apar boli de piele - dermatite, eczeme. În plus, compușii cromului sunt cancerigeni periculoși care se pot acumula în țesuturile corpului, provocând cancer.

Prevenirea otrăvirii include examinări medicale periodice ale personalului care lucrează cu crom și compușii acestuia; instalarea echipamentelor de ventilație, de suprimare a prafului și de colectare a prafului; utilizarea de către lucrători a echipamentelor individuale de protecție (respiratoare, mănuși).

Rădăcina „crom” în conceptul său de „culoare”, „vopsea” face parte din multe cuvinte folosite într-o mare varietate de domenii: știință, tehnologie și chiar muzică. Atât de multe nume de filme fotografice conțin această rădăcină: „ortocrom”, „pancrom”, „izopancrom” și altele. Cuvântul cromozom este format din două cuvinte grecești: chromo și soma. Literal, acest lucru poate fi tradus ca „corp pictat” sau „corp care este pictat”. Elementul structural al unui cromozom, format în interfaza nucleului celular ca urmare a duplicării cromozomilor, se numește „cromatidă”. „Cromatina” este o substanță de cromozomi situată în nucleele celulelor vegetale și animale, care este intens colorată cu coloranți nucleari. „Cromatoforele” sunt celule pigmentare la animale și la oameni. În muzică, este folosit conceptul de „scări cromatice”. „Khromka” este unul dintre tipurile de acordeon rusesc. În optică, există conceptele de „aberație cromatică” și „polarizare cromatică”. „Cromatografia” este o metodă fizică și chimică pentru separarea și analiza amestecurilor. „Cromoscopul” este un dispozitiv pentru obținerea unei imagini color prin combinarea optică a două sau trei imagini fotografice separate de culori, iluminate prin filtre de culoare diferită special selectate.

Cel mai toxic este oxidul de crom (VI) CrO3; acesta aparține clasei de pericol I. Doza letală pentru om (oral) 0,6 g. Alcoolul etilic se aprinde la contactul cu CrO3 proaspăt preparat!

Cel mai comun grad de oțel inoxidabil conține 18% Cr, 8% Ni, aproximativ 0,1% C. Are o rezistență excelentă la coroziune și oxidare și își păstrează rezistența la temperaturi ridicate. Din acest oțel au fost realizate foile folosite la construcția grupului sculptural al lui V.I. Mukhina „Femeie muncitoare și fermă colectivă”.

Ferocromul, folosit în industria metalurgică la producerea oțelurilor cu crom, era de foarte slabă calitate la sfârșitul secolului al XIX-lea. Acest lucru se datorează conținutului scăzut de crom din acesta - doar 7-8%. Apoi a fost numită „fontă tasmaniană” datorită faptului că minereul original de fier-crom a fost importat din Tasmania.

S-a menționat anterior că alaunul crom este folosit în tăbăcirea pieilor. Datorită acestui fapt, a apărut conceptul de cizme „cromate”. Pielea tăbăcită cu compuși de crom capătă strălucire, luciu și rezistență.

Multe laboratoare folosesc un „amestec cromic” - un amestec dintr-o soluție saturată de dicromat de potasiu cu acid sulfuric concentrat. Se foloseste la degresarea suprafetelor sticlei de laborator din sticla si otel. Oxidează grăsimea și îi îndepărtează resturile. Doar manipulați acest amestec cu precauție, deoarece este un amestec de un acid puternic și un agent oxidant puternic!

În zilele noastre, lemnul este încă folosit ca material de construcție, deoarece este ieftin și ușor de prelucrat. Dar are și multe proprietăți negative - susceptibilitate la incendii, boli fungice care îl distrug. Pentru a evita toate aceste necazuri, lemnul este impregnat cu compuși speciali care conțin cromați și dicromați, plus clorură de zinc, sulfat de cupru, arseniat de sodiu și alte substanțe. Datorită unor astfel de compoziții, lemnul își mărește rezistența la ciuperci și bacterii, precum și la deschiderea focului.

Chrome a ocupat o nișă specială în imprimare. În 1839, s-a descoperit că hârtia impregnată cu bicromat de sodiu devine brusc maro când este expusă la lumină puternică. Apoi s-a dovedit că acoperirile bicromate de pe hârtie, după expunere, nu se dizolvă în apă, ci, atunci când sunt umezite, capătă o nuanță albăstruie. Imprimantele au profitat de această proprietate. Modelul dorit a fost fotografiat pe o placă cu un înveliș coloidal care conține dicromat. Zonele iluminate nu s-au dizolvat în timpul spălării, iar zonele neexpuse s-au dizolvat, iar pe placă a rămas un model de pe care a fost posibil să se imprime.

Poveste

Istoria descoperirii elementului nr. 24 a început în 1761, când a fost găsit un mineral roșu neobișnuit în mina Berezovsky (poalele estice ale Munților Urali) de lângă Ekaterinburg, care, atunci când măcinat în praf, a dat o culoare galbenă. Descoperirea a aparținut profesorului de la Universitatea din Sankt Petersburg, Johann Gottlob Lehmann. Cinci ani mai târziu, omul de știință a livrat mostrele în orașul Sankt Petersburg, unde a efectuat o serie de experimente asupra lor. În special, el a tratat cristalele neobișnuite cu acid clorhidric, rezultând un precipitat alb în care s-a găsit plumb. Pe baza rezultatelor obținute, Lehman a numit mineralul plumb roșu siberian. Aceasta este povestea descoperirii crocoitei (din grecescul „krokos” - șofran) - un cromat natural de plumb PbCrO4.

Interesat de această descoperire, Peter Simon Pallas, un naturalist și călător german, a organizat și a condus o expediție a Academiei de Științe din Sankt Petersburg în inima Rusiei. În 1770, expediția a ajuns la Urali și a vizitat mina Berezovsky, unde au fost prelevate mostre din mineralul studiat. Așa o descrie însuși călătorul: „Acest mineral uimitor de plumb roșu nu se găsește în niciun alt depozit. Când măcinat în pulbere, devine galben și poate fi folosit în miniaturi artistice.” Întreprinderea germană a depășit toate dificultățile extragerii și livrării de crocoit în Europa. În ciuda faptului că aceste operațiuni au durat cel puțin doi ani, în curând trăsurile nobililor domni din Paris și Londra au călătorit pictate cu crocoit măcinat fin. Colecțiile muzeelor ​​mineralogice ale multor universități ale lumii vechi au fost îmbogățite cu cele mai bune exemple ale acestui mineral din adâncurile Rusiei. Cu toate acestea, oamenii de știință europeni nu și-au putut da seama de compoziția misteriosului mineral.

Acest lucru a durat treizeci de ani, până când un eșantion de plumb roșu siberian a căzut în mâinile lui Nicolas Louis Vauquelin, profesor de chimie la Școala de Mineralogică din Paris, în 1796. După ce a analizat crocoitul, omul de știință nu a găsit nimic în el, în afară de oxizi de fier, plumb și aluminiu. Ulterior, Vauquelin a tratat crocoit cu o soluție de potasiu (K2CO3) și, în urma precipitării unui precipitat alb de carbonat de plumb, a izolat o soluție galbenă de sare necunoscută. După ce a efectuat o serie de experimente privind tratarea mineralului cu săruri ale diferitelor metale, profesorul, folosind acid clorhidric, a izolat o soluție de „acid roșu de plumb” - oxid de crom și apă (acidul cromic există doar în soluții diluate). Prin evaporarea acestei soluții a obținut cristale roșu rubin (anhidridă cromică). Încălzirea ulterioară a cristalelor într-un creuzet de grafit în prezența cărbunelui a dat o mulțime de cristale topite gri în formă de ac - un metal nou, necunoscut până acum. Următoarea serie de experimente a arătat refractaritatea ridicată a elementului rezultat și rezistența acestuia la acizi. Academia de Științe din Paris a asistat imediat la descoperire; omul de știință, la insistențele prietenilor săi, a dat numele noului element - crom (din grecescul „culoare”, „culoare”) datorită varietății de nuanțe ale compușilor. se formează. În lucrările sale ulterioare, Vauquelin a afirmat cu încredere că culoarea smarald a unor pietre prețioase, precum și a silicaților naturali de beriliu și aluminiu, se explică prin amestecul de compuși de crom în ele. Un exemplu este smaraldul, care este un beril de culoare verde în care aluminiul este înlocuit parțial cu crom.

Este clar că Vauquelin nu a obținut metal pur, cel mai probabil carburile sale, ceea ce este confirmat de forma în formă de ac a cristalelor de culoare gri deschis. Metalul de crom pur a fost obținut ulterior de F. Tassert, probabil în 1800.

De asemenea, independent de Vauquelin, cromul a fost descoperit de Klaproth și Lowitz în 1798.

Fiind în natură

În intestinele pământului, cromul este un element destul de comun, în ciuda faptului că nu se găsește în formă liberă. Clarke (conținutul mediu în scoarța terestră) este de 8,3,10-3% sau 83 g/t. Cu toate acestea, distribuția sa între rase este inegală. Acest element este în principal caracteristic mantalei Pământului; adevărul este că rocile ultramafice (peridotitele), care se presupune că sunt apropiate ca compoziție de mantaua planetei noastre, sunt cele mai bogate în crom: 2 10-1% sau 2 kg/t. În astfel de roci, Cr formează minereuri masive și diseminate, iar formarea celor mai mari zăcăminte ale acestui element este asociată cu acestea. Continutul de crom este mare si in rocile bazice (bazalti etc.) 2 10-2% sau 200 g/t. Mult mai puțin Cr se găsește în rocile acide: 2,5 10-3%, rocile sedimentare (gresii) - 3,5 10-3%, șisturile conțin și crom - 9 10-3%.

Se poate concluziona că cromul este un element litofil tipic și este conținut aproape în întregime în mineralele profunde din interiorul Pământului.

Există trei minerale principale de crom: magnocromit (Mn, Fe)Cr2O4, cromopicotita (Mg, Fe)(Cr, Al)2O4 și aluminocromit (Fe, Mg)(Cr, Al)2O4. Aceste minerale au un singur nume - crom spinel și formula generală (Mg, Fe)O (Cr, Al, Fe)2O3. Ele nu se pot distinge ca aspect și sunt numite inexact „cromiți”. Compoziția lor este variabilă. Conținutul celor mai importante componente variază (% greutate): Cr2O3 de la 10,5 la 62,0; Al2O3 de la 4 la 34,0; Fe2O3 de la 1,0 la 18,0; FeO de la 7,0 la 24,0; MgO de la 10,5 la 33,0; Si02 de la 0,4 la 27,0; impurități TiO2 până la 2; V2O5 până la 0,2; ZnO până la 5; MnO până la 1. Unele minereuri de crom conțin 0,1-0,2 g/t elemente din grupa platinei și până la 0,2 g/t aur.

Pe lângă diferitele cromiți, cromul face parte dintr-o serie de alte minerale - crom vezuvian, crom clorit, crom turmalina, crom mica (fuchsite), crom granat (uvarovit) etc., care însoțesc adesea minereurile, dar nu sunt industriale. importanţă. Cromul este un migrant acvatic relativ slab. În condiții exogene, cromul, ca și fierul, migrează sub formă de suspensii și poate precipita în argile. Cea mai mobilă formă este cromații.

De importanță practică, poate, este doar cromitul FeCr2O4, care aparține spinelilor - minerale izomorfe ale sistemului cubic cu formula generală MO Me2O3, unde M este un ion metalic divalent și Me este un ion metalic trivalent. În plus față de spinel, cromul se găsește în multe minerale mult mai puțin obișnuite, de exemplu, melanocroit 3PbO 2Cr2O3, vokelenit 2(Pb,Cu)CrO4(Pb,Cu)3(PO4)2, tarapacait K2CrO4, ditzeit CaIO3 CaCrO4 și altele.

Cromiții se găsesc de obicei sub formă de mase granulare de culoare neagră, mai rar - sub formă de cristale octaedrice, au un luciu metalic și apar sub formă de mase continue.

La sfârșitul secolului 20, rezervele de crom (identificate) în aproape cincizeci de țări ale lumii cu zăcăminte din acest metal se ridicau la 1674 milioane de tone.Poziția de lider este ocupată de Republica Africa de Sud - 1050 milioane de tone, unde principalul contribuția este adusă de complexul Bushveld (aproximativ 1000 milioane de tone). Locul al doilea în resursele de crom aparține Kazahstanului, unde minereul de foarte înaltă calitate este extras în regiunea Aktobe (masivul Kempirsay). Alte țări au și ele rezerve din acest element. Turcia (în Guleman), Filipine pe insula Luzon, Finlanda (Kemi), India (Sukinda), etc.

Țara noastră are propriile zăcăminte dezvoltate de crom în Urali (Donskoye, Saranovskoye, Khalilovskoye, Alapaevskoye și multe altele). Mai mult, la începutul secolului al XIX-lea, zăcămintele din Ural erau principalele surse de minereuri de crom. Abia în 1827 americanul Isaac Tison a descoperit un mare zăcământ de minereu de crom la granița dintre Maryland și Pennsylvania, confiscându-și monopolul minier timp de mulți ani. În 1848, în Turcia, lângă Bursa, s-au găsit zăcăminte de cromit de înaltă calitate, iar curând (după epuizarea zăcământului Pennsylvania) această țară a preluat rolul de monopolist. Acest lucru a continuat până în 1906, când au fost descoperite depozite bogate de cromit în Africa de Sud și India.

Aplicație

Consumul total de crom metal pur astăzi este de aproximativ 15 milioane de tone. Producția de crom electrolitic - cel mai pur - reprezintă 5 milioane de tone, ceea ce reprezintă o treime din consumul total.

Cromul este utilizat pe scară largă pentru aliarea oțelurilor și aliajelor, oferindu-le rezistență la coroziune și la căldură. Mai mult de 40% din metalul pur rezultat este consumat în producerea unor astfel de „superaliaje”. Cele mai cunoscute aliaje de rezistență sunt nicromul cu un conținut de Cr de 15-20%, aliajele termorezistente - 13-60% Cr, aliajele inoxidabile - 18% Cr și oțelurile pentru rulmenți cu bile 1% Cr. Adăugarea de crom la oțelurile convenționale îmbunătățește proprietățile fizice ale acestora și face metalul mai susceptibil la tratament termic.

Cromul metalic este folosit pentru cromare - aplicarea unui strat subțire de crom pe suprafața aliajelor de oțel pentru a crește rezistența la coroziune a acestor aliaje. Învelișul cromat rezistă perfect efectelor aerului atmosferic umed, aerului sărat de mare, apei, acizilor nitric și majorității acizilor organici. Astfel de acoperiri au două scopuri: de protecție și decorative. Grosimea straturilor de protecție este de aproximativ 0,1 mm; acestea se aplică direct pe produs și îi conferă rezistență sporită la uzură. Acoperirile decorative au o valoare estetică, sunt aplicate pe un strat dintr-un alt metal (cupru sau nichel), care îndeplinește de fapt o funcție de protecție. Grosimea unei astfel de acoperiri este de numai 0,0002–0,0005 mm.

Compușii cromului sunt, de asemenea, utilizați activ în diverse domenii.

Principalul minereu de crom - cromit FeCr2O4 este utilizat în producția de materiale refractare. Cărămizile de magnezit-cromit sunt pasive din punct de vedere chimic și rezistente la căldură; pot rezista la schimbări bruște și repetate de temperatură, motiv pentru care sunt utilizate în structurile arcurilor cuptoarelor cu focar deschis și în spațiul de lucru al altor dispozitive și structuri metalurgice.

Duritatea cristalelor de oxid de crom (III) - Cr2O3 este comparabilă cu duritatea corindonului, ceea ce asigură utilizarea acestuia în compozițiile de paste de șlefuit și de șlefuit utilizate în industria mecanică, bijuterii, optică și ceas. De asemenea, este folosit ca catalizator pentru hidrogenarea și dehidrogenarea anumitor compuși organici. Cr2O3 este folosit în pictură ca pigment verde și pentru colorarea sticlei.

Cromatul de potasiu - K2CrO4 este utilizat în tăbăcirea pieilor, ca mordant în industria textilă, în producția de coloranți și în albirea cu ceară.

Bicromat de potasiu (cropic) - K2Cr2O7 este folosit și pentru tăbăcirea pielii, ca mordant pentru vopsirea țesăturilor și este un inhibitor de coroziune pentru metale și aliaje. Folosit la fabricarea chibriturilor și în scopuri de laborator.

Clorura de crom (II) CrCl2 este un agent reducător foarte puternic, ușor de oxidat chiar și de oxigenul atmosferic, care este utilizat în analiza gazelor pentru absorbția cantitativă a O2. În plus, este utilizat într-o măsură limitată în producerea de crom prin electroliza sărurilor topite și cromatometrie.

Alaun de crom-potasiu K2SO4.Cr2(SO4)3 24H2O este utilizat în principal în industria textilă – pentru tăbăcirea pieilor.

Clorura de crom anhidru CrCl3 este utilizată pentru aplicarea acoperirilor de crom pe suprafața oțelurilor prin depunere chimică de vapori și este o componentă a unor catalizatori. Hidrații de CrCl3 sunt un mordant pentru vopsirea țesăturilor.

Din cromat de plumb PbCrO4 se obțin diverși coloranți.

O soluție de dicromat de sodiu este utilizată pentru a curăța și a grava suprafața sârmei de oțel înainte de galvanizare și, de asemenea, pentru a străluci alama. Acidul cromic este obținut din dicromat de sodiu, care este utilizat ca electrolit în cromarea pieselor metalice.

Productie

În natură, cromul se găsește în principal sub formă de minereu de crom și fier FeO∙Cr2O3; atunci când este redus cu cărbune, se obține un aliaj de crom cu fier - ferocrom, care este utilizat direct în industria metalurgică la producerea oțelurilor cu crom. . Conținutul de crom din această compoziție ajunge la 80% (în greutate).

Reducerea oxidului de crom (III) cu cărbune este destinată obținerii de crom cu conținut ridicat de carbon necesar pentru producerea aliajelor speciale. Procesul se realizează într-un cuptor cu arc electric.

Pentru a obține crom pur, oxidul de crom (III) este mai întâi preparat și apoi redus printr-o metodă aluminotermă. În acest caz, un amestec de pulbere sau sub formă de așchii de aluminiu (Al) și o încărcătură de oxid de crom (Cr2O3) sunt mai întâi încălzite la o temperatură de 500-600 ° C. Apoi, reducerea este inițiată cu un amestec de bariu peroxid cu pulbere de aluminiu, sau prin aprinderea unei părți a încărcăturii, urmată de adăugarea părții rămase. În acest proces, este important ca energia termică rezultată să fie suficientă pentru a topi cromul și a-l separa de zgură.

Cr2O3 + 2Al = 2Cr + 2Al2O3

Cromul astfel obtinut contine o anumita cantitate de impuritati: fier 0,25-0,40%, sulf 0,02%, carbon 0,015-0,02%. Conținutul de substanță pură este de 99,1–99,4%. Acest crom este fragil și ușor măcinat în pulbere.

Realitatea acestei metode a fost dovedită și demonstrată încă din 1859 de Friedrich Wöhler. La scară industrială, reducerea aluminotermă a cromului a devenit posibilă numai după ce a devenit disponibilă o metodă de producere a aluminiului ieftin. Goldschmidt a fost primul care a dezvoltat o modalitate sigură de a regla procesul de reducere extrem de exotermic (deci exploziv).

Când este necesar să se obțină crom de înaltă puritate, industria folosește metode electrolitice. Electroliza se realizează folosind un amestec de anhidridă cromică, alaun de cromoamoniu sau sulfat de crom cu acid sulfuric diluat. Cromul depus pe catozii din aluminiu sau oțel inoxidabil în timpul procesului de electroliză conține gaze dizolvate ca impurități. Puritatea de 99,90–99,995% poate fi atinsă utilizând purificarea la temperatură înaltă (1500-1700° C) într-un flux de hidrogen și degazarea în vid. Tehnicile avansate de rafinare electrolitică a cromului elimină sulful, azotul, oxigenul și hidrogenul din produsul brut.

În plus, este posibil să se obțină Cr metal prin electroliza CrCl3 sau CrF3 topituri într-un amestec cu fluoruri de potasiu, calciu și sodiu la o temperatură de 900 ° C într-un mediu cu argon.

Posibilitatea unei metode electrolitice de obținere a cromului pur a fost dovedită de Bunsen în 1854 prin supunerea unei soluții apoase de clorură de crom la electroliză.

Industria folosește și o metodă silicotermă pentru producerea cromului pur. În acest caz, cromul este redus din oxid de siliciu:

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

Cromul este topit silicotermic în cuptoarele cu arc. Adaosul de var nestins vă permite să transformați dioxidul de siliciu refractar în zgură de silicat de calciu cu punct de topire scăzut. Puritatea cromului silicotermic este aproximativ aceeași cu cea a cromului aluminotermic, cu toate acestea, în mod natural, conținutul de siliciu din acesta este puțin mai mare, iar conținutul de aluminiu este puțin mai mic.

Cr poate fi obţinut şi prin reducerea Cr2O3 cu hidrogen la 1500°C, reducerea CrCl3 anhidru cu hidrogen, metale alcaline sau alcalino-pământoase, magneziu şi zinc.

Pentru a obține crom, au încercat să folosească și alți agenți reducători - carbon, hidrogen, magneziu. Cu toate acestea, aceste metode nu sunt utilizate pe scară largă.

Procesul Van Arkel-Kuchman-De Boer folosește descompunerea iodurii de crom (III) pe un fir încălzit la 1100° C cu depunerea de metal pur pe acesta.

Proprietăți fizice

Cromul este un metal dur, foarte greu, refractar, maleabil, de culoare gri-oțel. Cromul pur este destul de plastic, cristalizează într-o rețea centrată pe corp, a = 2,885 Å (la o temperatură de 20 ° C). La o temperatură de aproximativ 1830 ° C, există o mare probabilitate de transformare într-o modificare cu o rețea centrată pe față, a = 3,69 Å. Raza atomică 1,27 Å; razele ionice ale Cr2+ 0,83 Å, Cr3+ 0,64 Å, Cr6+ 0,52 Å.

Punctul de topire al cromului depinde direct de puritatea acestuia. Prin urmare, determinarea acestui indicator pentru crom pur este o sarcină foarte dificilă - la urma urmei, chiar și un conținut mic de impurități de azot sau oxigen poate schimba semnificativ valoarea punctului de topire. Mulți cercetători au studiat această problemă de zeci de ani și au primit rezultate care sunt departe unul de celălalt: de la 1513 la 1920 ° C. Anterior, se accepta în general că acest metal se topește la o temperatură de 1890 ° C, dar cercetările moderne indică o temperatură. de 1907 ° C, cromul fierbe la temperaturi peste 2500 ° C - datele variază și: de la 2199 ° C la 2671 ° C. Densitatea cromului este mai mică decât cea a fierului; este de 7,19 g/cm3 (la o temperatură de 200° C).

Cromul are toate caracteristicile de bază ale metalelor - conduce bine căldura, rezistența sa la curentul electric este foarte scăzută, ca majoritatea metalelor, cromul are o strălucire caracteristică. În plus, acest element are o caracteristică foarte interesantă: faptul este că la o temperatură de 37 ° C comportamentul său nu poate fi explicat - are loc o schimbare bruscă a multor proprietăți fizice, această schimbare are o natură bruscă. Cromul, ca o persoană bolnavă la o temperatură de 37° C, începe să acţioneze: frecarea internă a cromului atinge un maxim, modulul elastic scade la valori minime. Valoarea salturilor de conductivitate electrică, forța termoelectromotoare și coeficientul de dilatare liniară se modifică constant. Oamenii de știință nu pot explica încă acest fenomen.

Capacitatea termică specifică a cromului este de 0,461 kJ/(kg.K) sau 0,11 cal/(g °C) (la o temperatură de 25 °C); coeficient de conductivitate termică 67 W/(m K) sau 0,16 cal/(cm sec °C) (la o temperatură de 20 °C). Coeficientul termic de dilatare liniară 8,24 10-6 (la 20 °C). Cromul la o temperatură de 20 ° C are o rezistivitate electrică specifică de 0,414 μΩ m, iar coeficientul său termic de rezistență electrică în intervalul 20-600 ° C este de 3,01 10-3.

Se știe că cromul este foarte sensibil la impurități - cele mai mici fracții ale altor elemente (oxigen, azot, carbon) pot face cromul foarte fragil. Este extrem de dificil să obții crom fără aceste impurități. Din acest motiv, acest metal nu este folosit în scopuri structurale. Dar în metalurgie este folosit în mod activ ca material de aliere, deoarece adăugarea lui la aliaj face oțelul dur și rezistent la uzură, deoarece cromul este cel mai dur dintre toate metalele - taie sticla ca diamantul! Duritatea Brinell a cromului de înaltă puritate este de 7-9 Mn/m2 (70-90 kgf/cm2). Oțelurile pentru arc, arc, scule, ștampile și rulmenți cu bile sunt aliate cu crom. În ele (cu excepția oțelurilor pentru rulmenți cu bile) este prezent cromul împreună cu manganul, molibdenul, nichelul și vanadiul. Adăugarea de crom la oțelurile convenționale (până la 5% Cr) îmbunătățește proprietățile fizice ale acestora și face metalul mai susceptibil la tratament termic.

Cromul este antiferomagnetic, sensibilitate magnetică specifică 3,6 10-6. Rezistivitate electrică 12.710-8 Ohm. Coeficientul de temperatură al expansiunii liniare a cromului este 6,210-6. Căldura de vaporizare a acestui metal este de 344,4 kJ/mol.

Cromul este rezistent la coroziune în aer și apă.

Proprietăți chimice

Din punct de vedere chimic, cromul este destul de inert, acest lucru se explică prin prezența unui film subțire de oxid durabil pe suprafața sa. Cr nu se oxidează în aer, chiar și în prezența umezelii. Când este încălzită, oxidarea are loc exclusiv pe suprafața metalică. La 1200°C pelicula este distrusă și oxidarea are loc mult mai rapid. La 2000° C, cromul arde pentru a forma oxidul de crom (III) verde Cr2O3, care are proprietăți amfotere. Prin fuzionarea Cr2O3 cu alcalii, se obțin cromiți:

Cr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + H2O

Oxidul de crom (III) necalcinat se dizolvă ușor în soluții alcaline și acizi:

Cr2O3 + 6HCI = 2CrCl3 + 3H2O

În compuși, cromul prezintă în principal stări de oxidare Cr+2, Cr+3, Cr+6. Cele mai stabile sunt Cr+3 și Cr+6. Există, de asemenea, unii compuși în care cromul are stări de oxidare Cr+1, Cr+4, Cr+5. Compușii cromului sunt foarte diverși ca culoare: alb, albastru, verde, roșu, violet, negru și multe altele.

Cromul reacționează ușor cu soluțiile diluate de acizi clorhidric și sulfuric pentru a forma clorură și sulfat de crom și eliberează hidrogen:

Cr + 2HCI = CrCl2 + H2

Acva regia și acidul azotic pasiv crom. Mai mult, cromul pasivizat de acidul azotic nu se dizolvă în acizi sulfuric și clorhidric diluați nici după fierbere prelungită în soluțiile acestora, dar la un moment dat are loc dizolvarea, însoțită de spumare violentă din hidrogenul eliberat. Acest proces se explică prin faptul că cromul trece de la o stare pasivă la una activă, în care metalul nu este protejat de o peliculă protectoare. Mai mult, dacă acidul azotic este adăugat din nou în timpul procesului de dizolvare, reacția se va opri, deoarece cromul este din nou pasivizat.

În condiții normale, cromul reacționează cu fluorul pentru a forma CrF3. La temperaturi peste 600° C, are loc interacțiunea cu vaporii de apă, rezultatul acestei interacțiuni este oxidul de crom (III) Cr2O3:

4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

Cr2O3 este microcristale verzi cu o densitate de 5220 kg/m3 și un punct de topire ridicat (2437°C). Oxidul de crom (III) prezintă proprietăți amfotere, dar este foarte inert și greu de dizolvat în acizi apos și alcalii. Oxidul de crom (III) este destul de toxic. Când vine în contact cu pielea, poate provoca eczeme și alte boli ale pielii. Prin urmare, atunci când lucrați cu oxid de crom (III), este imperativ să folosiți echipament individual de protecție.

Pe lângă oxid, se cunosc și alți compuși cu oxigen: CrO, CrO3, obținuți indirect. Cel mai mare pericol este aerosolul de oxid inhalat, care provoacă boli severe ale tractului respirator superior și plămânilor.

Cromul formează un număr mare de săruri cu componente care conțin oxigen.

Metal dur de culoare alb-albăstruie. Cromul este uneori clasificat ca un metal feros. Acest metal este capabil să picteze compuși în diferite culori, motiv pentru care a fost numit „crom”, ceea ce înseamnă „vopsea”. Cromul este un oligoelement necesar pentru dezvoltarea și funcționarea normală a corpului uman. Rolul său biologic cel mai important este reglarea metabolismului carbohidraților și a nivelului de glucoză din sânge.

Vezi si:

STRUCTURA

În funcție de tipurile de legături chimice - ca toate metalele, cromul are un tip metalic de rețea cristalină, adică nodurile rețelei conțin atomi de metal.
În funcție de simetria spațială - cubic, centrat pe corp a = 0,28839 nm. O caracteristică a cromului este o schimbare bruscă a proprietăților sale fizice la o temperatură de aproximativ 37°C. Rețeaua cristalină a unui metal este formată din ionii săi și electronii mobili. În mod similar, atomul de crom în starea sa fundamentală are o configurație electronică. La 1830 °C este posibil să se transforme într-o modificare cu o rețea centrată pe față, a = 3,69 Å.

PROPRIETĂȚI

Cromul are o duritate Mohs de 9, unul dintre cele mai dure metale pure (al doilea numai după iridiu, beriliu, wolfram și uraniu). Cromul foarte pur poate fi prelucrat destul de bine. Stabil în aer datorită pasivării. Din același motiv, nu reacționează cu acizii sulfuric și azotic. La 2000 °C arde pentru a forma oxidul de crom (III) verde Cr 2 O 3, care are proprietăți amfotere. Când este încălzit, reacţionează cu multe nemetale, formând adesea compuşi cu compoziţie nestoichiometrică: carburi, boruri, siliciuri, nitruri etc. Cromul formează numeroşi compuşi în diferite stări de oxidare, în principal +2, +3, +6. Cromul are toate proprietățile caracteristice metalelor - conduce bine căldura și electricitatea și are strălucirea caracteristică majorității metalelor. Este antiferomagnetic și paramagnetic, adică la o temperatură de 39 °C se schimbă dintr-o stare paramagnetică într-o stare antiferomagnetică (punctul Néel).

REZERVE ȘI PRODUCȚIE

Cele mai mari zăcăminte de crom sunt situate în Africa de Sud (locul 1 în lume), Kazahstan, Rusia, Zimbabwe și Madagascar. De asemenea, există zăcăminte în Turcia, India, Armenia, Brazilia și Filipine.n Principalele zăcăminte de minereuri de crom din Federația Rusă sunt cunoscute în Urali (Don și Saranovskoe). Rezervele explorate din Kazahstan se ridică la peste 350 de milioane de tone (locul 2 în lume).Cromul se găsește în natură în principal sub formă de minereu de crom și fier Fe(CrO 2) 2 (cromit de fier). Ferocromul se obține din acesta prin reducerea în cuptoare electrice cu cocs (carbon). Pentru a obține crom pur, reacția se efectuează după cum urmează:
1) cromitul de fier este topit cu carbonat de sodiu (cenusa de sodiu) în aer;
2) se dizolvă cromatul de sodiu și se separă de oxidul de fier;
3) se transformă cromatul în dicromat, acidificând soluția și cristalizând dicromatul;
4) oxidul de crom pur se obține prin reducerea dicromatului de sodiu cu cărbune;
5) cromul metalic se obţine prin aluminotermie;
6) prin electroliză, cromul electrolitic se obține dintr-o soluție de anhidridă cromică în apă care conține adaos de acid sulfuric.

ORIGINE

Conținutul mediu de crom din scoarța terestră (clarke) este de 8,3·10 -3%. Acest element este probabil mai caracteristic mantalei Pământului, deoarece rocile ultramafice, despre care se crede că sunt cel mai apropiate ca compoziție de mantaua Pământului, sunt îmbogățite în Crom (2·10 -4%). Cromul formează minereuri masive și diseminate în rocile ultramafice; Formarea celor mai mari depozite de crom este asociată cu acestea. În rocile bazice, conținutul de Crom atinge doar 2·10 -2%, în rocile acide - 2,5·10 -3%, în rocile sedimentare (gresii) - 3,5·10 -3%, în șisturi argiloase - 9·10 -3 %. Cromul este un migrant acvatic relativ slab; Conținutul de crom în apa de mare este de 0,00005 mg/l.
În general, Cromul este un metal în zonele adânci ale Pământului; meteoriții pietroși (analogi ai mantalei) sunt și ei îmbogățiți în Crom (2,7·10 -1%). Sunt cunoscute peste 20 de minerale de crom. Doar spinelele cromate (până la 54% Cr) sunt de importanță industrială; în plus, cromul este conținut într-o serie de alte minerale, care însoțesc adesea minereurile de crom, dar nu au o valoare practică în sine (uvarovit, volkonskoit, kemerit, fuchsite).
Există trei minerale principale de crom: magnocromit (Mg, Fe)Cr 2 O 4 , cropicotita (Mg, Fe) (Cr, Al) 2 O 4 și aluminocromit (Fe, Mg) (Cr, Al) 2 O 4 . Ele nu se pot distinge ca aspect și sunt numite inexact „cromiți”.

APLICARE

Cromul este o componentă importantă în multe oțeluri aliate (în special oțeluri inoxidabile), precum și într-un număr de alte aliaje. Adăugarea de crom crește semnificativ duritatea și rezistența la coroziune a aliajelor. Utilizarea Chrome se bazează pe rezistența sa la căldură, duritate și rezistență la coroziune. Cel mai mult, cromul este folosit pentru topirea oțelurilor cu crom. Aluminiul și cromul silicotermic este utilizat pentru topirea nicromului, nimonicului, altor aliaje de nichel și a stellitului.
O cantitate semnificativă de crom este utilizată pentru acoperirile decorative rezistente la coroziune. Cromul pulbere este utilizat pe scară largă în producția de produse metalo-ceramice și materiale pentru electrozi de sudare. Cromul, sub formă de ion Cr 3+, este o impuritate în rubin, care este folosit ca piatră prețioasă și material laser. Compușii de crom sunt utilizați pentru a grava țesăturile în timpul vopsirii. Unele săruri de crom sunt folosite ca componentă a soluțiilor de tăbăcire în industria pielii; PbCrO 4 , ZnCrO 4 , SrCrO 4 - ca vopsele de artă. Produsele refractare crom-magnezit sunt fabricate dintr-un amestec de cromit și magnezit.
Folosit ca acoperiri galvanice rezistente la uzură și frumoase (cromare).
Cromul este utilizat pentru producerea de aliaje: crom-30 și crom-90, care sunt indispensabile pentru producerea de duze pentru torțe cu plasmă puternice și în industria aerospațială.

Chrome (ing. Chromium) - Cr

Cromul (Cr), un element chimic din grupa VI a sistemului periodic al lui Mendeleev. Este un metal de tranziție cu număr atomic 24 și masă atomică 51,996. Tradus din greacă, numele metalului înseamnă „culoare”. Metalul își datorează numele varietății de culori care sunt inerente diferiților săi compuși.

Caracteristicile fizice ale cromului

Metalul are suficientă duritate și fragilitate în același timp. Pe scara Mohs, duritatea cromului este evaluată la 5,5. Acest indicator înseamnă că cromul are duritatea maximă a tuturor metalelor cunoscute astăzi, după uraniu, iridiu, wolfram și beriliu. Substanța simplă crom este caracterizată de o culoare alb-albăstruie.

Metalul nu este un element rar. Concentrația sa în scoarța terestră atinge 0,02% din masă. acțiuni Cromul nu se găsește niciodată în forma sa pură. Se găsește în minerale și minereuri, care sunt principala sursă de extracție a metalelor. Cromitul (minereu de crom de fier, FeO*Cr 2 O 3) este considerat principalul compus al cromului. Un alt mineral destul de comun, dar mai puțin important este crocoitul PbCrO 4 .

Metalul poate fi topit cu ușurință la o temperatură de 1907 0 C (2180 0 K sau 3465 0 F). La temperatura de 2672 0 C fierbe. Masa atomică a metalului este de 51,996 g/mol.

Cromul este un metal unic datorită proprietăților sale magnetice. La temperatura camerei, prezintă o ordonare antiferomagnetică, în timp ce alte metale o prezintă la temperaturi extrem de scăzute. Cu toate acestea, dacă cromul este încălzit peste 37 0 C, proprietățile fizice ale cromului se modifică. Astfel, rezistența electrică și coeficientul de dilatare liniară se modifică semnificativ, modulul elastic atinge o valoare minimă, iar frecarea internă crește semnificativ. Acest fenomen este asociat cu trecerea punctului Néel, la care proprietățile antiferomagnetice ale materialului se pot schimba în paramagnetice. Aceasta înseamnă că primul nivel a fost trecut, iar substanța a crescut brusc în volum.

Structura cromului este o rețea centrată pe corp, datorită căreia metalul este caracterizat de temperatura perioadei fragile-ductile. Totuși, în cazul acestui metal, gradul de puritate este de mare importanță, prin urmare, valoarea este în intervalul -50 0 C - +350 0 C. După cum arată practica, metalul cristalizat nu are nicio ductilitate, ci moale. recoacerea si turnarea il fac maleabil.

Proprietățile chimice ale cromului

Atomul are următoarea configurație externă: 3d 5 4s 1. De regulă, în compuși, cromul are următoarele stări de oxidare: +2, +3, +6, dintre care Cr 3+ prezintă cea mai mare stabilitate.În plus, există și alți compuși în care cromul prezintă o stare de oxidare complet diferită și anume : +1, +4, +5.

Metalul nu este deosebit de reactiv din punct de vedere chimic. Când cromul este expus la condiții normale, metalul prezintă rezistență la umiditate și oxigen. Cu toate acestea, această caracteristică nu se aplică compusului de crom și fluor - CrF 3, care, atunci când este expus la temperaturi care depășesc 600 0 C, interacționează cu vaporii de apă, formând Cr 2 O 3 ca urmare a reacției, precum și azot. , carbon și sulf.

Când cromul este încălzit, acesta reacționează cu halogeni, sulf, siliciu, bor, carbon și alte elemente, ducând la următoarele reacții chimice ale cromului:

Cr + 2F 2 = CrF 4 (cu un amestec de CrF 5)

2Cr + 3Cl 2 = 2CrCl 3

2Cr + 3S = Cr 2 S 3

Cromații pot fi obținuți prin încălzirea cromului cu sodă topită în aer, nitrați sau clorați de metale alcaline:

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

Cromul nu este toxic, ceea ce nu se poate spune despre unii dintre compușii săi. După cum se știe, praful din acest metal, dacă intră în corp, poate irita plămânii; nu este absorbit prin piele. Dar, deoarece nu apare în forma sa pură, intrarea sa în corpul uman este imposibilă.

Cromul trivalent este eliberat în mediu în timpul exploatării și procesării minereului de crom. Cromul este probabil introdus în corpul uman sub forma unui supliment alimentar utilizat în programele de slăbire. Cromul, cu o valență de +3, este un participant activ în sinteza glucozei. Oamenii de știință au descoperit că consumul excesiv de crom nu dăunează organismului uman, deoarece acesta nu este absorbit, dar se poate acumula în organism.

Compușii care implică metal hexavalent sunt extrem de toxici. Probabilitatea ca acestea să intre în corpul uman apare în timpul producției de cromați, cromarea obiectelor și în timpul unor lucrări de sudare. Ingestia unui astfel de crom în organism este plină de consecințe grave, deoarece compușii în care este prezent elementul hexavalent sunt agenți oxidanți puternici. Prin urmare, pot provoca sângerări în stomac și intestine, uneori cu perforare a intestinului. Când astfel de compuși intră în contact cu pielea, apar reacții chimice puternice sub formă de arsuri, inflamații și ulcere.

În funcție de calitatea cromului care trebuie obținut la ieșire, există mai multe metode de producere a metalului: electroliza soluțiilor apoase concentrate de oxid de crom, electroliza sulfaților și reducerea cu oxid de siliciu. Cu toate acestea, ultima metodă nu este foarte populară, deoarece produce crom cu o cantitate imensă de impurități. În plus, nu este viabil din punct de vedere economic.

Starile de oxidare caracteristice ale cromului

Starea de oxidare	Oxid	Hidroxid	Caracter	Forme predominante în soluții	Note
+2	CrO (negru)	Cr(OH)2 (galben)	De bază	Cr2+ (săruri albastre)	Agent reducător foarte puternic
	Cr2O3 (verde)	Cr(OH)3 (gri-verde)	Amfoter	Cr3+ (săruri verzi sau violete) - (verde)
+4	CrO2	nu exista	Neformatoare de sare	-	Rareori întâlnit, necaracteristic
+6	CrO3 (roșu)	H2CrO4 H2Cr2O7	Acid	CrO42- (cromați, galben) Cr2O72- (dicromati, portocaliu)	Tranziția depinde de pH-ul mediului. Un oxidant puternic, higroscopic, foarte toxic.