صيغة أكسيد الكروم الحمضية. الكروم ومركباته. الخصائص الكيميائية للكروم

جامعة تومسك للفنون التطبيقية للبحوث الوطنية

معهد جيوكيمياء الموارد الطبيعية والجيوكيمياء

الكروم

عن طريق الانضباط:

كيمياء

مكتمل:

طالب في المجموعة 2G41 Tkacheva Anastasia Vladimirovna 10/29/2014

التحقق:

المعلم ستاس نيكولاي فيدوروفيتش

المركز في النظام الدوري

الكروم - عنصر من مجموعة فرعية جانبية للمجموعة السادسة من الفترة الرابعة من النظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D.I.Mendeleev بالرقم الذري 24. يتم تحديده بالرمز سجل تجاري(اللات. الكروم). مادة بسيطة الكروم - معدن صلب ، أبيض مزرق. يشار أحيانًا إلى الكروم بالمعادن الحديدية.

هيكل الذرة

17 Cl) 2) 8) 7 - رسم تخطيطي لبنية الذرة

1s2s2p3s3p- صيغة إلكترونية

تقع الذرة في الفترة الثالثة ، ولها ثلاثة مستويات للطاقة

تقع الذرة في المجموعة السابعة ، في المجموعة الفرعية الرئيسية - عند مستوى الطاقة الخارجية لـ 7 إلكترونات

خصائص العنصر

الخصائص الفيزيائية

الكروم معدن أبيض لامع ذو شعرية مكعبة محور الجسم ، أ \u003d 0.28845 نانومتر ، تتميز بالصلابة والضعف ، بكثافة 7.2 جم / سم 3 ، أحد أقسى المعادن النقية (في المرتبة الثانية بعد البريليوم والتنغستن و اليورانيوم) بدرجة انصهار 1903 درجة. وتبلغ درجة غليانها حوالي 2570 درجة. ج- في الهواء ، سطح الكروم مغطى بطبقة من الأكسيد تحميه من المزيد من الأكسدة. تزيد إضافة الكربون إلى الكروم من صلابته.

الخواص الكيميائية

يعتبر الكروم في الظروف العادية معدنًا خاملًا ؛ وعند تسخينه يصبح نشطًا تمامًا.

    التفاعل مع اللافلزات

عند تسخينه فوق 600 درجة مئوية ، يحترق الكروم في الأكسجين:

4 كر + 3 س 2 \u003d 2 كر 2 يا 3.

يتفاعل مع الفلور عند 350 درجة مئوية ، مع الكلور - عند 300 درجة مئوية ، مع البروم - عند درجة حرارة حمراء ، مكونًا هاليدات الكروم (III):

2 كر + 3 كلوريد 2 \u003d 2 كر كل 3.

يتفاعل مع النيتروجين عند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية مع تكوين النيتريد:

2Cr + N 2 \u003d 2CrN

أو 4Cr + N 2 \u003d 2Cr 2 N.

2Cr + 3S \u003d Cr 2S 3.

يتفاعل مع البورون والكربون والسيليكون لتكوين البوريدات والكربيدات ومبيدات السيليكون:

Cr + 2B \u003d CrB 2 (تكوين Cr 2 B ، CrB ، Cr 3 B 4 ، CrB 4 ممكن) ،

2Cr + 3C \u003d Cr 2 C 3 (يمكن تكوين Cr 23 C 6 ، Cr 7 B 3) ،

Cr + 2Si \u003d CrSi 2 (تكوين Cr 3 Si ، Cr 5 Si 3 ، CrSi ممكن).

لا تتفاعل مباشرة مع الهيدروجين.

    التفاعل مع الماء

في حالة التوهج المقسم بدقة ، يتفاعل الكروم مع الماء لتكوين أكسيد الكروم (III) والهيدروجين:

2 كر + 3 س 2 س \u003d كروم 2 يا 3 + 3 س 2

    5 التفاعلات مع الأحماض

في السلسلة الكهروكيميائية لجهود المعادن ، يصل الكروم إلى الهيدروجين ، فهو يزيح الهيدروجين من محاليل الأحماض غير المؤكسدة:

Cr + 2HCl \u003d CrCl 2 + H 2 ؛

Cr + H 2 SO 4 \u003d CrSO 4 + H 2.

في وجود الأكسجين الجوي ، تتشكل أملاح الكروم (III):

4Cr + 12HCl + 3O 2 \u003d 4CrCl 3 + 6H 2 O.

أحماض النيتريك والكبريتيك المركزة تخمل الكروم. يمكن أن يذوب الكروم فيها فقط بالتسخين القوي ، وتتشكل أملاح الكروم (III) ومنتجات تقليل الأحماض:

2Cr + 6H 2 SO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O ؛

Cr + 6HNO 3 \u003d Cr (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.

    التفاعل مع الكواشف القلوية

في المحاليل المائية للقلويات ، لا يذوب الكروم ، ويتفاعل ببطء مع ذوبان القلويات مع تكوين الكروميتات وإطلاق الهيدروجين:

2 كر + 6 كو \u003d 2 كرون 2 + 2 ك 2 س + 3 س 2.

يتفاعل مع المواد القلوية المنصهرة المؤكسدة ، مثل كلورات البوتاسيوم ، بينما يذهب الكروم إلى كرومات البوتاسيوم:

Cr + KClO 3 + 2KOH \u003d K 2 CrO 4 + KCl + H 2 O.

    استرجاع المعادن من الأكاسيد والأملاح

الكروم معدن نشط قادر على إزاحة المعادن من محاليل أملاحها: 2Cr + 3CuCl 2 \u003d 2CrCl 3 + 3Cu.

خصائص مادة بسيطة

مستقر في الهواء بسبب التخميل. للسبب نفسه ، لا يتفاعل مع أحماض الكبريتيك والنتريك. يحترق عند 2000 درجة مئوية مع تكوين أكسيد الكروم الأخضر (III) Cr 2 O 3 ، والذي له خصائص مذبذبة.

مركبات الكروم مع البورون (بوريدات Cr 2 B و CrB و Cr 3 B 4 و CrB 2 و CrB 4 و Cr 5 B 3) مع الكربون (كربيد Cr 23 C 6 و Cr 7 C 3 و Cr 3 C 2) ، مع السيليكون (مبيدات السيليكون Cr 3 Si ، Cr 5 Si 3 و CrSi) والنيتروجين (نيتريد CrN و Cr 2 N).

مركبات الكروم (+2)

حالة الأكسدة +2 تقابل الأكسيد الأساسي CrO (أسود). يتم الحصول على أملاح Cr 2+ (المحاليل الزرقاء) عن طريق اختزال أملاح Cr 3+ أو ثنائي كرومات مع الزنك في وسط حمضي ("مع الهيدروجين في وقت العزل"):

كل هذه الأملاح Cr 2+ عوامل اختزال قوية لدرجة أنها تحل محل الهيدروجين من الماء عند الوقوف. يؤكسد الأكسجين الموجود في الهواء ، وخاصة في البيئة الحمضية ، Cr 2+ ، ونتيجة لذلك يتحول المحلول الأزرق إلى اللون الأخضر بسرعة.

يترسب هيدروكسيد البني أو الأصفر Cr (OH) 2 عند إضافة القلويات إلى محاليل أملاح الكروم (II).

تم تصنيع ثنائي هاليدات الكروم CrF 2 و CrCl 2 و CrBr 2 و CrI 2

مركبات Cr (+3)

تتوافق حالة الأكسدة +3 مع أكسيد مذبذب Cr 2 O 3 وهيدروكسيد Cr (OH) 3 (كلاهما أخضر). هذه هي حالة الأكسدة الأكثر استقرارًا للكروم. مركبات الكروم في حالة الأكسدة هذه لها لون من الليلك القذر (أيون 3+) إلى الأخضر (الأنيونات موجودة في مجال التنسيق).

يميل Cr 3+ إلى تكوين كبريتات مزدوجة من النوع M I Cr (SO 4) 2 12H 2 O (الشب)

يتم الحصول على هيدروكسيد الكروم (III) من خلال العمل مع الأمونيا على محاليل أملاح الكروم (III):

Cr + 3NH + 3H2O → Cr (OH) ↓ + 3NH

يمكنك استخدام محاليل القلويات ، ولكن مع فائضها يتكون مركب هيدروكسو قابل للذوبان:

Cr + 3OH → Cr (OH) ↓

Cr (OH) + 3OH →

بدمج Cr 2 O 3 مع القلويات ، يتم الحصول على الكروميتات:

Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + H2O

أكسيد الكروم (III) غير المكلس يذوب في المحاليل والأحماض القلوية:

Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3H2O

عندما تتأكسد مركبات الكروم (III) في وسط قلوي ، تتشكل مركبات الكروم (VI):

2Na + 3H O → 2NaCrO + 2NaOH + 8H O.

يحدث الشيء نفسه عندما يندمج أكسيد الكروم (III) مع العوامل القلوية والمؤكسدة ، أو مع القلويات في الهواء (يصبح الذوبان أصفر في هذه الحالة):

2Cr2O3 + 8NaOH + 3O2 → 4Na2CrO4 + 4H2O

مركبات الكروم (+4)[

مع التحلل الدقيق لأكسيد الكروم (VI) CrO 3 تحت الظروف الحرارية المائية ، يتم الحصول على أكسيد الكروم (IV) CrO 2 ، وهو أكسيد مغناطيسي مغناطيسي وله موصلية معدنية.

من بين رباعي الهاليدات الكروم ، CrF 4 مستقر ، ورابع كلوريد الكروم CrCl 4 موجود فقط في الأبخرة.

مركبات الكروم (+6)

تتوافق حالة الأكسدة +6 مع أكسيد الكروم الحمضي (VI) CrO 3 وعدد من الأحماض التي يوجد بينها توازن. أبسطها هي الكروم H 2 CrO 4 واثنين من الكروم H 2 Cr 2 O 7. يشكلون سلسلتين من الأملاح: كرومات صفراء وثنائي كرومات برتقالي ، على التوالي.

يتكون أكسيد الكروم (VI) CrO 3 من تفاعل حمض الكبريتيك المركز مع محاليل ثنائي كرومات. أكسيد حمضي نموذجي ، عند تفاعله مع الماء ، فإنه يشكل أحماض كروميك قوية غير مستقرة: الكروميك H 2 CrO 4 ، ثنائي اللون H 2 Cr 2 O 7 وحمض متساوي الأحماض الأخرى مع الصيغة العامة H 2 Cr n O 3n + 1. تحدث زيادة في درجة البلمرة مع انخفاض درجة الحموضة ، أي زيادة الحموضة:

2CrO + 2H → Cr2O + H2O

ولكن إذا أضفت محلولًا قلويًا إلى المحلول البرتقالي لـ K 2 Cr 2 O 7 ، يتحول اللون مرة أخرى إلى اللون الأصفر ، حيث يتشكل الكرومات K 2 CrO 4 مرة أخرى:

Cr2O + 2OH → 2CrO + HO

لا تصل إلى درجة عالية من البلمرة ، كما يحدث في التنجستن والموليبدينوم ، حيث يتحلل حمض البوليكروميك إلى أكسيد الكروم (VI) والماء:

H2CrnO3n + 1 → H2O + nCrO3

تقابل قابلية ذوبان الكرومات تقريبًا قابلية ذوبان الكبريتات. على وجه الخصوص ، يترسب الكرومات الأصفر للباريوم BaCrO 4 عند إضافة أملاح الباريوم ، إلى محاليل الكرومات ومحاليل ثنائي كرومات:

Ba + CrO → BaCrO ↓

2Ba + CrO + H2O → 2BaCrO ↓ + 2H

يتم استخدام تكوين كرومات الفضة ذات اللون الأحمر الدموي والضعيف الذوبان للكشف عن الفضة في السبائك باستخدام حمض المقايسة.

المعروف عن خماسي فلوريد الكروم CrF 5 وسداسي فلوريد الكروم غير المستقر CrF 6. تم الحصول أيضًا على أوكسي هاليدات الكروم المتطايرة CrO 2 F 2 و CrO 2 Cl 2 (كلوريد الكروم).

مركبات الكروم (VI) هي عوامل مؤكسدة قوية ، على سبيل المثال:

K2Cr2O7 + 14HCl → 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2 + 7H2O

تؤدي إضافة بيروكسيد الهيدروجين وحمض الكبريتيك ومذيب عضوي (الأثير) إلى ثنائي كرومات إلى تكوين بيروكسيد الكروم الأزرق CrO 5 L (L هو جزيء مذيب) ، والذي يتم استخراجه في الطبقة العضوية ؛ يتم استخدام هذا التفاعل كتفاعل تحليلي.

عدة مركبات كيميائية تتكون من عنصرين بسيطين - Cr و O - تنتمي إلى فئة المركبات غير العضوية - الأكاسيد. الاسم الشائع هو أكسيد الكروم ، ومن المعتاد بين قوسين الإشارة إلى تكافؤ المعدن بالأرقام الرومانية. أسمائهم الأخرى وصيغهم الكيميائية:

  • أكسيد الكروم الثنائي - أكسيد الكروم ، CrO ؛
  • أكسيد الكروم (III) - الكروم الأخضر ، الكروم sesquioxide ، Cr2O3 ؛
  • أكسيد الكروم (IV) - أكسيد الكروم ، CrO2 ؛
  • أكسيد الكروم (VI) - أنهيدريد الكروم ، ثالث أكسيد الكروم ، CrO3.

المركب الذي يكون فيه المعدن سداسي التكافؤ هو أعلى أكسيد الكروم. هذه مادة صلبة عديمة الرائحة ، وهي في المظهر (تنتشر في الهواء بسبب الرطوبة القوية). الكتلة المولية 99.99 جم / مول. تبلغ الكثافة عند 20 درجة مئوية 2.70 جم / سم مكعب. نقطة الانصهار - 197 درجة مئوية ، نقطة الغليان - 251 درجة مئوية. عند 0 درجة مئوية 61.7 جم / 100 مل تذوب في الماء ، عند 25 درجة مئوية - 63 جم / 100 مل ، عند 100 درجة مئوية - 67.45 جم / 100 مل. يذوب الأكسيد أيضًا في حامض الكبريتيك (وهو خليط من الكروم يستخدم في الممارسة المختبرية لغسل الأطباق الكيميائية) وكحول الإيثيل ، والإيثر الإيثيلي ، وحمض الخليك ، والأسيتون. يتحلل إلى Cr2O3 عند 450 درجة مئوية.

يستخدم أكسيد الكروم (VI) في عملية التحليل الكهربائي (للحصول على الكروم النقي) ، لطلاء المنتجات المجلفنة بالكروم ، في الطلاء بالكروم الإلكتروليتي ، كمؤكسد قوي (لإنتاج النيلي والإيزاتين). يستخدم الكروم للكشف عن الكحول في التنفس. يستمر التفاعل وفقًا للمخطط: 4CrO3 + 6H2SO4 + 3C2H5OH → 2Cr2 (SO4) 3 + 3CH3COOH + 9H2O. يشار إلى وجود الكحول من خلال تغيير لون المحلول (يصبح أخضر).

أكسيد الكروم (VI) ، مثل جميع مركبات سداسي التكافؤ Cr ، هو سم قوي (جرعة قاتلة - 0.1 جم). بسبب نشاطه العالي ، يسبب CrO3 الاحتراق (مع الانفجارات) عند ملامسته لها. على الرغم من قلة تطايرها ، إلا أن ارتفاع أكسيد الكروم يعد خطيرًا عن طريق الاستنشاق لأنه يسبب سرطان الرئة. عند ملامسته للجلد (حتى لو تمت إزالته قريبًا) فإنه يسبب تهيجًا والتهابًا جلديًا وإكزيما ويثير تطور السرطان.

أكسيد الكروم رباعي التكافؤ CrO2 في المظهر هو مادة صلبة على شكل بلورات حديدية مغناطيسية رباعية السطوح سوداء. يحتوي أكسيد الكروم 4 على كتلة مولية تبلغ 83.9949 جم / مول وكثافة 4.89 جم / سم مكعب. تذوب المادة أثناء التحلل عند درجة حرارة 375 درجة مئوية. لا يذوب في الماء. تستخدم في وسائط التسجيل المغناطيسية كمادة عمل. مع ارتفاع شعبية الأقراص المدمجة وأقراص الفيديو الرقمية ، انخفض استخدام أكسيد الكروم (IV). تم تصنيعه لأول مرة في عام 1956 بواسطة نورمان إل كوكس ، الكيميائي من EI DuPont ، عن طريق تحلل ثالث أكسيد الكروم في وجود الماء عند درجة حرارة 640 درجة مئوية وضغط 200 ميجا باسكال. تم تصنيعها بموجب ترخيص من Sony في اليابان و BASF في ألمانيا ، DuPont.

أكسيد الكروم 3 Cr2O3 هو مادة صلبة متبلورة دقيقة من اللون الأخضر الفاتح إلى اللون الأخضر الداكن. الكتلة المولية 151.99 جم / مول. الكثافة - 5.22 جم / سم مكعب. نقطة الانصهار - 2435 درجة مئوية ، نقطة الغليان - 4000 درجة مئوية. معامل الانكسار لمادة نقية 2.551. هذا الأكسيد لا يذوب في الماء والكحول والأسيتون والحمض. نظرًا لأن كثافته تقترب من كثافة اكسيد الالمونيوم ، يتم إدخاله في تركيبات عوامل التلميع (على سبيل المثال ، معاجين GOI). إنه أحد الكروم المستخدم كصبغة. لأول مرة ، باستخدام تقنية سرية ، تم الحصول عليه عام 1838 في شكل رطب شفاف. يوجد بشكل طبيعي في شكل خام حديد الكروم FeO.Cr2O3.

أكسيد الكروم ثنائي التكافؤ هو مادة صلبة سوداء أو حمراء بنقطة انصهار تبلغ 1550 درجة مئوية. يذوب مع التحلل. الكتلة المولية 67.996 جم / مول. أكسيد الكروم الأحمر (II) غير قابل للإشتعال ، ونفس المادة السوداء قابلة للإشتعال. يشتعل المسحوق تلقائيًا في الهواء ، لذلك لا يمكن تخزينه إلا تحت طبقة من الماء ، لأنه لا يتفاعل معها. من الصعب جدًا الحصول على أكسيد الكروم الأسود في شكله النقي.

بالنسبة لأكاسيد الكروم ذات التكافؤ المنخفض ، تكون الخصائص الأساسية مميزة ، وبالنسبة لأكسيد الكروم ذي التكافؤ الأعلى ، الخصائص الحمضية.

] تم تعيين جزيء CrO للعديد من نطاقات R المظللة التي لوحظت في النطاق من 4800 - 7100 Å في طيف انبعاث قوس كهربائي في الهواء عند وضع الكروم المعدني أو ملح Cr 2 Cl 6 فيه. أظهر التحليل الاهتزازي أن النطاقات تنتمي إلى نفس النظام (الانتقال الإلكتروني) بنطاق 0-0 عند حوالي 6000 ، وتم تحديد الثوابت الاهتزازية للحالات الإلكترونية العلوية والسفلية. يشتمل النظام "البرتقالي" أيضًا على النطاقات في النطاق 7100 - 8400 ، مقاسة بـ [32FER]. في [55NIN] ، تم إجراء تحليل جزئي للهيكل الدوراني للنطاقات ، والذي تم على أساسه إنشاء نوع الانتقال الإلكتروني 5 Π - 5. في الكتاب المرجعي [84XYU / GER] ، تم تعيين الحالة السفلية للنظام على أنها الحالة الأساسية لجزيء X 5 Π.

يتم إجراء تحليل دوران كامل للنطاقات الخمسة للنظام (2-0 ، 1-0 ، 0-0 ، 0-1 و 0-2) في [80HOC / MER]. تم تسجيل النطاقات بدقة عالية في طيف انبعاث التفريغ وفي طيف الإثارة بالليزر لجزيئات CrO في تدفق غاز حامل خامل. تم تأكيد الحالة السفلية للنظام على أنها الحالة الأساسية للجزيء (تم الحصول على طيف إثارة الليزر عند درجة حرارة غاز حامل أقل قليلاً من درجة حرارة الغرفة).

يوجد نظام آخر أضعف من نطاقات CrO في طيف الانبعاث لتفريغ الأشعة تحت الحمراء القريبة [84CHE / ZYR]. تم الحصول على الطيف باستخدام مطياف فورييه. أظهر تحليل الدوران للنطاق 0-0 الواقع على بعد حوالي 8000 سم -1 أن النظام ينتمي إلى الانتقال 5 - X 5.

تم العثور على النظام الثالث لنطاقات CrO ، المتمركزة في حوالي 11800 سم -1 ، في طيف التلألؤ الكيميائي لتفاعل ذرات الكروم مع الأوزون [89DEV / GOL]. نطاقات هذا النظام مذكورة أيضًا في الأطلس [57GAT / JUN]. في [93BAR / HAJ] ، تم الحصول على النطاقات 0-0 و1-1 بدقة عالية في طيف إثارة الليزر. تم إجراء تحليل الدوران ، والذي أظهر أن النظام يتكون من الانتقال 5 - X 5 Π.

في طيف اللمعان الكيميائي [89DEV / GOL] ، تم العثور على نظام نطاقات في منطقة 4510 (ν 00 \u003d 22163 سم -1) ؛ تم إجراء تحليل الاهتزازات. ربما ينتمي النظام إلى انتقال إلكتروني مع نقل الرسوم ، منذ ذلك الحين نطاق الاهتزازات في الحالة العليا أصغر بكثير من نطاقات الاهتزازات في حالات CrO الأخرى. تم تعيين الانتقال الإلكتروني الأولي على أنه C 5 Π - X 5.

تم الحصول على أطياف الإلكترون الضوئي لأنيون CrO في [96WEN / GUN] و [2001GUT / JEN]. تم تقديم التفسير الأكثر اكتمالا وموثوقية للأطياف بناءً على حسابات MRCI للأنيون والجزيء في [2002BAU / GUT]. وفقًا للحساب ، يكون للأنيون الحالة الأرضية X 4 Π والحالة المثارة الأولى 6 Σ +. تُظهر الأطياف انتقالات إلكترون واحد من هذه الحالات إلى الحالة الأرضية و 5 حالات مثارة للجزيء المحايد: X 5 Π ← 6 Σ + (1.12 eV) ، X 5 Π ← X 4 Π (1.22 eV) ، 3 Σ - ← X 4 Π (1.82 eV) ، 5 + ← 6 Σ + (2.13 eV) ، 3 Π ← X 4 Π (2.28 eV) ، 5 ← 6 Σ + (2.64 eV) ، 3 ← X 4 Π ( 3.03 فولت). تتفق طاقات حالات CrO الخماسية مع بيانات الأطياف الضوئية. الحالات الثلاثية 3 - (0.6 eV) ، 3 (1.06 eV) ، و 3 (1.81 eV) لم يتم ملاحظتها في الأطياف البصرية.

تم إجراء الحسابات الميكانيكية الكمية لـ CrO في [82GRO / WAH ، 84HUZ / KLO ، 85BAU / NEL ، 85NEL / BAU ، 87AND / GRI ، 87DOL / WED ، 88JAS / STE ، 89STE / NAC ، 95BAU / MAI ، 96BAK / STI ، 2000BRI / ROT، 2000GUT / RAO، 2001GUT / JEN، 2002BAU / GUT، 2003GUT / AND، 2003DAI / DEN، 2006FUR / PER، 2007JEN / ROO، 2007WAG / MIT]. أظهر الحساب [85BAU / NEL] وأكد في الحسابات اللاحقة أن الحالة الأساسية للجزيء هي 5 Å. يتم إعطاء طاقات الحالات المثارة بشكل مباشر أو غير مباشر (في شكل طاقة تفكك أو تقارب إلكترون) في [85BAU / NEL، 85NEL / BAU، 96BAK / STI، 2000BRI / ROT، 2001GUT / JEN، 2002BAU / GUT، 2003DAI / DEN ].

تضمن حساب الوظائف الديناميكية الحرارية ما يلي: أ) المكون السفلي Ω \u003d -1 للحالة X 5 Π ، كحالة أرضية ؛ ب) مكونات Ω أخرى X 5 Π كحالات متحمس منفصلة ؛ ج) حالات الإثارة التي يتم تحديد طاقاتها تجريبياً أو محسوبة ؛ د) حالات تركيبية ، والتي تأخذ في الاعتبار جميع الحالات الأخرى للجزيء بطاقة تقديرية تصل إلى 40000 سم -1.

تم الحصول على ثوابت التوازن لحالة X 5 Π CrO في [80HOC / MER]. تم تقديمها في الجدول Cr.D1 كثوابت للمكون السفلي X 5 –1 ، على الرغم من أنها تشير إلى الحالة بأكملها. الاختلافات في قيم ω e لمكونات الحالة X 5 Π طفيفة وتؤخذ في الاعتبار في خطأ ± 1 سم -1.

يتم إعطاء طاقات الحالات المثارة وفقًا لبيانات التحليل الطيفي [84CHE / ZYR] (5 0.5 1.5 2.5 3 ، A 5 Σ +) ، [93BAR / HAJ] ( أ 5 Δ) ، [80HOC / MER] (B 5) ، [89DEV / GOL] (C 5) ؛ تفسير أطياف الإلكترون الضوئي [2002BAU / GUT] (3 Σ - ، 3 Π ، 3؛) ؛ وفقًا للحسابات [2002BAU / GUT] (5 - ، 3 Δ) و [2003DAI / DEN] (3 Σ).

لم يتم استخدام الثوابت الاهتزازية والدورانية للحالات المثارة لـ CrO في حسابات الوظائف الديناميكية الحرارية وتم تقديمها في الجدول Cr.D1 كمرجع. للدول أ 6 Σ +، أ 5 Δ ، ب 5 Π ، ج(5 Π) يوضح الثوابت الطيفية طبقًا لبيانات [84CHE / ZYR، 93BAR / HAJ، 80HOC / MER، 89DEV / GOL] على التوالي. بالنسبة للحالات 3 - ، 3 ، 3 ، يتم إعطاء قيم ω e التي تم الحصول عليها من الطيف الإلكتروني الضوئي للأنيون في [96WEN / GUN]. قيم ω e للحالات 5 Σ - و 3 Δ و ص يتم إعطاء e لـ 3 - ، 3 ، 3 ، 5 - ، 3 وفقًا لنتائج حساب MRCI [2002BAU / GUT].

تم تقدير الأوزان الإحصائية للحالات التركيبية باستخدام النموذج الأيوني. يتم تعيين حالات CrO المرصودة والمحسوبة إلى ثلاثة تكوينات أيونية: Cr 2+ (3d 4) O 2- ، Cr 2+ (3d 3 4s) O 2- ، و Cr + (3d 5) O -. تم تقدير طاقات الحالات الأخرى لهذه التكوينات باستخدام بيانات [71MOO] حول مواضع شروط أيونات الكروم الفردية والمزدوجة الشحنة. استخدمنا أيضًا تقديرات [2001GUT / JEN] لطاقات 7 Π ، 7 Σ + حالات تكوين Cr + (3d 5) O -.

تم حساب الدوال الديناميكية الحرارية CrO (r) باستخدام المعادلات (1.3) - (1.6) ، (1.9) ، (1.10) ، (1.93) - (1.95). القيم س تحويلة ومشتقاته باستخدام المعادلات (1.90) - (1.92) مع مراعاة تسع عشرة حالة متحمسة على افتراض أن س count.vr ( أنا) = (ص / ع X) س count.vr ( X). تم حساب دالة التقسيم الاهتزازي الدوراني للحالة X 5 -1 ومشتقاتها باستخدام المعادلات (1.70) - (1.75) بالتجميع المباشر على مستويات الاهتزاز والتكامل على مستويات الطاقة الدورانية باستخدام معادلة من النوع (1.82). أخذت الحسابات في الاعتبار جميع مستويات الطاقة مع القيم ي< J ماكس ، ت ، أين ي max ، v تم العثور عليه من الظروف (1.81). تم حساب مستويات الدوران الاهتزازي للحالة X 5 Π -1 باستخدام المعادلات (1.65) ، قيم المعاملات ص تم حساب kl في هذه المعادلات باستخدام العلاقات (1.66) لتعديل النظائر المقابل للخليط الطبيعي لنظائر الكروم والأكسجين من الثوابت الجزيئية 52 Cr 16 O الواردة في الجدول Cr.D1. قيم المعامل ص kl وكذلك الكميات الخامس ماكس و ي lim مذكورة في الجدول Cr D2.

يتم الحصول على القيم التالية عند درجة حرارة الغرفة:

ج ص o (298.15 كلفن) \u003d 32.645 ± 0.26 ج × ك ‑1 × مول ‑1

س o (298.15 K) \u003d 238.481 ± 0.023 J × K ‑1 × مول ‑1

ح o (298.15 كلفن) - ح o (0) \u003d 9.850 ± 0.004 كيلو جول × مول ‑1

المساهمة الرئيسية في خطأ الدوال الديناميكية الحرارية المحسوبة لـ CrO (g) عند درجات حرارة 298.15 و 1000 K تأتي من طريقة الحساب. عند 3000 و 6000 كلفن ، يرجع الخطأ أساسًا إلى عدم اليقين في طاقات الحالات الإلكترونية المثارة. أخطاء في قيم Φº ( تي) في تي \u003dتم تقدير 298.15 و 1000 و 3000 و 6000 كلفن بـ 0.02 و 0.04 و 0.2 و 0.4 J × K ‑1 × mol ‑1 على التوالي.

في السابق ، تم حساب الدوال الديناميكية الحرارية CrO (r) للجداول JANAF [85CHA / DAV] و Schneider [74SCH] (T \u003d 1000 - 9000 K) و Brewer و Rosenblatt [69BRE / ROS] (Φº ( تي) لـ T ≤ 3000 K). التناقضات بين جداول JANAF وعلامة التبويب. CrO في درجات حرارة منخفضة بسبب حقيقة أن مؤلفي [85CHA / DAV] لم يتمكنوا من الأخذ في الاعتبار الانقسام المتعدد لحالة X 5 ؛ التناقض في قيم Φº (298.15) هو 4.2 J × K ‑1 × مول ‑1. في منطقة 1000 - 3000 كلفن التناقضات في قيم Φº ( تي) لا تتجاوز 1.5 J × K ‑1 × mol ‑1 ، ولكن بحلول 6000 K تصل إلى 3.1 J × K ‑1 × mol ‑1 نظرًا لحقيقة أنه في [

يشير اكتشاف الكروم إلى فترة التطور السريع للبحث الكيميائي والتحليلي للأملاح والمعادن. في روسيا ، أظهر الكيميائيون اهتمامًا خاصًا بتحليل المعادن الموجودة في سيبيريا وغير المعروفة تقريبًا في أوروبا الغربية. أحد هذه المعادن كان خام الرصاص الأحمر السيبيري (كروكويت) ، الذي وصفه لومونوسوف. تم فحص المعدن ، ولكن لم يتم العثور فيه سوى على أكاسيد الرصاص والحديد والألمنيوم. ومع ذلك ، في عام 1797 ، تلقى Vauckelin ، بعد غلي عينة مطحونة بدقة من المعدن مع البوتاس وكربونات الرصاص المترسبة ، محلولًا برتقاليًا أحمر. من هذا المحلول ، بلور ملحًا أحمر ياقوتيًا ، وعزل منه أكسيد ومعدن حر ، يختلف عن جميع المعادن المعروفة. أطلق عليه Vaukelen اسمه الكروم (كروم ) من الكلمة اليونانية- التلوين واللون الحقيقة هنا لم تكن ملكًا للمعدن ، ولكن لأملاحه ذات الألوان الزاهية.

التواجد في الطبيعة.

أهم خام الكروم ذو الأهمية العملية هو الكروميت ، حيث يتوافق تركيبه التقريبي مع الصيغة FeCrO \u200b\u200b4.

توجد في آسيا الصغرى ، في جبال الأورال ، في أمريكا الشمالية ، في جنوب إفريقيا. يعتبر معدن الكروكويت المذكور أعلاه ، PbCrO 4 ، ذو أهمية تقنية أيضًا. يوجد أكسيد الكروم (3) وبعض مركباته الأخرى أيضًا في الطبيعة. في قشرة الأرض ، محتوى الكروم من المعدن هو 0.03٪. تم العثور على الكروم في الشمس والنجوم والنيازك.

الخصائص الفيزيائية.

الكروم معدن أبيض صلب وهش ومقاوم كيميائيًا للغاية للأحماض والقلويات. يتأكسد في الهواء وله طبقة أكسيد شفافة رقيقة على سطحه. تبلغ كثافة الكروم 7.1 جم / سم 3 ، ونقطة انصهارها هي +1875 0 درجة مئوية.

يستلم.

مع التسخين القوي لخام حديد الكروم بالفحم ، يتم تقليل الكروم والحديد:

FeO * Cr 2 O 3 + 4C \u003d 2Cr + Fe + 4CO

نتيجة لهذا التفاعل ، يتم تكوين سبيكة من الكروم مع الحديد ، والتي تتميز بقوة عالية. للحصول على الكروم النقي ، يتم اختزاله من أكسيد الكروم (3) بالألمنيوم:

Cr 2 O 3 + 2Al \u003d Al 2 O 3 + 2Cr

تستخدم هذه العملية عادة أكسين - Cr 2 O 3 و CrO 3

الخواص الكيميائية.

بفضل طبقة الأكسيد الواقية الرقيقة التي تغطي سطح الكروم ، فهي مقاومة للغاية للأحماض والقلويات العدوانية. لا يتفاعل الكروم مع أحماض النيتريك والكبريتيك المركزة ، وكذلك مع حامض الفوسفوريك. يتفاعل الكروم مع القلويات عند t \u003d 600-700 درجة مئوية. ومع ذلك ، يتفاعل الكروم مع أحماض الكبريتيك والهيدروكلوريك المخففة ، مما يؤدي إلى إزاحة الهيدروجين:

2Cr + 3H 2 SO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2
2Cr + 6HCl \u003d 2CrCl 3 + 3H 2

في درجات الحرارة العالية ، يحترق الكروم في الأكسجين ، مكونًا أكسيد (III).

يتفاعل الكروم الساخن مع بخار الماء:

2 كر + 3 س 2 س \u003d كروم 2 يا 3 + 3 س 2

يتفاعل الكروم أيضًا في درجات الحرارة المرتفعة مع الهالوجين والهالوجين - مع الهيدروجين والكبريت والنيتروجين والفوسفور والفحم والسيليكون والبورون ، على سبيل المثال:

Cr + 2HF \u003d CrF 2 + H 2
2Cr + N2 \u003d 2CrN
2Cr + 3S \u003d Cr 2S 3
Cr + Si \u003d CrSi

وجدت الخصائص الفيزيائية والكيميائية المذكورة أعلاه للكروم تطبيقها في مختلف مجالات العلوم والتكنولوجيا. على سبيل المثال ، يتم استخدام الكروم وسبائكه للحصول على طلاءات عالية القوة ومقاومة للتآكل في الهندسة الميكانيكية. تستخدم سبائك الفيروكروم كأدوات قطع المعادن. وجدت السبائك المطلية بالكروم تطبيقًا في التكنولوجيا الطبية ، في تصنيع معدات المعالجة الكيميائية.

موضع الكروم في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية:

يرأس الكروم المجموعة الفرعية السادسة من مجموعة الجدول الدوري للعناصر. صيغته الإلكترونية هي كما يلي:

24 Cr IS 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 5 4S 1

عند ملء المدارات بالإلكترونات عند ذرة الكروم ، يتم انتهاك الانتظام ، وفقًا لذلك يجب ملء مدار 4S أولاً حتى حالة 4S 2. ومع ذلك ، نظرًا لحقيقة أن المدار ثلاثي الأبعاد يحتل موقعًا أكثر ملاءمة للطاقة في ذرة الكروم ، فإنه يتم ملؤه حتى قيمة 4d 5. لوحظت هذه الظاهرة في ذرات بعض العناصر الأخرى من المجموعات الفرعية الثانوية. يمكن أن يُظهر الكروم حالات الأكسدة من +1 إلى +6. الأكثر ثباتًا هي مركبات الكروم مع حالات الأكسدة +2 ، +3 ، +6.

مركبات الكروم ثنائية التكافؤ.

أكسيد الكروم (II) CrO عبارة عن مسحوق أسود قابل للاشتعال (الاشتعال هو القدرة على الاشتعال في الهواء في حالة منقسمة بدقة). CrO يذوب في حمض الهيدروكلوريك المخفف:

CrO + 2HCl \u003d CrCl 2 + H 2 O

في الهواء ، عند تسخينه فوق 100 درجة مئوية ، يتحول CrO إلى Cr 2 O 3.

تتشكل أملاح الكروم ثنائية التكافؤ عن طريق إذابة الكروم المعدني في الأحماض. تحدث هذه التفاعلات في جو من غاز منخفض النشاط (على سبيل المثال ، H 2) ، لأن في وجود الهواء ، يتأكسد Cr (II) بسهولة إلى Cr (III).

يتم الحصول على هيدروكسيد الكروم على شكل راسب أصفر عن طريق عمل محلول قلوي على كلوريد الكروم (II):

CrCl 2 + 2NaOH \u003d Cr (OH) 2 + 2NaCl

Cr (OH) 2 له خصائص أساسية وهو عامل مختزل. أيون Cr2 + المائي أزرق باهت. المحلول المائي من CrCl 2 أزرق اللون. في الهواء ، في المحاليل المائية ، يتم تحويل مركبات Cr (II) إلى مركبات Cr (III). هذا واضح بشكل خاص بالنسبة لهيدروكسيد Cr (II):

4Cr (OH) 2 + 2H 2 O + O 2 \u003d 4Cr (OH) 3

مركبات الكروم ثلاثية التكافؤ.

أكسيد الكروم (III) Cr 2 O 3 هو مسحوق حراري أخضر. صلابة قريبة من اكسيد الالمونيوم. في المختبر ، يمكن الحصول عليها عن طريق تسخين ثنائي كرومات الأمونيوم:

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2

Cr 2 O 3 - أكسيد مذبذب ، عند الاندماج مع القلويات تكون الكروميت: Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O

هيدروكسيد الكروم هو أيضًا مركب مذبذب:

Cr (OH) 3 + HCl \u003d CrCl 3 + 3H 2 O
Cr (OH) 3 + NaOH \u003d NaCrO 2 + 2H 2 O

يتميز CrCl 3 اللامائي بمظهر أوراق أرجوانية داكنة ، وهو غير قابل للذوبان تمامًا في الماء البارد ، ويذوب ببطء شديد عند الغليان. الكروم اللامائي (III) كبريتات Cr 2 (SO 4) 3 وردي ، كما أنه ضعيف الذوبان في الماء. في حالة وجود عوامل الاختزال ، فإنه يشكل كبريتات الكروم البنفسجي Cr 2 (SO 4) 3 * 18H 2 O. ومن المعروف أيضًا أن هيدرات كبريتات الكروم الخضراء التي تحتوي على كمية أقل من الماء. شب الكروم KCr (SO 4) 2 * 12H 2 O يتبلور من المحاليل التي تحتوي على كبريتات الكروم البنفسجي وكبريتات البوتاسيوم. يتحول محلول شب الكروم إلى اللون الأخضر عند تسخينه نتيجة تكوين الكبريتات.

التفاعلات مع الكروم ومركباته

يتم تلوين جميع مركبات الكروم تقريبًا ومحاليلها بشكل مكثف. بوجود محلول عديم اللون أو راسب أبيض ، يمكننا على الأرجح أن نستنتج أنه لا يوجد كروم.

  1. نقوم بتسخين شعلة الموقد على كوب خزفي مثل هذه الكمية من ثنائي كرومات البوتاسيوم التي تناسب طرف السكين. لن يطلق الملح ماء التبلور ، ولكنه سيذوب عند درجة حرارة حوالي 400 درجة مئوية مع تكوين سائل داكن. سنقوم بتسخينه لبضع دقائق أخرى على شعلة قوية. بعد التبريد ، يتشكل راسب أخضر على القشرة. سنذوب جزءًا منه في الماء (يتحول إلى اللون الأصفر) ، ونترك الجزء الآخر على القشرة. يتحلل الملح عند التسخين ، مما يؤدي إلى تكوين كرومات البوتاسيوم الأصفر القابل للذوبان K 2 CrO 4 والأخضر Cr 2 O 3.
  2. قم بإذابة 3 جم من مسحوق ثاني كرومات البوتاسيوم في 50 مل من الماء. أضف بعض كربونات البوتاسيوم إلى جزء واحد. سوف يذوب مع تطور ثاني أكسيد الكربون ، ويتحول لون المحلول إلى اللون الأصفر الفاتح. يتكون الكرومات من ثنائي كرومات البوتاسيوم. إذا أضفت الآن محلول 50٪ من حمض الكبريتيك في أجزاء ، فسيظهر اللون الأحمر والأصفر لثاني كرومات مرة أخرى.
  3. صب 5 مل في أنبوب الاختبار. محلول ثنائي كرومات البوتاسيوم ، يغلي مع 3 مل من حمض الهيدروكلوريك المركز تحت السحب. ينطلق الكلور الغازي السام ذو اللون الأصفر والأخضر من المحلول ، لأن الكرومات سوف يؤكسد حمض الهيدروكلوريك إلى Cl 2 و H 2 O. سيتحول الكرومات نفسه إلى كلوريد أخضر من الكروم ثلاثي التكافؤ. يمكن عزله عن طريق تبخير المحلول ، ثم صهره بالصودا والملح الصخري ، وتحويله إلى كرومات.
  4. عند إضافة محلول من نترات الرصاص ، يترسب كرومات الرصاص الأصفر ؛ عند التفاعل مع محلول نترات الفضة ، يتشكل راسب بني أحمر من كرومات الفضة.
  5. أضف بيروكسيد الهيدروجين إلى محلول ثنائي كرومات البوتاسيوم وحمض المحلول بحمض الكبريتيك. يأخذ المحلول لونًا أزرق داكنًا بسبب تكوين بيروكسيد الكروم. عندما يهتز البيروكسيد بكمية معينة من الأثير ، ينتقل إلى مذيب عضوي ويحوله إلى اللون الأزرق. هذا التفاعل خاص بالكروم وهو حساس للغاية. يمكنه الكشف عن الكروم في المعادن والسبائك. بادئ ذي بدء ، تحتاج إلى إذابة المعدن. مع الغليان المطول مع 30٪ حمض الكبريتيك (يمكن أيضًا إضافة حمض الهيدروكلوريك) ، يذوب الكروم والعديد من الفولاذ جزئيًا. يحتوي المحلول الناتج على كبريتات الكروم (III). لكي نتمكن من تنفيذ تفاعل الكشف ، نقوم أولاً بتحييده باستخدام الصودا الكاوية. يترسب هيدروكسيد الكروم (III) ذو اللون الرمادي والأخضر ، والذي يذوب في فائض من هيدروكسيد الصوديوم ويشكل كروميت الصوديوم الأخضر. قم بتصفية المحلول وإضافة 30٪ بيروكسيد الهيدروجين. عند تسخينه ، يتحول المحلول إلى اللون الأصفر ، حيث يتأكسد الكروميت إلى كرومات. ينتج عن التحمض لون أزرق في المحلول. يمكن استخلاص المركب الملون بالاهتزاز بالأثير.

التفاعلات التحليلية لأيونات الكروم.

  1. أضف محلول NaOH 2M إلى 3-4 قطرات من محلول كلوريد الكروم CrCl 3 حتى يذوب الراسب المترسب في البداية. لاحظ لون كروميت الصوديوم الناتج. تسخين المحلول الناتج في حمام مائي. ما يحدث بعد ذلك؟
  2. أضف كمية متساوية من محلول NaOH 8 م و 3-4 قطرات من محلول 3٪ H 2 O 2 إلى 2-3 قطرات من محلول CrCl 3. سخني خليط التفاعل في حمام مائي. ما يحدث بعد ذلك؟ ما المادة المترسبة التي تتشكل إذا تم تحييد المحلول الملون الناتج ، وأضف CH 3 COOH إليه ، ثم Pb (NO 3) 2؟
  3. صب 4-5 قطرات من محاليل كبريتات الكروم 2 (SO 4) 3 ، IMH 2 SO 4 و KMnO 4 في أنبوب اختبار. سخني خليط التفاعل لبضع دقائق في حمام مائي. لاحظ تغير لون المحلول. ما سبب ذلك؟
  4. أضف 2-3 قطرات من محلول H 2 O 2 إلى 3-4 قطرات من محلول K 2 Cr 2 O 7 المحمض بحمض النيتريك واخلطه. يرجع اللون الأزرق الظاهر للمحلول إلى ظهور حمض البيركروميك H 2 CrO 6:

Cr 2 O 7 2- + 4H 2 O 2 + 2H + \u003d 2H 2 CrO 6 + 3H 2 O

انتبه إلى التحلل السريع لـ H 2 CrO 6:

2 س 2 كرو 6 + 8 س + \u003d 2 كر 3 + + 3 س 2 + 6 س 2 س
أزرق أخضر

يعتبر حمض البيركروميك أكثر استقرارًا بشكل ملحوظ في المذيبات العضوية.

  1. أضف 5 قطرات من كحول الأيزو أميل ، 2-3 قطرات من محلول H 2 O 2 إلى 3-4 قطرات من محلول K 2 Cr 2 O 7 المحمض بحمض النيتريك ورج خليط التفاعل. طبقة المذيبات العضوية التي تطفو إلى الأعلى ملونة باللون الأزرق الفاتح. يتلاشى اللون ببطء شديد. قارن ثبات H 2 CrO 6 في المراحل العضوية والمائية.
  2. أثناء تفاعل أيونات CrO 4 2- و Ba 2+ ، يترسب راسب أصفر من كرومات الباريوم BaCrO 4.
  3. تشكل نترات الفضة ترسب كرومات الفضة القرميدية الحمراء مع أيونات CrO 4 2.
  4. خذ ثلاثة أنابيب اختبار. ضع 5-6 قطرات من محلول K 2 Cr 2 O 7 في واحدة منها ، في الثانية - نفس الحجم من محلول K 2 CrO 4 ، وفي الثالثة - ثلاث قطرات من كلا الحلين. ثم أضف ثلاث قطرات من محلول يوديد البوتاسيوم لكل أنبوب. اشرح نتيجتك. يحمض المحلول في الأنبوب الثاني. ما يحدث بعد ذلك؟ لماذا؟

تجارب مسلية على مركبات الكروم

  1. يتحول خليط من CuSO 4 و K 2 Cr 2 O 7 إلى اللون الأخضر عند إضافة القلويات ، ويتحول إلى اللون الأصفر في وجود الحمض. عن طريق تسخين 2 مجم من الجلسرين مع كمية قليلة من (NH4) 2 Cr 2 O 7 ، متبوعًا بإضافة الكحول ، بعد الترشيح ، يتم الحصول على محلول أخضر فاتح ، والذي عند إضافة الحمض ، يتحول إلى اللون الأصفر ، ويتحول أخضر في وسط محايد أو قلوي.
  2. ضع في وسط علبة بها "خليط ياقوتي" من النمل الأبيض - يُدق جيدًا ويوضع في ورق ألومنيوم Al 2 O 3 (4.75 جم) مع إضافة Cr 2 O 3 (0.25 جم). لمنع الجرة من التبريد لفترة أطول ، من الضروري دفنها تحت الحافة العلوية في الرمل ، وبعد إشعال النار في النمل الأبيض وبدء التفاعل ، قم بتغطيتها بصاج من الحديد وتغطيتها بالرمل. احفر البرطمان في يوم واحد. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل مسحوق أحمر ياقوتي.
  3. يسحن 10 جم من ثنائي كرومات البوتاسيوم بـ 5 جم من نترات الصوديوم أو البوتاسيوم و 10 جم من السكر. يتم ترطيب الخليط وخلطه مع الكولوديون. إذا تم ضغط المسحوق في أنبوب زجاجي ، ثم دفع العصا للخارج وإشعال النار فيها من النهاية ، فإن "ثعبان" سيبدأ في الزحف ، أولاً أسود ، وبعد التبريد - أخضر. قضيب بقطر 4 مم يحترق بسرعة حوالي 2 مم في الثانية ويطول 10 مرات.
  4. إذا قمت بخلط محاليل كبريتات النحاس وثاني كرومات البوتاسيوم وأضفت القليل من محلول الأمونيا ، فسوف يتشكل راسب بني غير متبلور من التركيبة 4CuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O ، والذي يذوب في حمض الهيدروكلوريك لتشكيل محلول أصفر ، و يتم الحصول على محلول أخضر بكمية زائدة من الأمونيا. إذا تمت إضافة المزيد من الكحول إلى هذا المحلول ، فسوف يتشكل راسب أخضر ، يصبح بعد الترشيح أزرق ، وبعد التجفيف - أزرق بنفسجي مع بريق أحمر ، يكون مرئيًا بوضوح تحت الضوء القوي.
  5. يمكن إعادة توليد أكسيد الكروم المتبقي بعد التجارب "بركان" أو "ثعابين فرعون". للقيام بذلك ، من الضروري إذابة 8 جم من Cr 2 O 3 و 2 جم من Na 2 CO 3 و 2.5 جم من KNO 3 ومعالجة السبيكة المبردة بالماء المغلي. يتم الحصول على كرومات قابل للذوبان ، والذي يمكن تحويله إلى مركبات Cr (II) و Cr (VI) أخرى ، بما في ذلك ثنائي كرومات الأمونيوم الأصلي.

أمثلة على انتقالات الأكسدة والاختزال التي تشمل الكروم ومركباته

1. Cr 2 O 7 2- - Cr 2 O 3 - CrO 2 - - CrO 4 2- - Cr 2 O 7 2-

أ) (NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O ب) Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O
ج) 2NaCrO 2 + 3Br 2 + 8NaOH \u003d 6NaBr + 2Na 2 CrO 4 + 4H 2 O
د) 2Na 2 CrO 4 + 2HCl \u003d Na 2 Cr 2 O 7 + 2NaCl + H 2 O

2. Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - CrCl 3 - Cr 2 O 7 2- - CrO 4 2-

أ) 2Cr (OH) 2 + 1 / 2O 2 + H 2 O \u003d 2Cr (OH) 3
ب) Cr (OH) 3 + 3HCl \u003d CrCl 3 + 3H 2 O
ج) 2CrCl 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 O \u003d K 2 Cr 2 O 7 + 2Mn (OH) 2 + 6HCl
د) K 2 Cr 2 O 7 + 2 KOH \u003d 2K 2 CrO 4 + H 2 O

3. CrO - Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - Cr (NO 3) 3 - Cr 2 O 3 - CrO - 2
2+ كر

أ) CrO + 2HCl \u003d CrCl 2 + H 2 O
ب) CrO + H 2 O \u003d Cr (OH) 2
ج) Cr (OH) 2 + 1 / 2O 2 + H 2 O \u003d 2Cr (OH) 3
د) Cr (OH) 3 + 3HNO 3 \u003d Cr (NO 3) 3 + 3H 2 O
ه) 4Cr (NO 3) 3 \u003d 2Cr 2 O 3 + 12NO 2 + O 2
و) Cr 2 O 3 + 2 NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O

عنصر الكروم كفنان

غالبًا ما تحول الكيميائيون إلى مشكلة إنشاء أصباغ صناعية للرسم. في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر ، تم تطوير تقنية للحصول على العديد من المواد التصويرية. قام لويس نيكولاس فوكلين في عام 1797 ، الذي اكتشف عنصر الكروم غير المعروف سابقًا في خام أحمر سيبيريا ، بإعداد طلاء جديد مستقر بشكل ملحوظ - الكروم الأخضر. الكروموفور الخاص به هو أكسيد الكروم المائي (III). تم إطلاقه تحت اسم "الزمرد الأخضر" عام 1837. في وقت لاحق اقترح L. Vokelen العديد من الدهانات الجديدة: الباريت والزنك والكروم الأصفر. بمرور الوقت ، حلت محلها أصباغ الكادميوم الصفراء والبرتقالية الأكثر ثباتًا.

الكروم الأخضر هو الطلاء الأقوى والأكثر مقاومة للضوء ، ومقاوم للغازات الجوية. تتمتع مطحونة الكروم الأخضر بالزيت بقدرة تغطية كبيرة وقادرة على التجفيف بسرعة ، وبالتالي ، منذ القرن التاسع عشر. يستخدم على نطاق واسع في الرسم. لها أهمية كبيرة في الرسم على الخزف. الحقيقة هي أنه يمكن تزيين منتجات البورسلين بالطلاء المزجج والطلاء فوق المزجج. في الحالة الأولى ، يتم تطبيق الدهانات على سطح منتج مشتعل قليلاً فقط ، ثم يتم تغطيته بطبقة من التزجيج. يتبع ذلك الحرق الرئيسي بدرجة حرارة عالية: لتلبيد كتلة الخزف وإعادة تدفق التزجيج ، يتم تسخين المنتجات إلى 1350 - 1450 درجة مئوية. يمكن لعدد قليل جدًا من الدهانات تحمل مثل هذه درجة الحرارة المرتفعة دون تغييرات كيميائية ، وفي الأيام الخوالي كان هناك اثنان منهم فقط - الكوبالت والكروم. أكسيد الكوبالت الأسود ، المطبق على سطح البورسلين ، يندمج مع التزجيج أثناء إطلاق النار ، ويتفاعل معه كيميائيًا. والنتيجة هي سيليكات الكوبالت الأزرق الساطع. إن أدوات المائدة الخزفية الزرقاء هذه ، المزينة بالكوبالت ، معروفة للجميع. لا يتفاعل أكسيد الكروم (III) كيميائيًا مع مكونات التزجيج ويقع ببساطة بين شظايا البورسلين والطلاء الزجاجي الشفاف بطبقة "باهتة".

بالإضافة إلى الكروم الأخضر ، يستخدم الفنانون الدهانات التي تم الحصول عليها من wolkonskoite. تم اكتشاف هذا المعدن من مجموعة montmorillonites (معدن طيني من فئة فرعية من السيليكات المعقدة Na (Mo ، Al) ، Si 4 O 10 (OH) 2 في عام 1830 من قبل عالم المعادن الروسي Kemmerer وسمي على اسم MN Volkonskaya ، ابنة بطل معركة بورودينو ، الجنرال ن. رايفسكي ، زوجة ديسمبريست إس جي فولكونسكي. Volkonskoite عبارة عن طين يحتوي على ما يصل إلى 24٪ من أكسيد الكروم ، بالإضافة إلى أكاسيد الألومنيوم والحديد (III). من المعدن الموجود في جبال الأورال ، في منطقتي بيرم وكيروف ، يحدد لونه المتنوع - من لون التنوب الشتوي الداكن إلى اللون الأخضر الفاتح لضفدع المستنقعات.

طلب بابلو بيكاسو من الجيولوجيين في بلدنا دراسة احتياطيات wolkonskoite ، والتي تعطي الطلاء نغمة فريدة من نوعها. حاليًا ، تم تطوير طريقة لإنتاج wolkonskoite الاصطناعي. من المثير للاهتمام ملاحظة أنه وفقًا للبحث الحديث ، استخدم رسامو الأيقونات الروس دهانات من هذه المادة في العصور الوسطى ، قبل وقت طويل من اكتشافها "الرسمي". كانت المساحات الخضراء في جينير (التي تم إنشاؤها في عام 1837) شائعة أيضًا بين الفنانين ، والتي يكون الكروموفورم منها عبارة عن هيدرات أكسيد الكروم Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O ، حيث يرتبط جزء من الماء كيميائيًا ، ويتم امتصاص جزء منه. يعطي هذا الصباغ الطلاء صبغة الزمرد.

الموقع ، مع النسخ الكامل أو الجزئي للمادة ، يلزم وجود رابط إلى المصدر.

من بين مجموعة متنوعة من العناصر الكيميائية ومركباتها ، من الصعب تمييز المادة الأكثر فائدة للبشرية. كل منها فريد من نوعه في خصائصه وإمكانيات التطبيق. يسهل التقدم التكنولوجي عملية البحث إلى حد كبير ، ولكنه يضع أيضًا تحديات جديدة لها. يتم استخدام العناصر الكيميائية ، التي تم اكتشافها قبل عدة مئات من السنين ودُرست في جميع الأشكال ، بطرق أكثر تقنية في العالم الحديث. يمتد هذا الاتجاه إلى المركبات الموجودة في الطبيعة والتي يصنعها البشر.

أكسيد

في قشرة الأرض وفي اتساع الكون ، هناك العديد من المركبات الكيميائية التي تختلف في الفئات والأنواع والخصائص. أحد أكثر أنواع المركبات شيوعًا هو أكسيد (أكسيد ، أكسيد). ويشمل الرمل والماء وثاني أكسيد الكربون ، أي المواد الأساسية لوجود البشرية وكامل المحيط الحيوي للأرض. الأكاسيد هي مواد تحتوي على ذرات أكسجين بحالة أكسدة -2 ، بينما الرابطة بين العناصر ثنائية. يحدث تكوينها نتيجة تفاعل كيميائي ، تختلف ظروفه حسب تركيبة الأكسيد.

السمات المميزة لهذه المادة هي ثلاثة أوضاع: المادة معقدة ، وتتكون من ذرتين ، إحداهما أكسجين. يفسر العدد الكبير من الأكاسيد الموجودة بحقيقة أن العديد من العناصر الكيميائية تشكل عدة مواد. إنها متطابقة في التركيب ، لكن الذرة التي تتفاعل مع الأكسجين تظهر عدة درجات من التكافؤ. على سبيل المثال ، أكسيد الكروم (2 ، 3 ، 4 ، 6) ، نيتروجين (1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5) ، إلخ. في هذه الحالة ، تعتمد خصائصها على درجة تكافؤ العنصر الذي يدخل في التفاعل التأكسدي .

وفقًا للتصنيف المقبول ، فإن الأكاسيد أساسية وحمضية. تتميز الأنواع المذبذبة أيضًا بخصائص أكسيد قاعدي. أكاسيد الأحماض هي مركبات من غير المعادن أو عناصر ذات تكافؤ عالٍ ، والأحماض هي هيدراتها. تشمل الأكاسيد الأساسية جميع المواد التي تحتوي على رابطة أكسجين + معدن ، وهيدراتها عبارة عن قواعد.

الكروم

في القرن الثامن عشر ، اكتشف الكيميائي آي جي ليمان معدنًا غير معروف يسمى الرصاص الأحمر السيبيري. أجرى الأستاذ في مدرسة باريس للمعادن Vauquelin سلسلة من التفاعلات الكيميائية مع العينة التي تم الحصول عليها ، ونتيجة لذلك تم عزل معدن غير معروف. كانت الخصائص الرئيسية التي حددها العالم هي مقاومتها للبيئات الحمضية والصهر (مقاومة الحرارة). نشأ اسم "الكروم" (الكروم) من مجموعة واسعة من الألوان ، والتي تتميز بمركبات العنصر. المعدن خامل تمامًا ، ولا يحدث في شكله النقي في الظروف الطبيعية.

المعادن الرئيسية المحتوية على الكروم هي الكروميت (FeCr 2 O 4) ، ميلانوكرويت ، فوكلينيت ، ديتزيت ، تاراباكيت. يقع العنصر الكيميائي Cr في المجموعة السادسة من النظام الدوري لـ DI Mendeleev ، وله العدد الذري 24. يسمح التكوين الإلكتروني لذرة الكروم للعنصر بالحصول على التكافؤ +2 ، +3 ، +6 ، بينما الأكثر استقرارًا هي مركبات المعدن ثلاثي التكافؤ. من الممكن حدوث تفاعلات تكون فيها حالة الأكسدة +1 ، +5 ، +4. الكروم غير نشط كيميائيًا ، السطح المعدني مغطى بفيلم (تأثير التخميل) ، والذي يمنع التفاعلات مع الأكسجين والماء في ظل الظروف العادية. يمنع أكسيد الكروم ، الذي يتشكل على السطح ، المعدن من التفاعل مع الأحماض والهالوجينات في حالة عدم وجود محفزات. المركبات التي تحتوي على مواد بسيطة (وليس معادن) ممكنة في درجات حرارة من 300 درجة مئوية (الكلور ، البروم ، الكبريت).

عند التفاعل مع المواد المعقدة ، هناك حاجة إلى شروط إضافية ، على سبيل المثال ، لا يحدث التفاعل مع محلول قلوي ، مع ذوبانه تستمر العملية ببطء شديد. يتفاعل الكروم مع الأحماض عند وجود درجة حرارة عالية كمحفز. يمكن الحصول على أكسيد الكروم من معادن مختلفة عن طريق التعرض لدرجة الحرارة. تستخدم الأحماض المركزة اعتمادًا على حالة الأكسدة المستقبلية للعنصر. في هذه الحالة ، يختلف تكافؤ الكروم في المركب من +2 إلى +6 (أعلى أكسيد الكروم).

تطبيق

نظرًا لخصائصها الفريدة المضادة للتآكل ومقاومة درجات الحرارة العالية ، فإن السبائك القائمة على الكروم لها أهمية عملية كبيرة. في الوقت نفسه ، من حيث النسبة المئوية ، يجب ألا تتجاوز حصتها نصف الحجم الإجمالي. العيب الكبير للكروم هو هشاشته ، مما يقلل من قدرات معالجة السبائك. الاستخدام الأكثر شيوعًا للمعادن هو صنع الطلاءات (طلاء الكروم). يمكن أن يكون سمك الفيلم الواقي 0.005 مم ، ولكنه سيحمي المنتج المعدني بشكل موثوق من التآكل والتأثيرات الخارجية. تستخدم مركبات الكروم لتصنيع الهياكل المقاومة للصهر في صناعة المعادن (أفران الصهر). الطلاءات الزخرفية المضادة للتآكل (cermets) ، سبائك الصلب الخاصة ، الأقطاب الكهربائية لآلات اللحام ، السبائك القائمة على السيليكون ، الألمنيوم مطلوبة في الأسواق العالمية. يعمل أكسيد الكروم ، نظرًا لإمكانية أكسدة منخفضة ومقاومة عالية للحرارة ، كمحفز للعديد من التفاعلات الكيميائية التي تحدث عند درجات حرارة عالية (1000 درجة مئوية).

مركبات ثنائية التكافؤ

أكسيد الكروم (2) CrO (أكسيد النيتروز) عبارة عن مسحوق أحمر أو أسود لامع. إنه غير قابل للذوبان في الماء ، ولا يتأكسد في ظل الظروف العادية ، ويعرض خصائص أساسية واضحة. المادة صلبة ، مقاومة للصهر (1550 درجة مئوية) وليست سامة. في عملية التسخين إلى 100 درجة مئوية ، يتأكسد إلى Cr 2 O 3. لا يذوب في المحاليل الضعيفة من أحماض النيتريك والكبريتيك ؛ يحدث التفاعل مع حمض الهيدروكلوريك.

الاستلام والتطبيق

تعتبر هذه المادة أكسيد أقل. لديها نطاق ضيق إلى حد ما. في الصناعة الكيميائية ، يستخدم أكسيد الكروم 2 لتنقية الهيدروكربونات من الأكسجين ، والذي يجتذبه أثناء الأكسدة عند درجات حرارة أعلى من 100 درجة مئوية. يمكنك الحصول على أكسيد الكروم ثنائي التكافؤ بثلاث طرق:

  1. تحلل الكربونيل Cr (CO) 6 في وجود درجة حرارة عالية كعامل مساعد.
  2. اختزال أكسيد الكروم بحمض الفوسفوريك .3.
  3. يتأكسد ملغم الكروم بالأكسجين أو حمض النيتريك.

مركبات ثلاثية التكافؤ

بالنسبة لأكاسيد الكروم ، فإن حالة الأكسدة +3 هي الشكل الأكثر ثباتًا للمادة. Cr 2 O 3 (الكروم الأخضر ، sesquioxide ، eskolaid) خامل كيميائياً ، غير قابل للذوبان في الماء ، وله نقطة انصهار عالية (أكثر من 2000 درجة مئوية). أكسيد الكروم 3 عبارة عن مسحوق أخضر حراري ، شديد الصلابة ، له خصائص مذبذبة. المادة قابلة للذوبان في الأحماض المركزة ، يحدث التفاعل مع القلويات نتيجة الاندماج. يمكن اختزاله إلى معدن نقي بالتفاعل مع عامل اختزال قوي.

الاستلام والاستخدام

نظرًا لصلابته العالية (التي يمكن مقارنتها بالكوراندوم) ، فإن الاستخدام الأكثر شيوعًا للمادة في مواد الكشط والتلميع. أكسيد الكروم (الصيغة Cr 2 O 3) له لون أخضر ، لذلك يستخدم كصبغة في صناعة الزجاج والدهانات والسيراميك. بالنسبة للصناعة الكيميائية ، تُستخدم هذه المادة كمحفز للتفاعلات مع المركبات العضوية (تخليق الأمونيا). يستخدم أكسيد الكروم ثلاثي التكافؤ في صناعة الأحجار الكريمة الاصطناعية والإسبينيل. للحصول على ، يتم استخدام عدة أنواع من التفاعلات الكيميائية:

  1. أكسدة أكسيد الكروم.
  2. تسخين (تكليس) ثنائي كرومات أو كرومات الأمونيوم.
  3. تحلل هيدروكسيد الكروم ثلاثي التكافؤ أو أكسيد سداسي التكافؤ.
  4. تكليس كرومات أو ثنائي كرومات الزئبق.

مركبات سداسية التكافؤ

أعلى صيغة لأكسيد الكروم هي CrO 3. يمكن أن توجد مادة من اللون البنفسجي أو الأحمر الداكن على شكل بلورات وإبر وألواح. نشطة كيميائياً ، سامة ، عند التفاعل مع المركبات العضوية ، هناك خطر الاحتراق والانفجار التلقائي. أكسيد الكروم 6 - أنهيدريد الكروم ، ثالث أكسيد الكروم - قابل للذوبان في الماء بسهولة ، في ظل الظروف العادية يتفاعل مع الهواء (ينتشر) ، نقطة الانصهار - 196 درجة مئوية. المادة لها خصائص حمضية واضحة. في تفاعل كيميائي مع الماء ، يتكون حمض ثنائي الكروميك أو حمض الكروميك ؛ بدون محفزات إضافية ، يتفاعل مع القلويات (كرومات صفراء). بالنسبة للهالوجينات (اليود والكبريت والفوسفور) فهو عامل مؤكسد قوي. نتيجة للتسخين فوق 250 درجة مئوية ، يتكون الأكسجين الحر وأكسيد الكروم ثلاثي التكافؤ.

كيف يتم الحصول عليها وأين يتم استخدامها

يتم الحصول على أكسيد الكروم 6 بمعالجة كرومات الصوديوم أو البوتاسيوم (ثنائي كرومات) بحمض الكبريتيك المركز أو عن طريق تفاعل كرومات الفضة مع حمض الهيدروكلوريك. يحدد النشاط الكيميائي العالي للمادة الاتجاهات الرئيسية لتطبيقها:

  1. الحصول على معدن نقي - الكروم.
  2. في عملية طلاء الأسطح بالكروم ، بما في ذلك طريقة التحليل الكهربائي.
  3. أكسدة الكحولات (المركبات العضوية) في الصناعة الكيميائية.
  4. في صناعة الصواريخ ، يتم استخدامه كمشعل للوقود.
  5. في المختبرات الكيميائية ينظف الأطباق من المركبات العضوية.
  6. تستخدم في صناعة الألعاب النارية.


نوصي بالقراءة