Rūgštinio chromo oksido formulė. Chromas ir jo junginiai. Cheminės chromo savybės

Nacionalinis Tomsko politechnikos universitetas

Gamtos išteklių institutas Geoekologija ir geochemija

Chromas

Pagal discipliną:

Chemija

Baigta:

2G41 grupės mokinė Tkačeva Anastasija Vladimirovna 2014-10-29

Patikrinta:

mokytojas Stasas Nikolajus Fedorovičius

Pozicija periodinėje sistemoje

Chromas - D.I. Mendelejevo periodinio cheminių elementų sistemos, turinčios atominį numerį, 4-osios periodo 6-osios grupės 6-osios šoninio pogrupio elementas. Jis žymimas simboliu Kr(lot. Chromas). Paprasta medžiaga chromas - kietas metalas, melsvai baltas. Chromas kartais vadinamas juodaisiais metalais.

Atomo struktūra

17 Cl) 2) 8) 7 - atominės struktūros schema

1s2s2p3s3p- elektroninė formulė

Atomas yra III laikotarpyje ir turi tris energijos lygius

Atomas yra VII grupėje, pagrindiniame pogrupyje - 7 elektronų išorės energijos lygyje

Elemento savybės

Fizinės savybės

Chromas yra baltas, blizgus metalas, kurio kubinis korpuso formos gardelis yra a \u003d 0,288845 nm, pasižymintis kietumu ir trapumu, kurio tankis yra 7,2 g / cm 3, vienas iš sunkiausių grynų metalų (antras po berilio, volframo ir uranas), kurio lydymosi temperatūra yra 1903 laipsniai. Ir su virimo temperatūra apie 2570 laipsnių. C. Ore chromo paviršius padengtas oksido plėvele, kuri apsaugo jį nuo tolesnio oksidacijos. Pridedant anglies į chromą, dar labiau padidėja jos kietumas.

Cheminės savybės

Chromas normaliomis sąlygomis yra inertinis metalas; kaitinamas jis tampa gana aktyvus.

Sąveika su nemetalais

Kaitinant virš 600 ° C, chromas degina deguonyje:

4Cr + 3O2 \u003d 2Cr2O3.

Jis reaguoja su fluoru 350 ° С temperatūroje, su chloru - 300 ° С temperatūroje, su bromu - raudonos šilumos temperatūroje, susidaro chromo (III) halogenidai:

2Cr + 3Cl2 \u003d 2CrCl3.

Reaguodamas su azotu esant aukštesnei nei 1000 ° C temperatūrai, susidaro nitridai:

2Cr + N2 \u003d 2CrN

arba 4Cr + N2 \u003d 2Cr2N.

2Cr + 3S \u003d Cr2S3.

Reaguodamas su boru, anglimi ir siliciu susidaro boridai, karbidai ir silicidai:

Cr + 2B \u003d CrB 2 (galimas Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 4 susidarymas),

2Cr + 3C \u003d Cr 2 C 3 (galimas Cr 23 C 6, Cr 7 B 3 susidarymas),

Cr + 2Si \u003d CrSi 2 (galimas Cr 3 Si, Cr 5 Si 3, CrSi susidarymas).

Tiesiogiai nesąveikauja su vandeniliu.

Sąveika su vandeniu

Smulkiai padalijus kaitrinę būseną, chromas reaguoja su vandeniu ir susidaro chromo (III) oksidas ir vandenilis:

2Cr + 3H2O \u003d Cr2O3 + 3H2

5 sąveika su rūgštimis

Elektrocheminėse metalų įtampų serijose chromas yra iki vandenilio, jis išstumia vandenilį iš neoksiduojančių rūgščių tirpalų:

Cr + 2HCl \u003d CrCl2 + H2;

Cr + H2SO4 \u003d CrSO4 + H2.

Esant atmosferos deguoniui, susidaro chromo (III) druskos:

4Cr + 12HCl + 3O2 \u003d 4CrCl3 + 6H2O.

Koncentruotos azoto ir sieros rūgštys pasyvina chromą. Chromas juose gali ištirpti tik stipriai kaitinant, susidaro chromo (III) druskos ir rūgščių redukcijos produktai:

2Cr + 6H2SO4 \u003d Cr2 (SO4) 3 + 3SO2 + 6H2O;

Cr + 6HNO3 \u003d Cr (NO3) 3 + 3NO2 + 3H2O.

Sąveika su šarminiais reagentais

Vandeniniuose šarmų tirpaluose chromas netirpsta, lėtai reaguoja su šarmų tirpimu, susidarant chromitams ir išsiskyrus vandeniliui:

2Cr + 6KOH \u003d 2KCrO2 + 2K2O + 3H2.

Reaguoja su šarminiais oksidatorių lydiniais, pavyzdžiui, kalio chloratu, o chromas patenka į kalio chromatą:

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

Metalų regeneravimas iš oksidų ir druskų

Chromas yra aktyvus metalas, galintis išstumti metalus iš jų druskų tirpalų: 2Cr + 3CuCl 2 \u003d 2CrCl 3 + 3Cu.

Paprastos medžiagos savybės

Stabilus ore dėl pasyvinimo. Dėl tos pačios priežasties jis nereaguoja su sieros ir azoto rūgštimis. 2000 ° C temperatūroje jis dega, kad susidarytų žalias chromo (III) oksidas Cr 2 O 3, pasižymintis amfoterinėmis savybėmis.

Chromo ir boro junginiai (boridai Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 2, CrB 4 ir Cr 5 B 3), su anglimi (karbidai Cr 23 C 6, Cr 7 C 3 ir Cr 3 C 2), su siliciu (silicidai Cr 3 Si, Cr 5 Si 3 ir CrSi) ir azotu (nitridai CrN ir Cr 2 N).

Cr junginiai (+2)

Oksidacijos būsena +2 atitinka pagrindinį oksidą CrO (juodą). Cr 2+ druskos (mėlyni tirpalai) gaunamos redukuojant Cr 3+ druskas arba dichromatus su cinku rūgštinėje terpėje („vandeniliu išskyrimo metu“):

Visos šios Cr 2+ druskos yra stiprūs reduktoriai tiek, kad stovėdami išstumia vandenilį iš vandens. Deguonis ore, ypač rūgščioje aplinkoje, oksiduoja Cr 2+, dėl kurio mėlynas tirpalas greitai tampa žalias.

Į chromo (II) druskų tirpalus pridedant šarmų, nusėda rudas arba geltonas hidroksidas Cr (OH) 2.

Sintetinti chromo dihalidai CrF2, CrCl2, CrBr2 ir CrI2

Cr (+3) junginiai

Oksidacijos būsena +3 atitinka amfoterinį oksidą Cr 2 O 3 ir hidroksidą Cr (OH) 3 (abu yra žali). Tai yra stabiliausia chromo oksidacijos būsena. Šioje oksidacijos būsenoje esantys chromo junginiai turi spalvą nuo purvinos alyvinės (jonų 3+) iki žalios spalvos (koordinacijos sferoje yra anijonų).

Cr 3+ turi tendenciją sudaryti dvigubus M I Cr (SO 4) 2 12H 2 O tipo sulfatus (alūnas)

Chromo (III) hidroksidas gaunamas veikiant amoniaką chromo (III) druskų tirpaluose:

Cr + 3NH + 3H2O → Cr (OH) ↓ + 3NH

Galite naudoti šarmų tirpalus, tačiau jų perteklius susidaro tirpus hidrokso kompleksas:

Cr + 3OH → Cr (OH) ↓

Cr (OH) + 3OH →

Sulydant Cr 2 O 3 su šarmais, gaunami chromitai:

Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + H2O

Nekalcinuotas chromo (III) oksidas ištirpsta šarminiuose tirpaluose ir rūgštyse:

Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3H2O

Kai chromo (III) junginiai oksiduojami šarminėje terpėje, susidaro chromo (VI) junginiai:

2Na + 3HO → 2NaCrO + 2NaOH + 8HO

Tas pats atsitinka, kai chromo (III) oksidas sulydomas su šarmais ir oksidatoriais arba su šarmu ore (šiuo atveju lydalas tampa geltonas):

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

Chromo junginiai (+4)[

Kruopščiai skaidant chromo (VI) oksidą CrO 3 hidroterminėmis sąlygomis, gaunamas chromo (IV) oksidas CrO 2, kuris yra feromagnetinis ir pasižymi metaliniu laidumu.

Tarp chromo tetrahalidų CrF 4 yra stabilus, chromo tetrachloridas CrCl 4 egzistuoja tik garuose.

Chromo junginiai (+6)

Oksidacijos būsena +6 atitinka rūgštinį chromo (VI) oksidą CrO 3 ir daugybę rūgščių, tarp kurių yra pusiausvyra. Paprasčiausias iš jų yra chrominis H 2 CrO 4 ir dviejų chromų H 2 Cr 2 O 7. Jie sudaro dvi druskų serijas: atitinkamai geltonus chromatus ir oranžinius dichromatus.

Chromo oksidas (VI) CrO 3 susidaro sąveikaujant koncentruotai sieros rūgščiai su dichromato tirpalais. Tipiškas rūgštinis oksidas, sąveikaudamas su vandeniu, susidaro stiprios nestabilios chromo rūgštys: chrominės H 2 CrO 4, dichrominės H 2 Cr 2 O 7 ir kitos izopoliarūgštys, kurių bendra formulė H 2 Cr n O 3n + 1. Polimerizacijos laipsnio padidėjimas įvyksta sumažėjus pH, tai yra padidėjus rūgštingumui:

2CrO + 2H → Cr2O + H2O

Bet jei į oranžinį K 2 Cr 2 O 7 tirpalą įpilsite šarminio tirpalo, spalva vėl taps geltona, nes vėl susidaro chromatas K 2 CrO 4:

Cr2O + 2OH → 2CrO + HO

Jis nepasiekia didelio polimerizacijos laipsnio, kaip tai vyksta volframe ir molibdene, nes polichromo rūgštis suyra į chromo (VI) oksidą ir vandenį:

H2CrnO3n + 1 → H2O + nCrO3

Chromatatų tirpumas apytiksliai atitinka sulfatų tirpumą. Geltonasis bario BaCrO 4 chromatas iškrinta pridedant bario druskų tiek į chromato tirpalus, tiek į dichromato tirpalus:

Ba + CrO → BaCrO ↓

2Ba + CrO + H2O → 2BaCrO ↓ + 2H

Kraujo raudonos spalvos, blogai tirpstantis sidabro chromatas susidaro sidabro aptikimui lydiniuose, naudojant tyrimo rūgštį.

Žinomas chromo pentafluoridas CrF 5 ir nestabilus chromo heksafluoridas CrF 6. Taip pat gauti lakieji chromo oksihalidai CrO 2 F 2 ir CrO 2 Cl 2 (chromilo chloridas).

Chromo (VI) junginiai yra stiprūs oksidatoriai, pavyzdžiui:

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

Pridedant vandenilio peroksido, sieros rūgšties ir organinio tirpiklio (eterio) prie dichromatų, susidaro mėlynas chromo peroksidas CrO 5 L (L yra tirpiklio molekulė), kuris ekstrahuojamas į organinį sluoksnį; ši reakcija naudojama kaip analitinė.

Keli cheminiai junginiai, susidedantys iš dviejų paprastų elementų - Cr ir O - priklauso neorganinių junginių - oksidų - klasei. Jų bendras pavadinimas yra chromo oksidas, tada skliaustuose įprasta metalo valentingumą nurodyti romėniškais skaitmenimis. Kiti jų pavadinimai ir cheminės formulės:

chromo (II) oksidas - chromo oksidas, CrO;
chromo (III) oksidas - žalias chromas, chromo seskvioksidas, Cr2O3;
chromo (IV) oksidas - chromo oksidas, CrO2;
chromo (VI) oksidas - chromo anhidridas, chromo trioksidas, CrO3.

Junginys, kuriame metalas yra šešiavalentis, yra didesnis chromo oksidas. Tai yra kieta bekvapė medžiaga, kurios išvaizda yra (ore jos išsiskleidžia dėl stipraus higroskopiškumo). Molinė masė yra 99,99 g / mol. Tankis 20 ° C temperatūroje yra 2,70 g / cm³. Lydymosi temperatūra - 197 ° С, virimo temperatūra - 251 ° С. Esant 0 ° C temperatūrai, 61,7 g / 100 ištirpsta vandenyje, esant 25 ° C - 63 g / 100 ml, esant 100 ° C - 67,45 g / 100 ml. Oksidas taip pat ištirpsta sieros rūgštyje (tai yra chromo mišinys, laboratorijoje naudojamas cheminiams indams plauti) ir etilo alkoholyje, etilo eteryje, acto rūgštyje, acetone. 450 ° C temperatūroje suyra iki Cr2O3.

Chromo (VI) oksidas naudojamas elektrolizės procese (norint gauti gryną chromą), chromuojant cinkuotus produktus, elektrolitiniu chromu, kaip stiprus oksidatorius (indigo ir izatino gamybai). chromas naudojamas alkoholio kvapui nustatyti. Sąveika vyksta pagal schemą: 4CrO3 + 6H2SO4 + 3C2H5OH → 2Cr2 (SO4) 3 + 3CH3COOH + 9H2O. Alkoholio buvimą rodo tirpalo spalvos pasikeitimas (tampa žalia).

Chromo (VI) oksidas, kaip ir visi šešiavalenčio Cr junginiai, yra stiprus nuodas (mirtina dozė - 0,1 g). Dėl didelio savo aktyvumo CrO3 liečiasi su jais (su sprogimais). Nepaisant nedidelio lakumo, didesnis chromo oksidas yra pavojingas įkvėpus, nes sukelia plaučių vėžį. Susilietęs su oda (net jei ji greitai pašalinama), ji sukelia dirginimą, dermatitą, egzemą ir išprovokuoja vėžio vystymąsi.

Išvaizdos keturvalentis chromo oksidas CrO2 yra kieta medžiaga juodų tetraedrinių feromagnetinių kristalų pavidalu. Chromo oksido 4 molinė masė yra 83,9949 g / mol, o tankis - 4,89 g / cm³. Medžiaga tirpsta skaidydamasi 375 ° C temperatūroje. Jis netirpsta vandenyje. Naudojamas magnetinėse įrašymo laikmenose kaip darbinė medžiaga. Didėjant kompaktinių ir DVD diskų populiarumui, chromo (IV) oksido naudojimas sumažėjo. Pirmą kartą 1956 m. Jį susintetino Normanas L. Coxas, chemikas iš „EI DuPont“, skaidydamas chromo trioksidą esant vandeniui esant 640 ° C temperatūrai ir 200 MPa slėgiui. Pagaminta pagal „Sony“ Japonijoje ir „BASF“ Vokietijoje, „DuPont“ licenciją.

Chromo oksidas 3 Cr2O3 yra kieta smulkių kristalų medžiaga nuo šviesiai iki tamsiai žalios spalvos. Molinė masė yra 151,99 g / mol. Tankis - 5,22 g / cm³. Lydymosi temperatūra - 2435 ° С, virimo temperatūra - 4000 ° С. Grynos medžiagos lūžio rodiklis yra 2,551. Šis oksidas netirpsta vandenyje, alkoholyje, acetone, rūgštyje. Kadangi jo tankis artėja prie korundo tankio, jis įterpiamas į poliruojančių medžiagų (pavyzdžiui, GOI pastų) kompozicijas. Tai yra vienas iš chromo, kuris naudojamas kaip pigmentas. Pirmą kartą naudojant slaptą technologiją jis buvo gautas 1838 m. Kaip skaidrios hidratuotos formos. Natūraliai jis atsiranda chromo geležies rūdos FeO.Cr2O3 pavidalu.

Dvivalentis chromo oksidas yra juoda arba raudona kieta medžiaga, kurios lydymosi temperatūra yra 1550 ° C. Tirpsta suyra. Molinė masė yra 67,996 g / mol. Raudonasis chromo (II) oksidas nėra piroforinis, o ta pati juoda medžiaga yra piroforinė. Milteliai ore savaime užsidega, todėl juos galima laikyti tik po sluoksniu vandenyje, nes jie su juo nesąveikauja. Labai sunku gauti gryno juodojo chromo oksido.

Mažesnio valentingumo chromo oksidams būdingos pagrindinės savybės, o didesnės - oksidinės rūgštinės.

] CrO molekulė priskiriama daugybei R atspalvių juostų, kurios pastebėtos 4800 - 7100Å diapazone elektros lanko spinduliavimo ore spektre, kai į ją dedamas metalinis chromas arba Cr2Cl6 druska. Vibracinė analizė parodė, kad juostos priklauso tai pačiai sistemai (elektroninis perėjimas), kai 0–0 diapazonas yra apie 6000 Å, ir buvo nustatytos viršutinės ir apatinės elektroninių būsenų vibracijos konstantos. „Oranžinė“ sistema taip pat apima 7100–8400 Å diapazono juostas, matuojamas [32FER]. [55NIN] buvo atlikta dalinė juostų sukimosi struktūros analizė, kurios pagrindu buvo nustatytas elektroninio perėjimo tipas 5 Π - 5. Informacinėje knygoje [84XYU / GER] apatinė sistemos būsena žymima kaip pagrindinė X 5 ground molekulės būsena.

[80HOC / MER] atliekama išsami penkių sistemos juostų (2-0, 1-0, 0-0, 0-1 ir 0-2) sukimosi analizė. Juostos buvo užfiksuotos didelės skiriamosios gebos išskyros emisijos ir CrO molekulių sužadinimo lazeriu spektru inertinių nešiklių dujų sraute. Apatinė sistemos būsena buvo patvirtinta kaip molekulės pagrindinė būsena (lazerio sužadinimo spektras buvo gautas nešiklio dujų temperatūroje, šiek tiek žemesnėje nei kambario temperatūra).

Kita silpnesnė CrO juostų sistema rasta artimojo infraraudonųjų spindulių išmetimo spektre [84CHE / ZYR]. Spektras gautas naudojant Furjė spektrometrą. Rotacinė 0–0 juostos, esančios maždaug 8000 cm –1, analizė parodė, kad sistema priklauso 5Σ – X 5Π perėjimui.

Trečioji CrO juostų sistema, kurios centras yra maždaug 11800 cm-1, rasta chromo atomų ir ozono reakcijos chemiliuminescencijos spektre [89DEV / GOL]. Šios sistemos juostos taip pat pažymėtos atlase [57GAT / JUN]. [93BAR / HAJ] juostoje 0–0 ir 1–1 buvo gautos didelės skiriamosios gebos lazerio sužadinimo spektre. Buvo atlikta rotacinė analizė, kuri parodė, kad sistemą formuoja perėjimas 5 Δ - X 5 Π.

Chemiliuminescencijos spektre [89DEV / GOL] nustatyta juostų sistema 4510 Å (ν 00 \u003d 22163 cm-1) srityje; atlikta vibracijos analizė. Sistema tikriausiai priklauso nuo elektroninio mokesčio perdavimo perėjimo, nes virpesių diapazonas viršutinėje būsenoje yra daug mažesnis nei kitų CrO būsenų vibracijos diapazonas. Preliminarus elektroninis perėjimas žymimas kaip C 5 Π - X 5 Π.

CrO - anijono fotoelektronų spektrai buvo gauti [96WEN / GUN] ir [2001GUT / JEN]. Išsamiausias ir patikimiausias spektro aiškinimas, pagrįstas anijono ir molekulės MRCI skaičiavimais, pateiktas [2002BAU / GUT]. Pagal skaičiavimą, anijonas turi pagrindinę būseną X 4 Π ir pirmąją sužadintą būseną 6 Σ +. Spektrai rodo vieno elektrono perėjimus iš šių būsenų į pagrindinę būseną ir 5 sužadintas neutralios molekulės būsenas: 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 Σ + ← 6 Σ + (2,13 eV), 3 Π ← X 4 Π (2,28 eV), 5 Δ ← 6 Σ + (2,64 eV), 3 Φ ← X 4 Π ( 3,03 eV). CrO kvinteto būsenos energijos sutampa su optinių spektrų duomenimis. Tripleto būsenos 3 Σ - (0,6 eV), 3 Π (1,06 eV) ir 3 Φ (1,81 eV) nebuvo pastebėtos optiniuose spektruose.

Kvantiniai-mechaniniai CrO skaičiavimai buvo atlikti [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]. Skaičiavimas [85BAU / NEL] parodė ir patvirtino vėlesniuose skaičiavimuose, kad molekulės pagrindinė būsena yra 5 Å. Sužadintų būsenų energija pateikiama tiesiogiai arba netiesiogiai (disociacijos energijos arba elektronų afiniteto forma) [85BAU / NEL, 85NEL / BAU, 96BAK / STI, 2000BRI / ROT, 2001GUT / JEN, 2002BAU / GUT, 2003DAI / DEN ].

Apskaičiuojant termodinamines funkcijas, buvo įtraukta: a) apatinė būsenos X 5 Π apatinė dedamoji Ω \u003d -1, kaip pagrindinė būsena; b) kiti Ω komponentai X 5 Π kaip atskiros sužadintos būsenos; c) sužadintos būsenos, kurių energijos nustatomos eksperimentais arba apskaičiuojamos; d) sintetinės būsenos, kurios atsižvelgia į visas kitas molekulės būsenas, kurių numatoma energija yra iki 40 000 cm -1.

Pusiausvyros konstantos X 5 Π CrO būsenai buvo gautos [80HOC / MER]. Jie pateikiami lentelėje Cr.D1 kaip apatinio komponento X 5 Π –1 konstantos, nors jie nurodo visą būseną kaip visumą. Būsenos X 5 Π komponentų ω e reikšmių skirtumai yra nereikšmingi ir į juos atsižvelgiama paklaidoje ± 1 cm -1.

Sužadintų būsenų energija pateikiama pagal spektroskopinius duomenis [84CHE / ZYR] (5 Π 0,5 Π 1,5 2,5 3, A 5 Σ +), [93BAR / HAJ] ( A΄ 5 Δ), [80HOC / MER] (B5), [89DEV / GOL] (C5); fotoelektronų spektrų interpretavimas [2002BAU / GUT] (3 Σ -, 3 Π, 3 Φ); pagal skaičiavimus [2002BAU / GUT] (5 Σ -, 3 Δ) ir [2003DAI / DEN] (3 Σ).

CrO sužadintų būsenų vibracijos ir sukimosi konstantos nebuvo naudojamos skaičiuojant termodinamines funkcijas ir yra pateiktos lentelėje Cr.D1. Valstybėms A 6 Σ +, A΄ 5 Δ, B 5 Π, C(5 Π) parodo spektroskopines konstantas, atitinkamai pagal [84CHE / ZYR, 93BAR / HAJ, 80HOC / MER, 89DEV / GOL] duomenis. Būklėms 3 Σ -, 3 Π, 3 Φ pateikiamos ω e vertės, gautos iš anijono fotoelektronų spektro [96WEN / GUN]. Ω e reikšmės būsenoms 5 Σ -, 3 Δ ir r e 3 Σ -, 3 Π, 3 Φ, 5 Σ -, 3 Δ pateikiami pagal MRCI skaičiavimo rezultatus [2002BAU / GUT].

Statistiniai sintetinių būsenų svoriai buvo įvertinti naudojant joninį modelį. Stebimos ir apskaičiuotos CrO būsenos priskiriamos trims joninėms konfigūracijoms: Cr 2+ (3d 4) O 2-, Cr 2+ (3d 3 4s) O 2- ir Cr + (3d 5) O -. Kitų šių konfigūracijų būsenų energija buvo įvertinta naudojant [71MOO] duomenis apie pavienių ir dvigubai įkrautų chromo jonų sąlygų pozicijas. Mes taip pat panaudojome Cr + (3d 5) O - konfigūracijos 7 Π, 7 Σ + būsenų energijų įvertinimus [2001GUT / JEN].

Termodinaminės funkcijos CrO (r) buvo apskaičiuotos naudojant (1.3) - (1.6), (1.9), (1.10), (1.93) - (1.95) lygtis. Vertybės Q išor ir jo išvestinės priemonės buvo apskaičiuotos naudojant (1.90) - (1.92) lygtis, atsižvelgiant į devyniolika sužadintų būsenų darant prielaidą, kad Klausimas count.vr ( i) = (p i / p X) Q count.vr ( X). Būklės X 5 Π -1 ir jos darinių vibracinio-sukimosi pasiskirstymo funkcija buvo apskaičiuota (1.70) - (1.75) lygtimis, tiesiogiai susumavus vibracijos lygius ir integruojant per sukimosi energijos lygius, naudojant tipo lygtį (1.82). Skaičiuojant buvo atsižvelgta į visus energijos lygius su vertėmis Dž< J max, v, kur Dž max, v rasta pagal sąlygas (1,81). Būsenos X 5 Π -1 vibracijos-sukimosi lygiai buvo apskaičiuoti naudojant lygtis (1.65), koeficientų reikšmes Y Kl šiose lygtyse buvo apskaičiuotas naudojant santykius (1.66) izotopinei modifikacijai, atitinkančiai natūralų chromo ir deguonies izotopų mišinį iš molekulinių konstantų 52 Cr 16 O, nurodytų lentelėje Cr.D1. Koeficiento vertės Y kl, taip pat kiekius v max ir Dž lim yra pateikti Cr D2 lentelėje.

Kambario temperatūroje gaunamos šios vertės:

C p o (298,15 K) \u003d 32,645 ± 0,26 J × K –1 × mol ‑1

S o (298,15 K) \u003d 238,481 ± 0,023 J × K –1 × mol ‑1

H o (298,15 K) - H o (0) \u003d 9,850 ± 0,004 kJ × mol-1

Pagrindinis įnašas į apskaičiuotų CrO (g) termodinaminių funkcijų paklaidą 298,15 ir 1000 K temperatūroje gaunamas iš skaičiavimo metodo. Esant 3000 ir 6000 K, paklaida daugiausia atsiranda dėl sužadintų elektroninių būsenų energijų neapibrėžtumo. Φº reikšmių klaidos ( T) T \u003dApskaičiuota, kad 298,15, 1000, 3000 ir 6000 K yra atitinkamai 0,02, 0,04, 0,2 ir 0,4 J × K ‑ 1 × mol ‑ 1.

Anksčiau termodinaminės funkcijos CrO (r) buvo apskaičiuotos lentelėms JANAF [85CHA / DAV], Schneider [74SCH] (T \u003d 1000 - 9000 K), Brewer ir Rosenblatt [69BRE / ROS] (Φº ( T), kai T ≤ 3000 K). JANAF lentelių ir skirtuko neatitikimai. CrO esant žemai temperatūrai dėl to, kad [85CHA / DAV] autoriai negalėjo atsižvelgti į daugybinį X 5 Π būsenos padalijimą; valuesº (298,15) reikšmių neatitikimas yra 4,2 J × K –1 × mol ‑1. 1000–3000 K srityje valuesº reikšmių neatitikimai ( T) neviršija 1,5 J × K ‑1 × mol ‑1, bet 6000 K - 3,1 J × K ‑1 × mol ‑1 dėl to, kad [

Chromo atradimas reiškia druskų ir mineralų cheminių ir analitinių tyrimų greito vystymosi laikotarpį. Rusijoje chemikai ypač domėjosi mineralų, randamų Sibire ir beveik nežinomų Vakarų Europoje, analize. Vienas iš šių mineralų buvo Sibiro raudonoji švino rūda (krokoitas), aprašyta Lomonosovo. Mineralas buvo ištirtas, tačiau jame nebuvo rasta nieko, išskyrus švino, geležies ir aliuminio oksidus. Tačiau 1797 m. Vauckelinas, išviręs smulkiai mineralą su kaliu ir nusodintu švino karbonatu, gavo oranžinės raudonos spalvos tirpalą. Iš šio tirpalo jis kristalizavo raudonai rubino druską, iš kurios buvo išskirtas oksidas ir laisvas metalas, kurie skiriasi nuo visų žinomų metalų. Vaukelenas jį pavadino Chromas („Chrome“ ) iš graikiško žodžio- spalva, spalva; tiesa čia buvo ne metalo, bet jo ryškių spalvų druskų savybė.

Buvimas gamtoje.

Svarbiausia praktinės reikšmės chromo rūda yra chromitas, kurio apytikslė sudėtis atitinka FeCrO \u200b\u200b4 formulę.

Jis randamas Mažojoje Azijoje, Uraluose, Šiaurės Amerikoje, Pietų Afrikoje. Minėtas krokaino mineralas PbCrO 4 taip pat turi techninę reikšmę. Chromo (3) oksidas ir kai kurie kiti jo junginiai taip pat yra gamtoje. Žemės plutoje chromo kiekis metale yra 0,03%. Chromo yra Saulėje, žvaigždėse, meteorituose.

Fizinės savybės.

Chromas yra baltas, kietas ir trapus metalas, labai chemiškai atsparus rūgštims ir šarmams. Jis oksiduojasi ore, o jo paviršiuje yra plona skaidri oksido plėvelė. Chromo tankis yra 7,1 g / cm 3, jo lydymosi temperatūra yra +1875 0 С.

Gaunasi.

Stipriai kaitinant chromo geležies rūdą anglimi, sumažėja chromo ir geležies:

FeO * Cr2O3 + 4C \u003d 2Cr + Fe + 4CO

Dėl šios reakcijos susidaro chromo lydinys su geležimi, kuriam būdingas didelis stiprumas. Norėdami gauti gryną chromą, jis redukuojamas iš chromo (3) oksido su aliuminiu:

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

Šiame procese paprastai naudojami du oksidai - Cr 2 O 3 ir CrO 3

Cheminės savybės.

Dėl plonos apsauginės oksido plėvelės, dengiančios chromo paviršių, ji yra labai atspari agresyvioms rūgštims ir šarmams. Chromas nereaguoja su koncentruotomis azoto ir sieros rūgštimis, taip pat su fosforo rūgštimi. Chromas reaguoja su šarmais, kai t \u003d 600–700 ° C. Tačiau chromas sąveikauja su praskiestomis sieros ir druskos rūgštimis, išstumdamas vandenilį:

2Cr + 3H2SO4 \u003d Cr2 (SO4) 3 + 3H2
2Cr + 6HCl \u003d 2CrCl3 + 3H2

Esant aukštai temperatūrai, chromas degina deguonyje ir susidaro oksidas (III).

Karštas chromas reaguoja su vandens garais:

2Cr + 3H2O \u003d Cr2O3 + 3H2

Chromas aukštoje temperatūroje taip pat reaguoja su halogenais, halogenas - su vandeniliu, siera, azotu, fosforu, anglimi, siliciu, boru, pavyzdžiui:

Cr + 2HF \u003d CrF2 + H2
2Cr + N2 \u003d 2CrN
2Cr + 3S \u003d Cr2S3
Cr + Si \u003d CrSi

Minėtos fizinės ir cheminės chromo savybės buvo pritaikytos įvairiose mokslo ir technologijų srityse. Taigi, pavyzdžiui, chromas ir jo lydiniai naudojami norint gauti mechaninio inžinerijos stiprias, atsparias korozijai dangas. Ferrochrominiai lydiniai naudojami kaip metalo pjovimo įrankiai. Chromuoti lydiniai buvo naudojami medicinos technologijose, gaminant cheminio apdorojimo įrangą.

Chromo padėtis periodinėje cheminių elementų lentelėje:

Chromas vadovauja periodinės elementų lentelės VI pogrupiui. Jo elektroninė formulė yra tokia:

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

Orbitalijas užpildant elektronais prie chromo atomo, pažeidžiamas dėsningumas, pagal kurį pirmiausia 4S orbitą reikia užpildyti iki 4S 2 būsenos. Tačiau dėl to, kad 3d orbita užima palankesnę energijos padėtį chromo atome, ji užpildoma iki 4d 5 vertės. Šis reiškinys pastebimas kai kurių kitų antrinių pogrupių elementų atomuose. Chromo oksidacijos būsenos gali būti nuo +1 iki +6. Stabiliausi yra chromo junginiai, kurių oksidacijos būsenos yra +2, +3, +6.

Dvivalenčiai chromo junginiai.

Chromo oksidas (II) CrO - piroforiniai juodi milteliai (piroforiškumas - galimybė užsidegti ore smulkiai suskaidyta būsena). CrO ištirpsta praskiestoje druskos rūgštyje:

CrO + 2HCl \u003d CrCl2 + H20

Ore, kaitinant virš 100 0 С, CrO virsta Cr 2 O 3.

Dvivalentės chromo druskos susidaro tirpinant metalinį chromą rūgštyse. Šios reakcijos vyksta mažo aktyvumo dujų (pavyzdžiui, H 2) atmosferoje, nes esant orui, Cr (II) lengvai oksiduojasi į Cr (III).

Chromo hidroksidas gaunamas geltonų nuosėdų pavidalu, veikiant šarmo tirpalą chromo (II) chloridui:

CrCl2 + 2NaOH \u003d Cr (OH) 2 + 2NaCl

Cr (OH) 2 turi pagrindinių savybių ir yra reduktorius. Hidratuotas Cr2 + jonas yra šviesiai mėlynas. Vandeninis CrCl 2 tirpalas yra mėlynos spalvos. Oro vandeniniuose tirpaluose Cr (II) junginiai paverčiami Cr (III) junginiais. Tai ypač ryšku Cr (II) hidroksidui:

4Cr (OH) 2 + 2H 2 O + O2 \u003d 4Cr (OH) 3

Trivalenčiai chromo junginiai.

Chromo (III) oksidas Cr 2 O 3 yra ugniai atsparūs žali milteliai. Kietumas artimas korundui. Laboratorijoje jį galima gauti kaitinant amonio dichromatą:

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

Cr 2 O 3 - amfoterinis oksidas, susiliejus su šarmais, susidaro chromitai: Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O

Chromo hidroksidas taip pat yra amfoterinis junginys:

Cr (OH) 3 + HCl \u003d CrCl3 + 3H20
Cr (OH) 3 + NaOH \u003d NaCrO2 + 2H 2O

Bevandenis CrCl 3 turi tamsiai violetinius lapus, visiškai netirpsta šaltame vandenyje ir virinamas labai lėtai. Bevandenis chromo (III) sulfatas Cr 2 (SO 4) 3 rausvas, taip pat blogai tirpsta vandenyje. Dalyvaujant reduktoriams, susidaro violetinis chromo sulfatas Cr 2 (SO 4) 3 * 18H 2 O. Taip pat žinomi žalieji chromo sulfato hidratai, kuriuose yra mažiau vandens. Chromo aliuminis KCr (SO 4) 2 * 12H 2O kristalizuojasi iš tirpalų, kuriuose yra violetinio chromo sulfato ir kalio sulfato. Chromo alūno tirpalas kaitinant tampa žalias dėl sulfatų susidarymo.

Reakcijos su chromu ir jo junginiais

Beveik visi chromo junginiai ir jų tirpalai yra intensyviai spalvoti. Turėdami bespalvį tirpalą arba baltas nuosėdas, greičiausiai galime padaryti išvadą, kad nėra chromo.

Stipriai kaitinkite degiklio liepsnoje ant porceliano puodelio tokį kiekį kalio dichromato, kuris tilps ant peilio galiuko. Druska neišleis kristalizacinio vandens, bet ištirps maždaug 400 0 С temperatūroje, susidarant tamsiam skysčiui. Mes dar keletą minučių pakaitinsime ant stiprios liepsnos. Atvėsus ant šukės susidaro žalios nuosėdos. Dalį jo ištirpsime vandenyje (jis taps geltonas), o kitą dalį paliksime ant šukės. Druska suyra kaitinant, todėl susidarė tirpus geltonasis kalio chromatas K 2 CrO 4 ir žalias Cr 2 O 3.
3 g kalcio dichromato miltelių ištirpinkite 50 ml vandens. Į vieną dalį įpilkite šiek tiek kalio karbonato. Jis ištirps išsiskyrus CO 2, o tirpalo spalva taps šviesiai geltona. Chromatas susidaro iš kalio dichromato. Jei dabar dalimis įdedate 50% sieros rūgšties tirpalą, vėl atsiras raudonai geltona dichromato spalva.
Į mėgintuvėlį įpilkite 5 ml. kalio dichromato tirpalą, užvirkite su 3 ml koncentruotos druskos rūgšties, esant grimzlei. Iš tirpalo išsiskiria geltonai žalios spalvos nuodingas dujinis chloras, nes chromatas oksiduoja HCl iki Cl 2 ir H 2 O. Pats chromatas virsta žaliuoju trivalenčio chromo chloridu. Jį galima išskirti išgarinant tirpalą ir ištirpinus soda ir salietros paverčiamas chromatu.
Įpylus švino nitrato tirpalo, nusėda geltonasis švino chromatas; sąveikaujant su sidabro nitrato tirpalu, susidaro raudonai rudos sidabro chromato nuosėdos.
Į kalio dichromato tirpalą įpilkite vandenilio peroksido ir parūgštinkite tirpalą sieros rūgštimi. Dėl chromo peroksido susidarymo tirpalas įgauna giliai mėlyną spalvą. Peroksidas, suplakti su tam tikru eterio kiekiu, pateks į organinį tirpiklį ir nuspalvins jį mėlynai. Ši reakcija būdinga chromui ir labai jautri. Jis gali aptikti chromą metaluose ir lydiniuose. Pirmasis žingsnis yra metalo ištirpinimas. Ilgai verdant 30% sieros rūgštimi (taip pat galima pridėti druskos rūgšties), chromas ir daugelis plienų iš dalies ištirpsta. Gautame tirpale yra chromo (III) sulfato. Kad galėtume atlikti aptikimo reakciją, pirmiausia ją neutralizuojame kaustine soda. Nusėda pilkai žalios spalvos chromo (III) hidroksidas, kuris ištirps NaOH pertekliuje ir susidarys žaliasis natrio chromitas. Filtruokite tirpalą ir įpilkite 30% vandenilio peroksido. Kaitinant tirpalas tampa geltonas, nes chromitas oksiduojamas iki chromato. Parūgštinus, tirpalo spalva bus mėlyna. Spalvotą junginį galima ekstrahuoti purtant eteriu.

Analitinės chromo jonų reakcijos.

Į 3-4 lašus chromo chlorido CrCl 3 tirpalo įpilkite 2M NaOH tirpalo, kol iš pradžių nusėdusios nuosėdos ištirps. Atkreipkite dėmesį į gauto natrio chromito spalvą. Gautą tirpalą pašildykite vandens vonelėje. Kas tada atsitiks?
Į 2-3 lašus CrCl 3 tirpalo įpilkite vienodo tūrio 8M NaOH tirpalo ir 3-4 lašus 3% H 2 O 2 tirpalo. Reakcijos mišinį pašildyti vandens vonelėje. Kas tada atsitiks? Kokios nuosėdos susidaro, jei gautas spalvotas tirpalas neutralizuojamas, į jį įpilama CH 3 COOH ir tada Pb (NO 3) 2?
Į mėgintuvėlį įpilkite 4-5 lašus chromo sulfato Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 ir KMnO 4 tirpalų. Reakcijos mišinį kelias minutes pašildykite vandens vonelėje. Atkreipkite dėmesį į spalvos pasikeitimą tirpale. Kas tai sukėlė?
Įlašinkite 2-3 lašus H 2 O 2 tirpalo į 3-4 lašus K 2 Cr 2 O 7 tirpalo, parūgštinto azoto rūgštimi, ir sumaišykite. Pasirodo mėlyna tirpalo spalva yra dėl perchromo rūgšties H 2 CrO 6 atsiradimo:

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

Atkreipkite dėmesį į greitą H 2 CrO 6 skaidymą:

2H 2 CrO 6 + 8H + \u003d 2Cr3+ + 3O2 + 6H20
mėlyna Žalia

Perchromo rūgštis yra žymiai stabilesnė organiniuose tirpikliuose.

Į 3–4 lašus azoto rūgštimi parūgštinto K 2 Cr 2 O 7 tirpalo įpilkite 5 lašus izoamilo alkoholio, 2–3 lašus H 2 O 2 tirpalo ir sukratykite reakcijos mišinį. Organinio tirpiklio sluoksnis, plaukiantis į viršų, yra ryškiai mėlynos spalvos. Spalva blunka labai lėtai. Palyginkite H 2 CrO 6 stabilumą organinėse ir vandeninėse fazėse.
CrO 4 2- ir Ba 2+ jonų sąveikos metu susidaro geltonos bario chromato BaCrO 4 nuosėdos.
Sidabro nitratas susidaro su jonais CrO 4 2- plytų raudonos sidabro chromato nuosėdos.
Paimkite tris mėgintuvėlius. Į vieną jų įlašinkite 5–6 lašus K 2 Cr 2 O 7 tirpalo, į antrąjį - tiek pat K 2 CrO 4 tirpalo, o į trečiąjį - po tris lašus abiejų tirpalų. Tada į kiekvieną mėgintuvėlį įlašinkite tris lašus kalio jodido tirpalo. Paaiškinkite savo rezultatą. Parūgštinkite tirpalą antrame mėgintuvėlyje. Kas tada atsitiks? Kodėl?

Linksmi eksperimentai su chromo junginiais

CuSO 4 ir K 2 Cr 2 O 7 mišinys tampa žalias, kai pridedama šarmo, o geltona, esant rūgščiai. Kaitinant 2 mg glicerino su nedideliu kiekiu (NH 4) 2 Cr 2 O 7, po to pridedant alkoholio, po filtravimo gaunamas ryškiai žalias tirpalas, kuris, įpylus rūgšties, tampa geltonas ir tampa žalias. neutralioje ar šarminėje terpėje.
Įdėkite skardinės vidurį su termito „rubino mišiniu“ - kruopščiai sutrinkite ir įdėkite į aliuminio foliją Al 2 O 3 (4,75 g), pridedant Cr 2 O 3 (0,25 g). Kad stiklainis ilgiau neatvėstų, būtina jį palaidoti po viršutiniu kraštu smėlyje, o padegus termitą ir prasidėjus reakcijai, uždengti geležine skarda ir užpilti smėliu. Iškaskite stiklainį per dieną. Dėl to susidaro rubino raudonos spalvos milteliai.
10 g kalio dichromato trinama su 5 g natrio arba kalio nitrato ir 10 g cukraus. Mišinys sudrėkinamas ir sumaišomas su kolodu. Jei milteliai suspausti stikliniame vamzdelyje, o tada išstumti pagaliuką ir nuo galo jį padegti, tada pradės šliaužti „gyvatė“, pirmiausia juoda, o atvėsusi - žalia. 4 mm skersmens strypas dega maždaug 2 mm per sekundę greičiu ir pailgėja 10 kartų.
Jei sumaišysite vario sulfato ir kalio dichromato tirpalus ir įpilsite šiek tiek amoniako tirpalo, iškris amorfinės rudos nuosėdos, kurių kompozicija 4CuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O, kurios ištirpsta druskos rūgštyje, susidarant geltonam tirpalui, ir amoniako pertekliuje gaunamas žalias tirpalas. Jei į šį tirpalą įpilama dar alkoholio, susidaro žalios nuosėdos, kurios po filtravimo tampa mėlynos, o po džiovinimo - mėlynai violetinės su raudonomis blizgėmis, aiškiai matomos stiprioje šviesoje.
Chromo oksidas, likęs po „ugnikalnio“ ar „faraono gyvatės“ eksperimentų, gali būti regeneruotas. Norėdami tai padaryti, būtina ištirpinti 8 g Cr 2 O 3 ir 2 g Na 2 CO 3 bei 2,5 g KNO 3 ir atšaldytą lydinį apdoroti verdančiu vandeniu. Gaunamas tirpus chromatas, kuris gali būti paverstas kitais Cr (II) ir Cr (VI) junginiais, įskaitant pradinį amonio dichromatą.

Redokso perėjimų, susijusių su chromu ir jo junginiais, pavyzdžiai

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

a) (NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O b) Cr2O3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO2 + H2O
c) 2NaCrO 2 + 3Br 2 + 8NaOH \u003d 6NaBr + 2Na 2 CrO 4 + 4H 2 O
d) 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-

a) 2Cr (OH) 2 + 1 / 2O2 + H2O \u003d 2Cr (OH) 3
b) Cr (OH) 3 + 3HCl \u003d CrCl3 + 3H20
c) 2CrCl3 + 2KMnO4 + 3H 2O \u003d K2 Cr2O7 + 2Mn (OH) 2 + 6HCl
d) K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH \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
Cr 2+

a) CrO + 2HCl \u003d CrCl2 + H20
b) CrO + H20 \u003d Cr (OH) 2
c) Cr (OH) 2 + 1 / 2O2 + H20 \u003d 2Cr (OH) 3
d) Cr (OH) 3 + 3HNO3 \u003d Cr (NO3) 3 + 3H20
e) 4Cr (NO 3) 3 \u003d 2Cr 2 O 3 + 12NO 2 + O 2
f) Cr2O3 + 2 NaOH \u003d 2NaCrO2 + H20

„Chrome“ elementas kaip atlikėjas

Chemikai gana dažnai kreipėsi į dirbtinių dažų dažymui kūrimo problemą. XVIII-XIX amžiuje buvo sukurta technologija daugeliui tapybos medžiagų gauti. Louisas Nicolasas Vauquelinas 1797 m., Sibiro raudonojoje rūdoje atradęs anksčiau nežinomą chromo elementą, paruošė naujus nepaprastai stabilius dažus - chromo žalią. Jo chromoforas yra vandeninis chromo (III) oksidas. Jis buvo paleistas pavadinimu „smaragdo žalia“ 1837 m. Vėliau L. Vauquelen pasiūlė keletą naujų dažų: barito, cinko ir chromo geltonos spalvos. Laikui bėgant, juos išstūmė patvaresni geltoni, oranžiniai kadmio pagrindo pigmentai.

„Chrome green“ yra stipriausi ir lengviausi dažai, atsparūs atmosferos dujoms. Aliejuje sumalti chromo žalumynai turi didelę dangos galią ir gali greitai išdžiūti, todėl nuo XIX a. jis plačiai naudojamas tapyboje. Tai labai svarbu tapant porcelianą. Faktas yra tas, kad porceliano gaminiai gali būti dekoruoti ir glazūra, ir glazūra. Pirmuoju atveju dažai tepami tik šiek tiek išdegto gaminio paviršiuje, kuris tada padengiamas glazūros sluoksniu. Po to atliekamas pagrindinis kaitinimas aukštoje temperatūroje: norint sukepinti porceliano masę ir atspindėti glazūrą, gaminiai pašildomi iki 1350 - 1450 0 C. Labai nedaug dažų gali atlaikyti tokią aukštą temperatūrą be cheminių pokyčių, o senuose dienų jų buvo tik dvi - kobalto ir chromo. Juodasis kobalto oksidas, padengtas porceliano gaminio paviršiumi, šaudymo metu suliejamas su glaistu, chemiškai sąveikaujant su juo. Dėl to susidaro ryškiai mėlyni kobalto silikatai. Tokie mėlyni porcelianiniai indai, atšaldyti kobaltu, yra visiems gerai žinomi. Chromo (III) oksidas chemiškai nereaguoja su glaisto komponentais ir tiesiog guli tarp porceliano šukių ir skaidrios glazūros „nuobodu“ sluoksniu.

Be chromo žalios spalvos, menininkai naudoja dažus, gautus iš wolkonskoite. Šį mineralą iš montmorillonitų grupės (kompleksinių silikatų Na (Mo, Al), Si 4 O 10 (OH) 2 poklasio molio mineralas 1830 m. Atrado rusų mineralogas Kemmereris ir pavadino MN Volkonskaya, dukters Borodino mūšio herojus generolas N. N. Raevsky, dekabristo SG Volkonsky žmona. Volkonskoite yra molis, kuriame yra iki 24% chromo oksido, taip pat aliuminio ir geležies oksidų (III). mineralų, randamų Uralo, Permės ir Kirovo regionuose, sudėtis lemia įvairią jo spalvą - nuo patamsėjusios žieminės eglės iki ryškiai žalios pelkės varlės spalvos.

Pablo Picasso paprašė mūsų šalies geologų ištirti wolkonskoite atsargas, kurios suteikia dažams nepakartojamai gaivų atspalvį. Šiuo metu yra sukurtas dirbtinio wolkonskoite gamybos būdas. Įdomu tai, kad pagal šiuolaikinius tyrimus rusų ikonos tapytojai viduramžiais naudojo dažus iš šios medžiagos, dar gerokai prieš „oficialų“ atradimą. Tarp menininkų taip pat buvo populiarūs Guinier žalumynai (sukurti 1837 m.), Kurių chromoformas yra chromo oksido hidratas Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O, kur dalis vandens yra chemiškai surišta, o dalis yra adsorbuota. Šis pigmentas suteikia dažams smaragdo atspalvį.

svetainėje, visiškai ar iš dalies nukopijuojant medžiagą, būtina pateikti nuorodą į šaltinį.

Tarp cheminių elementų ir jų junginių įvairovės sunku išskirti žmonijai naudingiausią medžiagą. Kiekvienas iš jų yra unikalus savo savybėmis ir pritaikymo galimybėmis. Technologinė pažanga labai palengvina mokslinių tyrimų procesą, tačiau taip pat kelia jam naujų iššūkių. Cheminiai elementai, atrasti prieš kelis šimtus metų ir ištirti visomis formomis, šiuolaikiniame pasaulyje naudojami technologiškesniais būdais. Ši tendencija apima gamtoje egzistuojančius ir žmonių sukurtus junginius.

Oksidas

Žemės plutoje ir Visatos platybėse yra daugybė cheminių junginių, kurie skiriasi klasėmis, tipais, savybėmis. Viena iš labiausiai paplitusių junginių rūšių yra oksidas (oksidas, oksidas). Tai apima smėlį, vandenį, anglies dioksidą, tai yra pagrindines medžiagas, egzistuojančias žmonijai ir visai Žemės biosferai. Oksidai yra medžiagos, turinčios deguonies atomų, kurių oksidacijos būsena yra -2, o ryšys tarp elementų yra dvejetainis. Jų susidarymas įvyksta dėl cheminės reakcijos, kurios sąlygos skiriasi priklausomai nuo oksido sudėties.

Šiai medžiagai būdingos trys savybės: medžiaga yra sudėtinga, susideda iš dviejų atomų, vienas iš jų yra deguonis. Didelis esamų oksidų skaičius paaiškinamas tuo, kad daugelis cheminių elementų sudaro kelias medžiagas. Jie yra identiški savo sudėtimi, tačiau atomas, kuris reaguoja su deguonimi, turi keletą valentingumo laipsnių. Pavyzdžiui, chromo oksidas (2, 3, 4, 6), azotas (1, 2, 3, 4, 5) ir kt. Be to, jų savybės priklauso nuo elemento, kuris patenka į oksidacinę reakciją, valentingumo laipsnio.

Pagal priimtą klasifikaciją oksidai yra baziniai ir rūgštiniai. Taip pat išsiskiria amfoterinė rūšis, pasižyminti bazinio oksido savybėmis. Rūgštiniai oksidai yra nemetalų junginiai arba elementai, turintys didelį valentingumą; rūgštys yra jų hidratai. Pagrindiniai oksidai apima visas medžiagas, turinčias deguonies + metalo ryšį; bazės yra jų hidratai.

Chromas

XVIII amžiuje chemikas I.G.Lehmannas atrado nežinomą mineralą, kuris buvo pavadintas Sibiro raudonuoju švinu. Paryžiaus mineralogikos mokyklos profesorius „Vauquelin“ su gautu mėginiu atliko keletą cheminių reakcijų, dėl kurių buvo išskirtas nežinomas metalas. Pagrindinės mokslininko nustatytos savybės buvo atsparumas rūgštinei aplinkai ir atsparumas ugniai (atsparumas karščiui). Pavadinimas „chromas“ (chromas) atsirado dėl plačios spalvų gamos, kuriai būdingi elemento junginiai. Metalas yra gana inertiškas, grynoje formoje jis neatsiranda natūraliomis sąlygomis.

Pagrindiniai mineralai, kuriuose yra chromo, yra chromitas (FeCr 2 O 4), melanochroitas, vokelenitas, ditzeitas, tarapakaitas. Cheminis elementas Cr yra 6-oje periodinės DI Mendelejevo sistemos grupėje, turi atominį skaičių 24. Elektroninė chromo atomo konfigūracija leidžia elementui turėti valentingumą +2, +3, +6, o pats stabiliausias yra trivalenčio metalo junginiai. Galimos reakcijos, kai oksidacijos būsena yra +1, +5, +4. Chromas yra chemiškai neaktyvus; metalo paviršius padengtas plėvele (pasyvinimo efektas), kuris normaliomis sąlygomis neleidžia reaguoti su deguonimi ir vandeniu. Chromo oksidas, susidarantis ant paviršiaus, neleidžia metalui sąveikauti su rūgštimis ir halogenais, jei nėra katalizatorių. Junginiai su paprastomis medžiagomis (ne metalais) galimi esant 300 ° C temperatūrai (chloras, bromas, siera).

Sąveikaujant su sudėtingomis medžiagomis reikalingos papildomos sąlygos, pavyzdžiui, reakcija nevyksta naudojant šarminį tirpalą, procesas vyksta labai lėtai, jo tirpimas. Chromas reaguoja su rūgštimis esant aukštai temperatūrai kaip katalizatorius. Chromo oksidą galima gauti iš įvairių mineralų veikiant temperatūrai. Koncentruotos rūgštys naudojamos atsižvelgiant į būsimą elemento oksidacijos būseną. Šiuo atveju chromo valentingumas junginyje svyruoja nuo +2 iki +6 (didžiausias chromo oksidas).

Taikymas

Dėl unikalių antikorozinių savybių ir atsparumo karščiui chromo lydiniai turi didelę praktinę reikšmę. Tuo pačiu metu procentine išraiška jo dalis neturėtų viršyti pusės visos apimties. Didelis chromo trūkumas yra jo trapumas, dėl kurio sumažėja lydinių apdorojimo galimybės. Dažniausiai metalas naudojamas dangoms gaminti (chromuoti). Apsauginė plėvelė gali būti 0,005 mm storio, tačiau ji patikimai apsaugos metalinį gaminį nuo korozijos ir išorinių poveikių. Chromo junginiai naudojami ugniai atsparių konstrukcijų gamybai metalurgijos pramonėje (lydymo krosnys). Antikorozinės dekoratyvinės dangos (kermetai), specialus legiruotas plienas, suvirinimo mašinų elektrodai, lydiniai silicio ir aliuminio pagrindu yra paklausūs pasaulio rinkose. Chromo oksidas dėl mažo oksidacijos potencialo ir didelio atsparumo šilumai yra daugelio cheminių reakcijų, vykstančių aukštoje temperatūroje (1000 ° C), katalizatorius.

Dvivalenčiai junginiai

Chromo oksidas (2) CrO (azoto oksidas) yra ryškiai raudoni arba juodi milteliai. Jis netirpsta vandenyje, neoksiduoja normaliomis sąlygomis ir pasižymi ryškiomis pagrindinėmis savybėmis. Medžiaga yra kieta, ugniai atspari (1550 o C), nėra toksiška. Kaitinant iki 100 ° C, jis oksiduojamas iki Cr 2 O 3. Jis netirpsta silpnuose azoto ir sieros rūgščių tirpaluose; reakcija vyksta su druskos rūgštimi.

Gavimas, paraiška

Ši medžiaga laikoma žemesniu oksidu. Turi gana siaurą taikymo sritį. Chemijos pramonėje chromo oksidas 2 naudojamas angliavandeniliams iš deguonies išvalyti, kurį jis pritraukia oksidacijos metu esant aukštesnei kaip 100 ° C temperatūrai. Dvivalentį chromo oksidą galite gauti trimis būdais:

Karbonil Cr (CO) 6 skaidymas esant aukštai temperatūrai kaip katalizatorius.
Redukuojant chromo oksidą fosforo rūgštimi 3.
Chromo amalgama oksiduojama deguonimi arba azoto rūgštimi.

Trivalenčiai junginiai

Chromo oksidams oksidacijos būsena +3 yra stabiliausia medžiagos forma. Cr 2 O 3 (chromo žalia, seskvioksidas, eskolaidas) yra chemiškai inertiškas, netirpus vandenyje, jo lydymosi temperatūra yra aukšta (virš 2000 o C). Chromo oksidas 3 yra žali ugniai atsparūs milteliai, labai kieti, pasižymintys amfoterinėmis savybėmis. Medžiaga tirpsta koncentruotose rūgštyse, reakcija su šarmais įvyksta susiliejus. Gali būti redukuojamas iki gryno metalo sąveikaujant su stipriu reduktoriumi.

Gavimas ir naudojimas

Dėl didelio kietumo (palyginamas su korundu), dažniausiai medžiaga naudojama abrazyvinėse ir poliravimo medžiagose. Chromo oksidas (formulė Cr 2 O 3) yra žalios spalvos, todėl jis naudojamas kaip pigmentas gaminant akinius, dažus, keramiką. Chemijos pramonėje ši medžiaga naudojama kaip reakcijos su organiniais junginiais (amoniako sintezės) katalizatorius. Trivalentis chromo oksidas naudojamas dirbtiniams brangakmeniams ir spinelėms kurti. Norint gauti keletą cheminių reakcijų tipų:

Chromo oksido oksidavimas.
Šildymo (kalcinavimo) dichromatas arba amonio chromatas.
Trivalenčio chromo hidroksido arba šešiavalenčio oksido skaidymas.
Gyvsidabrio chromato arba dichromato kalcinavimas.

Šešiavalenčiai junginiai

Aukščiausia chromo oksido formulė yra CrO 3. Violetinės arba tamsiai raudonos spalvos medžiaga gali egzistuoti kristalų, adatų, plokščių pavidalu. Chemiškai aktyvus, toksiškas, sąveikaujant su organiniais junginiais, yra savaiminio degimo ir sprogimo pavojus. Chromo oksidas 6 - chromo anhidridas, chromo trioksidas - gerai tirpsta vandenyje, normaliomis sąlygomis sąveikauja su oru (pasklinda), lydymosi temperatūra - 196 o C. Medžiaga turi ryškias rūgštines savybes. Vykstant cheminei reakcijai su vandeniu, susidaro dichromo arba chromo rūgštis; be papildomų katalizatorių ji sąveikauja su šarmais (geltonaisiais chromatais). Halogenams (jodui, sierai, fosforui) tai yra stiprus oksidatorius. Kaitinant virš 250 ° C, susidaro laisvas deguonis ir trivalentis chromo oksidas.

Kaip jis gaunamas ir kur jis naudojamas

Chromo oksidas 6 gaunamas apdorojant natrio arba kalio chromatus (dichromatus) koncentruota sieros rūgštimi arba reaguojant sidabro chromatą su druskos rūgštimi. Didelis cheminis medžiagos aktyvumas lemia pagrindines jos taikymo kryptis:

Gauti gryną metalą - chromą.
Chromuojant paviršius, įskaitant elektrolitinį metodą.
Alkoholių (organinių junginių) oksidavimas chemijos pramonėje.
Raketoje jis naudojamas kaip kuro uždegiklis.
Chemijos laboratorijose jis valo indus iš organinių junginių.
Naudojamas pirotechnikos pramonėje.