Хром, химически елемент: описание, свойства, формула и характеристики

Хром - химичен елемент с атомен номер 24. Това трудно, лъскава, стоманено сив метал, който е добре полиран и не опетни. Използва се в сплави, като неръждаема стомана и като покритие. Човешкото тяло изисква малки количества тривалентен хром за метаболизма на захарта, но Cr (VI) е много токсичен.

Различни съединения на хрома, като хромов (III) оксид и оловен хромат, са ярко оцветени и се използват в бои и пигменти. Червеният цвят на рубин се дължи на наличието на този химически елемент. Някои вещества, особено калиев дихромат и натрий, са окислители, използвани за окисляване на органични съединения и (заедно със сярна киселина) за почистване на лабораторни ястия. В допълнение, хромен оксид (VI) се използва при производството на магнитна лента.

Откриване и етимология

Историята на откриването на химическия елемент хром е както следва. През 1761 г. Йохан Готлоб Леман намира в планините на Урал оранжево-червен минерал и го нарече "Сибирско червено олово". Макар че погрешно се идентифицира като съединение на олово със селен и желязо, материалът всъщност е оловен хромат с химическата формула PbCrO₄. Днес тя е известна като минерална корона.

През 1770 г. Петър Саймън Паллас посети мястото, където Леман намери червен оловен минерал, който има много полезни пигментни свойства в боите. Използването на сибирска червена олово като боя се развива бързо. В допълнение, ярко жълтият цвят на Crocote стана модерен.

През 1797 г. Николай Луис Ваукелин получава проби от червена оловна руда. Чрез смесване на Crocote със солна киселина, той получава CrO₃. Хромът като химически елемент е изолиран през 1798 г. Voklen я получи чрез загряване на оксида с въглен. Той също успя да открие следи от хром в скъпоценни камъни, като руби и смарагд.

През 1800 г. Cr се използва основно в състава на бои и соли за дъбене. Днес 85% от метала се използва в сплави. Останалата част се използва в химическата промишленост, производството на огнеупорни материали и леярската промишленост.

Произношението на химическия елемент хром съответства на гръцкия chi-rho-a-alpha-, което означава "цвят", поради многото цветни съединения, които могат да бъдат получени от него.

Добив и производство

Елементът е изработен от хромит (FeCr₂О₄). Около половината от тази руда в света се добива в Южна Африка. В допълнение, Казахстан, Индия и Турция са основните му производители. Проучените находища на хромит са достатъчни, но географски са концентрирани в Казахстан и в Южна Африка.

Депозитите на местен метален хром са рядкост, но те са. Например, тя се добива в мината Udachnaya в Русия. Това е kimberlite тръба, богати на диаманти, а редуциращата среда спомага за формирането на чист хром и диаманти.

За индустриалното производство на метали, хромитните руди се обработват с разтопен алкали (сода каустик, NaOH). Това води до получаване на натриев хромат (Na₂СгОз₄), който се редуцира от въглерода до окис Сг₂О₃. Металът се получава чрез нагряване на оксида в присъствието на алуминий или силиций.

около 15 милиона тона хромит руда са били произведени през 2000 година, което е било обработено в 4 милиона тона ферохром, 70% се състои от хром-желязна сплав, предвидена пазарна стойност е $ 2,5 млрд.

Основни характеристики

Характерно химичен елемент хром се дължи на факта, че е преходен метал на четвърти период на периодичната таблица и разположен между ванадий и манган. Включено в групата VI. То се топи при температура 1907 ° С. В присъствието на кислород, хромът бързо образува тънък слой оксид, който защитава метала от по-нататъшно взаимодействие с кислорода.

Като преходен елемент той реагира с вещества в различни съотношения. По този начин тя образува съединения, в които тя е различна степен на окисление. Хромът е химичен елемент със земни състояния +2, +3 и +6, от които +3 е най-стабилен. Освен това в редки случаи се наблюдават състояния +1, +4 и +5. Хромовите съединения в окислително състояние +6 са силни окислители.

Какъв цвят е хромът? Химическият елемент е приложен анодизиран алуминий рубинен оттенък. Cr₂О₃, използван за полиране на метал, се използва и като пигмент, наречен "хром зелени". Солите й оцветяват стъклото в смарагдозелен цвят. Хромът е химичен елемент, чието присъствие прави рубинено червено. Затова се използва при производството на синтетични рубини.

изотопи

Хромовите изотопи имат атомно тегло от 43 до 67. Обикновено този химичен елемент се състои от три стабилни форми: ⁵²Cr, ⁵³Cr и ⁵⁴Cr. От тях, най-често срещаните ⁵²Cr (83,8% от общия естествен хром). Освен това са описани 19 радиоизотопи, от които най-стабилните ⁵⁰Cr с период на полуразпад над 1,8x10¹⁷ години. в ⁵¹Cr полуживот - 27,7 дни, а всички други радиоизотопи не надвишава 24 часа, а повечето от тях отнема по-малко от една минута. Елементът има и две мета-състояния.

Изотопите на хром в земната кора, като правило, придружават изотопите на мангана, който намира приложение в геологията. ⁵³Cr се образува по време на радиоактивно разпадане ⁵³Mn. Съотношението на Mn / Cr изотопи подкрепя друга информация за ранната история на слънчевата система. Промени в съотношенията ⁵³Cr /⁵²Cr и Mn / Cr от различни метеорити доказват, че нови атомни ядра са създадени непосредствено преди образуването на слънчевата система.

Химически елемент хром: свойства, формула на съединенията

Хром (III) оксид Cr₂О₃, също известен като сескиоксид, е един от четирите оксида на този химичен елемент. Той се получава от хромит. Зеленото съединение обикновено се нарича "хром зелени", когато се използва като пигмент за емайл и стъкло боядисване. Оксидът може да се разтваря в киселини, образуващи соли и в разтопени алкално-хромити.

Калиев дихромат

K₂Cr₂О₇ е мощен окислител и се дава предпочитание като средство за почистване на лабораторни прибори от органични материали. За това се използва неговият наситен разтвор концентрирана сярна киселина. Понякога обаче той се замества с натриев дихромат, въз основа на по-голямата разтворимост на последния. В допълнение, той може да регулира процеса на окисляване на органичните съединения, превръщайки първичния алкохол в алдехид и след това до въглероден диоксид.

Калиев дихромат може да причини хромен дерматит. Chrome е най-вероятно причината за повишаване на чувствителността, което води до развитието на дерматит, особено в ръцете и предмишниците, което е хронично и е трудно да бъдат излекувани. Подобно на другите съединения на Cr (VI), калиевият дихромат е канцерогенен. Трябва да се работи с ръкавици и подходящо защитно оборудване.

Хромова киселина

Съединението има хипотетична структура Н₂СгОз₄. В природата не се откриват нито хромни, нито дихромни киселини, но техните аниони се намират в различни вещества. "Хромовата киселина", която може да се намери на пазара, всъщност е нейният киселинен анхидрид - Cr03 триоксид₃.

Оловен хром (II)

PbCrO₄ Има ярък жълт цвят и практически неразтворим във вода. Поради тази причина той намери приложение като оцветяващ пигмент, наречен "жълти корони".

Cr и пентавалентна връзка

Хромът се отличава с способността му да образува пентавалентни връзки. Съединението е създадено от Cr (I) и въглеводороден радикал. Между два хромови атома се образува пет-валентна връзка. Формулата му може да бъде написана като Ar-Cr-Cr-Ar, където Ar е специфична ароматна група.

приложение

Хромът е химически елемент, чиито свойства го дават много различни приложения, някои от които са изброени по-долу.

Той дава на металите устойчивост на корозия и лъскава повърхност. Следователно, хромът е част от тези сплави като неръждаема стомана, която се използва например в приборите за хранене. Използва се и за нанасяне на хромирани покрития.

Хромът е катализатор за различни реакции. Това прави плесени за печене тухла. Неговите соли дъбят кожата. Калиев дихромат се използва за окисляване на органични съединения, като алкохоли и алдехиди, както и за почистване на лабораторни прибори. Той служи като фиксиращ агент за боядисване на тъкани и също се използва при фотографиране и фотопечат.

СгОз₃ Използва се за производство на магнитни ленти (например за аудио запис), които имат по-добри характеристики от филмите железен оксид.

Роля в биологията

Тривалентният хром е химически елемент, необходим за метаболизма на захарта в човешкото тяло. За разлика от това хексавалентният Cr е много токсичен.

обезпечителни мерки

Метално хром съединение Cr (III), обикновено не се считат за опасни за здравето, но материали, съдържащи Cr (VI), могат да бъдат токсични при поглъщане или вдишване. Повечето от тези вещества са дразнещи за очите, кожата и лигавиците. Ако са изложени на постоянна експозиция, съединенията с хром (VI) могат да причинят увреждане на очите, ако не се лекуват. В допълнение, това е признат канцероген. Смъртоносната доза на този химически елемент е около половин чаена лъжичка. Съгласно препоръките на Световната здравна организация максималната допустима концентрация на Cr (VI) в питейната вода е 0,05 mg на литър.

От хромови съединения се използват за производството на бои и тониране кожа, те често се намират в почвата и подземните води изоставени промишлени обекти, които изискват почистване на околната среда и възстановяване. Грунд, съдържащ Cr (VI), все още се използва широко в космическата и автомобилната промишленост.

Елементни свойства

Основните физични свойства на хрома са, както следва:

• Атомно число: 24.
• Атомно тегло: 51,996.
• Точка на топене: 1890 ° С.
• Точка на кипене: 2482 ° С.
• Степен на окисление: +2, +3, +6.
• Конфигурацията на електроните: [Ar] 3d⁵4s¹.