Hroms, ķīmiskais elements: apraksts, īpašības, formula un īpašības

Hroms ir ķīmiskais elements ar atomu skaitu 24. Tas ir grūti, spīdīgs, pelēks tērauda metāls, kas labi pulē un neizbalē. Izmanto sakausējumos, piemēram, nerūsējošā tērauda, un kā pārklājumu. Cilvēka ķermenim ir nepieciešams neliels daudzums trivalenta hroma cukura metabolizēšanai, bet Cr (VI) ir ļoti toksisks.

Dažādi hroma savienojumi, piemēram, hroma (III) oksīds un svina hromāts, ir gaiši krāsoti un tiek izmantoti krāsās un pigmenti. Rubīna sarkanā krāsa ir saistīta ar šī ķīmiskā elementa klātbūtni. Dažas vielas, jo īpaši kālijs un nātrija dihromāts , ir oksidētāji, kurus izmanto organisko savienojumu oksidēšanai un (kopā ar sērskābi), lai attīrītu laboratorijas traukus. Turklāt magnētiskās lentes ražošanā izmanto hroma oksīdu (VI).

Atklāšana un etimoloģija

Ķīmiskā elementa hroma atklāšanas vēsture ir šāda. 1761. gadā Johans Gottlobs Lehmans Urāļu kalnos atrada oranžsarkanos minerālus un sauca par "Sibīrijas sarkano svinu". Lai gan tas tika kļūdaini identificēts kā svina savienojums ar selēnu un dzelzi, faktiski materiāls bija svina hromāts ar ķīmisko formulu PbCrO ₄ . Šodien tas ir pazīstams kā minerālu vainags.

1770. gadā Peters Simons Pallas apmeklēja vietu, kur Leman atrada sarkano svina minerālu, kam bija ļoti noderīgas pigmenta īpašības krāsās. Sibīrijas sarkanais svins kā krāsas izmantošana ir strauji attīstījusies. Turklāt Crocote gaiši dzeltenā krāsa kļuva par modernu.

1797. gadā Nicolas Louis Vauquelin saņēma sarkanās svina rūdu paraugus. Crocote sajaucot ar sālsskābi, viņš iegūst CrO ₃ oksīdu. Hroms kā ķīmiskais elements tika izolēts 1798. gadā. Voklen saņēma to, apsildot oksīdu ar kokogli. Viņš arī spēja noteikt dārgakmeņu hroma, piemēram, rubīna un smaragda, pēdas.

1800. gados Cr galvenokārt izmantoja krāsu un sauļošanās sāļu sastāvā. Šodien 85% metāla tiek izmantoti sakausējumos. Pārējais tiek izmantots ķīmiskajā rūpniecībā, ugunsizturīgo materiālu ražošanā un lietuvju nozarē.

Ķīmiskā elementa hroma izruna atbilst grieķu χρῶμα, kas nozīmē "krāsa", jo daudzums krāsu savienojumu, ko no tā var iegūt.

Ekstrakcija un ražošana

Elements izgatavots no hromīta (FeCr ₂ O ₄ ). Aptuveni puse no šīs pasaules rūdu ieguves ir iegūta Dienvidāfrikā. Turklāt tās galvenie ražotāji ir Kazahstāna, Indija un Turcija. Izpētītie hromīta noguldījumi ir pietiekami, taču ģeogrāfiski tie ir koncentrēti Kazahstānā un Āfrikas dienvidos.

Native metāla hroma noguldījumi ir reti, bet tie ir. Piemēram, tas tiek iegūts Krievijas Udachnas raktuvēs. Tā ir kimberlīta caurule, bagāta ar dimantiem, un reducējošā vide ir palīdzējusi veidot tīru hromu un dimantiem.

Metāla rūpnieciskajai ražošanai hromīta rūdas tiek apstrādātas ar izkusušām sārmām (kaustiskā soda, NaOH). Tajā pašā laikā veidojas nātrija hromāts (Na ₂ CrO ₄ ), kas tiek reducēts ar oglekli līdz Cr ₂ O ₃ oksīdam. Metāls tiek iegūts, sildot oksīdu alumīnija vai silīcija klātbūtnē.

2000.gadā tika iegūta aptuveni 15 miljoni tonnu hromīta rūdas, kas tika pārstrādāta 4 miljonos tonnu ferrohroma, 70% no hroma-dzelzs sakausējuma, un aptuvenā tirgus vērtība bija 2,5 miljardi ASV dolāru.

Galvenās iezīmes

Hroma ķīmiskā elementa raksturojums ir saistīts ar faktu, ka tas ir pārejas metāls periodiskajā tabulā ceturtajā periodā un atrodas starp vanādiju un mangānu. Iekļauts VI grupā. Tas kūst 1907 ° C temperatūrā. Skābekļa klātbūtnē hroms ātri veido plānu oksīda kārtu, kas aizsargā metālu no turpmākās mijiedarbības ar skābekli.

Kā pārejas elements tas reaģē ar vielām dažādās proporcijās. Tādējādi tas veido savienojumus, kuros tam ir dažāda oksidēšanās pakāpe. Hroms ir ķīmiskais elements, kura pamatstāvoklis ir +2, +3 un +6, no kuriem +3 ir visiestabilākais. Turklāt retos gadījumos tiek novērotas +1, +4 un +5. Hroma savienojumi oksidācijas stāvoklī +6 ir spēcīgi oksidētāji.

Kāda krāsa ir Chrome? Ķīmiskais elements dod anodizētu alumīniju rubīna nokrāsu. Cr ₂ O ₃ , ko izmanto metāla pulēšanai , izmanto arī kā pigmentu, ko sauc par "hromu zaļumiem". Tā sāļi krāso smaragda zaļās krāsas stiklu. Hroms ir ķīmiskais elements, kura klātbūtne padara rubīna sarkanu. Tāpēc to izmanto sintētisko rubīnu ražošanā.

Izotopi

Hroma izotopiem ir atomu svars no 43 līdz 67. Parasti šis ķīmiskais elements sastāv no trīs stabilām formām: ⁵² Cr, ⁵³ Cr un ⁵⁴ Cr. No tiem ⁵² Cr visbiežāk (83,8% no kopējā dabiskā hroma). Turklāt tika aprakstīti 19 radioizotopi, no kuriem visstabilākais ir ⁵⁰ Cr, kuru pusperiods ir lielāks par 1,8 x 10 ¹⁷ gadiem. ⁵¹ Cr pusperiods ir 27,7 dienas, un visiem pārējiem radioaktīviem izotopiem tas nepārsniedz 24 stundas, no kurām lielākā daļa ilgst mazāk nekā vienu minūti. Elementam ir arī divi meta-stāvokļi.

Hroma izotopi zemes garozā parasti pievieno mangāna izotopus, kas atrodams ģeoloģijā. ⁵³ Kr veido radioaktīvā sabrukuma ⁵³ Mn. Mn / Cr izotopu attiecība atbalsta citu informāciju par Saules sistēmas agrīno vēsturi. Izmaiņas dažādu meteorītu ⁵³ Cr / ⁵² Cr un Mn / Cr attiecībās pierāda, ka jaunie atomu kodi tika izveidoti tieši pirms Saules sistēmas veidošanās.

Ķīmiskais elements hroms: īpašības, savienojumu formula

Hroma (III) oksīds Cr ₂ O ₃ , kas pazīstams arī kā sesvioksīds, ir viens no četriem šī ķīmiskā elementa oksīdiem. To iegūst no hromīta. Zaļo savienojumu parasti sauc par "hromu zaļumiem", kad to izmanto kā emaljas un stikla krāsošanas pigmentu. Oksīds var izšķīst skābēs, veidojot sāļus, un izkausētos sārmu hromos.

Kālija dihromāts

K ₂ Cr ₂ O ₇ ir spēcīgs oksidētājs un tiek dota priekšroka kā līdzeklis, lai tīrītu laboratorijas piederumus no organiskiem materiāliem. Lai to izdarītu, izmantojiet piesātinātu šķīdumu koncentrētā sērskābē. Tomēr dažreiz tas tiek aizstāts ar nātrija dihromātu, pamatojoties uz tā augsto šķīdību. Turklāt tas var regulēt organisko savienojumu oksidēšanu, pārveidojot primāro spirtu aldehīdam un pēc tam oglekļa dioksīdam.

Kālija dihromāts var izraisīt hroma dermatītu. Hroms, iespējams, ir sensibilizācijas cēlonis, kas izraisa dermatīta, it īpaši roku un apakšdelmu, attīstību, kas ir hroniska un grūti ārstējama. Tāpat kā citi Cr (VI) savienojumi, kālija dihromāts ir kancerogēns. Tas jālieto ar cimdiem un atbilstošu aizsargaprīkojumu.

Hromskābe

Šim savienojumam ir hipotētiska H ₂ CrO ₄ struktūra. Dabā nav sastopamas hroma vai dihromskābes, bet to anjoni atrodami dažādās vielās. "Hromskābe", ko var atrast pārdošanā, faktiski ir tās skābes anhidrīds - trioksīds CrO ₃ .

Svina hroms (II)

PbCrO ₄ ir gaiši dzeltenā krāsā un praktiski nešķīst ūdenī. Šā iemesla dēļ viņš atrada lietojumu kā krāsvielu pigmentu, ko sauc par "dzeltenām vainagām".

Cr un pentavalentā saite

Hroms izceļas ar spēju veidot pentavalentālas saites. Savienojums ir izveidots ar Cr (I) un ogļūdeņraža radikāļu. Starp diviem hroma atomiem veidojas piecu valentu saite. Tās formulu var uzrakstīt kā Ar-Cr-Cr-Ar, kur Ar ir īpaša aromātiska grupa.

Pieteikums

Hroms ir ķīmiskais elements, kura īpašības nodrošināja viņu ar dažādām lietojumprogrammām, no kurām dažas ir uzskaitītas zemāk.

Tas dod metālam izturību pret koroziju un spīdīgu virsmu. Tādēļ hroms ir daļa no tādiem sakausējumiem kā nerūsējošais tērauds, ko izmanto, piemēram, galda piederumos. To lieto arī hroma pārklāšanai.

Hroms ir dažādu reakciju katalizators. No tā tiek veidotas ķieģeļu dedzināšanas formas. Viņa sāļi iedegas ādu. Kālija dihromātu izmanto, lai oksidētu organiskos savienojumus, piemēram, spirtus un aldehīdus, kā arī tīrītu laboratorijas piederumus. Tas kalpo kā fiksējošs līdzeklis, lai krāsotu audumus, un to izmanto arī fotografēšanai un foto drukāšanai.

CrO ₃ izmanto magnētisko lentu ražošanai (piemēram, audio ierakstīšanai), kam ir labākas īpašības nekā filmām ar dzelzs oksīdu.

Loma bioloģijā

Trivalentais hroms ir ķīmiskais elements, kas nepieciešams cilvēka ķermeņa cukura vielmaiņas procesam. Savukārt sešvērtīgais Cr ir ļoti toksisks.

Piesardzības pasākumi

Metālu hroma un Cr (III) savienojumi parasti netiek uzskatīti par bīstamiem veselībai, bet vielas, kas satur Cr (VI), var būt toksiskas, ja tās ieņem vai ieelpo. Lielākā daļa no šīm vielām kairina acis, ādu un gļotādas. Ja tiek pakļauta pastāvīgai iedarbībai, hroma (VI) savienojumi, ja tie netiek ārstēti, var izraisīt acu bojājumus. Turklāt tas ir atzīts par kancerogēnu. Šī ķīmiskā elementa letālā deva ir apmēram puse tējkarotes. Saskaņā ar Pasaules Veselības organizācijas ieteikumiem maksimālā pieļaujamā Cr (VI) koncentrācija dzeramajā ūdenī ir 0,05 mg litrā.

Tā kā hroma savienojumus izmanto krāsvielās un ādas sauļošanai, tos bieži sastopamas pamesti rūpniecisko objektu grunts un gruntsūdeņos, kam nepieciešama vides attīrīšana un atjaunošana. Primer, kas satur Cr (VI), joprojām tiek plaši izmantots kosmosa un automobiļu rūpniecībā.

Elementu īpašības

Galvenās hroma fizikālās īpašības ir šādas:

• Atomic numurs: 24.
• Atomālais svars: 51,996.
• Kušanas temperatūra: 1890 ° C.
• Vārīšanās temperatūra: 2482 ° C.
• Oksidācijas pakāpe: +2, +3, +6.
• Elektronu konfigurācija: [Ar] 3d ⁵ 4s ¹ .