Kroom(lat. kroom), Cr, Mendelejevi perioodilise süsteemi VI rühma keemiline element, aatomnumber 24, aatommass 51,996; sinakasterase värvi metall.
Looduslikud stabiilsed isotoobid: 50 Cr (4,31%), 52 Cr (87,76%), 53 Cr (9,55%) ja 54 Cr (2,38%). Kunstlikest radioaktiivsetest isotoopidest on olulisim 51 Cr (poolväärtusaeg T ½ = 27,8 päeva), mida kasutatakse isotoopide indikaatorina.
Ajalooline viide. Kroomi avastas 1797. aastal L. N. Vauquelin mineraalses krokoiit-naturaalses pliikromaadis PbCrO 4 . Chrome sai oma nime kreekakeelsest sõnast chroma - värv, värv (selle ühendite värvide mitmekesisuse tõttu). Sõltumata Vauquelinist avastas kroomi krokoiidist 1798. aastal saksa teadlane M. G. Klaproth.
Kroomi levik looduses. Keskmine kroomi sisaldus maakoores (clarke) on 8,3·10 -3%. See element on ilmselt iseloomulikum Maa vahevööle, kuna ultramafilised kivimid, mis arvatakse olevat koostiselt Maa vahevööle kõige lähedasemad, on rikastatud kroomiga (2·10 -4%). Kroom moodustab ultramafilistes kivimites massiivseid ja laialivalguvaid maake; Nendega on seotud suurimate kroomisademete teke. Aluselistes kivimites ulatub kroomi sisaldus vaid 2,10 -2%, happelistes kivimites - 2,5 × 10 -3%, settekivimites (liivakivides) - 3,5 × 10 -3%, savikildades - 9,10 -3 %. Kroom on suhteliselt nõrk vees rändaja; Kroomisisaldus merevees on 0,00005 mg/l.
Üldiselt on kroom metall Maa sügavates tsoonides; kivimeteoriidid (vahevöö analoogid) on samuti rikastatud kroomiga (2,7·10 -1%). Tuntakse üle 20 kroomi mineraali. Tööstusliku tähtsusega on vaid kroomispinellid (kuni 54% Cr); lisaks sisaldub kroom mitmetes teistes mineraalides, mis sageli käivad kroomimaagiga kaasas, kuid ei ole ise praktilise väärtusega (uvaroviit, volkonskoiit, kemeriit, fukssiit).
Kroomi füüsikalised omadused. Kroom on kõva, raske ja tulekindel metall. Puhas kroom on plastiline. Kristalliseerub kehakeskses võres, a = 2,885Å (20 °C); 1830 °C juures on võimalik teisendada näokeskse võrega modifikatsiooniks, a = 3,69 Å.
Aatomi raadius 1,27 Å; ioonraadiused Cr 2+ 0,83 Å, Cr 3+ 0,64 Å, Cr 6+ 0,52 Å. Tihedus 7,19 g/cm3; t pl 1890 °C; keemistemperatuur 2480 °C. Erisoojusvõimsus 0,461 kJ/(kg K) (25°C); joonpaisumise soojustegur 8,24·10 -6 (temperatuuril 20 °C); soojusjuhtivuse koefitsient 67 W/(m K) (20 °C); elektriline eritakistus 0,414 μΩ m (20 °C); elektritakistuse soojustegur vahemikus 20-600 °C on 3,01·10 -3. Kroom on antiferromagnetiline, spetsiifiline magnetiline vastuvõtlikkus 3,6·10 -6. Kõrge puhtusastmega kroomi Brinelli kõvadus on 7-9 Mn/m2 (70-90 kgf/cm2).
Kroomi keemilised omadused. Kroomiaatomi väline elektrooniline konfiguratsioon on 3d 5 4s 1. Ühendites on tavaliselt oksüdatsiooniastmed +2, +3, +6, nende hulgas on Cr 3+ kõige stabiilsem; Tuntakse üksikuid ühendeid, milles kroomi oksüdatsiooniaste on +1, +4, +5. Kroom on keemiliselt inaktiivne. Normaalsetes tingimustes on see hapniku- ja niiskuskindel, kuid ühineb fluoriga, moodustades CrF 3 . Üle 600 °C interakteerub veeauruga, andes Cr 2 O 3; lämmastik - Cr 2 N, CrN; süsinik - Cr 23 C 6, Cr 7 C 3, Cr 3 C 2; väävel – Cr2S3. Booriga sulatades moodustab see boriidi CrB ja räniga silitsiidid Cr 3 Si, Cr 2 Si 3, CrSi 2. Kroom moodustab paljude metallidega sulameid. Koostoime hapnikuga on alguses üsna aktiivne, seejärel aeglustub järsult, kuna metalli pinnale tekib oksiidkile. Temperatuuril 1200 °C kile hävib ja oksüdeerumine toimub uuesti kiiresti. Kroom süttib hapnikus temperatuuril 2000 °C, moodustades kroom(III)Cr 2 O 3 tumerohelise oksiidi. Lisaks oksiidile (III) on teada ka teisi hapnikuga ühendeid, näiteks kaudselt saadud CrO, CrO 3. Kroom reageerib kergesti vesinikkloriid- ja väävelhappe lahjendatud lahustega, moodustades kroomkloriidi ja sulfaati ning vabastades vesinikku; Regia viin ja lämmastikhape passiveerivad kroomi.
Oksüdatsiooniastme kasvades suurenevad kroomi happelised ja oksüdeerivad omadused.Cr 2+ derivaadid on väga tugevad redutseerijad. Cr 2+ ioon tekib kroomi hapetes lahustumise esimeses etapis või Cr 3+ redutseerimisel happelises lahuses tsingiga. Oksiidhüdraat Cr(OH)2 muutub dehüdratsioonil Cr2O3-ks. Cr 3+ ühendid on õhus stabiilsed. Need võivad olla nii redutseerivad kui ka oksüdeerivad ained. Cr 3+ saab redutseerida happelises lahuses tsingiga Cr 2+-ks või oksüdeerida leeliselises lahuses broomi ja muude oksüdeerivate ainetega CrO 4 2-ks. Hüdroksiid Cr(OH) 3 (õigemini Cr 2 O 3 nH 2 O) on amfoteerne ühend, mis moodustab sooli Cr 3+ katiooniga või kroomhappe HC-O 2 - kromiitide sooladega (näiteks KS-O 2, NaCrO2). Ühendid Cr 6+: kroomanhüdriid CrO 3, kroomhapped ja nende soolad, millest olulisemad on kromaadid ja dikromaadid – tugevad oksüdeerivad ained. Kroom moodustab hapnikku sisaldavate hapetega suure hulga sooli. Tuntud on kroomikompleksühendid; Eriti palju on Cr 3+ kompleksühendeid, milles kroomi koordinatsiooniarv on 6. Märkimisväärne hulk on kroomperoksiidi ühendeid
Chrome'i hankimine. Sõltuvalt kasutuseesmärgist saadakse erineva puhtusastmega kroomi. Tooraineks on tavaliselt kroomitud spinellid, mida rikastatakse ja seejärel sulatatakse õhuhapniku juuresolekul kaaliumkloriidiga (või soodaga). Cr 3 + sisaldavate maakide põhikomponendi suhtes on reaktsioon järgmine:
2FeCr 2 O 4 + 4K 2 CO 3 + 3,5 O 2 = 4K 2 CrO 4 + Fe 2 O 3 + 4CO 2.
Saadud kaaliumkromaat K 2 CrO 4 leostatakse kuuma veega ja H 2 SO 4 toimel muutub see dikromaadiks K 2 Cr 2 O 7 . Järgmisena saadakse H 2 SO 4 kontsentreeritud lahuse toimel K 2 Cr 2 O 7-l kroomanhüdriid C 2 O 3 või K 2 Cr 2 O 7 kuumutamisel väävliga - kroom(III) oksiid C 2 O 3.
Puhtaim kroom tööstuslikes tingimustes saadakse kas H 2 SO 4 sisaldava CrO 3 või Cr 2 O 3 kontsentreeritud vesilahuste elektrolüüsil või kroomsulfaadi Cr 2 (SO 4) 3 elektrolüüsil. Sel juhul vabaneb kroom alumiiniumist või roostevabast terasest valmistatud katoodil. Täielik puhastamine lisanditest saavutatakse kroomi töötlemisel kõrgel temperatuuril (1500-1700 °C) eriti puhta vesinikuga.
Samuti on võimalik saada puhast kroomi CrF 3 või CrCl 3 elektrolüüsil, mis sulab segus naatriumi, kaaliumi ja kaltsiumfluoriididega temperatuuril umbes 900 ° C argooni atmosfääris.
Kroomi saadakse väikestes kogustes Cr 2 O 3 redutseerimisel alumiiniumi või räniga. Aluminotermilise meetodi puhul laaditakse tiiglisse eelkuumutatud Cr 2 O 3 ja Al pulbri või laastude segu oksüdeeriva aine lisanditega, kus reaktsioon ergastatakse Na 2 O 2 ja Al segu süütamisega kuni tiigli täitumiseni. Kroom ja räbu. Silikotermiline kroom sulatatakse kaareahjudes. Saadud kroomi puhtus määratakse Cr 2 O 3 ja redutseerimiseks kasutatud Al või Si lisandite sisalduse järgi.
Kroomisulameid – ferrokroomi ja ränikroomi – toodetakse tööstuses suures mahus.
Chromiumi rakendus. Kroomi kasutamine põhineb selle kuumakindlusel, kõvadusel ja korrosioonikindlusel. Kõige enam kasutatakse kroomi kroomteraste sulatamiseks. Alumiinium- ja ränitermilist kroomi kasutatakse nikroomi, nimoonilise, teiste niklisulamite ja stelliidi sulatamiseks.
Märkimisväärsel hulgal kroomi kasutatakse dekoratiivsete korrosioonikindlate katete jaoks. Pulberkroomi kasutatakse laialdaselt metallkeraamiliste toodete ja keevituselektroodide materjalide tootmisel. Kroom Cr 3+ iooni kujul on lisand rubiinis, mida kasutatakse vääriskivi ja lasermaterjalina. Kroomiühendeid kasutatakse kangaste söövitamiseks värvimise ajal. Mõnda kroomisoola kasutatakse nahatööstuses parkimislahuste komponendina; PbCrO 4, ZnCrO 4, SrCrO 4 sarnased kunstivärvid. Kroom-magnesiidi tulekindlad tooted on valmistatud kromiidi ja magnesiidi segust.
Kroomiühendid (eriti Cr 6+ derivaadid) on mürgised.
Kroom kehas. Kroom on üks biogeensetest elementidest ning sisaldub pidevalt taimede ja loomade kudedes. Taimedes on kroomi keskmine sisaldus 0,0005% (92-95% kroomi koguneb juurtesse), loomadel - kümnest tuhandest kuni kümne miljondiku protsendini. Planktoniorganismides on Kroomi akumulatsioonikoefitsient tohutu - 10 000-26 000. Kõrgemad taimed ei talu kroomi kontsentratsiooni, mis on suurem kui 3-10 -4 mol/l. Lehtedes esineb see madalmolekulaarse kompleksi kujul, mis ei ole seotud subtsellulaarsete struktuuridega. Loomadel osaleb kroom lipiidide, valkude (ensüümi trüpsiini osa) ja süsivesikute (glükoosiresistentse faktori struktuurikomponent) metabolismis. Loomade ja inimeste peamine kroomi allikas on toit. Kroomisisalduse vähenemine toidus ja veres toob kaasa kasvukiiruse vähenemise, vere kolesteroolitaseme tõusu ja perifeersete kudede tundlikkuse vähenemise insuliini suhtes.
Nende tootmisel tekib mürgistus kroomi ja selle ühenditega; masinaehituses (galvaanilised pinnakatted); metallurgia (legeerivad lisandid, sulamid, tulekindlad ained); naha, värvide jms valmistamisel Kroomiühendite mürgisus sõltub nende keemilisest struktuurist: dikromaadid on toksilisemad kui kromaadid, Cr (VI) ühendid on mürgisemad kui Cr (II), Cr (III) ühendid. Haiguse esialgsed vormid väljenduvad kuivuse ja valu tundes ninas, kurguvalu, hingamisraskused, köha jne; need võivad kaduda, kui kontakt Chromiumiga peatatakse. Pikaajalisel kokkupuutel kroomiühenditega tekivad kroonilise mürgistuse nähud: peavalu, nõrkus, düspepsia, kaalulangus ja teised. Häiritud on mao, maksa ja kõhunäärme funktsioonid. Võimalik bronhiit, bronhiaalastma, difuusne pneumoskleroos. Kroomiga kokkupuutel nahal võib tekkida dermatiit ja ekseem. Mõnedel andmetel on kroomiühenditel, peamiselt Cr(III), kantserogeenne toime.
Juhised
Kroom moodustab ultramafilistes kivimites levinud massiivseid maake ja on Maa vahevöös sagedamini esinev keemiline element. See on meie planeedi sügavatest tsoonidest pärit metall, selles on rikastatud ka kivimeteoriite.
Teada on üle 20 kroomi mineraali, kuid tööstusliku tähtsusega on vaid kroomispinellid. Lisaks sisaldub kroom mitmetes kroomimaakidega kaasnevates mineraalides, kuid neil endal pole praktilist väärtust.
Kroom on osa taimede ja loomade kudedest, lehtedes on see madalmolekulaarse kompleksina ning osaleb valkude, lipiidide ja süsivesikute ainevahetuses. Vähenenud kroomisisaldus toidus viib kasvukiiruse ja perifeersete kudede tundlikkuse vähenemiseni.
Kroom kristalliseerub kehakeskses võres. Temperatuuril umbes 1830 °C võib see muutuda näokeskse võrega modifikatsiooniks. See element on keemiliselt inaktiivne, kroom on normaalsetes tingimustes hapniku- ja niiskuskindel.
Kroomi interaktsioon hapnikuga on alguses aktiivne, seejärel aeglustub järsult, kuna metalli pinnale tekib oksiidkile. Kile hävib 1200°C juures, misjärel hakkab kiiresti toimuma oksüdatsioon. Temperatuuril umbes 2000°C moodustab kroom tumerohelise oksiidi.
Kroom reageerib kergesti väävel- ja vesinikkloriidhappe lahjendatud lahustega, tekitades kroomsulfaati ja kloriidi, millest eraldub vesinik. See metall moodustab hapnikku sisaldavate hapetega palju sooli. Kroomhapped ja nende soolad on tugevad oksüdeerijad.
Kroomi tootmise tooraineks on kroomispinellid, mida rikastatakse ja seejärel sulatatakse õhuhapniku juuresolekul kaaliumkarbonaadiga. Saadud kaaliumkromaat leostatakse kuuma veega väävelhappe toimel, muutes selle dikromaadiks. Väävelhappe kontsentreeritud lahuse mõjul saadakse dikromaadist kroomanhüdriid.
Tööstuslikes tingimustes saadakse puhas kroom kroomsulfaadi või selle oksiidi kontsentreeritud vesilahuste elektrolüüsil. Kroom vabaneb alumiiniumist või roostevabast terasest valmistatud katoodil. Seejärel puhastatakse metall lisanditest puhta vesinikuga töötlemisel temperatuuril 1500-1700°C. Väikestes kogustes võib kroomi saada kroomoksiidi redutseerimisel räni või alumiiniumiga.
Kroomi kasutamine põhineb selle korrosioonikindlusel ja kuumakindlusel. Märkimisväärne osa sellest kasutatakse dekoratiivkatete jaoks, kroomipulbrit kasutatakse metallkeraamiliste toodete tootmiseks, samuti keevituselektroodide materjale.
Sinakasvalge värvi kõva metall. Kroomi liigitatakse mõnikord mustmetalliks. See metall on võimeline värvima ühendeid erinevates värvides, mistõttu sai see nimeks "kroom", mis tähendab "värvi". Kroom on inimkeha normaalseks arenguks ja toimimiseks vajalik mikroelement. Selle kõige olulisem bioloogiline roll on süsivesikute ainevahetuse ja vere glükoositaseme reguleerimine.
Vaata ka:
STRUKTUUR
Sõltuvalt keemiliste sidemete tüüpidest - nagu kõigil metallidel, on ka kroomil metallist tüüpi kristallvõre, see tähendab, et võre sõlmed sisaldavad metalliaatomeid.
Olenevalt ruumilisest sümmeetriast - kuup, kehakeskne a = 0,28839 nm. Kroomi eripäraks on selle füüsikaliste omaduste järsk muutus temperatuuril umbes 37°C. Metalli kristallvõre koosneb selle ioonidest ja liikuvatest elektronidest. Samamoodi on kroomi aatomil põhiolekus elektrooniline konfiguratsioon. 1830 °C juures on võimalik teisendada näokeskse võrega modifikatsiooniks, a = 3,69 Å.
OMADUSED
Kroomi Mohsi kõvadus on 9, mis on üks kõvemaid puhtaid metalle (iriidiumi, berülliumi, volframi ja uraani järel teisel kohal). Väga puhast kroomi saab üsna hästi töödelda. Passiveerumise tõttu stabiilne õhu käes. Samal põhjusel ei reageeri see väävel- ja lämmastikhappega. 2000 °C põleb, moodustades rohelise kroom(III)oksiidi Cr 2 O 3, millel on amfoteersed omadused. Kuumutamisel reageerib see paljude mittemetallidega, moodustades sageli mittestöhhiomeetrilise koostisega ühendeid: karbiidid, boriidid, silitsiidid, nitriidid jne. Kroom moodustab arvukalt ühendeid erinevates oksüdatsiooniastmetes, peamiselt +2, +3, +6. Kroomil on kõik metallidele omased omadused – see juhib hästi soojust ja elektrit ning sellel on enamikule metallidele omane läige. See on antiferromagnetiline ja paramagnetiline, st muutub temperatuuril 39 °C paramagnetilisest olekust antiferromagnetiliseks (Néeli punkt).
RESERVID JA TOOTMINE
Suurimad kroomimaardlad asuvad Lõuna-Aafrikas (1. koht maailmas), Kasahstanis, Venemaal, Zimbabwes ja Madagaskaril. Samuti on maardlaid Türgis, Indias, Armeenias, Brasiilias ja Filipiinidel.nVene Föderatsiooni peamised kroomimaakide leiukohad on teada Uuralites (Don ja Saranovskoje). Kasahstani uuritud varud ulatuvad üle 350 miljoni tonni (2. koht maailmas).Kroom leidub looduses peamiselt kroomi rauamaagi Fe(CrO 2) 2 (raudkromiit) kujul. Ferrokroom saadakse sellest elektriahjudes koksi (süsiniku) redutseerimisel. Puhta kroomi saamiseks viiakse reaktsioon läbi järgmiselt:
1) raudkromiit sulatatakse õhus naatriumkarbonaadiga (soodatuhk);
2) lahustada naatriumkromaati ja eraldada see raudoksiidist;
3) muudab kromaadi dikromaadiks, hapestades lahuse ja kristalliseerides dikromaadi;
4) puhas kroomoksiid saadakse naatriumdikromaadi taandamisel kivisöega;
5) metallikroom saadakse aluminotermia abil;
6) elektrolüüsi abil saadakse elektrolüütiline kroom kroomanhüdriidi lahusest vees, mis sisaldab väävelhappe lisandit.
PÄRITOLU
Keskmine kroomi sisaldus maakoores (clarke) on 8,3·10 -3%. See element on ilmselt iseloomulikum Maa vahevööle, kuna ultramafilised kivimid, mis arvatakse olevat koostiselt Maa vahevööle kõige lähedasemad, on rikastatud kroomiga (2·10 -4%). Kroom moodustab ultramafilistes kivimites massiivseid ja laialivalguvaid maake; Nendega on seotud suurimate kroomisademete teke. Aluselistes kivimites ulatub kroomi sisaldus vaid 2,10 -2%, happelistes kivimites - 2,5 × 10 -3%, settekivimites (liivakivides) - 3,5 × 10 -3%, savikildades - 9,10 -3 %. Kroom on suhteliselt nõrk vees rändaja; Kroomisisaldus merevees on 0,00005 mg/l.
Üldiselt on kroom metall Maa sügavates tsoonides; kivimeteoriidid (vahevöö analoogid) on samuti rikastatud kroomiga (2,7·10 -1%). Tuntakse üle 20 kroomi mineraali. Tööstusliku tähtsusega on vaid kroomispinellid (kuni 54% Cr); lisaks sisaldub kroom mitmetes teistes mineraalides, mis sageli käivad kroomimaagiga kaasas, kuid ei ole ise praktilise väärtusega (uvaroviit, volkonskoiit, kemeriit, fukssiit).
Põhilisi kroomimineraale on kolm: magnokromiit (Mg, Fe)Cr 2 O 4, krompikotiit (Mg, Fe) (Cr, Al) 2 O 4 ja aluminokromiit (Fe, Mg) (Cr, Al) 2 O 4 . Need on välimuselt eristamatud ja neid nimetatakse ebatäpselt "kromiitideks".
RAKENDUS
Kroom on oluline komponent paljudes legeerterastes (eriti roostevabas terases), aga ka paljudes teistes sulamites. Kroomi lisamine suurendab oluliselt sulamite kõvadust ja korrosioonikindlust. Kroomi kasutamine põhineb selle kuumakindlusel, kõvadusel ja korrosioonikindlusel. Kõige enam kasutatakse kroomi kroomteraste sulatamiseks. Alumiinium- ja ränitermilist kroomi kasutatakse nikroomi, nimoonilise, teiste niklisulamite ja stelliidi sulatamiseks.
Märkimisväärsel hulgal kroomi kasutatakse dekoratiivsete korrosioonikindlate katete jaoks. Pulberkroomi kasutatakse laialdaselt metallkeraamiliste toodete ja keevituselektroodide materjalide tootmisel. Kroom Cr 3+ iooni kujul on lisand rubiinis, mida kasutatakse vääriskivide ja lasermaterjalina. Kroomiühendeid kasutatakse kangaste söövitamiseks värvimise ajal. Mõnda kroomisoola kasutatakse nahatööstuses parkimislahuste komponendina; PbCrO 4, ZnCrO 4, SrCrO 4 sarnased kunstivärvid. Kroom-magnesiidi tulekindlad tooted on valmistatud kromiidi ja magnesiidi segust.
Kasutatakse kulumiskindlate ja kaunite galvaaniliste katetena (kroomitud).
Kroomi kasutatakse sulamite tootmiseks: kroom-30 ja kroom-90, mis on asendamatud võimsate plasmapõletite düüside tootmiseks ja kosmosetööstuses.
Chrome (eng. Chromium) – Kr
1766. aastal asus tööle keemiaprofessor ja Peterburi Teaduste Akadeemia keemialaboratooriumi juhataja I.G. Lehman kirjeldas Uuralitest Berezovski kaevanduses leitud uut mineraali, mida kutsuti "Siberi punaseks pliiks", PbCrO 4. Tänapäevane nimi on krokoiit. 1797. aastal eraldas prantsuse keemik L. N. Vauquelin sellest uue tulekindla metalli.
Element sai oma nime kreeka keelest. χρῶμα - värv, värv - selle ühendite värvide mitmekesisuse tõttu.
Looduses leidmine ja saamine:
Levinuim kroomimineraal on kroomi rauamaak FeCr 2 O 4 (kromiit), mille rikkalikud leiukohad asuvad Uuralites ja Kasahstanis, tähtsuselt teine mineraal on krokoiit PbCrO 4. Kroomi massiosa maakoores on 0,03%. Looduslik kroom koosneb viie isotoobi segust massinumbritega 50, 52, 53, 54 ja 56; Kunstlikult on saadud ka teisi radioaktiivseid isotoope.
Põhilised kogused kroomi saadakse ja kasutatakse rauaga sulami, ferrokroomi kujul, kroomi redutseerimisel koksiga: FeCr 2 O 4 + 4C = Fe + 2Cr + 4CO
Puhas kroom saadakse selle oksiidi redutseerimisel alumiiniumiga: Cr 2 O 3 + 2Al = 2Cr + Al 2 O 3
või kroomiühendite vesilahuste elektrolüüs.
Füüsikalised omadused:
Kroom on hallikasvalge läikiv metall, välimuselt sarnane terasele, mis on üks kõvemaid metalle, r= 7,19 g/cm3, sulamistemperatuur = 2130 K, keemistemperatuur = 2945 K. Kroomil on kõik metallidele omased omadused – see juhib hästi soojust ja elektrit ning sellel on enamikule metallidele omane läige.
Keemilised omadused:
Kroom on õhus stabiilne tänu passiveerimisele – kaitsva oksiidkile moodustumisele. Samal põhjusel ei reageeri see kontsentreeritud väävel- ja lämmastikhappega. 2000°C juures põleb see roheliseks kroom(III)oksiidiks Cr 2 O 3 .
Kuumutamisel reageerib see paljude mittemetallidega, moodustades sageli mittestöhhiomeetrilise koostisega ühendeid: karbiidid, boriidid, silitsiidid, nitriidid jne.
Kroom moodustab arvukalt ühendeid erinevates oksüdatsiooniastmetes, peamiselt +2, +3, +6.
Kõige olulisemad ühendused:
Oksüdatsiooniaste +2- aluseline oksiid CrO (must), hüdroksiid Cr(OH) 2 (kollane). Kroom(II)soolad (sinised lahused) saadakse kroom(III)soolade redutseerimisel tsingiga happelises keskkonnas. Väga tugevad redutseerivad ained, need oksüdeeritakse aeglaselt vee toimel, vabastades vesiniku.
Oksüdatsiooniaste +3- kroomi kõige stabiilsem oksüdatsiooniaste, sellele vastab: amfoteerne oksiid Cr 2 O 3 ja hüdroksiid Cr (OH) 3 (mõlemad hallrohelised), kroomi (III) soolad - hallroheline või lilla, kromiid MCrO2, mis on saadakse kroomoksiidi sulatamisel leelistega, tetra- ja heksahüdroksokromaadid(III), mis saadakse kroom(III)hüdroksiidi lahustamisel leeliselahustes (roheline), arvukalt kroomi kompleksühendeid.
Oksüdatsiooniaste +6- kroomi teine iseloomulik oksüdatsiooniaste, see vastab happelisele kroom(VI)oksiidile CrO 3 (punased kristallid, lahustub vees, moodustades kroomhappeid), kroom H 2 CrO 4, dikroomne H 2 Cr 2 O 7 ja polükroomhapped , vastavad soolad: kollased kromaadid ja oranžid dikromaadid. Kroom(VI)ühendid on tugevad oksüdeerivad ained, eriti happelises keskkonnas, taandatuna kroom(III)ühenditeks
Vesilahuses muutuvad kromaadid dikromaatideks, kui keskkonna happesus muutub:
2CrO 4 2- + 2H + Cr 2 O 7 2- + H 2 O, millega kaasneb värvimuutus.
Rakendus
Kroomi ferrokroomina kasutatakse legeeritud terase (eriti roostevaba terase) ja muude sulamite tootmisel. Kroomisulamid: kroom-30 ja kroom-90, mis on asendamatud võimsate plasmapõletite düüside tootmiseks ja kosmosetööstuses, nikliga sulam (nikroom) - kütteelementide tootmiseks. Suures koguses kroomi kasutatakse kulumiskindlate ja kaunite galvaniseerimiskatetena (kroomitud).
Bioloogiline roll ja füsioloogiline mõju
Kroom on üks biogeensetest elementidest ning sisaldub pidevalt taimede ja loomade kudedes. Loomadel osaleb kroom lipiidide, valkude (ensüümi trüpsiini osa) ja süsivesikute metabolismis. Kroomisisalduse vähenemine toidus ja veres toob kaasa kasvukiiruse vähenemise ja kolesterooli taseme tõusu veres.
Puhtal kujul on kroom üsna mürgine, kroomi metallitolm ärritab kopsukudet. Kroom(III)ühendid põhjustavad dermatiiti. Kroom(VI) ühendid põhjustavad inimesel mitmesuguseid haigusi, sealhulgas vähki. Kroomi(VI) MPC atmosfääriõhus 0,0015 mg/m 3
Kononova A.S., Nakov D.D., Tjumeni Riiklik Ülikool, rühm 501(2), 2013
Allikad:
Kroom (element) // Wikipedia. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Chrome (juurdepääsu kuupäev: 01.06.2014).
Populaarne keemiliste elementide raamatukogu: kroom. // URL:
Element nr 24. Üks kõvemaid metalle. Kõrge keemilise vastupidavusega. Üks olulisemaid legeerteraste tootmisel kasutatavaid metalle. Enamik kroomiühendeid on erksavärvilised ja erinevates värvides. Selle funktsiooni jaoks nimetati element kroomiks, mis tähendab kreeka keeles "värvi".
Kuidas ta leiti?
Kroomi sisaldava mineraali avastas Jekaterinburgi lähedal 1766. aastal I.G. Lehmann nimetas seda "Siberi punaseks pliiks". Nüüd nimetatakse seda mineraali krokoiidiks. Selle koostis on samuti teada - PbCrO 4. Ja ühel ajal tekitas "Siberi punane plii" teadlaste seas palju lahkarvamusi. Kolmkümmend aastat vaidlesid nad selle koostise üle, kuni lõpuks 1797. aastal eraldas prantsuse keemik Louis Nicolas Vauquelin sellest metalli, mida (muide, pärast mõningast vaidlust) nimetati ka kroomiks.
Vauqueliniga töödeldud krokoiit kaaliumkromaadiga K 2 CO 3: pliikromaat muudeti kaaliumkromaadiks. Seejärel muudeti kaaliumkromaat vesinikkloriidhappe abil kroomoksiidiks ja veeks (kroomhapet leidub ainult lahjendatud lahustes). Kuumutades rohelist kroomoksiidi pulbrit grafiittiiglis kivisöega, sai Vauquelin uue tulekindla metalli.
Pariisi Teaduste Akadeemia oli avastuse tunnistajaks tervikuna. Kuid kõige tõenäolisemalt eraldas Vauquelin mitte elementaarse kroomi, vaid selle karbiidid. Sellest annab tunnistust Vauquelini saadud helehallide kristallide nõelakujuline kuju.
Nime “kroom” pakkusid välja Vauquelini sõbrad, kuid see talle ei meeldinud - metallil polnud erilist värvi. Sõpradel õnnestus aga keemikut ümber veenda, tuues põhjuseks, et erksavärviliste kroomiühendite abil saab häid värve saada. (Muide, just Vauquelini töödes selgitati esmakordselt mõnede looduslike berüllium- ja alumiiniumsilikaatide smaragdvärvi; nagu Vauquelin avastas, olid need värvitud kroomiühendite lisanditega.) Ja nii võetigi see nimi kasutusele uus element.
Muide, silp "kroom", just "värvilise" tähenduses, sisaldub paljudes teaduslikes, tehnilistes ja isegi muusikalistes terminites. Laialt tuntud on isopankroom-, pankroom- ja ortokroomsed fotofilmid. Sõna "kromosoom" tähendab kreeka keelest tõlgituna "värvilist keha". On "kromaatiline" skaala (muusikas) ja on "kromaatiline" harmooniline.
Kus ta asub
Kroomi on maapõues üsna palju – 0,02%. Peamine mineraal, millest tööstus kroomi saab, on muutuva koostisega kroomispinell üldvalemiga (Mg, Fe) O · (Cr, Al, Fe) 2 O 3. Kroomimaaki nimetatakse kroomiks või kroomi rauamaagiks (kuna see sisaldab peaaegu alati rauda). Paljudes kohtades on kroomimaakide maardlaid. Meie riigis on tohutud kromiidivarud. Üks suurimaid maardlaid asub Kasahstanis, Aktobe piirkonnas; see avastati 1936. aastal. Uuralites leidub märkimisväärseid kroomimaakide varusid.
Kromiite kasutatakse enamasti ferrokroomi sulatamiseks. See on üks tähtsamaid ferrosulameid*, mis on legeerteraste masstootmiseks hädavajalik.
* Ferrosulamid on rauasulamid koos teiste elementidega, mida kasutatakse peamiselt terase legeerimiseks ja deoksüdeerimiseks. Ferrokroom sisaldab vähemalt 60% Cr.
Tsaari-Venemaa ferrosulameid peaaegu ei tootnud. Mitmed lõunapoolsete tehaste kõrgahjud sulatasid madala protsendisisaldusega (legeeriva metalli) ferrosiliitsiumi ja ferromangaani. Veelgi enam, Lõuna-Uuralites voolavale Satka jõele ehitati 1910. aastal tilluke tehas, mis sulatas väikeses koguses ferromangaani ja ferrokroomi.
Esimestel arenguaastatel tuli noorel Nõukogude riigil ferrosulamid importida välismaalt. Selline sõltuvus kapitalistlikest riikidest oli vastuvõetamatu. Juba 1927...1928. Algas nõukogude ferrosulamitehaste ehitamine. 1930. aasta lõpus ehitati Tšeljabinskis esimene suur ferrosulami ahi ja 1931. aastal alustas tööd Tšeljabinski tehas, NSV Liidu ferrosulamitööstuse esmasündinu. 1933. aastal käivitati veel kaks tehast - Zaporožjes ja Zestafonis. See võimaldas peatada ferrosulamite impordi. Nõukogude Liidus korraldati vaid mõne aastaga mitut tüüpi eriteraste tootmist - kuullaagrid, kuumakindlad, roostevabad, autotööstuses kasutatavad, kiirteraste... Kõik need terased sisaldavad kroomi.
17. parteikongressil ütles rasketööstuse rahvakomissar Sergo Ordžonikidze: „...kui meil poleks kvaliteetseid teraseid, poleks meil ka auto- ja traktoritööstust. Praegu kasutatava kvaliteetse terase maksumus on hinnanguliselt üle 400 miljoni rubla. Kui oleks vaja importida, oleks see 400 miljonit rubla. igal aastal, pagan, satute kapitalistide orjusesse..."
Aktobe põllu baasil asuv tehas ehitati hiljem, Suure Isamaasõja ajal. Esimese ferrokroomi sulatustöö tegi ta 20. jaanuaril 1943. Tehase ehitamisel osalesid Aktjubinski linna töölised. Ehitus kuulutati avalikuks. Uue tehase ferrokroomi kasutati rinde vajadusteks tankide ja relvade metalli tootmiseks.
Aastad on möödunud. Nüüd on Aktobe ferrosulamitehas suurim ettevõte, mis toodab kõikide klasside ferrokroomi. Tehas on tootnud kõrgelt kvalifitseeritud riiklikke metallurgiatöötajaid. Aasta-aastalt suurendavad tehas ja kromikaevandused oma võimsust, varustades meie mustmetallurgiat kvaliteetse ferrokroomiga.
Meie riigis on ainulaadne kroomi- ja niklirikaste looduslikult legeeritud rauamaakide leiukoht. See asub Orenburgi steppides. Selle maardla baasil ehitati ja töötab Orsko-Khalilovsky metallurgiatehas. Tehase kõrgahjudes sulatatakse looduslikult legeeritud malm, millel on kõrge kuumakindlus. Osa sellest kasutatakse valamisena, kuid suurem osa saadetakse nikkelteraseks töötlemiseks; kroom põleb malmist terase sulatamisel ära.
Kuubal, Jugoslaavias ja paljudes Aasia ja Aafrika riikides on suured kromiidivarud.
Kuidas sa seda saad?
Kromiiti kasutatakse peamiselt kolmes tööstuses: metallurgia, keemia ja tulekindlad materjalid, kusjuures metallurgia tarbib ligikaudu kaks kolmandikku kogu kromiidist.
Kroomiga legeeritud terasel on suurenenud tugevus ja vastupidavus korrosioonile agressiivses ja oksüdeerivas keskkonnas.
Puhta kroomi saamine on kallis ja töömahukas protsess. Seetõttu kasutatakse terase legeerimiseks peamiselt ferrokroomi, mida saadakse elektrikaarahjudes otse kromiidist. Redutseerija on koks. Kroomioksiidi sisaldus kromiidis peab olema vähemalt 48% ja Cr:Fe suhe peab olema vähemalt 3:1.
Elektriahjus toodetud ferrokroom sisaldab tavaliselt kuni 80% kroomi ja 4...7% süsinikku (ülejäänud on raud).
Kuid paljude kvaliteetsete teraste legeerimiseks on vaja vähese süsinikusisaldusega ferrokroomi (selle põhjuseid käsitletakse allpool peatükis "Kroom sulamites"). Seetõttu töödeldakse osa suure süsinikusisaldusega ferrokroomist spetsiaalselt, et vähendada selle süsinikusisaldust kümnendikku ja sajandikku protsendini.
Elementaarset metallilist kroomi saadakse ka kromiidist. Tehniliselt puhta kroomi (97...99%) tootmine põhineb aluminotermia meetodil, mille avastas juba 1865. aastal kuulus vene keemik N.N. Beketov. Meetodi olemus on oksiidide redutseerimine alumiiniumiga, reaktsiooniga kaasneb märkimisväärne soojuse eraldumine.
Kuid kõigepealt peate saama puhta kroomoksiidi Cr 2 O 3. Selleks segatakse peeneks jahvatatud kromiit soodaga ja sellele segule lisatakse lubjakivi või raudoksiid. Kogu mass põletatakse ja moodustub naatriumkromaat:
2Cr 2 O 3 + 4Na 2 CO 3 + 3O 2 → 4Na 2 CrO 4 + 4CO 2.
Seejärel leostatakse kaltsineeritud massist veega naatriumkromaat; vedelik filtritakse, aurustatakse ja töödeldakse happega. Tulemuseks on naatriumbikromaat Na 2 Cr 2 O 7 . Redutseerides seda kuumutamisel väävli või süsinikuga, saadakse roheline kroomoksiid.
Metallist kroomi saab puhta kroomoksiidi segamisel alumiiniumipulbriga, kuumutades seda segu tiiglis temperatuurini 500...600°C ja süütades baariumperoksiidiga Alumiinium viib kroomoksiidilt hapniku ära. See reaktsioon Cr 2 O 3 + 2Al → Al 2 O 3 + 2Сr on kroomi tootmise tööstusliku (aluminotermilise) meetodi aluseks, kuigi loomulikult on tehase tehnoloogia palju keerulisem. Aluminotermiliselt saadud kroom sisaldab kümnendikku protsenti alumiiniumist ja rauda ning sajandikuid protsenti räni, süsinikku ja väävlit.
Tehniliselt puhta kroomi saamiseks kasutatakse ka silikotermilist meetodit. Sel juhul redutseeritakse kroom oksiidist räni toimel vastavalt reaktsioonile 2Сr 2 О 3 + 3Si → 3SiO 2 + 4Сr.
See reaktsioon toimub kaareahjudes. Ränidioksiidi sidumiseks lisatakse laengule lubjakivi. Ränitermilise kroomi puhtus on ligikaudu sama kui aluminotermilisel kroomil, kuigi loomulikult on ränisisaldus selles veidi suurem ja alumiiniumisisaldus veidi väiksem. Kroomi saamiseks prooviti kasutada ka teisi redutseerivaid aineid – süsinikku, vesinikku, magneesiumi. Neid meetodeid aga laialdaselt ei kasutata.
Kõrge puhtusastmega kroom (ligikaudu 99,8%) saadakse elektrolüütiliselt.
Tehniliselt puhast ja elektrolüütilist kroomi kasutatakse peamiselt keeruliste kroomisulamite tootmiseks.
Kroomi konstandid ja omadused
Kroomi aatommass on 51,996. Perioodilises tabelis on see kuuendas rühmas. Selle lähimad naabrid ja analoogid on molübdeen ja volfram. Iseloomulik on see, et kroomi naabreid, nagu kroomi ennast, kasutatakse laialdaselt teraste legeerimiseks.
Kroomi sulamistemperatuur sõltub selle puhtusest. Paljud teadlased on püüdnud seda määrata ja saanud väärtused vahemikus 1513–1920 °C. Selline suur “hajumine” on seletatav eelkõige kroomis sisalduvate lisandite hulga ja koostisega. Praegu arvatakse, et kroom sulab temperatuuril umbes 1875 °C. Keemistemperatuur 2199°C. Kroomi tihedus on väiksem kui raual; see on 7,19.
Keemiliste omaduste poolest on kroom lähedane molübdeenile ja volframile. Selle kõrgeim oksiid CrO 3 on happeline, see on kroomhappe anhüdriid H 2 CrO 4. Mineraalkrokoiit, millega alustasime tutvust elemendiga nr 24, on selle happe sool. Lisaks kroomhappele on tuntud dikroomhape H 2 Cr 2 O 7, selle sooli, dikromaate, kasutatakse laialdaselt keemias. Kõige tavalisem kroomoksiid, Cr 2 O 3, on amfoteerne. Üldiselt võib kroomi valents erinevates tingimustes olla vahemikus 2 kuni 6. Laialdaselt kasutatakse ainult kolme- ja kuuevalentse kroomi ühendeid.
Kroomil on kõik metalli omadused – see juhib hästi soojust ja elektrit ning sellel on iseloomulik metalliline läige. Kroomi peamine omadus on vastupidavus hapetele ja hapnikule.
Nende jaoks, kes pidevalt kroomiga tegelevad, on kõneaineks saanud veel üks selle omadus: umbes 37°C temperatuuril muutuvad selle metalli mõned füüsikalised omadused järsult ja järsult. Sellel temperatuuril on selgelt väljendatud sisehõõrde maksimum ja elastsusmooduli miinimum. Peaaegu sama järsult muutuvad elektritakistus, joonpaisumise koefitsient ja termoelektromootorjõud.
Teadlased ei suuda seda anomaaliat veel seletada.
Teada on neli kroomi looduslikku isotoopi. Nende massiarvud on 50, 52, 53 ja 54. Kõige tavalisema isotoobi 52 Cr osakaal on umbes 84%.
Kroom sulamites
Ilmselt oleks ebaloomulik, kui kroomi ja selle ühendite kasutamise jutt ei saaks alguse mitte terasest, vaid millestki muust. Kroom on üks olulisemaid mustmetallurgias kasutatavaid legeerivaid elemente. Kroomi lisamine tavalistele terastele (kuni 5% Cr) parandab nende füüsikalisi omadusi ja muudab metalli kuumtöötlusele vastuvõtlikumaks. Vedru-, vedru-, tööriista-, templi- ja kuullaagriteras on legeeritud kroomiga. Nendes (välja arvatud kuullaagrite terased) on kroom koos mangaani, molübdeeni, nikli ja vanaadiumiga. Ja kuullaagrite terased sisaldavad ainult kroomi (umbes 1,5%) ja süsinikku (umbes 1%). Viimane moodustab kroomiga erakordse kõvadusega karbiidid: Cr 3 C. Cr 7 C 3 ja Cr 23 C 6. Need annavad kuullaagrite terasele kõrge kulumiskindluse.
Kui terase kroomisisaldust tõsta 10%-ni või rohkem, muutub teras oksüdatsiooni- ja korrosioonikindlamaks, kuid siin tuleb mängu tegur, mida võib nimetada süsinikupiiranguks. Süsiniku võime siduda suures koguses kroomi viib terase ammendumiseni selles elemendis. Seetõttu seisavad metallurgid dilemma ees: kui soovite saada korrosioonikindlust, vähendage süsinikusisaldust ja kaotage kulumiskindlus ja kõvadus.
Kõige tavalisem roostevaba teras sisaldab 18% kroomi ja 8% niklit. Süsinikusisaldus selles on väga madal - kuni 0,1%. Roostevaba teras talub hästi korrosiooni ja oksüdatsiooni ning säilitab tugevuse kõrgel temperatuuril. V.I skulptuurirühm valmistati sellisest terasest lehtedest. Mukhina “Tööline ja kolhoosinaine”, mis on paigaldatud Moskvasse rahvamajanduse saavutuste näituse põhjapoolsesse sissepääsu. Roostevaba terast kasutatakse laialdaselt keemia- ja naftatööstuses.
Kõrge kroomisisaldusega terased (sisaldavad 25...30% Cr) on eriti vastupidavad oksüdatsioonile kõrgel temperatuuril. Neid kasutatakse kütteahjude osade valmistamiseks.
Nüüd paar sõna kroomipõhiste sulamite kohta. Need on sulamid, mis sisaldavad üle 50% kroomi. Neil on väga kõrge kuumakindlus. Kuid neil on väga suur puudus, mis tühistab kõik eelised: need sulamid on pinnadefektide suhtes väga tundlikud: piisab, kui tekib kriimustus või mikropragu ja toode vajub koormuse all kiiresti kokku. Enamiku sulamite puhul kõrvaldatakse sellised puudused termomehaanilise töötlemisega, kuid kroomipõhiseid sulameid ei saa sel viisil töödelda. Lisaks on need toatemperatuuril liiga rabedad, mis piirab ka nende kasutamist.
Väärtuslikumad on kroomi ja nikli sulamid (need sisaldavad sageli legeerivaid lisandeid ja muid elemente). Selle rühma levinumad sulamid - nikroomid sisaldavad kuni 20% kroomi (ülejäänud on nikkel) ja neid kasutatakse kütteelementide valmistamiseks. Nikroomidel on metallide jaoks kõrge elektritakistus; voolu läbimisel muutuvad need väga kuumaks.
Molübdeeni ja koobalti lisamine kroom-nikli sulamitele võimaldab saada kõrge kuumakindlusega materjale, mis taluvad suuri koormusi 650...900°C juures. Nendest sulamitest valmistatakse näiteks gaasiturbiini labad.
Kuumakindlusega on ka 25...30% kroomi sisaldavad koobalt-kroomisulamid. Tööstuses kasutatakse kroomi ka korrosioonivastaste ja dekoratiivkatete materjalina.
...ja muudes seostes
Peamist kroomimaaki, kromiiti, kasutatakse ka tulekindlate materjalide tootmisel. Magnesiit-kromiittellised on keemiliselt passiivsed ja kuumakindlad, taluvad korduvaid äkilisi temperatuurimuutusi. Seetõttu kasutatakse neid avatud ahjukatuste projekteerimisel. Magnesiit-kromiitvõlvide vastupidavus on 2...3 korda suurem kui dinasvõlvidel*.
* Dinas on happeline tulekindel tellis, mis sisaldab vähemalt 93% ränidioksiidi. Dinade tulepüsivus on 1680...1730°C. 1952. aastal ilmunud Suure nõukogude entsüklopeedia 14. köites (2. trükk) nimetatakse dinasi asendamatuks materjaliks lahtise kaminahjude võlvide jaoks. Seda väidet tuleks pidada aegunuks, kuigi dinasi kasutatakse endiselt laialdaselt tulekindlate materjalidena.
Keemikud saavad kromiidist peamiselt kaalium- ja naatriumbikromaate K 2 Cr 2 O 7 ja Na 2 Cr 2 O 7.
Bpkromaadid ja kroommaarjas KCr(SO 4); kasutatakse naha parkimiseks. Siit pärineb nimi "kroomsaapad". Nahk. kroomiühenditega pargitud, kauni läikega, vastupidav ja lihtsalt kasutatav.
Pliikromaadist PbCrO 4. toota erinevaid värvaineid. Naatriumdikromaadi lahust kasutatakse terastraadi pinna puhastamiseks ja söövitamiseks enne tsinkimist ning ka messingi heledamaks muutmiseks. Kromiiti ja teisi kroomiühendeid kasutatakse laialdaselt keraamiliste glasuuride ja klaasi värvainetena.
Lõpuks saadakse kroomhape naatriumdikromaadist, mida kasutatakse elektrolüüdina metallosade kroomimisel.
Mis järgmiseks?
Kroom jääb ka edaspidi oluliseks terase legeeriva lisandina ja metallkattematerjalina; Keemia- ja tulekindlas tööstuses kasutatavad kroomiühendid ei kaota oma väärtust.
Kroomipõhiste sulamitega on olukord palju keerulisem. Töötlemise suur haprus ja erakordne keerukus ei võimalda veel neid sulameid laialdaselt kasutada, kuigi kuumakindluse ja kulumiskindluse poolest suudavad nad konkureerida mis tahes materjalidega. Viimastel aastatel on kroomi sisaldavate sulamite tootmises välja kujunenud uus suund – legeerimine lämmastikuga. See metallurgias tavaliselt kahjulik gaas moodustab kroomi-nitriididega tugevaid ühendeid. Kroomteraste nitridimine suurendab nende kulumiskindlust ja võimaldab vähendada roostevaba terase nappi nikli sisaldust. Võib-olla saab see meetod üle ka kroomipõhiste sulamite "töötamatusest"? Või tulevad appi teised, seni tundmatud meetodid? Nii või teisiti peame mõtlema, et tulevikus võtavad need sulamid oma õige koha tehnoloogiale vajalike materjalide hulgas.
Kolm või kuus?
Kuna kroom on õhus ja hapetes oksüdatsioonile vastupidav, kantakse seda sageli muude materjalide pinnale, et kaitsta neid korrosiooni eest. Pealekandmismeetod on juba ammu teada - see on elektrolüütiline sadestamine. Kuid alguses tekkis elektrolüütilise kroomimise protsessi väljatöötamisel ootamatuid raskusi.
On teada, et tavalist galvaniseerimist kasutatakse elektrolüütide abil, milles sadestava elemendi ioonil on positiivne laeng. Kroomiga see ei õnnestunud: katted osutusid poorseks ja koorusid kergesti maha.
Peaaegu kolmveerand sajandit töötasid teadlased kroomimise probleemiga ja alles meie sajandi 20ndatel leidsid nad, et kroomivanni elektrolüüt ei peaks sisaldama mitte kolmevalentset kroomi, vaid kroomhapet, s.o. kuuevalentne kroom. Tööstusliku kroomimise käigus lisatakse vannile väävel- ja vesinikfluoriidhappe sooli; vabad happeradikaalid katalüüsivad kroomi galvaanilise sadestumise protsessi.
Teadlased pole veel jõudnud üksmeelele kuuevalentse kroomi galvaanilise vanni katoodile sadestamise mehhanismi osas. Eeldatakse, et kuuevalentne kroom muundub esmalt kolmevalentseks kroomiks ja seejärel redutseeritakse metalliks. Kuid enamik eksperte nõustub, et kroom katoodil redutseerub kuuevalentsest olekust kohe. Mõned teadlased usuvad, et selles protsessis osaleb aatomvesinik, teised aga, et kuuevalentne kroom saab lihtsalt kuus elektroni.
Dekoratiivne ja soliidne
Kroomkatteid on kahte tüüpi: dekoratiivsed ja kõvad. Sagedamini kohtab dekoratiivseid: kelladel, ukselinkidel ja muudel esemetel. Siin kantakse kroomikiht mõne muu metalli, enamasti nikli või vase, aluskihile. Terast kaitseb see alamkiht korrosiooni eest ning õhuke (0,0002...0,0005 mm) kroomikiht annab tootele formaalse välimuse.
Kõvad pinnad on ehitatud erinevalt. Kroom kantakse terasele palju paksema kihina (kuni 0,1 mm), kuid ilma alamkihtideta. Sellised katted suurendavad terase kõvadust ja kulumiskindlust ning vähendavad ka hõõrdetegurit.
Kroomimine ilma elektrolüüdita
Kroomikatete pealekandmiseks on veel üks meetod - difusioon. See protsess ei toimu galvaanilistes vannides, vaid ahjudes.
Terasetükk asetatakse kroomipulbrisse ja kuumutatakse redutseerivas atmosfääris. 4 tunni jooksul temperatuuril 1300°C tekib detaili pinnale kroomiga rikastatud kiht paksusega 0,08 mm. Selle kihi kõvadus ja korrosioonikindlus on palju suurem kui terase kõvadus detaili massis. Kuid seda pealtnäha lihtsat meetodit tuli mitu korda täiustada. Terase pinnale tekkisid kroomkarbiidid, mis takistasid kroomi difusiooni terasesse. Lisaks paakub kroomipulber umbes tuhande kraadise temperatuuri juures. Et seda ei juhtuks, lisatakse sellele neutraalset tulekindlat pulbrit. Katsed asendada kroomipulber kroomoksiidi ja kivisöe seguga ei andnud positiivseid tulemusi.
Elujõulisem ettepanek oli kasutada selle lenduvaid halogeniidsooli, näiteks CrCl2, kroomikandjana. Kuum gaas peseb kroomitud toodet ja reaktsioon toimub:
СrСl 2 + Fe ↔ FeСl 2 + Сr.
Lenduvate halogeniidsoolade kasutamine võimaldas alandada kroomimise temperatuuri.
Kroomkloriidi (või jodiidi) saadakse tavaliselt kroomimistehases endas vastava vesinikhalogeniidhappe aurude juhtimisel läbi pulbrilise kroomi või ferrokroomi. Saadud gaasiline kloriid peseb kroomitud toote.
Protsess võtab kaua aega - mitu tundi. Selliselt peale kantud kiht on alusmaterjaliga palju tugevamalt seotud kui galvaaniliselt kantud.
Kõik sai alguse nõude pesemisest...
Igas analüüsilaboris on suur pudel tumeda vedelikuga. See on "kroomsegu" - kaaliumdikromaadi küllastunud lahuse ja kontsentreeritud väävelhappe segu. Miks seda vaja on?
Inimese sõrmedel on alati rasv, mis kandub kergesti klaasile. Just neid sadestusi on kroomisegu mõeldud ära pesema. See oksüdeerib rasva ja eemaldab selle jäänused. Kuid seda ainet tuleb käsitseda ettevaatlikult. Paar tilka kroomisegu, mis ülikonnale langeb, võib muuta selle omamoodi sõelaks: segus on kaks ainet ja mõlemad on “röövlid” - tugev hape ja tugev oksüdeerija.
Kroom ja puit
Isegi meie klaasi, alumiiniumi, betooni ja plasti ajastul on võimatu mitte tunnustada puitu kui suurepärast ehitusmaterjali. Selle peamiseks eeliseks on töötlemise lihtsus ja peamisteks puudusteks tuleoht, vastuvõtlikkus seente, bakterite ja putukate poolt hävitamisele. Puitu saab muuta vastupidavamaks, immutades seda spetsiaalsete lahustega, mis sisaldavad tingimata kromaate ja dikromaate, pluss tsinkkloriid, vasksulfaat, naatriumarsenaat ja mõned muud ained. Impregneerimine suurendab oluliselt puidu vastupidavust seentele, putukatele ja leegile.
Joonist vaadates
Trükiväljaannete illustratsioonid on valmistatud klišeedest - metallplaatidest, millele see kujundus (õigemini selle peegelpilt) on graveeritud keemiliselt või käsitsi. Enne fotograafia leiutamist graveeriti klišeesid ainult käsitsi; See on töömahukas töö, mis nõuab suuri oskusi.
Kuid juba 1839. aastal toimus avastus, millel ei paistnud olevat trükkimisega mingit pistmist. Leiti, et naatrium- või kaaliumbikromaadiga immutatud paber muutub pärast ereda valgusega valgustamist ootamatult pruuniks. Siis selgus, et paberil olevad bikromaatkatted ei lahustu pärast kokkupuudet vees, vaid omandavad niisutamisel sinaka varjundi. Printerid kasutasid seda omadust ära. Soovitud muster pildistati dikromaati sisaldava kolloidse kattega plaadil. Valgustatud alad pesemise käigus ei lahustunud, kuid valgustamata alad lahustusid ning plaadile jäi muster, millelt oli võimalik printida.
Tänapäeval kasutatakse trükkimisel ka teisi valgustundlikke materjale, bikromaatgeelide kasutamist väheneb. Kuid me ei tohiks unustada, et kroom aitas trükkimisel fotomehaanilise meetodi pioneere.