Treść artykułu
CHROM– (Chrom) Cr, pierwiastek chemiczny 6(VIb) grupy układu okresowego. Liczba atomowa 24, masa atomowa 51,996. Istnieją 24 znane izotopy chromu od 42 Cr do 66 Cr. Izotopy 52 Cr, 53 Cr, 54 Cr są stabilne. Skład izotopowy naturalnego chromu: 50 Cr (okres półtrwania 1,8 10 17 lat) – 4,345%, 52 Cr – 83,489%, 53 Cr – 9,501%, 54 Cr – 2,365%. Główne stopnie utlenienia to +3 i +6.
W 1761 roku profesor chemii na Uniwersytecie w Petersburgu Johann Gottlob Lehmann u wschodniego podnóża Uralu w kopalni Bieriezowski odkrył wspaniały czerwony minerał, który po zmiażdżeniu na proszek dał jasnożółty kolor. W 1766 roku Lehman przywiózł próbki tego minerału do Petersburga. Po potraktowaniu kryształów kwasem solnym otrzymał biały osad, w którym odkrył ołów. Lehmann nazwał ten minerał syberyjską czerwoną ołowianą (plomb rouge de Sibérie); obecnie wiadomo, że był to krokoit (od greckiego „krokos” – szafran) – naturalny chromian ołowiu PbCrO 4.
Niemiecki podróżnik i przyrodnik Peter Simon Pallas (1741–1811) poprowadził wyprawę petersburskiej Akademii Nauk do centralnych regionów Rosji i w 1770 r. odwiedził Ural Południowy i Środkowy, w tym kopalnię Bieriezowskiego i, podobnie jak Lehmann, stał się zainteresowany krokoitem. Pallas napisał: „Tego niesamowitego czerwonego minerału ołowiowego nie można znaleźć w żadnym innym złożu. Zmielony na proszek zmienia kolor na żółty i można go używać w miniaturach artystycznych.” Pomimo rzadkości i trudności w dostarczeniu krokoitu z kopalni Bieriezowski do Europy (zajęło to prawie dwa lata), doceniono wykorzystanie tego minerału jako barwnika. W Londynie i Paryżu pod koniec XVII wieku. wszyscy szlachcice jeździli powozami pomalowanymi drobno zmielonym krokoitem, ponadto najlepsze egzemplarze ołowiu czerwonego syberyjskiego uzupełniały zbiory wielu szaf mineralogicznych w Europie.
W 1796 r. próbka krokoitu trafiła do profesora chemii paryskiej szkoły mineralogicznej Nicolasa-Louisa Vauquelina (1763–1829), który przeanalizował minerał, ale nie znalazł w nim nic poza tlenkami ołowiu, żelaza i aluminium. Kontynuując badania nad ołowiem czerwonym syberyjskim, Vaukelin zagotował minerał z roztworem potażu i po oddzieleniu białego osadu węglanu ołowiu otrzymał żółty roztwór nieznanej soli. Po potraktowaniu solą ołowiową utworzył się żółty osad, po dodaniu soli rtęciowej czerwony, a po dodaniu chlorku cyny roztwór stał się zielony. Rozkładając krokoit kwasami mineralnymi, otrzymał roztwór „czerwonego kwasu ołowiowego”, którego odparowanie dało rubinowoczerwone kryształy (obecnie wiadomo, że był to bezwodnik chromowy). Po wypaleniu ich węglem w tyglu grafitowym, po reakcji odkryłem wiele stopionych, szarych, igłowatych kryształów nieznanego wówczas metalu. Vaukelin zauważył wysoką ogniotrwałość metalu i jego odporność na kwasy.
Vaukelin nazwał nowy pierwiastek chromem (od greckiego crwma – kolor, kolor) ze względu na wiele wielobarwnych związków, jakie tworzy. Na podstawie swoich badań Vauquelin jako pierwszy stwierdził, że szmaragdowy kolor niektórych kamieni szlachetnych tłumaczy się domieszką w nich związków chromu. Na przykład naturalny szmaragd to ciemnozielony beryl, w którym aluminium zostało częściowo zastąpione chromem.
Najprawdopodobniej Vauquelin uzyskał nie czysty metal, ale jego węgliki, o czym świadczy igłowy kształt powstałych kryształów, ale mimo to Paryska Akademia Nauk zarejestrowała odkrycie nowego pierwiastka i teraz Vauquelin słusznie uważany jest za odkrywcę element nr 24.
Jurij Krutiakow
Chrom(łac. Chrom), Cr, pierwiastek chemiczny grupy VI układu okresowego Mendelejewa, liczba atomowa 24, masa atomowa 51,996; metal w kolorze niebiesko-stalowym.
Naturalne stabilne izotopy: 50 Cr (4,31%), 52 Cr (87,76%), 53 Cr (9,55%) i 54 Cr (2,38%). Spośród sztucznych izotopów promieniotwórczych najważniejszy jest 51 Cr (okres półtrwania T ½ = 27,8 dnia), który służy jako wskaźnik izotopu.
Odniesienie historyczne. Chrom został odkryty w 1797 roku przez L. N. Vauquelina w minerale krokoitowym – naturalnym chromianie ołowiu PbCrO 4 . Chrome ma swoją nazwę od greckiego słowa chroma - kolor, farba (ze względu na różnorodność kolorów jego związków). Niezależnie od Vauquelina, chrom został odkryty w krokoicie w 1798 roku przez niemieckiego naukowca M. G. Klaprotha.
Rozmieszczenie chromu w przyrodzie.Średnia zawartość chromu w skorupie ziemskiej (clarke) wynosi 8,3·10 -3%. Pierwiastek ten jest prawdopodobnie bardziej charakterystyczny dla płaszcza Ziemi, gdyż skały ultramaficzne, które, jak się uważa, są najbliżej składu płaszcza Ziemi, są wzbogacone w chrom (2,10 -4%). Chrom tworzy masywne i rozproszone rudy w skałach ultramaficznych; Z nimi wiąże się powstawanie największych złóż chromu. W skałach zasadowych zawartość chromu sięga jedynie 2,10 -2%, w skałach kwaśnych - 2,5,10 -3%, w skałach osadowych (piaskowcach) - 3,5,10 -3%, w łupkach ilastych - 9,10 -3 %. Chrom jest stosunkowo słabym migrantem wodnym; Zawartość chromu w wodzie morskiej wynosi 0,00005 mg/l.
Ogólnie rzecz biorąc, chrom jest metalem występującym w głębokich strefach Ziemi; kamienne meteoryty (analogi płaszcza) są również wzbogacone w chrom (2,7·10 -1%). Znanych jest ponad 20 minerałów chromu. Tylko spinele chromowe (do 54% Cr) mają znaczenie przemysłowe; ponadto chrom jest zawarty w wielu innych minerałach, które często towarzyszą rudom chromu, ale same w sobie nie mają wartości praktycznej (uvarovite, volkonskoite, kemeryt, fuchsyt).
Właściwości fizyczne chromu. Chrom jest twardym, ciężkim i ogniotrwałym metalem. Czysty chrom jest plastyczny. Krystalizuje w siatce skupionej na ciele, a = 2,885 Å (20 ° C); w temperaturze 1830 °C możliwa jest transformacja w modyfikację z siatką skupioną na ścianie, a = 3,69 Å.
Promień atomowy 1,27 Å; promienie jonowe Cr 2+ 0,83 Å, Cr 3+ 0,64 Å, Cr 6+ 0,52 Å. Gęstość 7,19 g/cm3; t pl 1890 °C; temperatura wrzenia 2480°C. Ciepło właściwe 0,461 kJ/(kg·K) (25°C); współczynnik rozszerzalności cieplnej liniowej 8,24·10 -6 (przy 20°C); współczynnik przewodzenia ciepła 67 W/(m·K) (20°C); rezystywność elektryczna 0,414 μΩ m (20 °C); współczynnik cieplny oporu elektrycznego w zakresie 20-600 °C wynosi 3,01·10 -3. Chrom jest antyferromagnetykiem, właściwa podatność magnetyczna 3,6·10 -6. Twardość Brinella chromu o wysokiej czystości wynosi 7-9 Mn/m2 (70-90 kgf/cm2).
Właściwości chemiczne chromu. Zewnętrzna konfiguracja elektroniczna atomu chromu to 3d 5 4s 1. W związkach zwykle wykazuje stopnie utlenienia +2, +3, +6, wśród nich Cr 3+ jest najbardziej stabilny; Znane są pojedyncze związki, w których Chrom ma stopnie utlenienia +1, +4, +5. Chrom jest chemicznie nieaktywny. W normalnych warunkach jest odporny na tlen i wilgoć, ale łączy się z fluorem, tworząc CrF 3 . Powyżej 600°C oddziałuje z parą wodną dając Cr 2 O 3; azot - Cr2N, CrN; węgiel - Cr 23 C 6, Cr 7 C 3, Cr 3 C 2; siarka - Cr 2 S 3. Po stopieniu z borem tworzy borek CrB, a z krzemem tworzy krzemki Cr 3 Si, Cr 2 Si 3, CrSi 2. Chrom tworzy stopy z wieloma metalami. Oddziaływanie z tlenem jest początkowo dość aktywne, a następnie gwałtownie zwalnia z powodu tworzenia się warstwy tlenku na powierzchni metalu. W temperaturze 1200°C powłoka ulega zniszczeniu i utlenianie postępuje ponownie szybko. Chrom zapala się w tlenie w temperaturze 2000 °C, tworząc ciemnozielony tlenek chromu (III) Cr 2 O 3. Oprócz tlenku (III) znane są inne związki z tlenem, np. CrO, CrO3, otrzymywane pośrednio. Chrom łatwo reaguje z rozcieńczonymi roztworami kwasu solnego i siarkowego, tworząc chlorek i siarczan chromu oraz wydzielając wodór; Wódka Regia i kwas azotowy pasywują chrom.
Wraz ze wzrostem stopnia utlenienia zwiększają się właściwości kwasowe i utleniające chromu.Pochodne Cr 2+ są bardzo silnymi środkami redukującymi. Jon Cr 2+ powstaje w pierwszym etapie rozpuszczania chromu w kwasach lub podczas redukcji Cr 3+ w kwaśnym roztworze cynkiem. Hydrat tlenku Cr(OH) 2 po odwodnieniu zamienia się w Cr 2 O 3. Związki Cr 3+ są stabilne na powietrzu. Mogą być zarówno środkami redukującymi, jak i utleniającymi. Cr 3+ można zredukować w kwaśnym roztworze cynkiem do Cr 2+ lub utlenić w zasadowym roztworze do CrO 4 2- bromem i innymi utleniaczami. Wodorotlenek Cr(OH) 3 (a raczej Cr 2 O 3 nH 2 O) to amfoteryczny związek tworzący sole z kationem Cr 3+ lub sole kwasu chromawego HC-O 2 - chromity (na przykład KS-O 2, NaCrO2). Związki Cr 6+: bezwodnik chromowy CrO 3, kwasy chromowe i ich sole, wśród których najważniejsze to chromiany i dichromiany - silne utleniacze. Chrom tworzy dużą liczbę soli z kwasami zawierającymi tlen. Znane są złożone związki chromu; Szczególnie liczne są związki kompleksowe Cr 3+, w których Chrom ma liczbę koordynacyjną 6. Znacząca jest liczba związków nadtlenku chromu
Pobieranie Chrome. W zależności od przeznaczenia uzyskuje się chrom o różnym stopniu czystości. Surowcem są zazwyczaj spinele chromowe, które są wzbogacane, a następnie stapiane z potasem (lub sodą) w obecności tlenu atmosferycznego. W odniesieniu do głównego składnika rud zawierających Cr 3 + reakcja przebiega następująco:
2FeCr 2 O 4 + 4K 2 CO 3 + 3,5 O 2 = 4K 2 CrO 4 + Fe 2 O 3 + 4CO 2.
Powstały chromian potasu K2CrO4 ługuje się gorącą wodą i pod wpływem H2SO4 powstaje dichromian K2Cr2O7. Następnie przez działanie stężonego roztworu H 2 SO 4 na K 2 Cr 2 O 7 otrzymuje się bezwodnik chromowy C 2 O 3 lub przez ogrzewanie K 2 Cr 2 O 7 z siarką - Tlenek chromu (III) C 2 O 3.
Najczystszy chrom w warunkach przemysłowych otrzymuje się albo przez elektrolizę stężonych wodnych roztworów CrO 3 lub Cr 2 O 3 zawierających H 2 SO 4, albo przez elektrolizę siarczanu chromu Cr 2 (SO 4) 3. W tym przypadku chrom uwalnia się na katodzie wykonanej z aluminium lub stali nierdzewnej. Całkowite oczyszczenie z zanieczyszczeń osiąga się poprzez obróbkę chromu szczególnie czystym wodorem w wysokich temperaturach (1500-1700 °C).
Możliwe jest również otrzymanie czystego chromu poprzez elektrolizę stopionego CrF 3 lub CrCl 3 w mieszaninie z fluorkami sodu, potasu, wapnia w temperaturze około 900 ° C w atmosferze argonu.
Chrom otrzymuje się w małych ilościach poprzez redukcję Cr 2 O 3 aluminium lub krzemem. W metodzie aluminotermicznej podgrzaną mieszaninę proszku lub wiórów Cr 2 O 3 i Al z dodatkami utleniacza ładuje się do tygla, gdzie wzbudza się reakcję poprzez zapalenie mieszaniny Na 2 O 2 i Al aż do napełnienia tygla Chrom i żużel. Chrom krzemotermiczny wytapia się w piecach łukowych. Czystość powstałego Chromu określa się na podstawie zawartości zanieczyszczeń w Cr 2 O 3 oraz w Al lub Si użytych do redukcji.
Stopy chromu – żelazochrom i krzemochrom – produkowane są na szeroką skalę w przemyśle.
Zastosowanie chromu. Zastosowanie chromu opiera się na jego odporności na ciepło, twardości i odporności na korozję. Przede wszystkim chrom używany jest do wytapiania stali chromowych. Chrom aluminiowy i krzemotermiczny stosuje się do wytapiania nichromu, nimonu, innych stopów niklu i stellitu.
Znaczna ilość chromu jest wykorzystywana do dekoracyjnych powłok odpornych na korozję. Chrom sproszkowany znajduje szerokie zastosowanie w produkcji wyrobów metalowo-ceramicznych oraz materiałów na elektrody spawalnicze. Chrom w postaci jonu Cr 3+ jest domieszką rubinu, który jest używany jako kamień szlachetny i materiał laserowy. Związki chromu służą do wytrawiania tkanin podczas barwienia. Niektóre sole chromu są stosowane jako składnik roztworów garbujących w przemyśle skórzanym; PbCrO 4 , ZnCrO 4 , SrCrO 4 - farby artystyczne. Wyroby ogniotrwałe chromowo-magnezytowe produkowane są z mieszaniny chromitu i magnezytu.
Związki chromu (szczególnie pochodne Cr 6+) są toksyczne.
Chrom w organizmie. Chrom należy do pierwiastków biogennych i jest stale zawarty w tkankach roślin i zwierząt. Średnia zawartość chromu w roślinach wynosi 0,0005% (92-95% chromu gromadzi się w korzeniach), u zwierząt - od dziesięciu tysięcznych do dziesięciu milionowych procenta. W organizmach planktonowych współczynnik akumulacji Chromu jest ogromny - 10 000-26 000. Wyższe rośliny nie tolerują stężeń Chromu wyższych niż 3-10 -4 mol/l. W liściach występuje w postaci niskocząsteczkowego kompleksu niezwiązanego ze strukturami subkomórkowymi. U zwierząt chrom bierze udział w metabolizmie lipidów, białek (część enzymu trypsyny) i węglowodanów (składnik strukturalny czynnika oporności na glukozę). Głównym źródłem chromu u zwierząt i ludzi jest żywność. Zmniejszenie zawartości chromu w pożywieniu i krwi prowadzi do zmniejszenia tempa wzrostu, wzrostu poziomu cholesterolu we krwi i zmniejszenia wrażliwości tkanek obwodowych na insulinę.
Podczas ich produkcji dochodzi do zatrucia chromem i jego związkami; w budowie maszyn (powłoki galwaniczne); metalurgia (dodatki stopowe, stopy, materiały ogniotrwałe); w produkcji skór, farb itp. Toksyczność związków chromu zależy od ich budowy chemicznej: dichromiany są bardziej toksyczne niż chromiany, związki Cr (VI) są bardziej toksyczne niż związki Cr (II), Cr (III). Początkowe formy choroby objawiają się uczuciem suchości i bólu nosa, bólem gardła, trudnościami w oddychaniu, kaszlem itp.; mogą zniknąć, gdy kontakt z Chromem zostanie przerwany. Przy długotrwałym kontakcie ze związkami chromu rozwijają się objawy przewlekłego zatrucia: ból głowy, osłabienie, niestrawność, utrata masy ciała i inne. Funkcje żołądka, wątroby i trzustki są upośledzone. Możliwe zapalenie oskrzeli, astma oskrzelowa, rozlana stwardnienie płuc. Pod wpływem chromu na skórze może rozwinąć się zapalenie skóry i egzema. Według niektórych danych związki chromu, głównie Cr(III), mają działanie rakotwórcze.
Twardy metal o niebieskawo-białym kolorze. Chrom jest czasami klasyfikowany jako metal żelazny. Metal ten ma zdolność malowania związków na różne kolory, dlatego nazwano go „chromem”, co oznacza „farbę”. Chrom jest pierwiastkiem śladowym niezbędnym do prawidłowego rozwoju i funkcjonowania organizmu człowieka. Jej najważniejszą rolą biologiczną jest regulacja metabolizmu węglowodanów i poziomu glukozy we krwi.
Zobacz też:
STRUKTURA
W zależności od rodzaju wiązań chemicznych – jak wszystkie metale, chrom ma metaliczną sieć krystaliczną, to znaczy węzły sieci zawierają atomy metalu.
W zależności od symetrii przestrzennej - sześcienny, centrowany w ciele a = 0,28839 nm. Cechą chromu jest gwałtowna zmiana jego właściwości fizycznych w temperaturze około 37°C. Sieć krystaliczna metalu składa się z jonów i ruchomych elektronów. Podobnie atom chromu w stanie podstawowym ma konfigurację elektroniczną. W temperaturze 1830 °C możliwe jest przekształcenie w modyfikację z siatką skupioną na ścianie, a = 3,69 Å.
NIERUCHOMOŚCI
Chrom ma twardość 9 w skali Mohsa i jest jednym z najtwardszych czystych metali (po irydzie, berylu, wolframie i uranie). Bardzo czysty chrom można całkiem dobrze obrabiać. Stabilny na powietrzu dzięki pasywacji. Z tego samego powodu nie reaguje z kwasami siarkowymi i azotowymi. W temperaturze 2000 °C spala się, tworząc zielony tlenek chromu(III) Cr 2 O 3, który ma właściwości amfoteryczne. Po podgrzaniu reaguje z wieloma niemetalami, często tworząc związki o składzie niestechiometrycznym: węgliki, borki, krzemki, azotki itp. Chrom tworzy liczne związki na różnych stopniach utlenienia, głównie +2, +3, +6. Chrom posiada wszystkie właściwości charakterystyczne dla metali - dobrze przewodzi ciepło i prąd oraz posiada połysk charakterystyczny dla większości metali. Jest antyferromagnetyczny i paramagnetyczny, czyli w temperaturze 39°C przechodzi ze stanu paramagnetycznego w stan antyferromagnetyczny (punkt Néela).
REZERWY I PRODUKCJA
Największe złoża chromu znajdują się w Republice Południowej Afryki (1. miejsce na świecie), Kazachstanie, Rosji, Zimbabwe i Madagaskarze. Złoża występują także w Turcji, Indiach, Armenii, Brazylii i na Filipinach. Główne złoża rud chromu w Federacji Rosyjskiej znane są na Uralu (Don i Saranovskoe). Zbadane zasoby Kazachstanu wynoszą ponad 350 mln ton (2. miejsce na świecie).Chrom występuje w przyrodzie głównie w postaci rudy chromowo-żelazowej Fe(CrO 2) 2 (chromit żelaza). Żelazochrom otrzymuje się z niego poprzez redukcję w piecach elektrycznych koksem (węglem). Aby otrzymać czysty chrom, reakcję przeprowadza się w następujący sposób:
1) chromit żelaza stapia się z węglanem sodu (sodą kalcynowaną) w powietrzu;
2) rozpuścić chromian sodu i oddzielić go od tlenku żelaza;
3) przeprowadzić konwersję chromianu do dichromianu, zakwasić roztwór i krystalizować dichromian;
4) czysty tlenek chromu otrzymuje się przez redukcję dwuchromianu sodu węglem;
5) chrom metaliczny otrzymuje się metodą aluminotermii;
6) metodą elektrolizy chrom elektrolityczny otrzymuje się z roztworu bezwodnika chromowego w wodzie zawierającej dodatek kwasu siarkowego.
POCHODZENIE
Średnia zawartość chromu w skorupie ziemskiej (clarke) wynosi 8,3·10 -3%. Pierwiastek ten jest prawdopodobnie bardziej charakterystyczny dla płaszcza Ziemi, gdyż skały ultramaficzne, które, jak się uważa, są najbliżej składu płaszcza Ziemi, są wzbogacone w chrom (2,10 -4%). Chrom tworzy masywne i rozproszone rudy w skałach ultramaficznych; Z nimi wiąże się powstawanie największych złóż chromu. W skałach zasadowych zawartość chromu sięga jedynie 2,10 -2%, w skałach kwaśnych - 2,5,10 -3%, w skałach osadowych (piaskowcach) - 3,5,10 -3%, w łupkach ilastych - 9,10 -3 %. Chrom jest stosunkowo słabym migrantem wodnym; Zawartość chromu w wodzie morskiej wynosi 0,00005 mg/l.
Ogólnie rzecz biorąc, chrom jest metalem występującym w głębokich strefach Ziemi; kamienne meteoryty (analogi płaszcza) są również wzbogacone w chrom (2,7·10 -1%). Znanych jest ponad 20 minerałów chromu. Tylko spinele chromowe (do 54% Cr) mają znaczenie przemysłowe; ponadto chrom jest zawarty w wielu innych minerałach, które często towarzyszą rudom chromu, ale same w sobie nie mają wartości praktycznej (uvarovite, volkonskoite, kemeryt, fuchsyt).
Wyróżnia się trzy główne minerały chromu: magnochromit (Mg, Fe)Cr 2 O 4 , chrompikotyt (Mg, Fe)(Cr, Al) 2 O 4 i glinochromit (Fe, Mg)(Cr, Al) 2 O 4 . Są nie do odróżnienia z wyglądu i są błędnie nazywane „chromitami”.
APLIKACJA
Chrom jest ważnym składnikiem wielu stali stopowych (w szczególności stali nierdzewnych), a także wielu innych stopów. Dodatek chromu znacznie zwiększa twardość i odporność korozyjną stopów. Zastosowanie chromu opiera się na jego odporności na ciepło, twardości i odporności na korozję. Przede wszystkim chrom używany jest do wytapiania stali chromowych. Chrom aluminiowy i krzemotermiczny stosuje się do wytapiania nichromu, nimonu, innych stopów niklu i stellitu.
Znaczna ilość chromu jest wykorzystywana do dekoracyjnych powłok odpornych na korozję. Chrom sproszkowany znajduje szerokie zastosowanie w produkcji wyrobów metalowo-ceramicznych oraz materiałów na elektrody spawalnicze. Chrom w postaci jonu Cr 3+ jest domieszką rubinu, który jest używany jako kamień szlachetny i materiał laserowy. Związki chromu służą do wytrawiania tkanin podczas barwienia. Niektóre sole chromu są stosowane jako składnik roztworów garbujących w przemyśle skórzanym; PbCrO 4 , ZnCrO 4 , SrCrO 4 - farby artystyczne. Wyroby ogniotrwałe chromowo-magnezytowe produkowane są z mieszaniny chromitu i magnezytu.
Stosowane jako odporne na zużycie i piękne powłoki galwaniczne (chromowanie).
Chrom wykorzystywany jest do produkcji stopów: chromu-30 i chromu-90, które są niezbędne przy produkcji dysz do mocnych palników plazmowych oraz w przemyśle lotniczym.
Chrome (ang. Chromium) - Cr
Chrom
Element nr 24. Jeden z najtwardszych metali. Posiada wysoką odporność chemiczną. Jeden z najważniejszych metali wykorzystywanych do produkcji stali stopowych. Większość związków chromu ma jaskrawe kolory i jest dostępna w różnych kolorach. Ze względu na tę cechę pierwiastek nazwano chromem, co po grecku oznacza „farbę”.
Jak go znaleziono?
Minerał zawierający chrom odkrył w pobliżu Jekaterynburga w 1766 roku I.G. Lehmann nazwał go „syberyjską czerwoną ołowiem”. Teraz ten minerał nazywa się krokoitem. Znany jest również jego skład - PbCrO 4. Kiedyś „czerwony ołów syberyjski” wywołał wiele nieporozumień wśród naukowców. Przez trzydzieści lat spierali się o jego skład, aż wreszcie w 1797 roku francuski chemik Louis Nicolas Vauquelin wyizolował z niego metal, który (nawiasem mówiąc, po pewnych kontrowersjach) nazwano chromem.
Krokoit potraktowany Vauquelinem z potasem K 2 CO 3: chromian ołowiu zamieniony w chromian potasu. Następnie chromian potasu przekształcono w tlenek chromu i wodę za pomocą kwasu solnego (kwas chromowy występuje tylko w rozcieńczonych roztworach). Ogrzewając zielony proszek tlenku chromu w tyglu grafitowym z węglem, Vauquelin uzyskał nowy metal ogniotrwały.
Paryska Akademia Nauk była świadkiem odkrycia w całości. Ale najprawdopodobniej Vauquelin wyizolował nie pierwiastkowy chrom, ale jego węgliki. Świadczy o tym igłowy kształt jasnoszarych kryształów uzyskanych przez Vauquelina.
Nazwę „chrom” zaproponowali przyjaciele Vauquelina, ale mu się ona nie spodobała – metal nie miał specjalnego koloru. Znajomi udało się jednak przekonać chemika, powołując się na fakt, że za pomocą jaskrawych związków chromu można uzyskać dobre farby. (Nawiasem mówiąc, w pracach Vauquelina po raz pierwszy wyjaśniono szmaragdowy kolor niektórych naturalnych krzemianów berylu i glinu; jak dowiedział się Vauquelin, były one zabarwione zanieczyszczeniami związków chromu.) I dlatego nazwa ta została przyjęta dla nowy element.
Nawiasem mówiąc, sylaba „chrom”, właśnie w znaczeniu „kolorowy”, jest zawarta w wielu terminach naukowych, technicznych, a nawet muzycznych. Powszechnie znane są klisze fotograficzne izopanchromowe, panchromowe i ortochromowe. Słowo „chromosom” przetłumaczone z języka greckiego oznacza „kolorowe ciało”. Istnieje skala „chromatyczna” (w muzyce) i istnieje „chromatyczna” harmonika.
Gdzie on się znajduje
W skorupie ziemskiej jest dość dużo chromu - 0,02%. Głównym minerałem, z którego przemysł pozyskuje chrom, jest spinel chromowy o zmiennym składzie, o wzorze ogólnym (Mg, Fe) O · (Cr, Al, Fe) 2 O 3. Rudę chromu nazywa się chromitem lub rudą chromowo-żelazową (ponieważ prawie zawsze zawiera żelazo). W wielu miejscach występują złoża rud chromu. Nasz kraj posiada ogromne zasoby chromitów. Jedno z największych złóż znajduje się w Kazachstanie, w rejonie Aktobe; odkryto go w 1936 roku. Na Uralu znajdują się znaczne zasoby rud chromu.
Chromity są najczęściej używane do wytapiania żelazochromu. Jest to jeden z najważniejszych żelazostopów, niezbędny do masowej produkcji stali stopowych.
Żelazostopy to stopy żelaza z innymi pierwiastkami, stosowane głównie do tworzenia stopów i odtleniania stali. Żelazochrom zawiera co najmniej 60% Cr.
Rosja carska prawie nie produkowała żelazostopów. Kilka wielkich pieców w południowych fabrykach wytapiało niskoprocentowy (metal stopowy) żelazokrzem i żelazomangan. Ponadto na rzece Satka, przepływającej przez południowy Ural, w 1910 roku zbudowano maleńką fabrykę wytapiającą niewielkie ilości żelazomanganu i żelazochromu.
W pierwszych latach rozwoju młody kraj radziecki musiał importować żelazostopy z zagranicy. Taka zależność od krajów kapitalistycznych była nie do przyjęcia. Już w latach 1927...1928. Rozpoczęto budowę sowieckich fabryk żelazostopów. Pod koniec 1930 r. Zbudowano w Czelabińsku pierwszy duży piec do produkcji żelazostopów, a w 1931 r. uruchomiono fabrykę w Czelabińsku, pierworodną fabrykę żelazostopów ZSRR. W 1933 roku uruchomiono dwie kolejne fabryki – w Zaporożu i Zestafoni. Pozwoliło to na wstrzymanie importu żelazostopów. W ciągu zaledwie kilku lat Związek Radziecki zorganizował produkcję wielu rodzajów stali specjalnych - łożyskowej, żaroodpornej, nierdzewnej, samochodowej, szybkotnącej... Wszystkie te stale zawierają chrom.
Na XVII Zjeździe Partii Ludowy Komisarz Przemysłu Ciężkiego Sergo Ordzhonikidze powiedział: „... gdybyśmy nie mieli wysokiej jakości stali, nie mielibyśmy przemysłu samochodowego i traktorowego. Koszt wysokiej jakości stali, z której obecnie korzystamy, szacuje się na ponad 400 milionów rubli. Gdyby trzeba było importować, byłoby to 400 milionów rubli. co roku, do cholery, kończyłbyś w niewoli kapitalistów…”
Zakład na bazie pola Aktobe powstał później, w czasie Wielkiej Wojny Ojczyźnianej. Pierwszą hutę żelazochromu wyprodukował 20 stycznia 1943 r. W budowie zakładu brali udział robotnicy miasta Aktyubinsk. Budowę uznano za publiczną. Żelazochrom z nowego zakładu służył do produkcji metalu na czołgi i działa, na potrzeby frontu.
Minęły lata. Obecnie Zakład Żelazostopów Aktobe jest największym przedsiębiorstwem produkującym żelazochrom wszystkich gatunków. Zakład wykształcił wysoko wykwalifikowaną krajową kadrę hutniczą. Z roku na rok huty i kopalnie chromitu zwiększają swoje moce produkcyjne, zaopatrując naszą hutnictwo żelaza w wysokiej jakości żelazochrom.
Nasz kraj posiada unikalne złoża naturalnie stopowych rud żelaza, bogatych w chrom i nikiel. Znajduje się na stepach Orenburga. Na bazie tego złoża zbudowano i działa Zakład Metalurgiczny Orsko-Chaliłowski. W wielkich piecach wytapia się żeliwo naturalnie stopowe, które charakteryzuje się wysoką odpornością na ciepło. Część z nich wykorzystuje się w postaci odlewu, ale większość kierowana jest do przeróbki na stal niklową; chrom wypala się podczas wytapiania stali z żeliwa.
Kuba, Jugosławia i wiele krajów Azji i Afryki posiadają duże zasoby chromitów.
Jak to zdobyć?
Chromit jest stosowany głównie w trzech gałęziach przemysłu: metalurgii, chemii i materiałach ogniotrwałych, przy czym metalurgia zużywa około dwóch trzecich całego chromitu.
Stal stopowa z chromem ma zwiększoną wytrzymałość i odporność na korozję w środowiskach agresywnych i utleniających.
Uzyskanie czystego chromu jest procesem kosztownym i pracochłonnym. Dlatego do stali stopowej stosuje się głównie żelazochrom, który otrzymuje się w elektrycznych piecach łukowych bezpośrednio z chromitu. Środek redukujący to koks. Zawartość tlenku chromu w chromicie musi wynosić co najmniej 48%, a stosunek Cr:Fe musi wynosić co najmniej 3:1.
Żelazochrom wytwarzany w piecu elektrycznym zawiera zwykle do 80% chromu i 4...7% węgla (reszta to żelazo).
Jednak do stopowania wielu stali wysokiej jakości potrzebny jest żelazochrom zawierający niewielką ilość węgla (przyczyny tego omówiono poniżej, w rozdziale „Chrom w stopach”). Dlatego część żelazochromu wysokowęglowego poddawana jest specjalnej obróbce w celu zmniejszenia zawartości węgla w nim do dziesiątych i setnych procenta.
Z chromitu otrzymuje się także elementarny chrom metaliczny. Produkcja technicznie czystego chromu (97...99%) opiera się na metodzie aluminotermicznej, odkrytej już w 1865 roku przez słynnego rosyjskiego chemika N.N. Beketow. Istotą metody jest redukcja tlenków glinem, której reakcji towarzyszy znaczne wydzielenie ciepła.
Ale najpierw musisz uzyskać czysty tlenek chromu Cr 2 O 3. W tym celu drobno zmielony chromit miesza się z sodą i do tej mieszaniny dodaje się wapień lub tlenek żelaza. Cała masa ulega spaleniu i powstaje chromian sodu:
2Cr 2 O 3 + 4Na 2 CO 3 + 3O 2 > 4Na 2 CrO 4 + 4CO 2.
Następnie chromian sodu ługuje się z kalcynowanej masy wodą; ciecz filtruje się, odparowuje i traktuje kwasem. Rezultatem jest dwuchromian sodu Na2Cr2O7. Redukując go siarką lub węglem po podgrzaniu, otrzymuje się zielony tlenek chromu.
Chrom metaliczny można otrzymać poprzez zmieszanie czystego tlenku chromu z proszkiem aluminiowym, podgrzanie tej mieszaniny w tyglu do temperatury 500...600°C i zapalenie nadtlenkiem baru. Aluminium odbiera tlen z tlenku chromu. Ta reakcja Cr 2 O 3 + 2Al > Al 2 O 3 + 2Сr jest podstawą przemysłowej (aluminotermicznej) metody produkcji chromu, chociaż oczywiście technologia fabryczna jest znacznie bardziej skomplikowana. Chrom otrzymywany aluminotermicznie zawiera dziesiąte części procenta glinu i żelaza oraz setne procent krzemu, węgla i siarki.
Do otrzymania technicznie czystego chromu stosuje się także metodę krzemotermiczną. W tym przypadku chrom jest redukowany z tlenku za pomocą krzemu zgodnie z reakcją
2Сr 2 О 3 + 3Si > 3SiO 2 + 4Сr.
Reakcja ta zachodzi w piecach łukowych. Aby związać krzemionkę, do wsadu dodaje się wapień. Czystość chromu krzemotermicznego jest w przybliżeniu taka sama jak chromu aluminotermicznego, chociaż oczywiście zawartość w nim krzemu jest nieco wyższa, a zawartość aluminium jest nieco niższa. Aby uzyskać chrom, próbowano także zastosować inne środki redukujące - węgiel, wodór, magnez. Metody te nie są jednak powszechnie stosowane.
Chrom o wysokiej czystości (około 99,8%) otrzymywany jest elektrolitycznie.
Chrom technicznie czysty i elektrolityczny stosowany jest głównie do produkcji złożonych stopów chromu.
Stałe i właściwości chromu
Masa atomowa chromu wynosi 51,996. W układzie okresowym zajmuje miejsce w szóstej grupie. Jego najbliższymi sąsiadami i analogami są molibden i wolfram. Charakterystyczne jest, że sąsiedzi chromu, podobnie jak sam chrom, są szeroko stosowane do stali stopowych.
Temperatura topnienia chromu zależy od jego czystości. Wielu badaczy próbowało ją wyznaczyć i uzyskało wartości od 1513 do 1920°C. Tak duży „rozrzut” tłumaczy się przede wszystkim ilością i składem zanieczyszczeń zawartych w chromie. Obecnie uważa się, że chrom topi się w temperaturze około 1875°C. Temperatura wrzenia 2199°C. Gęstość chromu jest mniejsza niż żelaza; jest równa 7,19.
Pod względem właściwości chemicznych chrom jest zbliżony do molibdenu i wolframu. Jego najwyższy tlenek CrO 3 jest kwaśny, jest to bezwodnik kwasu chromowego H 2 CrO 4. Mineralny krokoit, od którego rozpoczęliśmy naszą znajomość pierwiastka nr 24, jest solą tego kwasu. Oprócz kwasu chromowego znany jest kwas dichromowy H 2 Cr 2 O 7; jego sole - dwuchromiany - są szeroko stosowane w chemii. Najpopularniejszy tlenek chromu, Cr 2 O 3, jest amfoteryczny. Ogólnie rzecz biorąc, w różnych warunkach chrom może wykazywać wartościowość od 2 do 6. Szeroko stosowane są tylko związki chromu trój- i sześciowartościowego.
Chrom ma wszystkie właściwości metalu - dobrze przewodzi ciepło i prąd, ma charakterystyczny metaliczny połysk. Główną cechą chromu jest jego odporność na kwasy i tlen.
Dla tych, którzy stale mają do czynienia z chromem, w mieście mówi się o kolejnej jego właściwości: w temperaturze około 37°C niektóre właściwości fizyczne tego metalu zmieniają się gwałtownie i gwałtownie. W tej temperaturze występuje wyraźnie wyrażone maksimum tarcia wewnętrznego i minimalny moduł sprężystości. Opór elektryczny, współczynnik rozszerzalności liniowej i siła termoelektromotoryczna zmieniają się niemal równie gwałtownie.
Naukowcy nie potrafią jeszcze wyjaśnić tej anomalii.
Istnieją cztery znane naturalne izotopy chromu. Ich liczby masowe wynoszą 50, 52, 53 i 54. Udział najpopularniejszego izotopu 52 Cr wynosi około 84%
Chrom w stopach
Byłoby zapewne nienaturalne, gdyby opowieść o zastosowaniu chromu i jego związków zaczynała się nie od stali, a od czegoś innego. Chrom jest jednym z najważniejszych pierwiastków stopowych stosowanych w metalurgii żelaza. Dodatek chromu do stali konwencjonalnych (do 5% Cr) poprawia ich właściwości fizyczne i zwiększa podatność metalu na obróbkę cieplną. Stale sprężynowe, sprężynowe, narzędziowe, stemplowe i na łożyska kulkowe są stopowe z chromem. W nich (z wyjątkiem stali łożyskowych) występuje chrom, a także mangan, molibden, nikiel i wanad. A stale łożyskowe zawierają tylko chrom (około 1,5%) i węgiel (około 1%). Ten ostatni tworzy z chromem węgliki o wyjątkowej twardości: Cr 3 C, Cr 7 C 3 i Cr 23 C 6. Nadają stali łożyskowej kulkowej wysoką odporność na zużycie.
Jeśli zawartość chromu w stali zostanie zwiększona do 10% lub więcej, stal stanie się bardziej odporna na utlenianie i korozję, ale w tym przypadku wchodzi w grę czynnik, który można nazwać ograniczeniem emisji dwutlenku węgla. Zdolność węgla do wiązania dużych ilości chromu prowadzi do zubożenia stali w ten pierwiastek. Dlatego hutnicy stają przed dylematem: jeśli chcesz zwiększyć odporność na korozję, zmniejsz zawartość węgla, a stracisz odporność na zużycie i twardość.
Najpopularniejszy gatunek stali nierdzewnej zawiera 18% chromu i 8% niklu. Zawartość węgla w nim jest bardzo niska - do 0,1%. Stale nierdzewne są dobrze odporne na korozję i utlenianie oraz zachowują wytrzymałość w wysokich temperaturach. Z blach takiej stali wykonano grupę rzeźbiarską VI. Mukhina „Robotnica i kobieta z kołchozu”, zainstalowana w Moskwie przy północnym wejściu na Wystawę Osiągnięć Gospodarki Narodowej. Stale nierdzewne są szeroko stosowane w przemyśle chemicznym i naftowym.
Stale wysokochromowe (zawierające 25...30% Cr) są szczególnie odporne na utlenianie w wysokich temperaturach. Wykorzystuje się je do produkcji części do pieców grzewczych.
Teraz kilka słów o stopach na bazie chromu. Są to stopy zawierające ponad 50% chromu. Mają bardzo dużą odporność na ciepło. Mają jednak bardzo dużą wadę, która niweluje wszelkie zalety: stopy te są bardzo wrażliwe na wady powierzchni: wystarczy, że pojawi się rysa lub mikropęknięcie, a produkt szybko zapadnie się pod obciążeniem. W przypadku większości stopów takie braki są eliminowane poprzez obróbkę termomechaniczną, ale stopów na bazie chromu nie można traktować w ten sposób. Ponadto są zbyt kruche w temperaturze pokojowej, co również ogranicza ich zastosowanie.
Cenniejsze są stopy chromu i niklu (często zawierają dodatki stopowe i inne pierwiastki). Najpopularniejsze stopy tej grupy - nichromy zawierają do 20% chromu (reszta to nikiel) i są wykorzystywane do produkcji elementów grzejnych. Nichromy mają wysoką rezystancję elektryczną w stosunku do metali; gdy przepływa prąd, stają się bardzo gorące.
Dodatek molibdenu i kobaltu do stopów chromowo-niklowych umożliwia otrzymanie materiałów o dużej odporności cieplnej i wytrzymywaniu dużych obciążeń w temperaturze 650...900°C. Z tych stopów wykonane są na przykład łopatki turbin gazowych.
Stopy kobaltowo-chromowe zawierające 25...30% chromu również charakteryzują się odpornością na ciepło. Przemysł wykorzystuje także chrom jako materiał na powłoki antykorozyjne i dekoracyjne.
Główna ruda chromu, chromit, jest również wykorzystywana do produkcji materiałów ogniotrwałych. Cegły magnezytowo-chromitowe są pasywne chemicznie i żaroodporne, wytrzymują powtarzające się nagłe zmiany temperatury. Dlatego stosuje się je w projektach dachów pieców martenowskich. Trwałość sklepień magnezytowo-chromitowych jest 2...3 razy większa niż sklepień dinasowych.
Dinas to kwaśna cegła ogniotrwała zawierająca co najmniej 93% krzemionki. Odporność ogniowa dinów wynosi 1680...1730°C. W 14. tomie Wielkiej Encyklopedii Radzieckiej (wydanie 2), opublikowanej w 1952 r., Dinas nazywany jest niezbędnym materiałem na łuki pieców martenowskich. To stwierdzenie należy uznać za przestarzałe, chociaż dinas jest nadal szeroko stosowany jako materiał ogniotrwały.
Chemicy pozyskują z chromitu głównie dwuchromiany potasu i sodu K 2 Cr 2 O 7 i Na 2 Cr 2 O 7.
Bpchromiany i ałun chromowy KCr(SO 4); używany do garbowania skóry. Stąd wzięła się nazwa botki „chromowane”. Skóra. garbowany związkami chromu, posiada piękny połysk, jest trwały i łatwy w użyciu.
Z chromianu ołowiu PbCrO 4. produkować różne barwniki. Roztwór dwuchromianu sodu służy do czyszczenia i wytrawiania powierzchni drutu stalowego przed cynkowaniem, a także do rozjaśniania mosiądzu. Chromit i inne związki chromu są szeroko stosowane jako barwniki do szkliw ceramicznych i szkła.
Wreszcie kwas chromowy otrzymuje się z dwuchromianu sodu, który stosuje się jako elektrolit w chromowaniu części metalowych.
Chrom nadal będzie odgrywał ważną rolę w przyszłości jako dodatek stopowy do stali i jako materiał do powłok metalowych; Związki chromu stosowane w przemyśle chemicznym i ogniotrwałym nie stracą na wartości.
Sytuacja jest znacznie bardziej skomplikowana w przypadku stopów na bazie chromu. Duża kruchość i wyjątkowa złożoność obróbki nie pozwalają jeszcze na szerokie zastosowanie tych stopów, chociaż pod względem wytrzymałości cieplnej i odporności na zużycie mogą konkurować z dowolnymi materiałami. W ostatnich latach pojawił się nowy kierunek w produkcji stopów zawierających chrom – stapianie ich azotem. Gaz ten, zwykle szkodliwy w metalurgii, tworzy silne związki z azotkami chromu. Azotowanie stali chromowych zwiększa ich odporność na zużycie i umożliwia zmniejszenie zawartości niklu rzadkiego w „staliach nierdzewnych”. Być może tą metodą uda się także pokonać „nieprzetwarzalność” stopów na bazie chromu? A może na ratunek przyjdą inne, nieznane jeszcze metody? Tak czy inaczej, musimy myśleć, że w przyszłości stopy te zajmą należne im miejsce wśród materiałów potrzebnych technologii.
Trzy czy sześć?
Ponieważ chrom jest odporny na utlenianie w powietrzu i kwasach, często nakłada się go na powierzchnię innych materiałów, aby chronić je przed korozją. Metoda aplikacji jest znana od dawna - jest to osadzanie elektrolityczne. Jednak na początku pojawiły się nieoczekiwane trudności podczas opracowywania procesu chromowania elektrolitycznego.
Wiadomo, że do konwencjonalnego galwanizacji stosuje się elektrolity, w których jon osadzanego pierwiastka ma ładunek dodatni. W przypadku chromu to nie zadziałało: powłoki okazały się porowate i łatwo się łuszczyły.
Przez prawie trzy czwarte wieku naukowcy pracowali nad problemem chromowania i dopiero w latach 20. naszego stulecia odkryli, że elektrolit kąpieli chromowej powinien zawierać nie chrom trójwartościowy, ale kwas chromowy, czyli tzw. sześciowartościowy chrom. Podczas chromowania przemysłowego do kąpieli dodaje się sole kwasu siarkowego i fluorowodorowego; wolne rodniki kwasowe katalizują proces galwanicznego osadzania chromu.
Naukowcy nie osiągnęli jeszcze konsensusu co do mechanizmu osadzania się sześciowartościowego chromu na katodzie kąpieli galwanicznej. Zakłada się, że chrom sześciowartościowy najpierw przekształca się w chrom trójwartościowy, a następnie ulega redukcji do metalu. Jednakże większość ekspertów zgadza się, że chrom na katodzie ulega natychmiastowej redukcji ze stanu sześciowartościowego. Niektórzy naukowcy uważają, że w tym procesie bierze udział wodór atomowy, inni zaś uważają, że sześciowartościowy chrom po prostu zyskuje sześć elektronów.
Dekoracyjny i solidny
Istnieją dwa rodzaje powłok chromowych: dekoracyjne i twarde. Częściej można spotkać dekoracyjne: na zegarkach, klamkach i innych przedmiotach. W tym przypadku warstwę chromu nakłada się na podwarstwę innego metalu, najczęściej niklu lub miedzi. Ta podwarstwa chroni stal przed korozją, a cienka (0,0002...0,0005 mm) warstwa chromu nadaje produktowi formalny wygląd.
Twarde powierzchnie są zbudowane inaczej. Chrom nanosi się na stal w znacznie grubszej warstwie (do 0,1 mm), ale bez podwarstw. Powłoki takie zwiększają twardość i odporność stali na zużycie, a także zmniejszają współczynnik tarcia.
Chromowanie bez elektrolitu
Istnieje inna metoda nakładania powłok chromowych - dyfuzja. Proces ten nie odbywa się w kąpielach galwanicznych, lecz w piecach.
Element stalowy umieszcza się w proszku chromu i ogrzewa w atmosferze redukującej. W ciągu 4 godzin w temperaturze 1300°C na powierzchni detalu tworzy się warstwa wzbogacona w chrom o grubości 0,08 mm. Twardość i odporność na korozję tej warstwy jest znacznie większa niż twardość stali w masie części. Ale tę pozornie prostą metodę trzeba było kilkukrotnie udoskonalać. Węgliki chromu utworzyły się na powierzchni stali, co zapobiegało dyfuzji chromu do stali. Ponadto proszek chromu spieka się w temperaturach około tysiąca stopni. Aby temu zapobiec, dodaje się do niego neutralny proszek ogniotrwały. Próby zastąpienia proszku chromu mieszaniną tlenku chromu i węgla nie dały pozytywnych rezultatów.
Bardziej realną propozycją było zastosowanie jego lotnych soli halogenkowych, na przykład CrCl2, jako nośnika chromu. Gorący gaz myje chromowany produkt i zachodzi reakcja:
СrСl 2 + Fe - FeСl 2 + Сr.
Zastosowanie lotnych soli halogenkowych umożliwiło obniżenie temperatury chromowania.
Chlorek (lub jodek) chromu otrzymuje się zwykle w samej instalacji do chromowania, przepuszczając pary odpowiedniego kwasu fluorowodorowego przez sproszkowany chrom lub żelazochrom. Powstały gazowy chlorek przemywa chromowany produkt.
Proces trwa długo – kilka godzin. Nałożona w ten sposób warstwa jest znacznie mocniej związana z materiałem bazowym niż ta nałożona galwanicznie.
Wszystko zaczęło się od mycia naczyń...
W każdym laboratorium analitycznym znajduje się duża butelka z ciemnym płynem. Jest to „mieszanina chromowa” - mieszanina nasyconego roztworu dwuchromianu potasu ze stężonym kwasem siarkowym. Dlaczego jest to potrzebne?
Na palcach zawsze znajduje się tłuszcz, który łatwo przenosi się na szkło. To właśnie te osady ma za zadanie zmywać mieszanina chromu. Utlenia tłuszcz i usuwa jego pozostałości. Ale z tą substancją należy obchodzić się ostrożnie. Kilka kropel mieszanki chromu spadających na garnitur może zamienić go w coś w rodzaju sita: w mieszaninie są dwie substancje i obie są „złodziejami” - mocnym kwasem i silnym utleniaczem.
Chrom i drewno
Nawet w dobie szkła, aluminium, betonu i tworzyw sztucznych nie sposób nie rozpoznać drewna jako doskonałego materiału budowlanego. Jego główną zaletą jest łatwość obróbki, a głównymi wadami jest zagrożenie pożarowe, podatność na zniszczenie przez grzyby, bakterie i owady. Drewno można zwiększyć poprzez impregnację specjalnymi roztworami, które koniecznie zawierają chromiany i dichromiany, a także chlorek cynku, siarczan miedzi, arsenian sodu i kilka innych substancji. Impregnacja znacznie zwiększa odporność drewna na działanie grzybów, owadów i płomieni.
Patrząc na rysunek
Ilustracje w publikacjach drukowanych powstają z klisz – metalowych płyt, na których ten wzór (a raczej jego lustrzane odbicie) jest grawerowany chemicznie lub ręcznie. Przed wynalezieniem fotografii klisze grawerowano wyłącznie ręcznie; Jest to praca pracochłonna, wymagająca dużych umiejętności.
Ale już w 1839 roku doszło do odkrycia, które wydawało się nie mieć nic wspólnego z drukiem. Stwierdzono, że papier impregnowany dwuchromianem sodu lub potasu nagle brązowieje po oświetleniu jasnym światłem. Następnie okazało się, że powłoki dwuchromianowe na papierze po naświetleniu nie rozpuszczają się w wodzie, ale po zwilżeniu uzyskują niebieskawy odcień. Drukarze skorzystali z tej właściwości. Pożądany wzór sfotografowano na płycie z powłoką koloidalną zawierającą dichromian. Oświetlone obszary nie rozpuściły się podczas prania, natomiast obszary nienaświetlone rozpuściły się, a na płycie pozostał wzór, z którego można było wydrukować.
Obecnie w druku stosowane są inne materiały światłoczułe, zmniejsza się użycie żeli dwuchromianowych. Nie powinniśmy jednak zapominać, że chrom pomógł „pionierom” metody fotomechanicznej w druku.
Podobne dokumenty
Wzór elektronowy i stopień utlenienia chromu, jego całkowita zawartość w skorupie ziemskiej i przestrzeni kosmicznej. Metody otrzymywania chromu, jego właściwości fizyczne i chemiczne. Oddziaływanie chromu z substancjami prostymi i złożonymi. Funkcje aplikacji, główne połączenia.
prezentacja, dodano 16.02.2013
Badanie właściwości fizycznych i chemicznych chromu, wolframu, molibdenu. Tlenek chromu jest najbardziej stabilnym związkiem chromu. Wodorotlenki, sole kwasów zawierających tlen pierwiastków szóstej grupy B. Nadtlenki, węgliki, azotki, borki pierwiastków szóstej grupy B.
wykład, dodano 29.06.2011
Rozmieszczenie chromu w przyrodzie. Cechy otrzymywania chromu i jego związków. Właściwości fizyczne i chemiczne chromu, jego praktyczne zastosowanie w życiu codziennym i przemyśle. Nieorganiczne pigmenty na bazie chromu, technologia i metody ich wytwarzania.
praca na kursie, dodano 06.04.2015
Otrzymywanie czystego chromu metalicznego poprzez elektrolizę wodnych roztworów chlorku chromu. Podstawowe właściwości fizyczne i chemiczne chromu. Charakterystyka dwuchromianu amonu, dwuchromianu potasu, ich toksyczność i cechy aplikacyjne. Wytwarzanie bezwodnika chromowego.
praca na kursie, dodano 01.07.2015
Cechy właściwości chemicznych wanadu: odkrycie, zastosowanie w przemyśle chemicznym. Opis wanadu w czystej postaci (ciągliwy metal o jasnoszarej barwie) i jego związków. Charakterystyka wyników rafinacji wanadu stali i innych metali.
streszczenie, dodano 23.01.2010
Chrom to twardy, błyszczący metal. Chrom jest składnikiem stali nierdzewnych, kwasoodpornych i żaroodpornych. Związki chromu. Tlen jest najpowszechniejszym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej. Produkcja i właściwości tlenu. Wykorzystanie tlenu.
raport, dodano 11.03.2006
Właściwości chemiczne manganu i jego związków. Przemysłowa produkcja manganu. Historia odkrycia chromu, informacje ogólne. Wskaźniki zużycia manganu i chromu, ich rola biologiczna. Wpływ braku lub nadmiaru mikroelementów na organizm człowieka.
streszczenie, dodano 20.01.2015
Stany utlenienia, konfiguracje elektronowe, liczby koordynacyjne i geometria związków chromu. Charakterystyka związków złożonych. Wielojądrowe kompleksy chromu i ich związki elektroniczne. Kompleksy fosforyzujące, wyższe stopnie utlenienia chromu.
praca na kursie, dodano 06.06.2010
Ogólna charakterystyka manganu, jego podstawowe właściwości fizyczne i chemiczne, historia odkryć i współczesne osiągnięcia badawcze. Występowanie tego pierwiastka chemicznego w przyrodzie, kierunki jego zastosowania w przemyśle, produkcji.
test, dodano 26.06.2013
Rozważanie budowy i właściwości chromu elektroosadzanego. Badanie cech technologicznych chromowania i przeprowadzanie jego obliczeń elektrycznych, termicznych i konstrukcyjnych. Badanie metod oczyszczania ścieków zawierających chrom z produkcji galwanicznej.
DEFINICJA
Chrom- dwudziesty czwarty element układu okresowego. Oznaczenie - Cr od łacińskiego „chrom”. Znajduje się w czwartym okresie, grupa VIB. Odnosi się do metali. Ładunek jądrowy wynosi 24.
Chrom zawarty jest w skorupie ziemskiej w ilości 0,02% (m/m). W naturze występuje głównie w postaci rudy chromowo-żelazowej FeO×Cr 2 O 3.
Chrom jest twardym, błyszczącym metalem (ryc. 1), topiącym się w temperaturze 1890 o C; jego gęstość wynosi 7,19 g/cm 3 . W temperaturze pokojowej chrom jest odporny zarówno na wodę, jak i powietrze. Rozcieńczone kwasy siarkowy i chlorowodorowy rozpuszczają chrom, uwalniając wodór. Chrom jest nierozpuszczalny w zimnym stężonym kwasie azotowym i po obróbce nim staje się pasywny.
Ryż. 1. Chrom. Wygląd.
Masa atomowa i cząsteczkowa chromu
DEFINICJA
Względna masa cząsteczkowa substancji(M r) to liczba pokazująca, ile razy masa danej cząsteczki jest większa od 1/12 masy atomu węgla, oraz względna masa atomowa pierwiastka(A r) - ile razy średnia masa atomów pierwiastka chemicznego jest większa niż 1/12 masy atomu węgla.
Ponieważ w stanie wolnym chrom występuje w postaci jednoatomowych cząsteczek Cr, wartości jego mas atomowych i cząsteczkowych są zbieżne. Są równe 51,9962.
Izotopy chromu
Wiadomo, że w przyrodzie chrom występuje w postaci czterech stabilnych izotopów 50 Cr, 52 Cr, 53 Cr i 54 Cr. Ich liczby masowe wynoszą odpowiednio 50, 52, 53 i 54. Jądro atomu izotopu chromu 50 Cr zawiera dwadzieścia cztery protony i dwadzieścia sześć neutronów, a pozostałe izotopy różnią się od niego jedynie liczbą neutronów.
Istnieją sztuczne izotopy chromu o liczbach masowych od 42 do 67, wśród których najbardziej stabilny jest 59 Cr z okresem półtrwania 42,3 minuty, a także jeden izotop jądrowy.
Jony chromu
Na zewnętrznym poziomie energetycznym atomu chromu znajduje się sześć elektronów, które są wartościowością:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 .
W wyniku oddziaływania chemicznego chrom oddaje swoje elektrony walencyjne, tj. jest ich dawcą i zamienia się w dodatnio naładowany jon:
Cr0-2e → Cr2+;
Cr0-3e → Cr3+;
Cr 0-6e → Cr 6+.
Cząsteczka i atom chromu
W stanie wolnym chrom występuje w postaci jednoatomowych cząsteczek Cr. Oto niektóre właściwości charakteryzujące atom i cząsteczkę chromu:
Stopy chromu
Chrom metaliczny stosowany jest do chromowania oraz jako jeden z najważniejszych składników stali stopowych. Wprowadzenie chromu do stali zwiększa jej odporność na korozję zarówno w środowiskach wodnych w normalnych temperaturach, jak i w gazach w podwyższonych temperaturach. Ponadto stale chromowe mają zwiększoną twardość. Chrom wchodzi w skład stali nierdzewnych, kwasoodpornych i żaroodpornych.
Przykłady rozwiązywania problemów
PRZYKŁAD 1
PRZYKŁAD 2
| Ćwiczenia | Tlenek chromu (VI) o masie 2 g rozpuszczono w wodzie o masie 500 g. Oblicz udział masowy kwasu chromowego H 2 CrO 4 w powstałym roztworze. |
| Rozwiązanie | Zapiszmy równanie reakcji wytwarzania kwasu chromowego z tlenku chromu (VI): CrO 3 + H 2 O = H 2 CrO 4. Znajdźmy masę rozwiązania: m roztwór = m(CrO 3) + m (H 2 O) = 2 + 500 = 502 g. n (CrO 3) = m (CrO 3) / M (CrO 3); n (CrO 3) = 2 / 100 = 0,02 mol. Zgodnie z równaniem reakcji n(CrO 3): n(H 2 CrO 4) = 1:1, co oznacza n(CrO 3) = n(H 2 CrO 4) = 0,02 mol. Wtedy masa kwasu chromowego będzie równa (masa molowa - 118 g/mol): m (H 2 CrO 4) = n (H 2 CrO 4) × M (H 2 CrO 4); m (H 2 CrO 4) = 0,02 × 118 = 2,36 g. Udział masowy kwasu chromowego w roztworze wynosi: ω = m substancja rozpuszczona / m roztwór × 100%; ω (H 2 CrO 4) = m substancji rozpuszczonej (H 2 CrO 4)/ m roztworu × 100%; ω (H 2 CrO 4) = 2,36 / 502 × 100% = 0,47%. |
| Odpowiedź | Udział masowy kwasu chromowego wynosi 0,47%. |