Хром и неговите съединения. Съединения на хром

Хромът е химичен елемент с атомен номер 24. Той е твърд, лъскав, стоманеносив метал, който се полира добре и не потъмнява. Използва се в сплави като неръждаема стомана и като покритие. Човешкото тяло се нуждае от малки количества тривалентен хром, за да метаболизира захарта, но Cr(VI) е силно токсичен.

Различни хромни съединения, като хромен (III) оксид и оловен хромат, са ярко оцветени и се използват в бои и пигменти. Червеният цвят на рубина се дължи на наличието на този химичен елемент. Някои вещества, особено натрият, са окислители, използвани за окисляване на органични съединения и (заедно със сярната киселина) за почистване на лабораторни стъклени съдове. В допълнение, хромният оксид (VI) се използва при производството на магнитна лента.

Откриване и етимология

Историята на откриването на химичния елемент хром е следната. През 1761 г. Йохан Готлоб Леман открива оранжево-червен минерал в Уралските планини и го нарича "сибирско червено олово". Въпреки че е идентифициран погрешно като съединение на олово със селен и желязо, материалът всъщност е оловен хромат с химическа формула PbCrO 4 . Днес е известен като минералът крокон.

През 1770 г. Питър Саймън Палас посетил мястото, където Леман открил червен оловен минерал, който имал много полезни пигментни свойства в боите. Използването на сибирско червено олово като боя се развива бързо. В допълнение, ярко жълто от крокон стана модерно.

През 1797 г. Никола-Луи Воклен получава проби от червено. Чрез смесване на крокон със солна киселина той получава оксида CrO 3 . Хромът като химичен елемент е изолиран през 1798 г. Воклен го получава чрез нагряване на оксид с въглен. Той също успя да открие следи от хром в скъпоценни камъни като рубин и изумруд.

През 1800 г. Cr се използва главно в бои и кожени соли. Днес 85% от метала се използва в сплави. Останалото се използва в химическата промишленост, производството на огнеупорни материали и леярната промишленост.

Произношението на химичния елемент хром съответства на гръцкото χρῶμα, което означава „цвят“, поради множеството цветни съединения, които могат да се получат от него.

Добив и производство

Елементът е направен от хромит (FeCr 2 O 4). Приблизително половината от тази руда в света се добива в Южна Африка. Освен това Казахстан, Индия и Турция са основните му производители. Има достатъчно проучени находища на хромит, но географски те са съсредоточени в Казахстан и Южна Африка.

Депозитите на самороден хром са редки, но съществуват. Например, той се добива в мина Удачная в Русия. Той е богат на диаманти и редуциращата среда спомага за образуването на чист хром и диаманти.

За промишленото производство на метал хромитните руди се обработват с разтопена основа (сода каустик, NaOH). В този случай се образува натриев хромат (Na 2 CrO 4), който се редуцира от въглерод до Cr 2 O 3 оксид. Металът се получава чрез нагряване на оксида в присъствието на алуминий или силиций.

През 2000 г. приблизително 15 Mt хромитна руда е добита и преработена в 4 Mt ферохром, 70% хром-желязо, с приблизителна пазарна стойност от 2,5 милиарда щатски долара.

Основни характеристики

Характеристиката на химичния елемент хром се дължи на факта, че той е преходен метал от четвъртия период на периодичната система и се намира между ванадий и манган. Включен в VI група. Топи се при температура 1907 °C. В присъствието на кислород хромът бързо образува тънък слой оксид, който предпазва метала от по-нататъшно взаимодействие с кислорода.

Като преходен елемент, той реагира с вещества в различни пропорции. Така той образува съединения, в които има различни степени на окисление. Хромът е химичен елемент с основни състояния +2, +3 и +6, от които +3 е най-стабилен. Освен това в редки случаи се наблюдават състояния +1, +4 и +5. Съединенията на хрома в степен на окисление +6 са силни окислители.

Какъв цвят е хром? Химическият елемент придава рубинен оттенък. Използваният Cr 2 O 3 се използва и като пигмент, наречен "хромово зелено". Неговите соли оцветяват стъклото в изумрудено зелен цвят. Хромът е химичен елемент, чието присъствие прави рубинено червено. Поради това се използва при производството на синтетични рубини.

изотопи

Изотопите на хрома имат атомни тегла от 43 до 67. Обикновено този химичен елемент се състои от три стабилни форми: 52 Cr, 53 Cr и 54 Cr. От тях 52 Cr е най-често срещаният (83,8% от целия естествен хром). Освен това са описани 19 радиоизотопа, от които 50 Cr е най-стабилният, с период на полуразпад над 1,8 x 10 17 години. 51 Cr има период на полуразпад от 27,7 дни, като за всички останали радиоактивни изотопи той не надвишава 24 часа, а за повечето от тях трае по-малко от една минута. Елементът има и две метастатии.

Изотопите на хрома в земната кора, като правило, придружават изотопи на манган, което намира приложение в геологията. 53Cr се образува по време на радиоактивното разпадане на 53Mn. Изотопното съотношение Mn/Cr подсилва друга информация за ранната история на Слънчевата система. Промените в съотношенията на 53 Cr/52 Cr и Mn/Cr от различни метеорити доказват, че новите атомни ядра са създадени точно преди формирането на Слънчевата система.

Химичен елемент хром: свойства, формула на съединенията

Хромният оксид (III) Cr 2 O 3, известен също като сесквиоксид, е един от четирите оксида на този химичен елемент. Получава се от хромит. Зеленото съединение обикновено се нарича "хромирано зелено", когато се използва като пигмент за боядисване на емайл и стъкло. Оксидът може да се разтвори в киселини, образувайки соли и в разтопени основи, хромити.

Калиев бихромат

K 2 Cr 2 O 7 е мощен окислител и е предпочитан като почистващ агент за лабораторни стъклени съдове от органични вещества. За целта се използва неговият наситен разтвор, но понякога се заменя с натриев бихромат, поради по-високата му разтворимост. В допълнение, той може да регулира процеса на окисляване на органични съединения, превръщайки първичния алкохол в алдехид и след това във въглероден диоксид.

Калиевият бихромат може да причини хромен дерматит. Хромът вероятно е причината за сенсибилизацията, водеща до развитие на дерматит, особено на ръцете и предмишниците, който е хроничен и труден за лечение. Подобно на други съединения на Cr(VI), калиевият бихромат е канцерогенен. Трябва да се работи с ръкавици и подходящо защитно оборудване.

Хромна киселина

Съединението има хипотетична структура H 2 CrO 4 . В природата не се срещат нито хромни, нито дихромни киселини, но техните аниони се намират в различни вещества. "Хромната киселина", която може да се намери в продажба, всъщност е нейният киселинен анхидрид - CrO 3 триоксид.

Оловен (II) хромат

PbCrO 4 има ярко жълт цвят и е практически неразтворим във вода. Поради тази причина е намерила приложение като оцветяващ пигмент под името "жълта корона".

Cr и петвалентна връзка

Хромът се отличава със способността си да образува петвалентни връзки. Съединението е създадено от Cr(I) и въглеводороден радикал. Между два хромни атома се образува петвалентна връзка. Формулата му може да бъде написана като Ar-Cr-Cr-Ar, където Ar е специфична ароматна група.

Приложение

Хромът е химичен елемент, чиито свойства са му осигурили много различни приложения, някои от които са изброени по-долу.

Придава на металите устойчивост на корозия и лъскава повърхност. Следователно хромът се включва в сплави като неръждаема стомана, използвани в приборите за хранене, например. Използва се и за хромиране.

Хромът е катализатор за различни реакции. Използва се за направата на форми за изпичане на тухли. Неговите соли загарят кожата. Калиевият бихромат се използва за окисляване на органични съединения като алкохоли и алдехиди, както и за почистване на лабораторна стъклария. Служи като фиксиращ агент за боядисване на тъкани и се използва също във фотографията и фотопечата.

CrO 3 се използва за направата на магнитни ленти (например за аудиозапис), които имат по-добри характеристики от филмите от железен оксид.

Роля в биологията

Тривалентният хром е химичен елемент, необходим за метаболизма на захарта в човешкото тяло. Обратно, шествалентният Cr е силно токсичен.

Предпазни мерки

Съединенията на металния хром и Cr(III) обикновено не се считат за опасни за здравето, но веществата, съдържащи Cr(VI), могат да бъдат токсични при поглъщане или вдишване. Повечето от тези вещества са дразнещи за очите, кожата и лигавиците. При хронична експозиция съединенията на хром (VI) могат да причинят увреждане на очите, ако не се лекуват правилно. В допълнение, той е признат канцероген. Смъртоносната доза от този химически елемент е около половин чаена лъжичка. Според препоръките на Световната здравна организация максимално допустимата концентрация на Cr (VI) в питейната вода е 0,05 mg на литър.

Тъй като съединенията на хром се използват в багрила и дъбене на кожа, те често се срещат в почвата и подпочвените води на изоставени промишлени обекти, които изискват екологично почистване и възстановяване. Грундът, съдържащ Cr(VI), все още се използва широко в космическата и автомобилната промишленост.

Свойства на елемента

Основните физични свойства на хрома са следните:

  • Атомен номер: 24.
  • Атомно тегло: 51.996.
  • Точка на топене: 1890 °C.
  • Точка на кипене: 2482 °C.
  • Степен на окисление: +2, +3, +6.
  • Електронна конфигурация: 3d 5 4s 1 .

Откриването на хром принадлежи към периода на бурно развитие на химико-аналитичните изследвания на соли и минерали. В Русия химиците проявиха особен интерес към анализа на минерали, открити в Сибир и почти непознати в Западна Европа. Един от тези минерали е сибирската червена оловна руда (крокоит), описана от Ломоносов. Минералът е изследван, но в него не са открити нищо освен оксиди на олово, желязо и алуминий. Въпреки това, през 1797 г. Vauquelin, чрез кипене на фино смляна проба от минерала с поташ и утаяване на оловен карбонат, получава оранжево-червен разтвор. От този разтвор той кристализира рубиненочервена сол, от която са изолирани оксид и свободен метал, различен от всички известни метали. Воклен му се обади хром ( Chrome ) от гръцката дума- оцветяване, цвят; Вярно, тук не се има предвид свойствата на метала, а неговите ярко оцветени соли.

Намиране в природата.

Най-важната хромна руда с практическо значение е хромитът, чийто приблизителен състав съответства на формулата FeCrO ​​​​4.

Среща се в Мала Азия, в Урал, в Северна Америка, в Южна Африка. От техническо значение е и споменатият по-горе минерал крокоит - PbCrO 4. Хромният оксид (3) и някои от другите му съединения също се срещат в природата. В земната кора съдържанието на хром в метал е 0,03%. Хромът се намира на Слънцето, звездите, метеорити.

Физични свойства.

Хромът е бял, твърд и чуплив метал, изключително химически устойчив на киселини и основи. Окислява се на въздух и има тънък прозрачен оксиден филм на повърхността. Хромът има плътност 7,1 g / cm 3, точката му на топене е +1875 0 C.

Касова бележка.

При силно нагряване на хромова желязна руда с въглища, хромът и желязото се редуцират:

FeO * Cr 2 O 3 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO

В резултат на тази реакция се образува сплав от хром с желязо, която се характеризира с висока якост. За да се получи чист хром, той се редуцира от хромен (3) оксид с алуминий:

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

В този процес обикновено се използват два оксида - Cr 2 O 3 и CrO 3

Химични свойства.

Благодарение на тънък защитен оксиден филм, покриващ повърхността на хрома, той е силно устойчив на агресивни киселини и основи. Хромът не реагира с концентрирана азотна и сярна киселина, както и с фосфорна киселина. Хромът взаимодейства с алкали при t = 600-700 o C. Въпреки това, хромът взаимодейства с разредена сярна и солна киселина, измествайки водорода:

2Cr + 3H 2 SO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2
2Cr + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2

При високи температури хромът изгаря в кислород, за да образува оксид (III).

Горещият хром реагира с водна пара:

2Cr + 3H 2 O \u003d Cr 2 O 3 + 3H 2

Хромът също реагира с халогени при високи температури, халогени с водород, сяра, азот, фосфор, въглища, силиций, бор, например:

Cr + 2HF = CrF 2 + H 2
2Cr + N2 = 2CrN
2Cr + 3S = Cr2S3
Cr + Si = CrSi

Горните физични и химични свойства на хрома са намерили своето приложение в различни области на науката и технологиите. Например хромът и неговите сплави се използват за получаване на високоякостни, устойчиви на корозия покрития в машиностроенето. Сплавите под формата на ферохром се използват като металорежещи инструменти. Хромираните сплави са намерили приложение в медицинската технология, в производството на оборудване за химически процеси.

Позицията на хрома в периодичната таблица на химичните елементи:

Хромът оглавява страничната подгрупа на VI група на периодичната система от елементи. Електронната му формула е следната:

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

При запълването на орбиталите с електрони при атома на хрома се нарушава закономерността, според която 4S орбиталата трябва да се запълни първо до състояние 4S 2 . Въпреки това, поради факта, че 3d орбиталата заема по-благоприятна енергийна позиция в атома на хрома, тя се запълва до стойността 4d 5 . Такова явление се наблюдава в атомите на някои други елементи от вторичните подгрупи. Хромът може да проявява степени на окисление от +1 до +6. Най-стабилни са съединенията на хрома със степен на окисление +2, +3, +6.

Съединения на двувалентен хром.

Хромов оксид (II) CrO - пирофорен черен прах (пирофорен - способността да се запалва във въздуха във фино раздробено състояние). CrO се разтваря в разредена солна киселина:

CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O

Във въздуха, при нагряване над 100 0 C, CrO се превръща в Cr 2 O 3.

Солите на двувалентния хром се образуват чрез разтваряне на металния хром в киселини. Тези реакции протичат в атмосфера на неактивен газ (например H 2), т.к в присъствието на въздух Cr(II) лесно се окислява до Cr(III).

Хромният хидроксид се получава под формата на жълта утайка чрез действието на алкален разтвор върху хром (II) хлорид:

CrCl 2 + 2NaOH = Cr(OH) 2 + 2NaCl

Cr(OH) 2 има основни свойства, е редуциращ агент. Хидратираният Cr2+ йон е оцветен в бледосиньо. Воден разтвор на CrCl 2 има син цвят. Във въздуха във водни разтвори съединенията на Cr(II) се превръщат в съединения на Cr(III). Това е особено изразено за Cr(II) хидроксид:

4Cr(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Cr(OH) 3

Съединения на тривалентен хром.

Хромният оксид (III) Cr 2 O 3 е огнеупорен зелен прах. По твърдост е близо до корунда. В лабораторията може да се получи чрез нагряване на амониев дихромат:

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

Cr 2 O 3 - амфотерен оксид, когато се слее с алкали, образува хромити: Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O

Хромният хидроксид също е амфотерно съединение:

Cr(OH) 3 + HCl = CrCl 3 + 3H 2 O
Cr(OH) 3 + NaOH = NaCrO 2 + 2H 2 O

Безводният CrCl 3 има вид на тъмно лилави листа, напълно е неразтворим в студена вода и се разтваря много бавно при кипене. Безводен хромов сулфат (III) Cr 2 (SO 4) 3 розов, също слабо разтворим във вода. В присъствието на редуциращи агенти образува лилав хромов сулфат Cr 2 (SO 4) 3 * 18H 2 O. Известни са и зелени хромови сулфатни хидрати, съдържащи по-малко количество вода. Хромовата стипца KCr(SO 4) 2 *12H 2 O кристализира от разтвори, съдържащи виолетов хромов сулфат и калиев сулфат. Разтвор на хромова стипца става зелен при нагряване поради образуването на сулфати.

Реакции с хром и неговите съединения

Почти всички хромни съединения и техните разтвори са интензивно оцветени. Имайки безцветен разтвор или бяла утайка, можем да заключим с голяма степен на вероятност, че хромът отсъства.

  1. Силно нагряваме в пламъка на горелка върху порцеланова чаша такова количество калиев дихромат, което да се побере на върха на ножа. Солта няма да отдели вода от кристализация, но ще се стопи при температура около 400 0 C с образуването на тъмна течност. Загряваме още няколко минути на силен огън. След охлаждане върху парчето се образува зелена утайка. Част от него е разтворима във вода (пожълтява), а другата част остава на парчето. Солта се разлага при нагряване, което води до образуването на разтворим жълт калиев хромат K 2 CrO 4 и зелен Cr 2 O 3 .
  2. Разтворете 3 g прахообразен калиев дихромат в 50 ml вода. Към една част добавете малко калиев карбонат. Той ще се разтвори с отделянето на CO 2 и цветът на разтвора ще стане светложълт. Хроматът се образува от калиев дихромат. Ако сега добавим 50% разтвор на сярна киселина на части, тогава червено-жълтият цвят на бихромата ще се появи отново.
  3. Изсипете в епруветка 5 мл. разтвор на калиев дихромат, кипва се с 3 ml концентрирана солна киселина на течение. От разтвора се отделя жълто-зелен отровен газообразен хлор, тъй като хроматът ще окисли HCl до Cl 2 и H 2 O. Самият хромат ще се превърне в зелен тривалентен хромен хлорид. Той може да бъде изолиран чрез изпаряване на разтвора и след това чрез сливане със сода и нитрат, превърнат в хромат.
  4. Когато се добави разтвор на оловен нитрат, се утаява жълт оловен хромат; при взаимодействие с разтвор на сребърен нитрат се образува червено-кафява утайка от сребърен хромат.
  5. Добавете водороден пероксид към разтвор на калиев бихромат и подкиселете разтвора със сярна киселина. Разтворът придобива тъмносин цвят поради образуването на хромен пероксид. Пероксидът, когато се разклати с малко етер, ще се превърне в органичен разтворител и ще го оцвети в синьо. Тази реакция е специфична за хрома и е много чувствителна. Може да се използва за откриване на хром в метали и сплави. На първо място, е необходимо да се разтвори металът. При продължително кипене с 30% сярна киселина (може да се добави и солна киселина), хромът и много стомани се разтварят частично. Полученият разтвор съдържа хром (III) сулфат. За да можем да проведем реакция на откриване, първо го неутрализираме със сода каустик. Утаява се сиво-зелен хром (III) хидроксид, който се разтваря в излишък от NaOH и образува зелен натриев хромит. Филтрирайте разтвора и добавете 30% водороден прекис. При нагряване разтворът ще пожълтее, тъй като хромитът се окислява до хромат. Подкисляването ще доведе до син цвят на разтвора. Оцветеното съединение може да се екстрахира чрез разклащане с етер.

Аналитични реакции за хромни йони.

  1. Към 3-4 капки от разтвор на хромен хлорид CrCl3 се добавя 2М разтвор на NaOH, докато първоначалната утайка се разтвори. Обърнете внимание на цвета на образувания натриев хромит. Загрейте получения разтвор на водна баня. Какво се случва?
  2. Към 2-3 капки разтвор на CrCl3 добавете равен обем 8М разтвор на NaOH и 3-4 капки 3% разтвор на H2O2. Загрейте реакционната смес на водна баня. Какво се случва? Каква утайка се образува, ако полученият оцветен разтвор се неутрализира, към него се добави CH 3 COOH и след това Pb (NO 3) 2?
  3. Изсипете 4-5 капки разтвори на хромов сулфат Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 и KMnO 4 в епруветка. Загрейте мястото на реакцията за няколко минути на водна баня. Обърнете внимание на промяната в цвета на разтвора. Какво го е причинило?
  4. Към 3-4 капки разтвор на K 2 Cr 2 O 7, подкислен с азотна киселина, добавете 2-3 капки разтвор на H 2 O 2 и разбъркайте. Синият цвят на разтвора, който се появява, се дължи на появата на перхромна киселина H 2 CrO 6:

Cr 2 O 7 2- + 4H 2 O 2 + 2H + = 2H 2 CrO 6 + 3H 2 O

Обърнете внимание на бързото разлагане на H 2 CrO 6:

2H 2 CrO 6 + 8H+ = 2Cr 3+ + 3O 2 + 6H 2 O
син цвят зелен цвят

Перхромната киселина е много по-стабилна в органични разтворители.

  1. Към 3-4 капки разтвор на K 2 Cr 2 O 7, подкислен с азотна киселина, добавете 5 капки изоамилов алкохол, 2-3 капки разтвор на H 2 O 2 и разклатете реакционната смес. Слоят от органичен разтворител, който плава нагоре, е оцветен в ярко синьо. Цветът избледнява много бавно. Сравнете стабилността на H 2 CrO 6 в органична и водна фази.
  2. Когато CrO 4 2- и Ba 2+ йони взаимодействат, се утаява жълта утайка от бариев хромат BaCrO 4.
  3. Сребърният нитрат образува керемиденочервена утайка от сребърен хромат с CrO 4 2 йони.
  4. Вземете три епруветки. Поставете 5-6 капки разтвор на K 2 Cr 2 O 7 в един от тях, същият обем разтвор на K 2 CrO 4 във втория и три капки от двата разтвора в третия. След това добавете три капки разтвор на калиев йодид към всяка епруветка. Обяснете резултата. Подкиселете разтвора във втората епруветка. Какво се случва? Защо?

Забавни експерименти с хромни съединения

  1. Смес от CuSO 4 и K 2 Cr 2 O 7 става зелена при добавяне на основа и става жълта в присъствието на киселина. Чрез нагряване на 2 mg глицерол с малко количество (NH 4) 2 Cr 2 O 7 и след това добавяне на алкохол, след филтруване се получава яркозелен разтвор, който става жълт при добавяне на киселина и става зелен в неутрална или алкална среда среден.
  2. Поставете в центъра на кутията с термитна "рубинена смес" - добре смляна и поставена в алуминиево фолио Al 2 O 3 (4,75 g) с добавка на Cr 2 O 3 (0,25 g). За да не изстива бурканът по-дълго, е необходимо да го заровите под горния ръб в пясъка и след като термитът се запали и реакцията започне, покрийте го с железен лист и го напълнете с пясък. Банка за изкопаване за един ден. Резултатът е червено-рубинен прах.
  3. 10 g калиев бихромат се стриват с 5 g натриев или калиев нитрат и 10 g захар. Сместа се навлажнява и се смесва с колодий. Ако прахът се компресира в стъклена тръба и след това пръчката се избута и се запали от края, тогава ще започне да изпълзи „змия“, първо черна, а след охлаждане - зелена. Пръчка с диаметър 4 мм гори със скорост около 2 мм в секунда и се удължава 10 пъти.
  4. Ако смесите разтвори на меден сулфат и калиев дихромат и добавите малко разтвор на амоняк, тогава ще изпадне аморфна кафява утайка от състава 4СuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O, която се разтваря в солна киселина, за да образува жълт разтвор и в излишък на амоняк се получава зелен разтвор. Ако към този разтвор се добави допълнително алкохол, ще се образува зелена утайка, която след филтриране става синя, а след изсушаване - синьо-виолетова с червени искри, ясно видими на силна светлина.
  5. Хромният оксид, останал след експериментите с „вулкан“ или „фараонова змия“, може да бъде регенериран. За да направите това, е необходимо да се стопят 8 g Cr 2 O 3 и 2 g Na 2 CO 3 и 2,5 g KNO 3 и да се третира охладената сплав с вряла вода. Получава се разтворим хромат, който също може да се превърне в други Cr(II) и Cr(VI) съединения, включително оригиналния амониев дихромат.

Примери за редокс преходи, включващи хром и неговите съединения

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

а) (NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O б) Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O
в) 2NaCrO 2 + 3Br 2 + 8NaOH = 6NaBr + 2Na 2 CrO 4 + 4H 2 O
г) 2Na 2 CrO 4 + 2HCl = Na 2 Cr 2 O 7 + 2NaCl + H 2 O

2. Cr(OH) 2 -- Cr(OH) 3 -- CrCl 3 -- Cr 2 O 7 2- -- CrO 4 2-

а) 2Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H 2 O = 2Cr(OH) 3
б) Cr(OH) 3 + 3HCl = CrCl 3 + 3H 2 O
в) 2CrCl 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 O = K 2 Cr 2 O 7 + 2Mn(OH) 2 + 6HCl
г) K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH = 2K 2 CrO 4 + H 2 O

3. CrO - Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - Cr (NO 3) 3 - Cr 2 O 3 - CrO - 2
Cr2+

а) CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O
б) CrO + H 2 O \u003d Cr (OH) 2
в) Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H 2 O = 2Cr(OH) 3
г) Cr(OH) 3 + 3HNO 3 = Cr(NO 3) 3 + 3H 2 O
д) 4Cr (NO 3) 3 \u003d 2Cr 2 O 3 + 12NO 2 + O 2
е) Cr 2 O 3 + 2 NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O

Chrome елемент като художник

Химиците доста често се обръщат към проблема за създаването на изкуствени пигменти за боядисване. През 18-19 век е разработена технологията за получаване на много изобразителни материали. Луи Никола Воклен през 1797 г., който открива неизвестния досега елемент хром в сибирската червена руда, приготвя нова, забележително стабилна боя - хромово зелено. Неговият хромофор е воден хромен (III) оксид. Под името "изумрудено зелено" започва да се произвежда през 1837 г. По-късно L. Vauquelen предлага няколко нови бои: барит, цинк и хромово жълто. С течение на времето те бяха заменени от по-устойчиви жълти, оранжеви пигменти на базата на кадмий.

Chrome green е най-издръжливата и светлоустойчива боя, която не се влияе от атмосферните газове. Втрито в масло, хром зеленото има голяма покривност и е способно да изсъхне бързо, следователно от 19 век. намира широко приложение в живописта. Има голямо значение при рисуването на порцелан. Факт е, че порцелановите продукти могат да бъдат украсени както с подглазурно, така и с надглазурно боядисване. В първия случай боите се нанасят върху повърхността само на леко изпечен продукт, който след това се покрива със слой глазура. Следва основното, високотемпературно изпичане: за синтероване на порцелановата маса и разтопяване на глазурата, продуктите се нагряват до 1350 - 1450 0 С. Много малко бои могат да издържат на такава висока температура без химически промени, а в старите дни имаше само две от тях - кобалт и хром. Черният оксид на кобалта, нанесен върху повърхността на порцеланов предмет, се слива с глазурата по време на изпичане, като химически взаимодейства с нея. В резултат на това се образуват ярко сини кобалтови силикати. Този кобалтово син порцелан е добре познат на всички. Хромният оксид (III) не взаимодейства химически с компонентите на глазурата и просто лежи между порцелановите парчета и прозрачната глазура с "глух" слой.

В допълнение към хромово зелено, художниците използват бои, получени от Volkonskoite. Този минерал от групата на монтморилонитите (глинен минерал от подкласа на сложните силикати Na (Mo, Al), Si 4 O 10 (OH) 2) е открит през 1830 г. от руския минералог Кемерер и е кръстен на М. Н. Волконская, дъщерята на героя на битката при Бородино, генерал Н. Н. Раевски, съпруга на декабриста С. Г. Волконски Волконскитът е глина, съдържаща до 24% хромен оксид, както и оксиди на алуминий и желязо (III), определя разнообразното му оцветяване - от цвета на потъмнялата зимна ела до яркозеления цвят на блатна жаба.

Пабло Пикасо се обърна към геолозите на нашата страна с молба да проучат запасите на Volkonskoite, което придава на боята уникален свеж тон. В момента е разработен метод за получаване на изкуствен волконскит. Интересно е да се отбележи, че според съвременните изследвания руските иконописци са използвали бои от този материал още през Средновековието, много преди „официалното“ му откриване. Зеленото на Guinier (създадено през 1837 г.), чиято хромоформа е хидрат на хромов оксид Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O, където част от водата е химически свързана и част адсорбирана, също беше популярна сред художниците. Този пигмент придава на боята изумруден оттенък.

сайт, с пълно или частично копиране на материала, връзката към източника е задължителна.

Хромът е елемент от странична подгрупа на 6-та група от 4-ти период на периодичната система на химичните елементи на Д. И. Менделеев с атомен номер 24. Означава се със символа Cr (лат. Chromium). Простото вещество хром е синкаво-бял твърд метал.

Химични свойства на хрома

При нормални условия хромът реагира само с флуор. При високи температури (над 600°C) той взаимодейства с кислород, халогени, азот, силиций, бор, сяра и фосфор.

4Cr + 3O 2 – t° → 2Cr 2 O 3

2Cr + 3Cl 2 – t° → 2CrCl 3

2Cr + N 2 – t° → 2CrN

2Cr + 3S – t° → Cr 2 S 3

В горещо състояние той реагира с водна пара:

2Cr + 3H 2 O → Cr 2 O 3 + 3H 2

Хромът се разтваря в разредени силни киселини (HCl, H 2 SO 4)

При липса на въздух се образуват Cr 2+ соли, а във въздуха Cr 3+ соли.

Cr + 2HCl → CrCl 2 + H 2

2Cr + 6HCl + O 2 → 2CrCl 3 + 2H 2 O + H 2

Наличието на защитен оксиден филм върху повърхността на метала обяснява неговата пасивност по отношение на концентрирани разтвори на киселини - окислители.

Съединения на хром

Хром(II) оксиди хром(II) хидроксид са основни.

Cr(OH) 2 + 2HCl → CrCl 2 + 2H 2 O

Съединенията на хром (II) са силни редуциращи агенти; преминават в съединения на хром (III) под действието на атмосферния кислород.

2CrCl 2 + 2HCl → 2CrCl 3 + H 2

4Cr(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4Cr(OH) 3

Хромов оксид (III) Cr 2 O 3 е зелен, неразтворим във вода прах. Може да се получи чрез калциниране на хромов (III) хидроксид или калиеви и амониеви дихромати:

2Cr(OH) 3 – t° → Cr 2 O 3 + 3H 2 O

4K 2 Cr 2 O 7 – t° → 2Cr 2 O 3 + 4K 2 CrO 4 + 3O 2

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 - t ° → Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O (реакция на вулкан)

амфотерен оксид. Когато Cr 2 O 3 се слее с алкали, сода и киселинни соли, се получават хромни съединения със степен на окисление (+3):

Cr 2 O 3 + 2NaOH → 2NaCrO 2 + H 2 O

Cr 2 O 3 + Na 2 CO 3 → 2NaCrO 2 + CO 2

При сливане със смес от алкали и окислител се получават хромни съединения в степен на окисление (+6):

Cr 2 O 3 + 4KOH + KClO 3 → 2K 2 CrO 4 + KCl + 2H 2 O

Хром (III) хидроксид C r (OH) 3. амфотерен хидроксид. Сиво-зелено, разлага се при нагряване, губи вода и образува зелено метахидроксид CrO(OH). Не се разтваря във вода. Той се утаява от разтвора като сиво-син и синкаво-зелен хидрат. Реагира с киселини и основи, не взаимодейства с амонячен хидрат.

Има амфотерни свойства - разтваря се както в киселини, така и в основи:

2Cr(OH) 3 + 3H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O Cr(OH) 3 + ZH + = Cr 3+ + 3H 2 O

Cr (OH) 3 + KOH → K, Cr (OH) 3 + ZON - (конц.) \u003d [Cr (OH) 6] 3-

Cr (OH) 3 + KOH → KCrO 2 + 2H 2 O Cr (OH) 3 + MON \u003d MCrO 2 (зелен) + 2H 2 O (300-400 ° C, M \u003d Li, Na)

Cr(OH) 3 →(120 о ° Сз 2 О) CrO(OH) →(430-1000 0 С –з 2 О) Cr2O3

2Cr(OH) 3 + 4NaOH (конц.) + ZN 2 O 2 (конц.) \u003d 2Na 2 CrO 4 + 8H 2 0

Касова бележка: утаяване с амонячен хидрат от разтвор на хромови (III) соли:

Cr3+ + 3(NH3H2O) = СЪСr(OH) 3 ↓+ ЗНН 4+

Cr 2 (SO 4) 3 + 6NaOH → 2Cr(OH) 3 ↓+ 3Na 2 SO 4 (при излишък на алкали - утайката се разтваря)

Солите на хром (III) имат лилав или тъмнозелен цвят. По химични свойства те приличат на безцветни алуминиеви соли.

Cr(III) съединенията могат да проявяват както окислителни, така и редуциращи свойства:

Zn + 2Cr +3 Cl 3 → 2Cr +2 Cl 2 + ZnCl 2

2Cr +3 Cl 3 + 16NaOH + 3Br 2 → 6NaBr + 6NaCl + 8H 2 O + 2Na 2 Cr +6 O 4

Съединения на шествалентен хром

Хром(VI) оксид CrO 3 - яркочервени кристали, разтворими във вода.

Получава се от калиев хромат (или дихромат) и H 2 SO 4 (конц.).

K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 → CrO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O

K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 → 2CrO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O

CrO 3 - киселинен оксид, образува жълти хромати CrO 4 2- с алкали:

CrO 3 + 2KOH → K 2 CrO 4 + H 2 O

В кисела среда хроматите се превръщат в оранжеви дихромати Cr 2 O 7 2-:

2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 → K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O

В алкална среда тази реакция протича в обратна посока:

K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH → 2K 2 CrO 4 + H 2 O

Калиевият дихромат е окислител в кисела среда:

K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 3Na 2 SO 3 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + 4H 2 O

K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 3NaNO 2 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3NaNO 3 + K 2 SO 4 + 4H 2 O

K 2 Cr 2 O 7 + 7H 2 SO 4 + 6KI = Cr 2 (SO 4) 3 + 3I 2 + 4K 2 SO 4 + 7H 2 O

K 2 Cr 2 O 7 + 7H 2 SO 4 + 6FeSO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O

Калиев хромат K 2 Кр Около 4 . Oksosol. Жълт, нехигроскопичен. Топи се без разлагане, термично стабилен. Силно разтворим във вода жълтоцветът на разтвора съответства на йона CrO 4 2-, леко хидролизира аниона. В кисела среда той преминава в K 2 Cr 2 O 7. Окислител (по-слаб от K 2 Cr 2 O 7). Влиза в йонообменни реакции.

Качествена реакциявърху йона CrO 4 2- - утаяване на жълта утайка от бариев хромат, разлагаща се в силно кисела среда. Използва се като фиксатор за боядисване на тъкани, средство за дъбене на кожа, селективен окислител и реагент в аналитичната химия.

Уравнения на най-важните реакции:

2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 (30%) = K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O

2K 2 CrO 4 (t) + 16HCl (конц., хоризонт) \u003d 2CrCl 3 + 3Cl 2 + 8H 2 O + 4KCl

2K 2 CrO 4 +2H 2 O+3H 2 S=2Cr(OH) 3 ↓+3S↓+4KOH

2K 2 CrO 4 +8H 2 O+3K 2 S=2K[Сr(OH) 6]+3S↓+4KOH

2K 2 CrO 4 + 2AgNO 3 \u003d KNO 3 + Ag 2 CrO 4 (червен) ↓

Качествен отговор:

K 2 CrO 4 + BaCl 2 \u003d 2KSl + BaCrO 4 ↓

2ВаСrO 4 (t) + 2НCl (разб.) = ВаСr 2 O 7(p) + ВаС1 2 + Н 2 O

Касова бележка: синтероване на хромит с поташ на въздух:

4(Cr 2 Fe ‖‖)O 4 + 8K 2 CO 3 + 7O 2 = 8K 2 CrO 4 + 2Fe 2 O 3 + 8СO 2 (1000 °С)

Калиев дихромат К 2 Кр 2 О 7 . Oksosol. техническо име хромпик. Оранжево-червен, нехигроскопичен. Топи се без разлагане, разлага се при допълнително нагряване. Силно разтворим във вода оранжевоцветът на разтвора съответства на йона Cr 2 O 7 2-). В алкална среда образува K 2 CrO 4 . Типичен окислител в разтвор и при стопяване. Влиза в йонообменни реакции.

Качествени реакции- синьо оцветяване на етерен разтвор в присъствието на H 2 O 2, синьо оцветяване на воден разтвор под действието на атомен водород.

Използва се като средство за дъбене на кожа, стъргащо средство за боядисване на тъкани, компонент на пиротехнически състави, реагент в аналитичната химия, инхибитор на металната корозия, смесен с H 2 SO 4 (конц.) - за измиване на химически съдове.

Уравнения на най-важните реакции:

4K 2 Cr 2 O 7 \u003d 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3O 2 (500-600 o C)

K 2 Cr 2 O 7 (t) + 14HCl (конц.) \u003d 2CrCl 3 + 3Cl 2 + 7H 2 O + 2KCl (кипящ)

K 2 Cr 2 O 7 (t) + 2H 2 SO 4 (96%) ⇌2KHSO 4 + 2CrO 3 + H 2 O („хромна смес“)

K 2 Cr 2 O 7 +KOH (конц.) \u003d H 2 O + 2K 2 CrO 4

Cr 2 O 7 2- + 14H + + 6I - \u003d 2Cr 3+ + 3I 2 ↓ + 7H 2 O

Cr 2 O 7 2- + 2H + + 3SO 2 (g) \u003d 2Cr 3+ + 3SO 4 2- + H 2 O

Cr 2 O 7 2- + H 2 O + 3H 2 S (g) \u003d 3S ↓ + 2OH - + 2Cr 2 (OH) 3 ↓

Cr 2 O 7 2- (конц.) + 2Ag + (разб.) \u003d Ag 2 Cr 2 O 7 (толкова червено) ↓

Cr 2 O 7 2- (разб.) + H 2 O + Pb 2+ \u003d 2H + + 2PbCrO 4 (червен) ↓

K 2 Cr 2 O 7 (t) + 6HCl + 8H 0 (Zn) \u003d 2CrCl 2 (syn) + 7H 2 O + 2KCl

Касова бележка:обработка на K 2 CrO 4 със сярна киселина:

2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 (30%) = К 2Кр 2 О 7 + K 2 SO 4 + H 2 O

"Национален изследователски Томски политехнически университет"

Институт по геоекология и геохимия на природните ресурси

хром

По дисциплина:

Химия

Завършено:

студент от група 2G41 Ткачева Анастасия Владимировна 29.10.2014 г.

Проверено:

учител Стас Николай Федорович

Позиция в периодичната система

хром- елемент от странична подгрупа на 6-та група от 4-ти период на периодичната система от химични елементи на Д. И. Менделеев с атомен номер 24. Обозначава се със символа Кр(лат. хром). просто вещество хром- твърд синкаво-бял метал. Хромът понякога се нарича черен метал.

Структурата на атома

17 Cl) 2) 8) 7 - схема на структурата на атома

1s2s2p3s3p - електронна формула

Атомът се намира в период III и има три енергийни нива

Атомът се намира в VII в групата, в основната подгрупа - на външно енергийно ниво от 7 електрона

Свойства на елемента

Физични свойства

Хромът е бял лъскав метал с кубична центрирана решетка, a = 0,28845 nm, характеризираща се с твърдост и крехкост, с плътност 7,2 g / cm 3, един от най-твърдите чисти метали (на второ място след берилий, волфрам и уран ), с точка на топене 1903 градуса. И с точка на кипене около 2570 градуса. C. Във въздуха повърхността на хрома е покрита с оксиден филм, който го предпазва от по-нататъшно окисляване. Добавянето на въглерод към хрома допълнително увеличава неговата твърдост.

Химични свойства

Хромът при нормални условия е инертен метал, при нагряване става доста активен.

    Взаимодействие с неметали

При нагряване над 600°C хромът изгаря в кислород:

4Cr + 3O 2 \u003d 2Cr 2 O 3.

Реагира с флуор при 350°C, с хлор при 300°C, с бром при червена температура, образувайки хромови (III) халиди:

2Cr + 3Cl 2 = 2CrCl 3 .

Реагира с азота при температури над 1000°C, за да образува нитриди:

2Cr + N 2 = 2CrN

или 4Cr + N 2 = 2Cr 2 N.

2Cr + 3S = Cr 2 S 3 .

Реагира с бор, въглерод и силиций, за да образува бориди, карбиди и силициди:

Cr + 2B = CrB 2 (възможно е образуването на Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 4),

2Cr + 3C \u003d Cr 2 C 3 (възможно е образуването на Cr 23 C 6, Cr 7 B 3),

Cr + 2Si = CrSi 2 (възможно образуване на Cr 3 Si, Cr 5 Si 3, CrSi).

Не взаимодейства директно с водорода.

    Взаимодействие с вода

Във фино смляно горещо състояние хромът реагира с вода, образувайки хромен (III) оксид и водород:

2Cr + 3H 2 O \u003d Cr 2 O 3 + 3H 2

    Взаимодействие с киселини

В електрохимичната серия от напрежения на металите хромът е преди водорода, той измества водорода от разтвори на неокисляващи киселини:

Cr + 2HCl \u003d CrCl 2 + H 2;

Cr + H 2 SO 4 \u003d CrSO 4 + H 2.

В присъствието на атмосферен кислород се образуват соли на хром (III):

4Cr + 12HCl + 3O 2 = 4CrCl 3 + 6H 2 O.

Концентрираните азотна и сярна киселина пасивират хрома. Хромът може да се разтвори в тях само при силно нагряване, образуват се хромни (III) соли и киселинно-редукционни продукти:

2Cr + 6H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O;

Cr + 6HNO 3 \u003d Cr (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.

    Взаимодействие с алкални реактиви

Във водни разтвори на основи хромът не се разтваря, той бавно реагира с алкални стопилки, за да образува хромити и да отдели водород:

2Cr + 6KOH \u003d 2KCrO 2 + 2K 2 O + 3H 2.

Реагира с алкални стопилки на окислители, като калиев хлорат, докато хромът преминава в калиев хромат:

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

    Възстановяване на метали от оксиди и соли

Хромът е активен метал, способен да измества металите от разтвори на техните соли: 2Cr + 3CuCl 2 = 2CrCl 3 + 3Cu.

Свойства на просто вещество

Стабилен на въздух поради пасивация. По същата причина не реагира със сярна и азотна киселина. При 2000 ° C той изгаря с образуването на зелен хром (III) оксид Cr 2 O 3, който има амфотерни свойства.

Синтезирани съединения на хром с бор (бориди Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 2, CrB 4 и Cr 5 B 3), с въглерод (карбиди Cr 23 C 6, Cr 7 C 3 и Cr 3 C 2) , със силиций (силициди Cr 3 Si, Cr 5 Si 3 и CrSi) и азот (нитриди CrN и Cr 2 N).

Cr(+2) съединения

Степента на окисление +2 съответства на основния оксид CrO (черен). Cr 2+ соли (сини разтвори) се получават чрез редуциране на Cr 3+ соли или дихромати с цинк в кисела среда („водород по време на изолиране“):

Всички тези Cr 2+ соли са силни редуциращи агенти, до степента, в която изместват водорода от водата при престой. Кислородът във въздуха, особено в кисела среда, окислява Cr 2+, в резултат на което синият разтвор бързо става зелен.

Кафяв или жълт Cr(OH) 2 хидроксид се утаява, когато се добавят основи към разтвори на хромови (II) соли.

Синтезирани са хромови дихалогениди CrF 2 , CrCl 2 , CrBr 2 и CrI 2

Cr(+3) съединения

Степента на окисление +3 съответства на амфотерния оксид Cr 2 O 3 и хидроксида Cr (OH) 3 (и двата зелени). Това е най-стабилното състояние на окисление на хрома. Хромните съединения в това състояние на окисление имат цвят от мръсно лилав (йон 3+) до зелен (аниони присъстват в координационната сфера).

Cr 3+ е склонен към образуване на двойни сулфати под формата M I Cr (SO 4) 2 12H 2 O (стипца)

Хром (III) хидроксид се получава чрез въздействие с амоняк върху разтвори на хромови (III) соли:

Cr+3NH+3H2O→Cr(OH)↓+3NH

Могат да се използват алкални разтвори, но в техния излишък се образува разтворим хидроксокомплекс:

Cr+3OH→Cr(OH)↓

Cr(OH)+3OH→

Чрез сливане на Cr 2 O 3 с алкали се получават хромити:

Cr2O3+2NaOH→2NaCrO2+H2O

Некалцинираният хромен (III) оксид се разтваря в алкални разтвори и в киселини:

Cr2O3+6HCl→2CrCl3+3H2O

Когато съединенията на хром (III) се окисляват в алкална среда, се образуват съединения на хром (VI):

2Na+3HO→2NaCrO+2NaOH+8HO

Същото се случва, когато хромният (III) оксид се слее с алкали и окислители или с алкали във въздуха (в този случай стопилката става жълта):

2Cr2O3+8NaOH+3O2→4Na2CrO4+4H2O

Хромни съединения (+4)[

При внимателно разлагане на хромен оксид (VI) CrO 3 при хидротермални условия се получава хромен оксид (IV) CrO 2, който е феромагнитен и има метална проводимост.

Сред хромните тетрахалогениди CrF4 е стабилен, хромният тетрахлорид CrCl4 съществува само в пари.

Хромни съединения (+6)

Степента на окисление +6 съответства на киселинния хромен оксид (VI) CrO 3 и редица киселини, между които има равновесие. Най-простите от тях са хромен H 2 CrO 4 и двухромен H 2 Cr 2 O 7 . Те образуват две серии соли: съответно жълти хромати и оранжеви дихромати.

Хромният оксид (VI) CrO 3 се образува при взаимодействието на концентрирана сярна киселина с разтвори на дихромати. Типичен киселинен оксид, когато взаимодейства с вода, образува силни нестабилни хромни киселини: хромова H 2 CrO 4, двухромна H 2 Cr 2 O 7 и други изополични киселини с обща формула H 2 Cr n O 3n+1. Увеличаването на степента на полимеризация се получава с намаляване на pH, т.е. повишаване на киселинността:

2CrO+2H→Cr2O+H2O

Но ако към оранжев разтвор на K 2 Cr 2 O 7 се добави алкален разтвор, как цветът отново става жълт, тъй като отново се образува хромат K 2 CrO 4:

Cr2O+2OH→2CrO+HO

Той не достига висока степен на полимеризация, както се случва при волфрам и молибден, тъй като полихромната киселина се разлага на хром (VI) оксид и вода:

H2CrnO3n+1→H2O+nCrO3

Разтворимостта на хроматите приблизително съответства на разтворимостта на сулфатите. По-специално, жълтият бариев хромат BaCrO 4 се утаява, когато бариеви соли се добавят към хроматни и дихроматни разтвори:

Ba+CrO→BaCrO↓

2Ba+CrO+H2O→2BaCrO↓+2H

Образуването на кървавочервен, слабо разтворим сребърен хромат се използва за откриване на сребро в сплави с помощта на анализна киселина.

Известни са хромен пентафлуорид CrF 5 и нестабилен хромен хексафлуорид CrF 6. Получени са и летливи хромови оксихалогениди CrO 2 F 2 и CrO 2 Cl 2 (хромилхлорид).

Съединенията на хром (VI) са силни окислители, например:

K2Cr2O7+14HCl→2CrCl3+2KCl+3Cl2+7H2O

Добавянето на водороден пероксид, сярна киселина и органичен разтворител (етер) към дихроматите води до образуването на син хромен пероксид CrO 5 L (L е молекула на разтворителя), който се екстрахира в органичния слой; тази реакция се използва като аналитична.

Хромов хидрид

CrH(g). Термодинамичните свойства на газообразния хромов хидрид в стандартно състояние при температури от 100 - 6000 К са дадени в табл. CrH.

В допълнение към лентата 3600 – 3700 Å, друга по-слаба CrH лента [55KLE/LIL, 73SMI] беше открита в ултравиолетовата област на спектъра. Лентата се намира в района на 3290 Å и има ръбове на сложна структура. Лентата все още не е анализирана.

Най-много е изследвана инфрачервената система от CrH ленти. Системата съответства на прехода A 6 Σ + - X 6 Σ +, ръбът на лентата 0-0 е разположен на 8611Å. Тази система е изследвана в [55KLE/LIL, 59KLE/UHL, 67O'C, 93RAM/JAR2, 95RAM/BER2, 2001BAU/RAM, 2005SHI/BRU, 2006CHO/MER, 2007CHE/STE, 2007CHE/BAK]. В [55KLE/LIL] вибрационната структура е анализирана от Кант. В [59KLE/UHL] беше анализирана ротационната структура на лентите 0-0 и 0-1 и беше установен типът на прехода 6 Σ - 6 Σ. При [670'C] беше извършен ротационен анализ на лентите 1-0 и 1-1, както и ротационен анализ на лентата 0-0 на CrD. В [93RAM/JAR2], позициите на линиите на лентата 0-0 бяха прецизирани в спектри с по-висока разделителна способност, получени със спектрометъра на Фурие, и по-точни стойности на ротационните константи и константите на фината структура на горните и долните състояния бяха получени. Анализът на смущенията в състояние A 6 Σ + показа, че смущаващото състояние е 4 Σ + с енергия T 00 = 11186 cm -1 и ротационна константа B 0 = 6,10 cm -1 . В [95RAM/BER2] и [2001BAU/RAM] ротационната структура на лентите 0-1, 0-0, 1-0 и 1-2 на CrD молекулата [95RAM/BER2] и 1-0 и 1 -1 CrH молекула [2001BAU/RAM]. В [2005SHI/BRU] времената на живот на нивата v = 0 и 1 на състоянието A 6 Σ + бяха определени чрез метода на резонансна двуфотонна йонизация и вълновите числа на линиите 0-0 на 50 CrH изотопомера лентата бяха измерени. В [2006CHO/MER] вълновите числа на първите линии (N ≤ 7) на лентата 1-0 CrH бяха измерени в спектъра на лазерно възбуждане. Наблюдаваните смущения на ротационните нива на състоянието A 6 Σ + (v=1) се приписват на състоянията a 4 Σ + (v=1) и B 6 Π(v=0). В [2007CHE/STE] отместванията и разделянето на няколко първи линии на лентата 0-0 CrD в постоянно електрическо поле бяха измерени в спектрите на лазерно възбуждане, диполният момент беше определен в състоянията X 6 Σ + (v= 0) и A 6 Σ + (v=0). През [2007CHE/BAK] разделянето на Zeeman на първите ротационни линии на лентите 0-0 и 1-0 CrH беше изследвано в спектрите на лазерно възбуждане. Инфрачервената CrH система е идентифицирана в спектрите на слънцето [ 80ENG/WOH ], звездите от тип S [ 80LIN/OLO ] и кафявите джуджета [ 99KIR/ALL ].

Вибрационни преходи в основното електронно състояние на CrH и CrD са наблюдавани в [79VAN/DEV, 91LIP/BAC, 2003WAN/AND2]. В [79VAN/DEV] честотите на поглъщане от 1548 и 1112 cm–1 бяха приписани на CrH и CrD молекули в Ar матрица при 4K. В [91LIP/BAC] ротационните линии на вибрационните преходи 1-0 и 2-1 на молекулата CrH бяха измерени чрез лазерен магнитен резонанс и бяха получени вибрационните константи на основното състояние. В [2003WAN/AND2] честотите на поглъщане в Ar матрицата от 1603,3 и 1158,7 cm–1 бяха определени за CrH и CrD молекули, като се вземат предвид данните от [91LIP/BAC].

Ротационни преходи в основното състояние на CrH и CrD са наблюдавани в [91COR/BRO, 93BRO/BEA, 2004HAL/ZIU, 2006HAR/BRO]. В [91COR/BRO] бяха измерени около 500 лазерни магнитни резонанса, свързани с 5 по-ниски ротационни прехода, и беше определен набор от параметри, описващи ротационната енергия, финото и свръхфиното разделяне на ротационните нива във вибрационното ниво v=0 на основното състояние получено. Статията [93BRO/BEA] дава прецизирани честоти на 6-те компонента на ротационния преход N = 1←0. В [2004HAL/ZIU] компонентите на прехода N = 1←0 CrH и компонентите на прехода N = 2←1 CrD се измерват директно в субмилиметровия абсорбционен спектър. Компонентите на прехода N = 1←0 CrH са измерени повторно (с по-добро съотношение сигнал/шум) през [2006HAR/BRO]. Данните от тези измервания бяха обработени в [2006HAR/BRO] заедно с данните от измерванията на [91COR/BRO] и [91LIP/BAC] и беше получен най-добрият набор от константи, включително равновесни, за основното състояние на CrH в момента.

EPR спектърът на CrH молекулата в Ar матрицата е изследван в [79VAN/DEV, 85VAN/BAU]. Установено е, че молекулата има основно състояние 6 Σ.

Фотоелектронният спектър на CrH - и CrD - аниони е получен в [87MIL/FEI]. Според интерпретацията на авторите спектърът показва преходи от основно и възбудено състояние на аниона към основно и A 6 Σ + състояние на неутралната молекула. Няколко пика в спектъра не бяха определени. Установено е, че вибрационната честота в основното състояние е CrD ~ 1240 cm -1 .

Квантово-механичните изчисления на CrH бяха извършени в [81DAS, 82GRO/WAH, 83WAL/BAU, 86CHO/LAN, 93DAI/BAL, 96FUJ/IWA, 97BAR/ADA, 2001BAU/RAM, 2003ROO, 2004GHI/ROO, 2006FUR/PER, 2006KOS /MAT, 2007JEN/ROO, 2008GOE/MAS]. Енергиите на възбудените електронни състояния бяха изчислени в [93DAI/BAL, 2001BAU/RAM, 2003ROO, 2004GHI/ROO, 2006KOS/MAT, 2008GOE/MAS].

Енергиите на възбудените състояния са дадени според експериментални данни [93RAM/JAR2] ( а 4 Σ +), [ 2001BAU/RAM ] ( А 6 Σ +), [ 2006CHO/MER ] ( б 6 Π), [ 84HUG/GER ] ( д(6 Π)) и изчислено от резултатите от изчисленията [ 93DAI/BAL, 2006KOS/MAT ] ( b 4 Π, ° С 4 Δ), [ 93DAI/BAL, 2003ROO, 2004GHI/ROO, 2006KOS/MAT ] ( ° С 6Δ).

Вибрационните и ротационните константи на възбудените състояния на CrH не са използвани при изчисленията на термодинамичните функции и са дадени в таблица Cr.D1 за справка. За държавата А 6 Σ + са експериментални константи [ 2001BAU/RAM ], ротационна константа а 4 Σ + е дадено съгласно [ 93RAM/JAR2 ]. За останалите състояния стойностите w e и r e , осреднено спрямо резултатите от изчисленията [ 93DAI/BAL ] ( б 6 Π, ° С 6 Δ, b 4 Π, ° С 4Δ), [2003ROO] ( ° С 6 Δ), [ 2004GHI/ROO ] ( б 6 Π, ° С 6 Δ, д(6 Π)), [ 2006KOS/MAT ] ( б 6 Π, ° С 6Δ).

Статистическите тегла на синтетичните състояния бяха оценени с помощта на Cr + H - йонния модел. Те комбинират статистическите тегла на членовете на Cr + йона с изчислената енергия в полето на лиганда под 40 000 cm -1 . Енергиите на термовете в полето на лиганда бяха оценени при предположението, че относителното разположение на термовете с една и съща конфигурация е същото в полето на лиганда и в свободен йон. Изместването на конфигурацията на свободен йон в полето на лиганда се определя въз основа на интерпретацията (в рамките на йонния модел) на експериментално наблюдаваните и изчислени електронни състояния на молекулата. По този начин основното състояние X 6 Σ + е присвоено на термина 6 S на конфигурацията 3d 5 , а състоянията A 6 Σ + , B 6 Π, C 6 Δ и 4 Σ + , 4 Π, 4 Δ съответстват на разделящи компоненти на термините 6 D и 4 D конфигурации 4s 1 3d 4 . Състоянието D(6 Π) е присвоено на конфигурацията 4p 1 3d 4 . Енергиите на термините в свободен йон са дадени в [71MOO]. Разделянето на термините в лигандното поле не беше взето под внимание.

Термодинамичните функции CrH(g) бяха изчислени с помощта на уравнения (1.3) - (1.6), (1.9) , (1.10) , (1.93) - (1.95) . Стойности Q вътри неговите производни бяха изчислени чрез уравнения (1.90) - (1.92), като се вземат предвид единадесет възбудени състояния при допускането, че Q no.vr ( аз) = (p i /p X)Q no.vr ( х) . Вибрационно-ротационната разпределителна функция на състоянието X 6 Σ + и нейните производни бяха изчислени с помощта на уравненията K -1 × mol -1

з o (298,15 K) - з o (0) = 8,670 ± 0,021 kJ× mol -1

Основните грешки в изчислените термодинамични функции CrH(g) се дължат на метода на изчисление. Грешките в стойностите на Φº(T) при T = 298.15, 1000, 3000 и 6000 K се оценяват съответно на 0.07, 0.2, 0.7 и 1.7 J×K -1 × mol -1 .

Термодинамичните функции на CrH(g) не са публикувани преди.

Термохимични стойности за CrH(g).

Равновесната константа на реакцията CrH(g)=Cr(g)+H(g) се изчислява от приетата стойност на енергията на дисоциация

д° 0 (CrH) \u003d 184 ± 10 kJ × mol -1 \u003d 15380 ± 840 cm -1.

Приетата стойност се основава на резултатите от измерванията на енергиите на две газообразни хетеролитични реакции, а именно: CrH = Cr - + H + (1), ΔЕ(1) = 1420 ± 13 kJ× mol -1 , йонно-циклотронен резонанс метод [ 85SAL/LAN ] и CrH = Cr + + H - (2), ΔЕ(2) = 767.1 ± 6.8 kJ× mol -1 , определяне на праговите енергии на реакциите на взаимодействие между Cr + и редица амини [ 93CHE/CLE]. Комбинацията от тези стойности със стойностите, приети в тази публикация EA(H) = -72.770 ± 0.002 kJ× mol -1 , IP(Н) = 1312.049 ± 0.001 kJ× mol -1 , IP(Cr) = 652,869 ± 0,004 kJ× mol - 1 , както и със стойността EA(Cr) = -64,3 ± 1,2 kJ× mol -1, дадена в [85HOT/LIN] води до стойностите д° 0 (CrН) = 172,3 ± 13 и д° 0 (CrH) = 187,0 ± 7 kJ× mol -1 съответно за работи [ 85SAL/LAN, 93CHE/CLE ]. Получените стойности са в разумно съответствие; среднопретеглената стойност е 184 ± 6 kJ mol -1 . Това значение е възприето в това издание. Грешката е донякъде увеличена поради трудностите при надеждното приписване на резултатите от цитираните статии на конкретна температура. Опитът за откриване на CrH молекулата при равновесни условия (масспектрометрия на Кнудсен, [81KAN/MOO]) беше неуспешен; връзката, дадена в [ 81KAN/MOO ] д° 0 (CrH) ≤ 188 kJ× mol -1 не противоречи на препоръката.

Приетата стойност съответства на стойностите:

Δf зº(CrH, g, 0 K) = 426,388 ± 10,2 kJ mol -1 и

Δf зº(CrH, g, 298.15 K) = 426.774 ± 10.2 kJ mol -1 .



Скорошни статии в раздела:

Започва Великата отечествена война Ходът на Втората световна война 1941 1945 г
Започва Великата отечествена война Ходът на Втората световна война 1941 1945 г

Великата отечествена война, която продължи почти четири години, засегна всеки дом, всяко семейство, отне милиони животи. Това се отнася за всички, защото...

Колко букви има на украински
Колко букви има на украински

Украинският език е познат непознат, всичко, от което се нуждаете за езика, е в нашата статия: Диалекти на украинския език Украинският език е азбука...

Как да контролирате и управлявате емоциите си?
Как да контролирате и управлявате емоциите си?

В ежедневието между хората, поради разликата в темпераментите, често възникват конфликтни ситуации. Това се дължи предимно на прекомерното...