کروم و ترکیبات آن ترکیبات کروم

کروم یک عنصر شیمیایی با عدد اتمی 24 است. این فلز سخت، براق و خاکستری فولادی است که به خوبی جلا می‌دهد و کدر نمی‌شود. در آلیاژهایی مانند فولاد ضد زنگ و به عنوان پوشش استفاده می شود. بدن انسان برای متابولیسم قند به مقادیر کمی کروم سه ظرفیتی نیاز دارد، اما کروم (VI) بسیار سمی است.

ترکیبات مختلف کروم، مانند اکسید کروم (III) و کرومات سرب، رنگ‌های روشن دارند و در رنگ‌ها و رنگدانه‌ها استفاده می‌شوند. رنگ قرمز یاقوت به دلیل وجود این عنصر شیمیایی است. برخی از مواد، به ویژه سدیم، عوامل اکسید کننده ای هستند که برای اکسید کردن ترکیبات آلی و (همراه با اسید سولفوریک) برای تمیز کردن ظروف شیشه ای آزمایشگاهی استفاده می شوند. علاوه بر این، اکسید کروم (VI) در تولید نوار مغناطیسی استفاده می شود.

کشف و ریشه شناسی

تاریخچه کشف عنصر شیمیایی کروم به شرح زیر است. در سال 1761، Johann Gottlob Lehmann یک ماده معدنی قرمز نارنجی را در کوه‌های اورال یافت و آن را "سرب قرمز سیبری" نامید. اگرچه به اشتباه به عنوان ترکیبی از سرب با سلنیوم و آهن شناسایی شد، اما این ماده در واقع کرومات سرب با فرمول شیمیایی PbCrO4 بود. امروزه به عنوان کروکونت معدنی شناخته می شود.

در سال 1770، پیتر سیمون پالاس از محلی بازدید کرد که لمان در آن ماده معدنی سرب قرمز را یافت که دارای خواص بسیار مفیدی به عنوان رنگدانه در رنگ بود. استفاده از سرب قرمز سیبری به عنوان رنگ به سرعت توسعه یافت. علاوه بر این، رنگ زرد روشن کروکانت مد شده است.

در سال 1797، نیکولا لوئیس واکلین نمونه هایی از رنگ قرمز به دست آورد و با مخلوط کردن کروکونت با اسید کلریدریک، اکسید CrO 3 را به دست آورد. کروم به عنوان یک عنصر شیمیایی در سال 1798 جدا شد. واکلین آن را با حرارت دادن اکسید با زغال چوب به دست آورد. او همچنین توانست ردپای کروم را در سنگ های قیمتی مانند یاقوت و زمرد تشخیص دهد.

در دهه 1800، کروم عمدتاً در رنگ ها و نمک های دباغی استفاده می شد. امروزه 85 درصد از فلز در آلیاژها استفاده می شود. باقی مانده در صنایع شیمیایی، نسوز و ریخته گری استفاده می شود.

تلفظ عنصر شیمیایی کروم با واژه یونانی χρῶμα به معنای رنگ مطابقت دارد که دلیل آن تنوع ترکیبات رنگی است که می توان از آن به دست آورد.

معدن و تولید

این عنصر از کرومیت (FeCr 2 O 4) تولید می شود. حدود نیمی از سنگ معدن جهان در آفریقای جنوبی استخراج می شود. علاوه بر این، قزاقستان، هند و ترکیه تولیدکنندگان عمده آن هستند. ذخایر کرومیت به اندازه کافی کشف شده است، اما از نظر جغرافیایی در قزاقستان و جنوب آفریقا متمرکز هستند.

رسوبات فلز کروم بومی نادر است، اما وجود دارد. به عنوان مثال، در معدن Udachnaya در روسیه استخراج می شود. غنی از الماس است و محیط کاهش دهنده به تولید کروم و الماس خالص کمک کرده است.

برای تولید فلزات صنعتی، سنگ معدن کرومیت با قلیایی مذاب (سود سوزآور، NaOH) تصفیه می شود. در این حالت کرومات سدیم (Na 2 CrO 4 ) تشکیل می شود که توسط کربن به اکسید Cr 2 O 3 احیا می شود. این فلز با حرارت دادن اکسید در حضور آلومینیوم یا سیلیکون تولید می شود.

در سال 2000، تقریباً 15 میلیون تن سنگ معدن کرومیت استخراج و به 4 میلیون تن فروکروم، یک آلیاژ 70 درصد کروم-آهن، با ارزش بازار تقریبی 2.5 میلیارد دلار تبدیل شد.

ویژگی های اصلی

ویژگی های عنصر شیمیایی کروم به این دلیل است که یک فلز واسطه دوره چهارم جدول تناوبی است و بین وانادیوم و منگنز قرار دارد. شامل گروه ششم در دمای 1907 درجه سانتیگراد ذوب می شود. در حضور اکسیژن، کروم به سرعت یک لایه نازک از اکسید را تشکیل می دهد که از فلز در برابر تعامل بیشتر با اکسیژن محافظت می کند.

به عنوان یک عنصر انتقالی، با مواد به نسبت های مختلف واکنش می دهد. بنابراین، ترکیباتی را تشکیل می دهد که در آن حالت های اکسیداسیون متفاوتی دارد. کروم یک عنصر شیمیایی با حالت های پایه +2، +3 و +6 است که +3 پایدارترین آن است. علاوه بر این، در موارد نادر شرایط +1، +4 و +5 مشاهده می شود. ترکیبات کروم در حالت اکسیداسیون 6+ عوامل اکسید کننده قوی هستند.

کروم چه رنگی است؟ عنصر شیمیایی رنگ یاقوت را می دهد. Cr 2 O 3 مورد استفاده برای نیز به عنوان رنگدانه ای به نام سبز کروم استفاده می شود. رنگ نمک های آن سبز زمردی شیشه ای است. کروم عنصر شیمیایی است که وجود آن یاقوت سرخ را قرمز می کند. بنابراین در تولید یاقوت های مصنوعی استفاده می شود.

ایزوتوپ ها

ایزوتوپ های کروم دارای وزن اتمی بین 43 تا 67 هستند. به طور معمول، این عنصر شیمیایی از سه شکل پایدار تشکیل شده است: 52 Cr، 53 Cr و 54 Cr. از این میان، 52 کروم رایج ترین است (83.8 درصد کل کروم طبیعی). علاوه بر این، 19 رادیو ایزوتوپ توصیف شده است که پایدارترین آنها 50 Cr با نیمه عمر بیش از 1.8x10 17 سال است. نیمه عمر 51 Cr 27.7 روز است و برای همه ایزوتوپ های رادیواکتیو دیگر از 24 ساعت تجاوز نمی کند و برای اکثر آنها کمتر از یک دقیقه طول می کشد. این عنصر همچنین دارای دو حالت متا است.

ایزوتوپ های کروم در پوسته زمین، به عنوان یک قاعده، ایزوتوپ های منگنز را که در زمین شناسی استفاده می شود، همراهی می کنند. 53 کروم در طی واپاشی رادیواکتیو 53 Mn تشکیل می شود. نسبت ایزوتوپ منگنز/کروم سرنخ‌های دیگری را درباره تاریخ اولیه منظومه شمسی تقویت می‌کند. تغییرات نسبت‌های 53 کروم/52 کروم و منگنز/کروم از شهاب‌سنگ‌های مختلف ثابت می‌کند که هسته‌های اتمی جدید درست قبل از شکل‌گیری منظومه شمسی ایجاد شده‌اند.

عنصر شیمیایی کروم: خواص، فرمول ترکیبات

اکسید کروم (III) Cr 2 O 3 که به عنوان sesquioxide نیز شناخته می شود، یکی از چهار اکسید این عنصر شیمیایی است. از کرومیت به دست می آید. ترکیب رنگ سبز را زمانی که به عنوان رنگدانه برای رنگ آمیزی مینا و شیشه استفاده می شود، "سبز کروم" می نامند. اکسید می تواند در اسیدها حل شود و نمک تشکیل دهد و در قلیایی مذاب - کرومیت ها.

دی کرومات پتاسیم

K 2 Cr 2 O 7 یک عامل اکسید کننده قوی است و به عنوان وسیله ای برای تمیز کردن ظروف شیشه ای آزمایشگاهی از مواد آلی ترجیح داده می شود. برای این منظور از محلول اشباع آن استفاده می شود، اما گاهی اوقات بر اساس حلالیت بیشتر آن با بی کرومات سدیم جایگزین می شود. علاوه بر این، می تواند فرآیند اکسیداسیون ترکیبات آلی را تنظیم کرده و الکل اولیه را به آلدهید و سپس به دی اکسید کربن تبدیل کند.

دی کرومات پتاسیم می تواند باعث درماتیت کروم شود. کروم احتمالاً باعث ایجاد حساسیت می شود که منجر به ایجاد درماتیت، به ویژه در دست ها و ساعد می شود که مزمن است و درمان آن دشوار است. مانند سایر ترکیبات کروم (VI)، دی کرومات پتاسیم سرطان زا است. باید با دستکش و تجهیزات حفاظتی مناسب کار کرد.

اسید کرومیک

این ترکیب دارای ساختار فرضی H 2 CrO 4 است. نه اسیدهای کرومیک و نه دی کرومیک در طبیعت وجود دارند، اما آنیون های آنها در مواد مختلف یافت می شوند. "اسید کرومیک" که در فروش یافت می شود در واقع انیدرید اسید آن - تری اکسید CrO 3 است.

کرومات سرب (II).

PbCrO 4 دارای رنگ زرد روشن است و عملاً در آب نامحلول است. به همین دلیل به عنوان رنگدانه رنگی به نام زرد تاج استفاده شده است.

کروم و پیوند پنج ظرفیتی

کروم با توانایی خود در تشکیل پیوندهای پنج ظرفیتی متمایز می شود. این ترکیب توسط کروم (I) و یک رادیکال هیدروکربنی ایجاد می شود. یک پیوند پنج ظرفیتی بین دو اتم کروم تشکیل می شود. فرمول آن را می توان به صورت Ar-Cr-Cr-Ar نوشت، جایی که Ar نشان دهنده یک گروه معطر خاص است.

کاربرد

کروم یک عنصر شیمیایی است که خواص آن کاربردهای متفاوتی به آن داده است که برخی از آنها در زیر ذکر شده است.

به فلزات مقاومت در برابر خوردگی و سطحی براق می دهد. بنابراین، کروم در آلیاژهایی مانند فولاد ضد زنگ، به عنوان مثال، در کارد و چنگال استفاده می شود. همچنین برای آبکاری کروم استفاده می شود.

کروم یک کاتالیزور برای واکنش های مختلف است. از آن برای ساخت قالب برای پخت آجر استفاده می شود. از نمک های آن برای دباغی کردن چرم استفاده می شود. بی کرومات پتاسیم برای اکسیداسیون ترکیبات آلی مانند الکل ها و آلدئیدها و همچنین برای تمیز کردن ظروف شیشه ای آزمایشگاهی استفاده می شود. این ماده به عنوان یک ماده ثابت کننده برای رنگرزی پارچه عمل می کند و همچنین در عکاسی و چاپ عکس استفاده می شود.

از CrO 3 برای ساخت نوارهای مغناطیسی (مثلاً برای ضبط صدا) استفاده می شود که ویژگی های بهتری نسبت به فیلم های دارای اکسید آهن دارند.

نقش در زیست شناسی

کروم سه ظرفیتی یک عنصر شیمیایی است که برای متابولیسم قند در بدن انسان ضروری است. در مقابل، کروم شش ظرفیتی بسیار سمی است.

اقدامات پیشگیرانه

فلز کروم و ترکیبات کروم (III) معمولاً خطری برای سلامتی محسوب نمی شوند، اما مواد حاوی کروم (VI) در صورت بلع یا استنشاق می توانند سمی باشند. بیشتر این مواد برای چشم ها، پوست و غشاهای مخاطی تحریک کننده هستند. با قرار گرفتن در معرض مزمن، ترکیبات کروم (VI) در صورت عدم درمان مناسب می توانند باعث آسیب چشم شوند. علاوه بر این، یک سرطان زا شناخته شده است. دوز کشنده این عنصر شیمیایی حدود نصف قاشق چایخوری است. طبق توصیه های سازمان جهانی بهداشت، حداکثر غلظت مجاز کروم (VI) در آب آشامیدنی 0.05 میلی گرم در لیتر است.

از آنجایی که ترکیبات کروم در رنگ‌ها و دباغی کردن چرم استفاده می‌شود، اغلب در خاک و آب‌های زیرزمینی محل‌های صنعتی متروکه‌ای یافت می‌شوند که نیاز به پاکسازی و اصلاح محیطی دارند. پرایمر حاوی کروم (VI) هنوز به طور گسترده در صنایع هوافضا و خودرو استفاده می شود.

ویژگی های عنصر

خواص فیزیکی اصلی کروم به شرح زیر است:

• عدد اتمی: 24.
• وزن اتمی: 51.996.
• نقطه ذوب: 1890 درجه سانتیگراد.
• نقطه جوش: 2482 درجه سانتیگراد.
• حالت اکسیداسیون: +2، +3، +6.
• پیکربندی الکترون: 3d 5 4s 1.

قدمت کشف کروم به دوره توسعه سریع مطالعات شیمیایی و تحلیلی نمک ها و مواد معدنی برمی گردد. در روسیه، شیمیدانان علاقه خاصی به تجزیه و تحلیل مواد معدنی یافت شده در سیبری و تقریباً ناشناخته در اروپای غربی داشتند. یکی از این کانی ها سنگ سرب قرمز سیبری ( کروکویت ) بود که توسط لومونوسوف توصیف شد. این ماده معدنی مورد بررسی قرار گرفت، اما چیزی جز اکسیدهای سرب، آهن و آلومینیوم در آن یافت نشد. با این حال، در سال 1797، Vaukelin، با جوشاندن یک نمونه ریز آسیاب شده از ماده معدنی با پتاس و رسوب کربنات سرب، محلولی به رنگ نارنجی مایل به قرمز به دست آورد. او از این محلول نمکی قرمز یاقوتی متبلور کرد که از آن اکسید و فلز آزاد متفاوت از تمام فلزات شناخته شده جدا شد. واکلین به او زنگ زد کروم (کروم ) از کلمه یونانی- رنگ آمیزی، رنگ؛ درست است، منظور در اینجا خاصیت فلز نبود، بلکه نمک های رنگارنگ آن بود.

بودن در طبیعت.

مهمترین سنگ معدن کروم با اهمیت عملی کرومیت است که ترکیب تقریبی آن با فرمول FeCrO4 مطابقت دارد.

در آسیای صغیر، اورال، آمریکای شمالی و جنوب آفریقا یافت می شود. کروکویت معدنی فوق - PbCrO 4 - نیز از اهمیت فنی برخوردار است. اکسید کروم (3) و برخی دیگر از ترکیبات آن نیز در طبیعت یافت می شود. در پوسته زمین، محتوای کروم از نظر فلز 0.03٪ است. کروم در خورشید، ستاره ها و شهاب سنگ ها یافت شده است.

مشخصات فیزیکی.

کروم فلزی سفید، سخت و شکننده است که از نظر شیمیایی در برابر اسیدها و قلیاها بسیار مقاوم است. در هوا اکسید می شود و یک لایه نازک شفاف از اکسید روی سطح دارد. کروم دارای چگالی 7.1 گرم بر سانتی متر مکعب است، نقطه ذوب آن 0 +1875 درجه سانتیگراد است.

اعلام وصول.

هنگامی که سنگ آهن کروم به شدت با زغال سنگ گرم می شود، کروم و آهن کاهش می یابد:

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

در نتیجه این واکنش، آلیاژ کروم-آهن تشکیل می شود که با استحکام بالا مشخص می شود. برای به دست آوردن کروم خالص، آن را از اکسید کروم (3) با آلومینیوم احیا می کنند:

Cr 2 O 3 + 2Al = Al 2 O 3 + 2Cr

در این فرآیند معمولاً از دو اکسید استفاده می شود - Cr 2 O 3 و CrO 3

خواص شیمیایی.

به لطف لایه محافظ نازک اکسیدی که سطح کروم را می پوشاند، در برابر اسیدها و قلیاهای تهاجمی بسیار مقاوم است. کروم با اسیدهای نیتریک و سولفوریک غلیظ و همچنین با اسید فسفریک واکنش نمی دهد. کروم با قلیاها در دمای 600-700 درجه سانتیگراد واکنش می دهد. با این حال، کروم با اسیدهای سولفوریک و هیدروکلریک رقیق شده و هیدروژن را جایگزین می کند:

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

در دماهای بالا، کروم در اکسیژن می سوزد و اکسید (III) را تشکیل می دهد.

کروم داغ با بخار آب واکنش می دهد:

2Cr + 3H 2 O = Cr 2 O 3 + 3H 2

در دماهای بالا، کروم همچنین با هالوژن ها، هالوژن با هیدروژن، گوگرد، نیتروژن، فسفر، کربن، سیلیکون، بور واکنش می دهد، به عنوان مثال:

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

خواص فیزیکی و شیمیایی فوق کروم در زمینه های مختلف علم و فناوری کاربرد خود را پیدا کرده است. به عنوان مثال، کروم و آلیاژهای آن برای تولید پوشش‌های با مقاومت بالا و مقاوم در برابر خوردگی در مهندسی مکانیک استفاده می‌شود. از آلیاژهای فروکروم به عنوان ابزار برش فلز استفاده می شود. آلیاژهای کروم در فناوری پزشکی و در ساخت تجهیزات فنی شیمیایی کاربرد پیدا کرده اند.

جایگاه کروم در جدول تناوبی عناصر شیمیایی:

کروم رئیس زیرگروه ثانویه گروه VI جدول تناوبی عناصر است. فرمول الکترونیکی آن به شرح زیر است:

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

در پر کردن اوربیتال ها با الکترون در اتم کروم، الگویی که بر اساس آن ابتدا باید اوربیتال 4S به حالت 4S 2 پر شود، نقض می شود. با این حال، با توجه به این واقعیت که اوربیتال 3d موقعیت انرژی مطلوب تری را در اتم کروم اشغال می کند، به مقدار 4d 5 پر می شود. این پدیده در اتم های برخی عناصر دیگر زیرگروه های ثانویه مشاهده می شود. کروم می تواند حالت های اکسیداسیون را از 1+ تا 6+ نشان دهد. پایدارترین ترکیبات کروم با حالت های اکسیداسیون +2، +3، +6 هستند.

ترکیبات کروم دو ظرفیتی

اکسید کروم (II) CrO یک پودر سیاه پیروفوریک است (پیروفوریکیت - توانایی اشتعال در هوا در حالت ریز خرد شده). CrO در اسید هیدروکلریک رقیق حل می شود:

CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O

در هوا، وقتی بالای 100 0 درجه سانتیگراد گرم می شود، CrO به Cr 2 O 3 تبدیل می شود.

نمک های کروم دو ظرفیتی زمانی تشکیل می شوند که فلز کروم در اسیدها حل شود. این واکنش ها در اتمسفر گاز کم فعال (به عنوان مثال H 2) انجام می شود، زیرا در حضور هوا، اکسیداسیون کروم (II) به کروم (III) به راحتی رخ می دهد.

هیدروکسید کروم به شکل یک رسوب زرد با اثر محلول قلیایی بر روی کلرید کروم (II) به دست می آید:

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

Cr(OH) 2 دارای خواص اساسی است و یک عامل کاهنده است. یون هیدراته Cr2+ آبی کم رنگ است. محلول آبی CrCl 2 به رنگ آبی است. در هوا در محلول های آبی، ترکیبات کروم (II) به ترکیبات کروم (III) تبدیل می شوند. این به ویژه در هیدروکسید کروم (II) مشخص است:

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

ترکیبات کروم سه ظرفیتی

اکسید کروم (III) Cr 2 O 3 یک پودر سبز نسوز است. سختی آن نزدیک به کوراندوم است. در آزمایشگاه می توان آن را با حرارت دادن آمونیوم دی کرومات به دست آورد:

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

Cr 2 O 3 یک اکسید آمفوتر است ، هنگامی که با مواد قلیایی ذوب می شود کرومیت ها را تشکیل می دهد: Cr 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O

هیدروکسید کروم نیز یک ترکیب آمفوتریک است:

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

CrCl 3 بی آب ظاهری به رنگ بنفش تیره دارد، در آب سرد کاملا نامحلول است و در زمان جوشاندن بسیار آهسته حل می شود. سولفات کروم بی آب (III) Cr 2 (SO 4) 3 صورتی رنگ است و همچنین در آب به خوبی محلول است. در حضور عوامل کاهنده، سولفات کروم بنفش Cr 2 (SO 4) 3 * 18H 2 O را تشکیل می دهد. هیدرات های سولفات کروم سبز حاوی آب کمتر نیز شناخته شده اند. زاج کروم KCr(SO 4) 2 * 12H 2 O از محلول های حاوی سولفات کروم بنفش و سولفات پتاسیم متبلور می شود. محلول زاج کروم هنگام گرم شدن به دلیل تشکیل سولفات ها سبز می شود.

واکنش با کروم و ترکیبات آن

تقریباً تمام ترکیبات کروم و محلول های آنها به شدت رنگی هستند. با داشتن یک محلول بی رنگ یا یک رسوب سفید، به احتمال زیاد می توان نتیجه گرفت که کروم وجود ندارد.

1. بگذارید در شعله مشعل روی فنجان چینی آنقدر دی کرومات پتاسیم را به شدت گرم کنیم که روی نوک چاقو قرار گیرد. نمک آب تبلور آزاد نمی کند، اما در دمای حدود 400 درجه سانتیگراد ذوب می شود و مایع تیره ای تشکیل می دهد. بگذارید چند دقیقه دیگر روی حرارت زیاد گرم شود. پس از سرد شدن، یک رسوب سبز رنگ روی خرده تشکیل می شود. قسمتی از آن را در آب حل می کنیم (زرد می شود) و قسمت دیگر را روی خرده می گذاریم. نمک با حرارت دادن تجزیه می شود و منجر به تشکیل کرومات پتاسیم زرد رنگ محلول K 2 CrO 4 و سبز Cr 2 O 3 می شود.
2. 3 گرم بیکرومات پتاسیم پودر شده را در 50 میلی لیتر آب حل کنید. به یک قسمت کمی کربنات پتاسیم اضافه کنید. با آزاد شدن CO 2 حل می شود و رنگ محلول زرد روشن می شود. کرومات از دی کرومات پتاسیم تشکیل می شود. اگر اکنون محلول اسید سولفوریک 50 درصد را در قسمت‌هایی اضافه کنید، رنگ قرمز-زرد دی کرومات دوباره ظاهر می‌شود.
3. 5 میلی لیتر در لوله آزمایش بریزید. محلول بی کرومات پتاسیم، با 3 میلی لیتر اسید هیدروکلریک غلیظ تحت فشار بجوشانید. گاز کلر سمی زرد-سبز از محلول آزاد می شود زیرا کرومات HCl را به Cl 2 و H 2 O اکسید می کند. خود کرومات به کلرید کروم سه ظرفیتی سبز تبدیل می شود. می توان آن را با تبخیر محلول جدا کرد و سپس با نوشابه و نمکدان ذوب شد و به کرومات تبدیل کرد.
4. هنگامی که محلولی از نیترات سرب اضافه می شود، کرومات سرب زرد رسوب می کند. هنگام برهمکنش با محلول نیترات نقره، یک رسوب قرمز قهوه ای از کرومات نقره تشکیل می شود.
5. پراکسید هیدروژن را به محلول بی کرومات پتاسیم اضافه کنید و محلول را با اسید سولفوریک اسیدی کنید. محلول به دلیل تشکیل پراکسید کروم رنگ آبی تیره به دست می آورد. هنگامی که با مقدار معینی اتر تکان داده شود، پراکسید به یک حلال آلی تبدیل شده و آن را آبی رنگ می کند. این واکنش مخصوص کروم است و بسیار حساس است. می توان از آن برای تشخیص کروم در فلزات و آلیاژها استفاده کرد. اول از همه، شما باید فلز را حل کنید. در زمان جوشاندن طولانی مدت با 30٪ اسید سولفوریک (می توانید اسید کلریدریک نیز اضافه کنید)، کروم و بسیاری از فولادها تا حدی حل می شوند. محلول حاصل حاوی سولفات کروم (III) است. برای اینکه بتوانیم یک واکنش تشخیص را انجام دهیم، ابتدا آن را با سود سوزآور خنثی می کنیم. هیدروکسید کروم (III) خاکستری-سبز رسوب می کند که در NaOH اضافی حل می شود و کرومیت سدیم سبز را تشکیل می دهد. محلول را صاف کرده و 30 درصد پراکسید هیدروژن اضافه کنید. هنگامی که گرم می شود، محلول زرد می شود زیرا کرومیت به کرومات اکسید می شود. اسیدی شدن باعث آبی رنگ شدن محلول می شود. ترکیب رنگی را می توان با تکان دادن با اتر استخراج کرد.

واکنش های تحلیلی برای یون های کروم

1. محلول 2 مولار NaOH را به 3-4 قطره محلول کلرید کروم CrCl 3 اضافه کنید تا رسوب اولیه حل شود. به رنگ کرومیت سدیم تشکیل شده توجه کنید. محلول به دست آمده را در حمام آب گرم کنید. چه اتفاقی می افتد؟
2. به 2-3 قطره محلول CrCl 3، حجم مساوی از محلول NaOH 8 مولار و 3-4 قطره محلول H 2 O 2 3٪ اضافه کنید. مخلوط واکنش را در یک حمام آب گرم کنید. چه اتفاقی می افتد؟ اگر محلول رنگی حاصل خنثی شود، CH 3 COOH و سپس Pb(NO 3) 2 به آن اضافه شود، چه رسوبی تشکیل می شود؟
3. 4-5 قطره محلول سولفات کروم Cr 2 (SO 4) 3، IMH 2 SO 4 و KMnO 4 را در لوله آزمایش بریزید. مخلوط واکنش را برای چند دقیقه در یک حمام آب گرم کنید. به تغییر رنگ محلول توجه کنید. چه چیزی باعث شد؟
4. به 3-4 قطره محلول K 2 Cr 2 O 7 اسیدی شده با اسید نیتریک ، 2-3 قطره محلول H 2 O 2 اضافه کنید و مخلوط کنید. رنگ آبی در حال ظهور محلول به دلیل ظاهر اسید پرکرومیک H 2 CrO 6 است:

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

به تجزیه سریع H 2 CrO 6 توجه کنید:

2H 2 CrO 6 + 8H + = 2Cr 3 + + 3O 2 + 6H 2 O
رنگ سبز آبی

اسید پرکرومیک در حلال های آلی بسیار پایدارتر است.

1. به 3-4 قطره محلول K 2 Cr 2 O 7 اسیدی شده با اسید نیتریک، 5 قطره ایزوآمیل الکل، 2-3 قطره محلول H 2 O 2 اضافه کنید و مخلوط واکنش را تکان دهید. لایه ای از حلال آلی که به سمت بالا شناور است به رنگ آبی روشن است. رنگ خیلی آهسته محو می شود. پایداری H 2 CrO 6 را در فازهای آلی و آبی مقایسه کنید.
2. هنگامی که CrO 4 2- با یون های Ba 2 + برهمکنش می کند، یک رسوب زرد رنگ از باریم کرومات BaCrO 4 رسوب می کند.
3. نیترات نقره یک رسوب کرومات نقره ای قرمز آجری را با یون های CrO 4 2 تشکیل می دهد.
4. سه لوله آزمایش بردارید. 5-6 قطره از محلول K 2 Cr 2 O 7 را در یکی از آنها، همان حجم محلول K 2 CrO 4 را در محلول دوم و سه قطره از هر دو محلول را در محلول سوم بریزید. سپس به هر لوله آزمایش سه قطره محلول یدید پتاسیم اضافه کنید. نتیجه خود را توضیح دهید محلول را در لوله آزمایش دوم اسیدی کنید. چه اتفاقی می افتد؟ چرا؟

آزمایشات سرگرم کننده با ترکیبات کروم

1. مخلوط CuSO 4 و K 2 Cr 2 O 7 با افزودن قلیایی سبز می شود و در حضور اسید زرد می شود. با حرارت دادن 2 میلی گرم گلیسرول با مقدار کمی (NH 4) 2 Cr 2 O 7 و سپس افزودن الکل، پس از فیلتراسیون محلولی سبز روشن به دست می آید که با افزودن اسید زرد می شود و به صورت خنثی یا قلیایی سبز می شود. محیط.
2. یک "مخلوط یاقوت" را در مرکز یک قوطی حلبی با ترمیت قرار دهید - با دقت آسیاب شده و در فویل آلومینیومی Al 2 O 3 (4.75 گرم) با افزودن Cr 2 O 3 (0.25 گرم) قرار دهید. برای جلوگیری از سرد شدن بیشتر کوزه، لازم است آن را زیر لبه بالایی داخل ماسه قرار دهید و پس از آتش گرفتن ترمیت و شروع واکنش، روی آن را با یک ورقه آهنی بپوشانید و روی آن را با ماسه بپوشانید. کوزه را در یک روز حفر کنید. نتیجه یک پودر یاقوت قرمز است.
3. 10 گرم دی کرومات پتاسیم با 5 گرم سدیم یا نیترات پتاسیم و 10 گرم شکر آسیاب می شود. مخلوط مرطوب شده و با کلودیون مخلوط می شود. اگر پودر در یک لوله شیشه ای فشرده شود و سپس چوب رانده شود و در انتها آتش بگیرد ، "مار" شروع به خزیدن می کند ، ابتدا سیاه و پس از خنک شدن - سبز. چوبی با قطر 4 میلی متر با سرعتی در حدود 2 میلی متر در ثانیه می سوزد و 10 بار امتداد می یابد.
4. اگر محلول های سولفات مس و دی کرومات پتاسیم را مخلوط کنید و کمی محلول آمونیاک اضافه کنید، یک رسوب قهوه ای آمورف از ترکیب 4СuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O تشکیل می شود که در اسید کلریدریک حل می شود و محلول زرد تشکیل می دهد و بیش از حد. از آمونیاک یک محلول سبز به دست می آید. اگر الکل را بیشتر به این محلول اضافه کنید، رسوب سبز رنگی تشکیل می شود که پس از فیلتراسیون آبی و پس از خشک شدن به رنگ آبی مایل به بنفش با جرقه های قرمز در نور شدید به وضوح قابل مشاهده است.
5. اکسید کروم باقی مانده پس از آزمایشات "آتشفشان" یا "مارهای فرعون" را می توان بازسازی کرد. برای انجام این کار، باید 8 گرم Cr 2 O 3 و 2 گرم Na 2 CO 3 و 2.5 گرم KNO 3 را ذوب کرده و آلیاژ خنک شده را با آب جوش درمان کنید. نتیجه یک کرومات محلول است که می تواند به سایر ترکیبات کروم (II) و کروم (VI) از جمله دی کرومات آمونیوم اصلی تبدیل شود.

نمونه هایی از انتقال ردوکس شامل کروم و ترکیبات آن

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

الف) (NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O ب) Cr 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O
ج) 2NaCrO 2 + 3Br 2 + 8NaOH = 6NaBr + 2Na 2 CrO 4 + 4H 2 O
د) 2Na 2 CrO 4 + 2HCl = Na 2 Cr 2 O 7 + 2 NaCl + H 2 O

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

الف) 2Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H 2 O = 2Cr(OH) 3
ب) Cr(OH) 3 + 3HCl = CrCl 3 + 3H 2 O
ج) 2CrCl 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 O = K 2 Cr 2 O 7 + 2Mn(OH) 2 + 6HCl
د) 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
Cr 2+

الف) CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O
ب) CrO + H 2 O = Cr(OH) 2
ج) Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H 2 O = 2Cr(OH) 3
د) Cr(OH) 3 + 3HNO 3 = Cr(NO 3) 3 + 3H 2 O
ه) 4Сr(NO 3) 3 = 2Cr 2 O 3 + 12NO 2 + O 2
ه) Cr 2 O 3 + 2 NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O

عنصر کروم به عنوان یک هنرمند

شیمیدانان اغلب به مشکل ایجاد رنگدانه های مصنوعی برای نقاشی روی آوردند. در قرن 18-19، تکنولوژی تولید بسیاری از مواد نقاشی توسعه یافت. لوئیس نیکلاس واکلین در سال 1797، که عنصر قبلاً ناشناخته کروم را در سنگ معدن قرمز سیبری کشف کرد، رنگ جدید و قابل توجهی پایدار - سبز کروم را تهیه کرد. کروموفور آن اکسید کروم آبدار (III) است. تولید آن با نام سبز زمردی در سال 1837 آغاز شد. بعداً L. Vauquelin چندین رنگ جدید پیشنهاد کرد: باریت، روی و زرد کروم. با گذشت زمان، آنها با رنگدانه های زرد و نارنجی پایدار تری بر پایه کادمیوم جایگزین شدند.

کروم سبز بادوام ترین و مقاوم ترین رنگ است که در برابر گازهای جوی حساس نیست. زمین سبز کروم در روغن قدرت پوشش دهی بالایی دارد و به سرعت خشک می شود و به همین دلیل از قرن نوزدهم مورد استفاده قرار گرفته است. به طور گسترده ای در نقاشی استفاده می شود. در نقاشی چینی از اهمیت بالایی برخوردار است. واقعیت این است که محصولات چینی را می توان هم با رنگ زیر لعاب و هم با نقاشی روی لعاب تزئین کرد. در حالت اول، رنگ ها فقط روی سطح یک محصول با حرارت ملایم اعمال می شود که سپس با یک لایه لعاب پوشانده می شود. به دنبال آن پخت اصلی و با دمای بالا انجام می شود: برای تف جوشی توده چینی و ذوب لعاب، محصولات تا 1350 - 1450 0 درجه سانتیگراد گرم می شوند. تعداد بسیار کمی از رنگ ها می توانند چنین دمای بالایی را بدون تغییرات شیمیایی تحمل کنند و در قدیم روزها فقط دو مورد از آنها وجود داشت - کبالت و کروم. اکسید کبالت سیاه که روی سطح یک محصول چینی اعمال می شود، در هنگام پخت با لعاب ترکیب می شود و از نظر شیمیایی با آن برهمکنش می کند. در نتیجه سیلیکات های کبالت آبی روشن تشکیل می شوند. همه این ظروف چینی آبی تزئین شده با کبالت را به خوبی می شناسند. اکسید کروم (III) با اجزای لعاب واکنش شیمیایی نمی دهد و به سادگی بین خرده های چینی و لعاب شفاف به عنوان یک لایه "کور" قرار می گیرد.

علاوه بر رنگ سبز کروم، هنرمندان از رنگ های به دست آمده از volkonskoite استفاده می کنند. این کانی از گروه مونتموریلونیت ها (یک کانی رسی از زیر کلاس سیلیکات های پیچیده Na(Mo,Al)، Si 4 O 10 (OH) 2 در سال 1830 توسط کانی شناس روسی Kemmerer کشف شد و به افتخار M.N. Volkonskaya نامگذاری شد. دختر قهرمان نبرد بورودینو، ژنرال N. N. Raevsky، همسر Decembrist S.G. Volkonsky. Volkonskoite یک خاک رس حاوی حداکثر 24٪ اکسید کروم و همچنین اکسیدهای آلومینیوم و آهن (III) است. ترکیب این ماده معدنی که در مناطق اورال، پرم و کیروف یافت می شود، ناسازگار است. رنگ متنوع آن را تعیین می کند - از رنگ صنوبر تیره زمستانی تا رنگ سبز روشن قورباغه مردابی.

پابلو پیکاسو با درخواست بررسی ذخایر ولکنسکویت که رنگی با رنگ منحصر به فرد تازه تولید می کند به زمین شناسان کشورمان مراجعه کرد. در حال حاضر، روشی برای تولید ولکنسکویت مصنوعی توسعه یافته است. جالب است بدانید که طبق تحقیقات مدرن، نقاشان آیکون روسی در قرون وسطی، مدت ها قبل از کشف "رسمی" از این ماده از رنگ استفاده می کردند. سبزی گینیر (ساخته شده در سال 1837)، که کروموفرم آن هیدرات اکسید کروم Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O است، که بخشی از آب به صورت شیمیایی متصل و بخشی جذب می شود، نیز در بین هنرمندان محبوبیت زیادی داشت. این رنگدانه رنگ زمردی به رنگ می دهد.

وب سایت، هنگام کپی کردن مطالب به طور کامل یا جزئی، پیوند به منبع مورد نیاز است.

کروم عنصری از زیرگروه جانبی گروه ششم دوره چهارم سیستم تناوبی عناصر شیمیایی D.I. مندلیف با عدد اتمی 24 است که با نماد Cr (lat. Chromium) مشخص شده است. ماده ساده کروم فلزی سخت به رنگ آبی مایل به سفید است.

خواص شیمیایی کروم

در شرایط عادی، کروم فقط با فلوئور واکنش می دهد. در دماهای بالا (بالاتر از 600 درجه سانتیگراد) با اکسیژن، هالوژن ها، نیتروژن، سیلیکون، بور، گوگرد، فسفر تعامل می کند.

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

هنگامی که گرم می شود، با بخار آب واکنش می دهد:

2Cr + 3H 2 O → Cr 2 O 3 + 3H 2

کروم در اسیدهای قوی رقیق حل می شود (HCl, H 2 SO 4)

در غیاب هوا نمک های Cr 2 + و در هوا نمک های Cr 3 + تشکیل می شوند.

Cr + 2HCl → CrCl 2 + H 2

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

وجود یک فیلم اکسید محافظ روی سطح فلز، انفعال آن را در رابطه با محلول های غلیظ اسیدها - اکسید کننده ها توضیح می دهد.

ترکیبات کروم

اکسید کروم (II).و کروم (II) هیدروکسید در طبیعت بازی هستند.

Cr(OH) 2 + 2HCl → CrCl 2 + 2H 2 O

ترکیبات کروم (II) عوامل کاهنده قوی هستند. تحت تأثیر اکسیژن اتمسفر به ترکیبات کروم (III) تبدیل می شوند.

2CrCl 2 + 2HCl → 2CrCl 3 + H 2

4Cr(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4Cr(OH) 3

اکسید کروم (III) Cr 2 O 3 یک پودر سبز رنگ و نامحلول در آب است. می توان از طریق کلسینه کردن هیدروکسید کروم (III) یا دی کرومات های پتاسیم و آمونیوم به دست آورد:

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 (واکنش آتشفشان)

اکسید آمفوتریک هنگامی که Cr 2 O 3 با مواد قلیایی، سودا و نمک های اسیدی ذوب می شود، ترکیبات کروم با حالت اکسیداسیون (+3) به دست می آید:

Cr 2 O 3 + 2NaOH → 2NaCrO 2 + H 2 O

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

هنگامی که با مخلوطی از قلیایی و عامل اکسید کننده ذوب می شود، ترکیبات کروم در حالت اکسیداسیون (6+) به دست می آید:

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

کروم (III) هیدروکسید C r (OH) 3. هیدروکسید آمفوتریک خاکستری مایل به سبز، با گرم شدن تجزیه می شود و آب خود را از دست می دهد و سبز می شود متا هیدروکسید CrO(OH). در آب حل نمی شود. از محلول به صورت هیدرات خاکستری آبی و سبز مایل به آبی رسوب می کند. با اسیدها و قلیاها واکنش نشان می دهد، با هیدرات آمونیاک تعامل نمی کند.

دارای خواص آمفوتریک است - در اسیدها و قلیاها حل می شود:

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 - (conc.) = [Cr(OH) 6] 3-

Cr(OH) 3 + KOH → KCrO 2 + 2H 2 O Cr(OH) 3 + MOH = MSrO 2 (سبز) + 2H 2 O (300-400 درجه سانتی گراد، M = Li، Na)

Cr(OH) 3 →(120 o سی – اچ 2 O) CrO(OH) → (430-1000 0 C -اچ 2 O) Cr2O3

2Cr(OH) 3 + 4NaOH (conc.) + ZN 2 O 2 (conc.) = 2Na 2 CrO 4 + 8H 2 0

اعلام وصول: رسوب با هیدرات آمونیاک از محلول نمک های کروم (III):

Cr 3 + + 3 (NH 3 H 2 O) = باr(OH) 3 ↓+ ЗNН 4+

Cr 2 (SO 4) 3 + 6 NaOH → 2Cr(OH) 3 ↓+ 3Na 2 SO 4 (در قلیایی بیش از حد - رسوب حل می شود)

نمک های کروم (III) دارای رنگ بنفش یا سبز تیره هستند. خواص شیمیایی آنها شبیه نمک های آلومینیوم بی رنگ است.

ترکیبات کروم (III) می توانند هم خاصیت اکسید کننده و هم خاصیت کاهنده را از خود نشان دهند:

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

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

ترکیبات کروم شش ظرفیتی

اکسید کروم (VI) CrO 3 - کریستال های قرمز روشن، محلول در آب.

از کرومات پتاسیم (یا دی کرومات) و H 2 SO 4 (مغلط) به دست می آید.

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 یک اکسید اسیدی است، با مواد قلیایی کرومات های زرد CrO 4 2- را تشکیل می دهد:

CrO 3 + 2KOH → K 2 CrO 4 + H 2 O

در یک محیط اسیدی، کرومات ها به دی کرومات های نارنجی Cr 2 O 7 2- تبدیل می شوند:

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

در یک محیط قلیایی، این واکنش در جهت مخالف انجام می شود:

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

دی کرومات پتاسیم یک عامل اکسید کننده در محیط اسیدی است:

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

کرومات پتاسیم K2 Cr O 4 . Oxosol. زرد، غیر رطوبت گیر. بدون تجزیه ذوب می شود، از نظر حرارتی پایدار است. بسیار محلول در آب ( رنگ زردرنگ محلول مطابق با یون CrO 4 2- است)، آنیون را کمی هیدرولیز می کند. در محیط اسیدی به K 2 Cr 2 O 7 تبدیل می شود. عامل اکسید کننده (ضعیف تر از K 2 Cr 2 O 7). وارد واکنش های تبادل یونی می شود.

واکنش کیفیبر روی یون CrO 4 2- - رسوب یک رسوب زرد رنگ کرومات باریم که در یک محیط شدیدا اسیدی تجزیه می شود. از آن به عنوان ماده رنگرزی برای رنگرزی پارچه ها، عامل دباغی چرم، عامل اکسید کننده انتخابی و معرف در شیمی تجزیه استفاده می شود.

معادلات مهم ترین واکنش ها:

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 (غلظت، افق) = 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[Cr(OH) 6]+3S↓+4KOH

2K 2 CrO 4 + 2AgNO 3 = KNO 3 + Ag 2 CrO 4 (قرمز) ↓

واکنش کیفی:

K 2 CrO 4 + BaCl 2 = 2KCl + BaCrO 4 ↓

2BaCrO 4 (t) + 2HCl (dil.) = BaCr 2 O 7 (p) + BaC1 2 + H 2 O

اعلام وصول: تف جوشی کرومیت با پتاس در هوا:

4(Cr 2 Fe ‖‖)O 4 + 8K 2 CO 3 + 7O 2 = 8K 2 CrO 4 + 2Fe 2 O 3 + 8СO 2 (1000 درجه سانتی گراد)

دی کرومات پتاسیم ک 2 Cr 2 O 7 . Oxosol. نام فنی پیک کروم. نارنجی مایل به قرمز، غیر رطوبت گیر. بدون تجزیه ذوب می شود و با حرارت دادن بیشتر تجزیه می شود. بسیار محلول در آب ( نارنجیرنگ محلول با یون Cr 2 O 7 2- مطابقت دارد. در یک محیط قلیایی K 2 CrO 4 را تشکیل می دهد. یک عامل اکسید کننده معمولی در محلول و در حین همجوشی. وارد واکنش های تبادل یونی می شود.

واکنش های کیفی- رنگ آبی محلول اتری در حضور H 2 O 2، رنگ آبی محلول آبی تحت اثر هیدروژن اتمی.

این ماده به عنوان یک عامل برنزه کننده چرم، ماده رنگرزی برای رنگرزی پارچه ها، جزء ترکیبات پیروتکنیک، یک معرف در شیمی تحلیلی، یک بازدارنده خوردگی فلز، در مخلوط با H 2 SO 4 (conc.) - برای شستن ظروف شیمیایی استفاده می شود.

معادلات مهم ترین واکنش ها:

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

K 2 Cr 2 O 7 (t) +14HCl (conc) = 2CrCl 3 +3Cl 2 +7H 2 O + 2KCl (جوش)

K 2 Cr 2 O 7 (t) + 2H 2 SO 4 (96%) ⇌2KHSO 4 + 2CrO 3 + H 2 O ("مخلوط کروم")

K 2 Cr 2 O 7 + KOH (conc) =H 2 O + 2K 2 CrO 4

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

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

Cr 2 O 7 2- +H 2 O + 3H 2 S (g) =3S↓+2OH - +2Cr2 (OH) 3 ↓

Cr 2 O 7 2- (conc.) +2Ag + (dil.) =Ag 2 Cr 2 O 7 (قرمز) ↓

Cr 2 O 7 2- (dil.) + H 2 O + Pb 2 + = 2H + + 2PbCrO 4 (قرمز) ↓

K2Cr2O7(t) +6HCl+8H0 (Zn)=2CrCl2(Syn) +7H2O+2KCl

اعلام وصول:تیمار K2CrO4 با اسید سولفوریک:

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

"پژوهش ملی دانشگاه پلی تکنیک تومسک"

موسسه ژئواکولوژی و ژئوشیمی منابع طبیعی

کروم

بر اساس رشته:

علم شیمی

تکمیل شد:

دانش آموز گروه 2G41 تکاچوا آناستازیا ولادیمیرونا 2014/10/29

بررسی شد:

معلم استاس نیکولای فدوروویچ

موقعیت در جدول تناوبی

کروم- عنصر زیرگروه جانبی گروه ششم از دوره چهارم سیستم تناوبی عناصر شیمیایی D.I. مندلیف با عدد اتمی 24. با نماد مشخص می شود. Cr(لات. کروم). ماده ساده کروم- فلز سخت به رنگ آبی مایل به سفید. کروم گاهی اوقات به عنوان فلز آهنی طبقه بندی می شود.

ساختار اتمی

17 Cl)2)8)7 - نمودار ساختار اتمی

1s2s2p3s3p - فرمول الکترونیکی

اتم در دوره III قرار دارد و دارای سه سطح انرژی است

اتم در گروه VII، در زیر گروه اصلی - در سطح انرژی بیرونی 7 الکترون قرار دارد

ویژگی های عنصر

مشخصات فیزیکی

کروم یک فلز براق سفید رنگ با یک شبکه مکعبی در مرکز بدنه، a = 0.28845 نانومتر است که با سختی و شکنندگی مشخص می شود، با چگالی 7.2 گرم بر سانتی متر مکعب، یکی از سخت ترین فلزات خالص (پس از بریلیم، تنگستن و اورانیوم در رتبه دوم قرار دارد. با نقطه ذوب 1903 درجه. و با نقطه جوش حدود 2570 درجه. ج- در هوا، سطح کروم با یک فیلم اکسید پوشیده شده است که آن را از اکسیداسیون بیشتر محافظت می کند. افزودن کربن به کروم سختی آن را بیشتر می کند.

خواص شیمیایی

کروم در شرایط عادی یک فلز بی اثر است، اما هنگامی که گرم می شود کاملا فعال می شود.

تعامل با غیر فلزات

وقتی کروم در دمای بالای 600 درجه سانتیگراد گرم می شود، در اکسیژن می سوزد:

4Cr + 3O 2 = 2Cr 2 O 3.

با فلوئور در دمای 350 درجه سانتی گراد، با کلر در دمای 300 درجه سانتی گراد، با برم در حرارت قرمز واکنش می دهد و هالیدهای کروم (III) را تشکیل می دهد:

2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3.

در دماهای بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد با نیتروژن واکنش می دهد و نیتریدها را تشکیل می دهد:

2Cr + N 2 = 2CrN

یا 4Cr + N 2 = 2Cr 2 N.

2Cr + 3S = Cr 2 S 3.

با بور، کربن و سیلیکون واکنش می دهد و بوریدها، کاربیدها و سیلیسیدها را تشکیل می دهد:

Cr + 2B = CrB 2 (تشکیل احتمالی Cr 2 B، CrB، Cr 3 B 4، CrB 4)،

2Cr + 3C = Cr 2 C 3 (تشکیل احتمالی Cr 23 C 6، Cr 7 B 3)،

Cr + 2Si = CrSi 2 (تشکیل احتمالی Cr 3 Si، Cr 5 Si 3، CrSi).

با هیدروژن برهمکنش مستقیم ندارد.

تعامل با آب

زمانی که کروم به خوبی آسیاب و داغ شود، با آب واکنش داده و اکسید کروم (III) و هیدروژن را تشکیل می دهد:

2Cr + 3H 2 O = Cr 2 O 3 + 3H 2

تعامل با اسیدها

در سری ولتاژ الکتروشیمیایی فلزات، کروم قبل از هیدروژن قرار دارد و هیدروژن را از محلول های اسیدهای غیر اکسید کننده جابجا می کند:

Cr + 2HCl = CrCl 2 + H 2;

Cr + H 2 SO 4 = CrSO 4 + H 2.

در حضور اکسیژن اتمسفر، نمک های کروم (III) تشکیل می شوند:

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

اسیدهای نیتریک و سولفوریک غلیظ کروم را غیرفعال می کنند. کروم فقط با حرارت قوی در آنها حل می شود؛ نمک های کروم (III) و محصولات کاهش اسید تشکیل می شوند:

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

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

برهمکنش با معرف های قلیایی

کروم در محلول‌های آبی قلیاها حل نمی‌شود، به آرامی با مذاب‌های قلیایی واکنش داده و کرومیت‌ها را تشکیل می‌دهد و هیدروژن آزاد می‌کند:

2Cr + 6KOH = 2KCrO 2 + 2K 2 O + 3H 2.

با مذاب های قلیایی عوامل اکسید کننده، به عنوان مثال کلرات پتاسیم واکنش می دهد و کروم به کرومات پتاسیم تبدیل می شود:

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

بازیابی فلزات از اکسیدها و نمک ها

کروم یک فلز فعال است که می‌تواند فلزات را از محلول‌های نمک‌هایشان جابجا کند: 2Cr + 3CuCl 2 = 2CrCl 3 + 3Cu.

خواص یک ماده ساده

پایدار در هوا به دلیل غیرفعال شدن. به همین دلیل با اسیدهای سولفوریک و نیتریک واکنش نمی دهد. در دمای 2000 درجه سانتی گراد می سوزد و اکسید کروم (III) سبز Cr 2 O 3 را تشکیل می دهد که خاصیت آمفوتریک دارد.

ترکیبات کروم با بور (بوریدهای Cr 2 B، CrB، Cr 3 B 4، CrB 2، CrB 4 و Cr 5 B 3)، با کربن (کاربیدهای Cr 23 C 6، Cr 7 C 3 و Cr 3 C 2)، با سیلیکون (سیلیسیدهای Cr 3 Si، Cr 5 Si 3 و CrSi) و نیتروژن (نیتریدهای CrN و Cr2N) سنتز شدند.

ترکیبات کروم (+2).

حالت اکسیداسیون +2 مربوط به اکسید پایه CrO (سیاه) است. نمک های کروم ۲+ (محلول های آبی) با احیای نمک های کروم ۳+ یا دی کرومات ها با روی در محیط اسیدی («هیدروژن در زمان انتشار») به دست می آیند:

همه این نمک های Cr 2+ عوامل کاهنده قوی هستند، تا جایی که در حالت ایستاده، هیدروژن را از آب خارج می کنند. اکسیژن موجود در هوا به ویژه در محیط اسیدی Cr 2+ را اکسید می کند که در نتیجه محلول آبی به سرعت سبز می شود.

هنگامی که مواد قلیایی به محلول نمک های کروم (II) اضافه می شوند، هیدروکسید قهوه ای یا زرد Cr(OH) 2 رسوب می کند.

دی هالیدهای کروم CrF 2، CrCl 2، CrBr 2 و CrI 2 سنتز شدند.

ترکیبات کروم (+3).

حالت اکسیداسیون +3 مربوط به اکسید آمفوتریک Cr 2 O 3 و هیدروکسید Cr (OH) 3 (هر دو سبز) است. این پایدارترین حالت اکسیداسیون کروم است. رنگ ترکیبات کروم در این حالت اکسیداسیون از بنفش کثیف (یون 3+) تا سبز (آنیون ها در کره هماهنگی وجود دارند) متغیر است.

Cr 3 + مستعد تشکیل سولفات های مضاعف به شکل MI Cr(SO 4) 2 12H 2 O (زاج) است.

هیدروکسید کروم (III) از واکنش آمونیاک با محلول‌های نمک‌های کروم (III) به دست می‌آید:

Cr+3NH+3H2O→Cr(OH)↓+3NH

می توانید از محلول های قلیایی استفاده کنید، اما در بیش از حد آنها یک مجتمع هیدروکسی محلول تشکیل می شود:

Cr+3OH→Cr(OH)↓

Cr(OH)+3OH→

با ذوب Cr 2 O 3 با مواد قلیایی، کرومیت ها به دست می آیند:

Cr2O3+2NaOH→2NaCrO2+H2O

اکسید کروم (III) کلسینه نشده در محلول‌های قلیایی و اسیدها حل می‌شود:

Cr2O3+6HCl→2CrCl3+3H2O

هنگامی که ترکیبات کروم (III) در یک محیط قلیایی اکسید می شوند، ترکیبات کروم (VI) تشکیل می شوند:

2Na+3HO→2NaCrO+2NaOH+8HO

هنگامی که اکسید کروم (III) با مواد قلیایی و اکسید کننده یا با قلیایی در هوا ذوب می شود (مذاب رنگ زرد می گیرد) همین اتفاق می افتد:

2Cr2O3+8NaOH+3O2→4Na2CrO4+4H2O

ترکیبات کروم (+4)[

با تجزیه دقیق کروم (VI) اکسید CrO 3 در شرایط هیدروترمال، اکسید کروم (IV) CrO 2 به دست می آید که فرومغناطیسی است و دارای رسانایی فلزی است.

در بین تتراهالیدهای کروم، CrF 4 پایدار است، تتراکلرید کروم CrCl 4 فقط در بخارات وجود دارد.

ترکیبات کروم (6+)

حالت اکسیداسیون +6 مربوط به اکسید کروم اسیدی (VI) CrO 3 و تعدادی اسید است که بین آنها تعادل وجود دارد. ساده ترین آنها کروم H 2 CrO 4 و دی کروم H 2 Cr 2 O 7 هستند. آنها دو سری نمک تشکیل می دهند: کرومات های زرد و دی کرومات های نارنجی.

اکسید کروم (VI) CrO 3 از برهمکنش اسید سولفوریک غلیظ با محلول های دی کرومات ها تشکیل می شود. یک اکسید اسیدی معمولی، هنگام تعامل با آب، اسیدهای کرومیک ناپایدار قوی ایجاد می کند: کرومیک H 2 CrO 4، دو کروم H 2 Cr 2 O 7 و سایر اسیدهای ایزوپلی با فرمول کلی H 2 Cr n O 3n + 1. افزایش درجه پلیمریزاسیون با کاهش pH، یعنی افزایش اسیدیته اتفاق می افتد:

2CrO+2H→Cr2O+H2O

اما اگر یک محلول قلیایی به محلول نارنجی K 2 Cr 2 O 7 اضافه شود، رنگ دوباره زرد می شود و دوباره کرومات K 2 CrO 4 تشکیل می شود:

Cr2O+2OH→2CrO+HO

مانند تنگستن و مولیبدن به درجه بالایی از پلیمریزاسیون نمی رسد، زیرا پلی کرومیک اسید به اکسید کروم (VI) و آب تجزیه می شود:

H2CrnO3n+1→H2O+nCrO3

حلالیت کرومات ها تقریباً با حلالیت سولفات ها مطابقت دارد. به طور خاص، کرومات باریم زرد BaCrO 4 زمانی که نمک های باریم به محلول های کرومات و دی کرومات اضافه می شوند، رسوب می کنند:

Ba+CrO→BaCrO↓

2Ba+CrO+H2O→2BaCrO↓+2H

از تشکیل کرومات نقره ای قرمز رنگ و کمی محلول برای تشخیص نقره در آلیاژها با استفاده از اسید سنجش استفاده می شود.

کروم پنتا فلوراید CrF 5 و کروم هگزا فلوراید کروم کم پایدار CrF 6 شناخته شده اند. اکسی هالیدهای فرار کروم CrO 2 F 2 و CrO 2 Cl 2 (کلرید کرومیل) نیز به دست آمد.

ترکیبات کروم (VI) عوامل اکسید کننده قوی هستند، به عنوان مثال:

K2Cr2O7+14HCl→2CrCl3+2KCl+3Cl2+7H2O

افزودن پراکسید هیدروژن، اسید سولفوریک و یک حلال آلی (اتر) به دی کرومات ها منجر به تشکیل پراکسید کروم آبی CrO 5 L (L یک مولکول حلال است) که در لایه آلی استخراج می شود. این واکنش به عنوان یک واکنش تحلیلی استفاده می شود.