Хром та його сполуки. З'єднання хрому

Хром - хімічний елемент з атомним номером 24. Це твердий, блискучий, сіро-стального кольору метал, який добре полірується і не тьмяніє. Використовується в сплавах, таких як нержавіюча сталь, та як покриття. Організму людини потрібні невеликі кількості тривалентного хрому для метаболізму цукру, але Cr (VI) дуже токсичний.

Різні сполуки хрому, такі як окис хрому (III) і свинцевий хромат, яскраво пофарбовані і використовуються в фарбах і пігментах. Червоний колір рубіну обумовлений наявністю цього хімічного елемента. Деякі речовини, особливо натрію, є окислювачами, що використовуються для окислення органічних сполук і (разом з сірчаною кислотою) для очищення лабораторного посуду. Крім того, окис хрому (VI) застосовується у виробництві магнітної стрічки.

Відкриття та етимологія

Історія відкриття хімічного елемента хром така. В 1761 Йоганн Готлоб Леман знайшов в Уральських горах оранжево-червоний мінерал і назвав його «сибірським червоним свинцем». Хоча він помилково був ідентифікований як з'єднання свинцю з селеном і залізом, матеріал насправді був хроматом свинцю з хімічною формулою PbCrO 4 . Сьогодні він відомий як мінерал кроконт.

В 1770 Петро Симон Паллас відвідав те місце, де Леман знайшов червоний свинцевий мінерал, який мав дуже корисні властивості пігменту в фарбах. Використання сибірського червоного свинцю як фарба набуло швидкого розвитку. Крім того, яскраво-жовтий колір із кроконту став модним.

В 1797 Ніколя-Луї Воклен отримав зразки червоної Шляхом змішування кроконту з соляною кислотою він отримав оксид CrO 3 . Хром як хімічний елемент було виділено 1798 року. Воклен отримав його при нагріванні оксиду з вугіллям. Він також зміг виявити сліди хрому в дорогоцінному камінні, таких як рубін і смарагд.

У 1800-х роках Cr в основному застосовувався у складі фарб та шкіряних солей. Сьогодні 85% металу використовують у сплавах. Решта застосовується у хімічній промисловості, виробництві вогнетривких матеріалів та ливарної промисловості.

Вимова хімічного елемента хром відповідає грецькому χρῶμα, що означає «колір», через безліч кольорових сполук, які можна отримати.

Видобуток та виробництво

Елемент виробляють із хроміту (FeCr 2 O 4). Приблизно половина цієї руди у світі видобувається у Південній Африці. Крім того, Казахстан, Індія та Туреччина є його великими виробниками. Розвіданих родовищ хроміту достатньо, але географічно вони сконцентровані у Казахстані та півдні Африки.

Поклади самородного металевого хрому трапляються рідко, але вони є. Наприклад, його добувають на шахті «Вдала» у Росії. Вона є багатою на алмази, і відновне середовище допомогло утворитися чистому хрому та алмазам.

Для промислового виробництва металу хромітові руди обробляють розплавленим лугом (їдким натром, NaOH). При цьому утворюється хромат натрію (Na 2 CrO 4), який відновлюється вуглецем до оксиду Сг 2 O 3 . Метал отримують при нагріванні окислу у присутності алюмінію або кремнію.

У 2000 році було видобуто близько 15 млн т хромітової руди, яка була перероблена в 4 млн т ферохрому, що на 70% складається з сплаву хрому із залізом, приблизна ринкова вартість яких склала 2,5 млрд доларів США.

Основні характеристики

Характеристика хімічного елемента хрому обумовлена ​​тим, що він є перехідним металом четвертого періоду таблиці Менделєєва та розташований між ванадієм та марганцем. Входить у VI групу. Плавиться за температури 1907 °С. У присутності кисню хром швидко утворює тонкий шар оксиду, який захищає метал від подальшої взаємодії з киснем.

Як перехідний елемент він реагує з речовинами в різних співвідношеннях. Таким чином він утворює сполуки, в яких має різні ступені окислення. Хром – хімічний елемент з основними станами +2, +3 та +6, з яких +3 є найбільш стійким. Крім того, в окремих випадках спостерігаються стани +1, +4 і +5. Сполуки хрому в ступені окислення +6 є сильними окислювачами.

Якого кольору хром? Хімічний елемент надає відтінок рубіна. Сг 2 O 3 , що використовується також застосовується в якості пігменту під назвою «хромова зелень». Його солі фарбують скло у смарагдово-зелений колір. Хром – хімічний елемент, присутність якого робить рубін червоним. Тому він використовується у виробництві синтетичних рубінів.

Ізотопи

Ізотопи хрому мають атомну вагу від 43 до 67. Зазвичай даний хімічний елемент складається з трьох стабільних форм: 52 Cr, 53 Cr і 54 Cr. З них найпоширеніший 52 Cr (83,8% всього природного хрому). Крім того, описано 19 радіоізотопів, з яких найбільш стабільним є 50 Cr з періодом напіврозпаду, що перевищує 1,8x10 17 років. У 51 Cr період напіврозпаду - 27,7 днів, а у решти радіоактивних ізотопів він не перевищує 24 год, причому у більшості з них він триває менше однієї хвилини. Елемент також має два метастани.

Ізотопи хрому в земній корі, як правило, супроводжують ізотопи марганцю, що знаходить застосування в геології. 53 Cr утворюється при радіоактивному розпаді 53 Mn. Співвідношення ізотопів Mn/Cr підкріплює інші відомості про ранню історію Сонячної системи. Зміни у співвідношеннях 53 Cr/ 52 Cr і Mn/Cr із різних метеоритів доводить те, що нові атомні ядра були створені безпосередньо перед формуванням Сонячної системи.

Хімічний елемент хром: властивості, формула сполук

Оксид хрому (III) Сг 2 O 3 також відомий як полуторний окис, є одним з чотирьох оксидів цього хімічного елемента. Його одержують із хроміту. З'єднання зеленого кольору зазвичай називають «хромовою зеленню», коли використовують як пігмент для живопису по емалі та склі. Оксид може розчинятися в кислотах, утворюючи солі, а розплавленої лугу - хромити.

Біхромат калію

K 2 Cr 2 O 7 є потужним окислювачем і йому надається перевага як засіб для очищення лабораторного посуду від органіки. Для цього використовується його насичений розчин Іноді, однак, його замінюють біхроматом натрію, виходячи з більш високої розчинності останнього. Крім того, він може регулювати процес окислення органічних сполук, перетворюючи первинний спирт на альдегід, а потім у вуглекислоту.

Біхромат калію здатний спричинити хромовий дерматит. Хром, ймовірно, є причиною сенсибілізації, що веде до розвитку дерматиту, особливо рук та передпліч, який носить хронічний характер і важко виліковний. Як і інші сполуки Cr(VI), біхромат калію канцерогенний. З ним потрібно звертатися у рукавичках та відповідними засобами захисту.

Хромова кислота

З'єднання має гіпотетичну структуру H 2 CrO 4 . Ні хромова, ні дихромова кислоти не зустрічаються у природі, та їх аніони знаходять у різних речовинах. "Хромова кислота", яку можна зустріти у продажу, насправді є її кислотним ангідридом - триоксидом CrO 3 .

Хромат свинцю (II)

PbCrO 4 має яскраво-жовте забарвлення і практично не розчинний у воді. З цієї причини він знайшов застосування як барвистого пігменту під назвою «жовтий крон».

Cr та п'ятивалентний зв'язок

Хром відрізняється своєю здатністю утворювати п'ятивалентні зв'язки. З'єднання створюється Cr (I) та вуглеводневим радикалом. П'ятивалентний зв'язок формується між двома атомами хрому. Його формула може бути записана як Ar-Cr-Cr-Ar, де Ar є специфічною ароматичною групою.

Застосування

Хром - хімічний елемент, властивості якого забезпечили безліч різних варіантів застосування, деякі з яких наведені нижче.

Металам він надає стійкості до корозії та глянсової поверхні. Тому хром входить до складу таких сплавів, як нержавіюча сталь, що використовуються, наприклад, столових приладах. Він також застосовується для нанесення хромованого покриття.

Хром є каталізатором різних реакцій. З нього роблять форми для випалу цегли. Його солями дублять шкіру. Біхромат калію застосовують для окислення органічних сполук, таких як спирти та альдегіди, а також для очищення лабораторного посуду. Він служить фіксуючим агентом для фарбування тканини, а також використовується у фотографії та фотодруку.

CrO 3 застосовується для виготовлення магнітних стрічок (наприклад, для аудіозапису), які мають кращі характеристики, ніж плівки з оксидом заліза.

Роль у біології

Тривалентний хром - хімічний елемент, необхідний метаболізму цукру в організмі людини. Навпаки, шестивалентний Cr дуже токсичний.

Запобіжні заходи

Металевий хром та сполуки Cr (III), як правило, не вважаються небезпечними для здоров'я, але речовини, що містять Cr (VI), можуть бути токсичними, якщо їх приймати внутрішньо або вдихати. Більшість таких речовин мають подразнюючу дію на очі, шкіру та слизові оболонки. При постійній дії з'єднання хрому (VI) можуть спричинити пошкодження очей, якщо їх не лікувати належним чином. Крім того, це визнаний канцероген. Смертельна доза цього хімічного елемента - близько половини чайної ложки. Згідно з рекомендаціями Всесвітньої організації охорони здоров'я, гранично допустима концентрація Cr (VI) у питній воді становить 0,05 мг на літр.

Так як з'єднання хрому використовуються в барвниках і для дублення шкіри, вони часто зустрічаються в ґрунті та ґрунтових водах занедбаних промислових об'єктів, що вимагають екологічного очищення та відновлення. Грунтовка, що містить Cr (VI), досі широко застосовується в аерокосмічній промисловості та автомобілебудуванні.

Властивості елемента

Основні фізичні властивості хрому такі:

  • Атомне число: 24.
  • Атомна вага: 51,996.
  • Температура: 1890 °C.
  • Температура: 2482 °C.
  • Ступінь окиснення: +2, +3, +6.
  • Конфігурація електронів: 3d 5 4s 1 .

Відкриття хрому відноситься до періоду бурхливого розвитку хіміко-аналітичних досліджень солей та мінералів. У Росії хіміки виявляли особливий інтерес до аналізу мінералів, знайдених у Сибіру та майже невідомих у Західній Європі. Одним із таких мінералів була сибірська червона свинцева руда (крокоїт), описана ще Ломоносовим. Мінерал досліджувався, але нічого, крім оксидів свинцю, заліза та алюмінію, в ньому не було знайдено. Однак у 1797 році Вокелен, прокип'ятив тонко подрібнений зразок мінералу з поташом і осадивши карбонат свинцю, отримав розчин, пофарбований в оранжево червоний колір. З цього розчину він викристалізував рубіново-червону сіль, з якої виділили оксид і вільний метал, відмінний від усіх відомих металів. Вокелен назвав його Хром ( Chrome ) від грецького слова- фарбування, колір; правда тут йшлося про властивість не металу, яке яскраво пофарбованих солей.

Знаходження у природі.

Найважливішою рудою хрому, що має практичне значення, є хроміт, приблизний склад якого відповідає формулі FeCrO4.

Він зустрічається у Малій Азії, на Уралі, у Північній Америці, на півдні Африки. Технічне значення має також названий мінерал крокоїт – PbCrO 4 . У природі зустрічаються також оксид хрому (3) та деякі інші його сполуки. У земній корі вміст хрому у перерахунку на метал становить 0,03%. Хром виявлено на Сонці, зірках, метеоритах.

Фізичні властивості.

Хром – білий, твердий та тендітний метал, виключно хімічно стійкий до дії кислот та лугів. На повітрі він окислюється, має поверхні тонку прозору плівку оксиду. Хром має щільність 7,1 г/см 3 його температура плавлення становить +1875 0 С.

Отримання.

При сильному нагріванні хромистого залізняку з вугіллям відбувається відновлення хрому та заліза:

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

В результаті цієї реакції утворюється сплав хрому із залізом, що відрізняється високою міцністю. Для отримання чистого хрому його відновлюють з оксиду хрому(3) алюмінієм:

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

У цьому процесі зазвичай використовують два оксиди - Cr 2 O 3 і CrO 3

Хімічні властивості.

Завдяки тонкій захисній плівці оксиду, що покриває поверхню хрому, він дуже стійкий до дії агресивних кислот та лугів. Хром не реагує з концентрованими азотною та сірчаною кислотами, а також з фосфорною кислотою. З лугами хром вступає у взаємодію при t = 600-700 про C. Однак хром взаємодіє з розведеними сірчаною та соляною кислотами, витісняючи водень:

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

За високої температури хром горить у кисні, утворюючи оксид(III).

Розпечений хром реагує з парами води:

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

Хром при високій температурі реагує також з галогенами, галоген - воднями, сіркою, азотом, фосфором, вугіллям, кремнієм, бором, наприклад:

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

Вищевказані фізичні та хімічні властивості хрому знайшли своє застосування у різних галузях науки та техніки. Так, наприклад, хром та його сплави використовуються для отримання високоміцних, корозійностійких покриттів у машинобудуванні. Сплави у вигляді ферохрому використовуються як металорізальні інструменти. Хромовані метали знайшли застосування в медичній техніці, при виготовленні хімічного технологічного обладнання.

Положення хрому в періодичній системі хімічних елементів:

Хром очолює побічну підгрупу VI групи періодичної системи елементів. Його електронна формула така:

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

У заповненні орбіталей електронами у атома хрому порушується закономірність, згідно з якою спочатку мала б заповнитися 4S - орбіталь до стану 4S 2 . Однак, внаслідок того, що 3d - орбіталь займає в атомі хрому вигідніше енергетичне положення, відбувається її заповнення значення 4d 5 . Таке явище спостерігається в інших атомів елементів побічних підгруп. Хром може виявляти ступеня окиснення від +1 до +6. Найбільш стійкими є сполуки хрому зі ступенями окиснення +2, +3, +6.

З'єднання двовалентного хрому.

Оксид хрому (II) CrO – пірофорний чорний порошок (пірофорність – здатність у тонкороздробленому стані спалахнуть на повітрі). CrO розчиняється в розведеній соляній кислоті:

CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O

На повітрі при нагріванні понад 100 0 С CrO перетворюється на Cr 2 O 3 .

Солі двовалентного хрому утворюються під час розчинення металевого хрому в кислотах. Ці реакції відбуваються у атмосфері малоактивного газу (наприклад H 2), т.к. у присутності повітря легко відбувається окислення Cr(II) до Cr(III).

Гідроксид хрому одержують у вигляді жовтого осаду при дії розчину лугу на хлорид хрому (II):

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

Cr(OH) 2 має основні властивості, є відновником. Гідратований іон Cr2+ пофарбований у блідо-блакитний колір. Водний розчин CrCl 2 має синє забарвлення. На повітрі у водних розчинах сполуки Cr(II) переходять у сполуки Cr(III). Особливо це яскраво виявляється у гідроксиду Cr(II):

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

З'єднання тривалентного хрому.

Оксид хрому (III) Cr2O3 – тугоплавкий порошок зеленого кольору. За твердістю близький до корунду. У лабораторії його можна отримати нагріванням дихромату амонію:

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

Cr 2 O 3 – амфотерний оксид, при сплавленні з лугами утворює хроміти: Cr 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O

Гідроксид хрому також є амфотерною сполукою:

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

Безводний CrCl 3 має вигляд листочків темно-фіолетового кольору, зовсім нерозчинний у холодній воді, при кип'ятінні він розчиняється дуже повільно. Безводний сульфат хрому (III) Cr 2 (SO 4) 3 рожевого кольору також погано розчинний у воді. У присутності відновників утворює фіолетовий сульфат хрому Cr 2 (SO 4) 3 *18H 2 O. Відомі також зелені гідрати сульфату хрому, що містять меншу кількість води. Хромові галун KCr(SO 4) 2 *12H 2 O викристалізовуються з розчинів, що містять фіолетовий сульфат хрому і сульфат калію. Розчин хромових галунів при нагріванні стає зеленим завдяки утворенню сульфатів.

Реакції з хромом та його сполуками

Майже всі сполуки хрому та його розчини інтенсивно пофарбовані. Маючи безбарвний розчин або білий осад, ми можемо з великою ймовірністю зробити висновок про відсутність хрому.

  1. Сильно нагріємо в полум'ї пальника на фарфоровій чашці таку кількість біхромату калію, що поміститься на кінчику ножа. Сіль не виділить кристалізаційної води, а розплавиться при температурі близько 400 0 З утворення темної рідини. Погріємо її ще кілька хвилин на сильному полум'ї. Після охолодження на черепку утворюється зелений осад. Частина його розчинний у воді (вона набуває жовтого кольору), а іншу частину залишимо на черепці. Сіль при нагріванні розклалася, у результаті утворився розчинний жовтий хромат калію K 2 CrO 4 і зелений Cr 2 O 3 .
  2. Розчинний 3г порошкоподібного біхромату калію в 50мл води. До однієї частини додамо трохи карбонату калію. Він розчиниться з виділенням CO2, а забарвлення розчину стане світло - жовтим. З біхромату калію утворюється хромат. Якщо тепер додати до порцій 50% розчин сірчаної кислоти, то знову з'явиться червоно - жовте забарвлення біхромату.
  3. Наллємо у пробірку 5мл. розчину біхромату калію, прокип'ятим із 3мл концентрованої соляної кислоти під тягою. З розчину виділяється жовто-зелений отруйний газоподібний хлор, оскільки хромат окислить HCl до Cl 2 і H 2 O. Сам хромат перетвориться на зелений хлорид тривалентного хрому. Його можна виділити випарюванням розчину, а потім, сплавивши з содою та селітрою, перевести в хромат.
  4. При додаванні розчину нітрату свинцю випадає жовтий свинцевий хромат; при взаємодії з розчином нітрату срібла утворюється червоно-коричневий осад хромату срібла.
  5. Додамо пероксид водню до розчину біхромату калію та підкислимо розчин сірчаною кислотою. Розчин набуває глибокого синого кольору завдяки утворенню пероксиду хрому. Пероксид при збовтуванні з деякою кількістю ефіру перейде в органічний розчинник і забарвить його у блакитний колір. Ця реакція специфічна для хрому і дуже чутлива. З її допомогою можна виявити хром у металах та сплавах. Насамперед необхідно розчинити метал. При тривалому кип'ятінні з 30%-ною сірчаною кислотою (можна додати і соляну кислоту) хром і багато стали частково розчиняються. Отриманий розчин містить сульфат хрому (ІІІ). Щоб можна було провести реакцію виявлення, спочатку нейтралізуємо його їдким натром. В осад випадає сіро-зелений гідроксид хрому (III), який розчиниться надлишком NaOH і утворює зелений хроміт натрію. Профільтруємо розчин і додамо 30% пероксид водню. При нагріванні розчин забарвиться у жовтий колір, оскільки хроміт окислиться до хромату. Підкислення призведе до появи блакитного забарвлення розчину. Забарвлене з'єднання можна екстрагувати, струшуючи з ефіром.

Аналітичні реакцію іони хрому.

  1. До 3-4 крапель розчину хлориду хрому CrCl 3 додайте 2М розчин NaOH до розчинення осаду, що спочатку випав. Зверніть увагу на колір хроміту натрію, що утворився. Нагрійте отриманий розчин на водяній бані. Що при цьому відбувається?
  2. До 2-3 крапель розчину CrCl 3 додайте рівний об'єм 8М розчину NaOH і 3-4 краплі 3% розчину H 2 O 2 . Нагрійте реакційну суміш на водяній бані. Що при цьому відбувається? Який осад утворюється, якщо отриманий нейтралізувати забарвлений розчин, додати до нього CH 3 COOH, а потім Pb(NO 3) 2 ?
  3. Налийте в пробірку 4-5 крапель розчинів сульфату хрому Cr 2 (SO 4) 3 , IMH 2 SO 4 і KMnO 4 . Нагрійте реакційну суміш протягом кількох хвилин на водяній бані. Зверніть увагу на зміну фарбування розчину. Чим воно викликане?
  4. До 3-4 крапель підкисленого азотною кислотою розчину K 2 Cr 2 O 7 додайте 2-3 краплі розчину H 2 O 2 і перемішайте. Синє фарбування розчину, що з'являється, обумовлено виникненням надхромової кислоти H 2 CrO 6:

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

Зверніть увагу на швидке розкладання H 2 CrO 6:

2H 2 CrO 6 + 8H+ = 2Cr 3+ + 3O 2 + 6H 2 O
синій колір зелений колір

Надхромова кислота значно стійкіша в органічних розчинниках.

  1. До 3-4 крапель підкисленого азотною кислотою розчину K 2 Cr 2 O 7 додайте 5 крапель ізоамілового спирту, 2-3 краплі розчину H 2 O 2 і збовтайте реакційну суміш. Шар органічного розчинника, що спливає на верх, пофарбований в яскраво-синій колір. Забарвлення зникає дуже повільно. Порівняйте стійкість H 2 CrO 6 в органічній та водних фазах.
  2. При взаємодії CrO 4 2 і іонами Ba 2+ випадає жовтий осад хромату барію BaCrO 4 .
  3. Нітрат срібла утворює з іонами CrO 4 2 осад хромату срібла цегляно-червоного кольору.
  4. Візьміть три пробірки. В одну з них помістіть 5-6 крапель розчину K 2 Cr 2 O 7 , в другу - такий самий об'єм розчину K 2 CrO 4 , а в третю - по три краплі обох розчинів. Потім додайте в кожну пробірку три краплі розчину іодиду калію. Поясніть отриманий результат. Підкисліть розчин у другій пробірці. Що при цьому відбувається? Чому?

Цікаві досліди із сполуками хрому

  1. Суміш CuSO 4 і K 2 Cr 2 O 7 при додаванні лугу стає зеленою, а в присутності кислоти стає жовтою. Нагріваючи 2 мг гліцерину з невеликою кількістю (NH 4) 2 Cr 2 O 7 з подальшим додаванням спирту, після фільтрування виходить яскраво-зелений розчин, який при додаванні кислоти стає жовтим, а в нейтральному або лужному середовищі стає зеленим.
  2. Помістити в центр консервної банки з термітом «рубінову суміш» - ретельно розтертий і поміщений у алюмінієву фольгу Al 2 O 3 (4,75 г) з добавкою Cr 2 O 3 (0,25 г). Щоб банку довше не остигала, необхідно закопати під верхній обріз у пісок, а після підпалювання терміту та початку реакції, накрити її залізним листом і засипати піском. Банку викопати за добу. Через війну утворюється червоно – рубіновий порошок.
  3. 10г біхромату калію розтирають з 5г нітрату натрію або калію та 10г цукру. Суміш зволожують і змішують із колодієм. Якщо порошок спресувати у скляній трубці, а потім виштовхнути паличку та підпалити її з торця, то почне виповзати «змія», спочатку чорна, а після охолодження – зелена. Паличка діаметром 4 мм горить зі швидкістю близько 2мм на секунду і подовжується вдесятеро.
  4. Якщо змішати розчини сульфату міді та дихромату калію і додати трохи розчину аміаку, то випаде аморфний коричневий осад складу 4СuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O, який розчиняється в соляній кислоті з утворенням жовтого розчину, а надлишку аміаку виходить зелений розчин. Якщо далі до цього розчину додати спирт, випаде зелений осад, який після фільтрації стає синім, а після висушування - синьо-фіолетовим з червоними блискітками, добре видимими при сильному освітленні.
  5. оксид хрому, що залишився після дослідів «вулкан» або «фараонові змії», можна регенерувати. Для цього треба сплавити 8г Cr 2 O 3 і 2г Na 2 CO 3 і 2,5г KNO 3 і обробити охолоджений сплав окропом. Виходить розчинний хромат, який можна перетворити і на інші сполуки Cr(II) і Cr(VI), у тому числі і вихідний дихромат амонію.

Приклади окисно-відновних переходів за участю хрому та його сполук

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

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

а) CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O
б) CrO + H 2 O = 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) 4Сr(NO 3) 3 = 2Cr 2 O 3 + 12NO 2 + O 2
е) Cr 2 O 3 + 2 NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O

Елемент хром у ролі художника

Хіміки часто зверталися до проблеми створення штучних пігментів для живопису. У XVIII-XIX ст була розроблена технологія отримання багатьох мальовничих матеріалів. Луї Нікола Воклен в 1797 р., який виявив у сибірській червоній руді раніше невідомий елемент хром, приготував нову, чудово стійку фарбу - хромову зелень. Хромофором є водний оксид хрому (III). Під назвою «смарагдова зелена» її почали випускати 1837 року. Пізніше Л.Вокелен запропонував кілька нових фарб: баритову, цинкову та хромові жовті. Згодом вони були витіснені стійкішими жовтими, помаранчевими пігментами на основі кадмію.

Зелена хромова - міцна і світлостійка фарба, що не піддається впливу атмосферних газів. Розтерта на олії хромова зелень володіє великою силою, що криє, і здатна до швидкого висихання, тому з XIX ст. її широко застосовують у живописі. Величезне значення вона має у розписі порцеляни. Справа в тому, що фарфорові вироби можуть декоруватися як підглазурним, так і надглазурним розписом. У першому випадку фарби наносять на поверхню лише злегка обпаленого виробу, який потім покривають шаром глазурі. Далі слідує основний, високотемпературний випал: для спікання фарфорової маси і оплавлення глазурі вироби нагрівають до 1350 – 1450 0 С. Таку високу температуру без хімічних змін витримують дуже небагато фарб, а за старих часів взагалі було тільки дві – кобальтова і хромова. Чорний оксид кобальту, нанесений на поверхню фарфорового виробу, при випалюванні сплавляється з глазур'ю, хімічно взаємодіючи з нею. В результаті утворюються яскраво-сині силікати кобальту. Такий декарований кобальтом синій порцеляновий посуд усі добре знають. Оксид хрому (III) не взаємодіє хімічно з компонентами глазурі і просто залягає між порцеляновими черепками та прозорою глазур'ю «глухим» шаром.

Крім хромової зелені художники застосовують фарби, отримані з волконського. Цей мінерал із групи монтморилонітів (глинистий мінерал підкласу складних силікатів Na(Mo,Al), Si 4 O 10 (OH) 2 був виявлений в 1830 р. російським мінералогом Кеммерером і названий на честь М. Н Волконської - дочки героя битви при Бородіно генерала .Н.Раєвського, дружини декабриста С.Г.Волконського.Волконскоіт являє собою глину, що містить до 24% оксиду хрому, а також оксиди алюмінею і заліза (III). обумовлює його різноманітне забарвлення – від кольору зимової потемнілої ялиці до яскраво-зеленого кольору болотяної жаби.

Пабло Пікассо звертався до геологів нашої країни з проханням вивчити запаси волконського, що дає фарбу неповторно свіжого тону. В даний час розроблено спосіб отримання штучного волконського. Цікаво відзначити, що за даними сучасних досліджень, російські іконописці використовували фарби з цього матеріалу ще в середні віки, задовго до його «офіційного» відкриття. Відомою популярністю користувалася у художників і зелень Гіньє (створена в 1837 р.), хромоформ якої є гідрат окису хрому Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O, де частина води хімічно пов'язана, а частина адсорбована. Цей пігмент надає фарбі смарагдового відтінку.

сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.

Хром - елемент побічної підгрупи 6-ї групи 4-го періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 24. Позначається символом Cr (лат. Chromium). Проста речовина хром-твердий метал блакитно-білого кольору.

Хімічні властивості хрому

За звичайних умов хром реагує лише з фтором. За високих температур (вище 600°C) взаємодіє з киснем, галогенами, азотом, кремнієм, бором, сіркою, фосфором.

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

У розжареному стані реагує з парами води:

2Cr + 3H 2 O → Cr 2 O 3 + 3H 2

Хром розчиняється у розведених сильних кислотах (HCl, H 2 SO 4)

У відсутності повітря утворюються солі Cr 2+ , але в повітрі – солі Cr 3+ .

Cr + 2HCl → CrCl 2 + H 2

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

Наявність захисної окисної плівки на поверхні металу пояснює його пасивність по відношенню до концентрованих розчинів кислот - окислювачів.

З'єднання хрому

Оксид хрому (II)та гідроксид хрому (II) мають основний характер.

Cr(OH) 2 + 2HCl → CrCl 2 + 2H 2 O

Сполуки хрому (II) - сильні відновники; переходять у сполуки хрому (III) під дією кисню повітря.

2CrCl 2 + 2HCl → 2CrCl 3 + H 2

4Cr(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4Cr(OH) 3

Оксид хрому (III) Cr 2 O 3 – зелений, нерозчинний у воді порошок. Може бути отриманий при прожарюванні гідроксиду хрому (III) або дихроматів калію та амонію:

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 (реакція «вулканчик»)

Амфотерний оксид. При сплавленні Cr 2 O 3 зі лугами, содою та кислими солями виходять сполуки хрому зі ступенем окиснення (+3):

Cr 2 O 3 + 2NaOH → 2NaCrO 2 + H 2 O

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

При сплавленні з сумішшю луги та окислювача отримують сполуки хрому в ступені окислення (+6):

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

Гідроксид хрому (III) r (ВІН) 3 . Амфотерний гідроксид. Сіро-зелений, розкладається при нагріванні, втрачаючи воду та утворюючи зелений метагідроксідСrО(ВІН). Чи не розчиняється у воді. З розчину осаджується у вигляді сіро-блакитного та блакитно-зеленого гідрату. Реагує з кислотами та лугами, не взаємодіє з гідратом аміаку.

Має амфотерні властивості — розчиняється як у кислотах, так і в лугах:

2Cr(OH) 3 + 3H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O Сr(ОН) 3 + ДН + = Сr 3+ + 3H 2 O

Cr(OH) 3 + KOH → K , Сr(ОН) 3 + ЗОН — (конц.) = [Сr(ОН) 6 ] 3-

Cr(OH) 3 + KOH → KCrO 2 +2H 2 O Сr(ОН) 3 + МОН = МСrO 2(зел.) + 2Н 2 O (300-400 ° С, М = Li, Na)

Сr(ОН) 3 →(120 o CH 2 O) СrO(ВІН) →(430-1000 0 С –H 2 O) Cr 2 O 3

2Сr(ОН) 3 + 4NаОН (конц.) + ДН 2 O 2(конц.) = 2Na 2 СrO 4 + 8Н 2 0

Отримання: осадження гідратом аміаку з розчину солей хрому(Ш):

Сr 3+ + 3(NH 3 Н 2 O) = Зr(ВІН) 3 ↓+ ДЗН 4+

Cr 2 (SO 4) 3 + 6NaOH → 2Cr(OH) 3 ↓+ 3Na 2 SO 4 (надлишком лугу — осад розчиняється)

Солі хрому (III) мають фіолетове або темно-зелене забарвлення. За хімічними властивостями нагадують солі безбарвні алюмінію.

Сполуки Cr (III) можуть проявляти і окислювальні, і відновлювальні властивості:

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

З'єднання шестивалентного хрому

Оксид хрому (VI) CrO 3 – яскраво-червоні кристали, розчинні у воді.

Отримують з хромату (або дихромату) калію та 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 - кислотний оксид, з лугами утворює жовті хромати CrO 4 2- :

CrO 3 + 2KOH → K 2 CrO 4 + H 2 O

У кислому середовищі хромати перетворюються на помаранчеві 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

У лужному середовищі ця реакція протікає у зворотному напрямку:

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

Дихромат калію – окислювач у кислому середовищі:

До 2 Сr 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 + 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

Хромат калію До 2 Cr Про 4 . Оксосоль. Жовтий, негігроскопічний. Плавиться без розкладання, термостійкий. Добре розчинний у воді ( жовтафарбування розчину відповідає іону СrO 4 2-), трохи гідролізується по аніону. У кислотному середовищі переходить до 2 Cr 2 O 7 . Окислювач (слабший, ніж К 2 Cr 2 O 7). Входить у реакції іонного обміну.

Якісна реакціяна іон CrO 4 2 - випадання жовтого осаду хромату барію, що розкладається в сильнокислотному середовищі. Застосовується як протрава під час фарбування тканин, дубитель шкір, селективний окислювач, реактив в аналітичній хімії.

Рівняння найважливіших реакцій:

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(т) +16HCl (кін ц., гор.) =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(ОН) 6 ]+3S↓+4KOH

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

Якісна реакція:

До 2 СгO 4 +Сl 2 = 2КСl + CrO 4 ↓

2СrO 4 (т) + 2НСl (розб.) = Сr 2 O 7(p) + С1 2 + Н 2 O

Отримання: спікання хроміту з поташом на повітрі:

4(Сr 2 Fe ‖‖)O 4 + 8К 2 CO 3 + 7O 2 = 8К 2 СrO 4 + 2Fе 2 O 3 + 8СO 2 (1000 °С)

Дихромат калію K 2 Cr 2 O 7 . Оксосоль. Технічна назва хромпік. Оранжево-червоний, негігроскопічний. Плавиться без розкладання, при подальшому нагріванні розкладається. Добре розчинний у воді ( помаранчевафарбування розчину відповідає іону Сr 2 O 7 2-). У лужному середовищі утворює До 2 CrO 4 . Типовий окислювач у розчині та при сплавленні. Входить у реакції іонного обміну.

Якісні реакції- Синє фарбування ефірного розчину в присутності Н2O2, синє фарбування водного розчину при дії атомарного водню.

Застосовується як дубитель шкір, протрава під час фарбування тканин, компонент піротехнічних складів, реагент в аналітичній хімії, інгібітор корозії металів, у суміші з Н 2 SO 4 (конц.) — для миття хімічного посуду.

Рівняння найважливіших реакцій:

4К 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 (т) +14HCl (кін ц) =2CrCl 3 +3Cl 2 +7H 2 O+2KCl (кип'ятіння)

K 2 Cr 2 O 7 (т) +2H 2 SO 4(96%) ⇌2KHSO 4 +2CrO 3 +H 2 O (“хромова суміш”)

K 2 Cr 2 O 7 +KOH (кінець) =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(г) =2Cr 3+ +3SO 4 2- +H 2 O

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

Cr 2 O 7 2- (конц) +2Ag + (розб.) = Ag 2 Cr 2 O 7 (т. червоний) ↓

Cr 2 O 7 2- (розб.) +H 2 O +Pb 2+ =2H + + 2PbCrO 4 (червоний) ↓

K 2 Cr 2 O 7(т) +6HCl+8H 0 (Zn)=2CrCl 2(син) +7H 2 O+2KCl

Отримання:обробка До 2 СrO 4 сірчаною кислотою:

2К 2 СrO 4 + Н 2 SO 4 (30%) = До 2Cr 2 O 7 + До 2 SO 4 + Н 2 O

"Національний дослідницький Томський політехнічний Університет"

Інститут природних ресурсів Геоекологія та геохімія

Хром

З дисципліни:

Хімія

Виконав:

студент групи 2Г41 Ткачова Анастасія Володимирівна 29.10.2014

Перевірив:

викладач Стась Микола Федорович

Положення в періодичній системі

Хром- елемент побічної підгрупи 6-ї групи 4-го періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва з атомним номером 24. Позначається символом Cr(Лат. Chromium). Проста речовина хром- твердий металголубувато-білого кольору. Хром іноді відносять до чорних металів.

Будова атома

17 Cl)2)8)7 - схема будови атома

1s2s2p3s3p - електронна формула

Атом розташовується в III періоді, і має три енергетичні рівні

Атом розташовується у VII у групі, у головній підгрупі – на зовнішньому енергетичному рівні 7 електронів

Властивості елемента

Фізичні властивості

Хром - білий блискучий метал з об'ємно-центрованими кубічними гратами, а = 0,28845 нм, що відрізняється твердістю і крихкістю, з щільністю 7,2 г/см 3 , один з найтвердіших чистих металів (поступається тільки берилію, вольфраму і урану), із температурою плавлення 1903 град. І з температурою кипіння близько 2570 град. С. На повітрі поверхня хрому покривається оксидною плівкою, яка оберігає його від подальшого окиснення. Додавання вуглецю до хрому збільшує його твердість.

Хімічні властивості

Хром за звичайних умов – інертний метал, при нагріванні стає досить активним.

    Взаємодія з неметалами

При нагріванні вище 600°С хром згоряє в кисні:

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

З фтором реагує при 350°С, з хлором – при 300°С, з бромом – при температурі червоного гартування, утворюючи галогеніди хрому (III):

2Cr + 3Cl 2 = 2CrCl 3 .

З азотом реагує при температурі вище 1000°З утворенням нітридів:

2Cr + N 2 = 2CrN

чи 4Cr + N 2 = 2Cr 2 N.

2Cr + 3S = Cr2S3.

Реагує з бором, вуглецем та кремнієм з утворенням боридів, карбідів та силіцидів:

Cr + 2B = CrB 2 (можлива освіта Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4 , CrB 4),

2Cr + 3C = Cr 2 C 3 (можлива освіта Cr 23 C 6 , Cr 7 B 3),

Cr + 2Si = CrSi 2 (можливе утворення Cr 3 Si, Cr 5 Si 3 , CrSi).

З воднем безпосередньо не взаємодіє.

    Взаємодія з водою

У тонкоподрібненому розжареному стані хром реагує з водою, утворюючи оксид хрому (III) і водень:

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

    Взаємодія з кислотами

В електрохімічному ряду напруг металів хром знаходиться до водню, він витісняє водень з розчинів кислот, що не окислюють:

Cr + 2HCl = CrCl 2 + H 2;

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

У присутності кисню повітря утворюються солі хрому (III):

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

Концентрована азотна та сірчана кислоти пасивують хром. Хром може розчинятися в них лише при сильному нагріванні, утворюються солі хрому (III) та продукти відновлення кислоти:

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.

    Взаємодія з лужними реагентами

У водних розчинах лугів хром не розчиняється, повільно реагує з розплавами лугів з утворенням хромітів та виділенням водню:

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

Реагує з лужними розплавами окислювачів, наприклад, хлоратом калію, при цьому хром переходить в хромат калію:

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

    Відновлення металів з оксидів та солей

Хром – активний метал, здатний витісняти метали із розчинів їх солей: 2Cr + 3CuCl 2 = 2CrCl 3 + 3Cu.

Властивості простої речовини

Стійкий на повітрі рахунок пасивування. З цієї ж причини не реагує із сірчаною та азотною кислотами. При 2000 °C згоряє з утворенням зеленого оксиду хрому(III) Cr 2 O 3 , що має амфотерні властивості.

Синтезовані сполуки хрому з бором (бориди Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4 , CrB 2 , CrB 4 і Cr 5 B 3), з вуглецем (карбіди Cr 23 C 6 , Cr 7 C 3 і Cr 3 C 2), c кремнієм (силіциди Cr 3 Si, Cr 5 Si 3 і CrSi) та азотом (нітриди CrN та Cr 2 N).

З'єднання Cr(+2)

Ступеня окислення +2 відповідає основний оксид CrO (чорний). Солі Cr 2+ (розчини блакитного кольору) виходять при відновленні солей Cr 3+ або дихроматів цинком у кислому середовищі («воднем у момент виділення»):

Всі ці солі Cr 2+ - сильні відновники до того, що при стоянні витісняють водень із води. Кисень повітря, особливо в кислому середовищі, Cr 2+ окислюється, внаслідок чого блакитний розчин швидко зеленіє.

Коричневий або жовтий гідроксид Cr(OH) 2 осідає при додаванні лугів до розчинів солей хрому(II).

Синтезовані дигалогеніди хрому CrF 2 , CrCl 2 , CrBr 2 та CrI 2

З'єднання Cr(+3)

Ступеня окислення +3 відповідає амфотерний оксид Cr 2 O 3 і гідроксид Cr(OH) 3 (обидва - зеленого кольору). Це найбільш стійкий ступінь окислення хрому. З'єднання хрому в цьому ступені окислення мають колір від брудно-лілового (іон 3+) до зеленого (у координаційній сфері є аніони).

Cr 3+ схильний до утворення подвійних сульфатів виду M I Cr(SO 4) 2 ·12H 2 O (квасців)

Гідроксид хрому (III) одержують, діючи аміаком на розчини солей хрому (III):

Cr+3NH+3H2O→Cr(OH)↓+3NH

Можна використовувати розчини лугів, але в їх надлишку утворюється розчинний гідроксокомплекс:

Cr+3OH→Cr(OH)↓

Cr(OH)+3OH→

Сплавляючи Cr 2 O 3 з лугами одержують хроміти:

Cr2O3+2NaOH→2NaCrO2+H2O

Непрожарений оксид хрому(III) розчиняється в лужних розчинах та кислотах:

Cr2O3+6HCl→2CrCl3+3H2O

При окисленні сполук хрому(III) у лужному середовищі утворюються сполуки хрому(VI):

2Na+3HO→2NaCrO+2NaOH+8HO

Те саме відбувається при сплавленні оксиду хрому (III) зі лугом і окислювачами, або зі лугом на повітрі (розплав при цьому набуває жовтого забарвлення):

2Cr2O3+8NaOH+3O2→4Na2CrO4+4H2O

З'єднання хрому (+4)[

При обережному розкладанні оксиду хрому(VI) CrO 3 в гідротермальних умовах отримують оксид хрому(IV) CrO 2 , який є феромагнетиком і має металеву провідність.

Серед тетрагалогенідів хрому стійкий CrF 4 тетрахлорид хрому CrCl 4 існує тільки в парах.

З'єднання хрому (+6)

Ступеня окислення +6 відповідає кислотний оксид хрому (VI) CrO 3 і цілий ряд кислот, між якими існує рівновага. Найпростіші з них - хромова H 2 CrO 4 і дворомова H 2 Cr 2 O 7 . Вони утворюють два ряди солей: жовті хромати та оранжеві дихромати відповідно.

Оксид хрому (VI) CrO 3 утворюється при взаємодії концентрованої сірчаної кислоти з розчинами дихроматів. Типовий кислотний оксид, при взаємодії з водою він утворює сильні нестійкі хромові кислоти: хромову H 2 CrO 4 , дихромову H 2 Cr 2 O 7 та інші ізополікислоти із загальною формулою H 2 Cr n O 3n+1 . Збільшення ступеня полімеризації відбувається із зменшенням рН, тобто збільшенням кислотності:

2CrO+2H→Cr2O+H2O

Але якщо до помаранчевого розчину K 2 Cr 2 O 7 прилити розчин луги, як забарвлення знову переходить у жовту, оскільки знову утворюється хромат K 2 CrO 4:

Cr2O+2OH→2CrO+HO

До високого ступеня полімеризації, як це відбувається у вольфраму та молібдену, не доходить, оскільки поліхромова кислота розпадається на оксид хрому(VI) і воду:

H2CrnO3n+1→H2O+nCrO3

Розчинність хроматів приблизно відповідає розчинності сульфатів. Зокрема, жовтий хромат барію BaCrO 4 випадає при додаванні солей барію як до розчинів хроматів, так і до розчинів дихроматів:

Ba+CrO→BaCrO↓

2Ba+CrO+H2O→2BaCrO↓+2H

Утворення криваво-червоного малорозчинного хромату срібла використовують виявлення срібла в сплавах з допомогою пробірної кислоти.

Відомі пентафторид хрому CrF 5 та малостійкий гексафторид хрому CrF 6 . Також отримані леткі оксигалогеніди хрому CrO 2 F 2 і CrO 2 Cl 2 (хромілхлорид).

Сполуки хрому(VI) - сильні окислювачі, наприклад:

K2Cr2O7+14HCl→2CrCl3+2KCl+3Cl2+7H2O

Додавання дихроматів перекису водню, сірчаної кислоти та органічного розчинника (ефіру) призводить до утворення синього пероксиду хрому CrO 5 L (L - молекула розчинника), який екстрагується в органічний шар; Ця реакція використовується як аналітична.

Гідрид хрому

CrH(г). Термодинамічні властивості газоподібного гідриду хрому в стандартному стані при температурах 100 - 6000 К наведені у табл. CrH.

Крім смуги 3600 – 3700Å в ультрафіолетовій області спектру виявлено ще одну слабкішу смугу CrH [55KLE/LIL, 73SMI]. Смуга лежить в районі 3290 Å, має канти складної структури. Аналіз смуги досі не проведено.

Найбільш вивчена інфрачервона система смуг CrH. Система відповідає переходу A 6 Σ + - X 6 Σ + кант 0-0 смуги розташований при 8611Å. Ця система досліджувалась у роботах [ 55KLE/LIL, 59KLE/UHL, 67O'C, 93RAM/JAR2, 95RAM/BER2, 2001BAU/RAM, 2005SHI/BRU, 2006CHO/MER, 2007CHE/STE, 2007CH. У роботі [55KLE/LIL] виконано аналіз коливальної структури по кантах. У [ 59KLE/UHL ] проведено аналіз обертальної структури смуг 0-0 та 0-1, встановлено тип переходу 6 Σ - 6 Σ. [67O'C] виконаний обертальний аналіз смуг 1-0 і 1-1, а також обертальний аналіз 0-0 смуги CrD. У [ 93RAM/JAR2 ] у спектрах вищого дозволу, отриманих за допомогою Фур'є-спектрометра, уточнено положення ліній 0-0 смуги, отримані точніші значення обертальних констант і постійних тонкої структури верхнього та нижнього станів. Аналіз збурень у стані A 6 Σ + показав, що станом, що обурює, є a 4 Σ + з енергією T 00 = 11186 см ‑1 і обертальною постійною B 0 = 6.10 см ‑1 . У [ 95RAM/BER2 ] та [ 2001BAU/RAM ] на Фур'є-спектрометрі отримана та проаналізована обертальна структура смуг 0-1, 0-0, 1-0 та 1-2 молекули CrD [ 95RAM/BER2 ] та 1-0 та 1 -1 молекули CrH [2001BAU/RAM]. У [ 2005SHI/BRU ] методом резонансної двофотонної іонізації визначено часи життя рівнів v = 0 і 1 стану A 6 Σ + , виміряно хвильові числа ліній 0-0 смуги ізотопомера 50 CrH. У [ 2006CHO/MER ] у спектрі лазерного збудження виміряно хвильові числа перших ліній (N ≤ 7) смуги 1-0 CrH. Обурення обертальних рівнів стану, що спостерігалися, A 6 Σ + (v=1) приписані станам a 4 Σ + (v=1) і B 6 Π(v=0). У [ 2007CHE/STE ] у спектрах лазерного збудження виміряно зрушення та розщеплення в постійному електричному полі декількох перших ліній смуги 0-0 CrD, визначено дипольний момент у станах X 6 Σ + (v=0) та A 6 Σ + (v=0 ). У спектрах лазерного збудження досліджувалося зееманівське розщеплення перших обертальних ліній смуг 0-0 і 1-0 CrH. Інфрачервона система CrH ідентифікована в спектрах сонця [ 80ENG/WOH ], зірок S-типу [ 80LIN/OLO ] та коричневих карликів [ 99KIR/ALL ].

Коливальні переходи в основному електронному стані CrH і CrD спостерігалися в роботах [79VAN/DEV, 91LIP/BAC, 2003WAN/AND2]. У роботі [ 79VAN/DEV ] молекул CrH і CrD приписані частоти поглинання 1548 і 1112 см -1 в матриці Ar при 4К. У [ 91LIP/BAC ] методом лазерного магнітного резонансу виміряно обертальні лінії коливальних переходів 1-0 та 2-1 молекули CrH, отримані коливальні постійні основного стану. У [ 2003WAN/AND2 ] молекул CrH і CrD з урахуванням даних [ 91LIP/BAC ] приписані частоти поглинання в матриці Ar 1603.3 і 1158.7 см -1 .

Обертальні переходи в основному стані CrH і CrD спостерігалися в роботах [91COR/BRO, 93BRO/BEA, 2004HAL/ZIU, 2006HAR/BRO]. [91COR/BRO] виміряно близько 500 лазерних магнітних резонансів, пов'язаних з 5 нижніми обертальними переходами, отримано набір параметрів, що описують обертальну енергію, тонке і надтонке розщеплення обертальних рівнів коливального рівня v=0 основного стану. У роботі [ 93BRO/BEA ] наведено уточнені частоти 6 компонентів обертального переходу N = 1←0. У [ 2004HAL/ZIU ] компоненти переходу N = 1←0 CrH та компоненти переходу N = 2←1 CrD виміряні безпосередньо у субміліметровому спектрі поглинання. Компоненти переходу N = 1←0 CrH виміряні заново (з найкращим співвідношенням сигнал/шум) в [ 2006HAR/BRO ]. Дані цих вимірювань оброблені в [ 2006HAR/BRO ] спільно з даними вимірювань [ 91COR/BRO ] та [ 91LIP/BAC ], отримано найкращий зараз набір констант, у тому числі рівноважних, для основного стану CrH.

Спектр ЕПР молекули CrH в матриці Ar досліджувався у роботах [79VAN/DEV, 85VAN/BAU]. Встановлено, що молекула має основний стан 6?

Фотоелектронний спектр аніонів CrH - та CrD - отримано в роботі [87MIL/FEI]. Відповідно до інтерпретації авторів у спектрі спостерігаються переходи з основного та збудженого станів аніону до основного та A 6 Σ + стану нейтральної молекули. Декілька піків у спектрі не отримали віднесення. Визначено коливальну частоту в основному стані CrD ~ 1240 см -1 .

Квантово-механічні розрахунки CrH виконані в роботах. /MAT, 2007JEN/ROO, 2008GOE/MAS ]. Енергії збуджених електронних станів розраховані в [93DAI/BAL, 2001BAU/RAM, 2003ROO, 2004GHI/ROO, 2006KOS/MAT, 2008GOE/MAS].

Енергії збуджених станів наведені за даними експериментальних робіт [93RAM/JAR2] ( a 4 Σ +), [ 2001BAU/RAM ] ( A 6 Σ +), [ 2006CHO/MER ] ( B 6 Π), [ 84Х'Ю/ГЕР ] ( D(6 Π)) та оцінені за результатами розрахунків [ 93DAI/BAL, 2006KOS/MAT ] ( b 4 Π, c 4 Δ), [ 93DAI/BAL, 2003ROO, 2004GHI/ROO, 2006KOS/MAT ] ( C 6 Δ).

Коливальні та обертальні константи збуджених станів CrH у розрахунках термодинамічних функцій не використовувалися та наведені у таблиці Cr.Д1 для довідки. Для стану A 6 Σ + наведені експериментальні константи [ 2001BAU/RAM ], обертальна постійна a 4 Σ + дана згідно з [ 93RAM/JAR2 ]. Для інших станів надано значення w e і r e , усереднені за результатами розрахунків [ 93DAI/BAL ] ( B 6 Π, C 6 Δ, b 4 Π, c 4 Δ), [ 2003ROO ] ( C 6 Δ), [ 2004GHI/ROO ] ( B 6 Π, C 6 Δ, D(6 Π)), [ 2006KOS/MAT ] ( B 6 Π, C 6 Δ).

Статистичні ваги синтетичних станів оцінені з використанням іонної моделі Cr+H-. Вони поєднують статистичні ваги термів іона Cr + з оціненою енергією в полі ліганду нижче 40000 см-1. Енергії термів у полі ліганду оцінювалися виходячи з припущення, що відносне розташування термів однієї конфігурації однаково в полі ліганду та вільному іоні. Зрушення змін вільного іона у полі ліганду визначався з урахуванням інтерпретації (у межах іонної моделі) експериментально які й розрахованих електронних станів молекули. Так, основний стан X 6 ? D конфігурації 4s 1 3d 4 . Стан D(6 Π) віднесено до конфігурації 4p 1 3d 4 . Енергії термів у вільному іоні дано в [71MOO]. Розщеплення термів у полі ліганду не враховувалося.

Термодинамічні функції CrH(г) були обчислені за рівняннями (1.3) - (1.6), (1.9), (1.10), (1.93) - (1.95). Значення Q внта її похідних розраховувалися за рівняннями (1.90) - (1.92) з урахуванням одинадцяти порушених станів у припущенні, що Qкільк.вр ( i) = (p i /p X)Qкільк.вр ( X). Коливально-обертальна статистична сума стану X 6 Σ + та її похідні обчислювалися за рівняннями К ‑1 × моль ‑1

H o (298.15 К)- H o (0) = 8.670 ± 0.021 кДж× моль ‑1

Основні похибки розрахованих термодинамічних функцій CrH(г) обумовлені шляхом розрахунку. Похибки у значеннях Φº(T) при T = 298.15, 1000, 3000 і 6000 К оцінюються в 0.07, 0.2, 0.7 та 1.7 Дж× K ‑1 × моль ‑1 відповідно.

Термодинамічні функції CrH(г) раніше не публікувалися.

Термохімічні величини для CrH(г).

Константа рівноваги реакції CrH(г)=Cr(г)+H(г) обчислена за прийнятим значенням енергії дисоціації

D° 0 (CrН) = 184 ± 10 кДж × моль ‑1 = 15380 ± 840 см -1 .

Прийняте значення ґрунтується на результатах вимірювань енергій двох газових гетеролітичних реакцій, а саме: CrH = Cr - + H + (1), ΔЕ(1) = 1420 ± 13 кДж× моль ‑1 , метод іонно-циклотронного резонансу [ 85SAL/LAN ] і CrH = Cr + + H - (2), ΔЕ(2) = 767.1 ± 6.8 кДж× моль ‑1 , визначення порогових енергій перебігу реакцій взаємодії Cr + c рядом амінів [93CHE/CLE]. Комбінація цих величин з прийнятими в даному виданні значеннями ЕА(Н) = ‑72.770 ± 0.002 кДж× моль ‑1, IP(Н) = 1312.049 ± 0.001 кДж× моль ‑1 , IP(Cr) = 652.869 ± 1 , а також c наведеним у [ 85HOT/LIN ] значенням ЕА(Cr) = -64.3 ± 1.2 кДж × моль -1 призводить до величин D° 0 (CrН) = 172.3 ± 13 і D° 0 (CrН) = 187.0 ± 7 кДж× моль ‑1 для робіт [ 85SAL/LAN, 93CHE/CLE ], відповідно. Отримані величини перебувають у розумній згоді; середньозважене значення становить 184 ± 6 кДж × моль -1. Це значення приймається в даному виданні. Похибка дещо збільшена через труднощі надійного віднесення результатів цитованих робіт до конкретної температури. Спроба зареєструвати молекулу CrH у рівноважних умовах (кнудсенівська мас-спектрометрія [81KAN/MOO]) не увінчалася успіхом; приведене в [ 81KAN/MOO ] співвідношення D° 0 (CrН) ≤ 188 кДж× моль ‑1 не суперечить рекомендації.

Прийнятому значенню відповідають величини:

Δ f Hº(CrH, г, 0 K) = 426.388 ± 10.2 кДж·моль -1 та

Δ f Hº(CrH, г, 298.15 K) = 426.774 ± 10.2 кДж·моль -1 .



Останні матеріали розділу:

Дати та події великої вітчизняної війни
Дати та події великої вітчизняної війни

О 4-й годині ранку 22 червня 1941 року війська фашистської Німеччини (5,5 млн осіб) перейшли кордони Радянського Союзу, німецькі літаки (5 тис) почали...

Все, що ви повинні знати про радіацію Джерела радіації та одиниці її виміру
Все, що ви повинні знати про радіацію Джерела радіації та одиниці її виміру

5. Дози випромінювання та одиниці виміру Дія іонізуючих випромінювань є складним процесом. Ефект опромінення залежить від величини...

Мізантропія, або Що робити, якщо я ненавиджу людей?
Мізантропія, або Що робити, якщо я ненавиджу людей?

Шкідливі поради: Як стати мізантропом і всіх радісно ненавидіти Ті, хто запевняє, що людей треба любити незалежно від обставин або...