وزن اتمی کروم کروم - مشخصات کلی عنصر، خواص شیمیایی کروم و ترکیبات آن

کروم

عنصر شماره 24. یکی از سخت ترین فلزات مقاومت شیمیایی بالایی دارد. یکی از مهمترین فلزات مورد استفاده در تولید فولادهای آلیاژی است. اکثر ترکیبات کروم دارای رنگ های روشن هستند و در رنگ های متنوعی وجود دارند. برای این ویژگی، عنصر کروم نامگذاری شد که در یونانی به معنای رنگ است.

او چگونه پیدا شد؟

یک ماده معدنی حاوی کروم در نزدیکی یکاترینبورگ در سال 1766 توسط I.G. لمان آن را "سرب قرمز سیبری" نامید. اکنون این ماده معدنی کروکویت نامیده می شود. ترکیب آن نیز شناخته شده است - PbCrO 4. و در یک زمان، "سرب قرمز سیبری" باعث اختلاف نظر بسیاری در بین دانشمندان شد. آنها به مدت سی سال در مورد ترکیب آن بحث کردند تا اینکه سرانجام در سال 1797 شیمیدان فرانسوی لوئیس نیکولا واکلین فلزی را از آن جدا کرد که (به هر حال، پس از بحث و جدل) کروم نامیده شد.

کروکویت تیمار شده با واکلین با پتاس K 2 CO 3: کرومات سرب به کرومات پتاسیم تبدیل شد. سپس کرومات پتاسیم با استفاده از اسید هیدروکلریک به اکسید کروم و آب تبدیل شد (اسید کرومیک فقط در محلول های رقیق وجود دارد). واکلین با حرارت دادن پودر اکسید کروم سبز در بوته گرافیتی با زغال سنگ، یک فلز نسوز جدید به دست آورد.

آکادمی علوم پاریس به طور کامل شاهد این کشف بود. اما، به احتمال زیاد، Vauquelin نه کروم عنصری، بلکه کاربیدهای آن را جدا کرد. این با شکل سوزنی شکل کریستال های خاکستری روشن به دست آمده توسط Vauquelin مشهود است.

نام "کروم" توسط دوستان Vauquelin پیشنهاد شد، اما او آن را دوست نداشت - فلز رنگ خاصی نداشت. با این حال، دوستان توانستند شیمیدان را متقاعد کنند، به این دلیل که می توان از ترکیبات کروم با رنگ روشن برای به دست آوردن رنگ های خوب استفاده کرد. (به هر حال، در آثار Vauquelin بود که برای اولین بار رنگ زمردی برخی از سیلیکات های طبیعی بریلیم و آلومینیوم توضیح داده شد؛ همانطور که Vauquelin متوجه شد، آنها توسط ناخالصی های ترکیبات کروم رنگ شده اند.) و بنابراین این نام برای عنصر جدید

به هر حال، هجای "کروم"، دقیقا به معنای "رنگی"، در بسیاری از اصطلاحات علمی، فنی و حتی موسیقی گنجانده شده است. فیلم های عکاسی ایزوپانکروم، پانکروم و ارتوکروم به طور گسترده ای شناخته شده اند. کلمه "کروموزوم" ترجمه شده از یونانی به معنای "بدنی رنگی" است. یک مقیاس "کروماتیک" (در موسیقی) و یک هارمونیک "کروماتیک" وجود دارد.

او در کجا قرار دارد

که در پوسته زمینکروم بسیار زیادی وجود دارد - 0.02٪. ماده معدنی اصلی که صنعت از آن کروم به دست می‌آورد اسپینل کروم با ترکیب متغیر است فرمول کلی(Mg, Fe) O · (Cr, Al, Fe) 2 O 3 . سنگ معدن کروم کرومیت یا سنگ آهن کروم نامیده می شود (زیرا تقریبا همیشه حاوی آهن است). در بسیاری از نقاط ذخایر سنگ های کروم وجود دارد. کشور ما دارای ذخایر عظیم کرومیت است. یکی از بزرگترین ذخایر در قزاقستان، در منطقه آکتوبه واقع شده است. در سال 1936 کشف شد. ذخایر قابل توجهی از سنگ معدن کروم در اورال وجود دارد.

کرومیت ها بیشتر برای ذوب فروکروم استفاده می شوند. این یکی از مهمترین فروآلیاژها است که برای تولید انبوه فولادهای آلیاژی کاملا ضروری است.

فروآلیاژها آلیاژهای آهن با عناصر دیگر هستند که عمدتاً برای آلیاژسازی و اکسید زدایی فولاد استفاده می شوند. فروکروم حاوی حداقل 60 درصد کروم است.

روسیه تزاری تقریباً هیچ فروآلیاژی تولید نمی کرد. چندین کوره بلند در کارخانه های جنوبی، فروسیلیس و فرومنگنز با درصد پایین (فلز آلیاژی) ذوب می کردند. علاوه بر این، در رودخانه ساتکا، که در اورال جنوبی جریان دارد، در سال 1910 یک کارخانه کوچک ساخته شد که مقادیر کمی فرومنگنز و فروکروم را ذوب می کرد.

در سالهای اول توسعه، کشور جوان شوروی مجبور به واردات فروآلیاژ از خارج شد. چنین وابستگی به کشورهای سرمایه داری غیرقابل قبول بود. قبلاً در سال 1927 ... 1928. ساخت کارخانه های فروآلیاژ شوروی آغاز شد. در پایان سال 1930، اولین کوره بزرگ فروآلیاژ در چلیابینسک ساخته شد و در سال 1931 کارخانه چلیابینسک، اولین متولد صنعت فروآلیاژ اتحاد جماهیر شوروی، به بهره برداری رسید. در سال 1933، دو کارخانه دیگر راه اندازی شد - در Zaporozhye و Zestafoni. این امر باعث شد تا واردات فروآلیاژ متوقف شود. تنها در چند سال، اتحاد جماهیر شوروی تولید بسیاری از انواع فولادهای ویژه را سازماندهی کرد - بلبرینگ، مقاوم در برابر حرارت، ضد زنگ، خودرو، سرعت بالا... همه این فولادها حاوی کروم هستند.

در هفدهمین کنگره حزب، سرگو ارجونیکیدزه، کمیسر مردمی صنایع سنگین گفت: «...اگر فولادهای مرغوب نداشتیم، صنعت خودروسازی و تراکتورسازی نداشتیم. هزینه فولاد با کیفیتی که در حال حاضر استفاده می کنیم بیش از 400 میلیون روبل برآورد شده است. اگر واردات لازم بود 400 میلیون روبل می شد. هر سال، لعنتی، در اسارت سرمایه‌داران می‌شوی...»

این کارخانه بر اساس میدان آکتوب بعداً در دوره بزرگ ساخته شد جنگ میهنی. او اولین ذوب فروکروم را در 20 ژانویه 1943 تولید کرد. کارگران شهر آکتیوبینسک در ساخت کارخانه شرکت کردند. ساخت و ساز عمومی اعلام شد. فروکروم کارخانه جدید برای تولید فلز تانک ها و تفنگ ها برای نیازهای جبهه استفاده می شد.

سالها گذشت. اکنون کارخانه فروآلیاژ آکتوب بزرگترین شرکت تولید کننده فروکروم در همه گریدها است. این کارخانه پرسنل متالورژی ملی بسیار ماهر تولید کرده است. از سال به سال، کارخانه و معادن کرومیت ظرفیت خود را افزایش می دهند و فروکروم با کیفیت بالا را برای متالورژی آهنی ما فراهم می کنند.

کشور ما دارای ذخایر بی نظیری از سنگ آهن آلیاژی طبیعی غنی از کروم و نیکل است. در استپ های اورنبورگ واقع شده است. کارخانه متالورژی Orsko-Khalilovsky بر اساس این سپرده ساخته شده و فعالیت می کند. چدن آلیاژی طبیعی که مقاومت حرارتی بالایی دارد در کوره بلند کارخانه ذوب می شود. بخشی از آن به شکل ریخته گری استفاده می شود، اما بیشتر آن برای پردازش به فولاد نیکل ارسال می شود. کروم هنگام ذوب فولاد از چدن می سوزد.

کوبا، یوگسلاوی و بسیاری از کشورهای آسیایی و آفریقایی دارای ذخایر زیادی از کرومیت هستند.

چگونه آن را دریافت می کنید؟

کرومیت عمدتاً در سه صنعت متالورژی، شیمی و نسوزها استفاده می شود که متالورژی تقریباً دو سوم کل کرومیت را مصرف می کند.

فولاد آلیاژ شده با کروم استحکام و مقاومت در برابر خوردگی را در محیط های تهاجمی و اکسید کننده افزایش داده است.

به دست آوردن کروم خالص یک فرآیند پرهزینه و کار فشرده است. بنابراین برای فولاد آلیاژی عمدتاً از فروکروم استفاده می شود که در کوره های قوس الکتریکی مستقیماً از کرومیت به دست می آید. عامل کاهنده کک است. محتوای اکسید کروم در کرومیت باید حداقل 48 درصد و نسبت کروم: آهن باید حداقل 3:1 باشد.

فروکروم تولید شده در کوره الکتریکی معمولاً تا 80 درصد کروم و 4...7 درصد کربن دارد (بقیه آهن است).

اما برای آلیاژ کردن بسیاری از فولادهای با کیفیت، به فروکروم نیاز دارید که حاوی کربن کمی است (دلایل این امر در زیر، در فصل "کروم در آلیاژها" مورد بحث قرار گرفته است). بنابراین، بخشی از فروکروم پرکربن تحت درمان ویژه ای قرار می گیرد تا میزان کربن موجود در آن به یک دهم و صدم درصد کاهش یابد.

کروم فلزی اولیه نیز از کرومیت به دست می آید. تولید کروم از نظر فنی خالص (97...99%) بر اساس روش آلومینوترمی است که در سال 1865 توسط شیمیدان مشهور روسی N.N. بکتوف. ماهیت روش کاهش اکسیدها با آلومینیوم است؛ واکنش با آزاد شدن قابل توجه گرما همراه است.

اما ابتدا باید اکسید کروم خالص Cr 2 O 3 را بدست آورید. برای این کار کرومیت ریز آسیاب شده را با سودا مخلوط کرده و به این مخلوط سنگ آهک یا اکسید آهن اضافه می کنند. کل جرم می سوزد و کرومات سدیم تشکیل می شود:

2Cr 2 O 3 + 4Na 2 CO 3 + 3O 2 > 4Na 2 CrO 4 + 4CO 2 .

سپس کرومات سدیم از توده کلسینه شده با آب شسته می شود. مشروب فیلتر شده، تبخیر شده و با اسید درمان می شود. نتیجه سدیم بی کرومات Na 2 Cr 2 O 7 است. با احیای آن با گوگرد یا کربن در هنگام حرارت دادن، اکسید کروم سبز به دست می آید.

کروم فلزی را می توان با مخلوط کردن اکسید کروم خالص با پودر آلومینیوم، حرارت دادن این مخلوط در بوته تا دمای 500...600 درجه سانتی گراد و مشتعل کردن آن با پراکسید باریم به دست آورد.آلومینیوم اکسیژن را از اکسید کروم می گیرد. این واکنش Cr 2 O 3 + 2Al > Al 2 O 3 + 2Сr اساس روش صنعتی (آلومینیوترمی) برای تولید کروم است، اگرچه، البته، فناوری کارخانه بسیار پیچیده تر است. کروم به دست آمده از روش آلومینومترمیک حاوی دهم درصد آلومینیوم و آهن و صدم درصد سیلیکون، کربن و گوگرد است.

برای بدست آوردن کروم از نظر فنی خالص از روش سیلیکوترمیک نیز استفاده می شود. در این حالت کروم با توجه به واکنش توسط سیلیکون از اکسید احیا می شود

2Сr 2 О 3 + 3Si > 3SiO 2 + 4Сr.

این واکنش در کوره های قوس الکتریکی رخ می دهد. برای چسباندن سیلیس، سنگ آهک به شارژ اضافه می شود. خلوص کروم سیلیکومترمیک تقریباً مشابه کروم آلومینوترمیک است، البته میزان سیلیکون موجود در آن کمی بیشتر و میزان آلومینیوم کمی کمتر است. برای به دست آوردن کروم، آنها همچنین سعی کردند از سایر عوامل کاهنده - کربن، هیدروژن، منیزیم استفاده کنند. با این حال، این روش ها به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی گیرند.

کروم با خلوص بالا (تقریباً 99.8٪) به روش الکترولیتی به دست می آید.

کروم از نظر فنی خالص و الکترولیتی عمدتاً برای تولید آلیاژهای کروم پیچیده استفاده می شود.

ثابت ها و خواص کروم

جرم اتمی کروم 51.996 است. در جدول تناوبی جایگاهی را در گروه ششم به خود اختصاص داده است. نزدیکترین همسایگان و آنالوگهای آن مولیبدن و تنگستن هستند. مشخص است که همسایگان کروم، مانند خود کروم، به طور گسترده برای فولادهای آلیاژی استفاده می شود.

نقطه ذوب کروم به خلوص آن بستگی دارد. بسیاری از محققین برای تعیین آن تلاش کرده اند و مقادیری را از 1513 تا 1920 درجه سانتیگراد به دست آورده اند. چنین "پراکندگی" بزرگی در درجه اول با مقدار و ترکیب ناخالصی های موجود در کروم توضیح داده می شود. اکنون اعتقاد بر این است که کروم در دمای حدود 1875 درجه سانتیگراد ذوب می شود. نقطه جوش 2199 درجه سانتیگراد. چگالی کروم کمتر از چگالی آهن است. برابر با 7.19 است.

کروم از نظر خواص شیمیایی نزدیک به مولیبدن و تنگستن است. بالاترین اکسید CrO 3 آن اسیدی است، انیدرید اسید کرومیک H 2 CrO 4 است. کروکویت معدنی که آشنایی خود را با عنصر شماره 24 با آن آغاز کردیم، نمک این اسید است. علاوه بر اسید کرومیک، اسید دی کرومیک H 2 Cr 2 O 7 شناخته شده است؛ نمک های آن - بی کرومات ها - به طور گسترده ای در شیمی استفاده می شود. رایج ترین اکسید کروم، Cr 2 O 3، آمفوتریک است. به طور کلی، در شرایط مختلف، کروم می تواند ظرفیت های 2 تا 6 را نشان دهد. فقط ترکیبات کروم سه ظرفیتی و شش ظرفیتی به طور گسترده استفاده می شود.

کروم تمام خواص یک فلز را دارد - گرما را به خوبی هدایت می کند و برق، درخشندگی فلزی مشخصی دارد. ویژگی اصلی کروم مقاومت آن در برابر اسیدها و اکسیژن است.

برای کسانی که دائماً با کروم سر و کار دارند، یکی دیگر از ویژگی های آن تبدیل به سر زبان ها شده است: در دمای حدود 37 درجه سانتی گراد، برخی از خواص فیزیکی این فلز به شدت و به طور ناگهانی تغییر می کند. در این دما حداکثر به وضوح بیان شده است اصطکاک داخلیو حداقل مدول الاستیک. مقاومت الکتریکی، ضریب انبساط خطی و نیروی ترموالکتروموتور تقریباً به همان شدت تغییر می کند.

دانشمندان هنوز نمی توانند این ناهنجاری را توضیح دهند.

چهار ایزوتوپ طبیعی کروم وجود دارد. اعداد جرمی آنها 50، 52، 53 و 54 است. سهم رایج ترین ایزوتوپ 52 Cr حدود 84 درصد است.

کروم در آلیاژها

اگر داستان استفاده از کروم و ترکیبات آن نه با فولاد، بلکه با چیز دیگری آغاز شود، احتمالاً غیرطبیعی خواهد بود. کروم یکی از مهمترین عناصر آلیاژی مورد استفاده در متالورژی آهنی است. افزودن کروم به فولادهای معمولی (تا 5 درصد کروم) خواص فیزیکی آنها را بهبود می بخشد و فلز را مستعد عملیات حرارتی می کند. فولادهای فنر، فنر، ابزار، مهر و بلبرینگ با کروم آلیاژ می شوند. در آنها (به جز فولادهای بلبرینگ) کروم همراه با منگنز، مولیبدن، نیکل و وانادیم وجود دارد. و فولادهای بلبرینگ فقط حاوی کروم (حدود 1.5٪) و کربن (حدود 1٪) هستند. دومی کاربیدهایی با سختی استثنایی با کروم تشکیل می دهد: Cr 3 C. Cr 7 C 3 و Cr 23 C 6. آنها به فولاد بلبرینگ مقاومت بالایی در برابر سایش می دهند.

اگر میزان کروم فولاد تا 10 درصد یا بیشتر افزایش یابد، فولاد در برابر اکسیداسیون و خوردگی مقاوم‌تر می‌شود، اما اینجاست که عاملی که می‌توان آن را محدودیت کربن نامید، مطرح می‌شود. توانایی کربن برای اتصال مقادیر زیادی از کروم منجر به تخلیه فولاد در این عنصر می شود. بنابراین، متالوژیست ها با یک معضل روبرو هستند: اگر می خواهید مقاومت در برابر خوردگی را به دست آورید، محتوای کربن را کاهش دهید و مقاومت در برابر سایش و سختی را از دست بدهید.

رایج ترین گرید فولاد ضد زنگ حاوی 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل است. محتوای کربن در آن بسیار کم است - تا 0.1٪. فولادهای ضد زنگ به خوبی در برابر خوردگی و اکسیداسیون مقاومت می کنند و در دماهای بالا استحکام خود را حفظ می کنند. گروه مجسمه سازی V.I از ورق هایی از چنین فولادی ساخته شده است. موخینا "کارگر و زن مزرعه جمعی" که در مسکو در ورودی شمالی نمایشگاه دستاوردها نصب شده است. اقتصاد ملی. فولادهای زنگ نزن به طور گسترده در صنایع شیمیایی و نفت استفاده می شوند.

فولادهای با کروم بالا (حاوی 25 ... 30٪ کروم) به ویژه در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا مقاوم هستند. از آنها برای ساخت قطعات کوره های گرمایش استفاده می شود.

اکنون چند کلمه در مورد آلیاژهای مبتنی بر کروم. این آلیاژها حاوی بیش از 50 درصد کروم هستند. مقاومت حرارتی بسیار بالایی دارند. با این حال، آنها یک اشکال بسیار بزرگ دارند که همه مزایا را نفی می کند: این آلیاژها به عیوب سطحی بسیار حساس هستند: کافی است یک خراش یا ریزترک ظاهر شود و محصول به سرعت تحت بار فرو می ریزد. برای اکثر آلیاژها، چنین کمبودهایی با عملیات ترمومکانیکی برطرف می شود، اما آلیاژهای مبتنی بر کروم را نمی توان به این روش درمان کرد. علاوه بر این، آنها در دمای اتاق بسیار شکننده هستند، که همچنین کاربرد آنها را محدود می کند.

آلیاژهای کروم و نیکل ارزش بیشتری دارند (آنها اغلب حاوی مواد افزودنی آلیاژی و عناصر دیگر هستند). متداول ترین آلیاژهای این گروه - نیکروم ها حاوی حداکثر 20٪ کروم (بقیه نیکل) هستند و برای ساخت عناصر گرمایشی استفاده می شوند. نیکروم ها مقاومت الکتریکی بالایی برای فلزات دارند؛ وقتی جریان از آن عبور می کند، بسیار داغ می شوند.

افزودن مولیبدن و کبالت به آلیاژهای کروم نیکل، دستیابی به موادی با مقاومت حرارتی بالا و توانایی تحمل بارهای سنگین در دمای 650...900 درجه سانتی گراد را ممکن می سازد. به عنوان مثال پره های توربین گاز از این آلیاژها ساخته می شوند.

آلیاژهای کبالت-کروم حاوی 25...30 درصد کروم نیز دارای مقاومت حرارتی هستند. صنعت همچنین از کروم به عنوان ماده ای برای پوشش های ضد خوردگی و تزئینی استفاده می کند.

سنگ معدن اصلی کروم، کرومیت، نیز در تولید مواد نسوز استفاده می شود. آجرهای منیزیت کرومیت از نظر شیمیایی غیرفعال و مقاوم در برابر حرارت هستند، آنها می توانند تغییرات دمایی ناگهانی مکرر را تحمل کنند. بنابراین در طراحی سقف های کوره های اجاق باز استفاده می شود. دوام خزانه های منیزیت کرومیت 2...3 برابر بیشتر از طاق های دیناس است.

دیناس یک آجر نسوز اسیدی است که حداقل 93 درصد سیلیس دارد. مقاومت دیناها در برابر آتش 1680...1730 درجه سانتی گراد است. در جلد چهاردهم بولشوی که در سال 1952 منتشر شد، دایره المعارف شورویدیناس (ویرایش دوم) ماده ای ضروری برای طاق کوره های اجاق باز نامیده می شود. این بیانیه را باید منسوخ تلقی کرد، اگرچه دیناس هنوز به طور گسترده به عنوان نسوز استفاده می شود.

شیمیدانان عمدتاً بی کرومات های پتاسیم و سدیم K 2 Cr 2 O 7 و Na 2 Cr 2 O 7 را از کرومیت به دست می آورند.

Bpchromates و کروم آلوم KCr (SO 4); برای دباغی چرم استفاده می شود. این جایی است که نام چکمه های "کروم" از اینجا آمده است. چرم. برنزه شده با ترکیبات کروم، درخشندگی زیبا، بادوام و آسان برای استفاده است.

از کرومات سرب PbCrO 4. تولید رنگهای مختلف محلول دی کرومات سدیم برای تمیز کردن و حک کردن سطح سیم فولادی قبل از گالوانیزه کردن و همچنین برای براق کردن برنج استفاده می شود. کرومیت و سایر ترکیبات کروم به طور گسترده ای به عنوان رنگ دهنده برای لعاب های سرامیکی و شیشه استفاده می شود.

در نهایت اسید کرومیک از دی کرومات سدیم به دست می آید که به عنوان الکترولیت در آبکاری کروم قطعات فلزی استفاده می شود.

کروم همچنان در آینده به عنوان یک افزودنی آلیاژی برای فولاد و به عنوان ماده ای برای پوشش های فلزی مهم باقی خواهد ماند. ترکیبات کروم مورد استفاده در صنایع شیمیایی و نسوز ارزش خود را از دست نمی دهند.

وضعیت در مورد آلیاژهای مبتنی بر کروم بسیار پیچیده تر است. شکنندگی زیاد و پیچیدگی استثنایی ماشین کاری هنوز اجازه نمی دهد که این آلیاژها به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرند، اگرچه از نظر مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر سایش می توانند با هر ماده ای رقابت کنند. که در سال های گذشتهجهت جدیدی در تولید آلیاژهای حاوی کروم پدید آمده است - آلیاژ کردن آنها با نیتروژن. این گاز که معمولاً در متالورژی مضر است، ترکیبات قوی با نیتریدهای کروم ایجاد می کند. نیترید کردن فولادهای کروم مقاومت به سایش آنها را افزایش می دهد و کاهش محتوای نیکل کمیاب در "فولادهای زنگ نزن" را ممکن می سازد. شاید این روش بر «فرآوری ناپذیری» آلیاژهای مبتنی بر کروم نیز غلبه کند؟ یا روش های دیگری که هنوز ناشناخته هستند به کمک خواهند آمد؟ به هر حال باید فکر کنیم که در آینده این آلیاژها جایگاه شایسته خود را در میان مواد مورد نیاز فناوری خواهند گرفت.

سه یا شش؟

از آنجایی که کروم در برابر اکسیداسیون در هوا و اسیدها مقاومت می کند، اغلب روی سطح مواد دیگر اعمال می شود تا از خوردگی آنها محافظت کند. روش کاربرد مدتهاست شناخته شده است - این رسوب الکترولیتی است. با این حال، در ابتدا، مشکلات غیر منتظره در طول توسعه فرآیند آبکاری کروم الکترولیتی به وجود آمد.

مشخص است که آبکاری معمولی با استفاده از الکترولیت هایی اعمال می شود که در آن یون عنصر در حال رسوب دارای بار مثبت است. این با کروم کار نمی کند: روکش ها متخلخل هستند و به راحتی جدا می شوند.

تقریباً برای سه ربع قرن، دانشمندان روی مشکل آبکاری کروم کار کردند و فقط در دهه 20 قرن ما دریافتند که الکترولیت یک حمام کروم نباید حاوی کروم سه ظرفیتی، بلکه اسید کرومیک باشد. کروم شش ظرفیتی در حین آبکاری کروم صنعتی، نمک های اسیدهای سولفوریک و هیدروفلوریک به حمام اضافه می شوند. رادیکال های اسید آزاد فرآیند رسوب گالوانیکی کروم را کاتالیز می کنند.

دانشمندان هنوز در مورد مکانیسم رسوب کروم شش ظرفیتی در کاتد حمام گالوانیکی به توافق نرسیده اند. این فرض وجود دارد که کروم شش ظرفیتی ابتدا به کروم سه ظرفیتی تبدیل می شود و سپس به فلز تبدیل می شود. با این حال، اکثر کارشناسان موافقند که کروم در کاتد بلافاصله از حالت شش ظرفیتی کاهش می یابد. برخی از دانشمندان معتقدند که هیدروژن اتمی در این فرآیند دخیل است، در حالی که برخی دیگر معتقدند که کروم شش ظرفیتی به سادگی شش الکترون به دست می آورد.

تزئینی و محکم

دو نوع روکش کروم وجود دارد: تزئینی و سخت. بیشتر اوقات با موارد تزئینی روبرو می شوید: روی ساعت، دستگیره در و سایر اشیاء. در اینجا، یک لایه کروم روی یک لایه زیرین فلز دیگر، اغلب نیکل یا مس، اعمال می شود. فولاد توسط این زیرلایه از خوردگی محافظت می شود و یک لایه کروم نازک (0.0002...0.0005 میلی متر) ظاهری رسمی به محصول می دهد.

سطوح سخت متفاوت ساخته می شوند. کروم در یک لایه بسیار ضخیم تر (تا 0.1 میلی متر) اما بدون لایه های فرعی روی فولاد اعمال می شود. چنین پوشش هایی باعث افزایش سختی و مقاومت در برابر سایش فولاد و همچنین کاهش ضریب اصطکاک می شود.

آبکاری کروم بدون الکترولیت

روش دیگری برای اعمال پوشش های کروم وجود دارد - انتشار. این فرآیند در حمام های گالوانیکی انجام نمی شود، بلکه در کوره ها انجام می شود.

قطعه فولادی در پودر کروم قرار می گیرد و در یک اتمسفر کاهنده گرم می شود. در مدت 4 ساعت در دمای 1300 درجه سانتی گراد، لایه ای غنی شده با کروم به ضخامت 0.08 میلی متر بر روی سطح قطعه تشکیل می شود. سختی و مقاومت در برابر خوردگی این لایه بسیار بیشتر از سختی فولاد در جرم قطعه است. اما این روش به ظاهر ساده باید چندین بار بهبود می یافت. کاربیدهای کروم روی سطح فولاد تشکیل می‌شوند که از انتشار کروم در فولاد جلوگیری می‌کند. علاوه بر این، پودر کروم در دمای حدود هزار درجه سینتر می شود. برای جلوگیری از این اتفاق پودر نسوز خنثی به آن اضافه می شود. تلاش برای جایگزینی پودر کروم با مخلوطی از اکسید کروم و زغال سنگ نتایج مثبتی به همراه نداشت.

پیشنهاد عملی تر، استفاده از نمک های هالید فرار آن، به عنوان مثال CrCl 2، به عنوان یک حامل کروم بود. گاز داغ محصول روکش کروم را شستشو می دهد و واکنش رخ می دهد:

СrСl 2 + Fe - FeСl 2 + Сr.

استفاده از نمک های هالید فرار باعث کاهش دمای آبکاری کروم شد.

کلرید کروم (یا یدید) معمولاً در خود کارخانه آبکاری کروم با عبور بخارات اسید هیدروهالیک مربوطه از کروم یا فروکروم پودری به دست می آید. کلرید گازی حاصل، محصول کروم اندود شده را شستشو می دهد.

این فرآیند زمان زیادی می برد - چندین ساعت. لایه اعمال شده به این روش بسیار قوی تر از لایه ای است که به صورت گالوانیکی اعمال می شود به ماده پایه متصل می شود.

همه چیز از ظرف شستن شروع شد...

در هر آزمایشگاه تحلیلی یک بطری بزرگ با یک مایع تیره وجود دارد. این یک "مخلوط کرومی" است - مخلوطی از محلول اشباع شده دی کرومات پتاسیم با اسید سولفوریک غلیظ. چرا نیاز است؟

همیشه روی انگشتان فرد چربی وجود دارد که به راحتی به شیشه منتقل می شود. این رسوبات است که مخلوط کروم برای شستن طراحی شده است. چربی را اکسید کرده و بقایای آن را از بین می برد. اما با این ماده باید با احتیاط رفتار کرد. چند قطره از مخلوط کروم که روی کت و شلوار می افتد می تواند آن را به چیزی شبیه غربال تبدیل کند: دو ماده در مخلوط وجود دارد و هر دو "دزد" هستند - یک اسید قوی و یک عامل اکسید کننده قوی.

کروم و چوب

حتی در عصر شیشه، آلومینیوم، بتن و پلاستیک ما، غیرممکن است که چوب را به عنوان یک مصالح ساختمانی عالی نشناسیم. مزیت اصلی آن سهولت پردازش و معایب اصلی آن خطر آتش سوزی، حساسیت به تخریب توسط قارچ ها، باکتری ها و حشرات است. چوب را می‌توان با آغشته کردن آن به محلول‌های ویژه‌ای که لزوماً شامل کرومات‌ها و دی کرومات‌ها، به علاوه کلرید روی، سولفات مس، آرسنات سدیم و برخی مواد دیگر است، مقاوم‌تر کرد. آغشته سازی مقاومت چوب در برابر قارچ ها، حشرات و شعله را تا حد زیادی افزایش می دهد.

به نقاشی نگاه می کند

تصاویر در نشریات چاپی از کلیشه ها ساخته شده اند - صفحات فلزی که این طرح (یا بهتر است بگوییم تصویر آینه آن) بر روی آنها حک شده است. شیمیایییا به صورت دستی قبل از اختراع عکاسی، کلیشه ها فقط با دست حکاکی می شدند. این یک کار فشرده است که به مهارت زیادی نیاز دارد.

اما در سال 1839، کشفی رخ داد که به نظر می رسید هیچ ربطی به چاپ نداشت. مشخص شد که کاغذ آغشته به بی کرومات سدیم یا پتاسیم پس از روشن شدن با نور شدید ناگهان قهوه ای می شود. سپس معلوم شد که پوشش های بی کرومات روی کاغذ، پس از قرار گرفتن در معرض، در آب حل نمی شوند، اما هنگامی که خیس می شوند، رنگ مایل به آبی به دست می آورند. چاپگرها از این ویژگی استفاده کردند. الگوی مورد نظر روی صفحه ای با پوشش کلوئیدی حاوی دی کرومات عکسبرداری شد. نواحی روشن در حین شستشو حل نشدند، اما نواحی در معرض دید حل نشدند و الگویی روی صفحه باقی ماند که امکان چاپ از آن وجود داشت.

امروزه از دیگر مواد حساس به نور در چاپ استفاده می شود و استفاده از ژل های بی کرومات در حال کاهش است. اما نباید فراموش کنیم که کروم به "پیشگامان" روش فوتومکانیکی در چاپ کمک کرد.

اسناد مشابه

فرمول الکترونیکی و حالت اکسیداسیون کروم، آن محتوای کلیدر پوسته زمین و فضا روشهای بدست آوردن کروم، فیزیکی آن و خواص شیمیایی. برهمکنش کروم با ساده و مواد پیچیده. ویژگی های برنامه، اتصالات اصلی.

ارائه، اضافه شده در 2013/02/16


بررسی خواص فیزیکی و شیمیایی کروم، تنگستن، مولیبدن. اکسید کروم پایدارترین ترکیب کروم است. هیدروکسیدها، نمکهای اسیدهای حاوی اکسیژن عناصر گروه ششم B. پراکسیدها، کاربیدها، نیتریدها، بوریدهای عناصر گروه ششم B.

سخنرانی، اضافه شده در 2011/06/29


توزیع کروم در طبیعت ویژگی های بدست آوردن کروم و ترکیبات آن. خواص فیزیکی و شیمیایی کروم، آن استفاده عملیدر زندگی روزمره و صنعت رنگدانه های غیر آلی بر پایه کروم، فناوری و روش های تولید آنها.

کار دوره، اضافه شده در 06/04/2015


تهیه فلز کروم خالص با الکترولیز محلول های آبی کلرید کروم. خواص فیزیکی و شیمیایی اولیه کروم ویژگی های دی کرومات آمونیوم، دی کرومید پتاسیم، سمیت و ویژگی های کاربرد آنها. تهیه انیدرید کرومیک.

کار دوره، اضافه شده در 01/07/2015


ویژگی های خواص شیمیایی وانادیوم: کشف، استفاده در صنایع شیمیایی. توصیف وانادیوم به شکل خالص آن (فلز چکش خوار به رنگ خاکستری روشن) و ترکیبات آن. ویژگی های نتایج پالایش وانادیوم فولاد و سایر فلزات.

چکیده، اضافه شده در 2010/01/23


کروم یک فلز سخت و براق است. کروم جزء فولادهای ضد زنگ، مقاوم در برابر اسید و مقاوم در برابر حرارت است. ترکیبات کروم اکسیژن رایج ترین عنصر در پوسته زمین است. تولید و خواص اکسیژن. استفاده از اکسیژن.

گزارش، اضافه شده در 11/03/2006


خواص شیمیایی منگنز و ترکیبات آن تولید صنعتیمنگنز تاریخچه کشف کروم، اطلاعات کلی. استانداردهای مصرف منگنز و کروم، آنها نقش بیولوژیکی. تأثیر کمبود یا بیش از حد عناصر میکرو بر روی بدن انسان.

چکیده، اضافه شده در 2015/01/20


حالت های اکسیداسیون، پیکربندی های الکترونیکی، اعداد هماهنگی و هندسه ترکیبات کروم. خصوصیات ترکیبات پیچیده مجتمع های کروم چند هسته ای، ترکیبات الکترونیکی آنها. کمپلکس های فسفری، حالت های اکسیداسیون بالاتر کروم.

کار دوره، اضافه شده در 06/06/2010


مشخصات کلی منگنز، خواص فیزیکی و شیمیایی اولیه آن، تاریخچه اکتشاف و دستاوردهای مدرن در تحقیقات. شیوع این عنصر شیمیایی در طبیعت، جهت کاربرد آن در صنعت، تولید.

تست، اضافه شده در 2013/06/26


بررسی ساختار و خواص کروم الکترورسوب شده. بررسی ویژگی های فن آوری آبکاری کروم و انجام محاسبات الکتریکی، حرارتی و سازه ای آن. بررسی روشهای تصفیه فاضلاب حاوی کروم از تولید گالوانیکی.

فلز سخت به رنگ آبی مایل به سفید. کروم گاهی اوقات به عنوان فلز آهنی طبقه بندی می شود. این فلز قابلیت رنگ آمیزی ترکیبات در رنگ های مختلف را دارد به همین دلیل نام آن را کروم به معنی رنگ گذاشتند. کروم یک ریز عنصر ضروری برای توسعه طبیعیو عملکرد بدن انسان مهمترین نقش بیولوژیکی آن تنظیم متابولیسم کربوهیدرات و سطح گلوکز خون است.

همچنین ببینید:

ساختار

بسته به انواع پیوندهای شیمیایی - مانند همه فلزات، کروم یک نوع فلزی از شبکه کریستالی دارد، یعنی گره های شبکه حاوی اتم های فلز هستند.
بسته به تقارن فضایی - مکعب، بدن محور a = 0.28839 نانومتر. یکی از ویژگی های کروم تغییر شدید خواص فیزیکی آن در دمای حدود 37 درجه سانتی گراد است. شبکه کریستالی یک فلز از یون ها و الکترون های متحرک آن تشکیل شده است. به طور مشابه، اتم کروم در حالت پایه خود دارای یک پیکربندی الکترونیکی است. در دمای 1830 درجه سانتی‌گراد، می‌توان به یک اصلاح با یک شبکه روبه‌مرکز، a = 3.69 Å تبدیل شد.

خواص

کروم دارای سختی Mohs 9 است که یکی از سخت ترین فلزات خالص است (پس از ایریدیوم، بریلیم، تنگستن و اورانیوم در رتبه دوم قرار دارد). کروم بسیار خالص را می توان به خوبی ماشین کاری کرد. 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. هنگامی که حرارت داده می شود، با بسیاری از غیر فلزات واکنش می دهد و اغلب ترکیباتی با ترکیب غیر استوکیومتری ایجاد می کند: کاربیدها، بوریدها، سیلیسیدها، نیتریدها و غیره. کروم ترکیبات متعددی را در حالت های مختلف اکسیداسیون، عمدتاً +2، +3، +6 تشکیل می دهد. کروم تمام خواص مشخصه فلزات را دارد - گرما و الکتریسیته را به خوبی هدایت می کند و خاصیت درخشندگی بیشتر فلزات را دارد. ضد فرومغناطیسی و پارامغناطیس است، یعنی در دمای 39 درجه سانتی گراد از حالت پارامغناطیس به حالت ضد فرومغناطیسی (نقطه نیل) تغییر می کند.

ذخایر و تولید

بزرگترین ذخایر کروم در آفریقای جنوبی (مقام اول در جهان)، قزاقستان، روسیه، زیمبابوه و ماداگاسکار قرار دارد. در ترکیه، هند، ارمنستان، برزیل و فیلیپین نیز ذخایر وجود دارد. ذخایر اصلی سنگ معدن کروم در فدراسیون روسیه در اورال (دان و سارانوفسکو) شناخته شده است. ذخایر اکتشاف شده در قزاقستان بالغ بر 350 میلیون تن است (مقام دوم در جهان) کروم در طبیعت عمدتاً به شکل سنگ آهن کروم Fe(CrO 2) 2 (کرومیت آهن) یافت می شود. فروکروم از آن با احیاء در کوره های الکتریکی با کک (کربن) بدست می آید. برای به دست آوردن کروم خالص، واکنش به صورت زیر انجام می شود:
1) کرومیت آهن با کربنات سدیم (خاکستر سودا) در هوا ذوب می شود.
2) کرومات سدیم را حل کرده و از اکسید آهن جدا کنید.
3) کرومات را به دی کرومات تبدیل می کند، محلول را اسیدی می کند و دی کرومات را متبلور می کند.
4) اکسید کروم خالص با احیای دی کرومات سدیم با زغال سنگ به دست می آید.
5) کروم فلزی با استفاده از آلومینوترمی به دست می آید.
6) با استفاده از الکترولیز، کروم الکترولیتی از محلول انیدرید کرومیک در آب حاوی اسید سولفوریک به دست می آید.

اصل و نسب

میانگین محتوای کروم در پوسته زمین (کلارک) 8.3·10 -3٪ است. این عنصر احتمالاً مشخصه‌تر گوشته زمین است، زیرا سنگ‌های اولترامافیک، که اعتقاد بر این است که از نظر ترکیب به گوشته زمین نزدیک‌ترین هستند، در کروم (2·10-4%) غنی شده‌اند. کروم در سنگ های اولترامافیک کانی های عظیم و پراکنده تشکیل می دهد. تشکیل بزرگترین رسوبات کروم با آنها همراه است. در سنگ های اساسی، محتوای کروم تنها به 2·10-2% می رسد، در سنگ های اسیدی - 2.5·10-3%، در سنگ های رسوبی (ماسه سنگ) - 3.5·10-3%، در شیل های رسی - 9·10-3. ٪. کروم یک مهاجر آبزی نسبتا ضعیف است. محتوای کروم در آب دریا 0.00005 میلی گرم در لیتر است.
به طور کلی کروم فلزی در نواحی عمیق زمین است. شهاب‌سنگ‌های سنگی (آنالوگ گوشته) نیز با کروم (2.7·10-1%) غنی شده‌اند. بیش از 20 ماده معدنی کروم شناخته شده است. فقط اسپینل های کروم (تا 54٪ کروم) از اهمیت صنعتی برخوردار هستند. علاوه بر این، کروم در تعدادی از مواد معدنی دیگر وجود دارد که اغلب با سنگ معدن کروم همراه هستند، اما خود ارزش عملی ندارند (uvarovite، volkonskoite، kemerite، fuchsite).
سه کانی کروم اصلی وجود دارد: ماگنوکرومیت (Mg, Fe)Cr 2 O 4 ، کرومپیکوتیت (Mg, Fe) (Cr, Al) 2 O 4 و آلومینوکرومیت (Fe, Mg) (Cr, Al) 2 O 4 . توسط ظاهرآنها غیر قابل تشخیص هستند و به اشتباه "کرومیت" نامیده می شوند.

کاربرد

کروم یک جزء مهم در بسیاری از فولادهای آلیاژی (به ویژه فولادهای ضد زنگ) و همچنین در تعدادی از آلیاژهای دیگر است. افزودن کروم به طور قابل توجهی سختی و مقاومت در برابر خوردگی آلیاژها را افزایش می دهد. استفاده از کروم بر اساس مقاومت در برابر حرارت، سختی و مقاومت در برابر خوردگی آن است. بیشتر از همه، کروم برای ذوب فولادهای کرومی استفاده می شود. از آلومینیوم و کروم سیلیکوترمیک برای ذوب نیکروم، نیمونیک، سایر آلیاژهای نیکل و استلیت استفاده می شود.
مقدار قابل توجهی کروم برای پوشش های تزئینی مقاوم در برابر خوردگی استفاده می شود. کروم پودری به طور گسترده در تولید محصولات فلزی-سرامیکی و مواد برای الکترودهای جوشکاری استفاده می شود. کروم به شکل یون Cr 3+ ناخالصی در یاقوت است که به عنوان سنگ جواهر و ماده لیزری استفاده می شود. از ترکیبات کروم برای حکاکی پارچه در هنگام رنگرزی استفاده می شود. برخی از نمک های کروم به عنوان جزئی از محلول های دباغی در صنعت چرم استفاده می شود. PbCrO 4 , ZnCrO 4 , SrCrO 4 مانند رنگ های هنری. محصولات نسوز کروم منیزیت از مخلوط کرومیت و منیزیت ساخته می شوند.
به عنوان پوشش های گالوانیکی مقاوم در برابر سایش و زیبا (آبکاری کروم) استفاده می شود.
کروم برای تولید آلیاژهایی استفاده می شود: کروم-30 و کروم-90، که برای تولید نازل برای مشعل های پلاسما قدرتمند و در صنعت هوافضا ضروری هستند.

Chrome (eng. Chromium) - Cr

• تعیین - Cr (Chromium)؛
• دوره - IV;
• گروه - 6 (VIb);
• جرم اتمی - 51.9961;
• عدد اتمی - 24;
• شعاع اتمی = 130 بعد از ظهر;
• شعاع کووالانسی = 118 pm;
• توزیع الکترون - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 ;
• دمای ذوب = 1857 درجه سانتیگراد;
• نقطه جوش = 2672 درجه سانتیگراد؛
• الکترونگاتیوی (طبق نظر پاولینگ/طبق نظر آلپرد و روچو) = 1.66/1.56;
• حالت اکسیداسیون: +6، +3، +2، 0;
• چگالی (شماره) = 7.19 گرم بر سانتی متر مکعب؛
• حجم مولی = 7.23 سانتی متر 3 / مول.

کروم (رنگ، ​​رنگ) برای اولین بار در ذخایر طلای برزوفسکی (اورال میانه) یافت شد، اولین ذکرها به سال 1763 برمی گردد؛ M.V. Lomonosov در اثر خود "اولین پایه های متالورژی" آن را "سنگ سرب قرمز" می نامد.

برنج. ساختار اتم کروم.

پیکربندی الکترونیکی اتم کروم 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 است (به ساختار الکترونیکی اتم ها مراجعه کنید). در آموزش پیوندهای شیمیاییبا عناصر دیگر، 1 الکترون واقع در سطح 4s بیرونی + 5 الکترون از سطح فرعی 3 بعدی (در مجموع 6 الکترون) می توانند شرکت کنند، بنابراین در ترکیبات کروم می تواند حالت های اکسیداسیون را از 6+ تا 1+ بگیرد (متداول ترین آنها 6+ است، +3، +2). کروم یک فلز شیمیایی غیرفعال است و فقط در دماهای بالا با مواد ساده واکنش نشان می دهد.

خواص فیزیکی کروم:

• فلز آبی مایل به سفید؛
• فلز بسیار سخت (در صورت وجود ناخالصی)؛
• شکننده وقتی n. y.
• پلاستیک (به شکل خالص آن).

خواص شیمیایی کروم

• در t=300 درجه سانتی گراد با اکسیژن واکنش می دهد:
  4Cr + 3O 2 = 2Cr 2 O 3;
• در T> 300 درجه سانتیگراد با هالوژن ها واکنش می دهد و مخلوطی از هالیدها را تشکیل می دهد.
• در T> 400 درجه سانتیگراد با گوگرد واکنش می دهد و سولفید تشکیل می دهد:
  Cr + S = CrS;
• در t=1000 درجه سانتی گراد، کروم ریز آسیاب شده با نیتروژن واکنش می دهد و نیترید کروم (نیمه هادی با پایداری شیمیایی بالا) را تشکیل می دهد.
  2Cr + N 2 = 2CrN;
• با اسیدهای هیدروکلریک و سولفوریک رقیق واکنش می دهد و هیدروژن آزاد می کند:
  Cr + 2HCl = CrCl 2 + H 2;
  Cr + H 2 SO 4 = CrSO 4 + H 2;
• نیتروژن غلیظ گرم و اسید سولفوریککروم را حل کنید

با سولفوریک و اسید نیتریک غلیظ در شماره. کروم واکنشی نشان نمی دهد و کروم نیز در آبزیان حل نمی شود؛ قابل توجه است که کروم خالص حتی با اسید سولفوریک رقیق واکنش نشان نمی دهد؛ دلیل این پدیده هنوز مشخص نشده است. در طی نگهداری طولانی مدت در اسید نیتریک غلیظ، کروم با یک لایه اکسیدی بسیار متراکم پوشیده می شود (غیرفعال می شود) و واکنش با اسیدهای رقیق را متوقف می کند.

ترکیبات کروم

قبلاً گفته شد که حالت های اکسیداسیون "مورد علاقه" کروم 2+ (CrO، Cr(OH) 2)، +3 (Cr2O3، Cr(OH) 3)، +6 (CrO3، H2 است. CrO 4).

کروم است کروموفور، یعنی عنصری که به ماده ای که در آن است رنگ می بخشد. به عنوان مثال، در حالت اکسیداسیون +3، کروم یک رنگ بنفش قرمز یا سبز می دهد (یاقوت، اسپینل، زمرد، گارنت). در حالت اکسیداسیون +6 - رنگ زرد مایل به نارنجی (crocoite).

علاوه بر کروم، کروموفورها همچنین شامل آهن، نیکل، تیتانیوم، وانادیم، منگنز، کبالت، مس هستند - همه اینها عناصر d هستند.

رنگ ترکیبات رایج که شامل کروم است:

• کروم در حالت اکسیداسیون +2:
  • اکسید کروم CrO - قرمز؛
  • کروم فلوراید CrF 2 - سبز آبی؛
  • کروم کلرید CrCl 2 - رنگ ندارد.
  • کروم بروماید CrBr 2 - رنگ ندارد.
  • کروم یدید CrI 2 - قرمز قهوه ای.
• کروم در حالت اکسیداسیون +3:
  • Cr 2 O 3 - سبز؛
  • CrF 3 - سبز روشن؛
  • CrCl 3 - بنفش قرمز؛
  • CrBr 3 - سبز تیره؛
  • CrI 3 - مشکی.
• کروم در حالت اکسیداسیون +6:
  • CrO 3 - قرمز؛
  • کرومات پتاسیم K 2 CrO 4 - زرد لیمویی؛
  • کرومات آمونیوم (NH 4) 2 CrO 4 - زرد طلایی؛
  • کرومات کلسیم CaCrO 4 - زرد؛
  • کرومات سرب PbCrO 4 - قهوه ای مایل به زرد روشن.

اکسیدهای کروم:

• Cr + 2 O - اکسید پایه.
• Cr 2 + 3 O 3 - اکسید آمفوتریک؛
• Cr +6 O 3 - اکسید اسیدی.

هیدروکسیدهای کروم:

• ".

  کاربرد کروم

  • به عنوان یک افزودنی آلیاژی در ذوب آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت و مقاوم در برابر خوردگی؛
  • برای آبکاری کروم محصولات فلزی به منظور ایجاد مقاومت در برابر خوردگی بالا، مقاومت در برابر سایش و ظاهری زیبا.
  • آلیاژهای کروم 30 و کروم 90 در نازل های مشعل پلاسما و در صنعت هوانوردی استفاده می شوند.

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 رقیق حل می شود اسیدهای قوی(HCl، H2SO4)

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

محتوای مقاله

کروم– (کروم) کروم، عنصر شیمیاییگروه 6 (VIb). جدول تناوبی. عدد اتمی 24، جرم اتمی 51.996. 24 ایزوتوپ کروم شناخته شده از کروم 42 تا 66 کروم وجود دارد. ایزوتوپ های 52 Cr، 53 Cr، 54 Cr پایدار هستند. ترکیب ایزوتوپی کروم طبیعی: 50 Cr (نیمه عمر 1.8 10 17 سال) - 4.345٪، 52 Cr - 83.489٪، 53 Cr - 9.501٪، 54 Cr - 2.365٪. حالت های اصلی اکسیداسیون +3 و +6 هستند.

در سال 1761، استاد شیمی در دانشگاه سن پترزبورگ، یوهان گوتلوب لمان، در دامنه شرقی کوه‌های اورال در معدن برزوفسکی، یک ماده معدنی قرمز شگفت‌انگیز کشف کرد که وقتی به پودر تبدیل شد، رنگ زرد روشنی به دست می‌داد. در سال 1766 لمان نمونه هایی از این ماده معدنی را به سن پترزبورگ آورد. او پس از درمان کریستال ها با اسید هیدروکلریک، رسوب سفید رنگی به دست آورد که در آن سرب را کشف کرد. لمان این ماده معدنی را سرب قرمز سیبری نامید (plomb rouge de Sibérie)؛ اکنون مشخص شده است که کروکویت (از یونانی "krokos" - زعفران) - یک کرومات سرب طبیعی PbCrO 4 است.

جهانگرد و طبیعت شناس آلمانی پیتر سیمون پالاس (1741-1811) یک سفر آکادمی علوم سن پترزبورگ را به مناطق مرکزی روسیه رهبری کرد و در سال 1770 از اورال های جنوبی و میانی از جمله معدن برزوفسکی بازدید کرد و مانند لمان علاقه مند به کروکویت پالاس نوشت: «این کانی سرب قرمز شگفت‌انگیز در هیچ کانسار دیگری یافت نمی‌شود. وقتی پودر شود زرد می شود و می توان از آن در مینیاتورهای هنری استفاده کرد. علیرغم نادر بودن و دشواری تحویل کروکویت از معدن برزوفسکی به اروپا (تقریباً دو سال طول کشید)، استفاده از این ماده معدنی به عنوان عامل رنگ آمیزی مورد استقبال قرار گرفت. در لندن و پاریس در پایان قرن هفدهم. همه افراد نجیب سوار کالسکه هایی می شدند که با کروکویت ریز آسیاب شده بود؛ علاوه بر این، بهترین نمونه های سرب قرمز سیبری مجموعه بسیاری از کابینت های کانی شناسی را در اروپا پر کرد.

در سال 1796، نمونه ای از کروکویت نزد استاد شیمی دانشکده کانی شناسی پاریس، نیکولا لوئیس واکلین (1763-1829) آمد، که این ماده معدنی را تجزیه و تحلیل کرد، اما چیزی در آن به جز اکسیدهای سرب، آهن و آلومینیوم نیافت. واکلین در ادامه تحقیقات خود روی سرب قرمز سیبری، این ماده معدنی را با محلول پتاس جوشاند و پس از جداسازی رسوب سفید کربنات سرب، محلولی زرد رنگ از نمک ناشناخته به دست آورد. هنگامی که با نمک سرب تیمار شد، یک رسوب زرد رنگ، با نمک جیوه، یک رسوب قرمز تشکیل شد و وقتی کلرید قلع اضافه شد، محلول سبز شد. با تجزیه کروکویت با اسیدهای معدنی، او محلولی از "اسید سرب قرمز" به دست آورد که تبخیر آن کریستال های قرمز یاقوتی را به دست آورد (اکنون مشخص است که انیدرید کروم است). پس از کلسینه کردن آنها با زغال سنگ در یک بوته گرافیتی، پس از واکنش، بسیاری از کریستال های سوزنی شکل خاکستری ذوب شده فلزی ناشناخته را در آن زمان کشف کردم. ووکلین به نسوز بالای فلز و مقاومت آن در برابر اسیدها اشاره کرد.

Vaukelin عنصر جدید را کروم (از یونانی crwma - رنگ، رنگ) به دلیل ترکیبات چند رنگی که تشکیل می دهد نامگذاری کرد. بر اساس تحقیقات خود، Vauquelin اولین کسی بود که بیان کرد که رنگ زمردی برخی از سنگ های قیمتی با ترکیب ترکیبات کروم در آنها توضیح داده می شود. به عنوان مثال، زمرد طبیعی یک بریل سبز تیره رنگ است که در آن آلومینیوم تا حدی با کروم جایگزین می شود.

به احتمال زیاد، واکلین نه فلز خالص، بلکه کاربیدهای آن را به دست آورد، همانطور که شکل سوزنی شکل بلورهای حاصل نشان می دهد، اما با این وجود آکادمی علوم پاریس کشف عنصر جدیدی را ثبت کرد و اکنون واکلین به درستی کاشف عنصر شماره 24.

یوری کروتیاکوف