adsby.ru → вихователю

Фізико хімічні властивості хрому і його сполук. Заняття елективного курсу "хром та його сполуки". Температура плавлення і кипіння

Відкриття хрому відноситься до періоду бурхливого розвитку хіміко-аналітичних досліджень солей і мінералів. У Росії хіміки виявляли особливий інтерес до аналізу мінералів, знайдених в Сибіру і майже невідомих в Західній Європі. Одним з таких мінералів була сибірська червона свинцева руда (крокоит), описана ще Ломоносовим. Мінерал досліджувався, але нічого, крім оксидів свинцю, заліза та алюмінію в ньому не було знайдено. Однак в 1797 році Вокелен, прокип'ятивши 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 окисел і вільний метал, відмінний від усіх відомих металів. Вокелен назвав його хром ( Chrome ) Від грецького слова- забарвлення, колір; правда тут малося на увазі властивість не металу, а його яскраво забарвлених солей.

Знаходження в природі.

Найважливішою рудою хрому, що має практичне значення, є хроміт, приблизний склад якого відповідає формулі FeCrO 4.

Він зустрічається в Малій Азії, на Уралі, в Північній Америці, На півдні Африки. Технічне значення має також вищезгаданий мінерал крокоит - PbCrO 4. У природі зустрічаються також оксид хрому (3) і деякі інші його сполуки. В земній корівміст хрому в перерахунку на метал становить 0,03%. Хром виявлено на Сонце, зірки, метеоритах.

Фізичні властивості.

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

Отримання.

При сильному нагріванні хромистоїзалізняку з вугіллям відбувається відновлення хрому і заліза:

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

В результаті цієї реакції утворюється сплав хрому з 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

В даному процесі зазвичай використовують два оксиду - Cr 2 O 3 і CrO 3

Хімічні властивості.

Завдяки тонкої захисній плівці оксиду, що покриває поверхню хрому, він дуже стійкий до впливу агресивних кислот і лугів. Хром не реагує з концентрованими азотної та сірчаної кислотами, а також з фосфорною кислотою. З лугами хром вступає у взаємодію при t = 600-700 о C. Однак хром взаємодіє з розведеними сірчаної і соляної кислотами, витісняючи водень:

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

При високій температурі хром горить в 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 - водень, сірої, 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 і хімічні властивості хрому знайшли своє застосування в різних областяхнауки і техніки. Так, наприклад, хром і його сплави використовуються для отримання високоміцних, корозійностійких покриттів в машинобудуванні. Сплави у вигляді ферохрому використовуються в якості металорізальних інструментів. Хромовані сплави знайшли застосування в медичній техніці, при виготовленні хімічного технологічного обладнання.

Положення хрому в періодичній системі хімічних елементів:

Хром очолює побічну підгрупу VI групи періодичної системиелементів. Його електронна формула наступна:

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 повинна була б заповняться 4S - орбіталь до стану 4S 2. Однак, внаслідок того, що 3d - орбіталь займає в атомі хрому більш вигідне енергетичний стан, відбувається її заповнення до значення 4d 5. Таке явище спостерігається у атомів деяких інших елементів побічних підгруп. Хром може проявляти ступеня окислення від +1 до +6. Найбільш стійкими є З'єднання хрому зі ступенями окислення +2, +3, +6.

З'єднання двовалентного хрому.

Оксид хрому (II) CrO - пірофорний чорний порошок (пірофорному - здатність в тонкораздробленном стані запалюється на повітрі). CrO розчиняється в розведеною соляної кислоти:

CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O

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

Солі двовалентного хрому утворюються при розчиненні металевого хрому в кислотах. Ці реакції проходять в атмосфері малоактивного газу (наприклад H 2), тому що в присутності повітря легко відбувається окислення Cr (II) до Cr (III).

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

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

Cr (OH) 2 володіє основними властивостями, є відновником. Гідратований іон Cr2 + забарвлений в блідо - блакитний колір. Водний розчин CrCl 2 має синє забарвлення. На повітрі в водних розчинах сполуки Cr (II) переходять в з'єднання Cr (III). Особливо це яскраво виражається у гідроксиду Cr (II):

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

З'єднання тривалентного хрому.

Оксид хрому (III) Cr 2 O 3 - тугоплавкий порошок зеленого кольору. По твердості близький до корунду. У лабораторії його можна отримати нагріванням дихромата амонію:

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

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

Гідроксид хрому також є амфотерним з'єднанням:

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, абсолютно не розчиняється в 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. Хромовий галун KCr (SO 4) 2 * 12H 2 O викристалізовуються з розчинів, що містять фіолетовий сульфат хрому і сульфат калію. Розчин хромових квасцов при нагріванні стає зеленим завдяки освіті сульфатів.

Реакції з хромом та його сполуками

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

Сильно нагріємо в полум'я пальника на фарфоровій чашці таку кількість біхромату калію, яке поміститься на кінчику ножа. Сіль не виділить кристалізаційної води, а розплавиться при температурі близько 400 0 С з утворенням чорної рідини. Погріємо її ще кілька хвилин на сильному полум'я. Після охолодження на черепку утворюється зелений осад. Частина його розчинний у воді (вона набуває жовтого кольору), а іншу частину залишимо на черепку. Сіль при нагріванні розклалася, в результаті утворився розчинний жовтий хромат калію K 2 CrO 4 і зелений Cr 2 O 3.
Розчинний 3г порошкоподібного біхромату калію в 50мл води. До однієї частини додамо трохи карбонату калію. Він розчиниться з виділенням CO 2, а забарвлення розчину стане ясно - жовтою. З біхромату калію утворюється хромат. Якщо тепер по порціях додати 50% розчин сірчаної кислоти, то знову з'явиться червоно - жовте забарвлення біхромату.
Наллємо в пробірку 5 мл. розчину біхромату калію, прокип'ятити з 3 мл концентрованої соляної кислоти під тягою. З розчину виділяється жовто-зелений отруйний газоподібний хлор, тому, що хромат окислить HCl до Cl 2 і H 2 O. Сам хромат перетвориться в зелений хлорид тривалентного хрому. Його можна виділити виправними розчину, а потім, сплавивши з содою і селітрою, перевести в хромат.
При додаванні розчину нітрату свинцю випадає жовтий хромат свинцю; при взаємодії з розчином нітрату срібла утворюється червоно - коричневий осад хромату срібла.
Додамо пероксид водню до розчину біхромату калію і підкислити розчин сірчаної кислотою. Розчин набуває глибокий синій колір завдяки освіті пероксиду хрому. Пероксид при збовтуванні з деякою кількістю ефіру перейде в органічний розчинник і забарвити його в блакитний колір. Дана реакція специфічна для хрому і дуже чутлива. З її допомогою можна виявити хром в металах і сплавах. Перш за все необхідно розчинити метал. При тривалому кип'ятінні з 30% - іншої сірчаної кислотою (можна додати і соляну кислоту) хром і багато стали частково розчиняються. Отриманий розчин містить сульфат хрому (III). Щоб можна було провести реакцію виявлення, спочатку нейтралізуємо його їдким натром. В осад випадає сіро-зелений гідроксид хрому (III), який розчиниться в надлишку NaOH і утворює зелений хромит натрію. Профільтруем розчин і додамо 30% -ий пероксид водню. При нагріванні розчин забарвиться в жовтий колір, так як хромит окислиться до хромату. Підкислення призведе до появи блакитного забарвлення розчину. Забарвлене з'єднання можна екстрагувати, струшуючи з ефіром.

Аналітичні реакції на іони хрому.

До 3-4 крапель розчину хлориду хрому CrCl 3 додайте 2М розчин NaOH до розчинення спочатку випав осаду. Зверніть увагу на колір утворився хромита натрію. Нагрійте отриманий розчин на водяно лазні. Що при цьому відбувається?
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 пофарбований розчин нейтралізувати, додати до нього CH 3 COOH, а потім Pb (NO 3) 2?
Налийте в пробірку по 4-5 крапель розчинів сульфату хрому Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 і KMnO 4. Нагрійте реакційну змістився в протягом декількох хвилин на водяній бані. Зверніть увагу на зміну забарвлення розчину. Чим воно викликано?
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. З'являються синє забарвлення розчину обумовлено виникненням надхромовой 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 на швидке розкладання H 2 CrO 6:

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

Надхромовая кислота значно більш стійка в органічних розчинниках.

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. Спливаючий на верх шар органічного розчинника забарвлений в яскраво-синій колір. Забарвлення зникає дуже повільно. Порівняйте стійкість H 2 CrO 6 в органічній і водних фазах.
При взаємодії CrO 4 2- і іонами Ba 2+ випадає жовтий осад хромату барію BaCrO 4.
Нітрат срібла утворює з іонами CrO 4 2 осад хромату срібла цегляно-червоного кольору.
Візьміть три пробірки. В одну з них помістіть 5 6 крапель розчину K 2 Cr 2 O 7, в другу - такий же об'єм розчину K 2 CrO 4, а в третю - по три краплі обох розчинів. Потім додайте в кожну пробірку по три краплі розчину йодиду калію. Поясніть отриманий результат. Підкислити розчин в другій пробірці. Що при цьому відбувається? Чому?

Цікаві досліди з сполуками хрому

Суміш CuSO 4 і K 2 Cr 2 O 7 при додаванні лугу стає зеленою, а в присутності кислоти стає жовтою. Нагріваючи 2мг 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 нейтральній або лужному середовищі стає зеленим.
Помістити в центр консервної банки з термітом «рубінову суміш» - ретельно розтертий і поміщений в алюмінієву фольгу Al 2 O 3 (4,75г) з добавкою Cr 2 O 3 (0,25). Щоб банку довше не остигала, необхідно закопати під верхній обріз в пісок, а після підпалювання терміту і початку реакції, накрити її залізним листом і засипати піском. Банку викопати через добу. В результаті утворюється червоно - рубіновий порошок.
10г біхромату калію розтирають з 5г нітрату натрію або калію і 10г цукру. Суміш зволожують і змішують з колодієм. Якщо порошок спресувати в скляній трубці, а потім виштовхнути паличку і підпалити її з торця, то почне виповзати «змія», спочатку чорна, а після охолодження - зелена. Паличка діаметром 4 мм горить зі швидкістю близько 2 мм в секунду і подовжується в 10 разів.
Якщо змішати розчини сульфату міді і дихромата 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 в надлишку аміаку виходить зелений розчин. Якщо далі до цього розчину додати спирт, то випаде зелений осад, який після фільтрації стає синім, а після висушування - синьо-фіолетовим з червоними блискітками, добре видимими при сильному освітленні.
Що залишився після дослідів «вулкан» або «фараонові змії» оксид хрому можна регенерувати. Для цього треба сплавити 8г Cr 2 O 3 і 2 г Na 2 CO 3 і 2,5 г KNO 3 і обробити остиглий сплав окропом. Виходить розчинний хромат, який можна перетворити і в інші сполуки Cr (II) і Cr (VI), в тому числі і вихідний Дихромат амонію.

Приклади окислювально - відновлювальних 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 в ролі художника

Хіміки досить часто зверталися до проблеми створення штучних пігментів для живопису. У XVIII-XIX ст була розроблена технологія отримання багатьох мальовничих матеріалів. Луї Нікола Воклен в 1797г., Який знайшов в сибірської червоною руді раніше невідомий елемент хром, приготував нову, чудово стійку фарбу - хромовую зелень. Хромофором її є водний оксид хрому (III). Під назвою «смарагдова зелена» її почали випускати в 1837 році. Пізніше Л.Вокелен запропонував кілька нових фарб: баритові, цинкову і хромові жовті. Згодом вони були витіснені більш стійкими жовтими, помаранчевими пігментами на основі кадмію.

Зелена хромова - найміцніша і світлостійка фарба, що не піддається впливу атмосферних газів. Розтерта на маслі хромова зелень має велику покриває силою і здатна до швидкого висихання, тому з XIX в. її широко застосовують в живописі. Величезне значення вона має в розпису фарфору. Справа в тому, що порцелянові вироби можуть декоруватися як подглазурной, так і надглазурной розписом. У першому випадку фарби наносять на поверхню лише злегка обпаленого вироби, яке потім покривають шаром глазурі. Далі слід основний, високотемпературний випал: для спікання порцелянової є і оплавлення глазурі вироби нагрівають до 1350 - 1450 0 С. Настільки високу температуру без хімічних змін витримують далеко не всі фарби, а в старовину таких взагалі було тільки дві - кобальтова і хромова. Чорний оксид кобальту, нанесений на поверхню фарфорового вироби, при випалюванні сплавляється з глазур'ю, хімічно взаємодіючи з нею. В результаті утворюються яскраво-сині силікати кобальту. Таку декарірованную кобальтом синю порцеляновий посуд все добре знають. Оксид хрому (III) не взаємодіє хімічно з компонентами глазурі і просто залягає між порцеляновими черепками і прозорою глазур'ю «глухим» шаром.

Крім хромової зелені художники застосовують фарби, отримані з волконскоіта. Цей мінерал з групи монтмориллонитов (глинистий мінерал підкласу складних силікатів Na (Mo, Al), Si 4 O 10 (OH) 2 був виявлений в 1830р. Російським мінералогом Кеммерером і названий на честь М.М Волконської - дочки героя битви при Бородіно генерала Н В.М.. Раєвського, дружини декабриста С.Г.Волконского. волконскоїт є глину, яка містить до 24% оксиду хрому, а так же оксиди аллюмінея і заліза (III). Мінливість складу мінералу, зустрічає на Уралі, в Пермської і Кіровської областях, обумовлює його різноманітне забарвлення - від кольору зимової потемніла ялиці до яскраво-зеленого кольору болотяної жаби.

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

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

опис

Хром, як хімічний елементявляє собою тверде металеве речовина блакитно-білого кольору (див. фото). Він не окислюється при контакті з повітрям. Іноді його відносять до чорних металів. Назву свою він заслужив завдяки різноманітним комбінаціям кольору своїх з'єднань, і відбувається воно від грецького слова chroma - колір. Цікавий факт, що склад «хром» застосовується в багатьох сферах життя. Наприклад, слово «хромосома» (з грец.) - «тіло, яке забарвлюється».

Відкриття цього елемента припадає на 1797 рік і належить Л.Н. Воклену. Він виявив його в мінералі крокоит.

Великий природний запас хрому знаходиться в земній корі, що не скажеш про морській воді. Країни, які володіють цими запасами - це ПАР, Зімбабве, США, Туреччина, Мадагаскар та інші. Біогенні сполуки цього мікроелемента входять до складу тканин рослин і тварин, причому більший вміст припадає на тварин.

Важливий вплив хрому на організм людини було визначено після проведення досвіду на щурах в кінці 1950-х років. Двоє вчених, Щварц і Мерц, в якості експерименту годували щурів їжею, мізерної на хром, що призвело до появи у тварин непереносимості цукру, але при додаванні його в раціон, ці симптоми зникали.

Дія хрому і його роль в організмі

Хром в організмі людини задіяний у багатьох сферах і має дуже важливу роль, проте основне його завдання полягає в підтримці нормального балансу цукру в сироватці крові.Це відбувається за рахунок посилення процесу обміну вуглеводів шляхом полегшення транспортування глюкози всередину клітини. Дане явище носить назву глюкотолерантний фактор (ГТФ). Мінерал дратує рецептори клітини по відношенню до інсуліну, який легше вступає з нею в взаємодія, при цьому зменшується його потреба для організму. Тому мікроелемент так життєво важливий для діабетиків, особливо з II типом хвороби (інсулін-незалежним), так як їх здатність поповнювати запаси хрому з їжею дуже мала. Навіть, якщо людина не хвора на діабет, але у нього присутні проблеми з обміном речовин, то він автоматично потрапляє в категорію ризику і його стан розцінюється як діабетоподобное.

Виходить, що позитивна дія хрому проявляється у всіх недугах, пов'язаних зі слабкою взаємодією організму з інсуліном. Такими хворобами є гіперглікемія (гіпоглікемія), ожиріння, гастрити, коліти, виразки, хвороба Крона, хвороба Міньері, розсіяний склероз, мігрені, епілепсія, інсульт, гіпертонія.

Хром бере участь в синтезі нуклеїнових кислот і тим самим підтримує цілісність структури РНК і ДНК, які несуть інформацію про генах і відповідають за спадковість.

Якщо у людини проявляється йододефіцит і заповнити його немає можливості - хром може його замінити, що дуже важливо для нормального функціонування щитовидної залози, яка в свою чергу відповідає за правильний обмін речовин.

Хром знижує ризик розвитку багатьох серцево-судинних захворювань.Як він діє? Макроелемент бере участь в метаболізмі ліпідів. Він розщеплює шкідливий холестерин низької щільності, який забиває судини, тим самим перешкоджаючи нормальній циркуляції крові. При цьому підвищується вміст холестерину, який виконує позитивні функції в організмі.

Підвищуючи рівень вмісту стероїдного гормону, мінерал зміцнює кістки. У зв'язку з цим корисним властивістюним лікують остеопороз. Хром в поєднанні з вітаміном С бере участь в процесі регулювання внутрішньоочного тиску і стимулює транспортування глюкози до кристалику очі. Ці властивості дозволяють використовувати дане хімічна речовинав лікувальних процесах проти глаукоми і катаракти.

Цинк, залізо і ванадій негативно впливають на потрапляння хрому в тіло людини. Для своєї транспортування в крові він утворює зв'язок з білковим з'єднанням трансферрином, який, у разі конкуренції хрому з вищепереліченими елементами, вибере останнього. Тому в організмі людини з надлишком заліза, завжди присутній дефіцит хрому, що може погіршити стан при діабеті.

Основна його частина міститься в органах і тканинах, а в крові - в десятки разів менше. Тому, якщо в організмі відбувається перенасичення глюкозою, то кількість макроелементи в крові різко збільшується за рахунок його передислокації з органів-накопичувачів.

добова норма

Фізіологічна потреба в мінералі обумовлена віком і статтю людини. У ранньому грудному віці ця потреба відсутня, так як у немовлят він накопичився ще до народження і витрачається до 1 року. Далі, для малюків у віці 1-2 років ця норма становить 11 мкг на добу. З 3 до 11 років - це 15 мкг / добу. В середньому віці (11-14 років) потреба збільшується до 25 мкг / добу, а в підлітковому (14-18 років) - до 35 мкг / добу. Що ж стосується дорослої людини, тут вже відмітка досягає 50 мкг / добу.

У нормі вміст хрому в організмі має бути близько 6 мг. Але навіть якщо дотримуватися правильного харчування, Досягнення норми дуже важко. Тільки в органічних сполуках йде засвоювання мікроелементів, а сприяють цьому процесу амінокислоти, які знаходяться тільки в рослинах. Тому кращі джерела цього мінералу знаходяться в їжі, в натуральних продуктах.

Якщо доза становить більше 200 мг, то він стає токсичним, а 3 г - смертельні.

Недолік або дефіцит хрому

Є кілька причин виникнення нестачі мінералу в організмі. Через впровадження в грунт певних добрив вона пересичені лужними сполуками, що зменшує вміст елемента в нашому раціоні харчування. Але навіть якщо надходження цього мінералу з продуктами повноцінно, засвоєння хрому буде утруднено при порушенні обміну речовин. Також недолік може виникнути і через важких фізичних навантажень, в стані вагітності, стресових станах - у випадках, коли мінерал активно витрачається і необхідні додаткові джерела для його поповнення.

При нестачі мікроелемента глюкоза засвоюється неефективно, тому її зміст може бути занижена (гіпоглікемія) або завищено (гіперглікемія). Підвищується рівень холестерину і цукру в крові. Це призводить до підвищеної тязі до солодкого - організм вимагає вуглеводів і не тільки «солодких». Надмірне вживання вуглеводів веде до ще більш значної втрати хрому - замкнуте коло. Зрештою, виникають такі хвороби, як надмірна вага (в разі гіпоглікемії - різке схуднення), цукровий діабет, атеросклероз.

Також при нестачі хрому можна спостерігати такі наслідки (симптоми):

порушення сну, неспокійні стану;
головні болі;
затримка росту;
порушення зору;
зниження чутливості ніг і рук;
порушується робота нервово-м'язових комплексів;
знижується репродуктивна функція у чоловічої статі;
спостерігається надмірна втомлюваність.

При дефіциті хрому, якщо немає можливості поповнити його запаси з прийомами їжі, необхідно додавати в свій раціон біодобавки, але перед вживанням потрібно провести консультації з доктором про дозах і способах прийому.

Надлишок хрому - в чому його шкода?

В основному надлишок хрому в органах і тканинах відбувається через отруєння на підприємствах, в технологічний процес яких входить наявність хрому і його пилу. Люди, які працюють на шкідливих виробництвах і контактують з цим елементом, хворіють на рак дихальних шляхів в десятки разів частіше, так як хром впливає на хромосоми і відповідно на структуру клітин. Сполуки хрому також присутні в шлаках і мідної пилу, що проводить до астматичним хвороб.

Додаткова небезпека надлишку мікроелемента може з'явитися при неправильному прийомі біодобавок без рекомендації лікаря. Якщо у людини спостерігається дефіцит цинку або заліза, то замість них всмоктується надмірна кількість хрому.

Крім перерахованих вище недуг, ізбиті хрому може бути шкідливий ще й тим, що можуть з'явитися виразки на слизових оболонках, алергії, екземи та дерматити, нервові розлади.

У яких харчових джерелах міститься?

З яких харчових продуктів можна поповнити запас хрому? Найцінніший продукт в цьому випадку - це пивні дріжджі, причому можна вживати і пиво, але в розумних межах без шкоди для здоров'я. Також багаті на цей мікроелемент печінку, горіхи, морепродукти, пророслі зерна пшениці, арахісове масло, перловка, ячмінь, яловичина, яйця, сир, гриби, хліб з борошна грубого помелу. З овочів виділяють капуста, ріпчаста цибуля, редис, бобові, зелений горошок, помідори, кукурудза, ревінь, буряк, а з фруктів і ягід - це горобина, яблука, лохина, виноград, чорниця, обліпиха. Заварюючи чайки з лікарських рослин (сухоцвіту, меліси), можна теж підзарядитися хромом.

Бідні на цей мікроелемент високоочищені продукти: цукор, макарони, борошно тонкого помелу, кукурудзяні пластівці, молоко, масло, маргарин. Взагалі, їжа з великим вмістом жирів завжди біднішими на мікроелементи, ніж їжа зі зниженим їх вмістом. І ще, в продуктах хром збережеться краще, якщо приготовлені вони були в посуді з нержавіючої сталі.

Показання до застосування препаратів хрому

Хром (препарати з хромом) призначають як для профілактики, так і для лікування внутрішніх хвороб:

порушення обміну речовин: цукровий діабет, ожиріння;
захворювання кишечника;
хвороби печінки і супутніх їй органів;
серцево судинна патологія;
запальні процеси в сечовивідних шляхах і захворювання нирок;
алергічні стани, що супроводжуються дисбактеріозом;
різні форми імунодефіциту.

Також хром призначається відповідно до таких показаннями:

для профілактики хвороб серця і онкологічних схильностей;
для захисту від хвороби Паркінсона і при депресії;
як допоміжний засіб при схудненні;
для зміцнення імунної системи;
для усунення негативних наслідків впливу навколишнього середовища;
при станах, що супроводжуються підвищеним споживанням хрому (вагітність, лактація, період росту і статевого дозрівання, важкі фізичні навантаження).

Хром (Cr) - елемент з атомним номером 24 і атомною масою 51,996 побічної підгрупи шостої групи четвертого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва. Хром - твердий метал голубувато-білого кольору. Має високу хімічну стійкість. при кімнатній температурі Cr стійок до води і до повітря. Цей елемент є одним з найважливіших металів, використовуваних в промисловому легировании сталей. Сполуки хрому мають яскраве забарвлення різних кольорів, за що, власне, він і отримав свою назву. Адже в перекладі з грецького «хром» означає «фарба».

Відомо 24 ізотопу хрому з 42Cr по 66Cr. Стабільні природні ізотопи 50Cr (4,31%), 52Cr (87,76%), 53Cr (9,55%) і 54Cr (2,38%). З шести штучних радіоактивних ізотопів найбільш важливий 51Cr з періодом напіврозпаду 27,8 діб. Він застосовується, як ізотопний індикатор.

На відміну від металів давнини (золото, срібло, мідь, залізо, олово і свинець) хром має свого «першовідкривача». У 1766 році в околицях Єкатеринбурга був знайдений мінерал, який отримав назву «сибірський червоний свинець» - PbCrO4. У 1797 році Л. Н. Вокленом в мінералі крокоит - природному хроматі свинцю, був виявлений елемент № 24. Приблизно в той же час (1798 рік) незалежно від Воклена хром був відкритий німецькими вченими М. Г. Клапротом і Ловица в зразку важкого чорного мінералу (це був хромит FeCr2O4), знайденого на Уралі. Пізніше в 1799 Ф. Тассерт виявив новий метал в тому ж мінералі, знайденому на південному сході Франції. Вважається, що саме Тассерту вперше вдалося отримати відносно чистий металевий хром.

Металевий хром використовують для хромування, а також в якості одного з найважливіших компонентів легованих сталей (зокрема нержавіючих). Крім того, хром знайшов застосування в ряді інших сплавів (кислототривких і жароміцних сталях). Адже введення цього металу в сталь підвищує її стійкість проти корозії як у водних середовищах при звичайних температурах, так і в газах при підвищених температурах. Хромової сталі властива підвищена твердість. Хром застосовують в термохромірованіі - процес, при якому захисну дію Cr обумовлено утворенням на поверхні стали тонкої, але міцної оксидної плівки, яка перешкоджає взаємодії металу з навколишнім середовищем.

Широке застосування знайшли і з'єднання хрому, так хроміти успішно використовуються в вогнетривкої промисловості: магнезітохромітового цеглою футеруют мартенівські печі та інше металургійне обладнання.

Хром - один з біогенних елементів, які постійно входять до складу тканин рослин і тварин. Рослини містять хром в листі, де він присутній у вигляді низькомолекулярного комплексу, не пов'язаного з субклітинному структурами. До сих пір вчені не змогли довести необхідність цього елемента для рослин. Однак у тварин Cr бере участь в обміні ліпідів, білків (входить до складу ферменту трипсину), вуглеводів (структурний компонент глюкозоустойчівого фактора). Відомо, що в біохімічних процесах бере участь виключно тривалентний хром. Як і більшість інших важливих біогенних елементів, хром проникає в організм тварини або людини за допомогою їжі. Зниження цього мікроелемента в організмі призводить до уповільнення росту, різкого збільшення рівня холестерину в крові і зниження чутливості периферійних тканин до інсуліну.

У той же час в чистому вигляді хром дуже токсичний - металевий пил Cr дратує тканини легенів, сполуки хрому (III) викликають дерматити. Сполуки хрому (VI) призводять до різних захворювань людини, в тому числі і онкологічних.

біологічні властивості

Хром - важливий біогенний елемент, неодмінно входить до складу тканин рослин, тварин і людини. Середній вміст цього елементу в рослинах - 0,0005%, причому практично весь він накопичується в коренях (92-95%), інша частка міститься в листі. вищі рослинине переносять концентрації цього металу вище 3 ∙ 10-4 моль / л. У тварин вміст хрому становить від десятитисячних до десятимільйонних часток відсотка. Зате в планктоні коефіцієнт накопичення хрому разючий - 10 000-26 000. У дорослому організмі людини вміст Cr коливається від 6 до 12 мг. Причому досить точно фізіологічна потреба в хромі для людини не встановлена. Вона багато в чому залежить від раціону - при вживанні їжі з високим вмістом цукру, потреба організму в хромі зростає. Прийнято вважати, що людині потрібно на добу приблизно 20-300 мкг цього елемента. Як і інші біогенні елементи, хром здатний накопичуватися в тканинах організму, особливо в волоссі. Саме в них вміст хрому вказує на ступінь забезпеченості організму цим металом. На жаль, з віком «запаси» хрому в тканинах виснажуються, винятком є легкі.

Хром бере участь в обміні ліпідів, білків (присутній в складі ферменту трипсину), вуглеводів (є структурним компонентом глюкозоустойчівого фактора). Цей фактор забезпечує взаємодію клітинних рецепторів з інсуліном, зменшуючи, тим самим, потреба в ньому організму. Фактора толерантності до глюкози (GTF) підсилює дію інсуліну в усіх метаболічних процесах з його участю. Крім того, хром бере участь в регуляції обміну холестерину і є активатором деяких ферментів.

Основне джерело надходження хрому в організм тварин і людини - їжа. Вчені встановили, що в рослинній їжі концентрація хрому значно нижче, ніж в тваринної. Найбільш багаті хромом пивні дріжджі, м'ясо, печінка, бобові і цілісне необроблене зерно. Зниження вмісту цього металу в їжі і крові призводить до зменшення швидкості росту, збільшення холестерину в крові, зниження чутливості периферійних тканин до інсуліну (діабетоподобное стан). Крім того, зростає ризик розвитку атеросклерозу і порушення вищої нервової діяльності.

Однак вже при концентраціях в частки міліграма на кубічний метрв атмосфері все сполуки хрому надають токсичну дію на організм. Отруєння хромом та його сполуками часті при їх виробництві, в машинобудуванні, металургії, в текстильній промисловості. Ступінь отруйності хрому залежить від хімічної структури його сполук - дихромати більш токсична хроматов, з'єднання Cr + 6 більш токсична з'єднань Cr + 2 і Cr + 3. Ознаки отруєння проявляються відчуттям сухості і болем в носовій порожнині, гострим першением в горлі, утрудненням дихання, кашлем і подібними ознаками. При невеликому надлишку парів або пилу хрому ознаки отруєння проходять незабаром після припинення роботи в цеху. При тривалому постійному контакті з сполуками хрому з'являються ознаки хронічного отруєння - слабкість, постійні головні болі, втрата у вазі, диспепсія. Починаються порушення в роботі шлунково-кишкового тракту, підшлункової залози, печінки. Розвиваються бронхіт, бронхіальна астма, пневмосклероз. З'являються шкірні захворювання - дерматити, екземи. Крім того, сполуки хрому - небезпечні канцерогени, здатні накопичуватися в тканинах організму, викликаючи ракові захворювання.

Профілактикою отруєнь є періодичні медичні огляди персоналу, що працює з хромом та його сполуками; установка вентиляції, засобів боротьби з пилом і пиловловлення; використання робітниками засобів індивідуального захисту (респіратори, рукавички).

Корінь «хром» в своєму понятті «колір», «фарба» входить до складу багатьох слів, які використовуються в найрізноманітніших областях: науці, техніці і навіть музиці. Так багато назв фотоплівок містять цей корінь: «ортохром», «панхром», «ізопанхром» та інші. Слово «хромосома» складається з двох грецьких слів: «хромо» і «сома». Дослівно це можна перевести, як «забарвлене тіло» або «тіло, яке забарвлюється». структурний елементхромосоми, що формується в інтерфазі ядра клітини в результаті подвоєння хромосом, називається «хроматида». «Хроматин» - речовина хромасом, що знаходиться в ядрах рослинних і тваринних клітин, яке інтенсивно забарвлюється ядерними барвниками. «Хроматофори» - пігментні клітини у тварин і людини. У музиці використовується поняття «хроматична гамма». «Хромка» - один з видів російської гармоні. В оптиці існують поняття «хроматична аберації» і «хроматична поляризація». «Хроматографія» - фізико-хімічний метод розділення і аналізу сумішей. «Хромоскопія» - прилад для отримання кольорового зображення шляхом оптичного суміщення двох або трьох цветоотделенних фотографічних зображень, освітлюваних через спеціально підібрані різно забарвлені світлофільтри.

Найбільш отруйним є оксид хрому (VI) CrO3, він відноситься до I класу небезпеки. Смертельна доза для людини (перорально) 0,6 м Етиловий спирт при зіткненні з свіжоприготований CrO3 займається!

Найпоширеніша марка нержавіючої сталі містить 18% Cr, 8% Ni, близько 0,1% C. Вона чудово протистоїть корозії і окисленню, зберігають міцність при високих температурах. Саме з такої сталі виготовлені листи, що використовувалися в будівництві скульптурної групи В.І. Мухіної «Робітник і колгоспниця».

Ферохром, який використовується в металургійній промисловості при виробництві хромистих сталей, в кінці IXX століття був дуже низької якості. Це пов'язано з низьким вмістом в ньому хрому - всього 7-8%. Тоді він називався «Тасманійський чавуном» з огляду на те, що вихідна залізо-хромова руда ввозилася з Тасманії.

Раніше згадувалося, що хромовий галун використовуються для дублення шкір. Завдяки цьому з'явилося поняття «хромові» чоботи. Шкіра, дубленая сполуками хрому набуває блиск, лоск і міцність.

У багатьох лабораторіях використовують «хромовую суміш» - суміш насиченого розчину біхромату калію з концентрованої сірчаної кислотою. Вона використовується в знежирення поверхонь скляної і сталевий лабораторного посуду. Вона окисляє жир і видаляє його залишки. Тільки звертатися з цією сумішшю необхідно з обережністю, адже це суміш сильної кислоти і сильного окислювача!

У наш час деревина як і раніше використовується, як будівельний матеріал, адже вона недорога і проста в обробці. Але у неї багато і негативних властивостей - схильність пожеж, грибкових захворювань, що руйнують її. Щоб уникнути всіх цих неприємностей дерево просочують спеціальними складами, що містять хромати і біхромати плюс хлорид цинку, сульфат міді, арсенат натрію і деякі інші речовини. Завдяки таким складам деревина збільшує свою стійкість до грибків і бактерій, а також до відкритого вогню.

Особливу нішу хром зайняв в поліграфії. У 1839 році було встановлено, що папір, просочена біхроматом натрію, після освітлення яскравим світлом стає раптом коричневої. Потім з'ясувалося, що біхроматной покриття на папері після засвічування не розчиняються у воді, а, будучи змоченими, набувають синюватого відтінку. Цим властивістю скористалися поліграфісти. Потрібний малюнок фотографували на платівку з колоїдним покриттям, що містить біхромат. Засвічені місця при промиванні нерозчинялися, а не засвічені розчинялися, і на пластині залишався малюнок, з якого можна було друкувати.

Історія

Історія відкриття елемента № 24 розпочалася в 1761 році, коли в Березівському руднику (східне підніжжя Уральських гір) поблизу Єкатеринбурга був знайдений незвичайний червоний мінерал, який при розтиранні в пил давав жовте забарвлення. Знахідка належала професору Петербурзького університету Йогану Готтлобу Леману. Через п'ять років учений доставив зразки в місто Санкт-Петербург, де провів над ними ряд дослідів. Зокрема він обробив незвичайні кристали соляною кислотою, отримавши при цьому білий осад, в якому виявився свинець. Виходячи з отриманих результатів, Леман назвав мінерал сибірським червоним свинцем. Така історія виявлення Крокоитом (від грецького «krokos» - шафран) - природного хромата свинцю PbCrO4.

Зацікавлений даної знахідкою Петер Симон Паллас - німецький натураліст і мандрівник організував і очолив експедицію Петербурзької Академії наук в серце Росії. У 1770 році експедиція досягла Уралу і відвідала Березовський рудник, де були взяті зразки досліджуваного мінералу. Ось як це описує сам мандрівник: «Цей дивовижний червоний свинцевий мінерал не зустрічається більше ні в одному родовищі. Якщо шкіра, в порошок стає жовтим, і може бути використаний в художньої мініатюрі». Німецька підприємливість подолала всі труднощі видобутку і доставки Крокоитом в Європу. Незважаючи на те, що ці операції займали не менше двох років, незабаром екіпажі знатних панів Парижа і Лондона їздили розфарбовані дрібно стовченим Крокоитом. Колекції мінералогічних музеїв багатьох університетів старого світла збагатилися кращими зразками цього мінералу з російських надр. Однак склад загадкового мінералу європейські вчені розгадати ніяк не могли.

Тривало це протягом тридцяти років, поки зразок сибірського червоного свинцю не потрапив в руки професору хімії Паризької мінералогічної школи Нікола Луї Воклену в 1796 році. Провівши аналіз Крокоитом, вчений не виявив в ньому нічого крім оксидів заліза, свинцю і алюмінію. Надалі Воклен обробив крокоит розчином поташу (К2CO3) і слідом за осадженням білого осаду карбонату свинцю виділив жовтий розчин невідомої солі. Провівши ряд дослідів по обробці мінералу солями різних металів, професор за допомогою соляної кислоти виділив розчин «кислоти червоного свинцю» - окис хрому і воду (хромова кислота існує лише в розбавлених розчинах). Випарується даний розчин, він отримав рубіново-червоні кристали (хромовий ангідрид). Подальший нагрів кристалів в графітовому тиглі в присутності вугілля дав безліч зрощених сірих голчастих кристалів - новий до цього часу невідомий метал. Черговий ряд дослідів показав високу тугоплавкость отриманого елемента і його стійкість до кислот. Паризька академія наук негайно засвідчила відкриття, вчений за наполяганням друзів дав ім'я новому елементу - хром (від грецького «колір», «забарвлення») зважаючи на різноманітність відтінків утворюваних нею з'єднань. У подальших своїх роботах Воклен впевнено заявив, що смарагдова забарвлення деяких дорогоцінних каменів, а також природних силікатів берилію і алюмінію пояснюється домішкою в них сполук хрому. Прикладом може послужити смарагд, який є забарвленим в зелений колір берил, в якому алюміній частково заміщений хромом.

Зрозуміло, що Воклен отримав не чистий метал, швидше за все його карбіди, що підтверджується голчастою формою світло-сірих кристалів. Чистий металевий хром пізніше був отриманий Ф. Тассертом, імовірно в 1800 році.

Також, незалежно від Воклена, хром виявили Клапрот і Ловиц в 1798 році.

Знаходження в природі

У земних надрах хром - досить поширений елемент, незважаючи на те, що у вільному вигляді він не зустрічається. Його кларк (середній вміст в земній корі) складає 8,3.10-3% або 83 г / т. Однак його розподіл по породам нерівномірно. Цей елемент в основному характерний для мантії Землі, справа в тому, що ультраосновних породи (перідотіти), які, імовірно близькі за складом до мантії нашої планети, найбільш багаті хромом: 2 10-1% або 2 кг / т. В таких породах Cr утворює масивні і вкраплені руди, з ними пов'язано утворення найбільших родовищ даного елемента. Високо вміст хрому і в основних породах (базальтах і ін.) 2 10-2% або 200 г / т. Набагато менше Cr в кислих породах: 2,5 10-3%, осадових (пісковики) - 3,5 10-3%, глинисті сланці також містять хром - 9 10-3%.

Можна зробити висновок, що хром є типовим літофільних елементом і майже весь укладений в мінералах глибокого залягання в надрах Землі.

Розрізняють три основних мінералу хрому: магнохроміт (Mn, Fe) Cr2O4, хромпікотіт (Mg, Fe) (Cr, Al) 2O4 і алюмохроміт (Fe, Mg) (Cr, Al) 2O4. Ці мінерали мають єдину назву - хромова шпинель і загальну формулу (Mg, Fe) О (Сr, Al, Fе) 2O3. За зовнішнім виглядом вони невиразні і їх неточно називають «хроміти». Склад їх мінливий. Зміст найважливіших компонентів коливається (вагові%): Cr2O3 від 10,5 до 62,0; Al2O3 від 4 до 34,0; Fe2O3 від 1,0 до 18,0; FeO від 7,0 до 24,0; MgO від 10,5 до 33,0; SiO2 від 0,4 до 27,0; домішки TiO2 до 2; V2O5 до 0,2; ZnO до 5; MnO до 1. У деяких хромових рудах міститься 0,1-0,2 г \ т елементів групи платини і до 0,2 г \ т золота.

Крім різних хромитов, хром входить до складу ряду інших мінералів - хромвезувіана, хромового хлорита, хромтурмаліна, хромової слюди (фуксита), хромового граната (уваровита) і ін., Які нерідко супроводжують руди, але самі промислового значення не мають. Хром - відносно слабкий водний мігрант. У екзогенних умовах хром, як і залізо, мігрує у вигляді суспензій і може осідати в глинах. Найбільш рухомий формою є хромати.

Практичне значення має, мабуть, тільки хромит FeCr2O4, що відноситься до шпінелі - ізоморфні мінералів кубічної системи з загальною формулою МО Ме2О3, де М - іон двовалентного металу, а Ме - іон тривалентного металу. Крім шпінелідов, хром зустрічається у багатьох значно менш поширених мінералах, наприклад, меланохроіте 3PbO 2Cr2O3, вокеленіте 2 (Pb, Cu) CrO4 (Pb, Cu) 3 (PO4) 2, тарапакаіте K2CrO4, дітцеіте CaIO3 CaCrO4 та інших.

Хроміти зазвичай зустрічаються у вигляді зернистих мас чорного кольору, рідше - у вигляді октаедричних кристалів, мають металевий блиск, залягають у вигляді суцільних масивів.

На кінець XX століття запаси хрому (виявлення) в майже півсотні країн світу, що мають поклади цього металу, становили 1674 млн. Т. Лідируючу позицію займає Південно-Африканська Республіка - 1050 млн. Т, де основний вклад вносить Бушвелдський комплекс (близько 1000 млн. Т ). Друге місце по хромовим ресурсів належить Казахстану, де в Актюбінської області (Кемпірсайскій масив) добувають руду дуже високої якості. Інші країни також мають запаси цього елемента. Туреччина (в Гулемане), Філіппіни на острові Лусон, Фінляндія (Кемі), Індія (Сукінда) і ін.

Наша країна має свої розроблювальні родовища хрому - на Уралі (Донське, Сарановское, Халиловское, Алапаевское і багато інших). причому в початку XIXстоліття саме уральські родовища були основними джерелами хромових руд. Лише в 1827 американець Ісаак Тісон виявив велике родовище хромової руди на кордоні Меріленда і Пенсільванії, перехопивши монополію видобутку на багато років. У 1848 поклади хроміту високої якості були знайдені в Туреччині, неподалік від Бурси, причому незабаром (після виснаження Пенсільванського родовища) саме ця країна перехопила роль монополіста. Це тривало до 1906 року, поки не були виявлені багаті поклади хромітів в ПАР та Індії.

застосування

Загальний обсяг споживання чистого металевого хрому на сьогоднішній день складає приблизно 15 мільйонів тонн. На частку виробництва електролітичного хрому - найчистішого - доводиться 5 мільйонів тонн, що складає третю частину від загального споживання.

Хром широко використовується для легування сталей і сплавів, надаючи їм корозіоностойкость і жаростійкість. На виготовлення таких «суперсплавів» витрачається більше 40% одержуваного чистого металу. Найбільш відомі сплави опору - ніхроми з вмістом Cr 15-20%, жароміцні сплави - 13-60% Cr, нержавіючі - 18% Cr і шарікоподшипниковиє стали 1% Cr. Добавка хрому до звичайних сталей покращує їх фізичні властивості і робить метал більш сприйнятливим до термічній обробці.

Металевий хром використовується для хромування - нанесення на поверхню сталевих сплавів тонкого шару хрому з метою підвищення корозійної стійкості цих сплавів. Хромоване покриття відмінно протистоїть впливу вологого атмосферного повітря, Солоного морського повітря, води, азотної і більшості органічних кислот. Такі покриття бувають двох призначень: захисні та декоративні. Товщина захисних покриттів складає близько 0,1 мм, вони наносяться безпосередньо на виріб і надають йому підвищену зносостійкість. Декоративні покриття мають естетичне значення, наносяться на шар іншого металу (міді або нікелю), який власне виконує захисну функцію. Товщина такого покриття всього 0,0002-0,0005 мм.

Сполуки хрому також активно використовуються в різних областях.

Основна хромова руда - хромит FeCr2O4 використовується у виробництві вогнетривів. Магнезітохромітового цеглини хімічно пасивні і термостійкі, вони витримують різкі багаторазові зміни температур, тому їх використовують в конструкціях склепінь мартенівських печей і робочому просторі інших металургійних пристроїв і споруд.

Твердість кристалів оксиду хрому (III) - Cr2O3 порівнянна з твердістю корунду, що забезпечило його застосування в складах шліфувальних і притиральних паст, використовуваних в машинобудуванні, ювелірної, оптичної і годинникової промисловості. Його також застосовують як каталізатор гідрування і дегідрування деяких органічних сполук. Cr2O3 використовується в живопису у вигляді зеленого пігменту і для забарвлення скла.

Хромат калію - K2CrO4 застосовується для дублення шкір, як протравлення в текстильній промисловості, у виробництві барвників, при відбілюванні воску.

Дихромат калію (хромпик) - K2Cr2O7 також використовується для дублення шкір, протраві при фарбуванні тканин, є інгібітором корозії металів і сплавів. Використовується при виготовленні сірників і в лабораторних цілях.

Хлорид хрому (II) CrCl2 - дуже сильний відновник, легко окислюється навіть киснем повітря, що використовується в газовому аналізі для кількісного поглинання О2. Крім того, обмежено використовується при отриманні хрому електролізом розплавів солей і хроматометріі.

Хромокаліевие галун K2SO4.Cr2 (SO4) 3 24H2O використовуються в основному в текстильній промисловості - для дублення шкіри.

Безводний хлорид хрому CrCl3 застосовується для нанесення покриттів хрому на поверхню сталей хімічним осадженням з газової фази, є складовою частиноюдеяких каталізаторів. Гідрати CrCl3 - протрава при фарбуванні тканин.

З хромата свинцю РbCrО4 виготовляють різні барвники.

Розчином біхромату натрію очищають і труять поверхню сталевого дроту перед цинкуванням, а також освітлюють латунь. З біхромату натрію отримують хромовую кислоту, яка використовується в якості електроліту при хромування металевих деталей.

виробництво

У природі хром зустрічається в основному у вигляді хромистоїзалізняку FeO ∙ Cr2O3, при його відновленні вугіллям виходить сплав хрому з залізом - ферохром, який безпосередньо використовується в металургійній промисловості при виробництві хромистих сталей. Зміст хрому в такому складі доходить до 80% (по масі).

Відновлення оксиду хрому (III) вугіллям призначене для отримання високовуглецевого хрому, необхідного для виробництва спеціальних сплавів. Процес проводиться в електродугової печі.

Для отримання чистого хрому попередньо отримують оксид хрому (III), а потім відновлюють його алюмінотермічеським способом. При цьому попередньо суміш з порошкового або у вигляді стружки алюмінію (Al) і шихту оксиду хрому (Cr2O3) прогрівають до температури 500-600 ° С. Потім, збуджують відновлення сумішшю перекису барію з порошком алюмінію, або запалом частини шихти з подальшим додаванням решти . У цьому процесі важливо, щоб утворилася теплової енергії вистачило на плавлення хрому і його відділення від шлаку.

Cr2O3 + 2Al = 2Cr + 2Al2O3

Одержуваний таким способом хром містить певну кількість домішок: заліза 0,25-0,40%, сірки 0,02%, вуглецю 0,015-0,02%. Зміст чистого речовини становить 99,1-99,4%. Такий хром крихкий і легко перемелюється в порошок.

Реальність такого методу була доведена і продемонстрована ще в 1859 році Фрідріхом Велером. У промислових масштабах же алюмотерміческого відновлення хрому стало можливо тільки після того, як став доступним метод отримання дешевого алюмінію. Гольдшмідт першим розробив безпечний спосіб регулювання сильно екзотермічної (отже - вибухонебезпечного) процесу відновлення.

При необхідності отримання високочистого хрому в промисловості використовують електролітичні методи. Електролізу піддають суміші хромового ангідриду, хромоаммонійних квасцов або сульфату хрому з розбавленою сірчаною кислотою. Осідає в процесі електролізу на алюмінієвих або нержавіючих катодах хром містить розчинені гази в якості домішок. Чистоти 99,90-99,995% вдається домогтися за допомогою високотемпературної (1500-1700 ° С) очищення в потоці водню і вакуумної дегазації. Передові методики рафінування електролітичного хрому видаляють сірку, азот, кисень і водень з «сирого» продукту.

Крім того, можливе отримання металевого Cr електролізом розплавів СrCl3 або CrF3 в суміші з фторидами калію, кальцію, натрію при температурі 900 ° C в середовищі аргону.

Можливість електролітичного способу отримання чистого хрому довів Бунзен в 1854 році, піддаючи електролізу водний розчин хлориду хрому.

У промисловості використовується і силікотермічеським спосіб отримання чистого хрому. При цьому хром з окису відновлюється кремнієм:

2Cr2O3 + 3Si + 3CaO = 4Cr + 3CaSiO3

Силікотермічеським хром виплавляють в дугових печах. Добавка негашеного вапна дозволяє перевести тугоплавкий діоксид кремнію в легкоплавкий шлак силікат кальцію. Чистота силікотермічеським хрому приблизно така ж, як і алюмінотермічним, однак, природно, вміст у ньому кремнію трохи вище, а алюмінію трохи нижче.

Ще Cr можна отримувати відновленням Cr2O3 воднем при 1500 ° С, відновленням безводного CrCl3 воднем, лужними або лужноземельними металами, магнієм і цинком.

Для отримання хрому намагалися застосувати і інші відновники - вуглець, водень, магній. Однак ці способи не набули широкого поширення.

В процесі Ван Аркеля - Кучмай - Де Бура застосовується розкладання йодиду хрому (III) на нагрітої до 1100 ° С дроті з осадженням на ній чистого металу.

Фізичні властивості

Хром - твердий, досить важкий, тугоплавкий, ковкий метал сіро-сталевого кольору. Чистий хром досить пластичний, кристалізується в об'ємно-центрованої решітці, а = 2,885Å (при температурі 20 ° С). При температурі близько 1830 ° С велика ймовірність перетворення в модифікацію з гранецентрированной гратами, а = 3,69Å. Атомний радіус 1,27 Å; іонні радіуси Cr2 + 0,83Å, Cr3 + 0,64Å, Cr6 + 0,52 Å.

Температура плавлення хрому безпосередньо залежить від його чистоти. Тому визначення цього показника для чистого хрому досить складне завдання - адже навіть невеликий вміст домішок азоту або кисню можуть істотно змінити значення температури плавлення. Безліч дослідників на протязі не одного десятиліття займалися цим питанням і отримували далекі один від одного результати: від 1 513 до 1920 ° C. Раніше було прийнято вважати, що цей метал плавиться при температурі 1890 ° C, але сучасні дослідження вказують температуру в 1907 ° С, хром кипить при температурі понад 2500 ° C - дані також різняться: від 2199 ° C до 2671 ° С. Щільність хрому менше, ніж у заліза; вона становить 7,19 г \ см3 (при температурі 200 ° C).

Хрому властиві всі основні характеристики металів - він добре проводить теплоту, його опір електричному струму дуже мало, як і більшість металів, хром має характерний блиск. Крім того, цей елемент має одну дуже цікаву особливість: справа в тому, що при температурі 37 ° C його поведінка не піддається поясненню - відбувається різка зміна багатьох фізичних властивостей, ця зміна має стрибкоподібний характер. Хром, як хвора людина при температурі 37 ° C починає вередувати: внутрішнє тертя хрому сягає максимуму, модуль пружності падає до мінімальних значень. Скаче значення електропровідності, постійно змінюється термоелектрорушійна сила, коефіцієнт лінійного розширення. Даний феномен вчені поки пояснити не можуть.

Питома теплоємність хрому 0,461 кДж / (кг.К) або 0,11 кал / (г ° С) (при температурі 25 ° С); коефіцієнт теплопровідності 67 Вт / (м К) або 0,16 кал / (см сек ° С) (при температурі 20 ° С). Термічний коефіцієнт лінійного розширення 8,24 10-6 (при 20 ° С). Хром при температурі 20 ° С має питомий електроопір 0,414 мком м, а його термічний коефіцієнт електроопору в інтервалі 20-600 ° С становить 3,01 10-3.

Відомо, що хром дуже чутливий до домішкам - найменші частки інших елементів (кисень, азот, вуглець) здатні зробити хром дуже крихким. Отримати ж хром без цих домішок вкрай важко. З цієї причини даний метал в конструкційних цілях не використовується. Зате в металургії він активно застосовується, як легуючий матеріал, так як його добавка в сплав робить сталь твердої і зносостійкого, адже хром найтвердіший з усіх металів - він подібно алмазу ріже скло! Твердість високочистого хрому по Брінеллю 7-9 Мн / м2 (70-90 кгс / см2). Хромом легируют пружинні, ресорні, інструментальні, Штампові і шарікоподшипниковиє стали. У них (крім шарікоподшипникових сталей) хром присутній разом з марганцем, молібденом, нікелем, ванадієм. Добавка хрому до звичайних сталей (до 5% Сr) покращує їх фізичні властивості і робить метал більш сприйнятливим до термічній обробці.

Хром антіферромагнітен, питома магнітна сприйнятливість 3,6 10-6. Питомий електричний опір 12,710-8 Ом. Температурний коефіцієнт лінійного розширення хрому 6,210-6. Теплота пароутворення цього металу становить 344,4 кДж / Моль.

Хром стійкий до корозії на повітрі і в воді.

Хімічні властивості

Хімічно хром досить інертний, це пояснюється наявністю на його поверхні міцної тонкої плівки оксиду. На повітрі Cr, що не окислюється, навіть в присутності вологи. При нагріванні окислення протікає виключно на поверхні металу. При 1200 ° C плівка руйнується, і окислювання протікає набагато швидше. При 2000 ° C хром згорає з утворенням зеленого оксиду хрому (III) Cr2O3, що володіє амфотерними властивостями. Сплавляючи Cr2O3 з лугами, отримують хроміти:

Cr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + H2O

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

Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3Н2О

У з'єднаннях хром в основному проявляє ступені окислення Cr + 2, Cr + 3, Cr + 6. Найбільш стійкими є Cr + 3 і Cr + 6. Так само існують деякі сполуки, де хром має ступеня окислення Cr + 1, Cr + 4, Cr + 5. Сполуки хрому дуже різноманітні за кольором: білі, сині, зелені, червоні, фіолетові, чорні і багато інших.

Хром легко реагує з розведеними розчинами соляної та сірчаної кислот з утворенням хлориду і сульфату хрому і виділенням водню:

Cr + 2HCl = CrCl2 + H2

Царська горілка і азотна кислота пасивують хром. Причому пасивувати азотною кислотою хром розчиняється в розбавлених сірчаної і соляної кислотах навіть при тривалому кип'ятінні в їх розчинах, але в якийсь момент розчинення все-таки відбувається, супроводжуване бурхливим вспениванием від виділився водню. Цей процес пояснюється тим, що хром з пасивного стану переходить в активну, в якому метал не захищений захисною плівкою. Причому, якщо в процесі розчинення знову додати азотної кислоти, то реакція припиниться, так як хром знову пассивируется.

При звичайних умовах хром взаємодіє з фтором, утворюючи CrF3. При температурах вище 600 ° C відбувається взаємодія з водяними парами, результатом такої взаємодії є оксид хрому (III) Сr2О3:

4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

Cr2O3, являє собою зелені мікрокристали з щільністю 5220 кг / м3 і високою температурою плавлення (2437 ° С). Оксид хрому (III) проявляє амфотерні властивості, але вельми інертний, його важко розчинити в водних кислотах і лугах. Оксид хрому (III) досить токсичний. Потрапляючи на шкіру, він здатний викликати екзему та інші шкірні захворювання. Тому, при роботі з оксидом хрому (III) обов'язково необхідно використовувати засоби індивідуального захисту.

Крім окису, відомі інші сполуки з киснем: CrO, CrO3, одержувані непрямим шляхом. Найбільшу небезпеку становить вдихається аерозоль оксиду, що викликає важкі захворювання верхніх дихальних шляхів і легенів.

Хром утворює велике число солей з кисневмісними компонентами.

Хром - тугоплавкий, дуже твердий метал, що володіє незвичайною стійкістю до корозії. Ці унікальні якості і забезпечили йому таку високу затребуваність в промисловості і будівництві.

Споживач найчастіше знайомий не з виробами з хрому, а з предметами, покритими тонким шаром металу. Сліпучий дзеркальний блиск такого покриття привабливий сам по собі, однак має і чисто практичне значення. Хром стійкий до корозії і здатний захистити сплави і метали від іржі.

І сьогодні ми відповімо на питання про те, хром - це метал або неметалл, і якщо метал, то який: чорний або кольоровий, важкий або легкий. Також ми розповімо в якому вигляді хром зустрічається в природі, і які відмінності хрому від і інших подібних металів.

Для початку поговоримо про те, як виглядає хром, які метали його містять, і в чому особливість такого речовини. Хром - це типовий метал сріблясто-блакитного кольору, важкий, по щільності перевершує, до того ж відноситься до категорії тугоплавких - температура його плавлення і кипіння дуже великі.

Елемент хром розміщується в побічної підгрупи 6 групи в 4 періоді. Близький за властивостями до молібдену і вольфраму, хоча має й помітні відмінності. Останні найчастіше виявляють лише вищу ступінь окислення, в той час як хром проявляє валентність і два, і три, і шість. Це означає, що елемент утворює безліч різноманітних з'єднань.

Саме з'єднання і дали назву самому елементу - від грецького фарба, колір. Справа в тому, що його солі та оксиди пофарбовані в найрізноманітніші яскраві кольори.

Дане відео розповість про те, що таке хром:

Особливості та відмінності в порівнянні з іншими металами

При вивченні металу найбільший інтерес викликали 2 властивості речовини: твердість і тугоплавкость. Хром відноситься до найбільш твердим металам - займає п'яте місце і поступається урану, іридію, вольфраму і берилію. Однак якість це виявилося незатребуваним, оскільки у металу були виявлені більш важливі для промисловості властивості.

Хром плавиться при 1907 С. Вольфраму або молібдену за цим показником він поступається, але все одно відноситься до тугоплавким речовин. Правда, на температуру його плавлення сильно впливають домішки.

Як багато хто з металів, стійких до корозії, хром утворює на повітрі тонку і дуже щільну оксидну плівку. Остання прикриває доступ кисню, азоту та вологи до речовини, що і робить його невразливим. Особливість в тому, що це якість він передає своєму сплаву з: в присутності елемента збільшується потенціал а-фази заліза і в підсумку сталь на повітрі теж покривається щільною оксидною плівкою. Це і є секрет стійкості нержавіючої.
Будучи тугоплавким речовиною, метал підвищує і температуру плавлення сплаву. Жароміцні і жаростійкі сталі обов'язково включають частку хрому, причому часом дуже велику - до 60%. Ще сильніший ефект надає добавка і, і хрому.
Хром утворює сплави і зі своїми побратимами по групі - молібденом і вольфрамом. Їх використовують для покриття деталей, де потрібно особливо висока зносостійкість в умовах високої температури.

Переваги та недоліки хрому описані нижче.

Хром як метал (фото)

переваги

Як і будь-яка інша речовина, метал має свої достоїнства і недоліками, а їх сукупність визначає його використання.

Безумовний плюс речовини - корозійна стійкість і можливість передавати цю властивість своїм сплавів. Хромові нержавіючі стали мають величезне значення, оскільки разом вирішили цілий ряд проблем при будівництві судів, підводних човнів, каркасів будівель і так далі.
Стійкість до корозії забезпечують іншим способом - покривають предмет тонким шаром металу. Популярність цього методу дуже велика, на сьогодні існує не менше десятка способів хромування в різних умовах і для отримання різного результату.
Хромовий шар створює яскравий дзеркальний блиск, так що до хромуванню вдаються не тільки для цілей захисту сплаву від корозії, але і для отримання естетичного зовнішнього вигляду. Причому сучасні методи хромування дозволяють створити покриття на будь-якому матеріалі - не тільки на металі, але і на пластиці, і на кераміці.
Отримання жароміцної стали при добавці хрому теж варто віднести до достоїнств речовини. Є безліч областей, де металеві деталі повинні працювати при високих температурах, а залізо саме по собі такий стійкістю до навантажень при температурі не володіє.
З усіх тугоплавких речовин він найбільш стійкий до кислот і основ.
Плюсом речовини можна вважати і його поширеність - 0,02% в земній корі, і відносно простий спосіб видобутку та отримання. Звичайно, він вимагає енерговитрат, але не порівняти зі складною, наприклад.

недоліки

До недоліків варто віднести якості, що не дозволяють в повній мірі використовувати всі властивості хрому.

В першу чергу, це сильна залежність фізичних, а не тільки хімічних властивостей від домішок. Навіть температуру плавлення металу було складно встановити, так як при наявності незначної частки азоту або вуглецю показник помітно змінювався.
Незважаючи на більш високу електропровідність у порівнянні з, хром набагато менше використовується в електротехніці і вартість його досить висока. Виготовити з нього що-небудь набагато важче: висока температура плавлення і твердість помітно обмежують застосування.
Чистий хром є ковким металом, що містить домішки стає дуже твердим. Щоб отримати хоча б щодо пластичний метал, його доводиться піддавати додатковій обробці, що, звичайно, збільшує витрати на виготовлення.

структура металу

Кристал хрому має об'ємно-центровану кубічну решітку, а = 0,28845 нм. Вище температури в 1830 С можна отримати модифікацію з гранецентрированной кубічної гратами.

При температурі в +38 С фіксується фазовий перехід другого роду зі збільшенням обсягу. При цьому кристалічна решітка речовини не змінюється, а ось його магнітні властивості стають зовсім іншими. До цієї температури - точки Нееля, хром проявляє властивості антиферомагнетика, тобто, є речовиною, яка намагнітити практично неможливо. Вище точки Нееля метал стає типовим парамагнетиком, тобто, проявляє магнітні властивості в присутності магнітного поля.

Властивості і характеристики

У нормальних умовах метал досить інертний - і завдяки оксидної плівці і просто по природі своїй. Однак при підвищенні температури вступає в реакцію і з простими речовинами, і з кислотами, і з підставами. Його з'єднання дуже різноманітні і застосовуються дуже широко. Фізичні характеристикиметалу, як згадувалося, сильно залежать від кількості домішок. На практиці справа мають з хромом з чистотою до 99,5%. такі:

Температура плавлення- 1907 С. Ця величина служить кордоном між тугоплавкими і звичайними речовинами;
Температура кипіння- 2671 С;
твердість за шкалою Мооса – 5;
електропровідність- 9 · 106 1 / (Ом м). За цим показником хром поступається тільки сріблу, і золоту;
питомий опір-127 (Ом мм2) / м;
теплопровідністьречовини становить 93,7 Вт / (м K);
питома теплоємність-45 Дж / (г K).

Теплофізичні характеристики речовини кілька аномальні. У точці Нееля, де змінюється обсяг металу, коефіцієнт його теплового розширення різко збільшується і продовжує рости з захопленням температури. Також аномально поводиться і теплопровідність - падає в точці Нееля і зменшується при нагріванні.

Елемент відноситься до числа необхідних: в людському організмі іони хрому є учасниками вуглеводного обміну та процесу регулювання виділення інсуліну. Добова доза становить 50-200 мкг.

Хром нетоксичний, хоча в вигляді металевого порошку може викликати подразнення слизової. Тривалентні його сполуки теж відносно безпечні і навіть застосовуються в харчовій і спортивної промисловості. А ось шестивалентного для людини є отрутою, викликають важкі ураження дихальних шляхів і шлунково-кишкового тракту.

Про виробництво та ціною на метал хром за кг сьогодні ми поговоримо далі.

У цьому відеоролику буде показано, чи є покриття хромовим:

виробництво

У великій кількості різних мінералів - часто супроводжує і. Однак його зміст недостатнє, щоб мати промислове значення. Перспективними є лише породи, що включають не менше 40% елементу, тому придатних для видобутку мінералів трохи, в основному це хромовий залізняк або хроміт.

Видобувають мінерал шахтним і кар'єрним методом в залежності від глибини залягання.А так як руда спочатку містить велику частку металу, то практично ніколи не збагачується, що, відповідно, спрощує і здешевлює процес виробництва.

Для легування сталі використовується близько 70% видобутого металу. Причому застосовують його часто не в чистому вигляді, а у вигляді ферохрому. Останній можна отримати прямо в шахтної електропечі або доменної - так отримують вуглецевий ферохром. Якщо потрібно з'єднання з низьким вмістом вуглецю, вдаються до алюмінотермічне методу.

Цим способом отримують і чистий хром, і ферохром. Для цього в плавильну шахту завантажують шихту, що включає хромовий залізняк, оксид хрому, натрієву селітру і. Першу порцію - запальний суміш, підпалюють, а іншу частину шихти завантажують в розплав. В кінці додають флюс - вапно, щоб полегшити витяг хрому. Плавка займає близько 20 хвилин. Після деякого охолодження шахту нахиляють, випускають шлак, знову повертають у вихідне положення і знову нахиляють, тепер уже в изложницу виводиться і хром, і шлак. Після охолодження отриманий блок поділяють.
Застосовують і інший метод - металотермічних плавки. Проводиться вона в електропечі в повертається шахті. Шихту тут поділяють на 3 частини, кожна відрізняється складом. Цей метод дозволяє отримати більшу кількість хрому, але, головне - скорочує витрату.
Якщо ж потрібно отримати хімічно чистий метал, вдаються до лабораторного методу: висаджують кристали шляхом електролізу розчинів хроматов.

Вартість металу хром за 1 кг помітно коливається, оскільки залежить від обсягу виробленого металопрокату - головного споживача елемента. У січні 2017 року 1 тонна металу оцінювалася в 7655 $.

застосування

категорії

Отже,. Основний споживач хрому - чорна металургія. Пов'язано це зі здатністю металу передавати такі свої властивості, як стійкість до корозії і твердість своїм сплавів. Причому вплив він робить при додаванні в дуже невеликих кількостях.

Всі сплави хрому і заліза поділяють на 2 категорії:

низьколеговані- з часткою хрому до 1,6%. В цьому випадку хром додає стали міцності і твердості. Якщо у звичайній стали межа міцності складе 400-580 МПа, то та ж марка стали з добавкою 1% речовини продемонструє межа дорівнює 1000 МПа;
високолеговані- містять більше 12% хрому. Тут метал забезпечує сплаву таку ж стійкість до корозії, який володіє сам. Все нержавіючі стали називають хромовими, оскільки саме цей елемент забезпечує це якість.

Низьколегованісталі відносяться до конструкційних: з них виготовляють численні деталі машин - вали, зубчасті колеса, штовхачі і так далі. Сфера використання нержавіючої сталі величезна: металеві частини турбін, корпусу корабля і підводних човнів, камери згоряння, кріплення будь-якого роду, труби, швелери, куточки, листова сталь і так далі.

Крім того, хром збільшує стійкість сплаву до температури: при утриманні речовини від 30 до 66%, вироби з жароміцної стали може виконувати свої функції при нагріванні до 1200 С. Це матеріал для клапанів поршневих двигунів, для кріплення, для деталей турбін та іншого.

Якщо 70% хрому йде на потреби металургії, то інші майже 30% використовуються для хромування. Суть процесу зводиться до нанесення на поверхню предмета з металу тонкого шару хрому. Використовуються для цього найрізноманітніші методи, багато доступні домашнім майстрам.

хромування

Хромування можна розділити на 2 категорії:

функціональне- його метою є попередити корозію вироби. Товщина шару тут більше, так що процес хромування займає більше часу - часом до 24 годин. Крім того, що хромовий шар попередить іржавіння, він помітно збільшує зносостійкість деталі;
декоративне- хром створює дзеркально-блискучу поверхню. Автолюбителі і мотогонщики рідко коли відмовляються від можливості прикрасити свою машину хромованими деталями. Шар декоративності покриття набагато тонше - до 0,0005 мм.

Хромування активно використовується в сучасному будівництві та при виготовленні меблів. Фурнітура з дзеркальним покриттям, аксесуари ванної та кухні, кухонне начиння, деталі меблів - вироби з хромовим покриттям на рідкість популярні. А так як завдяки сучасним методомхромування, покриття можна створити буквально на будь-якому предметі, з'явилися і кілька нетипові методи застосування. Так, наприклад, хромовану сантехніку до тривіальним рішенням віднести не можна.

Хром - метал з дуже незвичайними властивостями, причому його якості затребувані в промисловості. Здебільшого інтерес представляють його сплави і сполуки, що лише підвищує значення металу для народного господарства.

Про зняття хрому з металу розповість відео нижче:

Знаходження в природі.

Він зустрічається в Малій Азії, на Уралі, в Північній Америці, на півдні Африки. Технічне значення має також вищезгаданий мінерал крокоит - PbCrO 4. У природі зустрічаються також оксид хрому (3) і деякі інші його сполуки. У земній корі вміст хрому в перерахунку на метал становить 0,03%. Хром виявлено на Сонце, зірки, метеоритах.

Фізичні властивості.

Отримання.

При сильному нагріванні хромистоїзалізняку з вугіллям відбувається відновлення хрому і заліза:

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

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

В даному процесі зазвичай використовують два оксиду - Cr 2 O 3 і CrO 3

Хімічні властивості.

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

При високій температурі хром горить в кисні, утворюючи оксид (III).

Розпечений хром реагує з парами води:

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

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

Вищевказані фізичні і хімічні властивості хрому знайшли своє застосування в різних областях науки і техніки. Так, наприклад, хром і його сплави використовуються для отримання високоміцних, корозійностійких покриттів в машинобудуванні. Сплави у вигляді ферохрому використовуються в якості металорізальних інструментів. Хромовані сплави 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 наступна:

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

З'єднання двовалентного хрому.

CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O

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

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

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

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

З'єднання тривалентного хрому.

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

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

Гідроксид хрому також є амфотерним з'єднанням:

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

Реакції з хромом та його сполуками

Сильно нагріємо в полум'я пальника на фарфоровій чашці таку кількість біхромату калію, яке поміститься на кінчику ножа. Сіль не виділить кристалізаційної води, а розплавиться при температурі близько 400 0 С з утворенням чорної рідини. Погріємо її ще кілька хвилин на сильному полум'я. Після охолодження на черепку утворюється зелений осад. Частина його розчинний у воді (вона набуває жовтого кольору), а іншу частину залишимо на черепку. Сіль при нагріванні розклалася, в результаті утворився розчинний жовтий хромат калію K 2 CrO 4 і зелений Cr 2 O 3.
Розчинний 3г порошкоподібного біхромату калію в 50мл води. До однієї частини додамо трохи карбонату калію. Він розчиниться з виділенням CO 2, а забарвлення розчину стане ясно - жовтою. З біхромату калію утворюється хромат. Якщо тепер по порціях додати 50% розчин сірчаної кислоти, то знову з'явиться червоно - жовте забарвлення біхромату.
Наллємо в пробірку 5 мл. розчину біхромату калію, прокип'ятити з 3 мл концентрованої соляної кислоти під тягою. З розчину виділяється жовто-зелений отруйний газоподібний хлор, тому, що хромат окислить HCl до Cl 2 і H 2 O. Сам хромат перетвориться в зелений хлорид тривалентного хрому. Його можна виділити виправними розчину, а потім, сплавивши з содою і селітрою, перевести в хромат.
При додаванні розчину нітрату свинцю випадає жовтий хромат свинцю; при взаємодії з розчином нітрату срібла утворюється червоно - коричневий осад хромату срібла.
Додамо пероксид водню до розчину біхромату калію і підкислити розчин сірчаної кислотою. Розчин набуває глибокий синій колір завдяки освіті пероксиду хрому. Пероксид при збовтуванні з деякою кількістю ефіру перейде в органічний розчинник і забарвити його в блакитний колір. Дана реакція специфічна для хрому і дуже чутлива. З її допомогою можна виявити хром в металах і сплавах. Перш за все необхідно розчинити метал. При тривалому кип'ятінні з 30% - іншої сірчаної кислотою (можна додати і соляну кислоту) хром і багато стали частково розчиняються. Отриманий розчин містить сульфат хрому (III). Щоб можна було провести реакцію виявлення, спочатку нейтралізуємо його їдким натром. В осад випадає сіро-зелений гідроксид хрому (III), який розчиниться в надлишку NaOH і утворює зелений хромит натрію. Профільтруем розчин і додамо 30% -ий пероксид водню. При нагріванні розчин забарвиться в жовтий колір, так як хромит окислиться до хромату. Підкислення призведе до появи блакитного забарвлення розчину. Забарвлене з'єднання можна екстрагувати, струшуючи з ефіром.

Аналітичні реакції на іони хрому.

До 3-4 крапель розчину хлориду хрому CrCl 3 додайте 2М розчин NaOH до розчинення спочатку випав осаду. Зверніть увагу на колір утворився хромита натрію. Нагрійте отриманий розчин на водяно лазні. Що при цьому відбувається?
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 пофарбований розчин нейтралізувати, додати до нього CH 3 COOH, а потім Pb (NO 3) 2?
Налийте в пробірку по 4-5 крапель розчинів сульфату хрому Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 і KMnO 4. Нагрійте реакційну змістився в протягом декількох хвилин на водяній бані. Зверніть увагу на зміну забарвлення розчину. Чим воно викликано?
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. З'являються синє забарвлення розчину обумовлено виникненням надхромовой 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 на швидке розкладання H 2 CrO 6:

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

Надхромовая кислота значно більш стійка в органічних розчинниках.

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. Спливаючий на верх шар органічного розчинника забарвлений в яскраво-синій колір. Забарвлення зникає дуже повільно. Порівняйте стійкість H 2 CrO 6 в органічній і водних фазах.
При взаємодії CrO 4 2- і іонами Ba 2+ випадає жовтий осад хромату барію BaCrO 4.
Нітрат срібла утворює з іонами CrO 4 2 осад хромату срібла цегляно-червоного кольору.
Візьміть три пробірки. В одну з них помістіть 5 6 крапель розчину K 2 Cr 2 O 7, в другу - такий же об'єм розчину K 2 CrO 4, а в третю - по три краплі обох розчинів. Потім додайте в кожну пробірку по три краплі розчину йодиду калію. Поясніть отриманий результат. Підкислити розчин в другій пробірці. Що при цьому відбувається? Чому?

Цікаві досліди з сполуками хрому

Суміш CuSO 4 і K 2 Cr 2 O 7 при додаванні лугу стає зеленою, а в присутності кислоти стає жовтою. Нагріваючи 2мг 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 нейтральній або лужному середовищі стає зеленим.
Помістити в центр консервної банки з термітом «рубінову суміш» - ретельно розтертий і поміщений в алюмінієву фольгу Al 2 O 3 (4,75г) з добавкою Cr 2 O 3 (0,25). Щоб банку довше не остигала, необхідно закопати під верхній обріз в пісок, а після підпалювання терміту і початку реакції, накрити її залізним листом і засипати піском. Банку викопати через добу. В результаті утворюється червоно - рубіновий порошок.
10г біхромату калію розтирають з 5г нітрату натрію або калію і 10г цукру. Суміш зволожують і змішують з колодієм. Якщо порошок спресувати в скляній трубці, а потім виштовхнути паличку і підпалити її з торця, то почне виповзати «змія», спочатку чорна, а після охолодження - зелена. Паличка діаметром 4 мм горить зі швидкістю близько 2 мм в секунду і подовжується в 10 разів.
Якщо змішати розчини сульфату міді і дихромата 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 в надлишку аміаку виходить зелений розчин. Якщо далі до цього розчину додати спирт, то випаде зелений осад, який після фільтрації стає синім, а після висушування - синьо-фіолетовим з червоними блискітками, добре видимими при сильному освітленні.
Що залишився після дослідів «вулкан» або «фараонові змії» оксид хрому можна регенерувати. Для цього треба сплавити 8г Cr 2 O 3 і 2 г Na 2 CO 3 і 2,5 г KNO 3 і обробити остиглий сплав окропом. Виходить розчинний хромат, який можна перетворити і в інші сполуки Cr (II) і Cr (VI), в тому числі і вихідний Дихромат амонію.

Приклади окислювально - відновлювальних 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-

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+

Елемент хром в ролі художника

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