Състав на хром(III) сулфат и моларна маса. Хром - обща характеристика на елемента, химични свойства на хрома и неговите съединения Излишък на хром в тялото

Хромът (Cr) е елемент с атомен номер 24 и атомна маса 51,996 от странична подгрупа на шеста група от четвъртия период на периодичната система от химични елементи на Д. И. Менделеев. Хромът е синкаво-бял твърд метал. Има висока химическа устойчивост. При стайна температура Cr е устойчив на вода и въздух. Този елемент е един от най-важните метали, използвани в промишленото легиране на стомани. Хромните съединения имат ярък цвят от различни цветове, за които всъщност той получи името си. В крайна сметка, преведено от гръцки, „хром“ означава „боя“.

Има 24 известни изотопа на хром от 42Cr до 66Cr. Стабилни естествени изотопи 50Cr (4,31%), 52Cr (87,76%), 53Cr (9,55%) и 54Cr (2,38%). От шестте изкуствени радиоактивни изотопа 51Cr е най-важният, с период на полуразпад от 27,8 дни. Използва се като изотопен индикатор.

За разлика от металите от древността (злато, сребро, мед, желязо, калай и олово), хромът има свой „откривател“. През 1766 г. в околностите на Екатеринбург е открит минерал, който е наречен "сибирско червено олово" - PbCrO4. През 1797 г. L. N. Vauquelin открива елемент № 24 в минерала крокоит - естествен оловен хромат.Приблизително по същото време (1798 г.), независимо от Vauquelin, хромът е открит от немски учени M. G. Klaproth и Lovitz в проба от тежък черен минерал ( това беше хромит FeCr2O4), открит в Урал. По-късно, през 1799 г., Ф. Тасерт открива нов метал в същия минерал, открит в Югоизточна Франция. Смята се, че Тасерт пръв успява да получи сравнително чист метален хром.

Металният хром се използва за хромиране, а също и като един от най-важните компоненти на легираните стомани (по-специално неръждаемите стомани). Освен това хромът намира приложение в редица други сплави (киселинноустойчиви и топлоустойчиви стомани). В края на краищата въвеждането на този метал в стоманата повишава неговата устойчивост на корозия както във водна среда при обикновени температури, така и в газове при повишени температури. Хромовите стомани се характеризират с повишена твърдост. Хромът се използва при термохромиране, процес, при който защитният ефект на Cr се дължи на образуването на тънък, но силен оксиден филм върху стоманената повърхност, който предотвратява взаимодействието на метала с околната среда.

Съединенията на хром също са намерили широко приложение, така че хромитите се използват успешно в огнеупорната промишленост: пещи с открита пещ и друго металургично оборудване са облицовани с тухли от магнезит-хромит.

Хромът е един от биогенните елементи, които постоянно се включват в тъканите на растенията и животните. Растенията съдържат хром в листата, където той присъства като комплекс с ниско молекулно тегло, който не е свързан с субклетъчни структури. Досега учените не са успели да докажат необходимостта от този елемент за растенията. При животните обаче Cr участва в метаболизма на липиди, протеини (част от ензима трипсин) и въглехидрати (структурен компонент на глюкозо-резистентния фактор). Известно е, че само тривалентен хром участва в биохимичните процеси. Подобно на повечето други важни биогенни елементи, хромът навлиза в животинското или човешкото тяло чрез храната. Намаляването на този микроелемент в организма води до забавяне на растежа, рязко повишаване на нивата на холестерола в кръвта и намаляване на чувствителността на периферните тъкани към инсулин.

В същото време в чистата си форма хромът е много токсичен - металният прах Cr дразни белодробните тъкани, съединенията на хром (III) причиняват дерматит. Съединенията на хром (VI) водят до различни човешки заболявания, включително рак.

Биологични свойства

Хромът е важен биогенен елемент, който със сигурност е част от тъканите на растения, животни и хора. Средното съдържание на този елемент в растенията е 0,0005%, като почти цялото количество се натрупва в корените (92-95%), останалото се съдържа в листата. Висшите растения не понасят концентрации на този метал над 3∙10-4 mol/L. При животните съдържанието на хром варира от десет хилядни до десет милионни от процента. Но в планктона коефициентът на натрупване на хром е невероятен - 10 000-26 000. В тялото на възрастен човек съдържанието на Cr варира от 6 до 12 mg. Освен това физиологичната нужда от хром за хората не е установена достатъчно точно. До голяма степен зависи от начина на хранене - при консумация на храни с високо съдържание на захар, нуждата на организма от хром се увеличава. Общоприето е, че човек се нуждае от около 20-300 mcg от този елемент на ден. Подобно на други биогенни елементи, хромът може да се натрупва в тъканите на тялото, особено в косата. Именно в тях съдържанието на хром показва степента на снабдяване на тялото с този метал. За съжаление, с възрастта, "резервите" от хром в тъканите се изчерпват, с изключение на белите дробове.

Хромът участва в метаболизма на липиди, протеини (присъства в ензима трипсин), въглехидрати (той е структурен компонент на глюкозо-резистентния фактор). Този фактор осигурява взаимодействието на клетъчните рецептори с инсулина, като по този начин намалява нуждата на тялото от него. Факторът на глюкозния толеранс (GTF) засилва действието на инсулина във всички метаболитни процеси с негово участие. В допълнение, хромът участва в регулирането на метаболизма на холестерола и е активатор на определени ензими.

Основният източник на хром в тялото на животните и хората е храната. Учените са установили, че концентрацията на хром в растителните храни е много по-ниска, отколкото в животинските. Най-богатите източници на хром са бирената мая, месото, черния дроб, бобовите растения и пълнозърнестите храни. Намаляването на съдържанието на този метал в храната и кръвта води до намаляване на скоростта на растеж, повишаване на холестерола в кръвта и намаляване на чувствителността на периферните тъкани към инсулин (диабетно състояние). Освен това се увеличава рискът от развитие на атеросклероза и нарушения на висшата нервна дейност.

Въпреки това, вече при концентрации на фракции от милиграм на кубичен метър в атмосферата, всички хромни съединения имат токсичен ефект върху тялото. Отравянията с хром и неговите съединения са чести в тяхното производство, в машиностроенето, металургията и в текстилната промишленост. Степента на токсичност на хрома зависи от химичната структура на неговите съединения - дихроматите са по-токсични от хроматите, съединенията Cr + 6 са по-токсични от съединенията Cr + 2 и Cr + 3. Признаците на отравяне се проявяват чрез усещане за сухота и болка в носната кухина, остра болка в гърлото, затруднено дишане, кашлица и подобни симптоми. При лек излишък на хромови пари или прах признаците на отравяне изчезват скоро след прекратяване на работата в цеха. При продължителен постоянен контакт с хромни съединения се появяват признаци на хронично отравяне - слабост, постоянни главоболия, загуба на тегло, диспепсия. Започват смущения в работата на стомашно-чревния тракт, панкреаса, черния дроб. Развиват се бронхит, бронхиална астма, пневмосклероза. Появяват се кожни заболявания - дерматити, екземи. В допълнение, съединенията на хрома са опасни канцерогени, които могат да се натрупват в тъканите на тялото, причинявайки рак.

Предотвратяване на отравяния са периодични медицински прегледи на персонала, работещ с хром и неговите съединения; монтаж на вентилация, средства за потискане и прахоулавяне; използване на лични предпазни средства (респиратори, ръкавици) от работниците.

Коренът "хром" в концепцията за "цвят", "боя" е част от много думи, използвани в голямо разнообразие от области: наука, технологии и дори музика. Толкова много имена на фотографски филми съдържат този корен: "ортохром", "панхром", "изопанхром" и други. Думата "хромозома" се състои от две гръцки думи: "хромо" и "сома". Буквално това може да се преведе като „боядисано тяло“ или „тяло, което е боядисано“. Структурният елемент на хромозомата, който се образува в интерфазата на клетъчното ядро ​​в резултат на удвояване на хромозомата, се нарича "хроматид". "Хроматин" - вещество от хромозоми, разположено в ядрата на растителни и животински клетки, което е интензивно оцветено с ядрени багрила. "Хроматофорите" са пигментни клетки при животни и хора. В музиката се използва понятието "хроматична гама". "Хромка" е един от видовете руски акордеон. В оптиката има понятия "хроматична аберация" и "хроматична поляризация". "Хроматографията" е физикохимичен метод за разделяне и анализ на смеси. "Хромоскоп" - устройство за получаване на цветно изображение чрез оптично комбиниране на две или три цветно разделени фотографски изображения, осветени чрез специално подбрани различно оцветени светлинни филтри.

Най-отровният е хромният оксид (VI) CrO3, принадлежи към 1-ви клас на опасност. Смъртоносната доза за хора (орално) е 0,6 гр. Етиловият алкохол се запалва при контакт с прясно приготвен CrO3!

Най-често срещаният клас неръждаема стомана съдържа 18% Cr, 8% Ni, около 0,1% C. Отлично се съпротивлява на корозия и окисление и запазва здравината си при високи температури. Именно от тази стомана са изработени листовете, използвани в конструкцията на скулптурната група на V.I. Мухина „Работник и колхозница“.

Ферохромът, използван в металургичната промишленост при производството на хромирани стомани, беше с много лошо качество в края на 90-ти век. Това се дължи на ниското съдържание на хром в него - само 7-8%. Тогава го наричат ​​"тасманийски чугун" с оглед на факта, че оригиналната желязо-хромова руда е внесена от Тасмания.

По-рано беше споменато, че хромираната стипца се използва при дъбене на кожи. Благодарение на това се появи концепцията за "хромирани" ботуши. Кожата, дъбена с хромни съединения, придобива блясък, гланц и здравина.

Много лаборатории използват "хромна смес" - смес от наситен разтвор на калиев дихромат с концентрирана сярна киселина. Използва се за обезмасляване на повърхности от стъкло и стоманени лабораторни съдове. Окислява мазнините и отстранява остатъците от тях. Просто работете внимателно с тази смес, защото тя е смес от силна киселина и силен окислител!

В днешно време дървото все още се използва като строителен материал, тъй като е евтино и лесно за обработка. Но има и много отрицателни свойства - податливост на пожари, гъбични заболявания, които го унищожават. За да се избегнат всички тези проблеми, дървото се импрегнира със специални съединения, съдържащи хромати и бихромати плюс цинков хлорид, меден сулфат, натриев арсенат и някои други вещества. Благодарение на такива състави дървото повишава устойчивостта си към гъбички и бактерии, както и към открит огън.

Chrome зае специална ниша в печатарската индустрия. През 1839 г. е установено, че хартията, импрегнирана с натриев дихромат, след като бъде осветена с ярка светлина, внезапно става кафява. След това се оказа, че бихроматните покрития върху хартия след излагане не се разтварят във вода, но при намокряне придобиват синкав оттенък. Това свойство е използвано от принтери. Желаният модел се снима върху плоча с колоидно покритие, съдържащо бихромат. Осветените зони не се разтвориха при измиване, но неекспонираните се разтвориха и върху плочата остана шарка, от която можеше да се печата.

История

Историята на откриването на елемент № 24 започва през 1761 г., когато в мината Березовски (източното подножие на Уралските планини) близо до Екатеринбург е намерен необичаен червен минерал, който, когато се търка в прах, дава жълт цвят. Находката е принадлежала на професора от университета в Санкт Петербург Йохан Готлоб Леман. Пет години по-късно ученият доставя пробите в град Санкт Петербург, където провежда серия от експерименти върху тях. По-специално, той третира необичайни кристали със солна киселина, като получи бяла утайка, в която беше открито олово. Въз основа на получените резултати Леман нарекъл минерала сибирско червено олово. Това е историята на откриването на крокоит (от гръцки "krokos" - шафран) - естествен оловен хромат PbCrO4.

Заинтересуван от тази находка, Петер Симон Палас, немски натуралист и пътешественик, организира и ръководи експедиция на Академията на науките в Санкт Петербург до сърцето на Русия. През 1770 г. експедицията достига до Урал и посещава мината Березовски, където са взети проби от изследвания минерал. Ето как го описва самият пътешественик: „Този ​​удивителен оловен минерал не се среща в никое друго находище. Пожълтява, когато се смила на прах и може да се използва в миниатюрното изкуство. Германското предприятие преодоля всички трудности при извличането и доставката на крокоит в Европа. Въпреки факта, че тези операции отнеха най-малко две години, скоро вагоните на благородниците на Париж и Лондон пътуваха боядисани с фино натрошен крокоит. Колекциите на минералогичните музеи на много университети от Стария свят са обогатени с най-добрите образци на този минерал от руските недра. Европейските учени обаче не успяха да разгадаят състава на мистериозния минерал.

Това продължило тридесет години, докато проба от сибирско червено олово не попаднала в ръцете на Никола Луи Воклен, професор по химия в Парижкото минералогическо училище, през 1796 г. След като анализира крокоита, ученият не открива нищо в него освен оксиди на желязо, олово и алуминий. Впоследствие Vauquelin третира крокоита с разтвор на поташ (K2CO3) и след утаяването на бяла утайка от оловен карбонат изолира жълт разтвор на неизвестна сол. След провеждане на серия от експерименти за обработка на минерала със соли на различни метали, професорът, използвайки солна киселина, изолира разтвор на "оловна киселина" - хромен оксид и вода (хромната киселина съществува само в разредени разтвори). След като изпари този разтвор, той получи рубиненочервени кристали (хромен анхидрид). По-нататъшното нагряване на кристалите в графитен тигел в присъствието на въглища дава много враснали сиви игловидни кристали - нов, непознат досега метал. Следващата серия от експерименти показа високата огнеупорност на получения елемент и неговата устойчивост на киселини. Парижката академия на науките веднага стана свидетел на откритието, ученият, по настояване на приятелите си, даде името на новия елемент - хром (от гръцки "цвят", "цвят") поради разнообразието от нюанси на съединенията то формира. В по-нататъшните си трудове Vauquelin уверено заявява, че изумруденият цвят на някои скъпоценни камъни, както и на естествените берилиеви и алуминиеви силикати, се дължи на смесването на хромни съединения в тях. Пример за това е изумрудът, който е зелен берил, в който алуминият е частично заменен от хром.

Ясно е, че Vauquelin не е получил чист метал, най-вероятно неговите карбиди, което се потвърждава от игловидната форма на светлосиви кристали. Чистият метален хром по-късно е получен от Ф. Тасерт, вероятно през 1800 г.

Освен това, независимо от Вокелин, хромът е открит от Клапрот и Ловиц през 1798 г.

Да бъдеш сред природата

В недрата на земята хромът е доста често срещан елемент, въпреки факта, че не се среща в свободна форма. Неговият кларк (средно съдържание в земната кора) е 8.3.10-3% или 83 g/t. Разпределението му между породите обаче е неравномерно. Този елемент е характерен главно за мантията на Земята, факт е, че ултраосновните скали (перидотити), които се предполага, че са близки по състав до мантията на нашата планета, са най-богати на хром: 2 10-1% или 2 kg / t. В такива скали Cr образува масивни и разпръснати руди, които са свързани с образуването на най-големите находища на този елемент. Високо е съдържанието на хром и в основни скали (базалти и др.) 2 10-2% или 200 g/t. В киселите скали има много по-малко Cr: 2,5 10-3%, седиментни (пясъчни камъни) - 3,5 10-3%, шистите също съдържат хром - 9 10-3%.

Може да се заключи, че хромът е типичен литофилен елемент и почти изцяло се съдържа в минерали с дълбоко залягане в недрата на Земята.

Има три основни хромни минерала: магнохромит (Mn, Fe)Cr2O4, хромпикотит (Mg, Fe)(Cr, Al)2O4 и алуминохромит (Fe, Mg)(Cr, Al)2O4. Тези минерали имат едно име - хром шпинел и общата формула (Mg, Fe) O (Cr, Al, Fe) 2O3. Те са неразличими на външен вид и неточно се наричат ​​"хромити". Съставът им е променлив. Съдържанието на най-важните компоненти варира (тегл.%): Cr2O3 от 10,5 до 62,0; Al2O3 от 4 до 34,0; Fe2O3 от 1,0 до 18,0; FeO от 7,0 до 24,0; MgO от 10,5 до 33,0; SiO2 от 0,4 до 27,0; TiO2 примеси до 2; V2O5 до 0,2; ZnO до 5; MnO до 1. Някои хромни руди съдържат 0,1-0,2 g/t елементи от платиновата група и до 0,2 g/t злато.

В допълнение към различни хромити, хромът е част от редица други минерали - хром везувиан, хром хлорит, хром турмалин, хромна слюда (фуксит), хромен гранат (уваровит) и др., които често придружават рудите, но нямат индустриална употреба значимост. Хромът е сравнително слаб воден мигрант. При екзогенни условия хромът, подобно на желязото, мигрира под формата на суспензии и може да се отложи в глини. Хроматите са най-мобилната форма.

От практическо значение може би е само хромитът FeCr2O4, който принадлежи към шпинели - изоморфни минерали от кубичната система с обща формула MO Me2O3, където M е двувалентен метален йон, а Me е тривалентен метален йон. В допълнение към шпинелите, хромът се среща в много по-рядко срещани минерали, като меланохроит 3PbO 2Cr2O3, вокеленит 2(Pb,Cu)CrO4(Pb,Cu)3(PO4)2, тарапакаит K2CrO4, дицеит CaIO3 CaCrO4 и други.

Хромитите обикновено се намират под формата на гранулирани маси с черен цвят, по-рядко - под формата на октаедрични кристали, имат метален блясък, срещат се под формата на непрекъснати масиви.

В края на 20-ти век запасите от хром (идентифицирани) в почти петдесет страни по света с находища на този метал възлизат на 1674 милиона тона. ). Второто място по запаси от хром принадлежи на Казахстан, където се добива руда с много високо качество в района на Актобе (масив Кемпирсай). Други страни също имат запаси от този елемент. Турция (в Гюлеман), Филипините на остров Лусон, Финландия (Кеми), Индия (Сукинда) и др.

Нашата страна има собствени находища на хром, които се разработват - в Урал (Донское, Сарановское, Халиловское, Алапаевское и много други). Освен това в началото на 19 век именно уралските находища са били основните източници на хромни руди. Едва през 1827 г. американецът Айзък Тисън открива голямо находище на хромна руда на границата на Мериленд и Пенсилвания, завладявайки монопола на минното дело за много години. През 1848 г. в Турция, недалеч от Бурса, са открити находища на висококачествен хромит и скоро (след изчерпването на находището в Пенсилвания) именно тази страна заема ролята на монополист. Това продължава до 1906 г., когато са открити богати находища на хромити в Южна Африка и Индия.

Приложение

Общото потребление на чист метален хром днес е приблизително 15 милиона тона. Производството на електролитен хром - най-чистият - възлиза на 5 милиона тона, което е една трета от общото потребление.

Хромът се използва широко за легиране на стомани и сплави, като им придава устойчивост на корозия и топлина. Повече от 40% от получения чист метал се изразходва за производството на такива "суперсплави". Най-известните устойчиви сплави са нихром със съдържание на Cr 15-20%, топлоустойчиви сплави - 13-60% Cr, неръждаеми стомани - 18% Cr и сачмени лагери 1% Cr. Добавянето на хром към конвенционалните стомани подобрява техните физически свойства и прави метала по-податлив на топлинна обработка.

Металният хром се използва за хромиране - нанасяне на тънък слой хром върху повърхността на стоманени сплави, за да се увеличи устойчивостта на корозия на тези сплави. Хромираното покритие перфектно издържа на въздействието на влажен атмосферен въздух, солен морски въздух, вода, азотна и повечето органични киселини. Такива покрития имат две цели: защитни и декоративни. Дебелината на защитните покрития е около 0,1 mm, те се нанасят директно върху продукта и му придават повишена устойчивост на износване. Декоративните покрития имат естетическа стойност, те се нанасят върху слой от друг метал (мед или никел), който всъщност изпълнява защитна функция. Дебелината на такова покритие е само 0,0002–0,0005 mm.

Хромните съединения също се използват активно в различни области.

Основната хромова руда - хромит FeCr2O4 се използва в производството на огнеупори. Магнезитно-хромитните тухли са химически пасивни и топлоустойчиви, издържат на резки многократни температурни промени, така че се използват при изграждането на арки на пещи с отворен огнище и работното пространство на други металургични устройства и конструкции.

Твърдостта на кристалите на хром (III) оксид - Cr2O3 е съизмерима с твърдостта на корунда, което осигурява използването му в съставите на шлифовъчни и прилепващи пасти, използвани в машиностроенето, бижутерията, оптичната и часовникарската промишленост. Използва се и като катализатор за хидрогениране и дехидрогениране на определени органични съединения. Cr2O3 се използва в боядисването като зелен пигмент и за оцветяване на стъкло.

Калиевият хромат - K2CrO4 се използва при дъбене на кожа, като стъргащо вещество в текстилната промишленост, при производството на багрила и при избелване на восък.

Калиевият дихромат (хромен) - K2Cr2O7 се използва също при дъбене на кожа, стъргащ при боядисване на тъкани, е инхибитор на корозията на метали и сплави. Използва се при производството на кибрит и за лабораторни цели.

Хром (II) хлорид CrCl2 е много силен редуциращ агент, лесно се окислява дори от атмосферния кислород, който се използва в газовия анализ за количествена абсорбция на O2. В допълнение, той се използва в ограничена степен при производството на хром чрез електролиза на разтопени соли и хроматометрия.

Калиево-хромовата стипца K2SO4.Cr2(SO4)3 24H2O се използва главно в текстилната промишленост - при дъбене на кожи.

Безводният хромен хлорид CrCl3 се използва за нанасяне на хромни покрития върху повърхността на стомани чрез химическо отлагане на пари и е неразделна част от някои катализатори. Хидратира CrCl3 - стъргащ при боядисване на тъкани.

От оловен хромат PbCrO4 се правят различни багрила.

Разтвор на натриев дихромат се използва за почистване и декапиране на повърхността на стоманена тел преди поцинковане, а също и за избелване на месинг. Хромната киселина се получава от натриев бихромат, който се използва като електролит при хромиране на метални части.

производство

В природата хромът се среща главно под формата на хромова желязна руда FeO ∙ Cr2O3, когато се редуцира с въглища, се получава сплав на хром с желязо - ферохром, който се използва директно в металургичната промишленост при производството на хромирани стомани. Съдържанието на хром в този състав достига 80% (тегловни).

Редукцията на хром (III) оксид с въглища е предназначена за получаване на високовъглероден хром, който е необходим за производството на специални сплави. Процесът се извършва в електродъгова пещ.

За да се получи чист хром, първо се получава хромен (III) оксид и след това се редуцира чрез алуминотермичен метод. В същото време смес от прахообразни или под формата на алуминиеви стърготини (Al) и заряд от хромен оксид (Cr2O3) се нагрява до температура от 500-600 ° C. След това се инициира редукция със смес от барий пероксид с алуминиев прах или чрез запалване на част от заряда, последвано от добавяне на останалата част. При този процес е важно получената топлинна енергия да е достатъчна, за да разтопи хрома и да го отдели от шлаката.

Cr2O3 + 2Al = 2Cr + 2Al2O3

Полученият по този начин хром съдържа известно количество примеси: желязо 0,25-0,40%, сяра 0,02%, въглерод 0,015-0,02%. Съдържанието на чисто вещество е 99,1–99,4%. Такъв хром е крехък и лесно се смила на прах.

Реалността на този метод е доказана и демонстрирана още през 1859 г. от Фридрих Вьолер. В индустриален мащаб алуминотермичната редукция на хром стана възможна едва след като стана достъпен методът за получаване на евтин алуминий. Goldschmidt беше първият, който разработи безопасен начин за контролиране на силно екзотермичен (следователно експлозивен) редукционен процес.

Ако е необходимо да се получи хром с висока чистота в промишлеността, се използват електролитни методи. Електролизата се подлага на смес от хромен анхидрид, амониева хромова стипца или хромов сулфат с разредена сярна киселина. Хромът, отложен по време на електролиза върху алуминиеви или неръждаеми катоди, съдържа разтворени газове като примеси. Чистота от 99,90–99,995% може да бъде постигната с помощта на високотемпературно (1500–1700°C) пречистване в поток от водород и вакуумна дегазация. Усъвършенстваните електролитни техники за рафиниране на хром премахват сярата, азота, кислорода и водорода от "суровия" продукт.

Освен това е възможно да се получи метален Cr чрез електролиза на CrCl3 или CrF3 стопилки, смесени с калиеви, калциеви и натриеви флуориди при температура 900 ° C в аргон.

Възможността за електролитен метод за получаване на чист хром е доказана от Бунзен през 1854 г. чрез подлагане на воден разтвор на хромен хлорид на електролиза.

Промишлеността използва и силикотермичен метод за получаване на чист хром. В този случай хромният оксид се редуцира от силиций:

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

Хромът се топи силикотермално в дъгови пещи. Добавянето на негасена вар прави възможно превръщането на огнеупорния силициев диоксид в нискотопима калциево-силикатна шлака. Чистотата на силикотермичния хром е приблизително същата като тази на алуминотермичния хром, но естествено съдържанието на силиций в него е малко по-високо, а това на алуминия е малко по-ниско.

Cr може да се получи и чрез редукция на Cr2O3 с водород при 1500°C, редукция на безводен CrCl3 с водород, алкални или алкалоземни метали, магнезий и цинк.

За да получат хром, те се опитаха да използват други редуциращи агенти - въглерод, водород, магнезий. Тези методи обаче не се използват широко.

В процеса на Van Arkel-Kuchman-De Boer се използва разлагане на хром (III) йодид върху тел, нагрята до 1100 ° C с отлагане на чист метал върху него.

Физически свойства

Хромът е твърд, много тежък, огнеупорен, ковък стоманеносив метал. Чистият хром е доста пластичен, кристализира в центрирана решетка, a = 2,885Å (при температура 20 ° C). При температура от около 1830 ° C вероятността за трансформация в модификация с центрирана решетка е висока, a = 3,69 Å. Атомен радиус 1,27 Å; йонни радиуси Cr2+ 0.83Å, Cr3+ 0.64Å, Cr6+ 0.52 Å.

Точката на топене на хрома е пряко свързана с неговата чистота. Следователно определянето на този показател за чист хром е много трудна задача - в крайна сметка дори малко съдържание на азотни или кислородни примеси може значително да промени стойността на точката на топене. Много изследователи се занимават с този въпрос повече от десетилетие и са получили резултати далеч един от друг: от 1513 до 1920 ° C. По-рано се смяташе, че този метал се топи при температура от 1890 ° C, но съвременните изследвания показват a температура от 1907 ° C, хромът кипи при температури над 2500 ° C - данните също варират: от 2199 ° C до 2671 ° C. Плътността на хрома е по-малка от тази на желязото; тя е 7,19 g/cm3 (при 200°C).

Хромът се характеризира с всички основни характеристики на металите - провежда топлина добре, съпротивлението му на електрически ток е много ниско, както повечето метали, хромът има характерен блясък. В допълнение, този елемент има една много интересна особеност: факт е, че при температура от 37 ° C поведението му не може да бъде обяснено - има рязка промяна в много физични свойства, тази промяна има рязък характер. Хромът, подобно на болен човек при температура от 37 ° C, започва да действа: вътрешното триене на хрома достига максимум, модулът на еластичност пада до минимум. Постоянно се променят стойностите на електропроводимостта, термоелектродвижещата сила и коефициентът на линейно разширение. Учените все още не са успели да обяснят този феномен.

Специфичният топлинен капацитет на хрома е 0,461 kJ / (kg.K) или 0,11 cal / (g ° C) (при температура 25 ° C); коефициент на топлопроводимост 67 W / (m K) или 0,16 cal / (cm sec ° C) (при температура 20 ° C). Топлинен коефициент на линейно разширение 8,24 10-6 (при 20 °C). Хромът при температура 20 ° C има специфично електрическо съпротивление от 0,414 μm m, а термичният му коефициент на електрическо съпротивление в диапазона 20-600 ° C е 3,01 10-3.

Известно е, че хромът е много чувствителен към примеси - най-малките фракции от други елементи (кислород, азот, въглерод) могат да направят хрома много крехък. Изключително трудно е да се получи хром без тези примеси. Поради тази причина този метал не се използва за структурни цели. Но в металургията той се използва активно като легиращ материал, тъй като добавянето му към сплавта прави стоманата твърда и устойчива на износване, тъй като хромът е най-твърдият от всички метали - той реже стъкло като диамант! Твърдостта на хрома с висока чистота по Бринел е 7-9 MN/m2 (70-90 kgf/cm2). Хромът е легиран с пружинни, пружинни, инструментални, матрици и стомани за сачмени лагери. В тях (с изключение на сачмените стомани) хромът присъства заедно с манган, молибден, никел, ванадий. Добавянето на хром към обикновените стомани (до 5% Cr) подобрява техните физични свойства и прави метала по-податлив на термична обработка.

Хромът е антиферомагнитен, специфичната магнитна чувствителност е 3,6 · 10-6. Специфично електрическо съпротивление 12.710-8 Ohm. Температурен коефициент на линейно разширение на хром 6.210-6. Топлината на изпаряване на този метал е 344,4 kJ/mol.

Хромът е устойчив на корозия във въздух и вода.

Химични свойства

Химически хромът е доста инертен, това се дължи на наличието на силен тънък оксиден филм на повърхността му. Cr не се окислява на въздух, дори и при наличие на влага. При нагряване окисляването протича изключително върху повърхността на метала. При 1200°C филмът се разпада и окислението протича много по-бързо. При 2000°C хромът изгаря, за да образува зелен хромен (III) оксид Cr2O3, който има амфотерни свойства. При сливане на Cr2O3 с алкали се получават хромити:

Cr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + H2O

Некалцинираният хром (III) оксид е лесно разтворим в алкални разтвори и киселини:

Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O

В съединенията хромът проявява главно степени на окисление Cr+2, Cr+3, Cr+6. Най-стабилни са Cr+3 и Cr+6. Има и някои съединения, при които хромът има степени на окисление Cr+1, Cr+4, Cr+5. Съединенията на хрома са много разнообразни по цвят: бяло, синьо, зелено, червено, лилаво, черно и много други.

Хромът лесно реагира с разредени разтвори на солна и сярна киселина за образуване на хромен хлорид и сулфат и освобождаване на водород:

Cr + 2HCl = CrCl2 + H2

Царската вода и азотната киселина пасивират хрома. Освен това хромът, пасивиран с азотна киселина, не се разтваря в разредена сярна и солна киселина, дори при продължително кипене в техните разтвори, но в даден момент разтварянето все още се случва, придружено от бързо разпенване от освободения водород. Този процес се обяснява с факта, че хромът преминава от пасивно състояние в активно, при което металът не е защитен от защитен филм. Освен това, ако азотната киселина се добави отново в процеса на разтваряне, реакцията ще спре, тъй като хромът отново се пасивира.

При нормални условия хромът реагира с флуор, за да образува CrF3. При температури над 600 ° C възниква взаимодействие с водна пара, резултатът от това взаимодействие е хромен оксид (III) Cr2O3:

4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

Cr2O3 е зелени микрокристали с плътност 5220 kg/m3 и висока точка на топене (2437°C). Хромният (III) оксид проявява амфотерни свойства, но е много инертен, трудно се разтваря във водни киселини и основи. Хромният (III) оксид е доста токсичен. Контактът с кожата може да причини екзема и други кожни заболявания. Ето защо при работа с хром (III) оксид е наложително да се използват лични предпазни средства.

В допълнение към оксида са известни и други съединения с кислород: CrO, CrO3, получени индиректно. Най-голяма опасност представлява вдишаният оксиден аерозол, който причинява тежки заболявания на горните дихателни пътища и белите дробове.

Хромът образува голям брой соли с кислородсъдържащи компоненти.

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

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

Откриване и етимология

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

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

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

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

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

Добив и производство

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

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

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

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

Основни характеристики

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

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

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

изотопи

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

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

Химичен елемент хром: свойства, формула на съединенията

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

Калиев бихромат

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

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

Хромна киселина

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

Оловен (II) хромат

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

Cr и петвалентна връзка

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

Приложение

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

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

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

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

Роля в биологията

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

Предпазни мерки

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

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

Свойства на елемента

Основните физични свойства на хрома са следните:

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

Съдържанието на статията

ХРОМ– (Хром) Cr, химичен елемент 6(VIb) от група на Периодичната система. Атомен номер 24, атомна маса 51,996. Има 24 известни изотопа на хром от 42 Cr до 66 Cr. Изотопите 52 Cr, 53 Cr, 54 Cr са стабилни. Изотопният състав на естествения хром: 50 Cr (период на полуразпад 1,8 10 17 години) - 4,345%, 52 Cr - 83,489%, 53 Cr - 9,501%, 54 Cr - 2,365%. Основните степени на окисление са +3 и +6.

През 1761 г. професорът по химия в университета в Санкт Петербург Йохан Готлоб Леман в източното подножие на планината Урал в мината Березовски открива забележителен червен минерал, който, когато се стрити на прах, дава ярко жълт цвят. През 1766 г. Леман донася проби от минерала в Санкт Петербург. След като третирал кристалите със солна киселина, той получил бяла утайка, в която открил олово. Леман нарече минерала сибирско червено олово (plomb rouge de Sibérie), сега се знае, че това е крокоит (от гръцки "krokos" - шафран) - естествен оловен хромат PbCrO 4.

Немският пътешественик и натуралист Петер Симон Палас (1741-1811) ръководи експедицията на Петербургската академия на науките в централните райони на Русия и през 1770 г. посещава Южен и Среден Урал, включително мината Березовски и подобно на Леман става интересува се от крокоит. Палас пише: „Този ​​невероятен оловен минерал не се среща в никое друго находище. Пожълтява, когато се смила на прах и може да се използва в миниатюрното изкуство. Въпреки рядкостта и трудностите при доставянето на крокоит от мината Березовски в Европа (отне почти две години), използването на минерала като оцветител беше оценено. В Лондон и Париж в края на 17в. всички благородни лица се возеха в карети, боядисани с фино смлян крокоит, освен това най-добрите проби от сибирско червено олово бяха добавени към колекциите на много минералогични кабинети в Европа.

През 1796 г. проба от крокоит достига до Никола-Луи Воклен (1763–1829), професор по химия в Парижкото минералогическо училище, който анализира минерала, но не открива нищо в него освен оксиди на олово, желязо и алуминий. Продължавайки изследването на сибирското червено олово, Воклен сварява минерала с разтвор на поташ и след отделяне на бялата утайка от оловен карбонат получава жълт разтвор на неизвестна сол. Когато се третира с оловна сол, се образува жълта утайка, с живачна сол - червена, а когато се добави калаен хлорид, разтворът става зелен. Разлагайки крокоит с минерални киселини, той получава разтвор на "червена оловна киселина", чието изпаряване дава рубиненочервени кристали (сега е ясно, че това е хромов анхидрид). След като ги калцинира с въглища в графитен тигел, след реакцията той открива много врастнали сиви игловидни кристали от непознат дотогава метал. Vauquelin заяви високата огнеупорност на метала и неговата устойчивост на киселини.

Воклен нарекъл новия елемент хром (от гръцки crwma - цвят, цвят) с оглед на множеството многоцветни съединения, образувани от него. Въз основа на своите изследвания Воклен за първи път заявява, че изумруденият цвят на някои скъпоценни камъни се дължи на примеса на хромни съединения в тях. Например, естественият изумруд е тъмнозелен берил, в който алуминият е частично заменен с хром.

Най-вероятно Vauquelin е получил не чист метал, а неговите карбиди, както се вижда от игловидната форма на получените кристали, но въпреки това Парижката академия на науките регистрира откриването на нов елемент и сега Vauquelin с право се счита за откривател на елемента № 24.

Юрий Крутяков

История на хрома

Първото споменаване на хром като независим елемент се намира в произведенията на M.V. Ломоносов през 1763 г., след като металът е открит в Березовското златорудно находище. Авторът му се обади червена оловна руда.Хромните съединения имат различни цветове, очевидно поради това елементите са получили името хром - от гръцкото χρῶμα - боя, цвят.

Хромът е елемент от странична подгрупа на VI група от IV период в периодичната система на химичните елементи на D.I. Менделеев, има атомен номер 24 и атомна маса 51,966. Приетото обозначение е Cr (от лат хром).

Да бъдеш сред природата

Хромът е често срещан в земната кора, най-известните съединения са хромит и крокоит. Депозитите на хром се намират в Южна Африка, Турция, Зимбабве, Армения, Индия и в Средния Урал в Русия.

Хромът е твърд метал (често наричан черен метал), има бяло-син цвят и една от най-високите твърдости.

дневна нужда от хром

Необходимата дневна доза хром за деца варира от 11 до 35 микрограма в зависимост от възрастта, за жените е необходимо да получават 50-70 микрограма хром на ден, по време на бременност нуждата нараства до 100-120 микрограма. Възрастните здрави мъже трябва да получават 60-80 микрограма хром на ден, при активен спорт или друга физическа активност дневната доза е 120-200 микрограма.

Основните доставчици на хром за човешкото тяло са и, следвани в униформа, и, и, пълнозърнест хляб, има хром в морски дарове, сирене и, плодове и горски плодове, бобови растения и някои зърнени храни - и.

Признаци на дефицит на хром

Признаците за липса на хром в човешкото тяло са:

• безсъние и умора,
• главоболие и тревожност
• повишаване на нивото на "лошия" холестерол,
• треперене и намалена чувствителност в крайниците,
• изтощение и загуба на коса.

Признаци на излишък на хром

Излишъкът на хром в организма се характеризира с алергични реакции и възпалителни процеси, рани по лигавиците, нервни разстройства и нарушения в дейността на черния дроб и бъбреците.

Хромът играе важна роля в човешкия живот, участва в липидния и въглеродния метаболизъм, насърчава премахването на "лошия" холестерол и е отговорен за преработката на телесните мазнини, като по този начин поддържа нормално тегло. Способността на хрома да замества йода играе важна роля за щитовидната жлеза, а хромът е незаменим и за предотвратяване на остеопороза, укрепване на костната тъкан. Хромът стимулира процесите на регенерация на тъканите - запазва наследствената информация в гените.

Хромът е намерил основното си приложение в металургичната промишленост, където се използва за повишаване на твърдостта и устойчивостта на корозия на сплавите, в процеса на хромиране, а също така се използва в космическата индустрия.

хром(лат. Cromium), Cr, химичен елемент от VI група на периодичната система на Менделеев, атомен номер 24, атомна маса 51.996; стоманено-син метал.

Естествени стабилни изотопи: 50 Cr (4,31%), 52 Cr (87,76%), 53 Cr (9,55%) и 54 Cr (2,38%). От изкуствените радиоактивни изотопи най-важен е 51 Cr (период на полуразпад T ½ = 27,8 дни), който се използва като изотопен индикатор.

История справка.Хромът е открит през 1797 г. от LN Vauquelin в минерала крокоит - естествен оловен хромат РbCrО 4 . Chrome е получил името си от гръцката дума chroma - цвят, боя (поради разнообразието от цветове на съединенията му). Независимо от Vauquelin, хромът е открит в крокоита през 1798 г. от немския учен M. G. Klaproth.

Разпространение на хрома в природата.Средното съдържание на хром в земната кора (кларк) е 8,3·10 -3%. Този елемент вероятно е по-характерен за мантията на Земята, тъй като ултраосновните скали, за които се смята, че са най-близки по състав до мантията на Земята, са обогатени с хром (2·10 -4%). Хромът образува масивни и разпръснати руди в ултраосновни скали; образуването на най-големите находища на хром е свързано с тях. В основните скали съдържанието на хром достига само 2 10 -2%, в киселите скали - 2,5 10 -3%, в седиментните скали (пясъчник) - 3,5 10 -3%, шисти - 9 10 -3%. Хромът е сравнително слаб воден мигрант; Съдържанието на хром в морската вода е 0,00005 mg/l.

Като цяло хромът е метал от дълбоките зони на Земята; каменните метеорити (аналози на мантията) също са обогатени с хром (2,7·10 -1%). Познати са над 20 хромни минерала. Само хром шпинели (до 54% ​​Cr) са от промишлено значение; в допълнение, хромът се съдържа в редица други минерали, които често придружават хромовите руди, но сами по себе си нямат практическа стойност (уваровит, волконскоит, кемерит, фуксит).

Физични свойства на хрома.Хромът е твърд, тежък, огнеупорен метал. Pure Chrome е пластмаса. Кристализира в центрирана решетка, a = 2,885Å (20 °C); при 1830 ° C е възможна трансформация в модификация с лицево центрирана решетка, a = 3,69Å.

Атомен радиус 1,27 Å; йонни радиуси Cr 2+ 0.83 Å, Cr 3+ 0.64 Å, Cr 6+ 0.52 Å. Плътност 7,19 g/cm 3 ; t pl 1890 °C; t kip 2480 °C. Специфичен топлинен капацитет 0,461 kJ/(kg K) (25°C); топлинен коефициент на линейно разширение 8,24 10 -6 (при 20 °C); коефициент на топлопроводимост 67 W/(m K) (20 °С); електрическо съпротивление 0,414 μm m (20 °C); топлинният коефициент на електрическо съпротивление в диапазона 20-600 °C е 3,01·10 -3 . Хромът е антиферомагнитен, специфичната магнитна чувствителност е 3,6·10 -6. Твърдостта на хрома с висока чистота според Бринел е 7-9 MN / m 2 (70-90 kgf / cm 2).

Химични свойства на хрома.Външната електронна конфигурация на хромовия атом е 3d 5 4s 1 . В съединенията обикновено проявява степени на окисление +2, +3, +6, сред които Cr 3+ е най-стабилен; известни са отделни съединения, в които хромът има степени на окисление +1, +4, +5. Хромът е химически неактивен. При нормални условия той е устойчив на кислород и влага, но се свързва с флуор, образувайки CrF 3 . Над 600 °C той взаимодейства с водни пари, давайки Cr 2 O 3; азот - Cr 2 N, CrN; въглерод - Cr 23 C 6, Cr 7 C 3, Cr 3 C 2; сиво - Cr 2 S 3. Когато се слее с бор, той образува CrB борид; със силиций образува силициди Cr 3 Si, Cr 2 Si 3, CrSi 2. Хромът образува сплави с много метали. Взаимодействието с кислорода в началото протича доста активно, след това рязко се забавя поради образуването на оксиден филм върху металната повърхност. При 1200°C филмът се разпада и окисляването отново протича бързо. Хромът се запалва в кислород при 2000°C, за да образува тъмнозелен хромен (III) оксид Cr 2 O 3 . В допълнение към оксида (III) има и други съединения с кислород, като CrO, CrO 3, получени индиректно. Хромът лесно реагира с разредени разтвори на солна и сярна киселина за образуване на хлорид и хромен сулфат и освобождаване на водород; царска вода и азотна киселина пасивират хром.

С увеличаване на степента на окисление, киселинните и окислителните свойства на хрома се увеличават Производните на Cr 2+ са много силни редуциращи агенти. Йонът Cr 2+ се образува в първия етап на разтваряне на хром в киселини или по време на редукция на Cr 3+ в кисел разтвор с цинк. Азотният хидрат Cr(OH) 2 по време на дехидратация преминава в Cr 2 O 3 . Cr 3+ съединенията са стабилни на въздух. Те могат да бъдат както редуциращи, така и окислителни агенти. Cr 3+ може да се редуцира в кисел разтвор с цинк до Cr 2+ или да се окисли в алкален разтвор до CrO 4 2- с бром и други окислители. Хидроксидът Cr (OH) 3 (по-точно Cr 2 O 3 nH 2 O) е амфотерно съединение, което образува соли с катион Cr 3+ или соли на хромова киселина HCrO 2 - хромити (например KC-O 2, NaCrO 2). Cr 6+ съединения: CrO 3 хромен анхидрид, хромови киселини и техните соли, сред които най-важни са хромати и дихромати - силни окислители. Хромът образува голям брой соли с киселини, съдържащи кислород. Хромните комплексни съединения са известни; особено многобройни са комплексните съединения на Cr 3+, в които хромът има координационно число 6. Съществува значителен брой съединения на хромов пероксид

Вземете Chrome.В зависимост от целта на употреба хромът се получава с различна степен на чистота. Суровината обикновено е хром шпинел, който се обогатява и след това се слива с поташ (или сода) в присъствието на атмосферен кислород. По отношение на основния компонент на рудите, съдържащи Cr 3 +, реакцията е както следва:

2FeCr 2 O 4 + 4K 2 CO 3 + 3.5O 2 \u003d 4K 2 CrO 4 + Fe 2 O 3 + 4CO 2.

Полученият калиев хромат K 2 CrO 4 се излугва с гореща вода и действието на H 2 SO 4 го превръща в дихромат K 2 Cr 2 O 7 . Освен това чрез действието на концентриран разтвор на H 2 SO 4 върху K 2 Cr 2 O 7 се получава хромен анхидрид C 2 O 3 или чрез нагряване на K 2 Cr 2 O 7 със сяра - хромов оксид (III) C 2 O 3.

Най-чистият хром се получава при промишлени условия или чрез електролиза на концентрирани водни разтвори на CrO 3 или Cr 2 O 3, съдържащи H 2 SO 4 , или чрез електролиза на хромов сулфат Cr 2 (SO 4) 3 . В този случай хромът се утаява върху катод от алуминий или неръждаема стомана. Пълно пречистване от примеси се постига чрез третиране на хром с високочист водород при висока температура (1500-1700 °C).

Възможно е също така да се получи чист хром чрез електролиза на CrF 3 или CrCl 3 стопилки, смесени с натриев, калиев, калциев флуорид при температура около 900 °C в аргонова атмосфера.

Хромът се получава в малки количества чрез редукция на Cr 2 O 3 с алуминий или силиций. При алуминотермичния метод предварително загрята смес от Cr 2 O 3 и Al на прах или стърготини с добавяне на окислител се зарежда в тигел, където реакцията се инициира чрез запалване на смес от Na 2 O 2 и Al, докато тигелът е пълен с хром и шлака. Хромът се топи силикотермално в дъгови пещи. Чистотата на получения хром се определя от съдържанието на примеси в Cr 2 O 3 и в Al или Si, използвани за възстановяване.

В промишлеността се произвеждат масово хромови сплави - ферохром и силикохром.

Приложение Chromium.Използването на хром се основава на неговата устойчивост на топлина, твърдост и устойчивост на корозия. Най-вече хромът се използва за топене на хромирани стомани. Алумино- и силикотермичният хром се използва за топене на нихром, нимон, други никелови сплави и стелит.

Значително количество хром се използва за декоративни устойчиви на корозия покрития. Хромът на прах се използва широко в производството на металокерамични продукти и материали за заваръчни електроди. Хромът под формата на йон Cr 3+ е примес в рубина, който се използва като скъпоценен камък и лазерен материал. Съединенията на хром се използват за ецване на тъкани по време на боядисване. Някои хромови соли се използват като съставка в дъбилни разтвори в кожарската промишленост; PbCrO 4 , ZnCrO 4 , SrCrO 4 - като художествени бои. Хромит-магнезитните огнеупорни продукти са направени от смес от хромит и магнезит.

Хромните съединения (особено производните на Cr 6 +) са токсични.

Хром в тялото.Хромът е един от биогенните елементи, който постоянно се включва в тъканите на растенията и животните. Средното съдържание на хром в растенията е 0,0005% (92-95% от хрома се натрупва в корените), при животните - от десет хилядна до десет милионни от процента. В планктонните организми коефициентът на натрупване на хром е огромен - 10 000-26 000. Висшите растения не понасят концентрации на хром над 3-10 -4 mol/l. В листата той присъства като комплекс с ниско молекулно тегло, който не е свързан със субклетъчни структури. При животните хромът участва в метаболизма на липиди, протеини (част от ензима трипсин), въглехидрати (структурен компонент на глюкозо-резистентния фактор). Основният източник на хром в тялото на животните и хората е храната. Намаляването на съдържанието на хром в храната и кръвта води до намаляване на скоростта на растеж, повишаване на холестерола в кръвта и намаляване на чувствителността на периферните тъкани към инсулин.

Отравяне с хром и неговите съединения възникват по време на тяхното производство; в машиностроенето (галванични покрития); металургия (легиращи добавки, сплави, огнеупори); при производството на кожа, бои и др. Токсичността на хромовите съединения зависи от тяхната химическа структура: дихроматите са по-токсични от хроматите, съединенията Cr (VI) са по-токсични от съединенията Cr (II), Cr (III). Началните форми на заболяването се проявяват с усещане за сухота и болка в носа, болки в гърлото, затруднено дишане, кашлица и др.; те могат да изчезнат, когато контактът с Chrome бъде прекратен. При продължителен контакт с хромови съединения се развиват признаци на хронично отравяне: главоболие, слабост, диспепсия, загуба на тегло и др. Функциите на стомаха, черния дроб и панкреаса са нарушени. Възможни са бронхит, бронхиална астма, дифузна пневмосклероза. При излагане на хром може да се развие дерматит и екзема по кожата. Според някои доклади съединенията на хрома, главно Cr(III), имат канцерогенен ефект.