Доклад: Хром и кислород. Доклад хром
Реферат - Хром - Рефераты на репетирем.ру
ХРОМ (Chromium) Cr — химический элемент VI группы - 10 -
Московская сельскохозяйственная академия имени Тимирязева.
Реферат студента первого курса зооинженерного факультета группы №12.
Сдал: Громышев В. Н.
Проверил: .
Москва 1999г.
ХРОМ (Chromium) Cr — химический элемент VI группы периодической системы Менделеева. Образует четыре стабильных 
изотопа: Cr50 (4,31%), Cr52 (83,76%), Cr 
(9,55%), Сr 
=27,8 дня). Сечение захвата тепловых нейтронов атомом хрома составляет 3,1 барн. Конфигурация внешних электронов атома 
. Энергии ионизации (эв): 
соответственно равны 6,76; 16,49; 30,95; 51,73; 90,06.
Хром открыт Л. Вокеленом в 1797 в природном хромате свинца — крокоите. Название от греческого 
— краска, элемент получил из-за разнообразной окраски своих соединений. Вокелен выделил из крокоита хромовую кислоту, которую восстановил углем в графитовом тигле до металлического хрома. Чистый металл был получен Р. Бунзеном электролизом раствора СгСl 
Хром — весьма распространенный элемент. Его содержание в земной коре 
вес. %. В природе встречается почти исключительно в виде кислородных соединений и образует ряд минералов: хромит FeCr 
, к р о к о и т PbCrO 
, у в а р о в и т Ca 
Cr 
(SiO 
) 
и др., однако практическое значение имеет лишь первый из них. Хромит (хромистый ж е л е з н я к) — минерал из группы шпинелей, Fe(II) в нем способно замещаться на Mg, а Cr — на А1 и на Fe(III), так что содержание Cr 
O 
Добываемый хромит используется в основном для металлургии, производства огнеупоров и в химической промышленности. В первом случае хромит перерабатывается на феррохром. В производстве огнеупоров хром находит применение менение для футеровки мартеновских печей. В химической промышленостисти хромит является исходным сырьем для получения бихромата натрия, для этой цели пригоден хромит, содержащий >45% Сг 
и имеющий отношение Cr:Fe=l,6.
Получение:
В промышленности получают чистый хром и сплав его с железом — феррохром. Феррохром получают при восстановлении хромистого железняка углем:
Чистый хром получают восстановлением оксида хрома методом алюминотермии:
Физические свойства:
Хром — твердый голубовато-белый тугоплавкий металл. Температура плавления 1890°С.
На воздухе покрывается оксидной пленкой, которая предохраняет его от дальнейшего окисления. Благодаря этому свойству хром является одним из самых коррозион-ностойких металлов.
Химические свойства:
При комнатной температуре хром не взаимодействует ни с водой, ни с кислородом воздуха.
Растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах с выделением водорода:
Азотная кислота пассивирует хром.
Применение:
Используется для хромирования в гальванотехнике при нанесении декоративных и износостойких гальванических покрытий, а также в качестве добавок к легированным сталям. Хром входит в состав нержавеющих, кислотоупорных, жаропрочных сталей, которые отличаются повышенной твердостью и прочностью.
ХРОМА КИСЛОРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
1. Соединения хрома (II).
Оксид хрома (II) CrO — имеет основной характер, взаимодействует с кислотой:
Хлорид хрома (II) — раствор голубого цвета. При взаимодействии с щелочью выпадает желтый осадок гидроксида хрома Сг(ОН)2:
Соединения хрома (II) неустойчивы и окисляются на воздухе в соединения хрома (III).
2. Соединения хрома (III).
Оксид хрома (III) 
— тугоплавкое вещество зеленого цвета, является амфотерным оксидом, в воде нерастворим.
Оксид хрома (III) растворим в кислотах и щелочах. При сплавлении с щелочами образуются растворимые в воде соли хромистой кислоты — хромиты:
При сплавлении оксида хрома (III) с щелочью в присутствии кислорода воздуха получают хроматы — соли хромовой кислоты желтого цвета:
При взаимодействии с кислотами образуются соли хрома (III):
Гидроксид хрома (III) Сг(ОН)з выпадает в виде синевато-серого осадка при действии на соли хрома (III) щелочью:
Гидроксид хрома (III) обладает амфотерньши свойствами:
— взаимодействует с щелочами и с кислотами
3. Соединения хрома (VI).
Оксид хрома (VI) (хромовый ангидрид) — обладает кислотными свойствами: взаимодействует с щелочами с образованием хроматов (солей хромовой кислоты):
Хромовый ангидрид образует две кислоты:
—хромовую
—дихромовую
Обе эти кислоты существуют только в водном растворе. Состояние равновесия:
жёлтый оранжевый
зависит от кислотности среды: в кислом растворе основная масса хрома находится в виде дихромата (), а в щелочном — в виде хромата ().
Соли этих кислот устойчивы и имеют разную окраску:
соли хромовой кислоты (хроматы) — желтую, а дихромовой кислоты (дихроматы) — оранжевую. Так, при подкислении раствора хромата калия желтый цвет меняется на оранжевый вследствие образования дихромата калия . Хроматы и дихроматы являются сильными окислителями.
Применение:
Оксид хрома (III) — зеленый крон — применяется для изготовления клеевой и масляной красок, а также для окрашивания стекла и фарфора в зеленый цвет. Входит в состав полирующих средств.
Соли хрома (III) применяются в промышленности для получения хромовой кожи.
Двойная соль калия и хрома — хромокалиевые квасцы
применяется в кожевенной промышленности для дубления кож и в текстильной промышленности для протравы при крашении.
Хромат свинца — желтый крон — используется в качестве пигмента при изготовлении желтой масляной краски.
Оксид хрома (VI) является сильным окислителем и применяется в органическом синтезе.
Дихроматы калия и натрия и образуют оранжево-красные кристаллы, известные под названием хромпиков, и используются в качестве окислителей. Смесь концентрированной серной кислоты с водным раствором дихромата калия или натрия (хромпиков) — хромовая смесь — применяется для мытья лабораторной посуды.
ХРОМАТОГРАФИЯ
Хроматографический метод разделения и анализа сложных смесей бьл открыт русским ботаником М.С. Цветом в 1903 г.
Хроматографией называется метод разделения компонентов смеси между стационарной (неподвижной) фазой и подвижной фазой.
По характеру стационарной фазы хроматография подразделяется на адсорбционную и распределительную.лб
В адсорбционной хроматографии стационарной фазой является твердое вещество.
В распределительной хроматографии стационарной фазой является жидкость.
По характеру подвижной фазы хроматография подразделяется на газовую и жидкостную хроматографию.
Хроматография используется для качественного и количественного анализа сложных смесей, для очистки веществ от примесей, для испытаний веществ на однородность, чистоту, для изучения физико-химических констант веществ, для контроля и автоматизации производственных процессов. Хроматографический метод прочно вошел в практику научных исследований по химии, атомной технике, биологии, медицине.
Дополнение:
Список литературы:
ХИМИЯ Справочник школьника…………………… М. Кеременчугская
Большой справочник школьника…………. Издательство “Дрофа”
Химический словарь……………………….
Решение задач по химии Справочник школьника… Н. И. Берман
referat.store
Реферат: Хром
Введение............................................................................................ 3
Нахождение в природе..................................................................... 3
Происхождение................................................................................. 4
Получение.......................................................................................... 5
Физические свойства......................................................................... 5
Возможно вы искали - Реферат: Как химия влияет на окружающую среду или химическое загрязнение среды промышленностью
Химические свойства......................................................................... 6
Применение....................................................................................... 8
Резюме............................................................................................. 10
Список Литературы:....................................................................... 11
 |
К металлам побочных подгрупп периодической системы Д. И. Менделеева относятся все d-элементы. Таких подгрупп 10: скандия, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди и цинка. Здесь рассматриваются общие характеристики подгрупп хрома и семейства железа.
Похожий материал - Реферат: Как химия влияет на окружающую среду или химическое загрязнение среды промышленностью
Побочную подгруппу VI группы составляют следующие элементы — хром Cr, молибден Мо и вольфрам W.Хром возглавляет побочную подгруппу 4 группы. Его электронная формула +24 Cr 1s2 |2s2 2p6 |3s2 3p6 3d5 |4s1
На внешнем энергетическом уровне атомов хрома и молибдена содержится по одному электрону, вольфрама — два электрона, что обусловливает металлический характер этих элементов и отлично от элементов главной подгруппы. В соответствии с числом валентных электронов они проявляют максимальную степень окисления +6 и образуют оксиды типа RO3 , которым соответствуют кислоты общей формулы h3 RO4 . Сила кислот закономерно снижается от хрома к вольфраму. Большинство солей этих кислот в воде малорастворимо, хорошо растворяются только соли щелочных металлов и аммония.
Элементы подгруппы хрома проявляют также степени окисления +5, +4, +3, +2. Но наиболее типичны соединения высшей степени окисления, которые во многом весьма похожи на соответствующие соединения серы. С водородом элементы подгруппы хрома соединений не образуют.
С ростом порядкового номера в подгруппе возрастает температура плавления металлов. Вольфрам плавится при 3390 °С. Это самый тугоплавкий металл. Поэтому его используют для изготовления нитей в электрических лампочках накаливания.
Металлы подгруппы хрома в обычных условиях весьма устойчивы к воздействию воздуха и воды. При нагревании взаимодействуют с кислородом, галогенами, азотом, фосфором, углем, кремнием и др. Известны их многочисленные сплавы с другими металлами. Сплавы и сами металлы — весьма ценные материалы современнойтехники.
Очень интересно - Реферат: Атмосфера
По физическим и химическим свойствам молибден и вольфрам сходны между собой и несколько отличаются от хрома. Химическая активность металлов в ряду хром — молибден — вольфрам заметно понижается.
Хром встречается ввиде соединений в различных минералах. Наиболее распространен минерал хромит, или хромистый железняк FeCr2 04 , богатые месторождения которого имеются на Урале и в Казахстане. Массовая доля хрома в земной коре составляет 0,03%. Хром обнаружен на Солнце, звездах и в метеоритах.
...Еще в 1766 году петербургский профессор химии И. Г. Леман описал новый минерал, найденный на Урале на Березовском руднике, в 15 километрах от Екатеринбурга (ныне Свердловск). Обрабатывая камень соляной кислотой, Леман получил изумрудно-зеленый раствор, а в образовавшемся белом осадке обнаружил свинец. Спустя несколько лет, в 1770 году, Березовские рудники описал академик П. С. Паллас. «Березовские копи, — писал он, — состоят из четырех рудников, которые разрабатываются с 1752 года. В них наряду с золотом добываются серебро и свинцовые руды, а также находят замечательный красный свинцовый минерал, который не был обнаружен больше ни в одном другом руднике России. Эта свинцовая руда бывает разного цвета (иногда похожего на цвет киновари), тяжелая и полупрозрачная... Иногда маленькие неправильные пирамидки этого минерала бывают вкраплены в кварц подобно маленьким рубинам. При размельчении в порошок она дает красивую желтую краску...».
В 1936 году в Казахстане, в районе Актюбинска, были найдены огромные залежи хромита — основного промышленного сырья для производства феррохрома. В годы войны на базе этого месторождения был построен Актюбинский ферросплавный завод, который впоследствии стал крупнейшим предприятием по выпуску феррохрома и хрома всех марок.
Богат хромистой рудой и Урал. Здесь расположено большое число месторождений этого металла: Сарановское, Верблюжьегорское, Алапаевское, Монетная дача, Халиловское и др. По разведанным запасам хромистых руд Россия занимает ведущее место в мире.
Вам будет интересно - Реферат: Билеты по химии
Руды хрома имеются в Турции, Индии, Новой Каледонии, на Кубе, в Греции, Югославии, некоторых странах Африки. В то же время такие промышленные страны, как Англия, Франция, ФРГ, Италия, Швеция, Норвегия, совершенно лишены хромового сырья, а США и Канада располагают лишь очень бедными рудами, практически не пригодными для производства феррохрома. Всего же на долю хрома приходится 0,02% земной коры.
Найденный минерал был назван «сибирским красным свинцом». Впоследствии за ним закрепилось название «крокоит».
Образец этого минерала был в конце XVIII века привезен Палласом в Париж. Крокоитом заинтересовался известный французский химик Луи Никола Воклен. В 1796 году он подверг минерал химическому анализу. «Все образцы этого вещества, которые имеются в нескольких минералогических кабинетах Европы, — писал Воклен в своем отчете, — были получены из этого (т. е. Березовского.—С. В.) золотого рудника. Раньше рудник был очень богат этим минералом, однако говорят, что несколько лет назад запасы минерала в руднике истощились и теперь этот минерал покупают на вес золота, в особенности, если он желтый. Образцы минерала, не имеющие правильных очертаний или расколотые на кусочки, годятся для использования их в живописи, где они ценятся за свою желто-оранжевую окраску, не изменяющуюся на воздухе... Красивый красный цвет, прозрачность и кристаллическая форма сибирского красного минерала заставила минералогов заинтересоваться его природой и местом, где он был найден; большой удельный вес и сопутствующая ему свинцовая руда, естественно, заставляли предполагать о наличии свинца в этом минерале...».
Один из друзей Воклена предложил ему назвать элемент хромом (по-гречески «хрома» — окраска) из-за яркого разнообразного цвета его соединений. Между прочим, слог «хром» в значении «окрашенный» входит во многие термины, не связанные с элементом хромом: слово «хромосома», например, в переводе с греческого означает «тело, которое окрашивается»; для получения цветного, изображения пользуются прибором хромоскопом; фотолюбителям хорошо известны пленки «изопанхром», «панхром», «ортохром»; яркие образования в атмосфере Солнца астрофизики называют хромосферными вспышками и т. д.
Сначала Воклену не понравилось предложенное название, поскольку открытый им металл имел скромную серую окраску и как будто не оправдывал своего имени. Но друзья все же сумели уговорить Воклена и, после того как французская Академия наук по всей форме зарегистрировала его открытие, химики всего мира внесли слово «хром» в списки известных науке элементов.
Похожий материал - Реферат: Химические реакции
Свое название хром получил от греческого слова «хрома» — краска за то, что все соединения хрома имеют яркие окраски.
Металлический хром получают восстановлением оксида хрома (III) при нагревании с алюминием:
Сr2 О3 + 2Аl = Аl2 О3 +2Сr
Металлический хром получают также электролизом водных растворов соединений хрома.
В 1797 году Воклен повторил анализ. Растертый в порошок крокоит он поместил в раствор углекислого калия и прокипятил. В результате опыта ученый получил углекислый свинец и желтый раствор, в котором содержалась калиевая соль неизвестной тогда кислоты. При добавлении к раствору ртутной соли образовывался красный осадок, после реакции со свинцовой солью появлялся желтый осадок, а введение хлористого олова окрашивало раствор в зеленый цвет. После осаждения соляной кислотой свинца Воклен выпарил фильтрат, а выделившиеся красные кристаллы (это был хромовый ангидрид) смешал с углем, поместил в графитовый тигель и нагрел до высокой температуры. Когда опыт был закончен, ученый обнаружил в тигле множество серых сросшихся металлических иголок, весивших в 3 раза меньше, чем исходное вещество. Так впервые был выделен новый элемент.
cwetochki.ru
Реферат: Доклад: Хром и кислород
Хром (Chromium). Хром содержится в земной коре в количестве 0,02%. В природе он встречается главным образом в виде хромистого железняка FeO∙Cr2O3, богатые месторождения которого имеются в Казахстане и Урале.
При восстановления хромистого железняка углём появляется сплав хрома с железом–феррохром, который непосредственно используется в металлургической промышленности при производстве хромистых сталей. Для получения чистого хрома сначала получают оксид хрома (III), а затем восстанавливают его алюминотермическим способом.
Хром представляет собой твёрдый блестящий металл, плавящийся при 1890˚С; плотность его 7,19 г/см3. При комнатной температуре хром стоек к воде и к воздуху. Разбавленные серная и соляная кислоты растворяют хром с выделением водорода. В холодной концентрированной азотной кислоте хром нерастворим и после обработки ею становится пассивным.
Металлический хром используется для хромирования, а также в качестве одного из важнейших компонентов легированных сталей. Введение хрома в сталь повышает её устойчивость против коррозии как в водных средах при обычных температурах, так и в газах при повышенных температурах. Кроме того, хромистые стали, обладают повышенной твёрдостью. Хром входит в состав нержавеющих, кислотоупорных, жаропрочных сталей.
Хром образует три оксида: оксид хрома (II), или закись хрома, CrO, имеющий основной характер, оксид хрома (III), или окись хрома, Cr2O3, проявляющий амфотерные свойства, и окись хрома(VI), или хромовый ангидрид, CrO3 – кислотный оксид. Соответственно этим трём оксидам известны и три ряда соединений хрома.
Соединения хрома (II). При растворении хрома в соляной кислоте получается раствор голубого цвета, содержащий хлорид хрома (II) CrCl2. Если к этому раствору прилить щелочи, то выпадает желтый осадок – гидроксид хрома (II) Cr(OH)2. Соединения хрома (II)неустойчивы и быстро окисляются кислородом воздуха в соединения хрома (III).
Соединения хрома (III). Оксид хрома (III), Cr2O3 представляет собой тугоплавкое вещество зелёного цвета, применя6емое под названием зелёного крона для приготовления клеевой и масляной красок. При сплавлении с силикатами оксид хрома (III) окрашивает их в зелёный цвет и поэтому служит для окраски стекла и фарфора. Cr2O3 входит также в состав полирующих средств.
Гидроксид хрома (III) Cr(OH)3 выпадает в виде синевато-серого осадка при действии щелочей на соли хрома (III):
Cr3++3OH-→Cr(OH)3↓
Подобно гидроксидам алюминия и цинка, он имеет амфотерный характер и растворяется в кислотах с образованием солей хрома (III), а в щелочах – изумрудно-зелёных растворов хримотов, например:
Cr(OH)3+ 3NaOH→Na3[Cr(OH)6]
или
Cr(OH)3+3OH-→[Cr(OH)6]3-
Хромиты, полученные сплавлением Cr2O3 с оксидами других металлов и известные главным образом для двухвалентных металлов, имеют состав, отвечающий формуле М(CrO2)2, и представляют собой соли метахромистой кислоты HcrO2. к ним относится и природный хромистый железняк Fe(CrO2)2.
Из солей хрома (III) самой распространённой является двойная соль хрома и калия – хромокалиевые квасцы KCr(SO4)2∙12h3O, образующие сине-фиолетовые кристаллы.
Соли хрома (III) во многом похожи на соли алюминия. В водных растворах они сильно гидролизованы и легко превращаются в основные соли. Со слабыми кислотами хром (III), подобно алюминию, солей не образует.
Соединения хрома (VI). Важнейшими соединениями хрома (VI) являются триоксид хрома, или хромовый ангидрид, CrO3 и соли отвечающих ему кислот – хромовой h3CrO4 и двухромовой h3CrO7. Обе кислоты существуют только в водном растворе и при попытках выделить их из раствора, распадаются на хромовый ангидрид и воду; но соли их достаточно стойки. Соли хромовой кислоты называются хроматами, а двухромовой – бихроматами или дихроматами.
Почти все хроматы имеют желтую окраску. Некоторые из них применяются в качестве красок. Например, нерастворимый в воде хромат свинца PbCrO4, под названием желтый крон, служит для приготовления желтой масляной краски.
При подкислении раствора какого-нибудь хромата, например, хромата калия K2CrO4, чисто-желтая окраска раствора сменяется на оранжевую вследствие перехода ионов CrO2-4 в ионы Cr2O2-7. Из полученного раствора может быть выделена соль двухромовой кислоты – двухромат калия K2Cr2O7 – в виде оранжево-красных кристаллов. Реакция превращения хромата в дихромат выражается уравнением:
2CrO2-4+2H+↔Cr2O2-7+h3O
Реакция обратима. Это значит, что при растворении дихромата в воде всегда образуется некоторое, хотя и незначительное, количество ионов Н+ и CrO2-4; поэтому раствор дихромата имеет, кислую реакцию. Если к раствору дихромата прибавлять щелочь, то гидроксид-ионы будут связывать находящиеся в растворе ионы водорода, равновесие смещается влево и в результате дихромат превращается в хромат. Таким образом, в присутствии избытка гидроксид-ионов в растворе практически существуют только ионы CrO2-4, т. е. хромат, а при избытке ионов водорода – ионы Cr2O2-7, т. е. дихромат.
Хроматы щелочных металлов получаются путём окисления соединения хрома (III) в присутствии щелочи. Так, при действии брома на раствор хромита калия образуется хромат калия по уравнению:
2K3[Cr(OH)6]+3Br2+4KOH→2K2CrO4+6KBr+8h3O
О происходящем окислении можно судить по тому, что изумрудно-зелёная окраска раствора хромита переходит в ярко-желтую.
Хроматы могут быть получены также сплавлением Cr2O3 со щелочью в присутствии какого-нибудь окислителя, например хлората калия:
Cr2O3+4KOH+KClO3→2K2CrO4+KCl+2h3O
Хроматы и дихроматы – сильные окислительные. Поэтому ими широко пользуются для окисления различных веществ. Окисление производится в кислом растворе и обычно сопровождается резким изменением окраски (дихроматы окрашены в оранжевый цвет, а соли хромата (III) – в зелёный или зеленовато-фиолетовый).
Мы видели, что в кислых и в щелочных растворах соединения хрома (III) и хрома (VI) существует в разных формах: в кислой среде в виде ионов Cr3+ или Cr2O2-7, а в щелочной – в виде ионов [Cr(OH)6]3- или CrO2-4. Поэтому взаимопревращение соединений хрома (III) и хрома (VI) протекает по-разному в зависимости от реакции раствора. В кислой среде устанавливается равновесие
Cr2O2-7+14H++6eˉ↔2Cr3++7h3O
а в щелочной
[Cr(OH)6]3-+2OH-↔CrO2-4+4h3O+3eˉ
Однако и в кислой, и в щелочной среде окисления хрома (III)приводит к уменьшению pH раствора; обратный же процесс – восстановление хрома (VI) – сопровождается увеличением pH. Поэтому, в соответствии с принципом Ле Шарля, при повышении кислотной среды равновесие смещается в направлении восстановления хрома (VI), а при уменьшении кислотности – в направлении окисления хрома (III). Иначе говоря, окислительные свойства соединений хрома (VI) наиболее сильно выражены в кислой среде, а восстановительные свойства соединений хрома (III) – в щелочной. Именно поэтому, как указывалось выше, окисление хромитов в хроматы осуществляют в присутствии щелочи, а соединения хрома (VI) применяют в качестве окислителей в кислых растворах.
Приведём несколько примеров окислительно-восстановительных реакций, протекающих при участии дихроматов.
1. При пропускании сероводорода через подкисленный серной кислотой раствор дихромата оранжевая окраска раствора переходит в зелёную и одновременно жидкость становится мутной вследствие выделения серы:
K2Cr2O7+3h3S+4h3SO4→Cr2(SO4)3+3S↓+K2SO4+7h3O
2. При действии концентрированной соляной кислоты на дихромат калия выделяется хлор и получается зелёный раствор, содержащий хлорид хрома (III):
K2Cr2O7+14HCl→2CrCl3+3Cl2↑+2KCl+7h3O
3. Если пропускать диоксид серы через концентрированный раствор дихромата калия, содержащий достаточное количество серной кислоты, то образуются эквимолекулярные количества сульфатов калия и хрома (III):
K2Cr2O7+3SO2+h3SO4→Cr2(SO4)3+K2SO4+h3O
При выпаривании раствора из него выделяются хромокалиевые квасцы KCr(SO4)2∙12h3O. Этой реакцией пользуются для получения хромокалиевых квасцов в промышленности.
Наиболее важными из дихроматов являются дихромат калия K2Cr2O7 и дихромат натрия Na2Cr2O7∙2h3O, образующие оранжево-красные кристаллы. Обе соли, известные также под названием хромпиков, широко применяются в качестве окислителей при производстве многих органических соединений, в кожевенной промышленности при дублении кож, в спичечной и текстильной промышленности. Смесь концентрированной серной кислоты с водным раствором дихромата калия или натрия под названием «хромовой смеси» часто применяется для энергичного окисления и для очистки химической посуды.
Все соли хромовых кислот ядовиты.
Триоксид хрома, или хромовый ангидрид, CrO3 выпадает в виде тёмно-красных игольчатых кристаллов при действии концентрированной серной кислоты на насыщенный раствор дихромата калия или натрия:
K2Cr2O7+h3SO4→2CrO3↓+K2SO4+h3O
Хромовый ангидрид принадлежит к числу наиболее сильных окислителей. Например, этиловый спирт при соприкосновении с ним воспламеняется. Производя окисление, хромовый ангидрид превращается в оксид хрома (III) Cr2O3.
Хромовый ангидрид легко растворяется в воде с образованием хромовой и двухромовой кислот.
Кислород (Oxygenium). Кислород – самый распространенный элемент земной коры. В свободном состоянии 20,9% кислорода находится в атмосферном воздухе, что составляет приблизительно 1/5 по объему.
Кислород входит в состав почти всех окружающих нас веществ. Так, например, вода, песок, многие горные породы и минералы, составляющие земную кору, содержат кислород. Кислород является также важной частью многих органических соединений, например белков, жиров и углеводов, имеющих исключительно большое значение в жизни растений, животных и человека. Общее количество кислорода в земной коре близко к половине её массы (около 47%).
Природный кислород состоит из трёх стабильных изотопов: 16О (99,76%), 17О (0,04%) и 18О (0,2%).
Получение и свойства кислорода. Кислород был впервые получен в чистом виде К. В. Шееле в 1772г., а затем в 1774г. Д. Пристли (Англия), который выделил го из оксида ртути (II). Однако Пристли не знал, что полученный им газ входит в состав воздуха. Только спустя несколько лет Лавуазье, подробно изучивший свойства этого газа, установил, что он является составной частью воздуха.
В промышленности кислород получают из воздуха, который представляет собой смесь различных газов; основные компоненты в нём – азот и кислород. Для получения кислорода воздух под давлением сжижают. Так как температура кипения жидкого азота (-196˚С) ниже температуры кипения жидкого кислорода (-183˚С), то азот испаряется, а жидкий кислород остаётся. Газообразный кислород хранят в стальных баллонах под давлением 15 МПа. Важнейшим лабораторным способом его получения служит электролиз водных растворов щелочей. Небольшие количества кислорода можно также получать взаимодействием раствора перманганата калия с подкисленным раствором пероксида водорода или термическим разложением некоторых кислородсодержащих веществ, перманганата калия:
2KMnO4→K2MnO4+MnO2+O2↑
Кислород – бесцветный газ, не имеющий запаха. Он немного тяжелее воздуха: масса 1 кислорода при нормальных условиях равна 1,43г, а 1 л воздуха 1,293 г. Кислород растворяется в воде, хотя и в небольших количествах: 100объёмов воды при 0˚С растворяют 4,9, а при 20˚С – 3,1 объёма кислорода.
Кислород образует двухатомные молекулы, характеризующиеся высокой прочностью. При комнатной температуре его диссоциация на атомы ничтожна; лишь при 1500˚С она становится заметной.
Магнитные свойства кислорода указывают на наличие в молекуле О2 двух неспаренных электронов. Эти электроны размещаются на разрыхляющих молекулярных π-орбиталях. Парамагнитность кислорода проявляется, в частности, в том, что жидкий кислород притягивается магнитом.
Кислород образует соединения со всеми химическими элементами, кроме гелия, неона и аргона. С большинством элементов он взаимодействует непосредственно (кроме галогенов, золота и платины). Скорость взаимодействия, как с простыми, так и со сложными веществами зависит от природы вещества и от температуры. Некоторые вещества, например, оксид азота(II), гемоглобин крови, уже при комнатной температуре соединяются с кислородом воздуха со значительной скоростью. Многие реакции окисления ускоряются катализаторами. Например, в присутствии дисперсной платины смесь водорода с кислородом воспламеняется при комнатной температуре. Характерной особенностью многих реакций соединения с кислородом является выделение теплоты и света. Такой процесс называется горением.
Горение в чистом кислороде происходит гораздо энергичнее, чем в воздухе. Хотя при этом выделяется такое же количество теплоты как и при горении в воздухе, но процесс протекает быстрее и выделяющаяся теплота не тратится на нагревание азота воздуха; поэтому температура горения в кислороде значительно выше, чем в воздухе.
Кислород играет исключительно важную роль в природе. При участии кислорода совершается один из важнейших жизненных процессов – дыхание. Важное значение имеет и другой процесс, в котором участвует кислород, - тление и гниение погибших животных и растений; при этом сложные органические вещества превращаются в более простые (в конечном результате в CO2, воду и азот), а последние вновь вступают в общий круговорот веществ в природе.
Применение кислорода весьма многообразно. Его применяют для интенсификации химических процессов во многих производствах (например, в производстве серной и азотной кислот, в доменном процессе). Кислородом пользуются для получения высоких температур, для чего различные горючие газы (водород, ацетилен) сжигают в специальных горелках. Кислород используют в медицине при затруднённом дыхании.
www.neuch.ru
Доклад: Хром и кислород
Хром ( Chromium ). Хром содержится в земной коре в количестве 0,02%. В природе он встречается главным образом в виде хромистого железняка FeO∙Cr2 O3 , богатые месторождения которого имеются в Казахстане и Урале.
При восстановления хромистого железняка углём появляется сплав хрома с железом–феррохром , который непосредственно используется в металлургической промышленности при производстве хромистых сталей. Для получения чистого хрома сначала получают оксид хрома (III), а затем восстанавливают его алюминотермическим способом.
Хром представляет собой твёрдый блестящий металл, плавящийся при 1890˚С; плотность его 7,19 г/см3 . При комнатной температуре хром стоек к воде и к воздуху. Разбавленные серная и соляная кислоты растворяют хром с выделением водорода. В холодной концентрированной азотной кислоте хром нерастворим и после обработки ею становится пассивным.
Металлический хром используется для хромирования, а также в качестве одного из важнейших компонентов легированных сталей. Введение хрома в сталь повышает её устойчивость против коррозии как в водных средах при обычных температурах, так и в газах при повышенных температурах. Кроме того, хромистые стали, обладают повышенной твёрдостью. Хром входит в состав нержавеющих, кислотоупорных, жаропрочных сталей.
Хром образует три оксида: оксид хрома ( II) , или закись хрома , CrO, имеющий основной характер, оксид хрома ( III) , или окись хрома , Cr2 O3 , проявляющий амфотерные свойства, и окись хрома( VI) , или хромовый ангидрид , CrO3 – кислотный оксид. Соответственно этим трём оксидам известны и три ряда соединений хрома.
Возможно вы искали - Курсовая работа: Хром и методы его определения
Соединения хрома ( II). При растворении хрома в соляной кислоте получается раствор голубого цвета, содержащий хлорид хрома ( II) CrCl2 . Если к этому раствору прилить щелочи, то выпадает желтый осадок – гидроксид хрома ( II) Cr(OH)2 . Соединения хрома (II)неустойчивы и быстро окисляются кислородом воздуха в соединения хрома (III).
Соединения хрома ( III). Оксид хрома ( III) , Cr2 O3 представляет собой тугоплавкое вещество зелёного цвета, применя6емое под названием зелёного крона для приготовления клеевой и масляной красок. При сплавлении с силикатами оксид хрома (III) окрашивает их в зелёный цвет и поэтому служит для окраски стекла и фарфора. Cr2 O3 входит также в состав полирующих средств.
Гидроксид хрома ( III) Cr(OH)3 выпадает в виде синевато-серого осадка при действии щелочей на соли хрома (III):
Cr3+ +3OH- →Cr(OH)3 ↓
Подобно гидроксидам алюминия и цинка, он имеет амфотерный характер и растворяется в кислотах с образованием солей хрома (III), а в щелочах – изумрудно-зелёных растворов хримотов , например:
Cr(OH)3 + 3NaOH→Na3 [Cr(OH)6 ]
или
Cr(OH)3 +3OH- →[Cr(OH)6 ]3-
Похожий материал - Реферат: Хроматографические методы
Хромиты, полученные сплавлением Cr2 O3 с оксидами других металлов и известные главным образом для двухвалентных металлов, имеют состав, отвечающий формуле М(CrO2 )2 , и представляют собой соли метахромистой кислоты HcrO2 . к ним относится и природный хромистый железняк Fe(CrO2 )2 .
Из солей хрома (III) самой распространённой является двойная соль хрома и калия – хромокалиевые квасцы KCr(SO4 )2 ∙12h3 O, образующие сине-фиолетовые кристаллы.
Соли хрома (III) во многом похожи на соли алюминия. В водных растворах они сильно гидролизованы и легко превращаются в основные соли. Со слабыми кислотами хром (III), подобно алюминию, солей не образует.
Соединения хрома ( VI). Важнейшими соединениями хрома (VI) являются триоксид хрома , или хромовый ангидрид , CrO3 и соли отвечающих ему кислот – хромовой h3 CrO4 и двухромовой h3 CrO7 . Обе кислоты существуют только в водном растворе и при попытках выделить их из раствора, распадаются на хромовый ангидрид и воду; но соли их достаточно стойки. Соли хромовой кислоты называются хроматами , а двухромовой – бихроматами или дихроматами .
Почти все хроматы имеют желтую окраску. Некоторые из них применяются в качестве красок. Например, нерастворимый в воде хромат свинца PbCrO4 , под названием желтый крон , служит для приготовления желтой масляной краски.
Очень интересно - Реферат: Хроматографический анализ
При подкислении раствора какого-нибудь хромата, например, хромата калия K2 CrO4 , чисто-желтая окраска раствора сменяется на оранжевую вследствие перехода ионов CrO2-4 в ионы Cr2 O2-7 . Из полученного раствора может быть выделена соль двухромовой кислоты – двухромат калия K2 Cr2 O7 – в виде оранжево-красных кристаллов. Реакция превращения хромата в дихромат выражается уравнением:
2CrO2-4 +2H+ ↔Cr2 O2-7 +h3 O
Реакция обратима. Это значит, что при растворении дихромата в воде всегда образуется некоторое, хотя и незначительное, количество ионов Н+ и CrO2-4 ; поэтому раствор дихромата имеет, кислую реакцию. Если к раствору дихромата прибавлять щелочь, то гидроксид-ионы будут связывать находящиеся в растворе ионы водорода, равновесие смещается влево и в результате дихромат превращается в хромат. Таким образом, в присутствии избытка гидроксид-ионов в растворе практически существуют только ионы CrO2-4 , т. е. хромат, а при избытке ионов водорода – ионы Cr2 O2-7 , т. е. дихромат.
Хроматы щелочных металлов получаются путём окисления соединения хрома (III) в присутствии щелочи. Так, при действии брома на раствор хромита калия образуется хромат калия по уравнению:
2K3 [Cr(OH)6 ]+3Br2 +4KOH→2K2 CrO4 +6KBr+8h3 O
О происходящем окислении можно судить по тому, что изумрудно-зелёная окраска раствора хромита переходит в ярко-желтую.
Хроматы могут быть получены также сплавлением Cr2 O3 со щелочью в присутствии какого-нибудь окислителя, например хлората калия:
Cr2 O3 +4KOH+KClO3 →2K2 CrO4 +KCl+2h3 O
Вам будет интересно - Реферат: Хроматографический анализ
Хроматы и дихроматы – сильные окислительные. Поэтому ими широко пользуются для окисления различных веществ. Окисление производится в кислом растворе и обычно сопровождается резким изменением окраски (дихроматы окрашены в оранжевый цвет, а соли хромата (III) – в зелёный или зеленовато-фиолетовый).
Мы видели, что в кислых и в щелочных растворах соединения хрома (III) и хрома (VI) существует в разных формах: в кислой среде в виде ионов Cr3+ или Cr2 O2-7 , а в щелочной – в виде ионов [Cr(OH)6 ]3- или CrO2-4 . Поэтому взаимопревращение соединений хрома (III) и хрома (VI) протекает по-разному в зависимости от реакции раствора. В кислой среде устанавливается равновесие
Cr2 O2-7 +14H+ +6eˉ↔2Cr3+ +7h3 O
а в щелочной
[Cr(OH)6 ]3- +2OH- ↔CrO2-4 +4h3 O+3eˉ
Однако и в кислой, и в щелочной среде окисления хрома (III)приводит к уменьшению pH раствора; обратный же процесс – восстановление хрома (VI) – сопровождается увеличением pH. Поэтому, в соответствии с принципом Ле Шарля, при повышении кислотной среды равновесие смещается в направлении восстановления хрома (VI), а при уменьшении кислотности – в направлении окисления хрома (III). Иначе говоря, окислительные свойства соединений хрома (VI) наиболее сильно выражены в кислой среде, а восстановительные свойства соединений хрома (III) – в щелочной. Именно поэтому, как указывалось выше, окисление хромитов в хроматы осуществляют в присутствии щелочи, а соединения хрома (VI) применяют в качестве окислителей в кислых растворах.
Приведём несколько примеров окислительно-восстановительных реакций, протекающих при участии дихроматов.
Похожий материал - Реферат: Хроматографический анализ различных классов веществ
1. При пропускании сероводорода через подкисленный серной кислотой раствор дихромата оранжевая окраска раствора переходит в зелёную и одновременно жидкость становится мутной вследствие выделения серы:
K2 Cr2 O7 +3h3 S+4h3 SO4 →Cr2 (SO4 )3 +3S↓+K2 SO4 +7h3 O
2. При действии концентрированной соляной кислоты на дихромат калия выделяется хлор и получается зелёный раствор, содержащий хлорид хрома (III):
K2 Cr2 O7 +14HCl→2CrCl3 +3Cl2 ↑+2KCl+7h3 O
3. Если пропускать диоксид серы через концентрированный раствор дихромата калия, содержащий достаточное количество серной кислоты, то образуются эквимолекулярные количества сульфатов калия и хрома (III):
K2 Cr2 O7 +3SO2 +h3 SO4 →Cr2 (SO4 )3 +K2 SO4 +h3 O
При выпаривании раствора из него выделяются хромокалиевые квасцы KCr(SO4 )2 ∙12h3 O. Этой реакцией пользуются для получения хромокалиевых квасцов в промышленности.
cwetochki.ru
Реферат Хром 2
Оглавление:Введение. 5
Нахождение в природе. 7
Происхождение. 9
Получение. 10
Физические свойства и Химические свойства. 13
Химические свойства. 14
Опыт №1. Получение оксида хрома (III) 18
Приборы и реактивы: асбестированная сетка; спички; бихромат аммония 18
(Nh5)2Cr2O7 (измельченный). 18
Выполнение опыта. Расстилаю большой лист бумаги, на который кладу 18
асбестированную сетку. Тонко измельченный бихромат аммония насыпаю в виде 18
горки. До бихромата аммония дотрагиваюсь зажженной спичкой. 18
Начинается разложение бихромата, которое протекает с выделением тепла и 18
постепенно захватывает все большие и большие количества соли. В конце 18
реакция идет все более бурно - появляются искры, пламя, летит рыхлый и 18
легкий пепел - типичное извержение вулкана в миниатюре. Образовалось 18
большое количество рыхлого темно-зеленого вещества. 18
Вывод: оксид хрома (III) Cr2O3 получается путем нагревания бихромата 18
аммония: 19
(Nh5)2Cr2O7[pic]Cr2O3+N2+4h3O 19
Опыт №2. Исследование свойств оксида хрома (III) 19
Приборы и реактивы: колба; вода h3O; оксид хрома (III) Cr2O3; серная 19
кислота 19
Выполнение опыта. Добавляю полученный зеленый порошок оксида хрома 19
(III) сначала в колбу с водой 19
Cr2O3 + 3h3O = 2Cr(OH)3 19
затем в колбу с серной кислотой 19
Cr2O3 + 3h3SO4 = Cr2(SO4)3 + 3h3O 19
Наблюдаю растворение оксида в обоих колбах. 19
Вывод: Оксид хрома растворяется в воде и в кислотах. 19
Опыт №3.Окислительные свойства солей хрома (VI) 20
Приборы и реактивы: раствор бихромата калия K2Cr2O7; раствор сульфита 20
натрия Na2SO3; серная кислота h3SO4. 20
Выполнение опыта. К раствору K2Cr2O7, подкисленному серной кислотой, 20
добавляю раствор Na2SO4. Наблюдаю изменения окраски. 20
Оранжевый раствор стал зелено- фиолетовым. 20
Вывод: В кислой среде хром восстанавливается сульфитом натрия от хрома 20
(VI) до хрома (III): 20
K2Cr2O7 + 3Na2SO3 + 4h3SO4 = K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 4h3O 20
Опыт №4. Исследование свойств солей хрома (VI) 20
Приборы и реактивы: концентрированный раствор бихромата калия K2Cr2O7; 20
концентрированная соляная кислота HCl 21
Выполнение опыта. К концентрированному раствору бихромата калия K2Cr2O7 21
добавляю концентрированную соляную кислоту HCl. При нагревании наблюдается 21
выделение резкого хлорного запаха, от которого жжет нос и горло. 21
Вывод: Так как все соединения хрома (VI) являются сильными 21
окислителями, то при реакции с соляной кислотой: 21
K2Cr2O7 + 14HCl [pic] 3Cl2( + 2CrCl3 + 2KCl + 7h3O 21
происходит восстановление хлора: 21
2Cl- -2[pic]Cl20 21
Опыт №5. Переход хромата в бихромат и обратно 21
Приборы и реактивы: раствор хромата калия K2CrO4, раствор бихромата 21
калия K2Cr2O7, серная кислота, гидроксид натрия. 21
Выполнение опыта. К раствору хромата калия добавляю серную кислоту, в 22
результате происходит изменение окраски раствора из желтого в оранжевый. 22
2K2CrO4 + h3SO4 = K2Cr2O7 + K2SO4 + h3O 22
К раствору бихромата калия добавляю щелочь, в результате происходит 22
изменение окраски раствора из оранжевого в желтый. 22
K2Cr2O7 + 4NaOH = 2Na2CrO4 + 2KOH + h3O 22
Вывод: В кислой среде хроматы неустойчивы, ион CrO42- желтого цвета 22
превращается в ион Cr2O72- оранжевого цвета, а в щелочной среде эта 22
реакция протекает в обратном направлении 22
2CrO42- + 2H+ кислая среда((щелочная среда Cr2O72- + h3O. 22
Опыт №6. Получение малорастворимых солей хромовых кислот 22
Приборы и реактивы: раствор хромата калия K2CrO4, раствор бихромата 22
калия K2Cr2O7, раствор нитрата серебра AgNO3. 23
Выполнение опыта. Наливаю в одну пробирку раствор хромата калия, в 23
другую - раствор бихромата калия, и добавляю в обе пробирки раствор нитрата 23
серебра, в обоих случаях наблюдаю образование красно-бурого осадка. 23
K2CrO4 + 2AgNO3= Ag2CrO4( + 2KNO3 23
K2Cr2O7 + AgNO3 ( Ag2CrO4(+ KNO3 23
Вывод: Растворимые соли хрома при взаимодействии с нитратом серебра 23
образуют нерастворимый осадок 23
Опыт №7. Получение гидроксида хрома 23
Приборы и реактивы: раствор соли хрома (III) CrCl3, едкий натр 23
(гидроксид натрия) NaOH. 23
Выполнение опыта. В пробирку с раствором хлорида хрома (III) по каплям 23
добавляю раствор едкого натра до образования серо-зеленого осадка. 23
Вывод: Гидроксид хрома Cr(OH)3 получается при действии на соль 24
трехвалентного хрома щелочью: 24
CrCl3 + 3NaOH = Cr(OH)3( + 3NaCl 24
Сплавы.Применение. 25
Список Литературы: 33
В
ведение.
К металлам побочных подгрупп периодической системы Д. И. Менделеева относятся все d-элементы. Таких подгрупп 10: скандия, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди и цинка. Здесь рассматриваются общие характеристики подгрупп хрома и семейства железа.Побочную подгруппу VI группы составляют следующие элементы — хром Cr, молибден Мо и вольфрам W. Хром возглавляет побочную подгруппу 4 группы. Его электронная формула +24Cr 1s2|2s22p6|3s23p63d5|4s1
На внешнем энергетическом уровне атомов хрома и молибдена содержится по одному электрону, вольфрама — два электрона, что обусловливает металлический характер этих элементов и отлично от элементов главной подгруппы. В соответствии с числом валентных электронов они проявляют максимальную степень окисления +6 и образуют оксиды типа RO3, которым соответствуют кислоты общей формулы h3RO4. Сила кислот закономерно снижается от хрома к вольфраму. Большинство солей этих кислот в воде малорастворимо, хорошо растворяются только соли щелочных металлов и аммония.
Элементы подгруппы хрома проявляют также степени окисления +5, +4, +3, +2. Но наиболее типичны соединения высшей степени окисления, которые во многом весьма похожи на соответствующие соединения серы. С водородом элементы подгруппы хрома соединений не образуют.
С ростом порядкового номера в подгруппе возрастает температура плавления металлов. Вольфрам плавится при 3390 °С. Это самый тугоплавкий металл. Поэтому его используют для изготовления нитей в электрических лампочках накаливания.
Металлы подгруппы хрома в обычных условиях весьма устойчивы к воздействию воздуха и воды. При нагревании взаимодействуют с кислородом, галогенами, азотом, фосфором, углем, кремнием и др. Известны их многочисленные сплавы с другими металлами. Сплавы и сами металлы — весьма ценные материалы современной техники.
По физическим и химическим свойствам молибден и вольфрам сходны между собой и несколько отличаются от хрома. Химическая активность металлов в ряду хром — молибден — вольфрам заметно понижается.
Нахождение в природе.
Хром встречается в виде соединений в различных минералах. Наиболее распространен минерал хромит, или хромистый железняк FeCr204, богатые месторождения которого имеются на Урале и в Казахстане. Массовая доля хрома в земной коре составляет 0,03%. Хром обнаружен на Солнце, звездах и в метеоритах....Еще в 1766 году петербургский профессор химии И. Г. Леман описал новый минерал, найденный на Урале на Березовском руднике, в 15 километрах от Екатеринбурга (ныне Свердловск). Обрабатывая камень соляной кислотой, Леман получил изумрудно-зеленый раствор, а в образовавшемся белом осадке обнаружил свинец. Спустя несколько лет, в 1770 году, Березовские рудники описал академик П. С. Паллас. «Березовские копи, — писал он, — состоят из четырех рудников, которые разрабатываются с 1752 года. В них наряду с золотом добываются серебро и свинцовые руды, а также находят замечательный красный свинцовый минерал, который не был обнаружен больше ни в одном другом руднике России. Эта свинцовая руда бывает разного цвета (иногда похожего на цвет киновари), тяжелая и полупрозрачная... Иногда маленькие неправильные пирамидки этого минерала бывают вкраплены в кварц подобно маленьким рубинам. При размельчении в порошок она дает красивую желтую краску...».
В 1936 году в Казахстане, в районе Актюбинска, были найдены огромные залежи хромита — основного промышленного сырья для производства феррохрома. В годы войны на базе этого месторождения был построен Актюбинский ферросплавный завод, который впоследствии стал крупнейшим предприятием по выпуску феррохрома и хрома всех марок.
Богат хромистой рудой и Урал. Здесь расположено большое число месторождений этого металла: Сарановское, Верблюжьегорское, Алапаевское, Монетная дача, Халиловское и др. По разведанным запасам хромистых руд Россия занимает ведущее место в мире.
Руды хрома имеются в Турции, Индии, Новой Каледонии, на Кубе, в Греции, Югославии, некоторых странах Африки. В то же время такие промышленные страны, как Англия, Франция, ФРГ, Италия, Швеция, Норвегия, совершенно лишены хромового сырья, а США и Канада располагают лишь очень бедными рудами, практически не пригодными для производства феррохрома. Всего же на долю хрома приходится 0,02% земной коры.
Происхождение.
Найденный минерал был назван «сибирским красным свинцом». Впоследствии за ним закрепилось название «крокоит».Образец этого минерала был в конце XVIII века привезен Палласом в Париж. Крокоитом заинтересовался известный французский химик Луи Никола Воклен. В 1796 году он подверг минерал химическому анализу. «Все образцы этого вещества, которые имеются в нескольких минералогических кабинетах Европы, — писал Воклен в своем отчете, — были получены из этого (т. е. Березовского.—С. В.) золотого рудника. Раньше рудник был очень богат этим минералом, однако говорят, что несколько лет назад запасы минерала в руднике истощились и теперь этот минерал покупают на вес золота, в особенности, если он желтый. Образцы минерала, не имеющие правильных очертаний или расколотые на кусочки, годятся для использования их в живописи, где они ценятся за свою желто-оранжевую окраску, не изменяющуюся на воздухе... Красивый красный цвет, прозрачность и кристаллическая форма сибирского красного минерала заставила минералогов заинтересоваться его природой и местом, где он был найден; большой удельный вес и сопутствующая ему свинцовая руда, естественно, заставляли предполагать о наличии свинца в этом минерале...».
Один из друзей Воклена предложил ему назвать элемент хромом (по-гречески «хрома» — окраска) из-за яркого разнообразного цвета его соединений. Между прочим, слог «хром» в значении «окрашенный» входит во многие термины, не связанные с элементом хромом: слово «хромосома», например, в переводе с греческого означает «тело, которое окрашивается»; для получения цветного, изображения пользуются прибором хромоскопом; фотолюбителям хорошо известны пленки «изопанхром», «панхром», «ортохром»; яркие образования в атмосфере Солнца астрофизики называют хромосферными вспышками и т. д.
Сначала Воклену не понравилось предложенное название, поскольку открытый им металл имел скромную серую окраску и как будто не оправдывал своего имени. Но друзья все же сумели уговорить Воклена и, после того как французская Академия наук по всей форме зарегистрировала его открытие, химики всего мира внесли слово «хром» в списки известных науке элементов.
Свое название хром получил от греческого слова «хрома» — краска за то, что все соединения хрома имеют яркие окраски.
Получение.
Металлический хром получают восстановлением оксида хрома (III) при нагревании с алюминием:Сr2О3 + 2Аl = Аl2О3 +2Сr
Металлический хром получают также электролизом водных растворов соединений хрома.
В 1797 году Воклен повторил анализ. Растертый в порошок крокоит он поместил в раствор углекислого калия и прокипятил. В результате опыта ученый получил углекислый свинец и желтый раствор, в котором содержалась калиевая соль неизвестной тогда кислоты. При добавлении к раствору ртутной соли образовывался красный осадок, после реакции со свинцовой солью появлялся желтый осадок, а введение хлористого олова окрашивало раствор в зеленый цвет. После осаждения соляной кислотой свинца Воклен выпарил фильтрат, а выделившиеся красные кристаллы (это был хромовый ангидрид) смешал с углем, поместил в графитовый тигель и нагрел до высокой температуры. Когда опыт был закончен, ученый обнаружил в тигле множество серых сросшихся металлических иголок, весивших в 3 раза меньше, чем исходное вещество. Так впервые был выделен новый элемент.
Основная часть добываемой в мире хромистой руды поступает сегодня на ферросплавные заводы, где выплавляются различные сорта феррохрома и металлического хрома.
Впервые феррохром был получен в 1820 году восстановлением смеси окислов железа и хрома древесным углем в тигле. В 1854 году удалось получить чистый металлический хром электролизом водных растворов хлорида хрома. К этому же времени относятся и первые попытки выплавить углеродистый феррохром в доменной печи. В 1865 году был выдан первый патент на хромистую сталь. Потребность в феррохроме начала резко расти.
Важную роль в развитии производства феррохрома сыграл электрический ток, точнее электротермический способ получения металлов и сплавов. В 1893 году французский ученый Муассан выплавил в электропечи углеродистый феррохром, содержащий 60% хрома и 6% углерода.
В дореволюционной России ферросплавное производство развивалось черепашьими темпами. Мизерные количества ферросилиция и ферромарганца выплавляли доменные печи южных заводов. В 1910 году на берегу реки Сатки (Южный Урал) был построен маленький электрометаллургический завод «Пороги», который стал производить феррохром, а затем и ферросилиций. Но об удовлетворении нужд своей промышленности не могло быть и речи: потребность России в ферросплавах приходилось почти полностью покрывать ввозом их из других стран.
Физические свойства и Химические свойства.
Хром — серовато-белый блестящий металл по внешнему виду похож на сталь. Из металлов он самый твердый, его плотность 7,19 г/см3, т. пл. 1855 °С. Природный хром состоит из смеси пяти изотопов с массовыми числами 50, 52, 53, 54 и 56. Радиоактивные изотопы получены искусственно.Хром обладает всеми характерными свойствами металлов — хорошо проводит тепло, почти не оказывает сопротивления электрическому току, имеет присущий большинству металлов блеск. Любопытна одна особенность хрома: при температуре около 37°С он ведет себя явно «вызывающе» — многие его физические свойства резко, скачкообразно меняются. В этой температурной точке внутреннее трение хрома достигает максимума, а модуль упругости падает до минимальных значений. Так же внезапно изменяются электропроводность, коэффициент линейного расширения, термоэлектродвижущая сила. Пока ученые не могут объяснить эту аномалию.
Даже незначительные примеси делают хром очень хрупким, поэтому в качестве конструкционного материала его практически не применяют, зато как легирующий элемент он издавна пользуется у металлургов почетом. Небольшие добавки его придают стали твердость и износостойкость. Такие свойства присущи шарикоподшипниковой стали, в состав которой, наряду с хромом (до 1,5%), входит углерод (около 1%). Образующиеся в ней карбиды хрома отличаются исключительной твердостью — они-то и позволяют металлу уверенно сопротивляться одному из опаснейших врагов — износу.
В качестве представителя металлов, относящихся к побочным подгруппам периодической системы, рассмотрим хром: он возглавляет побочную подгруппу VI группы. Хром — металл, по внешнему виду похожий на сталь. От ранее рассмотренных металлов он, как и все металлы с достраивающимся предпоследним электронным слоем атома, отличается тугоплавкостью и твердостью. По твердости хром превосходит все металлы, он царапает стекло.
Химические свойства.
РОтсюда видно, что хром может проявлять в соединениях различные степени окисления — от +1 до +6; из них наиболее устойчивы соединения хрома со степенями окисления +2, +3, +6. Таким образом, в образовании химических связей участвует не только электрон внешнего уровня, но и пять электронов d-подуровня второго снаружи уровня.
Как и у алюминия, на поверхности хрома образуется оксидная пленка Сr2О3. Поэтому хром в разбавленных серной и соляной кислотах начинает растворяться не сразу, а после растворения оксидной пленки:
Cr + 2H+=Cr5+ + h3
В азотной и концентрированной серной кислотах хром не растворяется, так как его оксидная пленка упрочняется, т. е. хром переходит в пассивное состояние. По этой же причине не взаимодействуют с хромом разбавленные серная и соляная кислоты, содержащие растворенный кислород. Пассивацию хрома можно устранить очисткой поверхности металла.
При высокой температуре хром горит в кислороде, образуя оксид Cr2О3. Раскаленный хром реагирует с парами воды:
2Cr + ЗН2О = Cr2О3 + ЗН2
Металлический хром при нагревании реагирует также с галогенами, галогеноводородами, серой, азотом, фосфором, углем, кремнием и бором. Например:
Cr + 2HF = CrF2 + h3 ; 2Cr + N2 = 2CrN
2Cr + 3S = Cr2S3; Cr + Si = CrSiНа воздухе хром совершенно не изменяется. Поэтому хромом с помощью электролиза его соединений покрывают — хромируют — стальные изделия для предохранения их от ржавления и механического износа. Эти же качества хром придает своим сплавам с железом — хромистым сталям. К ним относится нержавеющая сталь, содержащая около 12% хрома.
В быт нержавеющая сталь вошла в виде вилок, ножей и других предметов домашнего обихода. Блестящие, серебристого цвета полосы нержавеющей стали украшают арки станции «Маяковская» Московского метрополитена.
При химических реакциях атом хрома может отдавать, кроме единственного электрона наружного слоя, до 5 электронов предпоследнего слоя, т. е. проявлять высшую степень окисления (+6). Но, как и все элементы с достраивающимся предпоследним слоем атома, хром проявляет несколько значений степеней окисления, т. е. кроме высшего и низшие значения, а именно + 2 и + 3. У металлов с переменной валентностью, как и у элементов одного и того же периода, например III, с возрастанием степени окисления уменьшается радиус иона. Так, у хрома:
Радиус ионаПри этом соблюдается та же самая закономерность в изменении химических свойств соединений металла с возрастанием его степени окисления, как у элементов одного и того же периода, а именно:
1. С возрастанием степени окисления основные свойства гидроксидов ослабляются, а кислотные усиливаются.
2. При одинаковых значениях степени окисления и близких значениях ионного радиуса химические свойства гидроксидов элементов оказываются сходными.Это мы и наблюдаем на гидроксидах хрома, учитывая близость численных значений радиусов ионов Сг2 и Mg2 ; Сг3 и А13; С г6 и S6*:
Гидроксиды хромаГидроксиды элементов III периодаХром образует три ряда соединений:
Познакомимся с важнейшими из этих соединений. При растворении хрома в кислотах получаются соли, в которых хром двухвалентен, например:
Соединения двухвалентного хрома сходны по составу и свойствам с соединениями магния; гидроксид хрома (II) является основанием.
проявляют все соединения, в которых содержится хром в степени окисления +6: оксид
Опыт №1. Получение оксида хрома (III)
Приборы и реактивы: асбестированная сетка; спички; бихромат аммония
(Nh5)2Cr2O7 (измельченный).
Выполнение опыта. Расстилаю большой лист бумаги, на который кладу
асбестированную сетку. Тонко измельченный бихромат аммония насыпаю в виде
горки. До бихромата аммония дотрагиваюсь зажженной спичкой.
Начинается разложение бихромата, которое протекает с выделением тепла и
постепенно захватывает все большие и большие количества соли. В конце
реакция идет все более бурно - появляются искры, пламя, летит рыхлый и
легкий пепел - типичное извержение вулкана в миниатюре. Образовалось
большое количество рыхлого темно-зеленого вещества.
Вывод: оксид хрома (III) Cr2O3 получается путем нагревания бихромата
аммония:
(Nh5)2Cr2O7[pic]Cr2O3+N2+4h3O
Опыт №2. Исследование свойств оксида хрома (III)
Приборы и реактивы: колба; вода h3O; оксид хрома (III) Cr2O3; серная
кислота
Выполнение опыта. Добавляю полученный зеленый порошок оксида хрома
(III) сначала в колбу с водой
Cr2O3 + 3h3O = 2Cr(OH)3
затем в колбу с серной кислотой
Cr2O3 + 3h3SO4 = Cr2(SO4)3 + 3h3O
Наблюдаю растворение оксида в обоих колбах.
Вывод: Оксид хрома растворяется в воде и в кислотах.
Опыт №3.Окислительные свойства солей хрома (VI)
Приборы и реактивы: раствор бихромата калия K2Cr2O7; раствор сульфита
натрия Na2SO3; серная кислота h3SO4.
Выполнение опыта. К раствору K2Cr2O7, подкисленному серной кислотой,
добавляю раствор Na2SO4. Наблюдаю изменения окраски.
Оранжевый раствор стал зелено- фиолетовым.
Вывод: В кислой среде хром восстанавливается сульфитом натрия от хрома
(VI) до хрома (III):
K2Cr2O7 + 3Na2SO3 + 4h3SO4 = K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 4h3O
Опыт №4. Исследование свойств солей хрома (VI)
Приборы и реактивы: концентрированный раствор бихромата калия K2Cr2O7;
концентрированная соляная кислота HCl
Выполнение опыта. К концентрированному раствору бихромата калия K2Cr2O7
добавляю концентрированную соляную кислоту HCl. При нагревании наблюдается
выделение резкого хлорного запаха, от которого жжет нос и горло.
Вывод: Так как все соединения хрома (VI) являются сильными
окислителями, то при реакции с соляной кислотой:
K2Cr2O7 + 14HCl [pic] 3Cl2( + 2CrCl3 + 2KCl + 7h3O
происходит восстановление хлора:
2Cl- -2[pic]Cl20
Опыт №5. Переход хромата в бихромат и обратно
Приборы и реактивы: раствор хромата калия K2CrO4, раствор бихромата
калия K2Cr2O7, серная кислота, гидроксид натрия.
Выполнение опыта. К раствору хромата калия добавляю серную кислоту, в
результате происходит изменение окраски раствора из желтого в оранжевый.
2K2CrO4 + h3SO4 = K2Cr2O7 + K2SO4 + h3O
К раствору бихромата калия добавляю щелочь, в результате происходит
изменение окраски раствора из оранжевого в желтый.
K2Cr2O7 + 4NaOH = 2Na2CrO4 + 2KOH + h3O
Вывод: В кислой среде хроматы неустойчивы, ион CrO42- желтого цвета
превращается в ион Cr2O72- оранжевого цвета, а в щелочной среде эта
реакция протекает в обратном направлении
2CrO42- + 2H+ кислая среда((щелочная среда Cr2O72- + h3O.
Опыт №6. Получение малорастворимых солей хромовых кислот
Приборы и реактивы: раствор хромата калия K2CrO4, раствор бихромата
калия K2Cr2O7, раствор нитрата серебра AgNO3.
Выполнение опыта. Наливаю в одну пробирку раствор хромата калия, в
другую - раствор бихромата калия, и добавляю в обе пробирки раствор нитрата
серебра, в обоих случаях наблюдаю образование красно-бурого осадка.
K2CrO4 + 2AgNO3= Ag2CrO4( + 2KNO3
K2Cr2O7 + AgNO3 ( Ag2CrO4(+ KNO3
Вывод: Растворимые соли хрома при взаимодействии с нитратом серебра
образуют нерастворимый осадок
Опыт №7. Получение гидроксида хрома
Приборы и реактивы: раствор соли хрома (III) CrCl3, едкий натр
(гидроксид натрия) NaOH.
Выполнение опыта. В пробирку с раствором хлорида хрома (III) по каплям
добавляю раствор едкого натра до образования серо-зеленого осадка.
Вывод: Гидроксид хрома Cr(OH)3 получается при действии на соль
трехвалентного хрома щелочью:
CrCl3 + 3NaOH = Cr(OH)3( + 3NaCl
Сплавы.Применение.
Хром широко используется, как добавочный материал к металлам, для получения высококачественной стали, подшипников и др. данный процесс называется хромированием.Молодое Советское государство не могло зависеть от капиталистических стран в такой важнейшей отрасли промышленности, как производство качественных сталей, являющейся основным потребителем ферросплавов. Чтобы воплотить в жизнь грандиозные планы индустриализации нашей страны, требовалась сталь—конструкционная, инструментальная, нержавеющая, шарикоподшипниковая, автотракторная. Один из важнейших компонентов этих сталей — хром.
Уже в 1927—1928 годах началось проектирование и строительство ферросплавных заводов. В 1931 году вошел в строй Челябинский завод ферросплавов, ставший первенцем нашей ферросплавной промышленности. Один из создателей советской качественной металлургии член-корреспондент Академии наук СССР В. С. Емельянов в эти годы находился в Германии, куда он был направлен для изучения опыта зарубежных специалистов.
Да, в то время наша хромистая руда вывозилась не только в Германию, но и в Швецию, Италию, США. И у них же нам приходилось покупать феррохром.
Но когда вслед за Челябинским в 1933 году были построены еще два ферросплавных завода—в Запорожье и Зестафони, наша страна не только прекратила ввозить важнейшие ферросплавы, в том числе и феррохром, но и получила возможность экспортировать их за границу. Качественная металлургия страны была практически полностью обеспечена необходимыми материалами отечественного производства.
«Нержавейка»—сталь, отлично противостоящая коррозии и окислению, содержит примерно 17—19% хрома и 8—13% никеля. Но этой стали углерод вреден: карбидообразующие «наклонности» хрома приводят к тому, что большие количества этого элемента связываются в карбиды, выделяющиеся на границах зерен стали, а сами зерна оказываются бедны хромом и не могут стойко обороняться против натиска кислот и кислорода. Поэтому содержание углерода в нержавеющей стали должно быть минимальным (не более 0,1%).
При высоких температурах сталь может покрываться «чешуей» окалины. В некоторых машинах детали нагреваются до сотен градусов. Чтобы сталь, из которой сделаны эти детали, не «страдала» окалинообразованием, в нее вводят 25—30% хрома. Такая сталь выдерживает температуры до 1000°С!
В качестве нагревательных элементов успешно служат сплавы хрома с никелем — нихромы. Добавка к хромоникелевым сплавам кобальта и молибдена придает металлу способность переносить большие нагрузки при t = 650—900° С. Из этих сплавов делают, например, лопатки газовых турбин.Сплав кобальта, молибдена и хрома («комохром») безвреден для человеческого организма и поэтому используется в восстановительной хирургии.
Одна из американских фирм недавно создала новые материалы, магнитные свойства которых изменяются под влиянием температуры. Эти материалы, основу которых составляют соединения марганца, хрома и сурьмы, по мнению ученых, найдут применение в различных автоматических устройствах, чувствительных к колебаниям температуры, и смогут заменить более дорогие термоэлементы.
Хромиты широко используют и в огнеупорной промышленности. Магнезитохромитовый кирпич—отличный огнеупорный материал для футеровки мартеновских печей и других металлургических агрегатов. Этот материал обладает высокой термостойкостью, ему не страшны многократные резкие изменения температуры.
Химики используют хромиты для получения бихроматов калия и натрия, а также хромовых квасцов, которые применяются для дубления кожи, придающего ей красивый блеск и прочность. Такую кожу называют «хромом», а сапоги из нее «хромовыми».
Как бы оправдывая свое название, хром принимает деятельное участие в производстве красителей для стекольной, керамической, текстильной промышленности.
Окись хрома позволила тракторостроителям значительно сократить сроки обкатки двигателей. Обычно эта операция, во время которой все трущиеся детали должны «привыкнуть» друг к другу, продолжалась довольно долго и это, конечно, не очень устраивало работников тракторных заводов. Выход из положения был найден, когда удалось разработать новую топливную присадку, в состав которой вошла окись хрома. Секрет действия присадки прост: при сгорании топлива образуются мельчайшие абразивные частицы окиси хрома, которые, оседая на внутренних стенках цилиндров и других подвергающихся трению поверхностях, быстро ликвидируют шероховатости, полируют и плотно подгоняют детали. Эта присадка в сочетании с новым сортом масла позволила в 30 раз сократить продолжительность обкатки.
Недавно окись хрома приобрела еще одну интересную «специальность»: в США изготовлена экспериментальная магнитофонная пленка, рабочий слой которой содержит не частицы окиси железа, как обычно, а Частицы окиси хрома. Замена оказалась удачной — качество звучания резко улучшилось, пленка стала надежнее в работе. Новинкой в первую очередь предполагается обеспечить блоки магнитной памяти электронно-вычислительных машин.
Почти три четверти века бились ученые над проблемой хромирования, и лишь в 20-х годах нашего столетия проблема была решена. Причина неудач заключалась в том, что используемый при этом электролит содержал трехвалентный хром, который не мог создать нужное покрытие. А вот его шестивалентному «собрату» такая задача оказалась по плечу. С этого времени в качестве электролита начали применять хромовую кислоту — в ней валентность хрома равна 6. Толщина защитных покрытий (например, на некоторых наружных деталях автомобилей, мотоциклов, велосипедов) составляет до 0,1 миллиметра. Но иногда хромовое покрытие используют в декоративных целях — для отделки часов, дверных ручек и других предметов, не подвергающихся серьезной опасности. В таких случаях на изделие наносят тончайший слой хрома (0,0002—0,0005 миллиметра).
Существует и другой способ хромирования — диффузионный, протекающий не в гальванических ваннах, а в печах. Первоначально стальную деталь помещали в порошок хрома и нагревали в восстановительной атмосфере до высоких температур. При этом на поверхности детали появлялся обогащенный хромом слой, по твердости и коррозионной стойкости значительно превосходящий сталь, из которой сделана деталь. Но (и здесь нашлись свои «но») при температуре примерно 1000°С хромовый порошок спекается и, кроме того, на поверхности покрываемого металла образуются карбиды, препятствующие диффузии хрома в сталь. Пришлось подыскивать другой носитель хрома; вместо порошка для этой цели начали использовать летучие галоидные соли хрома — хлорид или иодид, что позволило снизить температуру процесса.
Хлорид (или иодид) хрома получают непосредственно в установке для хромирования, пропуская пары соответствующей галоидоводородной кислоты через порошкообразный хром или феррохром. Образующийся газообразный хлорид обволакивает хромируемое изделие, и поверхностный слой насыщается хромом. Такое покрытие гораздо прочнее связано с основным материалом, чем гальваническое.
До последнего времени хромировали только металлические детали. А недавно советские ученые научились наносить хромовую «броню» на изделия из пластмасс. Подвергнутый испытаниям широко известный полимер—полистирол, «одетый» в хром, стал прочнее, для него оказались менее страшными такие известные «враги» конструкционных материалов, как истирание, изгиб, удар. Само собой разумеется, возрос срок службы деталей.СплавыСемейство хромовых сплавов весьма многочисленно.
Таблица 3- Основные хромовые сплавы
|Названи|Хром |Железо|Никель|Алюминий|Кобаль|Вольфрам|
|е |Cr | | | |т | |
| | |Fe |Ni |Al |Co |W |
|Феррохр|65% |35 % | | | | |
|ом | | | | | | |
|Нихром |15-30%| |70-85%| | | |
|Хромаль|17-30%|64-79%| |4-6% | | |
|Стеллит|20-25%|1-3% | | |45-60%|5-29% |Феррохром - сплав хрома с железом, вводимый в жидкую сталь для ее
легирования. Вводить хром в чистом виде в сталь очень затруднительно - он
медленно растворяются в жидком металле, так как температуры его плавления
выше, чем у стали. У феррохрома же температура плавления такая же, как у
стали, или ниже.
Нихромы и хромали, устойчивы в интервале 1000-13000C, обладают высоким
электросопротивлением, используются для изготовления нагревателей в
электрических печах сопротивления.
Добавка к хромоникелевым сплавам кобальта и молибдена придает металлу
способность переносить большие нагрузки при 650-900° С. Из этих сплавов
делают, например, лопатки газовых турбин.
Стеллит очень твердый сплав, стоек против износа и коррозии;
применяется в металлообрабатывающей промышленности, для изготовления
режущих инструментов.
Комохром - сплав хрома, кобальта и молибдена безвреден для
человеческого организма и поэтому используется в восстановительной
хирургии.
Хром входит в состав очень многих марок сталей.
«Нержавейка» - сталь, отлично противостоящая коррозии и окислению,
содержит примерно 17-19% хрома и 8-13% никеля. Но этой стали углерод
вреден: карбидообразующие «наклонности» хрома приводят к тому, что большие
количества этого элемента связываются в карбиды, выделяющиеся на границах
зерен стали, а сами зерна оказываются бедны хромом и не могут стойко
обороняться против натиска кислот и кислорода. Поэтому содержание углерода
в нержавеющей стали должно быть минимальным (не более 0,1%).
При высоких температурах сталь может покрываться «чешуей» окалины. В
некоторых машинах детали нагреваются до сотен градусов. Чтобы сталь, из
которой сделаны эти детали, не «страдала» окалинообразованием, в нее вводят
25-30% хрома. Такая сталь выдерживает температуры до 1000°С.
Хромолибденовые стали используются для создания фюзеляжей самолетов.
Список Литературы:
- «Химия за 11 класс». Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман
- «Неорганическая химия за 9 класс». Ю.В. Ходаков, Д.А. Эпштейн, П.А. Глоризов.
- «Химия для подготовительных отделений». Г.П. Хомченко.
- Интернет.
bukvasha.ru
Хром
Реферат
ТЕМА:Хром
Выполнил: Фединяк С.
Проверил: Гуляева Т.А.
КАРАГАНДА 2001г. Оглавление: Введение............................................................................................ 3Нахождение в природе..................................................................... 3
Происхождение................................................................................. 4
Получение.......................................................................................... 5
Физические свойства......................................................................... 5
Химические свойства......................................................................... 6
Применение....................................................................................... 8
Резюме............................................................................................. 10
Список Литературы:....................................................................... 11
Побочную подгруппу VI группы составляют следующие элементы — хром Cr, молибден Мо и вольфрам W. Хром возглавляет побочную подгруппу 4 группы. Его электронная формула +24Cr 1s2|2s22p6|3s23p63d5|4s1
На внешнем энергетическом уровне атомов хрома и молибдена содержится по одному электрону, вольфрама — два электрона, что обусловливает металлический характер этих элементов и отлично от элементов главной подгруппы. В соответствии с числом валентных электронов они проявляют максимальную степень окисления +6 и образуют оксиды типа RO3, которым соответствуют кислоты общей формулы h3RO4. Сила кислот закономерно снижается от хрома к вольфраму. Большинство солей этих кислот в воде малорастворимо, хорошо растворяются только соли щелочных металлов и аммония.
Элементы подгруппы хрома проявляют также степени окисления +5, +4, +3, +2. Но наиболее типичны соединения высшей степени окисления, которые во многом весьма похожи на соответствующие соединения серы. С водородом элементы подгруппы хрома соединений не образуют.
С ростом порядкового номера в подгруппе возрастает температура плавления металлов. Вольфрам плавится при 3390 °С. Это самый тугоплавкий металл. Поэтому его используют для изготовления нитей в электрических лампочках накаливания.
Металлы подгруппы хрома в обычных условиях весьма устойчивы к воздействию воздуха и воды. При нагревании взаимодействуют с кислородом, галогенами, азотом, фосфором, углем, кремнием и др. Известны их многочисленные сплавы с другими металлами. Сплавы и сами металлы — весьма ценные материалы современной техники.
По физическим и химическим свойствам молибден и вольфрам сходны между собой и несколько отличаются от хрома. Химическая активность металлов в ряду хром — молибден — вольфрам заметно понижается.
www.coolreferat.com
