• Главная

Google Chrome празднует вторую годовщину, или встречаем Chrome 6! Хром 6


способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6) - патент РФ 2395463

Изобретение относится к способам очистки отработанных водных растворов от соединений хрома (+6) и может быть использовано для обезвреживания или переработки жидких отходов производства, содержащих хром (+6), а также для обезвреживания непригодного для работы формалина, содержащего осадок полимеров формальдегида. Нейтрализацию отработанных растворов хрома (+6) проводят в кислой среде действием реагента - восстановителя, в качестве которого используют непригодный для работы формалин, содержащий осадок полимеров формальдегида, выпавший при хранении формалина. Способ позволяет провести взаимную нейтрализацию двух видов токсичных отходов производства, снизить затраты на охрану окружающей среды. 6 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам очистки водных растворов, в частности отработанных растворов гальванического производства и производства печатных плат, от соединений хрома (+6) и может быть использовано для обезвреживания или переработки токсичных отходов производства, например отработанных растворов нанесения хромовых покрытий, отработанных растворов химической обработки поверхности металлов (травления, хроматирования, оксидирования), отработанных растворов электрохимической обработки поверхности металлов (оксидирования, электрополирования стали и алюминия), содержащих хром (+6) в высоких концентрациях.

Соединения хрома (+6) (триоксид хрома, хроматы, дихроматы) широко применяются в гальваническом производстве, производстве печатных плат, в кожевенной промышленности, химической промышленности, в черной и цветной металлургии, машиностроении и других отраслях, что создает большое количество разнообразных по составу жидких отходов производства, содержащих хром (+6). Все растворимые в воде соединения хрома (+6) являются высокотоксичными (I класс опасности) и подлежат полной нейтрализации на очистных сооружениях промышленных предприятий до их сброса в горколлектор, так как хром (+6) опасен не только для здоровья человека и животных, но и нарушает работу городских очистных сооружений биологической очистки сточных вод (Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V-VIII групп (под ред. Филова В.А. и др.) - Л.: Химия, 1989. Гигиенические критерии состояния окружающей среды. 61. Хром. - ВОЗ, Женева, 1990. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов (под ред. Зигеля X., Зигеля А.) - М.: Мир, 1993).

Для нейтрализации жидких отходов производства, содержащих хром (+6), применяют ионообменные методы (Spekman P. US 4952320, опубл. 1990 г. Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. - Л.: Химия, 1977. Nadeau Т., Dejak M. // [email protected] Finishing, 1986, № 4, P.48), электрохимические методы (Бланк Ю.И. и др. SU 1293111, опубл. 1987 г. Уткин И.И. SU 1255580, опубл. 1986 г.), сорбционные методы (Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. - Л.: Химия, 1982. Шарифов P.P. и др. SU 1520020, опубл. 1989 г.), экстракционные методы (Степанов С.И. и др. SU 1318615, опубл. 1987 г.), биохимические методы (Серпокрылов Н.С.и др. SU 1293118, опубл. 1987 г. Серпокрылов Н.С. и др. SU 1560488, опубл. 1990 г.), но наиболее широко применяются химические методы, из которых методы осаждения хрома (+6) в виде нерастворимых в воде соединений (Суворин В.А. и др. SU 1323537, опубл. 1987 г. Трофимов В.Н. и др. SU 1271831, опубл. 1986 г.) по применимости значительно уступают химическим методам, основанным на превращении хрома (+6) в менее токсичный хром (+3) путем добавления реагентов-восстановителей с последующим осаждением хрома (+3) в виде нерастворимого в воде гидроксида хрома (+3) при добавлении щелочных реагентов (Steward F.A. // [email protected] Finishing, 1988, № 4, P.24. Смирнов Д.Н., Генкин В.Е. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов. - M.: Металлургия, 1989. Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство. - M.: Глобус, 2002). Для превращения хрома (+6) в хром (+3) в промышленных сточных водах, содержащих хром (+6) в миллиграммовых концентрациях, применяют реагенты, обладающие свойствами сильных восстановителей: металлическое железо, металлический алюминий, их сплавы и смеси (Галахов B.C. и др. SU 882951, опубл. 1981 г. Горшков В.А. и др. RU 2025467, опубл. 1994 г. Ляпкин А.А. и др. RU 2023674, опубл. 1994 г. Халемский A.M. и др. RU 2056367, опубл. 1996 г.), диоксид серы, сульфит, тиосульфат, дитионит, соли железа (+2), пероксид водорода, гидразин, борогидрид натрия (Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство. - М.: Глобус, 2002. Шариков P.P. и др. SU 1520020. Дикусар А.И. и др. SU 1715713, опубл. 1992 г. Леонтьева Т.М. и др. // Обмен производственно-техническим опытом. - М.: НИИЭИР, 1990, № 11, С.43. Плышевский Ю.С. и др. RU 2233245, опубл. 2004 г.). Некоторые из этих веществ, а также ряд более слабых восстановителей (глицерин, глюкоза, целлюлоза) применяют и для нейтрализации хрома (+6) в отработанных растворах, содержащих хром (+6) в граммовых концентрациях (Руденок В.А. и др. SU 1819863, опубл. 1993 г. Галла В.Ю. и др. SU 1623974, опубл. 1991 г.).

Известен способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), включающий взаимодействие хрома (+6) с реагентом-восстановителем, в качестве которого используют тиосульфат натрия в стехиометрическом количестве к хрому (+6) и реакционный раствор дополнительно облучают электронным пучком дозой 10-30 Мрад (Кундо Н.Н. и др. RU 2160717, опубл. 2000 г.). Недостатком способа является необходимость дополнительных затрат на оборудование, позволяющее облучать нейтрализуемый раствор электронным пучком.

Также известен способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), включающий взаимодействие хрома (+6) с реагентом-восстановителем (Рослякова Н.Г. и др. RU 2110486, опубл. 1998 г.). В качестве реагента-восстановителя в этом способе используют продукт взаимодействия отработанных растворов травления железа и его сплавов в кислотах и отходов механической обработки железа и его сплавов. Способ основан на реакции:

2CrO3+6FeSO4+6H 2SO4способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), патент № 2395463 Cr2(SO4)3+3Fe2 (SO4)3+6Н2О.

Способ позволяет в процессе нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), утилизировать другой отход производства - отработанный раствор кислого травления железа, но не предусматривает утилизацию каких-либо других отходов.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), включающий взаимодействие хрома (+6) с реагентом-восстановителем в кислой среде (Гелес И.С. RU 2109691, опубл. 1998 г.). В качестве реагента-восстановителя в способе по прототипу используют древесные опилки. Способ основан на реакции, схема которой приведена ниже:

Cr2O 7способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), патент № 23954632-+(C6h21O5 )n+h3SO4способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), патент № 2395463 Cr2(SO4)3+СО2способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), патент № 2395463 +Н2О.

Способ позволяет использовать в качестве реагента-восстановителя отход деревообработки, но не предусматривает утилизацию каких-либо других отходов. Недостатком способа является то, что он не позволяет надежно нейтрализовывать отработанные растворы с концентрацией хрома (+6) ниже 70 г/л, а также необходимость дополнительных затрат на большое количество серной кислоты, расходуемой в процессе.

Целью заявленного изобретения является разработка способа взаимной нейтрализации двух видов токсичных отходов производства, снижение материальных затрат на охрану окружающей среды, расширение арсенала способов нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), расширение арсенала способов утилизации отходов формалина, содержащего осадок полимеров формальдегида.

Поставленная цель достигается тем, что способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), включает взаимодействие хрома (+6) с реагентом-восстановителем в кислой среде. Новым в заявленном способе является то, что в качестве реагента-восстановителя используют формалин, содержащий осадок полимеров формальдегида, выпавший при хранении формалина. Заявленный способ предпочтительно используют для нейтрализации отработанного раствора химического оксидирования алюминия, содержащего в качестве основных компонентов хром (+6), хром (+3), гидрофторид аммония, или отработанного раствора хроматирования цинка, содержащего в качестве основных компонентов дихромат калия, сульфат хрома (+3), сульфат цинка, серную кислоту, или отработанного раствора электрополирования стали, содержащего в качестве основных компонентов хром (+6), хром (+3), серную кислоту, ортофосфорную кислоту, или отработанного раствора снятия контактной меди, содержащего в качестве основных компонентов хром (+6), хром (+3), медь (+2), серную кислоту. В двух последних случаях кислую среду, необходимую для превращения хрома (+6) в хром (+3), создает кислота из отработанного раствора, содержащего хром (+6). Формалин, содержащий осадок полимеров формальдегида, используют предпочтительно в количестве, обеспечивающем мольное соотношение хром (+6):формальдегид, равное 1,0:(0,5-1,5).

Заявленный способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), в том числе отработанных растворов хрома (+6) - отходов производства гальванических и конверсионных покрытий, состоит в следующем. К известному объему отработанного раствора, содержащего хром (+6), или к известному объему смеси таких растворов с известной концентрацией хрома (+6) прибавляют заданное количество непригодного для работы формалина, содержащего осадок полимеров формальдегида, и, при необходимости, дополнительно прибавляют минеральную кислоту, например серную. При высокой концентрации хрома (+6) в растворе реагент-восстановитель прибавляют частями, чтобы не происходило чрезмерного разогревания раствора. Реакционный раствор непрерывно или периодически перемешивают. Процесс нейтрализации отработанного раствора, содержащего хром (+6), завершен, когда температура раствора снизится до комнатной и концентрация хрома (+6) в растворе уменьшится до 0,005 мг/л (предел обнаружения хрома (+6) цветной реакцией с дифенилкарбазидом). Полученный раствор, основным компонентом которого является хром (+3), может быть использован как таковой, например, в качестве хромового дубителя для выделки кож либо нейтрализован по любой из известных технологий, например по реагентной технологии путем осаждения хрома (+3) в виде гидроксида хрома (+3) действием гидроксида натрия или кальция.

Заявленный способ нейтрализации основан на следующих химических реакциях, например:

2CrO3+3НСОН+2h4PO4способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), патент № 2395463 2CrPO4+3НСООН+3h3O.

2(Nh5)2Cr2O7+3НСОН+8H 2SO4способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), патент № 2395463 2Cr2(SO4)3+2(Nh5 )2SO4+3CO2способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), патент № 2395463 +11h3O.

2Na2Cr 2O7+3/n(Ch3O)n+8H 2SO4способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), патент № 2395463

2Cr2(SO4)3+2Na2 SO4+3CO2способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), патент № 2395463 +11h3O.

2(Nh5) 2Cr2O7+3/n(Ch3O)n +6h4PO4способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), патент № 2395463 4CrPO4+2(Nh5)2HPO 4+3CO2способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), патент № 2395463 +11h3O.

Водный 37%-ный раствор формальдегида, в который для стабилизации добавлен метанол, - «формалин» широко применяется в промышленности (например, при химическом меднении отверстий печатных плат, диэлектриков, керамики, при дублении кожи), а также как дезинфицирующее, антисептическое и дезодорирующее средство, для сохранения анатомических препаратов, для получения лекарственных веществ и красителей. При хранении формалина, особенно при низких температурах, происходит полимеризация формальдегида и выпадает белый осадок нерастворимых гидратов полиоксиметиленов (Ch3O)n с n>8. Формалин с осадком полимеров формальдегида становится непригодным для использования в производстве (например, в качестве восстановителя при химическом меднении). Переведение полимеров формальдегида обратно в раствор в условиях неспециализированного производства невозможно, и формалин с осадком полимеров формальдегида становится отходом, подлежащим нейтрализации. Формальдегид весьма токсичен: класс опасности II, вещество с остронаправленным механизмом действия, вызывает аллергические реакции, ПДК в водоемах рыбохозяйственного назначения 0,1 мг/л. Нейтрализация формальдегида совместно с промывными сточными водами гальванического производства и производства печатных плат или на биологических очистных сооружениях неэффективна, поэтому сброс непригодного для работы формалина в сточные воды без предварительного обезвреживания недопустим.

Заявленный способ позволяет осуществить нейтрализацию различных хром (+6) содержащих отходов промышленного производства, например отработанных растворов хромирования стали, меди, цинка, алюминия, отработанных растворов электрополирования стали и алюминия, отработанных растворов химического оксидирования алюминия, отработанных растворов анодного окисления алюминия, отработанных растворов хроматирования цинка и алюминия (ГОСТ 9.305-84. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получения покрытий. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. Смирнов Д.Н, Генкин В.Е. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов. - М.: Металлургия, 1989. Кудрявцев Н.Т. Электролитические покрытия металлами. - М.: Химия, 1979). В частности, отработанный раствор химического оксидирования алюминия имеет состав:

Оксид хрома (+6) 4-15 г/л
Гидрофторид аммония 1-2 г/л
Гексацианоферрат (+3) калия0,5-1 г/л,

отработанный раствор хромирования стали имеет состав:

Оксид хрома (+6) 100-400 г/л
Сульфат хрома (+3) 8-40 г/л
Серная кислота1-7 г/л,

отработанный раствор хроматирования цинка имеет состав:

Дихромат калия60-120 г/л
Сульфат хрома (+3)50-190 г/л
Сульфат цинка5-50 г/л
Серная кислота 3-10 г/л

Наиболее рационально проводить нейтрализацию отработанных растворов, содержащих, кроме хрома (+6), также минеральную кислоту, например отработанного раствора электрополирования стали и алюминия, который имеет состав:

Оксид хрома (+6) 30-160 г/л
Сульфат хрома (+3) 50-170 г/л
Серная кислота100-550 г/л
Ортофосфорная кислота500-1100 г/л,

или отработанного раствора снятия контактной меди, который имеет состав:

Оксид хрома (+6) 20-50 г/л
Сульфат хрома (+3) 10-100 г/л
Серная кислота20-50 г/л
Сульфат меди (+2)10-30 г/л

При этом дополнительно снижаются затраты на кислоту, источником которой в данном случае служит сам отход производства, содержащий хром (+6).

Пример 1.

К 100 мл отработанного раствора электрополирования стали с концентрацией оксида хрома (+6) 72 г/л, сульфата хрома (+3) 60 г/л, серной кислоты 330 г/л, ортофосфорной кислоты 880 г/л при перемешивании прибавляют 5,9 мл отходов формалина, содержащих формальдегид в концентрации 64 г/л и 1,8 г осадка полимеров формальдегида. Реакционную смесь оставляют стоять, периодически перемешивая, на 3 суток при обычной температуре. В нейтрализованном растворе концентрация хрома (+6) менее 0,005 мг/л, концентрация формальдегида 45 мг/л.

Пример 2.

Смешивают 100 мл отработанного раствора химического оксидирования алюминия с концентрацией оксида хрома (+6) 6,0 г/л, гидрофторида аммония 1,6 г/л, гексацианоферрата (+3) калия 0,60 г/л и 0,50 мл отходов формалина, содержащих формальдегид в концентрации 120 г/л и 0,12 г осадка полимеров формальдегида. К полученной смеси при перемешивании прибавляют 15 мл технической серной кислоты и оставляют стоять, периодически перемешивая, на 5 суток при обычной температуре. В нейтрализованном растворе концентрация хрома (+6) менее 0,005 мг/л, концентрация формальдегида 21 мг/л.

Пример 3.

Смешивают 100 мл отработанного раствора электрополирования стали с концентрацией оксида хрома (+6) 88 г/л, сульфата хрома (+3) 53 г/л, серной кислоты 295 г/л, ортофосфорной кислоты 780 г/л и 100 мл отработанного раствора хроматирования цинка с концентрацией дихромата калия 85 г/л, сульфата хрома (+3) 69 г/л, сульфата цинка 22 г/л, серной кислоты 4 г/л. В полученный раствор при перемешивании прибавляют 9,5 мл отходов формалина, содержащих формальдегид в концентрации 106 г/л и 2,5 г осадка полимеров формальдегида. Реакционную смесь оставляют стоять, периодически перемешивая, на 4 суток при обычной температуре. В нейтрализованном растворе концентрация хрома (+6) менее 0,005 мг/л, концентрация формальдегида 32 мг/л.

Пример 4.

К 100 мл отработанного раствора снятия контактной меди с концентрацией оксида хрома (+6) 35 г/л, сульфата хрома (+3) 30 г/л, сульфата меди (+2) 12 г/л, серной кислоты 45 г/л при перемешивании прибавляют сначала 2,8 мл отходов формалина, содержащих формальдегид в концентрации 71 г/ли 0,85 г осадка полимеров формальдегида, затем 10 мл технической серной кислоты. Реакционную смесь нагревают 0,5 часа при температуре 70-80°С и оставляют стоять на 20 часов при обычной температуре. В нейтрализованном растворе концентрация хрома (+6) менее 0,005 мг/л, концентрация формальдегида 6 мг/л. После этого 5,0 мл нейтрализованного раствора снятия контактной меди смешивают с 1000 мл промывных сточных вод гальванического производства, затем при перемешивании прибавляют 18%-ный раствор гидроксида натрия до достижения рН 8,5. После выпадения осадка гидроксидов хрома (+3), меди (+2), железа (+3) и его отделения от раствора отстаиванием концентрации хрома (+3) и меди (+2) в растворе составляют 0,3 и 0,5 мг/л соответственно.

Как видно из приведенных примеров, заявленный способ позволяет провести взаимную нейтрализацию двух видов токсичных отходов производства и превратить содержащиеся там опасные химические компоненты хром (+6) и формальдегид (полимеры формальдегида) в умеренно токсичный хром (+3) и безвредный диоксид углерода. Образующийся раствор соли хрома (+3) может быть либо использован в производстве, либо легко донейтрализован с помощью известных технологий. Взаимная нейтрализация двух видов отходов производства (вместо нейтрализации каждого отхода по отдельности) позволяет значительно снизить материальные затраты на охрану окружающей среды за счет экономии химических реагентов.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ нейтрализации отработанных растворов, содержащих хром (+6), включающий взаимодействие хрома (+6) с реагентом-восстановителем в кислой среде, отличающийся тем, что в качестве реагента-восстановителя используют формалин, содержащий осадок полимеров формальдегида, выпавший при хранении формалина.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отработанным раствором, содержащим хром (+6), является отработанный раствор химического оксидирования алюминия, содержащий в качестве основных компонентов хром (+6), хром (+3), гидрофторид аммония.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отработанным раствором, содержащим хром (+6), является отработанный раствор хроматирования цинка, содержащий в качестве основных компонентов дихромат калия, сульфат хрома (+3), сульфат цинка, серную кислоту.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что кислую среду создает кислота, входящая в состав отработанного раствора, содержащего хром (+6).

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что отработанным раствором, содержащим хром (+6) и кислоту, является отработанный раствор электрополирования стали, содержащий в качестве основных компонентов хром (+6), хром (+3), серную кислоту, ортофосфорную кислоту.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что отработанным раствором, содержащим хром (+6) и кислоту, является отработанный раствор снятия контактной меди, содержащий в качестве основных компонентов хром (+6), хром (+3), медь (+2), серную кислоту.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что формалин, содержащий осадок полимеров формальдегида, выпавший при хранении формалина, используют в количестве, обеспечивающем мольное соотношение хром (+6):формальдегид, равное 1,0:(0,5-1,5).

www.freepatent.ru

Хром в воде – скрытая опасность

Хром в воде – скрытая опасность

Как известно, хром считается биогенным химическим элементом, это значит, что он в обязательном порядке входит в состав и растительных, и животных тканей.

Однако дело в том, что хром хрому рознь. Так в природе наиболее распространены две разновидности этого элемента, в зависимости от его валентности:

хром-3 («хороший») и хром-6 («плохой»). По сути именно хром-3 выполняет в организме человека незаменимую функцию, в то время как его «брат» - хром-6 наносит вред из-за своей токсичности и канцерогенности. К такому неутешительному выводу пришли ученные, после проведенных ими экспериментов над животными.

Согласно исследованиям, проведенным  в 2010 году вашингтонской экологической организацией  Environmental Working Group, на предмет качества воды в США, жители 31 из 35 больших, средних и малых городов, ежедневно пьют воду с шестивалентным хромом.

После обнародования этой информации за дело взялись немецкие специалисты из

Технологического центра «Вода» в Карлсруэ, а их баварские коллеги решились проверить минеральную воду на предмет содержания в ней хрома-6.

В химических лабораториях были проверены образцы 64 марок минеральной воды, в том числе и импортной. Опасный для здоровья людей шестивалентный хром был обнаружен, однако его концентрация значительно уступала аналогичным показателям в США.

Учеными была определена взаимосвязь между содержанием шестивалентного хрома и концентрацией углекислоты в минеральной воде. Дело в том, что углекислота повышает кислотность воды, а в такой среде содержание хрома-6 не устойчивы, они распадаются гораздо быстрее. По этой причине содержание вредного микроэлемента в негазированной воде заметно выше, чем в ее «колючих» аналогах.

На данный момент результаты исследования простой водопроводной воды пока не озвучены. Перед специалистами стоит цель, разузнать, каков предел допустимой концентрации хрома-6. На сегодня обе разновидности этого микроэлемента воспринимаются как нечто единое,  в то время как, между опасным хромом-6 и безопасным хромом-3 лежит глубокая пропасть.

www.watermap.ru

Google Chrome празднует вторую годовщину, или встречаем Chrome 6! / Хабр

image Ровно два года назад (2 сентября 2008 года) свет увидела первая публичная бета-версия браузера Google Chrome. А за день до этого (1 сентября 2008 года) Google опубликовал 38-страничный комикс, в котором рассказывалось, каким разработчики видят браузер будущего. Именно в этом комиксе мы впервые увидели табы в заголовке окна, изолированные процессы вкладок и плагинов, а также многое и многое другое, ставшее привычным сегодня во многих браузерах. Даже не верится, что прошло всего два года, ведь сегодня в Stable и Beta каналы для Windows, Mac и Linux вышла уже шестая версия Google Chrome (билд 6.0.472.53).

За это время Google Chrome разросся на три основные платформы, в нем появилась поддержка расширений, тем оформления, синхронизации почти всего и вся, значительно расширилась поддержка HTML5, а быстродействие Javascript-движка увеличилось в три раза по сравнению с первой версией. В августе доля Google Chrome на рынка браузеров достигла 7,5%.

Google Chrome 6 — что нового?
В новой версии и без того минималистичный интерфейс переработан в сторону еще большего облегчения: одно меню вместо двух, убраны обводки кнопок и омнибокса, упрощено отображение адреса (прощай http!). Естественно, значительно улучшена поддержка HTML5.Основные новшества:
  • Обновленный интерфейс
  • Функция автозаполнение форм
  • Синхронизация расширений и данных автозаполнения
  • Увеличенная производительность и стабильность
А тем временем, в Canary build уже активно тестируется седьмая ветка Google Chrome. В этой версии мы можем ожидать еще большего увеличения производительности благодаря готовящейся поддержке аппаратного ускорения. Кстати, если учесть, что Google стремится к выпуску новых stable-версий Chrome через каждые шесть недель, то, вероятно, это самое ускорение в нем появится гораздо раньше, чем выйдет Internet Explorer 9.

habr.com

Оксид хрома 6 (VI). Хромовый ангидрид

   Этот оксид хрома или по другому - триоксид хрома, трех окись хрома или хромовый ангидрид - представляет собой соединение хрома с кислородом и имеет химическую формулу - GrO3.

   Это ангидрид хромовой и дихромовой кислот.

   Внешний вид: темно-красные кристаллы, которые хорошо растворяются в воде.

   Физические свойства

   Элемент представляет собой кристаллы (пластины или иголки) черно-красного или фиолетового цвета.

   Оксид хрома (6) гигроскопичен и может расплавиться на воздухе.

   Элемент при атмосферном давлении разлагается ниже температуры кипения.

   Химические свойства

   Это кислотный оксид. При его растворении может образовываться хромовая кислота или дихромовая кислота. Хромовый ангидрид может взаимодействовать с щелочами и образовывать хроматы.

   Является сильным окислителем. К примеру, этанол и ацетон, а также многие другие органические вещества могут самовоспламеняться или даже взрываться при взаимодействии с ним. Также может окислять уголь, йод, фосфор, серу.

  История открытия хромового ангидрида

   Сибирь стала родиной хрома. Еще в 18м веке был обнаружен материал крокоит, имеющий красную окраску. Но как хром и его же оксид выделить долгое время не удавалось. Даже неодинаковый окрас хромовых  соединений не побуждал ученых к подробным исследованиям.

   Впервые этот факт привлек внимание немецкого ученого И. Лемана. Он растворил минерал в соляной кислоте и увидел, что раствор имеет красивый изумрудный цвет. Он посчитал, что это свинец, который загрязнен примесями. А эти примеси и были соединениями.... хрома! Но Леман в тот момент так и не понял этого.

   И еще долго многим ученым не удавалось выделить этот элемент, до момента пока это сделал Л. Воклен в конце 18 века. Он провел тщательные исследования и пришел к выводу, что образовавшийся желтоватый  раствор - неизвестный ранее элемент. Он продолжил опыты, добавляя различные реактивы и каждый раз получал новую окраску. Поэтому название хром получил от греческого "крашу", но нарекли его так уже А. Фуркруа и Р. Аюи. В тоже время, что и Воклен новый элемент выделил и М. Клапрот.

   Сегодня в мире добывается 11-14 тонн хромитов. ЮАР занимает ведущее место, за ней следует Казахстан, обеспечивая 20 процентов мировых потребностей. Добывают его в шахтах из-за большого залегания. На мировом рынке цены колеблются от 40 до 120 долларов за тонну. 

snab365.ru

Хром - это... Что такое Хром?

Внешний вид простого вещества Свойства атома Имя, символ, номер Атомная масса(молярная масса) Электронная конфигурация Радиус атома Химические свойства Ковалентный радиус Радиус иона Электроотрицательность Электродный потенциал Степени окисления Энергия ионизации(первый электрон) Термодинамические свойства простого вещества Плотность (при н. у.) Температура плавления Температура кипения Теплота плавления Теплота испарения Молярная теплоёмкость Молярный объём Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки Параметры решётки Температура Дебая Прочие характеристики Теплопроводность
Chromium crystals and 1cm3 cube.jpg Твёрдый металл голубовато-белого цвета

Хром / Chromium (Cr), 24

51,9961 а. е. м. (г/моль)

[Ar] 3d5 4s1

130 пм

118 пм

(+6e)52 (+3e)63 пм

1,66 (шкала Полинга)

-0.74

6, 3, 2, 0

652,4 (6,76) кДж/моль (эВ)

7,19 г/см³

2130 K

2945 K

21 кДж/моль

342 кДж/моль

23,3[1] Дж/(K·моль)

7,23 см³/моль

кубическаяобъёмноцентрированая

2,885 Å

460 K

(300 K) 93,9 Вт/(м·К)

Хром — элемент побочной подгруппы шестой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 24. Обозначается символом Cr (лат. Chromium). Простое вещество хром (CAS-номер: 7440-47-3) — твёрдый металл голубовато-белого цвета.

История

В 1766 году в окрестностях Екатеринбурга был обнаружен минерал, который получил название «сибирский красный свинец», PbCrO4. Современное название — крокоит. В 1797 французский химик Л. Н. Воклен выделил из него новый тугоплавкий металл (скорее всего Воклен получил карбид хрома).

Происхождение названия

Название элемент получил от греч. χρῶμα — цвет, краска — из-за разнообразия окраски своих соединений.

Нахождение в природе

Хром является довольно распространённым элементом (0,02 масс. долей, %). Основные соединения хрома — хромистый железняк (хромит) FeO·Cr2O3. Вторым по значимости минералом является крокоит PbCrO4.

Месторождения

Самые большие месторождения хрома находятся в ЮАР (1 место в мире), Казахстане, России, Зимбабве, Мадагаскаре. Также есть месторождения на территории Турции, Индии, Армении[2], Бразилии, на Филиппинах[3].

Главные месторождения хромовых руд в РФ известны на Урале (Донские и Сарановское).

Разведанные запасы в Казахстане составляют свыше 350 миллионов тонн (2 место в мире)[3].

Геохимия и минералогия

Среднее содержание хрома в различных изверженных породах резко непостоянно. В ультраосновных породах (перидотитах) оно достигает 2 кг/т, в основных породах (базальтах и др.) — 200 г/т, а в гранитах десятки г/т. Кларк хрома в земной коре 83 г/т. Он является типичным литофильным элементом и почти весь заключен в минералах типа хромшпинелидов. Хром вместе с железом, титаном, никелем, ванадием и марганцем составляют одно геохимическое семейство.

Различают три основных минерала хрома: магнохромит (Mn, Fe)Cr2O4, хромпикотит (Mg, Fe)(Cr, Al)2O4 и алюмохромит (Fe, Mg)(Cr, Al)2O4. По внешнему виду они неразличимы и их неточно называют «хромиты». Состав их изменчив:

  • Cr2O3 18—62 %,
  • FeO 1—18 %,
  • MgO 5—16 %,
  • Al2O3 0,2 — 0,4 (до 33 %),
  • Fe2O3 2 — 30 %,
  • примеси TiO2 до 2 %,
  • ZnO до 5 %,
  • MnO до 1 %; присутствуют также Co, Ni и др.

Собственно хромит, то есть FeCr2O4 сравнительно редок. Помимо различных хромитов, хром входит в состав ряда других минералов — хромовой слюды (фуксита), хромового хлорита, хромвезувиана, хромдиопсида, хромтурмалина, хромового граната (уваровита) и др., которые нередко сопровождают руды, но сами промышленного значения не имеют. В экзогенных условиях хром, как и железо, мигрирует в виде взвесей и может накапливаться в глинах. Наиболее подвижной формой являются хроматы.

Получение

Хром встречается в природе в основном в виде хромистого железняка Fe(CrO2)2 (хромит железа). Из него получают феррохром восстановлением в электропечах коксом (углеродом):

\mathsf{Fe(CrO_2)_2 + 4C \rightarrow Fe + 2Cr + 4CO}

Феррохром применяют для производства легированных сталей.

Чтобы получить чистый хром, реакцию ведут следующим образом:

1) сплавляют хромит железа с карбонатом натрия (кальцинированная сода) на воздухе:

\mathsf{4Fe(CrO_2)_2 + 8Na_2CO_3 + 7O_2 \rightarrow 8Na_2CrO_4 + 2Fe_2O_3 + 8CO_2}

2) растворяют хромат натрия и отделяют его от оксида железа;

3) переводят хромат в дихромат, подкисляя раствор и выкристаллизовывая дихромат;

4) получают чистый оксид хрома восстановлением дихромата натрия углём:

\mathsf{Na_2Cr_2O_7 + 2C \rightarrow Cr_2O_3 + Na_2CO_3 + CO}

5) с помощью алюминотермии получают металлический хром:

\mathsf{Cr_2O_3 + 2Al \rightarrow Al_2O_3 + 2Cr + 130 kcal}

6) с помощью электролиза получают электролитический хром из раствора хромового ангидрида в воде, содержащего добавку серной кислоты. При этом на катодах совершаются в основном 3 процесса:

  • восстановление шестивалентного хрома до трехвалентного с переходом его в раствор;
  • разряд ионов водорода с выделением газообразного водорода;
  • разряд ионов, содержащих шестивалентный хром, с осаждением металлического хрома;
\mathsf{Cr_2O_7^{2-} + 14H^+ + 12e^-\rightarrow 2Cr + 7H_2O}

Физические свойства

В свободном виде — голубовато-белый металл с кубической объемно-центрированной решеткой, а = 0,28845 нм. При температуре 39 °C переходит из парамагнитного состояния в антиферромагнитное (точка Нееля).

Хром имеет твердость по шкале Мооса 5.[4] Очень чистый хром достаточно хорошо поддаётся механической обработке.

Химические свойства

Характерные степени окисления

Для хрома характерны степени окисления +2, +3 и +6. (см. табл.) Практически все соединения хрома окрашены[5].

Степень окисления Оксид Гидроксид Характер Преобладающие формы в растворах Примечания
+2 CrO (чёрный) Не существует Основный Cr2+ (соли голубого цвета) Очень сильный восстановитель
+3 Cr2O3(зелёный) Cr(OH)3 Амфотерный Cr3+ (зеленые или лиловые соли)[Cr(OH)4]- (зелёный)
+4 CrO2 не существует Несолеобразующий - Встречается редко, малохарактерна
+6 CrO3(красный) h3CrO4h3Cr2O7 Кислотный CrO42- (хроматы, желтые)Cr2O72- (дихроматы, оранжевые) Переход зависит от рН среды. Сильнейший окислитель, гигроскопичен, очень ядовит.

Простое вещество

Устойчив на воздухе за счёт пассивирования. По этой же причине не реагирует с серной и азотной кислотами. При 2000 °C сгорает с образованием зелёного оксида хрома(III) Cr2O3, обладающего амфотерными свойствами.

Синтезированы соединения хрома с бором (бориды Cr2B, CrB, Cr3B4, CrB2, CrB4 и Cr5B3), с углеродом (карбиды Cr23C6, Cr7C3 и Cr3C2), c кремнием (силициды Cr3Si, Cr5Si3 и CrSi) и азотом (нитриды CrN и Cr2N).

Соединения Cr(+2)

Степени окисления +2 соответствует основный оксид CrO (чёрный). Соли Cr2+ (растворы голубого цвета) получаются при восстановлении солей Cr3+ или дихроматов цинком в кислой среде («водородом в момент выделения»):

\mathsf{2Cr^{3+} \xrightarrow[Zn, HCl]{[H]} 2Cr^{2+}}

Все эти соли Cr2+ — сильные восстановители вплоть до того, что при стоянии вытесняют водород из воды[6]. Кислородом воздуха, особенно в кислой среде, Cr2+ окисляется, в результате чего голубой раствор быстро зеленеет.

Коричневый или желтый гидроксид Cr(OH)2 осаждается при добавлении щелочей к растворам солей хрома(II).

Синтезированы дигалогениды хрома CrF2, CrCl2, CrBr2 и CrI2

Соединения Cr(+3)

Степени окисления +3 соответствует амфотерный оксид Cr2O3 и гидроксид Cr(OH)3 (оба — зелёного цвета). Это — наиболее устойчивая степень окисления хрома. Соединения хрома в этой степени окисления имеют цвет от грязно-лилового (ион [Cr(h3O)6]3+ до зелёного (в координационной сфере присутствуют анионы).

Cr3+ склонен к образованию двойных сульфатов вида MICr(SO4)2·12h3O (квасцов)

Гидроксид хрома (III) получают, действуя аммиаком на растворы солей хрома (III):

\mathsf{Cr^{3+} + 3NH_3 + 3H_2O \rightarrow Cr(OH)_3\downarrow + 3NH_4^+}

Можно использовать растворы щелочей, но в их избытке образуется растворимый гидроксокомплекс:

\mathsf{Cr^{3+} + 3OH^- \rightarrow Cr(OH)_3\downarrow} \mathsf{Cr(OH)_3 + 3OH^- \rightarrow [Cr(OH)_6]}

Сплавляя Cr2O3 со щелочами получают хромиты:

\mathsf{Cr_2O_3 + 2NaOH \rightarrow 2NaCrO_2 + H_2O}

Непрокаленный оксид хрома(III) растворяется в щелочных растворах и в кислотах:

\mathsf{Cr_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2CrCl_3 + 3H_2O}

При окислении соединений хрома(III) в щелочной среде образуются соединения хрома(VI):

\mathsf{2Na_3[Cr(OH)_6] + 3H_2O_2 \rightarrow 2Na_2CrO_4 + 2NaOH + 8H_2O}

То же самое происходит при сплавлении оксида хрома (III) со щелочью и окислителями, или со щелочью на воздухе (рассплав при этом приобретает жёлтую окраску):

\mathsf{2Cr_2O_3 + 8NaOH + 3O_2 \rightarrow 4Na_2CrO_4 + 4H_2O}

Соединения хрома (+4)

При осторожном разложении оксида хрома(VI) CrO3 в гидротермальных условиях получают оксид хрома(IV) CrO2, который является ферромагнетиком и обладает металлической проводимостью.

Среди тетрагалогенидов хрома устойчив CrF4, тетрахлорид хрома CrCl4 существует только в парах.

Соединения хрома (+6)

Степени окисления +6 соответствует кислотный оксид хрома (VI) CrO3 и целый ряд кислот, между которыми существует равновесие. Простейшие из них — хромовая h3CrO4 и двухромовая h3Cr2O7. Они образуют два ряда солей: желтые хроматы и оранжевые дихроматы соответственно.

Оксид хрома (VI) CrO3 образуется при взаимодействии концентрированной серной кислоты с растворами дихроматов. Типичный кислотный оксид, при взаимодействии с водой он образует сильные неустойчивые хромовые кислоты: хромовую h3CrO4, хромат K2CrO4:

\mathsf{Cr_2O_7^{2-} + 2OH^- \rightarrow 2CrO_4^{2-} + H_2O}

До высокой степени полимеризации, как это происходит у вольфрама и молибдена, не доходит, так как полихромовая кислота распадается на оксид хрома(VI) и воду:

\mathsf{H_2Cr_nO_{3n+1} \rightarrow H_2O + nCrO_3}

Растворимость хроматов примерно соответствует растворимости сульфатов. В частности, желтый хромат бария BaCrO4 выпадает при добавлении солей бария как к растворам хроматов, так и к растворам дихроматов:

\mathsf{Ba^{2+} + CrO_4^{2-} \rightarrow BaCrO_4\downarrow} \mathsf{2Ba^{2+} + Cr_2O_7^{2-} + H_2O \rightarrow 2BaCrO_4\downarrow + 2H^+}

Образование кроваво-красного малорастворимого хромата серебра используют для обнаружения серебра в сплавах при помощи пробирной кислоты.

Известны пентафторид хрома CrF5 и малоустойчивый гексафторид хрома CrF6. Также получены летучие оксигалогениды хрома CrO2F2 и CrO2Cl2 (хромилхлорид).

Соединения хрома(VI) — сильные окислители, например:

\mathsf{K_2Cr_2O_7 + 14HCl \rightarrow 2CrCl_3 + 2KCl + 3Cl_2\uparrow + 7H_2O}

Добавление к дихроматам перекиси водорода, серной кислоты и органического растворителя (эфира) приводит к образованию синего пероксида хрома CrO5L (L — молекула растворителя), который экстрагируется в органический слой; данная реакция используется как аналитическая.

Применение

Хром — важный компонент во многих легированных сталях (в частности, нержавеющих), а также и в ряде других сплавов. Используется в качестве износоустойчивых и красивых гальванических покрытий (хромирование). Хром применяется для производства сплавов: хром-30 и хром-90, незаменимых для производства сопел мощных плазмотронов и в авиакосмической промышленности.

Биологическая роль и физиологическое действие

Хром — один из биогенных элементов, постоянно входит в состав тканей растений и животных. У животных хром участвует в обмене липидов, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов. Снижение содержания хрома в пище и крови приводит к уменьшению скорости роста, увеличению холестерина в крови.

В чистом виде хром довольно токсичен, металлическая пыль хрома раздражает ткани лёгких. Соединения хрома(III) вызывают дерматиты. Соединения хрома(VI) приводят к разным заболеваниям человека, в том числе и онкологическим. ПДК хрома(VI) в атмосферном воздухе 0,0015 мг/м³.

Интересные факты

  • Основанный на реальных событиях фильм «Эрин Брокович» режиссёра Стивена Содерберга рассказывает о крупном судебном процессе, связанном с загрязнением окружающей среды шестивалентным хромом, в результате которого у многих людей развились серьёзные заболевания.[7]

См. также

Примечания

Ссылки

 Просмотр этого шаблона Электрохимический ряд активности металлов

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, h3, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

dis.academic.ru


Смотрите также