Реферат: Хром. Реферат на тему хром

Реферат - Хром - Элементы периодической системы менделеева

Введение. 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. 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. Расположение электронов на 3d- и 4s-орбиталях атома хрома можно представить схемой: Отсюда 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 = CrSi

На 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 иона

При 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 хрома

Гидроксиды элементов III периода

Хром 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 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. Резюме. ...Прежде чем закончить рассказ о хроме, мы вновь обратимся к воспоминаниям В. С. Емельянова. «Года два назад,—писал ученый в 1967 году, — я узнал глубоко взволновавшую меня новость, оставшуюся в нашей стране — увы! — незамеченной. Мы продали партию феррохрома Англии — стране, которая всегда была для нас символом технического прогресса. И вот теперь Англия покупает наш феррохром! Англичане понимают толк в том, что покупают».

Список Литературы: 1. «Химия за 11 класс». Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман 2. «Неорганическая химия за 9 класс». Ю.В. Ходаков, Д.А. Эпштейн, П.А. Глоризов. 3. «Химия для подготовительных отделений». Г.П. Хомченко. 4. Интернет.

8

www.ronl.ru

Хром - страница 2

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.

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.

Расположение электронов на 3d- и 4s-орбиталях атома хрома можно представить схемой:

Отсюда 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 иона

При 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

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.

Резюме.

...Прежде чем закончить рассказ о хроме, мы вновь обратимся к воспоминаниям В. С. Емельянова. «Года два назад,—писал ученый в 1967 году, — я узнал глубоко взволновавшую меня новость, оставшуюся в нашей стране — увы! — незамеченной. Мы продали партию феррохрома Англии — стране, которая всегда была для нас символом технического прогресса. И вот теперь Англия покупает наш феррохром! Англичане понимают толк в том, что покупают».

Список Литературы:

1.    «Химия за 11 класс». Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман

2.    «Неорганическая химия за 9 класс». Ю.В. Ходаков, Д.А. Эпштейн, П.А. Глоризов.

3.    «Химия для подготовительных отделений». Г.П. Хомченко.

4.    Интернет.

www.coolreferat.com

Читать реферат по химии: "Хром"

(Назад) (Cкачать работу)

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

ХРОМ (Chromium) Cr — химический элемент VI группы- 2 -Московская сельскохозяйственная академия имени Тимирязева. Реферат студента первого курса зооинженерного факультетагруппы №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(2,38%). Важнейший искусственно радиоактивный изотоп Сг51 (Т=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 электролизомраствора СгСl.

Хром — весьма распространенный элемент. Его содер­жание в земной коревес. %. 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 CaCr(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 CrO в хромите (теоретически 68%) обычно составляет 42—55%. Окраска хромита от темно-коричневой до черной, блеск жирный; плотность от 4,6 для высокосортных руд до 4,0 для низкосорт­ных, температура плавления 1545—1730° в зависимости от состава, твердость 5,5 по шкале Мооса. Хромит образовался при кристаллизации ультраосновных пород. Промышленные руды встречаются в виде штоков, линз, по­лос, среди интрузивных пород — фунитов, перидоти­тов, изредка пироксенитов. Важнейшие месторожде­ния в России находятся на Северном Урале (Сарановское), в западной части Казахстана, на Южном Урале (Южно-Кемпирсайское), в Закавказье. За рубежом хромит добывается в ЮАР, Южной Родезии, Турции, на Фи­липпинах, в Н. Каледонии и в Греции.

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% СгО и имеющий отношениеCr: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 ангидридобразует две кислоты:

—хромовую

—дихромовую

Обе эти кислоты существуют только в водном раство­ре. Состояние равновесия:

жёлтыйоранжевый

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 калияжелтый 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 натрияиобразуют 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. КеременчугскаяБольшой справочник школьника…………. Издательство “Дрофа”Химический словарь………………………. Решение задач по химии Справочник школьника… Н. И. Берман

▼ Растворимость хроматов и бихроматов.

referat.co

Хром

Реферат

ТЕМА:

Хром 

               Выполнил: Фединяк С.

                Проверил: Гуляева Т.А.

КАРАГАНДА 2001г. Оглавление:

Введение............................................................................................ 3

Нахождение в природе..................................................................... 3

Происхождение................................................................................. 4

Получение.......................................................................................... 5

Физические свойства......................................................................... 5

Химические свойства......................................................................... 6

Применение....................................................................................... 8

Резюме............................................................................................. 10

Список Литературы:....................................................................... 11

Введение.

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.

ua.coolreferat.com

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

Введение.

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.

Расположение электронов на 3d- и 4s-орбиталях атома хрома можно представить схемой:

Отсюда 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:

1. «Химия за 11 класс». Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман
2. «Неорганическая химия за 9 класс». Ю.В. Ходаков, Д.А. Эпштейн, П.А. Глоризов.
3. «Химия для подготовительных отделений». Г.П. Хомченко.
4. Интернет.

ua.coolreferat.com

Реферат Хром - коллекция рефератов EDPORTAL.RU

<img src="/cache/referats/4579/image001.gif" v:shapes="_x0000_s1037 _x0000_s1034 _x0000_s1035 _x0000_s1036">

Реферат

ТЕМА:

Хром 

              Выполнил: Фединяк С.

               Проверил: Гуляева Т.А.

КАРАГАНДА 2001г.

Оглавление:

 TOC o «1-3» Введение.… PAGEREF_Toc512701342 h 3

Нахождение в природе.… PAGEREF_Toc512701343 h 3

Происхождение.… PAGEREF_Toc512701344 h 4

Получение.… PAGEREF_Toc512701345 h 5

Физические свойства.… PAGEREF_Toc512701346 h 5

Химические свойства.… PAGEREF_Toc512701347 h 6

Применение.… PAGEREF_Toc512701348 h 8

Резюме.… PAGEREF_Toc512701349 h 10

Список Литературы:… PAGEREF_Toc512701350 h 11

Введение.

К металлампобочных 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 рассматриваютсяобщие характеристики подгрупп хрома и семейства железа.

Побочнуюподгруппу VI группы составляют следующиеэлементы — хром Cr, молибден Мо и вольфрам W.Хром возглавляетпобочную подгруппу 4 группы. Его электронная формула +24Cr 1s2|2s22p6|3s23p63d5|4s1

На внешнемэнергетическом уровне атомов хрома и молибдена содержится по одному электрону,вольфрама — два электрона, что обусловливает металлический характер этихэлементов и отлично от элементов главной подгруппы. В соответствии с числомвалентных электронов они проявляют максимальную степень окисления +6 и образуютоксиды типа RO3, которымсоответствуют кислоты общей формулы h3RO4.Силакислот закономерно снижается от хрома к вольфраму. Большинство солей этихкислот в воде малорастворимо, хорошо растворяются только соли щелочных металлови аммония.

Элементыподгруппы хрома проявляют также степени окисления +5, +4, +3, +2. Но наиболеетипичны соединения высшей степени окисления, которые во многом весьма похожи насоответствующие соединения серы. С водородом элементы подгруппы хромасоединений не образуют.

С ростомпорядкового номера в подгруппе возрастает температура плавления металлов.Вольфрам плавится при 3390 °С. Это самый тугоплавкий металл. Поэтому егоиспользуют для изготовления нитей в электрических лампочках накаливания.

Металлыподгруппы хрома в обычных условиях весьма устойчивы к воздействию воздуха иводы. При нагревании взаимодействуют с кислородом, галогенами, азотом,фосфором, углем, кремнием и др. Известны их многочисленные сплавы с другимиметаллами. Сплавы и сами металлы — весьма ценные материалы современнойтехники.

По физическим ихимическим свойствам молибден и вольфрам сходны между собой и несколько отличаютсяот хрома. Химическая активность металлов в ряду хром — молибден — вольфрамзаметно понижается.

Нахождение в природе.

Хром встречаетсяв виде соединений в различныхминералах. Наиболее распространен минерал хромит, или хромистый железняк FeCr204, богатые месторождениякоторого имеются на Урале и в Казахстане. Массовая доля хрома в земной коресоставляет 0,03%. Хром обнаружен на Солнце, звездах и в метеоритах.

… Еще в 1766 годупетербургский профессор химии И. Г. Леман описал новый минерал, найденный наУрале на Березовском руднике, в 15 километрах от Екатеринбурга (нынеСвердловск). Обрабатывая камень соляной кислотой, Леман получилизумрудно-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, которыеразрабатываются с 1752 года. В них наряду с золотом добываются серебро исвинцовые руды, а также находят замечательный красный свинцовый минерал,который не был обнаружен больше ни в одном другом руднике России. Эта свинцоваяруда бывает разного цвета (иногда похожего на цвет киновари), тяжелая иполупрозрачная… Иногда маленькие неправильные пирамидки этого минерала бываютвкраплены в кварц подобно маленьким рубинам. При размельчении в порошок онадает красивую желтую краску...».

В 1936 году в Казахстане, врайоне Актюбинска, были найдены огромные залежи хромита — основногопромышленного сырья для производства феррохрома. В годы войны на базе этогоместорождения был построен Актюбинский ферросплавный завод, которыйвпоследствии стал крупнейшим предприятием по выпуску феррохрома и хрома всехмарок.

Богат хромистой рудой иУрал. Здесь расположено большое число месторождений этого металла: Сарановское,Верблюжьегорское, Алапаевское, Монетная дача, Халиловское и др. По разведаннымзапасам 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 располагаютлишь очень бедными рудами, практически не пригодными для производстваферрохрома. Всего же на долю хрома приходится 0,02% земной коры.

Происхождение.

Найденный минерал был назван«сибирским красным свинцом». Впоследствии за ним закрепилось название«крокоит».

Образецэтого минерала был в конце XVIII века привезен Палласом в Париж. Крокоитомзаинтересовался известный французский химик Луи Никола Воклен. В 1796 году онподверг минерал химическому анализу. «Все образцы этого вещества, которыеимеются в нескольких минералогических кабинетах Европы, — писал Воклен в своемотчете, — были получены из этого (т. е. Березовского.—С. В.) золотого рудника.Раньше рудник был очень богат этим минералом, однако говорят, что несколько летназад запасы минерала в руднике истощились и теперь этот минерал покупают навес золота, в особенности, если он желтый. Образцы минерала, не имеющиеправильных очертаний или расколотые на кусочки, годятся для использования их вживописи, где они ценятся за свою желто-оранжевую окраску, не изменяющуюся навоздухе… Красивый красный цвет, прозрачность и кристаллическая формасибирского красного минерала заставила минералогов заинтересоваться егоприродой и местом, где он был найден; большой удельный вес и сопутствующая емусвинцовая руда, естественно, заставляли предполагать о наличии свинца в этомминерале...».

Один из друзей Воклена предложил ему назвать элемент хромом (по-гречески«хрома» — окраска) из-за яркого разнообразного цвета его соединений. Междупрочим, слог «хром» в значении «окрашенный» входит во многие термины, несвязанные с элементом хромом: слово «хромосома», например, в переводе сгреческого означает «тело, которое окрашивается»; для получения цветного,изображения пользуются прибором хромоскопом; фотолюбителям хорошо известныпленки «изопанхром», «панхром», «ортохром»; яркие образования в атмосфереСолнца астрофизики называют хромосферными вспышками и т. д.

Сначала Воклену не понравилось предложенное название, поскольку открытыйим металл имел скромную серую окраску и как будто не оправдывал своего имени.Но друзья все же сумели уговорить Воклена и, после того как французскаяАкадемия наук по всей форме зарегистрировала его открытие, химики всего миравнесли слово «хром» в списки известных науке элементов.

Свое названиехром получил от греческого слова «хрома» — краска за то, что все соединенияхрома имеют яркие окраски.

Получение.

Металлическийхром получают восстановлением оксида хрома (III) при нагревании с алюминием:

Сr2О3+ 2Аl = Аl2О3 +2Сr

Металлическийхром получают также электролизом водных растворов соединений хрома.

В 1797 году Воклен повториланализ. Растертый в порошок крокоит он поместил в раствор углекислого калия ипрокипятил. В результате опыта ученый получил углекислый свинец и желтыйраствор, в котором содержалась калиевая соль неизвестной тогда кислоты. Придобавлении к раствору ртутной соли образовывался красный осадок, после реакциисо свинцовой солью появлялся желтый осадок, а введение хлористого оловаокрашивало раствор в зеленый цвет. После осаждения соляной кислотой свинцаВоклен выпарил фильтрат, а выделившиеся красные кристаллы (это был хромовыйангидрид) смешал с углем, поместил в графитовый тигель и нагрел до высокойтемпературы. Когда опыт был закончен, ученый обнаружил в тигле множество серыхсросшихся 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 наферросплавные заводы, где выплавляются различные сорта феррохрома и металлическогохрома.

Впервые феррохром былполучен в 1820 году восстановлением смеси окислов железа и хрома древеснымуглем в тигле. В 1854 году удалось получить чистый металлический хромэлектролизом водных растворов хлорида хрома. К этому же времени относятся ипервые попытки выплавить углеродистый феррохром в доменной печи. В 1865 годубыл выдан первый патент на хромистую сталь. Потребность в феррохроме началарезко расти.

Важную роль в развитиипроизводства феррохрома сыграл электрический ток, точнее электротермическийспособ получения металлов и сплавов. В 1893 году французский ученый Муассанвыплавил в электропечи углеродистый феррохром, содержащий 60% хрома и 6%углерода.

В дореволюционной Россииферросплавное производство развивалось черепашьими темпами. Мизерные количестваферросилиция и ферромарганца выплавляли доменные печи южных заводов. В 1910году на берегу реки Сатки (Южный Урал) был построен маленькийэлектрометаллургический завод «Пороги», который стал производить феррохром, азатем и ферросилиций. Но об удовлетворении нужд своей промышленности не моглобыть и речи: потребность России в ферросплавах приходилось почти полностью покрыватьввозом их из других стран.

Физические свойства.

Хром —серовато-белый блестящий металл по внешнему виду похож на сталь. Из металлов онсамый твердый, его плотность 7,19 г/см3, т. пл. 1855 °С. Природныйхром состоит из смеси пяти изотопов с массовымичислами 50, 52, 53, 54 и 56. Радиоактивные изотопы получены искусственно.

Хром обладает всемихарактерными свойствами металлов — хорошо проводит тепло, почти не оказываетсопротивления 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. Вэтой температурной точке внутреннее трение хрома достигает максимума, а модульупругости падает до минимальных значений. Так же внезапно изменяются электропроводность,коэффициент линейного расширения, термоэлектродвижущая сила. Пока ученые немогут объяснить эту аномалию.

Даже незначительные примесиделают хром очень хрупким, поэтому в качестве конструкционного материала егопрактически не применяют, зато как легирующий элемент он издавна пользуется уметаллургов почетом. Небольшие добавки его придают стали твердость иизносостойкость. Такие свойства присущи шарикоподшипниковой стали, в составкоторой, наряду с хромом (до 1,5%), входит углерод (около 1%). Образующиеся вней карбиды хрома отличаются исключительной твердостью — они-то и позволяютметаллу уверенно сопротивляться одному из опаснейших врагов — износу.

В качествепредставителя металлов, относящихся к побочным подгруппам периодическойсистемы, 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 достраивающимсяпредпоследним электронным слоем атома, отличается тугоплавкостью и твердостью.По твердости хром превосходит все металлы, он царапает стекло.

Химические свойства.

<img src="/cache/referats/4579/image005.jpg" v:shapes="_x0000_s1031"> Расположениеэлектронов на 3d- и 4s-орбиталях атома хрома можно представить схемой:

Отсюда видно,что хром  может проявлять в соединенияхразличные степени окисления — от +1 до +6; из них наиболее устойчивы соединенияхрома со степенями окисления +2, +3, +6. Таким образом, в образованиихимических связей участвует не только электрон внешнего уровня, но и пятьэлектронов d-подуровня второго снаружиуровня.

Как и уалюминия, на поверхности хрома образуется оксидная пленка Сr2О3. Поэтому хром в разбавленных серной и солянойкислотах начинает растворяться не сразу, а после растворения оксидной пленки:

Cr +2H+=Cr5+ + h3<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">­

В азотной иконцентрированной серной кислотах хром не растворяется, так как его оксиднаяпленка упрочняется, т. е. хром переходит в пассивное состояние. По этой жепричине не взаимодействуют с хромом разбавленные серная и соляная кислоты,содержащие растворенный кислород. Пассивацию хрома можно устранить очисткой поверхностиметалла.

При высокойтемпературе хром горит в кислороде, образуя оксид Cr2О3.Раскаленный хром реагирует с парами воды:

2Cr + ЗН2О = Cr2О3 + ЗН2 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; color:black;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">­

Металлическийхром при нагревании реагирует также с галогенами, галогеноводородами, серой, азотом,фосфором, углем, кремнием и бором. Например:

Cr + 2HF = CrF2 + h3 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; color:black;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">­

;       2Cr + N2 = 2CrN

2Cr + 3S= Cr2S3;      Cr +Si = CrSi

На воздухе хромсовершенно не изменяется. Поэтому хромом с помощью электролиза его соединенийпокрывают — хромируют — стальные изделия для предохранения их от ржавления имеханического износа. Эти же качества хром придает своим сплавам с железом —хромистым сталям. К ним относится нержавеющая сталь, содержащая около 12% хрома.

В бытнержавеющая сталь вошла в виде вилок, ножей и других предметов домашнегообихода. Блестящие, серебристого цвета полосы нержавеющей стали украшают аркистанции «Маяковская» Московского метрополитена.

При химическихреакциях атом хрома может отдавать, кроме единственного электрона наружногослоя, до 5 электронов предпоследнего слоя, т. е. проявлять высшую степеньокисления (+6). Но, как и все элементы с достраивающимся предпоследним слоематома, хром проявляет несколько значений степеней окисления, т. е. кромевысшего и низшие значения, а именно + 2 и + 3. У металлов с переменнойвалентностью, как и у элементов одного и того же периода, например III, свозрастанием степени окисления уменьшается радиус иона. Так, у хрома:

<img src="/cache/referats/4579/image007.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1026">

Радиусиона

При этом соблюдаетсята же самая закономерность в изменении химических свойств соединений металла свозрастанием его степени окисления, как у элементов одного и того же периода, аименно:

1. Свозрастанием степени окисления основные свойства гидроксидов ослабляются, акислотные усиливаются.

2. Приодинаковых значениях степени окисления и близких значениях ионного радиусахимические свойства гидроксидов элементов оказываются сходными.

Это мы инаблюдаем на гидроксидах хрома, учитывая близость численных значений радиусовионов Сг2 и Mg2 ; Сг3и А13; С г6 и S6*:

<img src="/cache/referats/4579/image009.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1027">

Гидроксидыхрома

Гидроксидыэлементов III периода

Хром образуеттри ряда соединений:

<img src="/cache/referats/4579/image011.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1029">

Познакомимся  с важнейшими из этих соединений. Прирастворении хрома в кислотах получаются соли, в которых хром двухвалентен, например:

<img src="/cache/referats/4579/image013.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1028">

Соединениядвухвалентного хрома сходны по составу и свойствам с соединениями магния;гидроксид хрома (II) является основанием.

проявляют всесоединения, в которых содержится хром в степени окисления +6: оксид

Применение.

Хром широко используется, как добавочный материал к металлам, для получениявысококачественной стали, подшипников и др. данный процесс называется хромированием.

Молодое Советскоегосударство не могло зависеть от капиталистических стран в такой важнейшей отраслипромышленности, как производство качественных сталей, являющейся основнымпотребителем ферросплавов. Чтобы воплотить в жизнь грандиозные планыиндустриализации нашей страны, требовалась сталь—конструкционная,инструментальная, нержавеющая, шарикоподшипниковая, автотракторная. Один изважнейших компонентов этих сталей — хром.

Уже в 1927—1928 годахначалось проектирование и строительство ферросплавных заводов. В 1931 годувошел в строй Челябинский завод ферросплавов, ставший первенцем нашейферросплавной промышленности. Один из создателей советской качественнойметаллургии член-корреспондент Академии наук СССР В. С. Емельянов в эти годынаходился в Германии, куда он был направлен для изучения опыта зарубежныхспециалистов.

Да, в то время нашахромистая руда вывозилась не только в Германию, но и в Швецию, Италию, США. И уних же нам приходилось покупать феррохром.

Нокогда вслед за Челябинским в 1933 году были построены еще два ферросплавныхзавода—в Запорожье и Зестафони, наша страна не только прекратила ввозитьважнейшие ферросплавы, в том числе и феррохром, но и получила возможностьэкспортировать их за границу. Качественная металлургия страны была практическиполностью обеспечена необходимыми материалами отечественного производства.

«Нержавейка»—сталь, отличнопротивостоящая коррозии и окислению, содержит примерно 17—19% хрома и 8—13%никеля. Но этой стали углерод вреден: карбидообразующие «наклонности» хромаприводят к тому, что большие количества этого элемента связываются в карбиды,выделяющиеся на границах зерен стали, а сами зерна оказываются бедны хромом ине могут стойко обороняться против натиска кислот и кислорода. Поэтомусодержание углерода в нержавеющей стали должно быть минимальным (не более0,1%).

При высоких температурахсталь может покрываться «чешуей» окалины. В некоторых машинах деталинагреваются до сотен градусов. Чтобы сталь, из которой сделаны эти детали, не«страдала» окалинообразованием, в нее вводят 25—30% хрома. Такая стальвыдерживает температуры до 1000°С!

В качестве нагревательных элементовуспешно служат сплавы хрома с никелем — нихромы. Добавка к хромоникелевымсплавам кобальта и молибдена придает металлу способность переносить большиенагрузки при t = 650—900° С. Из этих сплавовделают, например, лопатки газовых турбин.Сплав кобальта, молибденаи хрома («комохром») безвреден для человеческого организма и поэтомуиспользуется в восстановительной хирургии.

Одна из американских фирмнедавно создала новые материалы, магнитные свойства которых изменяются подвлиянием температуры. Эти материалы, основу которых составляют соединениямарганца, хрома и сурьмы, по мнениюученых, найдут применение в различных автоматических устройствах, чувствительныхк колебаниям температуры, и смогут заменить более дорогие термоэлементы.

Хромиты широко используют ив огнеупорной промышленности. Магнезитохромитовый кирпич—отличный огнеупорныйматериал для футеровки мартеновских печей и других металлургических агрегатов.Этот материал обладает высокой термостойкостью, ему не страшны многократныерезкие изменения температуры.

Химики используют хромитыдля получения бихроматов калия и натрия, а также хромовых квасцов, которыеприменяются для дубления кожи, придающего ей красивый блеск и прочность. Такуюкожу называют «хромом», а сапоги из нее «хромовыми».

Как бы оправдывая своеназвание, хром принимает деятельное участие в производстве красителей длястекольной, керамической, текстильной промышленности.

Окись хрома позволилатракторостроителям значительно сократить сроки обкатки двигателей. Обычно этаоперация, во время которой все трущиеся детали должны «привыкнуть» друг кдругу, продолжалась довольно долго и это, конечно, не очень устраивалоработников тракторных заводов. Выход из положения был найден, когда удалосьразработать новую топливную присадку, в состав которой вошла окись хрома.Секрет действия присадки прост: при сгорании топлива образуются мельчайшиеабразивные частицы окиси хрома, которые, оседая на внутренних стенках цилиндрови других подвергающихся трению поверхностях, быстро ликвидируют шероховатости,полируют и плотно подгоняют детали. Эта присадка в сочетании с новым сортоммасла позволила в 30 раз сократить продолжительность обкатки.

Недавно окись хромаприобрела еще одну интересную «специальность»: в США изготовлена экспериментальнаямагнитофонная пленка, рабочий слой которой содержит не частицы окиси железа,как обычно, а Частицы окиси хрома. Замена оказалась удачной — качество звучаниярезко улучшилось, пленка стала надежнее в работе. Новинкой в первую очередьпредполагается обеспечить блоки магнитной памяти электронно-вычислительныхмашин.

Почти три четверти векабились ученые над проблемой хромирования, и лишь в 20-х годах нашего столетияпроблема была решена. Причина неудач заключалась в том, что используемый приэтом электролит содержал трехвалентный хром, который не мог создать нужноепокрытие. А вот его шестивалентному «собрату» такая задача оказалась по плечу.С этого времени в качестве электролита начали применять хромовую кислоту — вней валентность хрома равна 6.Толщина защитных покрытий (например, на некоторых наружных деталях автомобилей,мотоциклов, велосипедов) составляет до 0,1 миллиметра. Но иногда хромовоепокрытие используют в декоративных целях — для отделки часов, дверных ручек идругих предметов, не подвергающихся серьезной опасности. В таких случаях наизделие наносят тончайший слой хрома (0,0002—0,0005 миллиметра).

Существует и другой способхромирования — диффузионный, протекающий не в гальванических ваннах, а в печах.Первоначально стальную деталь помещали в порошок хрома и нагревали ввосстановительной атмосфере до высоких температур. При этом на поверхностидетали появлялся обогащенный хромом слой, по твердости и коррозионной стойкостизначительно превосходящий сталь, из которой сделана деталь. Но (и здесь нашлисьсвои «но») при температуре примерно 1000°С хромовый порошок спекается и, крометого, на поверхности покрываемого металла образуются карбиды, препятствующиедиффузии хрома в сталь. Пришлось подыскивать другой носитель хрома; вместопорошка для этой цели начали использовать летучие галоидные соли хрома — хлоридили иодид, что позволило снизить температуру процесса.

Хлорид (или иодид) хромаполучают непосредственно в установке для хромирования, пропуская парысоответствующей галоидоводородной кислоты через порошкообразный хром илиферрохром. Образующийся газообразный хлорид обволакивает хромируемое изделие, иповерхностный слой насыщается хромом. Такое покрытие гораздо прочнее связано сосновным материалом, чем гальваническое.

До последнего временихромировали только металлические детали. А недавно советские ученые научилисьнаносить хромовую «броню» на изделия из пластмасс. Подвергнутый испытаниямшироко известный полимер—полистирол, «одетый» в хром, стал прочнее, для негооказались менее страшными такие известные «враги» конструкционных материалов,как истирание, изгиб, удар. Само собой разумеется, возрос срок службы деталей.

Резюме.

… Прежде чем закончитьрассказ о хроме, мы вновь обратимся к воспоминаниям В. С. Емельянова. «Года дваназад,—писал ученый в 1967 году, — я узнал глубоко взволновавшую меня новость,оставшуюся в нашей стране — увы! — незамеченной. Мы продали партию феррохромаАнглии — стране, которая всегда была для нас символом технического прогресса. Ивот теперь Англия покупает наш феррохром! Англичане понимают толк в том, чтопокупают».

Список Литературы:

1.<span Times New Roman"">   

«Химия за 11класс». Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман

2.<span Times New Roman"">   

«Неорганическаяхимия за 9 класс». Ю.В. Ходаков, Д.А. Эпштейн, П.А. Глоризов.

3.<span Times New Roman"">   

«Химия дляподготовительных отделений». Г.П. Хомченко.

4.<span Times New Roman"">   

Интернет.

edportal.net

---

• 
  Хром кобальт в стоматологии
• 
  Экспорт паролей гугл хром
• 
  Раскладка для плитки хром
• 
  Приватная вкладка в хроме
• 
  Оклейка хром пленкой молдингов
• 
  Расширение для хрома adguard
• 
  Обтянуть машину пленкой хром
• 
  Mail удалить из хрома
• 
  Шестивалентный и трехвалентный хром
• 
  Venta led 12w хром
• 
  Браузер на движке хрома