chrom.doc

Chrom

*Promocja – proces samoczynnego przechodzenia elektronu lub elektronów z podpowłoki niższej energetycznie na wyższą, w celu całkowitego lub połowicznego zapełnienia podpowłoki.

·         Nazwa pierwiastka pochodzi od greckiego chroma - barwa; jest związana z tworzeniem przez chrom różnych, intensywnie zabarwionych związków

·         Pierwiastek został odkryty przez Louisa Nicholasa Vauquelina w 1797 r. i wyodrębniony rok później

·         Bardzo twardy, krystaliczny, srebrzystoniebieski metal

_____Chrom to ważny składnik stopów. Jest zawarty w stali sprężynowej, stalach nierdzewnych, np. niklowo-chromowej, i stali kwasoodpornej. Stopy żelaza z niklem i chromem o różnym składzie należą do najważniejszych metali nowoczesnej techniki. Różne pospolite metale powleczone chromem nabierają silnego połysku i odporności na korozję.
_____Tlenek chromu (III), pospolity zielony pigment, zajmuje dziewiąte miejsce wśród związków najbardziej rozpowszechnionych w skorupie ziemskiej. Zielona barwa tlenku nie zawsze jest widoczna, maskuje ją bowiem obecność w minerałach chromu związków innych pierwiastków.

W przyrodzie chrom występuje prawie wyłącznie w postaci związków z tlenem i tworzy wiele minerałów, z których najważniejsze to: chromit FeCr2O4, krokoit PbCrO4 i ochra chromowa Cr2O3.

Właściwości

_____Chrom rozpoczyna grupę VIB (6) pierwiastków układu okresowego. Przypomina, jeżeli chodzi o różne właściwości i zastosowanie praktyczne, tytan (Ti) i awanad (V), poprzedzające chrom w układzie okresowym. Czysty chrom ma barwę srebrzystoniebieską. Jest twardy, kruchy i odporny na korozję w normalnych temperaturach
_____Znane są dwie odmiany alotropowe* chromu. Najpospolitsza - trwała w temperaturze pokojowej - ma strukturę regularną, przestrzennie centrowaną. Druga odmiana, trwała powyżej temp. 1850°C, ma zwartą strukturę heksagonalną.

*Alotropia – jest to zjawisko polegające na występowaniu różnych odmian (różniących się właściwościami) tego samego pierwiastka.

Chrom jest metalem mało aktywnym chemicznie w temperaturze pokojowej. W wysokiej temperaturze reaguje z tlenem, wodorem, azotem, węglem i parą wodną. Z powietrzem w temperaturze pokojowej nie reaguje - silnie podgrzany pokrywa się warstwą tlenku. Łatwo rozpuszcza się w kwasie siarkowym i solnym już na zimno. Łatwo ulega pasywacji* w reakcji z kwasem azotowym (V). W małym stopniu ulega działaniu wody królewskiej**. Metal ten występuje na +2, +3 i +6 stopniu utlenienia. Tlenek chromu (III) Cr2O3 wykazuje charakter amfoteryczny.***

*Pasywacja - Proces przeprowadzania substancji w stan pasywny czyli stan, w którym jest ona odporna na działanie czynników chemicznych. Wiele metali pod wpływem czynników utleniających pokrywa się bardzo cienką warstewką pasywnych tlenków, co uodparnia je na działanie kwasów i innych czynników korodujących

**Woda królewska - to mieszanina stężonych kwasów: solnego i azotowego w stosunku objętościowym 3 : 1;  jest silnym utleniaczem. Rozpuszcza złoto, a także inne metale szlachetne takie, jak: platyna, iryd, ruten oraz inne odporne chemicznie (cyrkon, hafn, molibden). Odporne na jej działanie są rod i wolfram.

***Substancja amfoteryczna – pierwiastek lub związek chemiczny, który a zdolność do wykazywania własności zarówno zasadowych jak i kwasowych

Otrzymywanie

Przemysłowa metoda otrzymywania chromu polega na redukcji jego tlenku przez ogrzewanie rudy chromu z krzemem lub glinem. W wyniku tego powstaje żelazokrzem lub żelazoaluminium i wolny chrom. Metal można oczyścić przez elektrolizę*.

*Elektroliza – zespół reakcji biegnących wskutek przepływu prądu stałego z zewnętrznego źródła prądu przez roztwór elektrolitu lub stopiony elektrolit. Na granicy faz elektroda - elektrolit biegną reakcje utleniania (na anodzie) i redukcji (na katodzie) jonów elektrolitów, związków chemicznych rozpuszczonych w roztworze.

Chrom otrzymuje się z rudy chromitowej przez jej prażenie w obecności węglanu sodu, wymywanie wodą powstałego chromianu sodu, przeprowadzenie go w dwuchromian (przez zakwaszenie środowiska) i redukcji tak powstałego związku do tlenku chromu (III) Cr2O3. Dalszą redukcję do wolnego chromu przeprowadza się w procesie aluminotermii*:
    Cr2O3+ 2Al à 2Cr+ Al2O3

*Aluminotermia - proces metalurgiczny polegający na redukcji tlenków metali sproszkowanym aluminium; podczas procesu, w wyniku utleniania aluminium, wydzielają się znaczne ilości ciepła, co powoduje wzrost temperatury (do 3000°C)

Związki

Chrom tworzy związki na stopniach utlenienia II, III i VI. Odpowiadają temu jony chromu Cr2+, Cr3+ i Cr6+. Istnieją następujące tlenki chromu:

Charakter chemiczny chromu wraz ze wzrostem stopnia utlenienia zmienia się podobnie jak w przypadku manganu.

Na +II stopniu utlenienia – właściwości metaliczne (Cr2+)

Na +III stopniu utlenienia – właściwości amfoteryczne

Na +VI stopniu – właściwości niemetaliczne

Równania potwierdzające charakter chemiczny:

              Charakter zasadowy CrO:

CrO + 2HCl à CrCl2 + H2O

              Charakter amfoteryczny Cr2O3:

                            Cr2O3 +6HCl à 2CrCl3 + 3H2O

Cr2O3 + 2KOH + 3H2O à 2KCr(OH)4

              Charakter kwasowy CrO3:

CrO3 + 2KOH à K2CrO4 + H2O

Fluorowce tworzą jonowe związki z chromem, np.:

Chromian ołowiu, PbCrO4, stosowany jako żółty pigment, otrzymuje się zwykle z minerału krokoitu; można go również otrzymać w laboratorium w wyniku reakcji między związkiem ołowiu a chromianem sodu, Na2CrO4.
Tlenek chromu (III), Cr2O3, jest najlepiej znany jako pigment - zieleń chromowa. Zajmuje on dziewiąte miejsce wśród związków najbardziej rozpowszechnionych w skorupie ziemskiej.

Wodorotlenek chromu (III) – Cr(OH)3 jest trudno rozpuszczalny i może być otrzymany w formie osadu z roztworów zawierających kationy Cr3+. W reakcji z kwasami zachowuje się jak zasada: Cr(OH)3 + H+ à Cr3+ + 3H2O

Na stopniu utlenienia + VI chrom tworzy kwasowy tlenek CrO3, kwas chromowy H2CrO4 oraz sole: chromiany M2CrO4 i dichromiany M2Cr2O7 ( gdzie M to kation jednododatni)

Wszystkie związki chromu + VI w środowisku kwaśnym są silnymi utleniaczami, w obecności reduktorów: Fe2+, Sn2+, S2-, I-, redukują się do związków chromu + III.

np. Cr2O7 2- + 6 Fe2+ + 14H+ à2 Cr3+ +6 Fe3+ + 7H2O

Silne utleniacze utleniają chrom +3 do +6 (żółte chromiany CrO42- przechodzące pod wpływem zakwaszenia w pomarańczowe dichromiany Cr2O72-).*

2CrO42- + 2H+ ↔ Cr...