Chrome, kemijski element: opis, lastnosti, formula in značilnosti

Krom je kemični element z atomsko številko 24. Je trda, sijajna, siva-jeklena kovina, ki polira dobro in ne škodi. Uporablja se v zlitinah, kot je nerjavno jeklo in kot premaz. Človeško telo potrebuje majhne količine trivalentnega kroma za metabolizem sladkorja, vendar je Cr (VI) zelo strupen.

Različne kromove spojine, kot so kromov (III) oksid in svinčev kromat, so svetle barve in se uporabljajo v barvah in pigmentih. Rdeča barva ruby ​​je posledica prisotnosti tega kemijskega elementa. Nekatere snovi, še posebej kalijev dikromat in natrij, oksidanti, ki se uporabljajo za oksidacijo organskih spojin in (skupaj z žveplovo kislino) za čiščenje laboratorijskih jedi. Poleg tega se pri izdelavi magnetnega traku uporablja kromov oksid (VI).

Odkritje in etimologija

Zgodovina odkrivanja kromovega kemijskega elementa je naslednja. Leta 1761 je Johann Gottlob Lehmann v uralskih gorah našel oranžno rdeče minerale in ga označil kot "sivinsko rdeče svinec". Čeprav je bila napačno opredeljena kot spojina svinca s selenom in železom, je material dejansko vodil kromat s kemično formulo PbCrO₄. Danes je znan kot mineralna krona.

Leta 1770 je Simon Simon Pallas obiskal kraj, kjer je Leman našel rdečo mineralno olje, ki je v barvah imelo zelo uporabne lastnosti pigmentov. Uporaba sibirskega rdečega svinca kot barve se je hitro razvila. Poleg tega je svetlo rumena barva Crocote postala modna.

Leta 1797 je Nicolas Louis Vauquelin prejel vzorce rdeče svinčene rude. Z mešanjem Crocota s klorovodikovo kislino je dobil CrO₃. Krom kot kemični element je bil izoliran leta 1798. Voklen ga je dobil z ogrevanjem oksida z ogljem. Ugotovil je tudi sledi kroma v dragih kamnih, kot so ruby ​​in smaragd.

V 1800-ih je bil Cr v glavnem uporabljen v sestavi barv in solnih soli. Danes se 85% kovin uporablja v zlitinah. Ostalo se uporablja v kemični industriji, proizvodnji ognjevzdržnih materialov in livarski industriji.

Izgovorjava kemijskega elementa kroma ustreza grški chi-rho-ῶmu-alpha-, kar pomeni "barva", zaradi številnih barvnih spojin, ki jih je mogoče dobiti iz nje.

Ekstrakcija in proizvodnja

Element je izdelan iz kromita (FeCr₂O₄). Približno polovica te rude na svetu je minirana v Južni Afriki. Poleg tega so Kazahstan, Indija in Turčija njeni glavni proizvajalci. Raziskovane kromite so zadostne, vendar so geografsko koncentrirane v Kazahstanu in južni Afriki.

Vloge domačega kovinskega kroma so redke, vendar so. Na primer, mine na rudniku Udachnaya v Rusiji. Je kimberlitna cev, bogata z diamanti, zmanjševalno okolje pa je pripomoglo k oblikovanju čistega kroma in diamantov.

Za industrijsko proizvodnjo kovine se kromitne rude obdelajo s staljenimi alkalijami (kavstična soda, NaOH). Tako nastane natrijev kromat (Na₂CrO₄), ki se z ogljikom reducira na oksid Cr₂O₃. Kovina dobimo s segrevanjem oksida v prisotnosti aluminija ali silicija.

proizvedeno približno 15 milijonov ton kromit rude v leto 2000, ki je bilo predelano v 4 milijone ton ferrochrome, 70% sestavljena iz krom-železne zlitine, ocenjena tržna vrednost je bila 2,5 $ milijard.

Glavne značilnosti

Karakteristika kemijskega elementa kroma je posledica dejstva, da je prehodna kovina četrtega obdobja periodične mize in se nahaja med vanadijem in manganom. Vključeno v skupino VI. Tališče se pri temperaturi 1907 ° C. V prisotnosti kisika krom hitro tvori tanko plast oksida, ki ščiti kovino pred nadaljnjo interakcijo s kisikom.

Kot prehodni element reagira s snovmi v različnih razmerjih. Tako tvori spojine, v katerih je drugačna stopnja oksidacije. Krom je kemijski element z osnovnimi stanji +2, +3 in +6, od katerih je +3 najbolj stabilen. Poleg tega se v redkih primerih opazijo stanja +1, +4 in +5. Kromove spojine v oksidacijskem stanju +6 so močni oksidanti.

Kakšna je barva krom? Kemični element je pritrjen eloksiran aluminij ruby odtenek. Cr₂O₃, uporabljajo za poliranje kovin, se uporablja tudi kot pigment, imenovan "krom zelen". Njene soli barvejo steklo v smaragdno zeleni barvi. Krom je kemični element, katerega prisotnost je rdeča rdeča. Zato se uporablja pri proizvodnji sintetičnih rubin.

Izotopi

Kromovi izotopi imajo atomsko težo od 43 do 67. Ponavadi je ta kemični element sestavljen iz treh stabilnih oblik: ⁵²Cr, ⁵³Cr in ⁵⁴Cr. Od teh je najpogostejši ⁵²Cr (83,8% celotnega naravnega kroma). Poleg tega je bilo opisanih 19 radioizotopov, od katerih je najbolj stabilen ⁵⁰Cr s razpolovno dobo več kot 1,8x10¹⁷ let. Imam ⁵¹Razpolovni čas kr je 27,7 dni, v vseh drugih radioaktivnih izotopih pa ne presega 24 ur, v večini pa traja manj kot eno minuto. Element ima tudi dve meta-stanja.

Izotopi kroma v zemeljski skorji praviloma spremljajo izotope mangana, ki najdejo vlogo v geologiji. ⁵³Cr se tvori med radioaktivnim razpadom ⁵³Mn. Razmerje izotopov Mn / Cr podpira druge podatke o zgodnji zgodovini sončnega sistema. Spremembe razmerij ⁵³Cr /⁵²Cr in Mn / Cr iz različnih meteoritov dokazujejo, da so nastala nova atomska jedra tik pred nastankom sončnega sistema.

Kemijski element krom: lastnosti, formula spojin

Krom (III) oksid Cr₂O₃, znan tudi kot sekviooksid, je eden od štirih oksidov tega kemijskega elementa. Dobljen je iz kromita. Zelena spojina se običajno imenuje "kromirana zelena", kadar se uporablja kot pigment za lak in steklo. Oksid lahko raztopimo v kislinah, tvorimo soli in v staljenih alkalijskih kromitih.

Kalijev dikromat

K₂Cr₂O₇ je močan oksidant in ima prednost kot sredstvo za čiščenje laboratorijskih pripomočkov iz organskih materialov. Za to je uporabljena njegova nasičena raztopina koncentrirana žveplova kislina. Včasih pa se nadomesti z natrijevim dikromatom, ki temelji na višji topnosti slednjega. Poleg tega lahko uravnava postopek oksidacije organskih spojin, pretvorbo primarnega alkohola v aldehid in nato v ogljikov dioksid.

Kalijev dikromat lahko povzroči kromov dermatitis. Krom je verjetno vzrok preobčutljivosti, ki vodi do razvoja dermatitisa, zlasti roke in podlakti, ki je kronično in težko celjenje. Kot druge spojine Cr (VI) je kalijev dikromat rakotvoren. Uporabljati je treba z rokavicami in ustrezno zaščitno opremo.

Kromova kislina

Spojina ima hipotetično strukturo H₂CrO₄. V naravi se ne najdemo niti kromnih, niti dikromatskih kislin, vendar se njihovi anioni najdemo v različnih snoveh. "Kromova kislina", ki jo lahko najdemo na trgu, je v resnici njen kislinski anhidrid - CrO3 trioksid₃.

Svinčeni krom (II)

PbCrO₄ Ima svetlo rumeno barvo in je praktično netopna v vodi. Iz tega razloga je našel aplikacijo kot barvni pigment, imenovan "rumene krone".

Cr in pentavalentna vez

Krom odlikuje njegova sposobnost oblikovanja pentavalentnih vezi. Spojino nastane s Cr (I) in ogljikovodikovim radikalom. Med dvema atomoma kroma se tvori petvalentna vez. Njegovo formulo lahko zapišemo kot Ar-Cr-Cr-Ar, kjer je Ar specifična aromatska skupina.

Uporaba

Chromium je kemični element, katerega lastnosti so mu zagotovile veliko različnih uporab, nekatere so navedene spodaj.

Kovina daje korozijsko odpornost in sijajni površini. Zato je krom del takšnih zlitin kot nerjavno jeklo, ki se uporablja, na primer, v jedilnem priboru. Uporablja se tudi za nanašanje kromiranega premaza.

Krom je katalizator različnih reakcij. Proizvaja kalupe za pečenje opeke. Njegove soli hrasta kožo. Kalijev dikromat se uporablja za oksidacijo organskih spojin, kot so alkoholi in aldehidi, pa tudi za čiščenje laboratorijskih pripomočkov. Služi kot sredstvo za barvanje tkanin in se uporablja tudi pri fotografiranju in fotografiranju.

CrO₃ Uporablja se za izdelavo magnetnih trakov (npr. Za snemanje zvoka), ki imajo boljše lastnosti kot filmi z železov oksid.

Vloga v biologiji

Trivalentni krom je kemijski element, potreben za presnovo sladkorja v človeškem telesu. Nasprotno je šestvalentni Cr zelo strupen.

Previdnostni ukrepi

Kovinske spojine kovinskega in Cr (III) na splošno ne štejejo za zdravju nevarne, vendar so snovi, ki vsebujejo Cr (VI), strupene, če jih zaužijete ali vdihnete. Večina teh snovi draži oči, kožo in mukozne membrane. Če so izpostavljeni trajni izpostavljenosti, spojine kroma (VI) lahko povzročijo poškodbe oči, če jih ne boste zdravili. Poleg tega je priznana rakotvorna snov. Letalski odmerek tega kemijskega elementa je približno polovica čajne žličke. V skladu s priporočili Svetovne zdravstvene organizacije je največja dovoljena koncentracija Cr (VI) v pitni vodi 0,05 mg na liter.

Ker se kromove spojine uporabljajo v barvilih in za strojenje kože, jih pogosto najdemo v tleh in podtalnici zapuščenih industrijskih objektov, ki zahtevajo čiščenje in obnavljanje okolja. Primer, ki vsebuje Cr (VI), se še vedno pogosto uporablja v letalski in vesoljski industriji.

Lastnosti elementov

Glavne fizikalne lastnosti kroma so naslednje:

• Atomska številka: 24.
• Atomska teža: 51,996.
• Tališče: 1890 ° C
• Vrelišče: 2482 ° C
• Stopnja oksidacije: +2, +3, +6.
• Konfiguracija elektronov: [Ar] 3d⁵4s¹.