Общие сведения. Хром Cr - химический элемент VI группы периодической системы Менделеева, атомный номер 24, атомная масса 51,996, радиус атома 0,0125, радиусы ионов Cr2 - 0,0084 Cr3 - 0,0064 Cr4 - 6,0056. Имеет четыре стабильных изотопа с атомными массами 50, 52, 53, 54, распространенность которых в природе составляет 4,35, 83,79, 9,50, 2,36. Обычно хром проявляет степени окисления 2, 3, 6 валентности II, III, VI соответственно 4. Рисунок 1- Структура атома хрома Рисунок 2-Распределение электронов по энергетическим уровням 3.2 Физические свойства Хром - твердый, довольно тяжелый, пластичный, ковкий металл серо-стального цвета, плавится при 1878220С, кипит при 24690С 2. Ничтожные примеси кислорода, азота, углерода резко изменяют физические свойства хрома, в частности он становится хрупким.
Получить хром без этих примесей очень трудно. Устойчив к коррозии на воздухе и в воде. Структура кристаллической решетки объемноцентрированная кубическая.
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 37С 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 достоверно объяснить эту аномалию. Таблица 1- Физические свойства хрома ПараметрЗначениеПлотность при 200C 7,19 гсм3Температура плавления 1878220СТемпература кипения 2469-2480 0CТеплота парообразования 344,4 кДжМольТеплопроводность 93,7 ВтмКТемпературный коэффициент линейного расширения 6,210-6Удельное электрическое сопротивление 12,710-8ОммТвердость по Бринеллю 687 МПаУдельная магнитная восприимчивость 4,4510-8мкг3 3.3 Химические свойства При небольших температурах хром химически мало активен взаимодействует только с фтором.
Выше 6000C взаимодействует с галогенами, серой, азотом, кремнием, бором, углеродом, кислородом. Взаимодействие с кислородом протекает сначала довольно активно, затем, однако, резко замедляется, так как поверхность покрывается тонкой чрезвычайно устойчивой пленкой, препятствующему дальнейшему окислению. Это явление называется пассивированием.
При 12000C пленка начинает разрушаться, окисление снова идет быстро. При 20000C хром воспламеняется в кислороде с образованием темно-зеленого оксида Cr2O3. Хром пассивируется холодными концентрированными H2SO4 и HNO3, однако при сильном нагревании он растворяется в этих кислотах 3 2Cr 6H2SO4конц. Cr2SO43 3SO2 6H2O Cr 6HNO3конц. CrNO33 3NO2 3H2O Хром растворяется в разбавленных сильных кислотах HCl и H2SO4. В этих случаях в отсутствии воздуха образуются соли Cr2, а на воздухе - соли Cr3 Cr 2HCl CrCl2 H2 4Cr 12HCl 3O2 4CrCl3 6H2O Нерастворим в H3PO4, HClO4 благодаря образованию защитной пленки.
Таблица 2- Основные химические реакции чистого хрома Хром реагирует0600 0С6001200 0С12002000 0С1. со фтором 2Cr0 3F20 2Cr3F3-1. с галогенами 2Cr0 3Cl20 2Cr3Cl3-1. с кислородом 4Cr 3O2 2Cr2O3 2. с серой 2Cr0 3S0 Cr22S3-23. с азотом 2Cr0 N 2Cr3N-34. с кремнием 4Cr0 3Si0 Cr43Si3-45. с бором Cr0 B0 Cr3B-36. с углеродом 4Cr0 3С0 r43C3-47. с кислородом 4Cr0 3O20 2Cr23O3-28. с серной кислотой 2Cr0 6H2SO4-2 Cr23SO43-2 3S-2O2 6H2O 3.4 Соединения хрома 3.4.1 Оксиды Оксид хрома II CrO основной - сильный восстановитель, чрезвычайно неустойчив в присутствии влаги и кислорода. Практического значения не имеет.
Оксид хрома III Cr2O3 амфотерный устойчив на воздухе и в растворах. Cr2O3 H2SO4 Cr2SO43 H2O Cr2O3 2NaOH Na2CrO4 H2O Образуется при нагревании некоторых соединений хрома VI, например 4CrO 2Cr2O3 3О2 NH42Cr2O7 Cr2O3 N2 4H2O 4Cr 3O2 2Cr2O3 Оксид хрома III используется для восстановления металлического хрома невысокой чистоты с помощью алюминия алюминотермия или кремния силикотермия Cr2O3 2Al Al2O3 2Cr 2Cr2O3 3Si 3SiO3 4Cr Оксид хрома VI CrO3 кислотный - темно малиновые игольчатые кристаллы.
Получают действием избытка концентрированной H2SO4 на насыщенный водный раствор бихромата калия K2Cr2O7 2H2SO4 2CrO3 2KHSO4 H2O Оксид хрома VI - сильный окислитель, одно из самых токсичных соединений хрома. При растворении CrO3 в воде образуется хромовая кислота H2CrO4 CrO3 H2O H2CrO4 Кислотный оксид хрома, реагируя со щелочами, образует желтые хроматы CrO42 CrO3 2KOH K2CrO4 H2O 3.4.2