Разделы
Таблицы
Краткий курс по химии
Биографии химиков
Вещества
Статьи
Программы
Великие химики
Музей
Опыты
Опыты для дома
Анекдоты
Области химии
Органическая
Агрохимия
Геохимия
Экохимия
Аналитическая
Фотохимия
Термохимия
Нефтехимия
Таблицы
Таблица Менделеева
Таблица растворимости
Открытие элементов
Распространенность элементов
Кислотно-основные индикаторы
Термодинамические константы
Растворимость твердых веществ
Растворимость не твердых веществ
Тривиальные названия вещест
Состав воздуха
Энергии ионизации атомов
Энтальпии испарения
Энтальпии испарения-2
Температуры кипения
Температуры кипения-2
Температуры плавления
Температуры плавления-2
Частоты ЯМР для ядер
Плотности в твердом состоянии
Плотности в твердом состоянии-2
Красители E-100 - E-199
Консерванты E-200 - E-299
Антиоксиданты E-300 - E-399
Стабилизаторы E-400 - E-599
Усилители E-600 - E-699
Антифламинги E-900 - E-999
Информация
Изобретения
Ссылки

Химия

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ. ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ

16. Хром

Свойства 24Cr.

Атомная масса

51,99

кларк, ат.%

(распространненость в природе)

6×10-3

Электронная конфигурация*

Агрегатное состояние

(н. у.).

твердое вещество

0,125

Цвет

серебристо-белый

0,035

1903

Энергия ионизации

6,764

2642

Относительная электроотрицательность

1,6

Плотность

7,2

Возможные степени окисления

+1 ¸ +6

Стандартный электродный потенциал

+0,29

*Приведена конфигурация внешних электронных уровней атома элемента. Конфигурация остальных электронных уровней совпадает с таковой для благородного газа, завершающего предыдущий период и указанного в скобках.

Нахождение в природе. Хром встречается в виде соединений в различных минералах. Наиболее распространен минерал хромит, или хромистый железняк FeCr2O4, богатые месторождения которого имеются на Урале и в Казахстане. Хром обнаружен на Солнце, звездах и в метеоритах.

Получение. Металлический хром получают восстановлением оксида хрома (III) при нагревании с алюминием:

Металлический хром получают также электролизом водных растворов соединений хрома.

Физические свойства. Хром — серовато-белый блестящий металл. Из металлов он самый твердый, его плотность 7,2 г/см3, Tпл. 1855° С. Природный хром состоит из смеси пяти изотопов с массовыми числами 50, 52, 53, 54 и 56. Радиоактивные изотопы получены искусственно.

Как и все d-элементы, хром обладает рядом характерных свойств: переменные состояния окисления; способность к образованию комплексных ионов; образование окрашенных соединений.

Химические свойства. При высоких температурах хром горит в кислороде с образованием Сr2O3, в раскаленном состоянии он реагирует с парами воды:

при нагревании с галогенами хром образует галогениды состава СrНаl3.

В азотной и концентрированной серной кислотах хром не растворяется, так как его оксидная пленка упрочняется, т. е. хром переходит в пассивное состояние.

Хром пассивируется холодными концентрированными Н2SO4 и HNO3. Однако при сильном нагревании эти кислоты растворяют хром:

Пассивацию хрома можно устранить очисткой поверхности металла.

Хром растворяется при обычной температуре в разбавленных кислотах (НСl, HBr, HI, H2SO4) с выделением водорода. В этих случаях в отсутствие воздуха образуются соли Сr2+, а на воздухе — соли Сr3+.

При высокой температуре хром горит в кислороде, образуя оксид Сr2О3.

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

Хром образует три оксида: СrО, Сr2O3 и СrO3.

Оксид хрома (II) СrО — пирофорный черный порошок (пирофорность — способность в тонкораздробленном состоянии воспламеняться на воздухе). Получается окислением амальгамы хрома кислородом воздуха. Растворяется в разбавленной соляной кислоте:

На воздухе при нагревании выше 100° С оксид хрома (II) превращается в оксид хрома (III).

Соли хрома (II). По своим химическим свойствам соли Cr2+ похожи на соли Fe2+. Обрабатывая их растворы щелочами в отсутствие кислорода, можно получить желтый осадок гидроксида хрома (II):

который обладает типичными основными свойствами. Является восстановителем. При прокаливании Cr(OH)2 в отсутствие кислорода образуется оксид хрома (II) СrО. При прокаливании на воздухе превращается в Сr2О3.

Все соединения хрома (II) довольно неустойчивы и легко окисляются кислородом воздуха в соединения хрома (III):

Соли хрома (III). Соли трехвалентного хрома сходны с солями алюминия по составу, строению кристаллической решетки и растворимости. В водных растворах катион Сr3+ встречается только в виде гидратированного иона [Сr(H2O)6]3+, который придает раствору фиолетовый цвет (для простоты пишут Сr3+).

При действии щелочей на соли хрома (Ш) выпадает студнеобразный осадок гидроксида хрома (III) — Сr(ОН)3 зеленого цвета:

Гидроксид хрома (III) обладает амфотерными свойствами, растворяясь как в кислотах с образованием солей хрома (III):

так и в щелочах с образованием тетрагидроксихромитов, т. е. солей, в которых Сг3+ входит в состав аниона:

В результате прокаливания Сr(ОН)3 можно получить оксид хрома (III) Сr2О3:

Оксид хрома (III) Сr2O3 тугоплавкий порошок зеленого цвета. По твердости близок к корунду, поэтому его вводят в состав полирующих средств. Получается соединением элементов при высокой температуре.

Сr2О3 представляет собой зеленые кристаллы, практически нерастворимые в воде. Сr2О3 может быть также получен при прокаливании дихроматов калия и аммония:

При сплавлении Cr2O3 со щелочами, содой и кислыми солями получаются соединения Сг3+, растворимые в воде:

Оксид хрома (VI) — кислотный оксид, ангидрид хромовой H2CrO4 и дихромовой H2Cr2O7 кислот.

Получается при взаимодействии концентрированной серной кислоты с насыщенным раствором дихромата натрия или калия:

СrО3 имеет кислотный характер: легко растворяется в воде, образуя хромовые кислоты. С избытком воды образует хромовую кислоту H2CrO4:

При большой концентрации СrО3 образуется дихромовая кислота H2Cr2O7:

которая при разбавлении переходит в хромовую кислоту:

Хромовые кислоты существуют только в водном растворе. Однако, их соли весьма устойчивы.

СrО3 представляет собой ярко-красные кристаллы, легко растворимые в воде. Сильный окислитель: окисляет иод, серу, фосфор, уголь, превращаясь при этом в Cr2O3. Например:

При нагревании до 250° С разлагается:

Он реагирует со щелочами, образуя желтые хроматы СrO42- :

В кислой среде ион СrO42- превращается в ион Сr2O72- .

В щелочной среде эта реакция протекает в обратном направлении:

В кислой среде дихромат-ион восстанавливается до Сr3+:

Если сопоставить гидроксиды хрома с разной степенью окисления

Сr2+(ОН)2, Сr3+(ОН)3 и Н2Сr6+O4, то легко сделать вывод, что с возрастанием степени окисления основные свойства гидроксидов ослабевают, а кислотные усиливаются.

Сr(ОН)2 проявляет основные свойства, Сr(ОН)3 — амфотерные, а H2CrO4 кислотные.

Хроматы и дихроматы (VI). Наиболее важными соединениями хрома в высшей степени окисления 6+ являются хромат (VI) калия К2СrО4 и дихромат (VI) калия K2Cr2O7.

Хромовые кислоты образуют два ряда солей: хроматы — так называются соли хромовой кислоты, и дихроматы — так называются соли дихромовой кислоты. Хроматы окрашены в желтый цвет (цвет хромат-иона СrO42- ), дихроматы — в оранжевый (цвет дихромат-иона Сr2O72-).

Дихроматы Na2Cr2O7× 2O и K2Cr2O7 называются хромпиками. Они как окислители применяются в кожевенной (дубление кож), лакокрасочной, спичечной и текстильной промышленности. Хромовая смесь — так называется 3%-ный раствор дихромата калия в концентрированной серной кислоте — применяется в химических лабораториях для мытья стеклянной посуды.

Соли хромовых кислот в кислой среде — сильные окислители:

Соединения хрома (III) в щелочной среде играют роль восстановителей. Под действием различных окислителей — Cl2, Br2, H2O2, КмnO4 и др. — они переходят в соединения хрома (IV) — хроматы:

Здесь соединение Cr (III) изображено в форме Na[Cr(OH)4(H2O)2], так как в виде ионов Na+ и [Cr(OH)4(H2O)2]- оно существует в избытке раствора щелочи.

Сильные окислители, такие, как KMnO4, (NH4)2S2O8 в кислой среде переводят соединения Cr (III) в дихроматы:

Таким образом, окислительные свойства последовательно усиливаются с изменением степеней окисления в ряду: Cr2+ ® Cr3+ ® Cr6+ . Соединения Cr (II) — сильные восстановители, легко окисляются, превращаясь в соединения крома. (III). Соединения хрома (VI) — сильные окислители, легко восстанавливаются в соединения хрома (III). Соединения с промежуточной степенью окисления, т. е. соединения хрома (III), могут при взаимодействии с сильными восстановителями проявлять окислительные свойства, переходя в соединения хрома (II), а при взаимодействии с сильными окислителями (например, бромом, KMnO4) проявлять восстановительные свойства, превращаясь в соединения хрома (VI).

Соли хрома (III) весьма разнообразны по окраске: фиолетовые, синие, зеленые, коричневые, оранжевые, красные и черные. Все хромовые кислоты и их соли, а также оксид хрома (VI) ядовиты: поражают кожу, дыхательные пути, вызывают воспаление глаз, поэтому, работая с ними, необходимо соблюдать все меры предосторожности.

 

Вернуться в главное меню

Если Вам нужно решить задачи по химии, выполнить контрольную работу, написать реферат..., то Вам сюда
Опыты для дома
Химические опыты дома. Всем юным химикам рекомендуется.

Поддержите сайт, поставте на нас ссылку.

Пример ссылкиКод ссылки
Мир химии
Выбрать другой баннер...
 
Администратор