الكروم(لات. Cromium) ، Cr ، عنصر كيميائي من المجموعة السادسة في نظام مندليف الدوري ، العدد الذري 24 ، الكتلة الذرية 51.996 ؛ معدن أزرق صلب.

النظائر الطبيعية المستقرة: 50 Cr (4.31٪) ، 52 Cr (87.76٪) ، 53 Cr (9.55٪) و 54 Cr (2.38٪). من بين النظائر المشعة الاصطناعية ، أهمها 51 Cr (نصف العمر T ½ = 27.8 يومًا) ، والذي يستخدم كمتتبع للنظائر.

مرجع التاريخ.تم اكتشاف الكروم في عام 1797 بواسطة LN Vauquelin في الكروكويت المعدني - كرومات الرصاص الطبيعي РbCrО 4. حصل Chrome على اسمه من الكلمة اليونانية chroma - اللون ، الطلاء (بسبب تنوع ألوان مركباته). بشكل مستقل عن Vauquelin ، تم اكتشاف الكروم في crocoite في عام 1798 من قبل العالم الألماني M.G.

توزيع الكروم في الطبيعة.متوسط ​​محتوى الكروم في القشرة الأرضية (كلارك) هو 8.3 · 10 -3٪. من المحتمل أن يكون هذا العنصر أكثر خصائص وشاح الأرض ، حيث أن الصخور فوق المافية ، والتي يُعتقد أنها الأقرب في التركيب إلى وشاح الأرض ، غنية بالكروم (2 · 10-4٪). يشكل الكروم خامات ضخمة ومنتشرة في الصخور فوق المافية ؛ يرتبط تكوين أكبر رواسب الكروم بها. في الصخور الأساسية ، يصل محتوى الكروم فقط 2 10 -2٪ ، في الصخور الحمضية - 2.5 10 -3٪ ، في الصخور الرسوبية (الأحجار الرملية) - 3.5 10 -3٪ ، الصخر الزيتي - 9 10 -3٪. الكروم مهاجر ضعيف نسبيًا للمياه ؛ محتوى الكروم في مياه البحر 0.00005 ملغم / لتر.

بشكل عام ، الكروم هو معدن من مناطق عميقة من الأرض. النيازك الصخرية (نظائرها في الوشاح) مخصبة أيضًا بالكروم (2.7 · 10-1٪). من المعروف أن أكثر من 20 معدنًا من معدن الكروم. الإسبنيل المطلي بالكروم فقط (حتى 54٪ كر) له أهمية صناعية ؛ بالإضافة إلى ذلك ، يوجد الكروم في عدد من المعادن الأخرى التي غالبًا ما تصاحب خامات الكروم ، ولكنها ليست ذات قيمة عملية في حد ذاتها (uvarovite ، volkonskoite ، kemerite ، fuchsite).

الخصائص الفيزيائية للكروم.الكروم معدن صلب وثقيل ومقاوم للصهر. نقي كروم بلاستيك. يتبلور في شعرية محورها الجسم ، أ = 2.885 درجة مئوية (20 درجة مئوية) ؛ عند درجة حرارة 1830 درجة مئوية ، يمكن التحول إلى تعديل باستخدام شعرية محورها الوجه ، أ = 3.69 درجة.

نصف القطر الذري 1.27 Å ؛ نصف القطر الأيوني Cr 2+ 0.83Å ، Cr 3+ 0.64Å ، Cr 6+ 0.52. الكثافة 7.19 جم / سم 3 ؛ ر ر 1890 درجة مئوية ؛ ر kip 2480 درجة مئوية. السعة الحرارية النوعية 0.461 kJ / (kg K) (25 ° C) ؛ المعامل الحراري للتمدد الخطي 8.24 10 -6 (عند 20 درجة مئوية) ؛ معامل التوصيل الحراري 67 واط / (م · ك) (20 درجة مئوية) ؛ المقاومة الكهربائية 0.414 ميكرومتر م (20 درجة مئوية) ؛ المعامل الحراري للمقاومة الكهربائية في حدود 20-600 درجة مئوية هو 3.01 × 10 - 3. الكروم هو مضاد مغناطيسي ، قابلية مغناطيسية محددة هي 3.6 · 10 -6. صلابة الكروم عالية النقاوة وفقًا لـ Brinell هي 7-9 MN / m 2 (70-90 kgf / cm 2).

الخصائص الكيميائية للكروم.تكوين الإلكترون الخارجي لذرة الكروم هو 3d 5 4s 1. في المركبات ، يُظهر عادةً حالات الأكسدة +2 ، +3 ، +6 ، من بينها Cr 3+ هو الأكثر استقرارًا ؛ تُعرف المركبات الفردية التي يحتوي الكروم فيها على حالات أكسدة +1 ، +4 ، +5. الكروم غير نشط كيميائيا. في ظل الظروف العادية ، يكون مقاومًا للأكسجين والرطوبة ، ولكنه يتحد مع الفلور ، مكونًا CrF 3. فوق 600 درجة مئوية ، يتفاعل مع بخار الماء ، ويعطي Cr 2 O 3 ؛ النيتروجين - Cr 2 N ، CrN ؛ الكربون - Cr 23 C 6 ، Cr 7 C 3 ، Cr 3 C 2 ؛ رمادي - Cr 2 S 3. عند دمجه مع البورون ، فإنه يشكل CrB بورايد ؛ مع السيليكون ، فإنه يشكل مبيدات السيليكات Cr 3 Si ، Cr 2 Si 3 ، CrSi 2. الكروم يشكل سبائك مع العديد من المعادن. يستمر التفاعل مع الأكسجين بنشاط كبير في البداية ، ثم يتباطأ بشكل حاد بسبب تكوين فيلم أكسيد على سطح المعدن. عند 1200 درجة مئوية ، يتكسر الفيلم ويعود الأكسدة بسرعة مرة أخرى. يشتعل الكروم في الأكسجين عند 2000 درجة مئوية لتكوين أكسيد الكروم (III) الأخضر الداكن Cr 2 O 3. بالإضافة إلى الأكسيد (III) ، هناك مركبات أخرى بها أكسجين ، مثل CrO ، CrO 3 التي تم الحصول عليها بشكل غير مباشر. يتفاعل الكروم بسهولة مع المحاليل المخففة من أحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك لتكوين الكلوريد وكبريتات الكروم وإطلاق الهيدروجين ؛ الماء الريجيا وحمض النيتريك يخمل الكروم.

مع زيادة درجة الأكسدة ، تزداد الخصائص الحمضية والمؤكسدة للكروم.مشتقات Cr 2+ هي عوامل اختزال قوية للغاية. يتكون أيون Cr 2+ في المرحلة الأولى من انحلال الكروم في الأحماض أو أثناء اختزال Cr 3+ في محلول حمضي بالزنك. يمر هيدرات النيتروز Cr (OH) 2 أثناء الجفاف إلى Cr 2 O 3. مركبات Cr 3+ مستقرة في الهواء. يمكن أن تكون عوامل مختزلة ومؤكسدة. يمكن اختزال Cr 3+ في محلول حمضي بالزنك إلى Cr 2+ أو يتأكسد في محلول قلوي إلى CrO 4 2- مع البروم وعوامل مؤكسدة أخرى. هيدروكسيد Cr (OH) 3 (بشكل أكثر دقة ، Cr 2 O 3 nH 2 O) هو مركب مذبذب يتكون من أملاح مع Cr 3+ الكاتيون أو أملاح حمض الكروميك HCrO 2 - الكروميت (على سبيل المثال ، KC-O 2 ، NaCrO 2). مركبات Cr 6+: أنهيدريد الكروم CrO 3 وأحماض الكروميك وأملاحها ، ومن أهمها الكرومات وثنائي كرومات - عوامل مؤكسدة قوية. يشكل الكروم عددًا كبيرًا من الأملاح مع الأحماض المحتوية على الأكسجين. مركبات مركب الكروم معروفة ؛ تتعدد المركبات المعقدة من Cr 3+ بشكل خاص ، حيث يكون للكروم رقم تنسيق 6. يوجد عدد كبير من مركبات بيروكسيد الكروم

احصل على Chrome.اعتمادًا على الغرض من الاستخدام ، يتم الحصول على الكروم بدرجات متفاوتة من النقاء. عادة ما تكون المادة الخام عبارة عن إسبينيل كروم ، يتم تخصيبه ثم صهره بالبوتاس (أو الصودا) في وجود الأكسجين الجوي. فيما يتعلق بالمكون الرئيسي للخامات المحتوية على Cr 3 + ، يكون التفاعل كما يلي:

2FeCr 2 O 4 + 4K 2 CO 3 + 3.5O 2 \ u003d 4K 2 CrO 4 + Fe 2 O 3 + 4CO 2.

يتم ترشيح كرومات البوتاسيوم الناتج K 2 CrO 4 بالماء الساخن ويحوله عمل H 2 SO 4 إلى ثنائي كرومات K 2 Cr 2 O 7. علاوة على ذلك ، من خلال عمل محلول مركز من H 2 SO 4 على K 2 Cr 2 O 7 ، يتم الحصول على أنهيدريد الكروم C 2 O 3 أو عن طريق تسخين K 2 Cr 2 O 7 بالكبريت - أكسيد الكروم (III) C 2 O 3.

يتم الحصول على أنقى الكروم في ظل الظروف الصناعية إما عن طريق التحليل الكهربائي للمحاليل المائية المركزة من CrO 3 أو Cr 2 O 3 المحتوية على H 2 SO 4 ، أو بالتحليل الكهربائي لكبريتات الكروم Cr 2 (SO 4) 3. في هذه الحالة ، يترسب الكروم على كاثود من الألومنيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ. يتم تحقيق التنقية الكاملة من الشوائب عن طريق معالجة الكروم بهيدروجين عالي النقاء عند درجة حرارة عالية (1500-1700 درجة مئوية).

من الممكن أيضًا الحصول على كروميوم نقي عن طريق التحليل الكهربائي لـ CrF 3 أو CrCl 3 يذوب ممزوجًا مع فلوريد الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم عند درجة حرارة تبلغ حوالي 900 درجة مئوية في جو الأرجون.

يتم الحصول على الكروم بكميات صغيرة عن طريق اختزال Cr 2 O 3 بالألمنيوم أو السيليكون. في طريقة الألمنيوم ، يتم تحميل خليط مسخن مسبقًا من Cr 2 O 3 ومسحوق Al أو نشارة مع إضافة عامل مؤكسد في بوتقة ، حيث يبدأ التفاعل بإشعال خليط من Na 2 O 2 و Al حتى البوتقة مليء بالكروم والخبث. يُصهر الكروم بالسيليكات الحرارية في أفران القوس. يتم تحديد نقاء الكروم الناتج عن طريق محتوى الشوائب في Cr 2 O 3 وفي Al أو Si المستخدمة للاسترداد.

في الصناعة ، يتم إنتاج سبائك الكروم على نطاق واسع - فيروكروم وسيليكوكروم.

تطبيق الكروم.يعتمد استخدام الكروم على مقاومته للحرارة والصلابة ومقاومة التآكل. يستخدم الكروم في الغالب لصهر فولاذ الكروم. يستخدم الكروم الألوميني والسيليكون الحراري في صهر النيكروم والنيمونيك وسبائك النيكل الأخرى والأقمار الصناعية.

يتم استخدام كمية كبيرة من الكروم في الطلاءات الزخرفية المقاومة للتآكل. يستخدم مسحوق الكروم على نطاق واسع في إنتاج منتجات المعادن والسيراميك ومواد لحام أقطاب اللحام. الكروم على شكل Cr 3+ أيون هو شوائب في الياقوت ، والذي يستخدم كأحجار كريمة ومادة ليزر. تستخدم مركبات الكروم لحفر الأقمشة أثناء الصباغة. تستخدم بعض أملاح الكروم كمكون في حلول الدباغة في صناعة الجلود ؛ PbCrO 4 ، ZnCrO 4 ، SrCrO 4 - كدهان فني. منتجات حرارية الكروميت المغنسيت مصنوعة من خليط من الكروميت والمغنسيت.

مركبات الكروم (خاصة مشتقات Cr6 +) سامة.

الكروم في الجسم.الكروم هو أحد العناصر الحيوية التي يتم تضمينها باستمرار في أنسجة النباتات والحيوانات. متوسط ​​محتوى الكروم في النباتات هو 0.0005٪ (92-95٪ يتراكم الكروم في الجذور) ، في الحيوانات - من عشرة آلاف إلى عشرة ملايين من المئة. في الكائنات العوالق ، يكون معامل تراكم الكروم هائلاً - 10000 - 26000. النباتات الأعلى لا تتحمل تركيزات الكروم أعلى من 3-10-4 مول / لتر. في الأوراق ، يوجد كمركب منخفض الوزن الجزيئي غير مرتبط بالتركيبات تحت الخلوية. في الحيوانات ، يشارك الكروم في عملية التمثيل الغذائي للدهون والبروتينات (جزء من إنزيم التربسين) والكربوهيدرات (مكون هيكلي لعامل مقاومة الجلوكوز). المصدر الرئيسي للكروم في جسم الإنسان والحيوان هو الغذاء. يؤدي انخفاض محتوى الكروم في الغذاء والدم إلى انخفاض معدل النمو وزيادة نسبة الكوليسترول في الدم وانخفاض حساسية الأنسجة المحيطية للأنسولين.

يحدث التسمم بالكروم ومركباته أثناء إنتاجها ؛ في الهندسة الميكانيكية (الطلاءات المطلية بالكهرباء) ؛ علم المعادن (مضافات صناعة السبائك ، السبائك ، الحراريات) ؛ في صناعة الجلود والدهانات وما إلى ذلك. تعتمد سمية مركبات الكروم على تركيبها الكيميائي: ثنائي كرومات أكثر سمية من الكرومات ، ومركبات Cr (VI) أكثر سمية من مركبات Cr (II) و Cr (III). تتجلى الأشكال الأولية للمرض في الشعور بالجفاف والألم في الأنف والتهاب الحلق وصعوبة التنفس والسعال وما إلى ذلك ؛ قد تختفي عند انقطاع الاتصال بـ Chrome. مع التلامس المطول مع مركبات الكروم ، تظهر علامات التسمم المزمن: الصداع ، والضعف ، وعسر الهضم ، وفقدان الوزن ، وغيرها. وظائف المعدة والكبد والبنكرياس معطلة. من الممكن حدوث التهاب الشعب الهوائية والربو القصبي والتهاب الرئة المنتشر. عند التعرض للكروم ، قد يحدث التهاب الجلد والأكزيما على الجلد. وفقًا لبعض التقارير ، فإن مركبات الكروم ، بشكل أساسي Cr (III) ، لها تأثير مسرطن.

الكروم هو معدن نادر يستخدم في أشكال مختلفة. في المُضافات الحيوية ، يكون هذا عادةً كلوريده أو بيكوليناته (الملح تمتصه الأمعاء بشكل أفضل). يتم امتصاص المركب الموجود في الخميرة ، والمعروف باسم عامل تحمل الجلوكوز ، جيدًا ويتضمن الكروم وثلاثة أحماض أمينية - الجلوتامين والجليسين والسيستين.

خصائص مفيدة للكروم ودوره في الجسم

الكروم ضروري لعمل الأنسولين. هذا الهرمون مسؤول عن نقل الجلوكوز من الدم إلى الخلايا ، حيث يتم "حرقه" لإطلاق الطاقة. الأنسولين فعال ويساعد في الحفاظ على مستويات السكر في الدم الطبيعية فقط إذا كان الجسم يحتوي على ما يكفي من الكروم. يزيد هذا المعدن من عدد مستقبلات الأنسولين على غشاء الخلية. من خلال زيادة تحمل الجلوكوز لدينا (القدرة على تحمل استهلاكه دون عواقب صحية سلبية) عن طريق زيادة فعالية الأنسولين ، يمنع الكروم إنتاجه ، ونتيجة لذلك يمنع تحويل السكر إلى دهون. هذا يؤدي إلى انخفاض في مستويات الكوليسترول في الدم (خاصة "الضار" ، أي البروتينات الدهنية منخفضة الكثافة) والدهون الثلاثية.

الوقاية

تقلل مكملات الكروم من خطر الإصابة بمرض السكري لدى الأشخاص المقاومين للأنسولين. إنهم ينتجون ما يكفي من الأنسولين ، لكن حساسية الخلايا تجاهه تنخفض. نتيجة لذلك ، للحفاظ على مستويات السكر في الدم طبيعية ، يتعين على البنكرياس إفراز كميات متزايدة من هذا الإنزيم. ومع ذلك ، قد لا تكون كافية ، ثم يتطور مرض السكري من النوع الثاني (غير المعتمد على الأنسولين) مع زيادة نسبة السكر في الدم ، والتي عادة ما تكون مصحوبة بالسمنة وفرط كوليسترول الدم (ارتفاع الكوليسترول) مع كل العواقب المترتبة على ذلك. يتم تقليل هذا الخطر عن طريق الاستخدام الوقائي للكروم ، مما يقلل من مقاومة الأنسولين وبالتالي يزيد من تحمل الجلوكوز.

فوائد الكروم

يؤدي الإجهاد والعدوى وزيادة النشاط البدني إلى تسريع "حرق" الجلوكوز ، ونتيجة لذلك ، يتم إفراز الكروم بشكل مكثف في البول. ونفس الشيء لوحظ في نوبات ارتفاع السكر في الدم لدى مرضى السكري. عادة ما يكون تناول الكروم من الطعام بالكاد يصل إلى المستوى القياسي ، لذلك في مثل هذه الحالات ، يُنصح بتناول مكملاته.

مؤشرات واستخدامات الكروم ، البدل اليومي الموصى به ، موانع الاستعمال ، مصادر الكروم الغذائية

لا توجد بدلات يومية موصى بها للكروم ، ولكن يُعتقد أنه يمكن الوقاية من نقص الكروم لدى البالغين بجرعات تتراوح من 50 إلى 200 ميكروجرام في اليوم. وتجدر الإشارة إلى أنه حتى مع اتباع نظام غذائي صحي متنوع ، فإن الحصول على 200 ميكروغرام من الكروم يوميًا من الطعام يكاد يكون مستحيلًا. عادةً ما تعطينا القائمة القياسية 40-50 ميكروغرام / يوم ، ونظام غذائي للتجويع (على سبيل المثال ، عند فقدان الوزن) ، بالطبع ، أقل.

- عيب. نقص الكروم محفوف بالتهيج وزيادة الوزن وضعف حساسية الأطراف ، بالإضافة إلى تفاقم مرض السكري غير المعتمد على الأنسولين.

إفراط. يبدو أن مكملات الكروم غير ضارة. ومع ذلك ، فإن جرعاتها العالية تجعل من الصعب هضمها و.

مؤشرات لاستخدام الكروم

صعوبة هضم البروتينات أو الدهون أو الكربوهيدرات.

ارتفاع مستويات السكر في الدم (مقاومة الأنسولين ، داء السكري من النوع الثاني).

ارتفاع مستويات الكوليسترول "الضار" (البروتين الدهني منخفض الكثافة) والدهون الثلاثية في الدم.

موانع

يجب على مرضى السكري تناول الكروم فقط بعد استشارة الطبيب. قد يحتاجون إلى تعديل جرعاتهم من الأنسولين و / أو الأدوية الأخرى الموصوفة بالفعل لمرضهم.

طرق التطبيق

جرعات

عادة ، يتم دمج الكروم في المواد المضافة مع المعادن الأخرى ، لذلك من الضروري تحديد مقدارها في التحضير وفقًا للنقش الموجود على العبوة. في قرص أو كبسولة واحدة يجب أن يكون من 25 إلى 200 ميكروغرام (أكثر خطورة). تؤخذ هذه المكملات الغذائية كمنشط عام ، وكذلك عند إنقاص الوزن مع اتباع نظام غذائي للتجويع ولزيادة فعالية الأنسولين.

"جامعة تومسك للفنون التطبيقية للبحوث الوطنية"

معهد جيوكيمياء الموارد الطبيعية والجيوكيمياء

الكروم

عن طريق الانضباط:

كيمياء

مكتمل:

طالب في المجموعة 2G41 Tkacheva Anastasia Vladimirovna 10/29/2014

التحقق:

المعلم ستاس نيكولاي فيدوروفيتش

المركز في النظام الدوري

الكروم- عنصر من مجموعة فرعية جانبية للمجموعة السادسة من الفترة الرابعة من النظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D. I. Mendeleev برقم ذري 24. ويشار إليه بالرمز سجل تجاري(اللات. الكروم). مادة بسيطة الكروم- معدن أبيض مائل للزرقة. يشار إلى الكروم أحيانًا على أنه معدن حديد.

هيكل الذرة

17 Cl) 2) 8) 7 - رسم تخطيطي لبنية الذرة

1s2s2p3s3p - صيغة إلكترونية

تقع الذرة في الفترة الثالثة ، ولها ثلاثة مستويات للطاقة

تقع الذرة في المجموعة السابعة ، في المجموعة الفرعية الرئيسية - عند مستوى الطاقة الخارجية لـ 7 إلكترونات

خصائص العنصر

الخصائص الفيزيائية

الكروم معدن أبيض لامع ذو شعرية مكعبة محورها الجسم ، a \ u003d 0.28845 نانومتر ، تتميز بالصلابة والهشاشة ، بكثافة 7.2 جم / سم 3 ، أحد أقسى المعادن النقية (في المرتبة الثانية بعد البريليوم والتنغستن و اليورانيوم) بدرجة انصهار 1903 درجة. وتبلغ درجة غليانها حوالي 2570 درجة. ج- في الهواء ، سطح الكروم مغطى بطبقة من الأكسيد تحميه من المزيد من الأكسدة. تؤدي إضافة الكربون إلى الكروم إلى زيادة صلابته.

الخواص الكيميائية

يعتبر الكروم في الظروف العادية معدنًا خاملًا ، عند تسخينه يصبح نشطًا تمامًا.

التفاعل مع اللافلزات

عند التسخين فوق 600 درجة مئوية ، يحترق الكروم في الأكسجين:

4Cr + 3O 2 \ u003d 2Cr 2 O 3.

يتفاعل مع الفلور عند 350 درجة مئوية ، مع الكلور عند 300 درجة مئوية ، مع البروم عند درجة حرارة حمراء ، مكونًا هاليدات الكروم (III):

2 كر + 3 كلوريد 2 = 2 كر كل 3.

يتفاعل مع النيتروجين عند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية لتكوين نيتريد:

2Cr + N 2 = 2CrN

أو 4Cr + N 2 = 2Cr 2 N.

2Cr + 3S = Cr 2S 3.

يتفاعل مع البورون والكربون والسيليكون لتكوين البوريدات والكربيدات ومبيدات السيليكون:

Cr + 2B = CrB 2 (تكوين Cr 2 B ، CrB ، Cr 3 B 4 ، CrB 4 ممكن) ،

2Cr + 3C \ u003d Cr 2 C 3 (تكوين Cr 23 C 6 ، Cr 7 B 3 ممكن) ،

Cr + 2Si = CrSi 2 (احتمال تكوين Cr 3 Si ، Cr 5 Si 3 ، CrSi).

لا يتفاعل مباشرة مع الهيدروجين.

التفاعل مع الماء

في حالة الأرض الساخنة ، يتفاعل الكروم مع الماء ، مكونًا أكسيد الكروم (III) والهيدروجين:

2Cr + 3H 2 O \ u003d Cr 2 O 3 + 3H 2

التفاعل مع الأحماض

في السلسلة الكهروكيميائية لجهود المعادن ، يكون الكروم قبل الهيدروجين ، فهو يزيح الهيدروجين من محاليل الأحماض غير المؤكسدة:

Cr + 2HCl \ u003d CrCl 2 + H 2 ؛

Cr + H 2 SO 4 \ u003d CrSO 4 + H 2.

في وجود الأكسجين الجوي ، تتشكل أملاح الكروم (III):

4Cr + 12HCl + 3O 2 = 4CrCl 3 + 6H 2 O.

أحماض النيتريك والكبريتيك المركزة تخمل الكروم. يمكن أن يذوب الكروم فيها فقط بالتسخين القوي ، وتتشكل أملاح الكروم (III) ومنتجات تقليل الأحماض:

2Cr + 6H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O ؛

Cr + 6HNO 3 \ u003d Cr (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.

التفاعل مع الكواشف القلوية

في المحاليل المائية للقلويات ، لا يذوب الكروم ، بل يتفاعل ببطء مع المواد المنصهرة القلوية لتكوين الكروميتات وإطلاق الهيدروجين:

2Cr + 6KOH = 2KCrO 2 + 2K 2 O + 3H 2.

يتفاعل مع المواد القلوية المنصهرة المؤكسدة ، مثل كلورات البوتاسيوم ، بينما يمر الكروم إلى كرومات البوتاسيوم:

Cr + KClO 3 + 2KOH = K 2 CrO 4 + KCl + H 2 O.

استعادة المعادن من الأكاسيد والأملاح

الكروم معدن نشط قادر على إزاحة المعادن من محاليل أملاحها: 2Cr + 3CuCl 2 = 2CrCl 3 + 3Cu.

خصائص مادة بسيطة

مستقر في الهواء بسبب التخميل. للسبب نفسه ، لا يتفاعل مع أحماض الكبريتيك والنتريك. عند 2000 درجة مئوية ، يحترق مع تكوين أكسيد الكروم الأخضر (III) Cr 2 O 3 ، الذي له خصائص مذبذب.

مركبات الكروم المركبة مع البورون (بوريدات Cr 2 B و CrB و Cr 3 B 4 و CrB 2 و CrB 4 و Cr 5 B 3) ، مع الكربون (كربيد Cr 23 C 6 و Cr 7 C 3 و Cr 3 C 2) ، مع السيليكون (مبيدات السيليكون Cr 3 Si ، Cr 5 Si 3 و CrSi) والنيتروجين (نيتريد CrN و Cr 2 N).

مركبات Cr (+2)

حالة الأكسدة +2 تقابل الأكسيد الأساسي CrO (أسود). يتم الحصول على أملاح Cr 2+ (المحاليل الزرقاء) عن طريق اختزال أملاح Cr 3+ أو ثنائي كرومات مع الزنك في بيئة حمضية ("الهيدروجين في وقت العزل"):

جميع أملاح Cr 2+ عوامل اختزال قوية لدرجة أنها تحل محل الهيدروجين من الماء عند الوقوف. يؤكسد الأكسجين الموجود في الهواء ، وخاصة في البيئة الحمضية ، Cr 2+ ، ونتيجة لذلك يتحول المحلول الأزرق إلى اللون الأخضر بسرعة.

يترسب هيدروكسيد الكروم (OH) 2 البني أو الأصفر عند إضافة القلويات إلى محاليل أملاح الكروم (II).

تم تصنيع ثنائي هاليدات الكروم CrF 2 و CrCl 2 و CrBr 2 و CrI 2

مركبات Cr (+3)

تتوافق حالة الأكسدة +3 مع أكسيد مذبذب Cr 2 O 3 وهيدروكسيد Cr (OH) 3 (كلاهما أخضر). هذه هي حالة الأكسدة الأكثر استقرارًا للكروم. مركبات الكروم في حالة الأكسدة هذه لها لون من اللون الأرجواني القذر (أيون 3+) إلى الأخضر (الأنيونات موجودة في مجال التنسيق).

Cr 3+ عرضة لتكوين كبريتات مزدوجة على شكل M I Cr (SO 4) 2 12H 2 O (الشب)

يتم الحصول على هيدروكسيد الكروم (III) من خلال العمل مع الأمونيا على محاليل أملاح الكروم (III):

Cr + 3NH + 3H2O → Cr (OH) ↓ + 3NH

يمكن استخدام المحاليل القلوية ، ولكن مع فائضها يتكون معقد هيدروكسو قابل للذوبان:

Cr + 3OH → Cr (OH) ↓

Cr (OH) + 3OH →

بدمج Cr 2 O 3 مع القلويات ، يتم الحصول على الكروميتات:

Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + H2O

أكسيد الكروم (III) غير المكلس يذوب في المحاليل القلوية وفي الأحماض:

Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3H2O

عندما تتأكسد مركبات الكروم (III) في وسط قلوي ، تتشكل مركبات الكروم (VI):

2Na + 3H O → 2NaCrO + 2NaOH + 8H O.

يحدث الشيء نفسه عندما يندمج أكسيد الكروم (III) مع عوامل قلوية ومؤكسدة ، أو مع القلويات في الهواء (يصبح الذوبان أصفر في هذه الحالة):

2Cr2O3 + 8NaOH + 3O2 → 4Na2CrO4 + 4H2O

مركبات الكروم (+4)[

مع التحلل الدقيق لأكسيد الكروم (VI) CrO 3 تحت الظروف الحرارية المائية ، يتم الحصول على أكسيد الكروم (IV) CrO 2 ، وهو مغناطيس حديدي وموصلية معدنية.

من بين رباعي الهاليد الكروم ، CrF 4 مستقر ، ورابع كلوريد الكروم CrCl 4 موجود فقط في البخار.

مركبات الكروم (+6)

تتوافق حالة الأكسدة +6 مع أكسيد الكروم الحمضي (VI) CrO 3 وعدد من الأحماض التي يوجد توازن بينها. أبسطها الكروم H 2 CrO 4 واثنين من الكروم H 2 Cr 2 O 7. يشكلون سلسلتين من الأملاح: كرومات صفراء وثنائي كرومات برتقالي ، على التوالي.

يتكون أكسيد الكروم (VI) CrO 3 من تفاعل حمض الكبريتيك المركز مع محاليل ثنائي كرومات. أكسيد حامض نموذجي ، عند التفاعل مع الماء ، فإنه يشكل أحماض كروميك قوية غير مستقرة: الكروميك H 2 CrO 4 ، ثنائي اللون H 2 Cr 2 O 7 وأحماض إيزوبولي الأخرى مع الصيغة العامة H 2 Cr n O 3n + 1. تحدث زيادة في درجة البلمرة مع انخفاض درجة الحموضة ، أي زيادة الحموضة:

2CrO + 2H → Cr2O + H2O

ولكن إذا تمت إضافة محلول قلوي إلى محلول برتقالي من K 2 Cr 2 O 7 ، فكيف يتحول اللون إلى اللون الأصفر مرة أخرى ، حيث يتشكل الكرومات K 2 CrO 4 مرة أخرى:

Cr2O + 2OH → 2CrO + HO

لا تصل إلى درجة عالية من البلمرة ، كما يحدث في التنجستن والموليبدينوم ، حيث يتحلل حمض البوليكروميك إلى أكسيد الكروم (VI) والماء:

H2CrnO3n + 1 → H2O + nCrO3

تقابل قابلية ذوبان الكرومات تقريبًا قابلية ذوبان الكبريتات. على وجه الخصوص ، يترسب كرومات الباريوم الأصفر BaCrO 4 عند إضافة أملاح الباريوم إلى محاليل الكرومات وثنائي كرومات:

Ba + CrO → BaCrO ↓

2Ba + CrO + H2O → 2BaCrO ↓ + 2H

يتم استخدام تشكيل كرومات الفضة ذات اللون الأحمر الدموي والضعيف الذوبان للكشف عن الفضة في السبائك باستخدام حمض المقايسة.

يُعرف خماسي فلوريد الكروم CrF 5 وسداسي فلوريد الكروم غير المستقر CrF 6. تم الحصول أيضًا على أوكسي هاليدات الكروم المتطايرة CrO 2 F 2 و CrO 2 Cl 2 (كلوريد الكروم).

مركبات الكروم (VI) هي عوامل مؤكسدة قوية ، على سبيل المثال:

K2Cr2O7 + 14HCl → 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2 + 7H2O

تؤدي إضافة بيروكسيد الهيدروجين وحمض الكبريتيك ومذيب عضوي (الأثير) إلى ثنائي كرومات إلى تكوين بيروكسيد الكروم الأزرق CrO 5 L (L هو جزيء مذيب) ، والذي يتم استخراجه في الطبقة العضوية ؛ يتم استخدام هذا التفاعل كتفاعل تحليلي.

• التعيين - الكروم (الكروم) ؛
• الفترة - الرابع ؛
• المجموعة - 6 (VIb) ؛
• الكتلة الذرية - 51.9961 ؛
• العدد الذري - 24 ؛
• نصف قطر الذرة = 130 م ؛
• نصف القطر التساهمي = 118 م ؛
• توزيع الإلكترون - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 ؛
• نقطة الانصهار = 1857 درجة مئوية ؛
• نقطة الغليان = 2672 درجة مئوية ؛
• الكهربية (وفقًا لـ Pauling / وفقًا لـ Alpred و Rochov) = 1.66 / 1.56 ؛
• حالة الأكسدة: +6 ، +3 ، +2 ، 0 ؛
• الكثافة (غير معروف) = 7.19 جم / سم 3 ؛
• الحجم المولي = 7.23 سم 3 / مول.

تم العثور على الكروم (اللون والطلاء) لأول مرة في رواسب الذهب في بيريزوفسكي (جبال الأورال الوسطى) ، ويعود تاريخ أول ذكر للكروم إلى عام 1763 ، في عمله "الأسس الأولى للمعادن" ، أطلق عليه إم في لومونوسوف "خام الرصاص الأحمر".

أرز. هيكل ذرة الكروم.

التكوين الإلكتروني لذرة الكروم هو 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 (انظر التركيب الإلكتروني للذرات). في تكوين روابط كيميائية مع عناصر أخرى ، يمكن أن يشارك إلكترون واحد يقع في المستوى الخارجي 4s + 5 إلكترونات من المستوى الفرعي ثلاثي الأبعاد (إجمالي 6 إلكترونات) ، وبالتالي ، في المركبات ، يمكن أن يأخذ الكروم حالات الأكسدة من +6 إلى +1 (الأكثر شيوعًا هي +6 ، +3 ، +2). الكروم معدن غير نشط كيميائيًا ، يتفاعل مع المواد البسيطة فقط في درجات حرارة عالية.

الخصائص الفيزيائية للكروم:

• معدن أبيض مزرق
• معدن شديد الصلابة (في وجود شوائب) ؛
• هش في ن. ذ.
• البلاستيك (في شكله النقي).

الخصائص الكيميائية للكروم

• عند t = 300 درجة مئوية يتفاعل مع الأكسجين:
  4Cr + 3O 2 \ u003d 2Cr 2 O 3 ؛
• عند درجة حرارة تزيد عن 300 درجة مئوية يتفاعل مع الهالوجينات مكونًا خليطًا من الهاليدات ؛
• عند درجة حرارة تزيد عن 400 درجة مئوية ، يتفاعل مع الكبريت لتشكيل الكبريتيدات:
  Cr + S = CrS ؛
• عند t = 1000 ° C ، يتفاعل الكروم المطحون ناعماً مع النيتروجين لتكوين نيتريد الكروم (أشباه موصلات ذات مقاومة كيميائية عالية):
  2Cr + N 2 = 2CrN ؛
• يتفاعل مع أحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك المخففة لإطلاق الهيدروجين:
  Cr + 2HCl \ u003d CrCl 2 + H 2 ؛
  Cr + H 2 SO 4 \ u003d CrSO 4 + H 2 ؛
• تتركز أحماض النيتريك والكبريتيك الدافئة في إذابة الكروم.

مع حمض الكبريتيك وحمض النيتريك المركز عند n.o. لا يتفاعل الكروم ، كما أن الكروم لا يذوب في الماء الملكي ، ومن الجدير بالذكر أن الكروم النقي لا يتفاعل حتى مع حمض الكبريتيك المخفف ، ولم يتم تحديد سبب هذه الظاهرة بعد. أثناء التخزين طويل الأجل في حمض النيتريك المركز ، يتم تغطية الكروم بغشاء أكسيد كثيف جدًا (تخميل) ، ويتوقف عن التفاعل مع الأحماض المخففة.

مركبات الكروم

سبق أن قيل أعلاه أن حالات الأكسدة "المفضلة" للكروم هي +2 (CrO، Cr (OH) 2)، +3 (CrO، Cr (OH) 3)، +6 (CrO 3، H 2 كرو 4).

كروم هو كروموفور، أي عنصر يعطي لونًا للمادة التي يحتويها. على سبيل المثال ، في حالة الأكسدة +3 ، يعطي الكروم لونًا أرجوانيًا أحمر أو أخضر (ياقوتي ، إسبنيل ، زمرد ، عقيق) ؛ في حالة الأكسدة +6 - لون أصفر برتقالي (كروكويت).

الكروموفورات ، بالإضافة إلى الكروم ، هي أيضًا الحديد والنيكل والتيتانيوم والفاناديوم والمنغنيز والكوبالت والنحاس - كل هذه عناصر د.

لون المركبات الشائعة التي تشمل الكروم:

• الكروم في حالة الأكسدة + 2:
  • أكسيد الكروم CrO - أحمر ؛
  • فلوريد الكروم CrF 2 - أزرق - أخضر ؛
  • كلوريد الكروم CrCl 2 - ليس له لون ؛
  • بروميد الكروم CrBr 2 - ليس له لون ؛
  • يوديد الكروم CrI 2 - أحمر-بني.
• الكروم في حالة الأكسدة +3:
  • Cr 2 O 3 - أخضر ؛
  • CrF 3 - أخضر فاتح ؛
  • CrCl 3 - بنفسجي أحمر ؛
  • CrBr 3 - أخضر غامق ؛
  • CrI 3 - أسود.
• الكروم في حالة الأكسدة +6:
  • CrO 3 - أحمر ؛
  • كرومات البوتاسيوم K 2 CrO 4 - أصفر ليمون ؛
  • كرومات الأمونيوم (NH 4) 2 CrO 4 - أصفر ذهبي ؛
  • كرومات الكالسيوم CaCrO 4 - أصفر ؛
  • كرومات الرصاص PbCrO 4 - بني فاتح - أصفر.

أكاسيد الكروم:

• Cr +2 O - أكسيد قاعدي ؛
• Cr 2 +3 O 3 - أكسيد مذبذب ؛
• Cr +6 O 3 - أكسيد الحمض.

هيدروكسيدات الكروم:

• ".

  تطبيق الكروم

  • كمادة مضافة في صناعة السبائك في صهر السبائك المقاومة للحرارة والتآكل ؛
  • لطلاء الكروم للمنتجات المعدنية من أجل منحها مقاومة عالية للتآكل ومقاومة للتآكل ومظهر جميل ؛
  • تستخدم سبائك الكروم 30 والكروم 90 في فوهات شعلة البلازما وفي صناعة الطيران.

محتوى المقال

الكروم- (الكروم) Cr ، العنصر الكيميائي 6 (VIb) من مجموعة النظام الدوري. العدد الذري 24 ، الكتلة الذرية 51.996. يوجد 24 نظيرًا معروفًا للكروم من 42 Cr إلى 66 Cr. النظائر 52 Cr ، 53 Cr ، 54 Cr مستقرة. التركيب النظائري للكروم الطبيعي: 50 Cr (نصف عمر 1.8 10 17 سنة) - 4.345٪ ، 52 Cr - 83.489٪ ، 53 Cr - 9.501٪ ، 54 Cr - 2.365٪. حالات الأكسدة الرئيسية هي +3 و +6.

في عام 1761 ، اكتشف أستاذ الكيمياء بجامعة سانت بطرسبرغ ، يوهان جوتلوب ليمان ، عند السفح الشرقي لجبال الأورال في منجم بيريزوفسكي ، معدنًا أحمر رائعًا ، والذي عند سحقه إلى مسحوق ، أعطى لونًا أصفر ساطعًا. في عام 1766 أحضر ليمان عينات من المعدن إلى سان بطرسبرج. بعد معالجة البلورات بحمض الهيدروكلوريك ، حصل على راسب أبيض وجد فيه الرصاص. أطلق ليمان على معدن الرصاص الأحمر السيبيري (plomb rouge de Sibérie) ، ومن المعروف الآن أنه كان كروكويت (من الكلمة اليونانية "krokos" - الزعفران) - كرومات الرصاص الطبيعي PbCrO 4.

قاد الرحالة وعالم الطبيعة الألماني بيتر سيمون بالاس (1741-1811) بعثة أكاديمية سانت بطرسبرغ للعلوم إلى المناطق الوسطى من روسيا وفي عام 1770 زار جنوب ووسط الأورال ، بما في ذلك منجم بيريزوفسكي وأصبح ، مثل ليمان ، مهتمة الكروكويت. كتب بالاس: "معدن الرصاص الأحمر المذهل غير موجود في أي رواسب أخرى. يتحول إلى اللون الأصفر عند طحنه إلى مسحوق ويمكن استخدامه في الفن المصغر. على الرغم من ندرة وصعوبة توصيل الكروكويت من منجم بيريزوفسكي إلى أوروبا (استغرق الأمر ما يقرب من عامين) ، فقد كان استخدام المعدن كمادة تلوين موضع تقدير. في لندن وباريس في نهاية القرن السابع عشر. ركب جميع النبلاء في عربات مطلية بكروكويت مطحون جيدًا ، بالإضافة إلى ذلك ، تمت إضافة أفضل عينات من الرصاص الأحمر السيبيري إلى مجموعات العديد من الخزانات المعدنية في أوروبا.

في عام 1796 ، وصلت عينة من الكروكويت إلى نيكولا لويس فوكلين (1763–1829) ، أستاذ الكيمياء في مدرسة باريس للمعادن ، الذي حلل المعدن ، لكن لم يجد فيه شيئًا سوى أكاسيد الرصاص والحديد والألمنيوم. استمرارًا لدراسة الرصاص الأحمر السيبيري ، قام Vauquelin بغلي المعدن بمحلول من البوتاس ، وبعد فصل الراسب الأبيض لكربونات الرصاص ، حصل على محلول أصفر من ملح غير معروف. عندما تمت معالجته بملح الرصاص ، يتكون راسب أصفر ، مع ملح زئبق ، ملح أحمر ، وعند إضافة كلوريد القصدير ، تحول المحلول إلى اللون الأخضر. قام بتحلل الكروكويت بالأحماض المعدنية ، وحصل على محلول من "حمض الرصاص الأحمر" ، والذي أدى تبخره إلى ظهور بلورات ياقوتية حمراء (من الواضح الآن أن هذا كان أنهيدريد الكروم). بعد تكليسهم بالفحم في بوتقة من الجرافيت ، بعد التفاعل ، اكتشف الكثير من بلورات رمادية متداخلة على شكل إبرة من معدن غير معروف حتى ذلك الوقت. ذكر Vauquelin المقاومة العالية للمعادن ومقاومته للأحماض.

أطلق Vauquelin على العنصر الجديد chromium (من الكلمة اليونانية crwma - color ، color) نظرًا للعديد من المركبات متعددة الألوان التي تكونت بواسطته. بناءً على بحثه ، ذكر Vauquelin لأول مرة أن اللون الزمرد لبعض الأحجار الكريمة يرجع إلى اختلاط مركبات الكروم فيها. على سبيل المثال ، الزمرد الطبيعي عبارة عن بيريل ذو لون أخضر غامق يتم فيه استبدال الألومنيوم جزئيًا بالكروم.

على الأرجح ، لم تحصل Vauquelin على معدن نقي ، ولكن كربيداته ، كما يتضح من الشكل الحاد للبلورات التي تم الحصول عليها ، لكن أكاديمية باريس للعلوم مع ذلك سجلت اكتشاف عنصر جديد ، والآن يعتبر Vauquelin بحق مكتشف العنصر رقم 24.

يوري كروتياكوف