Chrom, chemický prvek: popis, vlastnosti, vzorec a vlastnosti

Chrom je chemický prvek s atomovým číslem 24. Jedná se o tvrdý, lesklý, šedo-kovový kov, který dobře leští a neznečistí. Používá se ve slitinách, jako je nerezová ocel a jako povlak. Lidské tělo vyžaduje malé množství trojmocného chromu pro metabolismus cukru, ale Cr (VI) je velmi toxický.

Různé sloučeniny chromu, jako je oxid chromitý a chromát olova, jsou pestré a používají se v barvách a pigmentách. Červená barva rubína je způsobena přítomností tohoto chemického prvku. Některé látky, zvláště dichroman draselný a sodík jsou oxidanty používané k oxidaci organických sloučenin a (společně s kyselinou sírovou) k čištění laboratorních nádob. Kromě toho se při výrobě magnetické pásky používá oxid chrómu (VI).

Objev a etymologie

Historie objevu chemického prvku chrómu je následující. V roce 1761 nalezl Johann Gottlob Lehmann v horách Uralu oranžově červený minerál a nazval ho "sibiřskou červenou olovou". Ačkoli byl mylně identifikován jako sloučenina olova se selenem a železem, materiál byl ve skutečnosti olovnatý chromát s chemickým vzorcem PbCrO₄. Dnes je známá jako minerální koruna.

V roce 1770 navštívil Peter Simon Pallas místo, kde našel Leman červený olovnatý minerál, který měl velmi užitečné pigmentové vlastnosti v barvách. Používání sibiřského červeného olova jako barvy se rychle rozvinulo. Kromě toho se jasně žlutá barva Crocote stala módní.

V roce 1797 přijal Nicolas Louis Vauquelin vzorky červené olovnaté rudy. Smícháním přípravku Crocote s kyselinou chlorovodíkovou získává CrO₃. Chróm jako chemický prvek byl v roce 1798 izolován. Voklen ji obdržel zahříváním oxidu uhličitým. Byl také schopen odhalit stopy chrómu v drahých kamenech, jako je rubín a smaragd.

V 1800s Cr byl používán hlavně v složení nátěrových a solných solí. Dnes je v slitinách použito 85% kovu. Zbytek se používá v chemickém průmyslu, ve výrobě žáruvzdorných materiálů a ve slévárenském průmyslu.

Výslovnost chemického prvku chrom odpovídá řeckému chi-rho-a-alfa-, což znamená "barvu", vzhledem k mnoha barevným sloučeninám, které se z ní mohou získat.

Těžba a výroba

Prvek je vyroben z chromitu (FeCr₂O₄). Asi polovina této rudy na světě je těžena v Jižní Africe. Navíc Kazachstán, Indie a Turecko jsou jejími hlavními producenty. Zkoumané ložiska chromitu jsou dostatečné, ale geograficky jsou koncentrovány v Kazachstánu a jižní Africe.

Vklady nativního kovového chromu jsou vzácné, ale jsou. Například se těží u dolů Udachnaya v Rusku. To je kimberlite potrubí, bohaté na diamanty a redukční prostředí pomohlo vytvořit čistý chrom a diamanty.

Pro průmyslovou výrobu kovů jsou chromitové rudy zpracovány roztavenými alkáliemi (žíravina, NaOH). Tím vzniká chroman sodný (Na₂CrO₄), který je redukován uhlíkem na oxid Cr₂O₃. Kov se získá zahříváním oxidu v přítomnosti hliníku nebo křemíku.

V roce 2000 bylo těženo zhruba 15 milionů tun chromitové rudy, která byla zpracována na 4 miliony tun ferrochromu, 70% slitiny chromu a železa, s přibližnou tržní hodnotou 2,5 miliardy dolarů.

Hlavní vlastnosti

Charakteristickým znakem chemického prvku chromu je skutečnost, že jde o přechodný kov čtvrtého období periodické tabulky a nachází se mezi vanádem a manganem. Zahrnuty do skupiny VI. Roztaví se při teplotě 1907 ° C. V přítomnosti kyslíku vytváří chrom rychle tenkou vrstvu oxidu, která chrání kov z další interakce s kyslíkem.

Jako přechodový prvek reaguje s látkami v různých poměrech. Tudíž vytváří sloučeniny, v nichž se liší stupeň oxidace. Chrom je chemický prvek se zemními stavy +2, +3 a +6, z nichž +3 je nejstabilnější. Kromě toho jsou ve vzácných případech zaznamenány případy +1, +4 a +5. Sloučeniny chrómu v oxidačním stavu +6 jsou silné oxidanty.

Jaká barva je chrom? Chemický prvek je připojen eloxovaný hliník rubínový odstín. Cr₂O₃, použitý pro leštění kovu, je také používán jako pigment nazvaný "chrome greens". Jeho soli barvou skla v smaragdově zelené barvě. Chrom je chemický prvek, jehož přítomnost činí rubínově červenou. Proto se používá při výrobě syntetických rubínů.

Izotopy

Izotopy chromu mají atomovou hmotnost od 43 do 67. Obvykle se tento chemický prvek skládá ze tří stabilních forem: ⁵²Cr, ⁵³Cr a ⁵⁴Cr. Z toho nejběžnější ⁵²Cr (83,8% celkového přírodního chromu). Dále bylo popsáno 19 radioizotopů, z nichž nejstabilnější ⁵⁰Cr s poločasem přesahujícím 1,8x10^{17. místo} roky. Nechte ⁵¹Poločas poločasu Cr je 27,7 dní a u všech ostatních radioaktivních izotopů nepřesahuje 24 hodin a ve většině z nich trvá méně než jedna minuta. Prvek má také dva meta-stavy.

Izotopy chromu v zemské kůře zpravidla doprovázejí izotopy manganu, který se používá v geologii. ⁵³Cr se vytváří během radioaktivního rozkladu ⁵³Mn. Poměr izotopů Mn / Cr podporuje další informace o časné historii sluneční soustavy. Změny v poměrech ⁵³Cr /⁵²Cr a Mn / Cr z různých meteoritů dokazuje, že nové atomové jádra byly vytvořeny těsně před vytvořením sluneční soustavy.

Chemický prvek chrom: vlastnosti, složení sloučenin

Oxid chromitý (Cr) Cr₂O₃, také známý jako sesquioxid, je jedním ze čtyř oxidů tohoto chemického prvku. Získává se z chromitu. Zelená sloučenina se běžně nazývá "chromové zelené", když se používá jako pigment pro lakování skloviny a skla. Oxid se může rozpouštět v kyselinách, tvorbě solí a roztavených alkalických chromitů.

Dichromát draselný

K₂Cr₂O_7. je silný oxidační prostředek a je preferován jako prostředek pro čištění laboratorních nádob z organických materiálů. Pro tento účel se používá jeho nasycený roztok koncentrovaná kyselina sírová. Někdy je však nahrazen dichromanem sodným, založeným na jeho vyšší rozpustnosti. Kromě toho může regulovat proces oxidace organických sloučenin, přeměnu primárního alkoholu na aldehyd a potom na oxid uhličitý.

Dichromát draselný může způsobit chromovou dermatitidu. Chromium je pravděpodobně příčinou senzibilizace vedoucí k rozvoji dermatitidy, zejména rukou a předloktí, která je chronická a těžko uzdravitelná. Stejně jako ostatní sloučeniny sloučeniny Cr (VI) je dvojchroman draselný karcinogenní. Je třeba manipulovat s rukavicemi a vhodnými ochrannými pomůckami.

Chromová kyselina

Sloučenina má hypotetickou strukturu H₂CrO₄. V přírodě se nenacházejí ani chromové ani dichromové kyseliny, ale jejich anionty se nacházejí v různých látkách. "Chromová kyselina", která se nachází na trhu, je ve skutečnosti anhydrid kyseliny - oxid křemičitý₃.

Chromium olova (II)

PbCrO₄ Má jasně žlutou barvu a je prakticky nerozpustný ve vodě. Z tohoto důvodu našel aplikaci jako barvicí pigment nazvaný "žluté korunky".

Cr a pentavalentní vazba

Chrom se vyznačuje schopností tvořit pentavalentní vazby. Sloučenina je tvořena Cr (I) a uhlovodíkovým zbytkem. Mezi dvěma atomy chromu je vytvořena pět-valentní vazba. Její vzorec může být napsán jako Ar-Cr-Cr-Ar, kde Ar je specifická aromatická skupina.

Aplikace

Chrom je chemický prvek, jehož vlastnosti mu poskytly mnoho různých použití, z nichž některé jsou uvedeny níže.

Dává kovům odolnost proti korozi a lesklý povrch. Chróm je proto součástí takových slitin jako nerezová ocel, používaná například v příboru. Používá se také pro pokovování chromem.

Chrom je katalyzátorem různých reakcí. Vyrábí formy pro pečení cihel. Jeho soli dubovou pokožku. Dichromát draselný se používá k oxidaci organických sloučenin, jako jsou alkoholy a aldehydy, jakož i k čištění laboratorních potřeb. Slouží jako fixační činidlo pro barvení tkanin a také se používá při tisku fotografií a fotografií.

CrO₃ Používá se k výrobě magnetických pásky (například pro záznam zvuku), které mají lepší vlastnosti než filmy oxid železitý.

Role v biologii

Trojmocný chrom je chemický prvek nezbytný pro metabolismus cukru v lidském těle. Naproti tomu hexavalentní Cr je velmi toxický.

Bezpečnostní opatření

Sloučeniny kovového chrómu a Cr (III) se obecně nepovažují za zdraví škodlivé, ale látky obsahující Cr (VI) mohou být toxické, pokud jsou požití nebo vdechovány. Většina těchto látek dráždí oči, kůži a sliznice. Při vystavení dlouhodobé expozici mohou sloučeniny chrómu (VI) způsobit poškození očí, pokud nejsou ponechány ošetřené. Navíc je uznávaným karcinogenem. Letální dávka tohoto chemického prvku je asi polovina čajové lžičky. Podle doporučení Světové zdravotnické organizace je maximální přípustná koncentrace Cr (VI) v pitné vodě 0,05 mg na litr.

Vzhledem k tomu, že sloučeniny chromu se používají v barvách a pro opalování pokožky, často se vyskytují v půdě a podzemních vodách opuštěných průmyslových zařízení, která vyžadují čištění a obnovu životního prostředí. Základní nátěr obsahující Cr (VI), je stále široce používán v leteckém a automobilovém průmyslu.

Vlastnosti prvku

Hlavní fyzikální vlastnosti chromu jsou následující:

• Atomové číslo: 24.
• Atomová hmotnost: 51,996.
• Teplota tání: 1890 ° C.
• Teplota varu: 2482 ° C.
• Stupeň oxidace: +2, +3, +6.
• Konfigurace elektronů: [Ar] 3d⁵4s¹.