Króm | ||||
---|---|---|---|---|
← Vanádium | Mangán → | ||||
| ||||
Egy egyszerű anyag megjelenése | ||||
Króm minták | ||||
Az atom tulajdonságai | ||||
Név, szimbólum, szám | Króm / Króm (Cr), 24 | |||
Csoport , időszak , blokk |
16 (elavult 6), 4, d-elem |
|||
Atomtömeg ( moláris tömeg ) |
51.9961(6) [1] a. e.m. ( g / mol ) | |||
Elektronikus konfiguráció |
[Ar] 3d 5 4s 1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 |
|||
Atom sugara | 130 óra | |||
Kémiai tulajdonságok | ||||
kovalens sugár | 118 óra | |||
Ion sugara | (+6e)52 (+3e)63 pm | |||
Elektronegativitás | 1,66 (Pauling skála) | |||
Elektróda potenciál | −0,74 | |||
Oxidációs állapotok | 0, +2, +3, +4, +6 | |||
Ionizációs energia (első elektron) |
652,4 (6,76) kJ / mol ( eV ) | |||
Egy egyszerű anyag termodinamikai tulajdonságai | ||||
Sűrűség ( n.a. ) | 7,19 g/cm³ | |||
Olvadási hőmérséklet | 2130 K (1856,9 °C) | |||
Forráshőmérséklet | 2945 K (2671,9 °C) | |||
Oud. fúzió hője | 21 kJ/mol | |||
Oud. párolgási hő | 342 kJ/mol | |||
Moláris hőkapacitás | 23,3 [2] J/(K mol) | |||
Moláris térfogat | 7,23 cm³ / mol | |||
Egy egyszerű anyag kristályrácsa | ||||
Rácsszerkezet |
Kockatest középen |
|||
Rács paraméterei | 2,885Å _ | |||
Debye hőmérséklet | 460K_ _ | |||
Egyéb jellemzők | ||||
Hővezető | (300 K) 93,9 W/(m K) | |||
CAS szám | 7440-47-3 |
24 | Króm |
Kr51,9961 | |
3d 5 4s 1 |
A króm ( vegyjele - Cr , lat. Chromium ) a 6. csoport kémiai eleme (az elavult besorolás szerint - a hatodik csoport, a VIB oldalsó alcsoportja), a D. I. kémiai elemei periodikus rendszerének negyedik periódusa . Mengyelejev , 24-es rendszámmal .
A króm egyszerű anyag (szobahőmérsékleten) kékesfehér , szilárd átmenetifém . A krómot néha vasfémnek is nevezik .
A "króm" név a görögből származik. χρῶμα - szín , festék - ennek az anyagnak a vegyületeinek sokféle színe miatt.
A krómot 1797 -ben fedezte fel Franciaországban LN Vauquelin vegyész , aki egy új tűzálló fémet izolált karbidok keverékével . A Cr 2 O 3 zöld króm-oxidot szénnel kalcinálta , és magát az oxidot a "szibériai vörös ólom" - a Közép-Urálban, a Berezovszkij aranylelőhelyben bányászott krokoit PbCrO 4 - ásvány lebontásával nyerték , és először a M. V. Lomonoszov munkája "A kohászat első alapjai" (1763) vörös ólomércként.
A tiszta króm előállításának modern módszerét 1894-ben találták fel, amely csak a redukálószer típusában tér el a Vauquelin-módszertől.
Az 1920-as években eljárást dolgoztak ki a vas krómmal történő elektrolitikus bevonására.
A króm a fehér törpék és a hatalmas csillagok robbanásai miatt jelent meg az univerzumban.
A króm meglehetősen gyakori elem a földkéregben - 0,03 tömeg% [3] [4] .
A fő krómvegyület a kromit ( kromit ) FeO Cr 2 O 3 . A második legfontosabb ásvány a krokoit PbCrO 4 .
A legnagyobb krómlelőhelyek Dél-Afrikában (1. hely a világon), Kazahsztánban , Oroszországban , Zimbabwében és Madagaszkárban találhatók . Lelőhelyek vannak még Törökországban , Indiában , Örményországban [5] , Brazíliában , a Fülöp -szigeteken [6] .
Az Orosz Föderációban található krómércek fő lelőhelyei az Urálban ismertek (Donskoye és Saranovskoye) (forrás?).
A feltárt készletek Kazahsztánban több mint 350 millió tonna (2. hely a világon) [6] . A világ 2012-es termelése körülbelül 9 millió tonna króm volt.
A különféle magmás kőzetek átlagos krómtartalma nagyon változó. Ultrabázisos kőzetekben ( peridotit ) eléri a 2 kg/t-t, bázikus kőzetekben (bazaltok stb.) - 200 g/t, gránitokban pedig több tíz g/t-t. Krómkrém a földkéregben 83 g/t. Ez egy tipikus litofil elem, és szinte teljes egészét a króm spinell típusú ásványok tartalmazzák. A króm a vassal, titánnal, nikkellel, vanádiummal és mangánnal együtt egy geokémiai családot alkot.
Három fő króm-ásvány létezik: magnokromit (Mg, Fe)Cr 2 O 4 , kropikotit (Mg, Fe) (Cr, Al) 2 O 4 és alumíniumkromit (Fe, Mg) (Cr, Al) 2 O 4 . Megjelenésükben megkülönböztethetetlenek, és pontatlanul "kromitoknak" nevezik őket. Összetételük változó:
Valójában a kromit, azaz a FeCr 2 O 4 viszonylag ritka. A króm a különféle kromitokon kívül számos más ásványi anyag része - a krómcsillám (fuxit), a króm-klorit, a króm-vesuvián, a króm-diopszid, a króm-turmalin, a króm-gránát (uvarovit) stb., amelyek gyakran kísérik az érceket, de nem önmaguknak nincs ipari jelentősége. Exogén körülmények között a króm a vashoz hasonlóan szuszpenziók formájában vándorol, és felhalmozódhat az agyagokban. A kromátok a legmobilabb formák.
Szabad formájában kékesfehér fém , köbös testközpontú ráccsal , a = 0,28845 nm. 38 °C hőmérséklet alatt antiferromágnes, felette paramágneses állapotba kerül ( Néel pont ).
A króm Mohs - keménysége 8,5 [ 7] . A tiszta króm törékeny fém, és kalapáccsal ütve összetörik. A tiszta fémek közül is ez a legkeményebb. A nagyon tiszta króm meglehetősen jól megmunkálható.
A króm izotópjai 42-67 tömegszámmal ( protonok száma 24 , neutronok száma 18-43 ) és 2 magizomerrel ismertek .
A természetes króm négy stabil izotópból áll ( 50 Cr ( izotóp-bőség 4,345%), 52 Cr (83,789%), 53 Cr (9,501%), 54 Cr (2,365%).
A mesterséges izotópok közül a leghosszabb életű izotóp az 51 Cr ( felezési ideje 27 nap). A többi felezési ideje nem haladja meg az egy napot.
A krómot +2, +3 és +6 oxidációs állapot jellemzi (lásd a táblázatot), valamint feltételesen +5. Szinte minden krómvegyület színezett [8] .
Oxidációs állapot | Oxid | Hidroxid | karakter | Domináns formák a megoldásokban | Megjegyzések |
---|---|---|---|---|---|
+2 | CrO (fekete) | Cr(OH) 2 (sárga) | Alapvető | Cr 2+ (kék sók) | Nagyon erős redukálószer |
+3 | Cr 2 O 3 (zöld) | Cr(OH) 3 (szürkés-zöld) | amfoter | Cr 3+ (zöld vagy lila sók)
[Cr(OH) 4 ] − (zöld) | |
+4 | CrO2_ _ | nem létezik | Nem sóképző | — | Ritka, nem gyakori |
+6 | CrO 3 (piros) | H2CrO4 _ _ _
H2Cr2O7 _ _ _ _ _ |
Sav | CrO 4 2− (kromátok, sárga)
Cr 2 O 7 2− (dikromátok, narancs) |
Az átmenet a közeg pH-jától függ. A legerősebb oxidálószer, higroszkópos, nagyon mérgező. |
A króm egyszerű anyag formájában kék árnyalatú fém. Levegőn a passziváció miatt stabil, ugyanezen okból nem lép reakcióba kén- és salétromsavval.
2000 °C - ra hevítve a fémes króm kiég, és zöld króm(III)-oxid Cr 2 O 3 képződik , amely amfoter tulajdonságokkal rendelkezik .
Króm bórral szintetizált vegyületei ( Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4 boridok , CrB 2 , CrB 4 és Cr 5 B 3 ), szénnel ( Cr 23 C 6 , Cr 7 C 3 és Cr 3 C 2 karbidok ) , szilíciummal ( szilicidek Cr 3 Si, Cr 5 Si 3 és CrSi) és nitrogénnel ( CrN és Cr 2 N nitridek ).
A +2 oxidációs állapot a CrO (fekete) bázikus oxidnak felel meg . A Cr 2+ sókat (kék oldatokat) úgy állítják elő, hogy a Cr 3+ sókat vagy dikromátokat cinkkel redukálják savas környezetben ("hidrogén az izolálás idején"):
Mindezek a Cr 2+ sói erős redukálószerek, amennyiben állás közben kiszorítják a hidrogént a vízből [9] . A levegő oxigénje, különösen savas környezetben, oxidálja a Cr 2+ -ot , aminek következtében a kék oldat gyorsan zöld színűvé válik.
Barna vagy sárga hidroxid Cr(OH) 2 válik ki, amikor lúgokat adunk a króm(II)-sók oldatához.
A CrF 2 , CrCl 2 , CrBr 2 és CrI 2 króm-dihalogenideket szintetizálták
A +3 oxidációs állapot megfelel a Cr 2 O 3 amfoter oxidnak és a Cr (OH) 3 hidroxidnak (mindkettő zöld). Ez a króm legstabilabb oxidációs állapota. A krómvegyületek ebben az oxidációs állapotban a piszkoslilától (vizes oldatokban a Cr 3+ ion vízkomplexek formájában [Cr(H 2 O) 6 ] 3+ ) a zöldig ( anionok vannak jelen a koordinációban ) gömb ).
A Cr 3+ hajlamos az M I Cr (SO 4 ) 2 12H 2 O formájú kettős szulfátok képződésére ( timsó )
A króm(III)-hidroxidot úgy állítják elő, hogy ammóniával hatnak króm(III)-sók oldatára:
Használhatók lúgos oldatok, de feleslegükben oldható hidroxo komplex képződik:
A Cr 2 O 3 lúgokkal való olvasztásával kromitokat kapunk :
A nem kalcinált króm(III)-oxid lúgos oldatokban és savakban oldódik :
Amikor a króm(III)-vegyületeket lúgos közegben oxidálják, króm(VI)-vegyületek képződnek:
Ugyanez történik, ha a króm(III)-oxidot lúggal és oxidálószerekkel olvasztják, vagy levegőben lévő lúggal (az olvadék ebben az esetben sárga színűvé válik):
A króm-oxid (VI) CrO 3 hidrotermikus körülmények között történő gondos lebontásával króm- oxid (IV) CrO 2 képződik , amely ferromágnes és fémes vezetőképességgel rendelkezik.
A króm-tetrahalogenidek közül a CrF 4 stabil , a króm-tetraklorid CrCl 4 csak gőzben létezik.
A +6 oxidációs állapot a savas króm-oxid (VI) CrO 3 -nak és számos olyan savnak felel meg, amelyek között egyensúly van. Közülük a legegyszerűbb a króm H 2 CrO 4 és a kétkróm H 2 Cr 2 O 7 . Két sósorozatot képeznek: sárga kromátokat és narancssárga dikromátokat .
Króm-oxid (VI) CrO 3 tömény kénsav és dikromát oldatok kölcsönhatása során keletkezik . Egy tipikus savas oxid, amikor vízzel kölcsönhatásba lép, erős instabil krómsavakat képez: króm H 2 CrO 4 , dikróm H 2 Cr 2 O 7 és egyéb izopolisavak, amelyek általános képlete H 2 Cr n O 3n+1 . A polimerizáció mértékének növekedése a pH csökkenésével, azaz a savasság növekedésével következik be:
De ha lúgos oldatot adunk a narancssárga K 2 Cr 2 O 7 oldathoz, hogyan válik újra sárgává a szín, mivel ismét K 2 CrO 4 kromát képződik :
Nem ér el olyan magas polimerizációs fokot, mint a volfrámban és a molibdénben , mivel a polikrómsav króm(VI)-oxidra és vízre bomlik:
A kromátok oldhatósága nagyjából megfelel a szulfátok oldhatóságának. Különösen a sárga bárium-kromát BaCrO 4 válik ki, ha báriumsót adunk mind a kromát, mind a dikromát oldathoz:
Vérvörös, rosszul oldódó ezüstkromát képződését használják az ötvözetek ezüstjének kimutatására assay sav segítségével .
Ismeretes a króm - pentafluorid CrF 5 és az instabil króm - hexafluorid a CrF 6 . Illékony króm-oxi-halogenideket, CrO 2 F 2 és CrO 2 Cl 2 ( kromil-klorid ) is előállítottak.
A króm(VI)-vegyületek erős oxidálószerek , például:
Hidrogén-peroxid, kénsav és szerves oldószer (éter) hozzáadása a dikromátokhoz kék króm(VI)-monoperoxid CrO 5 (CrO(O 2 ) 2 ) képződéséhez vezet, amelyet a szerves rétegbe extrahálnak; ezt a reakciót analitikai reakcióként használják.
Krómvegyületek (+5)
Alacsony stabilitású, az egyik krómvegyület a bárium-kromát (5) Ba 3 (CrO 4 ) 2 , amely bárium-hidroxid és bárium-kromát 800°-os szinterezésével állítható elő.
A króm a természetben főleg vaskromit Fe(CrO 2 ) 2 (vaskromit) formájában fordul elő. A ferrokrómot elektromos kemencékben koksszal (szénnel) történő redukálással nyerik belőle :
A ferrokrómot ötvözött acélok előállítására használják.
A tiszta króm előállításához a reakciót a következőképpen hajtjuk végre:
1) a vas-kromitot nátrium-karbonáttal (szódahamu) ötvözik levegőben:
2) oldja fel a nátrium-kromátot , és válassza el a vas-oxidtól;
3) a kromátot dikromáttá vigyük át , az oldatot savanyítsuk és a dikromátot kristályosítsuk:
.4) a tiszta króm-oxidot nátrium-dikromát szénnel való redukálásával nyerik:
5) aluminotermia segítségével fémkrómot kapunk:
6) elektrolízissel az elektrolitikus krómot króm-anhidrid kénsavat tartalmazó vizes oldatából nyerik . Ugyanakkor 3 folyamat megy végbe a katódon:
A króm számos ötvözött acél (különösen a rozsdamentes acél ), valamint számos más ötvözet fontos összetevője . A króm hozzáadása jelentősen növeli az ötvözetek keménységét és korrózióállóságát. Króm-vanádium acélötvözetekben is használják.
Kopásálló és gyönyörű galvanizálásként ( krómozás ) használják.
A krómot króm-30 és króm-90 ötvözetek előállítására használják, amelyek nagy teljesítményű plazmafáklyák gyártásában és a repülőgépiparban használatosak.
A króm az egyik biogén elem , része a növények és állatok szöveteinek. Az állatokban a króm részt vesz a lipidek , fehérjék (a tripszin enzim része ), szénhidrátok anyagcseréjében . Az élelmiszerekben és a vérben lévő krómtartalom csökkenése a növekedési ütem csökkenéséhez, a koleszterinszint növekedéséhez vezet a vérben.
A króm tiszta formájában meglehetősen mérgező [10] , a króm fémpor irritálja a tüdőszövetet . A króm(III)-vegyületek bőrgyulladást okoznak .
A +6 oxidációs állapotú krómvegyületek különösen mérgezőek. Gyakorlatilag az összes krómércet nátrium-dikromáttá alakítják . 1985-ben hozzávetőleg 136 000 tonna hat vegyértékű krómot állítottak elő [11] . A hat vegyértékű króm további forrásai a króm - trioxid és a különféle sók -- kromátok és dikromátok . A hat vegyértékű krómot rozsdamentes acélok, textilfestékek, favédőszerek, krómozás stb. gyártásához használják.
A hat vegyértékű króm rákkeltő (belélegezve) [12] . Sok munkahelyen a munkavállalók hat vegyértékű króm hatásának vannak kitéve, mint például a krómozás vagy a rozsdamentes acél hegesztése [12] .
Az Európai Unióban a hat vegyértékű króm használatát jelentősen korlátozza az RoHS irányelv .
A hat vegyértékű króm a szulfáttranszport mechanizmuson keresztül jut be az emberi sejtekbe, mivel szerkezetében és töltésében hasonló a szulfátokhoz. A gyakoribb háromértékű króm nem kerül a sejtekbe.
A sejt belsejében a Cr(VI) metastabil ötvegyértékű krómmá (Cr(V)), majd háromértékű krómmá (Cr(III)) redukálódik. A háromértékű króm, ha fehérjékhez kapcsolódik, hapténeket hoz létre , amelyek kiváltják az immunválaszt. Megjelenésük után a krómérzékenység nem tűnik el. Ilyenkor még a krómfestékkel festett textíliákkal vagy krómmal kezelt bőrrel való érintkezés is bőrirritációt okozhat. A C-vitamin és más szerek reakcióba lépnek a kromátokkal, és a sejten belül Cr(III)-t képeznek [13] .
A hat vegyértékű krómtermékek genotoxikus rákkeltő anyagok. A hat vegyértékű krómvegyületek krónikus belélegzése növeli a nasopharyngealis betegségek, a tüdőrák kockázatát . ( A tüdő különösen sérülékeny a kis kapillárisok nagy száma miatt). Nyilvánvalóan a genotoxicitás mechanizmusát a penta- és háromértékű króm váltja ki.
Az Egyesült Államokban a hat vegyértékű króm maximális megengedett koncentrációja a levegőben 5 µg/m³ (0,005 mg/m³) [14] [15] . Oroszországban a króm (VI) megengedett maximális koncentrációja lényegesen alacsonyabb - 1,5 µg/m³ (0,0015 mg/m³) [16] .
A hat vegyértékű króm elkerülésének egyik általánosan elfogadott módszere a krómozási technológiákról a termikus és vákuumleválasztásra való átállás .
Az igaz történeten alapuló Erin Brockovich Steven Soderbergh rendezésében egy hatalmas, hat vegyértékű krómszennyezés miatti perről szól, amely sok embert súlyos betegségektől szenvedett [17] .
Elegendő bizonyíték áll rendelkezésre emberben a króm[VI]-vegyületek rákkeltő hatására, ahogyan a kromátgyártásban, a kromátpigmentgyártásban és a krómozási iparágakban is találkozunk.
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
|
D. I. Mengyelejev kémiai elemeinek periodikus rendszere | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Fémek elektrokémiai tevékenységsorai | |
---|---|
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , |
érme fémek | |
---|---|
Fémek | |
Ötvözetek |
|
Érmecsoportok | |
Fémcsoportok | |
Lásd még |
|