Kroom, keemiline element: kirjeldus, omadused, valem ja omadused

Kroom on aatomnumbri 24 keemiline element. See on kõvasti, läikiv, hall-terasest metall, mis poleerib hästi ja ei kao. Kasutatakse sulamites nagu roostevaba teras ja kattekiht. Inimkeha nõuab suhkru ainevahetuseks väikeses koguses trivalentse kroomi, kuid Cr (VI) on väga mürgine.

Erinevad kroomiühendid, nagu kroom (III) oksiid ja pliikromaat, on erksavärvilised ning neid kasutatakse värvides ja pigmentides. Rubiin punane värv on tingitud selle keemilise elemendi olemasolust. Mõned ained, eriti kaalium ja naatriumdikromaat, on oksüdeerijad, mida kasutatakse orgaaniliste ühendite oksüdeerimiseks ja (koos väävelhappega), et puhastada laboratoorsed nõud. Lisaks kasutatakse magnetilise lindi valmistamiseks kroomoksiidi (VI).

Avastus ja etimoloogia

Keemilise elemendi kroomi avastamise ajalugu on järgmine. 1761. aastal avastas Johann Gottlob Lehmann Uurali mägedes oranž punase mineraali ja nimetas selle "Siberi punase plii". Kuigi see oli ekslikult tuvastatud seleeni ja rauda pliiühendina, oli see materjal tegelikult keemilise valemiga PbCrO4 sisaldava pliikromaadi. Täna on see tuntud kui mineraalne kroon.

1770. aastal külastas Peter Simon Pallas koht, kus Leman leidis punase plii mineraali, millel oli värvainetega pigmendi väga kasulikud omadused. Siberi punase plii kasutamine värvina on arenenud kiiresti. Lisaks sai Crocote erekollane värv moes.

1797. aastal sai Nicolas Louis Vauquelin punase pliiraami proovid. Crocote segades vesinikkloriidhappega saadi CrO3-oksiid. Kromi kui keemiline element eraldati 1798. aastal. Voklen sai selle oksiidi kuumutamiseks söega. Samuti suutis ta tuvastada kroomi jälgi vääriskividest, nagu rubiin ja smaragd.

1800. aastatel kasutas Cr peamiselt värvide ja parkimisel soolade koostises. Täna kasutatakse 85% metallist sulamitest. Ülejäänud kasutatakse keemiatööstuses, tulekindlate materjalide tootmisel ja valutööstuses.

Keemilise elemendi kroomi hääldus vastab Kreeka χρῶμα-le, mis tähendab "värvi", kuna sellel on palju värviühendeid.

Ekstraheerimine ja tootmine

Element on valmistatud kromiidist (FeCr2O4). Ligikaudu pool maailma maagist kaevandatakse Lõuna-Aafrikas. Lisaks on selle peamised tootjad Kasahstan, India ja Türgi. Uuritud kromiidi ladestused on piisavad, kuid geograafiliselt on need koondunud Kasahstanisse ja Lõuna-Aafrikasse.

Native metal kroomi deposiidid on haruldased, kuid need on. Näiteks on see kaevandatud Udachnaya kaevanduses Venemaal. See on kimberlite toru, mis on rikas teemantidega, ja redutseeriv keskkond on aidanud moodustada puhtast kroomist ja teemantidest.

Metalli tööstuslikuks tootmiseks töödeldakse kromiitimaaki sulanud leelis (naatriumhüdroksiid, NaOH). Samal ajal moodustub naatriumkromaat (Na ₂ CrO ₄ ), mis redutseeritakse süsinikul Cr ₂ O ₃ -oksiidiks. Metall saadakse oksiidi kuumutamisel alumiiniumi või räni juuresolekul.

2000. aastal kaevandati umbes 15 miljonit tonni kromiitimaagi, mida töödeldi nelja miljoni tonni ferrokroomi, 70% kroom-raua sulamiga, ligikaudse turuväärtusega 2,5 miljardit dollarit.

Põhijooned

Kroomi keemilise elemendi iseloomustus tuleneb asjaolust, et see on perioodilise tabeli neljanda perioodi siirdemetall ja asub vanadiooni ja mangaani vahel. Kuulub VI gruppi. See sulab temperatuuril 1907 ° C. Hapniku juuresolekul moodustab kroom kiiresti õhukese oksiidikihi, mis kaitseb metalli hapniku edasise interaktsiooni eest.

Üleminekumeetmena reageerib see ainetega erinevates suhetes. Seega moodustab see ühendid, milles on erinev oksüdatsiooniklass. Kroom on keemiline element, mille põhitingimused on +2, +3 ja +6, millest +3 on kõige stabiilsem. Lisaks esineb harvadel juhtudel tähed +1, +4 ja +5. Kroomiühendid oksüdeerimisolekul +6 on tugevad oksüdeerijad.

Mis värvi on Chrome? Keemiline element annab anodeeritud alumiiniumi rubiinvärvi. Cr ₂ O ₃ , mida kasutatakse metalli poleerimiseks, kasutatakse ka pigmendina nimega "kroomitud rohelised". Selle soolad värvivad klaasi smaragdist roheliseks. Kroom on keemiline element, mille olemasolu teeb rubiinpunane. Seetõttu kasutatakse seda sünteetiliste rubiinide tootmisel.

Isotoobid

Kroomi isotoopidel on aatommass 43 kuni 67. Tavaliselt koosneb see keemiline element kolmest stabiilsest vormist: ⁵² Cr, ⁵³ Cr ja ⁵⁴ Cr. Neist ⁵² Cr on kõige tavalisem (83,8% kogu looduslikust kroomist). Lisaks on kirjeldatud 19 radioaktiivset isotoopi, millest kõige stabiilsem on ⁵⁰ Cr, poolväärtusajaga üle 1,8 x 10 ¹⁷ aastat. ^{51 C} cr poolväärtusaeg on 27,7 päeva ja kõigis teistes radioaktiivsetes isotoopides ei ületa see 24 tundi, enamik neist kestab vähem kui üks minut. Elemendil on ka kaks meta-olekut.

Kroomi isotoobid maakoores reeglina kaasnevad mangaani isotoopidega, mis leiab geoloogias rakenduse. ⁵³ Cr moodustatakse radioaktiivsel lagunemisel ⁵³ Mn. Mn / Cr isotoopide suhe toetab muud teavet päikesesüsteemi varajases ajaloos. Muude erinevatest meteoriitidest ⁵³ Cr / ⁵² Cr ja Mn / Cr suhtarvud tõestavad, et uued aatomi tuumad loodi vahetult enne päikesesüsteemi moodustumist.

Keemiline element kroom: omadused, ühendite valem

Kroom (III) oksiid Cr ₂ O ₃ , mida tuntakse ka kui sesvioksiidi, on üks selle keemilise elemendi neljast oksiidist. See on saadud kromiidist. Rohelist ühendit nimetatakse tavaliselt kroomitud roheliseks, kui seda kasutatakse emailina ja klaasimigendi pigmendina. Oksiid võib lahustuda hapete kujul, moodustades soolad ja sula leelisekromiteid.

Kaaliumdikromaat

K ₂ Cr ₂ O ₇ on võimas oksüdeerija ja seda eelistatakse vahendina laborikomplektide puhastamiseks orgaanilistest materjalidest. Selleks kasutage selle küllastunud lahust kontsentreeritud väävelhappes. Mõnikord asendatakse see siiski naatriumbikromaadiga, mis põhineb viimase lahustuvusel. Lisaks võib see reguleerida orgaaniliste ühendite oksüdatsiooni protsessi, muundades esmase alkoholi aldehüüdiks ja seejärel süsinikdioksiidiks.

Kaaliumdikromaat võib põhjustada kroomdermatiiti. Kroom on tõenäoliselt sensibiliseerimise põhjus, mis põhjustab kroonilise ja raskesti ravitava dermatiidi, eriti käte ja käsivarre arengut. Nagu teised Cr (VI) ühendid, on ka kaaliumdikromaat kantserogeenne. Seda tuleb käsitseda kindad ja asjakohased kaitsevahendid.

Kroomhape

Ühendil on hüpoteetiline H ₂ CrO ₄ struktuur. Looduses ei leidu kroomi ega dikroomhappeid, kuid nende anioone leidub mitmesugustes ainetes. "Kroomhape", mida saab müügil, on tegelikult selle happeanhüdriidi trioksiid CrO3.

Plii kroom (II)

PbCrO ₄ on erekollast värvi ja vees praktiliselt lahustumatu. Sel põhjusel leidis ta rakenduse värvaine pigmendina nimega "kollane kroon".

Cr ja pentavalentne side

Kroomi iseloomustab võime moodustada pentavalentseid sidemeid. Ühend on loodud Cr (I) ja süsivesinikradikaaliga. Kaks kroomiaatomist moodustub viievalentne side. Selle valemit saab kirjutada kui Ar-Cr-Cr-Ar, kus Ar on spetsiifiline aromaatne rühm.

Taotlus

Kroom on keemiline element, mille omadused on andnud talle mitmesuguseid erinevaid rakendusi, millest mõned on loetletud allpool.

See annab metallidele korrosioonikindluse ja läikiva pinna. Seetõttu on kroom osana sellistest sulamitest nagu roostevaba teras, mida kasutatakse näiteks söögiriistades. Seda kasutatakse ka kroomplaatide paigaldamiseks.

Kroom on erinevate reaktsioonide katalüsaator. Sellest lähtuvalt on vormid tellitud põlevate telliste jaoks. Tema soolad tupustavad nahka. Kaaliumdikromaati kasutatakse orgaaniliste ühendite, nagu alkoholid ja aldehüüdid oksüdeerimiseks, samuti laborikatsete puhastamiseks. See toimib kangaste värvimise vahendina ja seda kasutatakse ka fotograafias ja fotode printimiseks.

CrO ₃ kasutatakse magnetlintide tootmiseks (näiteks heli salvestamiseks), millel on paremad omadused kui raudoksiidiga filmides .

Roll bioloogias

Trivalentne kroom on keemiline element, mis on vajalik inimese keha suhkru ainevahetuseks. Seevastu kuuevalentne Cr on väga mürgine.

Ettevaatusabinõud

Metallikroomi ja Cr (III) ühendeid ei peeta üldiselt tervisele ohtlikuks, kuid Cr (VI) sisaldavad ained võivad olla toksilised, kui need alluvad või sissehingatakse. Enamik neist ainetest on ärritavad silmi, nahka ja limaskestade membraane. Kroom (VI) ühendid, mis on konstantse kokkupuute ajal avatud, võivad põhjustada silmakahjustusi, kui neid ei ravita. Lisaks on see tunnustatud kantserogeeniks. Selle keemilise elemendi surmav annus on umbes pool tl. Vastavalt Maailma Terviseorganisatsiooni soovitustele on Cr (VI) maksimaalne lubatud kontsentratsioon joogivees 0,05 mg liitri kohta.

Kuna kroomiühendeid kasutatakse värvides ja naha parkimiseks, leitakse neid sageli mahajäetud tööstusobjektide pinnasesse ja põhjavette, mis vajavad keskkonna puhastamist ja taastamist. Praimer, mis sisaldab Cr (VI), on endiselt laialdaselt kasutatav kosmose- ja autotööstuses.

Elemendi omadused

Kroomi põhilised füüsikalised omadused on järgmised:

• Atomic number: 24.
• Aatommass: 51 996.
• Sulamistemperatuur: 1890 ° C.
• Keemistemperatuur: 2482 ° C.
• Oksüdatsiooniaste: +2, +3, +6.
• Elektronide konfiguratsioon: [Ar] 3d ⁵ 4s ¹ .