Элемент хром Дистанционные уроки

Элемент хром Дистанционные уроки

За счет большого количества валентных электронов образует большое количество окрашенных соединений.

Электронное строение атома

Как видно из схемы, у d-элемента хрома наблюдается такое явление как «провал электрона» — один электрон с s-орбитали перескакивает на d-орбиталь.

«Провал» электрона — переход электрона с внешнего энергетического уровня на более низкий, что объясняется большей энергетической устойчивостью образующихся при этом электронных конфигураций.

Соответственно, возможные степени окисления хрома:
+6, +4, +3 и +2.

Свойства простого вещества

Хром — типичный металл — блестящий, бело-голубого цвета. Довольно часто встречающийся элемент в минералах земли.

Это малоактивный металл, т.к. на воздухе он покрывается оксидной пленкой

  • Взаимодействие с неметаллами:
    2Сr + 3F2 = 2CrF3
    4Cr + 3O2 = 2Cr2O3
  • Взаимодействие с водой (при нагревании):
    2Cr + 3H2O = Cr2O3 + 3H2
  • Взаимодействие с кислотами
    — при н.у. это пассивный металл, ни с серной, ни с азотной кислотой не взаимодействует
    — с разбавленной соляной и серной кислотами образует соли хрома (II): Сr + 2HCl = CrCl2 + H2

Оксиды хрома

СrO — оксид хрома (II), (черного цвета) — основной оксид.

Сr(OH)2 — желто-коричневого цвета , быстро окисляется до Cr2O3 или Сr(OH3) .

СrO + 2HCl = CrCl2 + H2O ( cоли — голубого цвета )

Cr2O3 — оксид хрома (III), ( зеленого цвета ) — амфотерный оксид.

Сr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + H2O

Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O Сr(OH)3 — амфотерный гидроксид, серо-зеленого цвета.

Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3[Cr(OH)6]

Соли Cr(3+) — зеленого цвета

СrO3 — оксид хрома (VI), кислотный оксид, красного цвета.

Образует кислоты: HCrO4 — хромовая кислота и H2Cr2O7 — дихромовая кислота. Это сильные кислоты-окислители.

CrO4(2-) — хроматы — желтого цвета

Сr2O7(2-) — бихроматы — оранжевого цвета

В зависимости от среды (кислой или щелочной) — хроматы и бихроматы переходят друг в друга:

Итого соединения d- элемента хрома, их свойств и цветов можно выразить схемой:

Отсюда, кстати, и название элемента: «хром» — это «цвет»!

У d- элемента — хрома свойства веществ меняются следующим образом:

  • вещества, в которых хром в низшей степени окисления, проявляют металлические (основные) свойства;
  • в средней степени окисления (+3) — амфотерные;
  • вещества с хромом в высшей степени окисления проявляют кислотные свойства.

Обсуждение: «Элемент Хром»

Здравствуйте, Лолита! Объясните, пожалуйста вот такую реакцию:
K2Cr2O7 + H2SO4 = K2SO4 + 2CrO3 + H2O.
Согласно стандартной схеме: соль + кислота = другая соль + другая кислота. Но почему в этой реакции записаны раздельно кислотный оксид и вода? Можно ли вместо них написать дихромовую кислоту (т.к. воды в недостатке)? Получается, что образование кислоты идет через образование соответствующего оксида и последующем растворении его (если растворяется) в воде?

Добрый день! Да, реакция более чем странная — было бы логично записать продукты реакции как K2SO4 и H2CrO4… А откуда эта реакция? Я такое раньше не встречала? мне кажется, это кто-то навыдумывал того, что ни в реальности, ни в ЕГЭ нет — сейчас таких выдумщиков много

Эта реакция указана как способ получения оксида хрома (VI) — действие конц. серной кислоты на твердые хроматы и дихроматы (Габриелян, Остроумов, «Пособие для школьников старших классов и поступающих в ВУЗы»).
Вот ещё одна подобная реакция оттуда же — получение оксида марганца (VII):
2KMnO4 + H2SO4 = K2SO4 + H2O + Mn2O7

Ну, вообще, такие кислоты легко разлагаются на оксиды, так что особенно при нагревании — вполне возможно…
Если просто даны реагенты и нужно написать продукты, то лучше писать соль и кислоту

Хром — общая характеристика элемента, химические свойства хрома и его соединений

Хром — элемент побочной подгруппы 6-ой группы 4-го периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 24. Обозначается символом Cr (лат. Chromium). Простое вещество хром— твёрдый металл голубовато-белого цвета.

Химические свойства хрома

При обычных условиях хром реагирует только со фтором. При высоких температурах (выше 600°C) взаимодействует с кислородом, галогенами, азотом, кремнием, бором, серой, фосфором.

2Cr + N2 – t° → 2CrN

В раскалённом состоянии реагирует с парами воды:

Хром растворяется в разбавленных сильных кислотах (HCl, H2SO4)

В отсутствии воздуха образуются соли Cr 2+ , а на воздухе – соли Cr 3+ .

Наличие защитной окисной плёнки на поверхности металла объясняет его пассив-ность по отношению к концентрированным растворам кислот – окислителей.

Читайте также:  Стартер крутит, а двигатель не заводится

Соединения хрома

Оксид хрома (II) и гидроксид хрома (II) имеют основной характер.

Соединения хрома (II) — сильные восстановители; переходят в соединения хрома (III) под действием кислорода воздуха.

Оксид хрома (III) Cr2O3 – зелёный, нерастворимый в воде порошок. Может быть получен при прокаливании гидроксида хрома (III) или дихроматов калия и аммония:

Амфотерный оксид. При сплавлении Cr2O3 со щелочами, содой и кислыми солями получаются соединения хрома со степенью окисления (+3):

При сплавлении со смесью щёлочи и окислителя получают соединения хрома в степени окисления (+6):

Гидроксид хрома (III) Сr(ОН)3 . Амфотерный гидроксид. Серо-зеленый, разлагается при нагревании, теряя воду и образуя зеленый метагидроксид СrО(ОН). Не растворяется в воде. Из раствора осаждается в виде серо-голубого и голубовато-зеленого гидрата. Реагирует с кислотами и щелочами, не взаимодействует с гидратом аммиака.

Обладает амфотерными свойствами — растворяется как в кислотах, так и в щелочах:

Сr(ОН)3 →(120 o C H2O) СrO(ОН) →(430-1000 0 С –H2O) Cr2O3

Получение: осаждение гидратом аммиака из раствора солей хрома(Ш):

Сr 3+ + 3(NH3 Н2O) = Сr(ОН)3 + ЗNН 4+

Соли хрома (III) имеют фиолетовую или тёмно-зелёную окраску. По химическим свойствам напоминают бесцветные соли алюминия.

Соединения Cr (III) могут проявлять и окислительные, и восстановительные свойства:

2Cr +3 Cl3 + 16NaOH + 3Br2 → 6NaBr + 6NaCl + 8H2O + 2Na2Cr +6 O4

Соединения шестивалентного хрома

Оксид хрома (VI) CrO3 — ярко-красные кристаллы, растворимые в воде.

Получают из хромата (или дихромата) калия и H2SO4(конц.).

CrO3 — кислотный оксид, со щелочами образует жёлтые хроматы CrO4 2- :

В кислой среде хроматы превращаются в оранжевые дихроматы Cr2O7 2- :

В щелочной среде эта реакция протекает в обратном направлении:

Дихромат калия – окислитель в кислой среде:

Хромат калия К2 CrО4. Оксосоль. Желтый, негигроскопичный. Плавится без разложения, термически устойчивый. Хорошо растворим в воде (желтая окраска раствора отвечает иону СrO4 2- ), незначительно гидролизуется по аниону. В кислотной среде переходит в К2Cr2O7. Окислитель (более слабый, чем К2Cr2O7). Вступает в реакции ионного обмена.

Качественная реакция на ион CrO4 2- — выпадение желтого осадка хромата бария, разлагающегося в сильнокислотной среде. Применяется как протрава при крашении тканей, дубитель кож, селективный окислитель, реактив в аналитической химии.

Уравнения важнейших реакций:

Получение: спекание хромита с поташом на воздухе:

Дихромат калия K2Cr2O7 . Оксосоль. Техническое название хромпик. Оранжево-красный, негигроскопичный. Плавится без разложения, при дальнейшем нагревании разлагается. Хорошо растворим в воде (оранжевая окраска раствора отвечает иону Сr2O7 2- ). В щелочной среде образует К2CrO4 . Типичный окислитель в растворе и при сплавлении. Вступает в реакции ионного обмена.

Качественные реакции — синее окрашивание эфирного раствора в присутствии Н2O2 , синее окрашивание водного раствора при действии атомарного водорода.

Применяется как дубитель кож, протрава при крашении тканей, компонент пиротехнических составов, реагент в аналитической химии, ингибитор коррозии металлов, в смеси с Н2SO4 (конц.) — для мытья химической посуды.

Уравнения важнейших реакций:

Получение: обработка К2СrO4 серной кислотой:

Хром (Chromium)

Хром (Chromium)

Ат. вес 52,01. Хром содержится в земной коре в количестве 0,03 весовых процента. В природе он встречается главным образом в виде хромистого железняка FeO • Сr2О3, богатые месторождения которого имеются в Казахстане и. на Урале. Вне пределов СНГ наиболее крупные месторождения высокосортных хромовых руд находятся в Южно-Африканском Союзе, Турции, Южной Родезии, на Филиппинах и в Югославии. Добыча хромовой руды в капиталистически странах составила в 1953 г. 2,9 млн. т или, в пересчете на металлический хром, около 1,4 млн. г.

При восстановлении хромистого железняка углем в электрических или регенеративных печах получается сплав хрома с железом — феррохром, который непосредственно используется в металлургической промышленности при производстве хромистых сталей. Для получения чистого хрома сначала приготовляют окись хрома, а затем подвергают ее восстановлению алюмино-термическим способом.

Хром представляет собой твердый белый блестящий металл уд. веса 7,14, плавящийся при 1800°. При обыкновенной температуре хром вполне устойчив по отношению к воздуху и воде. Разбавленные серная и соляная кислоты растворяют хром с выделением водорода. Но в холодной азотной кислоте хром, подобно алюминию, нерастворим и после обработки азотной кислотой становится пассивным.

Читайте также:  Безопасный выбор как выбрать незамерзайку для авто и одновременно обезопасить себя и окружающих

Металлический хром применяется главным образом в сталелитейной промышленности. Стали, содержащие 1—2% хрома, обладают большой твердостью и прочностью и служат для изготовления инструментов, ружейных и орудийных стволов, броневых плит и различных машинных частей. Так называемая «нержавеющая сталь» содержит около 12% хрома.

Широкое распространение, особенно в инструментальной и автомобильной промышленности, получило хромирование, т. е. покрытие хромом других металлов для предохранения их от коррозии. Так как хром обладает относительно высокой твердостью, то покрытые им изделия хорошо сопротивляются износу. Хромирование осуществляется электролитическим путем, позволяющим получить твердый, плотно пристающий, блестящий слой металла.

Хром образует три окисла: закись хрома СrО, имеющую основной характер, окись хрома Сr2О3, проявляющую амфотерные свойства, и хромовый ангидрид СrО3 — настоящий кислотный окисел. Соответственно этим трем окислам известны и три ряда соединений хрома.

Соединения двухвалентного хрома. При растворении хрома соляной кислоте получается синего цвета раствор, содержащий соль двухвалентного хрома, — хлористый хром СrСl2. Если к этому раствору прилить щелочи, то выпадает желтый осадок — гидрат закиси хрома Сr(ОН)2. Растворяя осадок в серной кислоте, можно получить CrSO4 и т. д.

Соединения двухвалентного хрома очень неустойчивы и быстро окисляются кислородом воздуха в соединения трехвалентного хрома.

Соединения трехвалентного хрома. Окись хрома Сr2О3 представляет собой тугоплавкое вещество зеленого

цвета, широко применяемое под названием зеленого крона для приготовления клеевой и масляной красок. При сплавлении с силикатами окись хрома окрашивает их в зеленый цвет и поэтому служит также для окраски стекла и фарфора.

Гидрат окиси хрома Сr(ОН)3

Выпадает в виде синевато-серого осадка при действии щелочей на соли трехвалентного хрома:

Подобно гидратам окисей алюминия, цинка и др., он имеет амфотерный характер и растворяется в кислотах с образованием солей трехвалентного хрома, а в щелочах — с образованием изумрудно-зеленых растворов хромитов;— солей хромистой кислоты НСrО2:

Однако в таких растворах хром содержится, вероятно, не в виде ионов СrO2‘, а в виде комплексных анионов [Сr(ОН)4]’, образующихся по реакции:

Комплексные соли такого строения получены в кристаллическом виде. Хромиты же, полученные сухим путем (например, сплавлением Сr2О3 с окислами других металлов) и известные главным образом для двухвалентных металлов, имеют состав, отвечающий формуле Ме(СrO2)2 К ним относится и природный хромистый железняк Fe(CrO2)2

Хромпик

Из солей трехвалентного хрома самой распространенной является двойная соль хрома и калия—хромовые квасцы KCr(SO4)2 • 12Н2O, образующая сине-фиолетовые кристаллы, изоморфные с кристаллами алюминиевых квасцов. Обычно ее получают путем восстановления бихромата калия К2Сr2О7 сернистым ангидридом . Хромовые квасцы применяются в кожевенной промышленности для хромового дубления кож и в текстильной промышленности в качестве протравы при крашении.

Соли трехвалентного хрома очень похожи на соли алюминия. В водных растворах они сильно гидролизованы и легко переходят в различные основные соли. Со слабыми кислотами трехвалентный хром подобно алюминию совсем не образует солей.

Растворы солей трехвалентного хрома обладают одним очень интересным свойством: обычно они имеют сине-фиолетовый цвет, но при нагревании становятся зелеными, а спустя некоторое время после охлаждения снова приобретают прежнюю окраску. Это изменение окраски объясняется образованием изомерных гидратов солей, представляющих собой, согласно теории Вернера, комплексные соединения, в которых все или часть молекул воды координационно связаны во внутренней сфере. В некоторых случаях такие гидраты удалось выделить в твердом виде. Так, например, кристаллогидрат хлорного хрома СrСl3 • 6H2O известен в трех изомерных формах: в виде сине-фиолетовых, темнозеленых и светлозеленых кристаллов совершенно одинакового состава. Вопрос о характере изомерии гидратов хлорного хрома решается на основании различного отношения их свежеприготовленных растворов к азотнокислому серебру. При действии последнего из раствора сине-фиолетового гидрата осаждается весь содержащийся в нем хлор, из раствора темнозеленого гидрата — 2 /з хлора и из раствора светлозеленого гидрата — только 1 /3 хлора. Принимая во внимание эти данные, а также координационное число хрома, равное шести, рассматриваемым кристаллогидратам приписывают следующее строение:

сине-фиолетовый темнозеленый светлозеленый

Таким образом, изомерия гидратов хлорного хрома обусловлена различным распределением одних и тех же групп (Н2О и Сl’) между внутренней и внешней сферами.

Соединения шестивалентного хрома

Главными соединениями шестивалентного хрома являются: хромовый ангидрид СrО3 и соли отвечающих ему кислот — хромовой H2CrO4 и двухромовой Н2СrO7. Обе кислоты существуют только в водном растворе и при попытках выделить их из раствора сейчас же распадаются на хромовый ангидрид и воду; но соли их вполне устойчивы. Соли хромовой кислоты называются хроматами, а двухромовой — бихроматами.

Читайте также:  Как проверить термостат на ВАЗ 2115, 2114, 2113, 2109 с ФОТО!

Растворимые в воде хроматы щелочных металлов получаются путем окисления соединений трехвалентного хрома в присутствии щелочи. Так, например, при действии брома на раствор хромита калия образуется хромат калия по уравнению:

O происходящем окислении можно судить по тому, что изумрудно-зеленая окраска раствора хромита переходит в яркожел-тую, свойственную ионам СrО4».

Хроматы могут быть получены также сухим путем — сплавлением Сr2O3 со щелочью в присутствии какого-нибудь окислителя, например бертолетовой соли:

Для получения хроматов обычно исходят из природного хромистого железняка Fe(CrO2)2; прокаливая его с содой в присутствии кислорода воздуха, получают сплав, содержащий хромат натрия:

Хромат натрия извлекают из сплава, обрабатывая последний водой. Таким же путем, заменив соду поташом, можно получить хромат калия К2СrO4.

Почти все хроматы имеют желтую окраску. Некоторые из них применяются в качестве красок. Например, нерастворимый в воде хромат свинца РbСrO4 под названием — желтый крон, служит для приготовления желтой масляной краски.

При подкислении раствора какого-нибудь хромата, например К2СrO4, чисто желтая окраска раствора сменяется на оранжевую вследствие перехода ионов СrO4» в ионы Cr2O7». Из полученного раствора может быть выделена соль двухромовой кислоты — бихромат калия К2Сr2О7 — в виде оранжево-красных кристаллов. Реакция превращения хромата в бихромат выражается уравнением

Реакция обратима. Это значит, что при растворении бихромата в воде всегда образуется некоторое, хотя и незначительное, количество ионов Н • и СrO4»; поэтому раствор бихромата имеет кислую реакцию. Если к раствору бихромата прибавлять щелочь, то гидроксильные ионы будут связывать находящиеся в растворе ионы водорода, равновесие смещается влево и в результате бихромат снова превращается в хромат. Таким образом, в присутствии избытка гидроксильных ионов в растворе практически существуют только ионы СrO4», т. е. хромат, а при избытке водородных ионов — бихромат.

Хроматы и бихроматы обладают сильными окислительными свойствами. Поэтому ими постоянно пользуются в химической практике для окисления различных веществ. Окисление производится в кислом растворе. Являющиеся окислителями ионы Сr2O7» содержащие шестивалентный хром, присоединяя электроны, переходят в ионы трехвалентного хрома. Окисление обычно сопровождается резким изменением окраски (растворы бихроматов окрашены в оранжевый цвет, а соли трехвалентного хрома — в зеленый или зеленовато-фиолетовый).

Приведем несколько примеров окислительно-восстано в ительных реакции, протекающих при участии бихроматов. 1. При пропускании сероводорода через подкисленный серной кислотой раствор бихромата оранжевая окраска раствора пере ходит в зеленую и одновременно жидкость становится мутной вследствие выделения серы:

2. При действии концентрированной соляной кислоты на бихромат калия выделяется хлор и получается зеленый раствор, содержащий соль трехвалентного хрома:

3. Если пропускать сернистый газ через концентрированный раствор бихромата калия, содержащий достаточное количество серной кислоты, то образуются эквимолекулярные количества сульфатов калия и трехвалентного хрома:

При выпаривании раствора из него выделяются хромовые квасцы KCr(SO4)2•12Н2O. Этой реакцией пользуются для получения хромовых квасцов в промышленности.

Наиболее важными из бихроматов являются: бихромат калия К2Сr2O7, образующий крупные оранжево-красные кристаллы, и бихромат натрия Na2Cr2O7 • 2Н2O, кристаллизующийся с двумя молекулами воды. Обе соли, известные также под названием хромпиков, широко применяются в качестве окислителей при производстве многих органических соединений, в кожевенной промышленности при дублении кож, в спичечной и текстильной промышленности и др. Смесь концентрированной серной кислоты с водным раствором бихромата калия или натрия под названием «хромовой смеси» часто применяется для энергичного окисления.

Все соли хромовых кислот ядовиты.

Хромовый ангидрид СrО3

Выпадает в виде тёмнокрасных игольчатых кристаллов при действии концентрированной серной кислоты на насыщенный раствор бихромата калия или натрия:

Хромовый ангидрид принадлежит к числу наиболее сильных окислителей. Некоторые органические вещества, например спирт, даже воспламеняются при соприкосновении с ним. Производя окисление, сам хромовый ангидрид превращается в Сr2O3.

Хромовый ангидрид легко растворяется в воде с образованием хромовой двухромовой кислот.

Вы читаете, статья на тему Хром (Chromium)

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector