DEFINICIÓN
Cromo es el vigésimo cuarto elemento de la tabla periódica. Designación - Cr del latín "cromo". Ubicado en el cuarto período, grupo VIB. Se refiere a los metales. La carga principal es de 24.
El cromo está contenido en la corteza terrestre en una cantidad de 0,02% (peso). En la naturaleza, se presenta principalmente en forma de hierro cromo FeO×Cr 2 O 3 .
El cromo es un metal sólido brillante (Fig. 1), que funde a 1890 o C; su densidad es de 7,19 g/cm3. A temperatura ambiente, el cromo es resistente tanto al agua como al aire. Los ácidos sulfúrico y clorhídrico diluidos disuelven el cromo y liberan hidrógeno. En ácido nítrico concentrado en frío, el cromo es insoluble y se vuelve pasivo después del tratamiento con él.
Arroz. 1. cromo. Apariencia.
Peso atómico y molecular del cromo
DEFINICIÓN
Peso molecular relativo de una sustancia.(M r) es un número que muestra cuántas veces la masa de una molécula dada es mayor que 1/12 de la masa de un átomo de carbono, y masa atómica relativa de un elemento(A r) - cuantas veces la masa promedio de átomos de un elemento químico es mayor que 1/12 de la masa de un átomo de carbono.
Dado que el cromo existe en estado libre en forma de moléculas monoatómicas de Cr, los valores de sus masas atómicas y moleculares son los mismos. Son iguales a 51.9962.
Isótopos de cromo
Se sabe que el cromo puede ocurrir en la naturaleza en forma de cuatro isótopos estables 50Cr, 52Cr, 53Cr y 54Cr. Sus números de masa son 50, 52, 53 y 54, respectivamente. El núcleo del átomo del isótopo de cromo 50 Cr contiene veinticuatro protones y veintiséis neutrones, y los isótopos restantes difieren de él solo en el número de neutrones.
Hay isótopos artificiales de cromo con números de masa de 42 a 67, entre los cuales el más estable es el 59 Cr con una vida media de 42,3 minutos, así como un isótopo nuclear.
Iones de cromo
En el nivel de energía exterior del átomo de cromo, hay seis electrones que son de valencia:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 .
Como resultado de la interacción química, el cromo cede sus electrones de valencia, es decir, es su donante, y se convierte en un ion cargado positivamente:
Cr 0 -2e → Cr 2+;
Cr 0 -3e → Cr 3+;
Cr 0 -6e → Cr 6+.
Molécula y átomo de cromo
En estado libre, el cromo existe en forma de moléculas monoatómicas de Cr. Aquí hay algunas propiedades que caracterizan el átomo y la molécula de cromo:
Aleaciones de cromo
El cromo metálico se utiliza para el cromado y también como uno de los componentes más importantes de los aceros aleados. La introducción de cromo en el acero aumenta su resistencia a la corrosión tanto en medios acuosos a temperatura ordinaria como en gases a temperatura elevada. Además, los aceros al cromo tienen una mayor dureza. El cromo forma parte de los aceros inoxidables resistentes a los ácidos y al calor.
Ejemplos de resolución de problemas
EJEMPLO 1
EJEMPLO 2
| La tarea | Se disolvió óxido de cromo (VI) que pesaba 2 g en agua que pesaba 500 g Calcular la fracción de masa de ácido crómico H 2 CrO 4 en la solución resultante. |
| Solución | Escribamos la ecuación de reacción para obtener ácido crómico a partir del óxido de cromo (VI): CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 CrO 4. Encuentre la masa de la solución: solución m \u003d m (CrO 3) + m (H 2 O) \u003d 2 + 500 \u003d 502 g. n (CrO 3) \u003d m (CrO 3) / M (CrO 3); n (CrO 3) \u003d 2/100 \u003d 0,02 mol. De acuerdo con la ecuación de reacción n(CrO 3) :n(H 2 CrO 4) = 1:1, entonces n (CrO 3) \u003d n (H 2 CrO 4) \u003d 0,02 mol. Entonces la masa de ácido crómico será igual a (masa molar - 118 g / mol): m (H 2 CrO 4) \u003d n (H 2 CrO 4) × M (H 2 CrO 4); m (H 2 CrO 4) \u003d 0.02 × 118 \u003d 2.36 g. La fracción de masa de ácido crómico en solución es: ω = msoluto / msolución × 100%; ω (H 2 CrO 4) \u003d m soluto (H 2 CrO 4) / m solución × 100%; ω (H 2 CrO 4) \u003d 2.36 / 502 × 100% \u003d 0.47%. |
| Responder | La fracción de masa de ácido crómico es 0,47%. |
Cromo
Artículo #24. Uno de los metales más duros. Tiene alta resistencia química. Uno de los metales más importantes utilizados en la producción de aceros aleados. La mayoría de los compuestos de cromo tienen un color brillante y una variedad de colores. Por esta característica, el elemento recibió el nombre de cromo, que significa “pintura” en griego.
como fue encontrado
Un mineral que contiene cromo fue descubierto cerca de Ekaterimburgo en 1766 por I.G. Lehmann y llamado "plomo rojo siberiano". Ahora bien, este mineral se llama crocoita. También se conoce su composición - РbCrО 4 . Y en un momento, el "plomo rojo siberiano" causó mucha controversia entre los científicos. Durante treinta años se discutió sobre su composición, hasta que, finalmente, en 1797, el químico francés Louis Nicolas Vauquelin aisló de él un metal, al que (también, por cierto, tras algunas disputas) se denominó cromo.
Crocoita tratada con Vauquelin con potasa K 2 CO 3 : cromato de plomo convertido en cromato de potasio. Luego, con la ayuda del ácido clorhídrico, el cromato de potasio se convirtió en óxido de cromo y agua (el ácido crómico existe solo en soluciones diluidas). Al calentar el polvo verde de óxido de cromo en un crisol de grafito con carbón, Vauquelin obtuvo un nuevo metal refractario.
La Academia de Ciencias de París en toda su forma fue testigo del descubrimiento. Pero, muy probablemente, Vauquelin no seleccionó el cromo elemental, sino sus carburos. Esto se evidencia por la forma de aguja de los cristales de color gris claro obtenidos por Vauquelin.
Los amigos de Vauquelin sugirieron el nombre "cromo", pero a él no le gustó: el metal no difería en un color especial. Sin embargo, los amigos lograron persuadir al químico, refiriéndose al hecho de que se pueden obtener buenas pinturas a partir de compuestos de cromo de colores brillantes. (Por cierto, fue en los trabajos de Vauquelin donde se explicó por primera vez el color esmeralda de algunos silicatos naturales de berilio y aluminio; como descubrió Vauquelin, estaban coloreados por impurezas de compuestos de cromo.) Y este nombre se estableció para el nuevo elemento.
Por cierto, la sílaba "cromo", precisamente en el sentido de "coloreado", se incluye en muchos términos científicos, técnicos e incluso musicales. Las películas fotográficas más conocidas son "isopancromo", "pancromo" y "ortocromo". La palabra "cromosoma" en griego significa "el cuerpo que tiene color". Hay una escala "cromática" (en música) y hay un "hromka" armónico.
donde esta ubicado
Hay bastante cromo en la corteza terrestre: 0,02%. El principal mineral del que la industria obtiene el cromo es la espinela de cromo de composición variable con la fórmula general (Mg, Fe) O · (Cr, Al, Fe) 2 O 3 . El mineral de cromo se llama cromita o mineral de hierro de cromo (porque casi siempre contiene hierro). Hay depósitos de minerales de cromo en muchos lugares. Nuestro país tiene enormes reservas de cromitas. Uno de los depósitos más grandes se encuentra en Kazajstán, en la región de Aktyubinsk; fue descubierto en 1936. Las reservas significativas de minerales de cromo también se encuentran en los Urales.
Las cromitas se utilizan principalmente para la fundición de ferrocromo. Es una de las ferroaleaciones más importantes y absolutamente esencial para la producción en masa de aceros aleados.
Las ferroaleaciones son aleaciones de hierro con otros elementos utilizados en el rito principal para la aleación y desoxidación del acero. El ferrocromo contiene al menos un 60 % de Cr.
La Rusia zarista casi no producía ferroaleaciones. Varios altos hornos de plantas del sur fundieron ferrosilicio y ferromanganeso de bajo porcentaje (para aleaciones de metales). Además, en 1910, se construyó una pequeña fábrica en el río Satka, que fluye en los Urales del Sur, que fundió escasas cantidades de ferromanganeso y ferrocromo.
El joven país soviético en los primeros años de desarrollo tuvo que importar ferroaleaciones del exterior. Tal dependencia de los países capitalistas era inaceptable. Ya en 1927... 1928. comenzó la construcción de plantas de ferroaleaciones soviéticas. A fines de 1930, se construyó el primer gran horno de ferroaleaciones en Chelyabinsk, y en 1931 se puso en funcionamiento la planta de Chelyabinsk, la primera nacida de la industria de ferroaleaciones de la URSS. En 1933, se inauguraron dos plantas más: en Zaporozhye y Zestaponi. Esto permitió detener la importación de ferroaleaciones. En pocos años, se organizó en la Unión Soviética la producción de muchos tipos de aceros especiales: para rodamientos, resistentes al calor, inoxidables, para automóviles, de alta velocidad... Todos estos aceros incluyen cromo.
En el 17º Congreso del Partido, el Comisario del Pueblo para la Industria Pesada, Sergo Ordzhonikidze, dijo: “... si no tuviéramos aceros de alta calidad, no tendríamos una industria de autotractores. El costo de los aceros de alta calidad que estamos utilizando actualmente se estima en más de 400 millones de rublos. Si fuera necesario importar, serían 400 millones de rublos. cada año, maldita sea, estarías en la esclavitud de los capitalistas ... "
La planta sobre la base del campo Aktobe se construyó más tarde, durante la Gran Guerra Patriótica. Dio la primera fusión de ferrocromo el 20 de enero de 1943. Los trabajadores de la ciudad de Aktobe participaron en la construcción de la planta. El edificio fue declarado popular. El ferrocromo de la nueva planta se utilizó para fabricar metal para tanques y cañones, para las necesidades del frente.
Han pasado años. Ahora Aktobe Ferroalloy Plant es la empresa más grande que produce ferrocromo de todos los grados. En la planta han crecido cuadros nacionales de metalúrgicos altamente calificados. Año tras año, la planta y las minas de cromita aumentan su capacidad, proporcionando a nuestra metalurgia ferrosa ferrocromo de alta calidad.
Nuestro país cuenta con un depósito único de minerales de hierro aleados naturalmente ricos en cromo y níquel. Se encuentra en las estepas de Oremburgo. Sobre la base de este depósito, se construyó y opera la planta metalúrgica Orsk-Khalilovsky. En los altos hornos de la planta se funde hierro fundido aleado naturalmente, el cual tiene una alta resistencia al calor. En parte se usa en forma de fundición, pero la mayor parte se envía para su procesamiento en acero al níquel; el cromo se quema cuando el acero se funde a partir de hierro fundido.
Cuba, Yugoslavia, muchos países de Asia y África tienen grandes reservas de cromitas.
Cómo conseguirlo
La cromita se utiliza principalmente en tres industrias: metalurgia, química y producción de refractarios, y la metalurgia consume alrededor de dos tercios de toda la cromita.
El acero aleado con cromo tiene mayor fuerza, resistencia a la corrosión en ambientes agresivos y oxidantes.
La obtención de cromo puro es un proceso costoso y lento. Por lo tanto, para la aleación de acero se utiliza principalmente ferrocromo, que se obtiene en hornos de arco eléctrico directamente a partir de la cromita. El agente reductor es coque. El contenido de óxido de cromo en la cromita no debe ser inferior al 48 % y la proporción de Cr:Fe no debe ser inferior a 3:1.
El ferrocromo obtenido en horno eléctrico suele contener hasta un 80% de cromo y un 4...7% de carbono (el resto es hierro).
Pero para alear muchos aceros de alta calidad, se necesita ferrocromo, que contiene poco carbono (las razones de esto se analizan más adelante, en el capítulo "Cromo en aleaciones"). Por lo tanto, una parte del ferrocromo con alto contenido de carbono se somete a un tratamiento especial para reducir el contenido de carbono en décimas y centésimas de un por ciento.
El cromo metálico elemental también se obtiene a partir de la cromita. La producción de cromo comercialmente puro (97...99%) se basa en el método de la aluminotermia, descubierto en 1865 por el famoso químico ruso N.N. Beketov. La esencia del método es la reducción de óxidos de aluminio, la reacción va acompañada de una importante liberación de calor.
Pero primero necesitas obtener óxido de cromo puro Cr 2 O 3. Para ello, se mezcla cromita finamente molida con sosa y se añade a esta mezcla piedra caliza u óxido de hierro. Se cuece toda la masa y se forma cromato de sodio:
2Cr2O3 + 4Na2CO3 + 3O2 → 4Na2CrO4 + 4CO2.
Luego se lixivia cromato de sodio de la masa calcinada con agua; la lejía se filtra, se evapora y se trata con ácido. El resultado es dicromato de sodio Na 2 Cr 2 O 7 . Al reducirlo con azufre o carbón cuando se calienta, se obtiene óxido de cromo verde.
El cromo metálico se puede obtener mezclando óxido de cromo puro con polvo de aluminio, calentando esta mezcla en un crisol a 500 ... 600 ° C y prendiéndole fuego con peróxido de bario. El aluminio elimina el oxígeno del óxido de cromo. Esta reacción Cr 2 O 3 + 2Al → Al 2 O 3 + 2Cr es la base del método industrial (aluminotérmico) para la obtención del cromo, aunque, por supuesto, la tecnología de fábrica es mucho más complicada. El cromo, obtenido aluminotérmicamente, contiene décimas de un por ciento de aluminio y hierro, y centésimas de un por ciento de silicio, carbono y azufre.
También se utiliza el método silicotérmico para la obtención de cromo comercialmente puro. En este caso, el óxido de cromo se reduce con silicio según la reacción
2Cr2O3 + 3Si → 3SiO2 + 4Cr.
Esta reacción tiene lugar en hornos de arco. Para unir sílice, se agrega piedra caliza a la mezcla. La pureza del cromo silicotérmico es aproximadamente la misma que la del cromo aluminotérmico, aunque, por supuesto, el contenido de silicio es algo mayor y el aluminio es algo menor. Para obtener cromo, intentaron usar otros agentes reductores: carbono, hidrógeno, magnesio. Sin embargo, estos métodos no son ampliamente utilizados.
El cromo de alta pureza (alrededor del 99,8%) se produce electrolíticamente.
El cromo comercialmente puro y electrolítico se utiliza principalmente para la producción de aleaciones de cromo complejas.
Constantes y propiedades del cromo
La masa atómica del cromo es 51,996. En la tabla periódica, ocupa un lugar en el sexto grupo. Sus vecinos y análogos más cercanos son el molibdeno y el tungsteno. Es característico que los vecinos del cromo, así como el propio cromo, se utilicen ampliamente para alear aceros.
El punto de fusión del cromo depende de su pureza. Muchos investigadores han tratado de determinarlo y han obtenido valores desde 1513 a 1920°C. Una "dispersión" tan grande se debe principalmente a la cantidad y composición de las impurezas contenidas en el cromo. Ahora se cree que el cromo se funde a unos 1875°C. Punto de ebullición 2199°C. La densidad del cromo es menor que la del hierro; es igual a 7.19.
En términos de propiedades químicas, el cromo está cerca del molibdeno y el tungsteno. Su óxido más alto CrO 3 es ácido, es anhídrido crómico H 2 CrO 4. El mineral crocoita, del cual comenzamos a conocer el elemento No. 24, es una sal de este ácido. Además del ácido crómico, se conoce el ácido dicrómico H 2 Cr 2 O 7, sus sales, bicromatos, se usan ampliamente en química. El óxido de cromo Cr 2 O 3 más común es el anfotereno. En general, bajo diferentes condiciones, el cromo puede exhibir valencias de 2 a 6. Solo se usan ampliamente compuestos de cromo trivalente y hexavalente.
El cromo (Cr) es un elemento de número atómico 24 y masa atómica 51,996 de un subgrupo lateral del sexto grupo del cuarto período del sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev. El cromo es un metal duro de color blanco azulado. Tiene alta resistencia química. A temperatura ambiente, el Cr es resistente al agua y al aire. Este elemento es uno de los metales más importantes utilizados en la aleación industrial de aceros. Los compuestos de cromo tienen un color brillante de varios colores, por lo que, de hecho, obtuvo su nombre. Después de todo, traducido del griego, "cromo" significa "pintura".
Hay 24 isótopos conocidos de cromo del 42Cr al 66Cr. Isótopos naturales estables 50Cr (4,31%), 52Cr (87,76%), 53Cr (9,55%) y 54Cr (2,38%). De los seis isótopos radiactivos artificiales, el 51Cr es el más importante, con una vida media de 27,8 días. Se utiliza como trazador de isótopos.
A diferencia de los metales de la antigüedad (oro, plata, cobre, hierro, estaño y plomo), el cromo tiene su propio “descubridor”. En 1766, se encontró un mineral en las cercanías de Ekaterimburgo, que se denominó "plomo rojo siberiano": PbCrO4. En 1797, L. N. Vauquelin descubrió el elemento n.º 24 en el mineral crocoita - cromato de plomo natural. Casi al mismo tiempo (1798), independientemente de Vauquelin, los científicos alemanes M. G. Klaproth y Lovitz descubrieron el cromo en una muestra de mineral negro pesado ( era cromita FeCr2O4) encontrada en los Urales. Más tarde, en 1799, F. Tassert descubrió un nuevo metal en el mismo mineral encontrado en el sureste de Francia. Se cree que fue Tassert quien primero logró obtener cromo metálico relativamente puro.
El cromo metálico se utiliza para el cromado y también como uno de los componentes más importantes de los aceros aleados (en particular, los aceros inoxidables). Además, el cromo ha encontrado aplicación en otras aleaciones (aceros resistentes a los ácidos y resistentes al calor). Al fin y al cabo, la introducción de este metal en el acero aumenta su resistencia a la corrosión tanto en medios acuosos a temperatura ordinaria como en gases a temperatura elevada. Los aceros al cromo se caracterizan por una mayor dureza. El cromo se utiliza en la termocromización, un proceso en el que el efecto protector del Cr se debe a la formación de una película de óxido delgada pero fuerte sobre la superficie del acero, que evita que el metal interactúe con el medio ambiente.
Los compuestos de cromo también han encontrado una amplia aplicación, por lo que las cromitas se utilizan con éxito en la industria refractaria: los hornos de hogar abierto y otros equipos metalúrgicos están revestidos con ladrillos de magnesita-cromita.
El cromo es uno de los elementos biogénicos que se incluyen constantemente en los tejidos de plantas y animales. Las plantas contienen cromo en las hojas, donde está presente como un complejo de bajo peso molecular no asociado con estructuras subcelulares. Hasta ahora, los científicos no han podido probar la necesidad de este elemento para las plantas. Sin embargo, en los animales, la Cr participa en el metabolismo de los lípidos, las proteínas (parte de la enzima tripsina) y los carbohidratos (un componente estructural del factor de resistencia a la glucosa). Se sabe que solo el cromo trivalente está involucrado en los procesos bioquímicos. Como la mayoría de los otros elementos biogénicos importantes, el cromo ingresa al cuerpo animal o humano a través de los alimentos. Una disminución de este microelemento en el cuerpo conduce a un retraso en el crecimiento, un fuerte aumento en los niveles de colesterol en la sangre y una disminución en la sensibilidad de los tejidos periféricos a la insulina.
Al mismo tiempo, en su forma pura, el cromo es muy tóxico: el polvo de metal Cr irrita los tejidos pulmonares, los compuestos de cromo (III) causan dermatitis. Los compuestos de cromo (VI) provocan diversas enfermedades humanas, incluido el cáncer.
Propiedades biológicas
El cromo es un elemento biogénico importante, que sin duda forma parte de los tejidos de plantas, animales y humanos. El contenido medio de este elemento en las plantas es del 0,0005 %, y casi todo se acumula en las raíces (92-95 %), el resto está contenido en las hojas. Las plantas superiores no toleran concentraciones de este metal superiores a 3∙10-4 mol/L. En los animales, el contenido de cromo oscila entre las diez milésimas y las diez millonésimas de uno por ciento. Pero en el plancton, el coeficiente de acumulación de cromo es sorprendente: 10 000-26 000. En un cuerpo humano adulto, el contenido de cromo oscila entre 6 y 12 mg. Además, la necesidad fisiológica de cromo para los seres humanos no se ha establecido con suficiente precisión. Depende en gran medida de la dieta: cuando se comen alimentos con alto contenido de azúcar, aumenta la necesidad de cromo del cuerpo. En general, se acepta que una persona necesita entre 20 y 300 mcg de este elemento por día. Al igual que otros elementos biogénicos, el cromo puede acumularse en los tejidos corporales, especialmente en el cabello. Es en ellos que el contenido de cromo indica el grado de provisión del cuerpo con este metal. Desafortunadamente, con la edad, las "reservas" de cromo en los tejidos se agotan, a excepción de los pulmones.
El cromo está involucrado en el metabolismo de lípidos, proteínas (está presente en la enzima tripsina), carbohidratos (es un componente estructural del factor de resistencia a la glucosa). Este factor asegura la interacción de los receptores celulares con la insulina, reduciendo así la necesidad del organismo. El factor de tolerancia a la glucosa (GTF) mejora la acción de la insulina en todos los procesos metabólicos con su participación. Además, el cromo interviene en la regulación del metabolismo del colesterol y es un activador de determinadas enzimas.
La principal fuente de cromo en el cuerpo de animales y humanos es la comida. Los científicos han descubierto que la concentración de cromo en los alimentos vegetales es mucho menor que en los alimentos animales. Las fuentes más ricas de cromo son la levadura de cerveza, la carne, el hígado, las legumbres y los cereales integrales. Una disminución en el contenido de este metal en los alimentos y la sangre conduce a una disminución en la tasa de crecimiento, un aumento del colesterol en la sangre y una disminución en la sensibilidad de los tejidos periféricos a la insulina (condición similar a la diabetes). Además, aumenta el riesgo de desarrollar aterosclerosis y trastornos de la actividad nerviosa superior.
Sin embargo, ya en concentraciones de fracciones de un miligramo por metro cúbico en la atmósfera, todos los compuestos de cromo tienen un efecto tóxico en el organismo. El envenenamiento por cromo y sus compuestos son frecuentes en su producción, en ingeniería mecánica, metalurgia y en la industria textil. El grado de toxicidad del cromo depende de la estructura química de sus compuestos: los dicromatos son más tóxicos que los cromatos, los compuestos Cr + 6 son más tóxicos que los compuestos Cr + 2 y Cr + 3. Los signos de intoxicación se manifiestan por una sensación de sequedad y dolor en la cavidad nasal, dolor de garganta agudo, dificultad para respirar, tos y síntomas similares. Con un ligero exceso de vapor o polvo de cromo, los signos de intoxicación desaparecen poco después del cese del trabajo en el taller. Con el contacto constante prolongado con compuestos de cromo, aparecen signos de intoxicación crónica: debilidad, dolores de cabeza constantes, pérdida de peso, dispepsia. Comienzan las alteraciones en el trabajo del tracto gastrointestinal, el páncreas y el hígado. Se desarrollan bronquitis, asma bronquial, neumoesclerosis. Aparecen enfermedades de la piel: dermatitis, eczema. Además, los compuestos de cromo son carcinógenos peligrosos que pueden acumularse en los tejidos del cuerpo y causar cáncer.
La prevención del envenenamiento son los exámenes médicos periódicos del personal que trabaja con cromo y sus compuestos; instalación de ventilación, medios de supresión de polvo y recolección de polvo; uso de equipo de protección personal (respiradores, guantes) por parte de los trabajadores.
La raíz "chrome" en su concepto de "color", "pintura" forma parte de muchas palabras utilizadas en una amplia variedad de campos: la ciencia, la tecnología e incluso la música. Muchos nombres de películas fotográficas contienen esta raíz: "ortocromo", "pancromo", "isopancromo" y otros. La palabra "cromosoma" consta de dos palabras griegas: "chromo" y "soma". Literalmente, esto se puede traducir como "cuerpo pintado" o "cuerpo que se pinta". El elemento estructural del cromosoma, que se forma en la interfase del núcleo celular como resultado de la duplicación cromosómica, se denomina "cromátida". "Cromatina": una sustancia de los cromosomas, ubicada en los núcleos de las células vegetales y animales, que se tiñe intensamente con tintes nucleares. Los "cromatóforos" son células pigmentarias en animales y humanos. En música se utiliza el concepto de "escala cromática". "Khromka" es uno de los tipos de acordeón ruso. En óptica, existen conceptos de "aberración cromática" y "polarización cromática". La "cromatografía" es un método fisicoquímico para separar y analizar mezclas. "Cromoscopio": un dispositivo para obtener una imagen en color mediante la combinación óptica de dos o tres imágenes fotográficas separadas por colores iluminadas a través de filtros de luz de diferentes colores especialmente seleccionados.
El más venenoso es el óxido de cromo (VI) CrO3, pertenece a la primera clase de peligro. La dosis letal para humanos (oral) es de 0,6 G. ¡El alcohol etílico se enciende cuando entra en contacto con CrO3 recién preparado!
El grado más común de acero inoxidable contiene 18 % de Cr, 8 % de Ni y alrededor de 0,1 % de C. Resiste excelentemente la corrosión y la oxidación y conserva su resistencia a altas temperaturas. De este acero proceden las láminas utilizadas en la construcción del grupo escultórico de V.I. Mukhina "Trabajadora y Chica de Granja Colectiva".
El ferrocromo, utilizado en la industria metalúrgica en la producción de aceros al cromo, era de muy mala calidad a finales del siglo 90. Esto se debe al bajo contenido de cromo que contiene, solo 7-8%. Luego se llamó "arrabio de Tasmania" en vista del hecho de que el mineral de hierro y cromo original se importó de Tasmania.
Anteriormente se mencionó que el alumbre de cromo se usa en el curtido de pieles. Gracias a esto, apareció el concepto de botas "cromadas". El cuero curtido con compuestos de cromo adquiere brillo, brillo y resistencia.
Muchos laboratorios usan una "mezcla de cromo", una mezcla de una solución saturada de dicromato de potasio con ácido sulfúrico concentrado. Se utiliza en el desengrasado de superficies de cristalería de laboratorio de vidrio y acero. Oxida la grasa y elimina sus residuos. ¡Solo manipule esta mezcla con cuidado, porque es una mezcla de un ácido fuerte y un agente oxidante fuerte!
Hoy en día, la madera todavía se usa como material de construcción porque es económica y fácil de procesar. Pero también tiene muchas propiedades negativas: susceptibilidad a los incendios, enfermedades fúngicas que lo destruyen. Para evitar todos estos problemas, el árbol se impregna con compuestos especiales que contienen cromatos y bicromatos más cloruro de zinc, sulfato de cobre, arseniato de sodio y algunas otras sustancias. Gracias a tales composiciones, la madera aumenta su resistencia a hongos y bacterias, así como al fuego abierto.
Chrome ocupó un nicho especial en la industria de la impresión. En 1839 se descubrió que el papel impregnado con dicromato de sodio, después de ser iluminado con una luz brillante, de repente se vuelve marrón. Luego resultó que los recubrimientos de bicromato sobre papel, después de la exposición, no se disuelven en agua, sino que, cuando se humedecen, adquieren un tinte azulado. Esta propiedad fue utilizada por las impresoras. El patrón deseado se fotografió en una placa con un recubrimiento coloidal que contenía bicromato. Las áreas iluminadas no se disolvieron durante el lavado, pero las no expuestas se disolvieron y quedó un patrón en la placa a partir del cual fue posible imprimir.
Historia
La historia del descubrimiento del elemento No. 24 comenzó en 1761, cuando se encontró un mineral rojo inusual en la mina Berezovsky (el pie oriental de los Montes Urales) cerca de Ekaterimburgo, que, cuando se frotó hasta convertirlo en polvo, dio un color amarillo. El hallazgo perteneció al profesor de la Universidad de San Petersburgo, Johann Gottlob Lehmann. Cinco años después, el científico entregó las muestras a la ciudad de San Petersburgo, donde realizó una serie de experimentos con ellas. En particular, trató cristales inusuales con ácido clorhídrico, obteniendo un precipitado blanco en el que se encontró plomo. Con base en los resultados obtenidos, Leman nombró al mineral plomo rojo siberiano. Esta es la historia del descubrimiento de la crocoita (del griego "krokos" - azafrán) - cromato de plomo natural PbCrO4.
Interesado en este hallazgo, Peter Simon Pallas, un naturalista y viajero alemán, organizó y dirigió una expedición de la Academia de Ciencias de San Petersburgo al corazón de Rusia. En 1770, la expedición llegó a los Urales y visitó la mina Berezovsky, donde se tomaron muestras del mineral estudiado. Así lo describe el propio viajero: “Este asombroso mineral de plomo rojo no se encuentra en ningún otro yacimiento. Se vuelve amarillo cuando se muele en polvo y se puede usar en arte en miniatura. La empresa alemana superó todas las dificultades de extraer y entregar crocoite a Europa. A pesar de que estas operaciones duraron al menos dos años, pronto los carruajes de los nobles de París y Londres viajaban pintados con crocoita finamente triturada. Las colecciones de los museos mineralógicos de muchas universidades del Viejo Mundo se han enriquecido con las mejores muestras de este mineral procedente de las entrañas rusas. Sin embargo, los científicos europeos no pudieron desentrañar la composición del misterioso mineral.
Esto duró treinta años, hasta que una muestra de plomo rojo siberiano cayó en manos de Nicolas Louis Vauquelin, profesor de química en la Escuela Mineralógica de París, en 1796. Después de analizar la crocoita, el científico no encontró nada excepto óxidos de hierro, plomo y aluminio. Posteriormente, Vauquelin trató la crocoita con una solución de potasa (K2CO3) y, tras la precipitación de un precipitado blanco de carbonato de plomo, aisló una solución amarilla de una sal desconocida. Después de realizar una serie de experimentos sobre el tratamiento del mineral con sales de varios metales, el profesor, utilizando ácido clorhídrico, aisló una solución de "ácido de plomo rojo": óxido de cromo y agua (el ácido crómico solo existe en soluciones diluidas). Después de evaporar esta solución, obtuvo cristales de color rojo rubí (anhídrido crómico). El calentamiento adicional de los cristales en un crisol de grafito en presencia de carbón dio lugar a una gran cantidad de cristales grises en forma de aguja intercrecidos, un metal nuevo, hasta ahora desconocido. La siguiente serie de experimentos mostró la alta refractariedad del elemento resultante y su resistencia a los ácidos. La Academia de Ciencias de París fue testigo de inmediato del descubrimiento, el científico, ante la insistencia de sus amigos, le dio el nombre al nuevo elemento: cromo (del griego "color", "color") debido a la variedad de tonos de los compuestos. forma. En sus trabajos posteriores, Vauquelin afirmó con confianza que el color esmeralda de algunas piedras preciosas, así como los silicatos naturales de berilio y aluminio, se debe a la mezcla de compuestos de cromo en ellos. Un ejemplo es la esmeralda, que es un berilo de color verde en el que el aluminio se reemplaza en parte por cromo.
Está claro que Vauquelin no recibió metal puro, probablemente sus carburos, lo que se confirma por la forma acicular de los cristales de color gris claro. El cromo metálico puro fue obtenido más tarde por F. Tassert, presumiblemente en 1800.
Además, independientemente de Vauquelin, el cromo fue descubierto por Klaproth y Lovitz en 1798.
estar en la naturaleza
En las entrañas de la tierra, el cromo es un elemento bastante común, a pesar de que no se presenta en forma libre. Su clarke (contenido promedio en la corteza terrestre) es 8.3.10-3% o 83 g/t. Sin embargo, su distribución entre razas es desigual. Este elemento es principalmente característico del manto terrestre, el hecho es que las rocas ultramáficas (peridotitas), que supuestamente tienen una composición cercana al manto de nuestro planeta, son las más ricas en cromo: 2 10-1% o 2 kg / t. En tales rocas, el Cr forma minerales masivos y diseminados, que están asociados con la formación de los depósitos más grandes de este elemento. El contenido de cromo también es alto en rocas básicas (basaltos, etc.) 2 10-2% o 200 g/t. Hay mucho menos Cr en rocas ácidas: 2.5 10-3%, sedimentarias (areniscas) - 3.5 10-3%, esquisto también contiene cromo - 9 10-3%.
Se puede concluir que el cromo es un elemento litófilo típico y casi todo está contenido en minerales que se encuentran en las profundidades de las entrañas de la Tierra.
Hay tres minerales de cromo principales: magnocromita (Mn, Fe)Cr2O4, crompicotita (Mg, Fe)(Cr, Al)2O4 y aluminocromita (Fe, Mg)(Cr, Al)2O4. Estos minerales tienen un solo nombre: espinela de cromo y la fórmula general (Mg, Fe)O (Cr, Al, Fe) 2O3. Son indistinguibles en apariencia y se denominan incorrectamente "cromitas". Su composición es variable. El contenido de los componentes más importantes varía (% en peso): Cr2O3 de 10,5 a 62,0; Al2O3 de 4 a 34,0; Fe2O3 de 1,0 a 18,0; FeO de 7,0 a 24,0; MgO de 10,5 a 33,0; SiO2 de 0,4 a 27,0; impurezas de TiO2 hasta 2; V2O5 hasta 0,2; ZnO hasta 5; MnO hasta 1. Algunos minerales de cromo contienen 0,1-0,2 g/t de elementos del grupo del platino y hasta 0,2 g/t de oro.
Además de varias cromitas, el cromo es parte de una serie de otros minerales: cromo vesubiano, clorito de cromo, turmalina cromada, mica cromada (fuxita), granate cromo (uvarovita), etc., que a menudo acompañan a los minerales, pero no tienen propiedades industriales. significado. El cromo es un migrante de agua relativamente débil. En condiciones exógenas, el cromo, como el hierro, migra en forma de suspensiones y puede depositarse en las arcillas. Los cromatos son la forma más móvil.
De importancia práctica, quizás, es solo la cromita FeCr2O4, que pertenece a las espinelas, minerales isomorfos del sistema cúbico con la fórmula general MO Me2O3, donde M es un ion metálico divalente y Me es un ion metálico trivalente. Además de las espinelas, el cromo se encuentra en muchos minerales menos comunes, como la melanocroita 3PbO 2Cr2O3, la wakelenita 2(Pb,Cu)CrO4(Pb,Cu)3(PO4)2, la tarapakaita K2CrO4, la ditzeita CaIO3 CaCrO4 y otras.
Las cromitas se encuentran generalmente en forma de masas granulares de color negro, con menos frecuencia, en forma de cristales octaédricos, tienen un brillo metálico, se presentan en forma de matrices continuas.
A fines del siglo XX, las reservas de cromo (identificadas) en casi cincuenta países del mundo con yacimientos de este metal ascendían a 1674 millones de toneladas. El segundo lugar en términos de recursos de cromo pertenece a Kazajstán, donde se extrae mineral de muy alta calidad en la región de Aktobe (macizo de Kempirsai). Otros países también cuentan con existencias de este elemento. Turquía (en Guleman), Filipinas en la isla de Luzón, Finlandia (Kemi), India (Sukinda), etc.
Nuestro país tiene sus propios depósitos de cromo en desarrollo, en los Urales (Donskoye, Saranovskoye, Khalilovskoye, Alapaevskoye y muchos otros). Además, a principios del siglo XIX, los depósitos de los Urales eran las principales fuentes de minerales de cromo. Recién en 1827, el estadounidense Isaac Tison descubrió un gran yacimiento de mineral de cromo en la frontera de Maryland y Pensilvania, apoderándose del monopolio de la minería durante muchos años. En 1848, se encontraron depósitos de cromita de alta calidad en Turquía, no lejos de Bursa, y pronto (después del agotamiento del depósito de Pensilvania) fue este país el que asumió el papel de monopolista. Esto continuó hasta 1906, cuando se descubrieron ricos depósitos de cromitas en Sudáfrica e India.
Solicitud
El consumo total de cromo puro metálico en la actualidad es de aproximadamente 15 millones de toneladas. La producción de cromo electrolítico -el más puro- supone 5 millones de toneladas, lo que supone un tercio del consumo total.
El cromo se usa ampliamente para alear aceros y aleaciones, lo que les otorga resistencia a la corrosión y resistencia al calor. Más del 40% del metal puro resultante se gasta en la fabricación de dichas "superaleaciones". Las aleaciones de resistencia más conocidas son el nicromo con un contenido de Cr del 15-20 %, las aleaciones termorresistentes - 13-60 % Cr, las inoxidables - 18 % Cr y los aceros para rodamientos 1 % Cr. La adición de cromo a los aceros convencionales mejora sus propiedades físicas y hace que el metal sea más susceptible al tratamiento térmico.
El cromo metálico se utiliza para el cromado: se aplica una capa delgada de cromo a la superficie de las aleaciones de acero para aumentar la resistencia a la corrosión de estas aleaciones. El revestimiento cromado resiste perfectamente los efectos del aire atmosférico húmedo, el aire salado del mar, el agua, el ácido nítrico y la mayoría de los ácidos orgánicos. Dichos recubrimientos tienen dos propósitos: protectores y decorativos. El espesor de los recubrimientos protectores es de aproximadamente 0,1 mm, se aplican directamente al producto y le otorgan una mayor resistencia al desgaste. Los revestimientos decorativos tienen un valor estético, se aplican sobre una capa de otro metal (cobre o níquel), que en realidad cumple una función protectora. El grosor de dicho revestimiento es de solo 0,0002–0,0005 mm.
Los compuestos de cromo también se utilizan activamente en varios campos.
El principal mineral de cromo, la cromita FeCr2O4, se utiliza en la producción de refractarios. Los ladrillos de magnesita-cromita son químicamente pasivos y resistentes al calor, soportan múltiples cambios bruscos de temperatura, por lo que se utilizan en la construcción de arcos de hornos de hogar abierto y el espacio de trabajo de otros dispositivos y estructuras metalúrgicos.
La dureza de los cristales de óxido de cromo (III) - Cr2O3 es proporcional a la dureza del corindón, lo que aseguró su uso en las composiciones de las pastas de esmerilado y lapeado utilizadas en las industrias de ingeniería mecánica, joyería, óptica y relojería. También se utiliza como catalizador para la hidrogenación y deshidrogenación de ciertos compuestos orgánicos. Cr2O3 se utiliza en pintura como pigmento verde y para colorear vidrio.
El cromato de potasio - K2CrO4 se utiliza en el curtido de pieles, como mordiente en la industria textil, en la producción de tintes y en el blanqueo de cera.
El dicromato de potasio (crómico) - K2Cr2O7 también se usa en el curtido de cueros, mordiente al teñir telas, es un inhibidor de la corrosión de metales y aleaciones. Se utiliza en la fabricación de fósforos y para fines de laboratorio.
El cloruro de cromo (II) CrCl2 es un agente reductor muy fuerte, fácilmente oxidable incluso por el oxígeno atmosférico, que se utiliza en el análisis de gases para la absorción cuantitativa de O2. Además, se utiliza de forma limitada en la producción de cromo por electrólisis de sales fundidas y cromatometría.
El alumbre de cromo y potasio K2SO4.Cr2(SO4)3 24H2O se utiliza principalmente en la industria textil, en el curtido de pieles.
El cloruro de cromo anhidro CrCl3 se utiliza para aplicar recubrimientos de cromo en la superficie de los aceros mediante deposición química de vapor y es parte integral de algunos catalizadores. Hidrata CrCl3 - mordiente al teñir telas.
Varios tintes están hechos de cromato de plomo PbCrO4.
Se utiliza una solución de dicromato de sodio para limpiar y decapar la superficie del alambre de acero antes de galvanizarlo y también para abrillantar el latón. El ácido crómico se obtiene del bicromato de sodio, que se utiliza como electrolito en el cromado de piezas metálicas.
Producción
En la naturaleza, el cromo se presenta principalmente en forma de mineral de cromo hierro FeO ∙ Cr2O3, cuando se reduce con carbón se obtiene una aleación de cromo con hierro - ferrocromo, que se utiliza directamente en la industria metalúrgica en la producción de aceros al cromo. El contenido de cromo en esta composición alcanza el 80% (en peso).
La reducción del óxido de cromo (III) con carbón tiene como objetivo producir cromo con alto contenido de carbono, que es necesario para la producción de aleaciones especiales. El proceso se lleva a cabo en un horno de arco eléctrico.
Para obtener cromo puro, primero se obtiene óxido de cromo (III) y luego se reduce por el método aluminotérmico. Al mismo tiempo, se calienta una mezcla de polvo o en forma de virutas de aluminio (Al) y una carga de óxido de cromo (Cr2O3) a una temperatura de 500-600 °C. Luego, se inicia la reducción con una mezcla de bario. peróxido con polvo de aluminio, o encendiendo parte de la carga, seguido de la adición de la parte restante. En este proceso es importante que la energía térmica resultante sea suficiente para fundir el cromo y separarlo de la escoria.
Cr2O3 + 2Al = 2Cr + 2Al2O3
El cromo así obtenido contiene una cierta cantidad de impurezas: hierro 0,25-0,40%, azufre 0,02%, carbono 0,015-0,02%. El contenido de sustancia pura es 99.1–99.4%. Tal cromo es quebradizo y se muele fácilmente hasta convertirlo en polvo.
La realidad de este método fue probada y demostrada ya en 1859 por Friedrich Wöhler. A escala industrial, la reducción aluminotérmica del cromo solo fue posible después de que se dispusiera del método para obtener aluminio barato. Goldschmidt fue el primero en desarrollar una forma segura de controlar un proceso de reducción altamente exotérmico (por lo tanto, explosivo).
Si es necesario obtener cromo de alta pureza en la industria, se utilizan métodos electrolíticos. La electrólisis se somete a una mezcla de anhídrido crómico, alumbre de cromo amónico o sulfato de cromo con ácido sulfúrico diluido. El cromo depositado durante la electrólisis en cátodos de aluminio o acero inoxidable contiene gases disueltos como impurezas. Se puede lograr una pureza de 99,90 a 99,995 % mediante purificación a alta temperatura (1500 a 1700 °C) en un flujo de hidrógeno y desgasificación al vacío. Las técnicas avanzadas de refinado de cromo electrolítico eliminan el azufre, el nitrógeno, el oxígeno y el hidrógeno del producto "en bruto".
Además, es posible obtener Cr metálico por electrólisis de CrCl3 o CrF3 fundidos mezclados con fluoruros de potasio, calcio y sodio a una temperatura de 900°C en argón.
La posibilidad de un método electrolítico para obtener cromo puro fue probada por Bunsen en 1854, sometiendo a electrolisis una solución acuosa de cloruro de cromo.
La industria también utiliza un método silicotérmico para la obtención de cromo puro. En este caso, el óxido de cromo se reduce con silicio:
2Cr2O3 + 3Si + 3CaO = 4Cr + 3CaSiO3
El cromo se funde silicotérmicamente en hornos de arco. La adición de cal viva permite convertir el dióxido de silicio refractario en una escoria de silicato de calcio de bajo punto de fusión. La pureza del cromo silicotérmico es aproximadamente la misma que la del cromo aluminotérmico, sin embargo, naturalmente, el contenido de silicio es algo mayor y el de aluminio es algo menor.
El Cr también se puede obtener por reducción de Cr2O3 con hidrógeno a 1500°C, reducción de CrCl3 anhidro con hidrógeno, metales alcalinos o alcalinotérreos, magnesio y zinc.
Para obtener cromo, intentaron usar otros agentes reductores: carbono, hidrógeno, magnesio. Sin embargo, estos métodos no son ampliamente utilizados.
En el proceso Van Arkel-Kuchman-De Boer, se utiliza la descomposición del yoduro de cromo (III) en un alambre calentado a 1100 °C con la deposición de metal puro sobre él.
Propiedades físicas
El cromo es un metal gris acero duro, muy pesado, refractario y maleable. El cromo puro es bastante plástico, cristaliza en una red centrada en el cuerpo, a = 2,885 Å (a una temperatura de 20 °C). A una temperatura de unos 1830 °C, la probabilidad de transformación en una modificación con una red centrada en las caras es alta, a = 3,69 Å. radio atómico 1,27 Å; radios iónicos Cr2+ 0,83 Å, Cr3+ 0,64 Å, Cr6+ 0,52 Å.
El punto de fusión del cromo está directamente relacionado con su pureza. Por lo tanto, la determinación de este indicador de cromo puro es una tarea muy difícil; después de todo, incluso un pequeño contenido de impurezas de nitrógeno u oxígeno puede cambiar significativamente el valor del punto de fusión. Muchos investigadores han estado trabajando en este tema durante décadas y han obtenido resultados que distan entre sí: de 1513 a 1920 °C. Anteriormente se creía que este metal se funde a una temperatura de 1890 °C, pero los estudios modernos indican una temperatura de 1907 °C, el cromo hierve a temperaturas superiores a 2500 °C - los datos también varían: de 2199 °C a 2671 °C. La densidad del cromo es menor que la del hierro; es 7,19 g/cm3 (a 200°C).
El cromo se caracteriza por todas las características principales de los metales: conduce bien el calor, su resistencia a la corriente eléctrica es muy baja, como la mayoría de los metales, el cromo tiene un brillo característico. Además, este elemento tiene una característica muy interesante: el hecho es que a una temperatura de 37 ° C su comportamiento no se puede explicar: hay un cambio brusco en muchas propiedades físicas, este cambio tiene un carácter abrupto. El cromo, como un enfermo a una temperatura de 37 ° C, comienza a actuar: la fricción interna del cromo alcanza un máximo, el módulo de elasticidad cae al mínimo. El valor de la conductividad eléctrica salta, la fuerza termoelectromotriz y el coeficiente de expansión lineal cambian constantemente. Los científicos aún no han podido explicar este fenómeno.
La capacidad calorífica específica del cromo es de 0,461 kJ/(kg.K) o 0,11 cal/(g°C) (a una temperatura de 25°C); coeficiente de conductividad térmica 67 W / (m K) o 0,16 cal / (cm seg ° C) (a una temperatura de 20 ° C). Coeficiente térmico de dilatación lineal 8,24 10-6 (a 20 °C). El cromo a una temperatura de 20 ° C tiene una resistencia eléctrica específica de 0.414 μm m, y su coeficiente térmico de resistencia eléctrica en el rango de 20-600 ° C es 3.01 10-3.
Se sabe que el cromo es muy sensible a las impurezas: las fracciones más pequeñas de otros elementos (oxígeno, nitrógeno, carbono) pueden hacer que el cromo sea muy quebradizo. Es extremadamente difícil obtener cromo sin estas impurezas. Por esta razón, este metal no se utiliza con fines estructurales. Pero en metalurgia, se usa activamente como material de aleación, ya que su adición a la aleación hace que el acero sea duro y resistente al desgaste, porque el cromo es el más duro de todos los metales: ¡corta el vidrio como un diamante! La dureza del cromo de alta pureza según Brinell es de 7-9 MN/m2 (70-90 kgf/cm2). El cromo se alea con aceros para resortes, resortes, herramientas, troqueles y cojinetes de bolas. En ellos (a excepción de los aceros para cojinetes de bolas), el cromo está presente junto con el manganeso, el molibdeno, el níquel y el vanadio. La adición de cromo a los aceros ordinarios (hasta un 5 % de Cr) mejora sus propiedades físicas y hace que el metal sea más susceptible al tratamiento térmico.
El cromo es antiferromagnético, la susceptibilidad magnética específica es 3.6 10-6. Resistencia eléctrica específica 12.710-8 Ohm. Coeficiente de temperatura de dilatación lineal del cromo 6.210-6. El calor de vaporización de este metal es de 344,4 kJ/mol.
Chrome es resistente a la corrosión en el aire y el agua.
Propiedades químicas
Químicamente, el cromo es bastante inerte, esto se debe a la presencia de una película de óxido fuerte y delgada en su superficie. Cr no se oxida en el aire, incluso en presencia de humedad. Cuando se calienta, la oxidación se produce exclusivamente en la superficie del metal. A 1200°C la película se rompe y la oxidación avanza mucho más rápido. A 2000 °C, el cromo se quema para formar óxido de cromo (III) verde Cr2O3, que tiene propiedades anfóteras. Fusionando Cr2O3 con álcalis, se obtienen cromitas:
Cr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + H2O
El óxido de cromo (III) no calcinado es fácilmente soluble en soluciones alcalinas y ácidas:
Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O
En los compuestos, el cromo exhibe principalmente los estados de oxidación Cr+2, Cr+3, Cr+6. Los más estables son Cr+3 y Cr+6. También hay algunos compuestos en los que el cromo tiene los estados de oxidación Cr+1, Cr+4, Cr+5. Los compuestos de cromo son muy diversos en color: blanco, azul, verde, rojo, morado, negro y muchos otros.
El cromo reacciona fácilmente con soluciones diluidas de ácido clorhídrico y sulfúrico para formar cloruro y sulfato de cromo y liberar hidrógeno:
Cr + 2HCl = CrCl2 + H2
El agua regia y el ácido nítrico pasivan el cromo. Además, el cromo pasivado con ácido nítrico no se disuelve en ácidos sulfúrico y clorhídrico diluidos, incluso con una ebullición prolongada en sus soluciones, pero en algún momento todavía se produce la disolución, acompañada de una rápida formación de espuma por el hidrógeno liberado. Este proceso se explica por el hecho de que el cromo pasa de un estado pasivo a uno activo, en el que el metal no está protegido por una película protectora. Además, si se vuelve a añadir ácido nítrico en el proceso de disolución, la reacción se detendrá, ya que el cromo se pasiva de nuevo.
En condiciones normales, el cromo reacciona con el flúor para formar CrF3. A temperaturas superiores a 600 °C se produce interacción con el vapor de agua, el resultado de esta interacción es el óxido de cromo (III) Cr2O3:
4Cr + 3O2 = 2Cr2O3
Cr2O3 son microcristales verdes con una densidad de 5220 kg/m3 y un alto punto de fusión (2437°C). El óxido de cromo (III) exhibe propiedades anfóteras, pero es muy inerte, es difícil disolverlo en ácidos acuosos y álcalis. El óxido de cromo (III) es bastante tóxico. El contacto con la piel puede causar eczema y otras enfermedades de la piel. Por lo tanto, cuando se trabaja con óxido de cromo (III), es imperativo utilizar equipo de protección personal.
Además del óxido, se conocen otros compuestos con oxígeno: CrO, CrO3, obtenidos indirectamente. El mayor peligro es el aerosol de óxido inhalado, que causa enfermedades graves de las vías respiratorias superiores y los pulmones.
El cromo forma una gran cantidad de sales con componentes que contienen oxígeno.
Y gordo.
Los científicos afirman que los niveles de colesterol se ven afectados por cromo. Elemento Se considera biogénico, es decir, es necesario para el organismo, no solo del ser humano, sino de todos los mamíferos.
Con la falta de cromo, su crecimiento se ralentiza y el colesterol "salta". La norma es de 6 miligramos de cromo de la masa total de una persona.
Los iones de la sustancia se encuentran en todos los tejidos del cuerpo. Debería estar recibiendo 9 microgramos por día.
Puedes tomarlos de mariscos, cebada perlada, remolacha, hígado y carne de pato. Mientras compra productos, hablaremos sobre otros usos y propiedades del cromo.
Propiedades del cromo
El cromo es un elemento químico. Relativo a los metales. El color de la sustancia es azul plateado.
El elemento está bajo el ordinal 24 o, como se suele decir, el número atómico.
El número indica el número de protones en el núcleo. En cuanto a los electrones que giran cerca de él, tienen una propiedad especial: caer.
Esto significa que una o dos partículas pueden moverse de un subnivel a otro.
Como resultado, el elemento 24 puede llenar hasta la mitad el tercer subnivel. Esto da como resultado una configuración electrónica estable.
La falla de los electrones es un fenómeno raro. Además de cromo, quizás solo, y se recuerdan.
Al igual que la sustancia 24, son químicamente inactivas. Entonces, el átomo no llega a un estado estable para reaccionar con todos en una fila.
Bajo condiciones normales el cromo es un elemento de la tabla periódica, que sólo puede ser "agitado".
Este último, siendo la antípoda de la sustancia 24, es máximamente activo. La reacción produce fluoruro. cromo.
elemento, propiedades que se discuten, no se oxida, no le teme a la humedad ni a los materiales refractarios.
Esta última característica "retrasa" las reacciones que son posibles durante el calentamiento. Entonces, la interacción con el vapor de agua comienza solo a los 600 grados centígrados.
Resulta óxido de cromo. También se inicia la reacción con, dando el nitruro del elemento 24.
A 600 grados, también son posibles varios compuestos con y la formación de sulfuro.
Si eleva la temperatura a 2000, el cromo se encenderá al contacto con el oxígeno. El resultado de la combustión será un óxido verde oscuro.
Este precipitado reacciona fácilmente con soluciones y ácidos. El resultado de la interacción es el cloruro y el sulfuro de cromo. Todos los compuestos de la sustancia 24, por regla general, son de colores brillantes.
En su forma más pura, la principal caracteristicas del elemento cromo- toxicidad. El polvo de metal irrita el tejido pulmonar.
Pueden aparecer dermatitis, es decir, enfermedades alérgicas. En consecuencia, es mejor no exceder la norma de cromo para el cuerpo.
Hay una norma para el contenido del elemento 24 en el aire. Debería haber 0,0015 miligramos por metro cúbico de atmósfera. Exceder el estándar se considera contaminación.
El cromo metálico tiene una alta densidad: más de 7 gramos por centímetro cúbico. Esto significa que la sustancia es bastante pesada.
El metal también es bastante alto. Depende de la temperatura del electrolito y de la densidad de corriente. En hongos y moho, esto, aparentemente, impone respeto.
Si la madera está impregnada con una composición de cromo, los microorganismos no se encargarán de destruirla. Los constructores lo usan.
También están satisfechos con el hecho de que la madera tratada se quema peor, porque el cromo es un metal refractario. Cómo y dónde más se puede aplicar, le diremos más.
Aplicación de cromo
El cromo es un elemento de aleación. cuando se funde. ¿Recuerda que en condiciones normales, el metal 24 no se oxida, no se oxida?
La base de los aceros -. No puede presumir de tales propiedades. Por lo tanto, se agrega cromo para aumentar la resistencia a la corrosión.
Además, la adición de la 24ª sustancia reduce el punto crítico de velocidad de enfriamiento.
El cromo silicotérmico se utiliza para la fundición. Este es un dúo del elemento 24 con níquel.
Silicio, se utilizan como aditivos. El níquel es responsable de la ductilidad, mientras que el cromo es responsable de su resistencia a la oxidación y dureza.
Conecte cromo y con. Resulta estelita superdura. Aditivos para ello - molibdeno y.
La composición es costosa, pero necesaria para el revestimiento de piezas de máquinas con el fin de aumentar su resistencia al desgaste. Stellite también se rocía sobre las máquinas en funcionamiento.
En revestimientos decorativos resistentes a la corrosión, por regla general, compuestos de cromo.
La gama brillante de sus colores viene muy bien. En los cermets no se necesita color, por lo que se utiliza cromo en polvo. Se agrega, por ejemplo, para fortalecer la capa inferior de las coronas.
Fórmula de cromo- componente . Este es un mineral del grupo, pero no tiene el color habitual.
La uvarovita es una piedra, y es el cromo lo que la hace así. No es ningún secreto que se utilizan.
La variedad de piedra verde no es una excepción, además, se valora más que la roja, porque es rara. Aún así, uvarovit un poco estándar.
Esto también es una ventaja, porque las inserciones minerales son más difíciles de rayar. La piedra está facetada facetada, es decir, formando esquinas, lo que aumenta el juego de luces.
Minería de cromo
La extracción de cromo de los minerales no es rentable. La mayoría con el elemento 24 se utilizan en su totalidad.
Además, el contenido de cromo, por regla general, es bajo. La sustancia se extrae, en el suelo, de los minerales.
Uno de ellos está asociado apertura cromada. Fue encontrado en Siberia. La crocoita se encontró allí en el siglo XVIII. Es mineral de plomo rojo.
Su base es que el segundo elemento es el cromo. Fue descubierto por un químico alemán llamado Lehman.
En el momento del descubrimiento de la crocoita, estaba visitando San Petersburgo, donde realizó experimentos. Ahora, el vigésimo cuarto elemento se obtiene por electrólisis de soluciones acuosas concentradas de óxido de cromo.
También es posible la electrólisis del sulfato. Estas son 2 maneras de obtener el más limpio cromo. Molécula el óxido o el sulfato se destruye en el crisol, donde se encienden los compuestos originales.
El elemento 24 se separa, el resto se convierte en escoria. Queda por fundir cromo en un arco. Así se extrae el metal más puro.
Hay otras formas de conseguir elemento de cromo, por ejemplo, reducción de su óxido con silicio.
Pero, este método da un metal con una gran cantidad de impurezas y, además, es más caro que la electrólisis.
precio de cromo
En 2016, el precio del cromo sigue bajando. Enero comenzó con 7450 dólares la tonelada.
A mediados de verano, solo se piden 7.100 unidades convencionales por cada 1.000 kilogramos de metal. Datos proporcionados por Infogeo.ru.
Es decir, se consideran los precios rusos. El precio mundial del cromo llegó a casi 9.000 dólares la tonelada.
La marca más baja del verano se diferencia de la rusa en sólo 25 dólares para arriba.
Si no se considera el sector industrial, por ejemplo, la metalurgia, pero los beneficios del cromo para el cuerpo, puedes estudiar las ofertas de las farmacias.
Entonces, el "picolinato" de la sustancia número 24 cuesta alrededor de 200 rublos. Para "Kartnitin Chrome Forte" piden 320 rublos. Este es el precio de un paquete de 30 tabletas.
Turamine Chromium también puede compensar la deficiencia del elemento 24. Su costo es de 136 rublos.
El cromo, por cierto, forma parte de las pruebas para la detección de drogas, en particular, marihuana. Una prueba cuesta 40-45 rublos.
Propiedades químicas de los compuestos de cromo.
Cr2+. La concentración de carga del catión cromo divalente corresponde a la concentración de carga del catión magnesio y del catión hierro divalente, por lo que una serie de propiedades, especialmente el comportamiento ácido-base de estos cationes, son similares. Al mismo tiempo, como ya se mencionó, Cr 2+ es un fuerte agente reductor, por lo tanto, en la solución tienen lugar las siguientes reacciones: pero incluso se produce la oxidación del agua: 2CrSO 4 + 2H 2 O \u003d 2Cr (OH) SO 4 + H 2. La oxidación del cromo divalente ocurre aún más fácilmente que la oxidación del hierro ferroso, las sales también son hidrolizadas por el catión en un grado moderado (es decir, el primer paso es dominante).
CrO - óxido básico, negro, pirofórico. A 700 ° C, se desproporciona: 3CrO \u003d Cr 2 O 3 + Cr. Puede obtenerse por descomposición térmica del hidróxido correspondiente en ausencia de oxígeno.
Cr(OH) 2 es una base amarilla insoluble. Reacciona con los ácidos, mientras que los ácidos oxidantes simultáneamente con la interacción ácido-base oxidan el cromo divalente, bajo ciertas condiciones esto también sucede con los ácidos no oxidantes (agente oxidante - H+). Cuando se obtiene por una reacción de intercambio, el hidróxido de cromo (II) rápidamente se vuelve verde debido a la oxidación:
4Cr(OH)2 + O2 = 4CrO(OH) + 2H2O.
La oxidación también va acompañada de la descomposición del hidróxido de cromo (II) en presencia de oxígeno: 4Cr(OH) 2 = 2Cr 2 O 3 + 4H 2 O.
Cr3+. Los compuestos de cromo (III) son químicamente similares a los compuestos de aluminio y hierro (III). El óxido y el hidróxido son anfóteros. Las sales de ácidos débiles inestables e insolubles (H 2 CO 3, H 2 SO 3, H 2 S, H 2 SiO 3) sufren hidrólisis irreversible:
2CrCl 3 + 3K 2 S + 6H 2 O \u003d 2Cr (OH) 3 ↓ + 3H 2 S + 6KCl; Cr 2 S 3 + 6H 2 O \u003d 2Cr (OH) 3 ↓ + 3H 2 S.
Pero el catión cromo (III) no es un oxidante muy fuerte, por lo tanto el sulfuro de cromo (III) existe y puede obtenerse en condiciones anhidras, sin embargo, no a partir de sustancias simples, ya que se descompone al calentarlo, sino según la reacción: 2CrCl 3 (cr) + 2H 2 S (gas) \u003d Cr 2 S 3 (cr) + 6HCl. Las propiedades oxidantes del cromo trivalente no son suficientes para que las soluciones de sus sales interactúen con el cobre, pero tal reacción tiene lugar con el zinc: 2CrCl 3 + Zn = 2CrCl 2 + ZnCl 2.
Cr2O3 - óxido anfótero de color verde, tiene una red cristalina muy fuerte, por lo tanto, exhibe actividad química solo en estado amorfo. Reacciona principalmente cuando se fusiona con óxidos ácidos y básicos, con ácidos y álcalis, así como con compuestos que tienen funciones ácidas o básicas:
Cr 2 O 3 + 3K 2 S 2 O 7 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3K 2 SO 4; Cr 2 O 3 + K 2 CO 3 \u003d 2KCrO 2 + CO 2.
Cr(OH) 3 (CrO(OH), Cr 2 O 3 *nH 2 O) - hidróxido anfótero de color gris azulado. Se disuelve tanto en ácidos como en álcalis. Cuando se disuelve en álcalis, se forman hidroxocomplejos, en los que el catión cromo tiene un número de coordinación de 4 o 6:
Cr(OH)3 + NaOH = Na; Cr(OH) 3 + 3NaOH \u003d Na 3.
Los hidroxocomplejos se descomponen fácilmente con ácidos, mientras que los procesos son diferentes con ácidos fuertes y débiles:
Na + 4HCl \u003d NaCl + CrCl 3 + 4H 2 O; Na + CO 2 \u003d Cr (OH) 3 ↓ + NaHCO 3.
Los compuestos de Cr(III) no solo son agentes oxidantes, sino también reductores con respecto a la transformación en compuestos de Cr(VI). La reacción transcurre con especial facilidad en un medio alcalino:
2Na 3 + 3Cl 2 + 4NaOH \u003d 2Na 2 CrO 4 + 6NaCl + 8H 2 O E 0 \u003d - 0,72 V.
En un ambiente ácido: 2Cr 3+ → Cr 2 O 7 2- E 0 = +1.38 V.
Cr +6. Todos los compuestos de Cr(VI) son oxidantes fuertes. El comportamiento ácido-base de estos compuestos es similar al de los compuestos de azufre en el mismo estado de oxidación. Tal similitud en las propiedades de los compuestos de los elementos de los subgrupos principal y secundario en el estado de oxidación positivo máximo es típica para la mayoría de los grupos del sistema periódico.
CrO3 - un compuesto de color rojo oscuro, un óxido ácido típico. En el punto de fusión, se descompone: 4CrO 3 \u003d 2Cr 2 O 3 + 3O 2.
Un ejemplo de acción oxidante: CrO 3 + NH 3 = Cr 2 O 3 + N 2 + H 2 O (cuando se calienta).
El óxido de cromo (VI) se disuelve fácilmente en agua, se une y se convierte en hidróxido:
H2CrO4 - ácido crómico, es un ácido dibásico fuerte. No se destaca en forma libre, porque. a una concentración superior al 75%, se produce una reacción de condensación con la formación de ácido dicrómico: 2H 2 CrO 4 (amarillo) \u003d H 2 Cr 2 O 7 (naranja) + H 2 O.
Una mayor concentración conduce a la formación de ácidos tricrómicos (H 2 Cr 3 O 10) e incluso tetracrómicos (H 2 Cr 4 O 13).
La dimerización del anión cromato también se produce tras la acidificación. Como resultado, las sales de ácido crómico a pH > 6 existen como cromatos amarillos (K 2 CrO 4) y a pH< 6 как бихроматы(K 2 Cr 2 O 7) оранжевого цвета. Большинство бихроматов растворимы, а растворимость хроматов чётко соответствует растворимости сульфатов соответствующих металлов. В растворах возможно взаимопревращения соответствующих солей:
2K2CrO4 + H2SO4 = K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O; K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH \u003d 2K 2 CrO 4 + H 2 O.
La interacción del dicromato de potasio con el ácido sulfúrico concentrado conduce a la formación de anhídrido crómico, que es insoluble en él:
K 2 Cr 2 O 7 (cristal) + + H 2 SO 4 (conc.) = 2CrO 3 ↓ + K 2 SO 4 + H 2 O;
Cuando se calienta, el bicromato de amonio sufre una reacción redox intramolecular: (NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.
HALÓGENOS ("dando a luz a las sales")
Los halógenos se denominan elementos del subgrupo principal del grupo VII del sistema periódico. Estos son flúor, cloro, bromo, yodo, astato. La estructura de la capa electrónica externa de sus átomos: ns 2 np 5. Por lo tanto, hay 7 electrones en el nivel electrónico externo, y solo les falta un electrón para la capa estable de gas noble. Al ser los penúltimos elementos del período, los halógenos tienen el radio más pequeño del período. Todo esto lleva al hecho de que los halógenos exhiben las propiedades de los no metales, tienen una alta electronegatividad y un alto potencial de ionización. Los halógenos son agentes oxidantes fuertes, pueden aceptar un electrón para convertirse en un anión con una carga de "1-" o exhibir un estado de oxidación de "-1" cuando se unen covalentemente a elementos menos electronegativos. Al mismo tiempo, al descender por el grupo de arriba hacia abajo, el radio del átomo aumenta y la capacidad oxidante de los halógenos disminuye. Si el flúor es el agente oxidante más fuerte, entonces el yodo, cuando interactúa con algunas sustancias complejas, así como con el oxígeno y otros halógenos, exhibe propiedades reductoras.
El átomo de flúor es diferente de los demás miembros del grupo. En primer lugar, exhibe solo un estado de oxidación negativo, ya que es el elemento más electronegativo y, en segundo lugar, como cualquier elemento del período II, tiene solo 4 orbitales atómicos en el nivel electrónico externo, tres de los cuales están ocupados por pares de electrones no compartidos. en el cuarto hay un electrón desapareado, que en la mayoría de los casos es el único electrón de valencia. En los átomos de otros elementos, hay un subnivel de electrones d vacío en el nivel exterior, donde puede ir un electrón excitado. Cada par solitario da dos electrones cuando se cuece al vapor, por lo que los principales estados de oxidación del cloro, bromo y yodo, excepto "-1", son "+1", "+3", "+5", "+7". Menos estables, pero fundamentalmente alcanzables son los estados de oxidación "+2", "+4" y "+6".
Como sustancias simples, todos los halógenos son moléculas diatómicas con un enlace simple entre los átomos. Las energías de disociación de enlace en la serie de moléculas F 2 , Cl 2 , Br 2 , J 2 son las siguientes: 151 kJ/mol, 239 kJ/mol, 192 kJ/mol, 149 kJ/mol. La disminución monotónica de la energía de enlace al pasar del cloro al yodo se explica fácilmente por el aumento de la longitud del enlace debido al aumento del radio atómico. La energía de enlace anormalmente baja en la molécula de flúor tiene dos explicaciones. El primero se refiere a la propia molécula de flúor. Como ya se mencionó, el flúor tiene un radio atómico muy pequeño y hasta siete electrones en el nivel externo, por lo tanto, cuando los átomos se acercan entre sí durante la formación de una molécula, se produce una repulsión interelectrónica, como resultado de lo cual los orbitales se superponen de forma incompleta. y el orden de enlace en la molécula de flúor es algo menor que la unidad. De acuerdo con la segunda explicación, en las moléculas de los halógenos restantes hay una superposición adicional donante-aceptor del par de electrones solitario de un átomo y el orbital d libre del otro átomo, dos interacciones opuestas por molécula. Así, el enlace en las moléculas de cloro, bromo y yodo se define como casi triple en cuanto a la presencia de interacciones. Pero las superposiciones de donante-aceptor ocurren solo parcialmente, y el enlace tiene un orden (para una molécula de cloro) de 1.12.
Propiedades físicas: En condiciones normales, el flúor es un gas difícil de licuar (su punto de ebullición es -187 0 C) de color amarillo claro, el cloro es un gas de fácil licuefacción de color amarillo verdoso (su punto de ebullición es -34,2 0 C) , el bromo es un líquido marrón que se evapora fácilmente , el yodo es un sólido gris con brillo metálico. En estado sólido, todos los halógenos forman una red cristalina molecular caracterizada por interacciones intermoleculares débiles. En este sentido, el yodo tiende a sublimarse: cuando se calienta a presión atmosférica, pasa a un estado gaseoso (forma vapores de color púrpura), sin pasar por el líquido. Al descender en el grupo, los puntos de fusión y ebullición aumentan debido a un aumento en el peso molecular de las sustancias y debido a un aumento en las fuerzas de van der Waals que actúan entre las moléculas. La magnitud de estas fuerzas es mayor cuanto mayor es la polarizabilidad de la molécula, que, a su vez, aumenta al aumentar el radio atómico.
Todos los halógenos son poco solubles en agua, pero bien, en solventes orgánicos no polares, como el tetracloruro de carbono. La mala solubilidad en agua se debe al hecho de que cuando se forma una cavidad para la disolución de la molécula de halógeno, el agua pierde enlaces de hidrógeno suficientemente fuertes, en lugar de lo cual no se producen interacciones fuertes entre su molécula polar y la molécula de halógeno no polar. La disolución de halógenos en solventes no polares corresponde a la situación: "lo similar se disuelve en lo similar", cuando la naturaleza de los enlaces que se rompen y forman es la misma.