Хром и его соединения.
статья по химии (11 класс)

                                                  Хром и его соединения.

Хром – элемент с порядковым номером 24. Электронная формула атома в невозбужденном состоянии   Cr 1s22s22p63s23p63d54s1.

Электроны в атоме хрома заселяют четыре энергетических уровня. Это элемент четвертого периода шестой группы главной подгруппы. На внешнем уровне атома один электрон . Это металл. Размеры атома хрома и катиона Cr2+ намного меньше радиусов атома кальция, s-элемента того же четвертого периода и катиона Са2+.

 В соединениях хрома (VI) атом хрома связан с соседними атомами ковалентными связями. Оксид хрома (VI) – кислотный оксид, его гидроксид – кислота. Соединения хрома (VI) – сильные окислители. Соединения хрома (II) – ионные соединения. Оксид хрома (II) – основной оксид. Его гидратная форма – основание. Соединения хрома (II) – сильные восстановители. Соединения хрома (III) наиболее устойчивы и инертны. Оксид и гидроксид хрома (III) амфотерны.

                                                        Физические свойства.

Хром – блестящий металл серовато-белого (серо-стального цвета. Его плотность составляет 7,2 г/см3. Температура плавления хрома 1890 градусов. Это тугоплавкий металл. Технический хром – один из самых твердых, но хрупких металлов. Он лишен пластических свойств. Чистый хром, напротив, очень пластичен, ковок и тягуч.

                                                          Химические свойства.

В ряду напряжений хром располагается между цинком и железом. Его поверхность покрыта тончайшим, но очень плотным слоем химически малоактивного оксида хрома (III), препятствующего взаимодействию хрома с окислителями.  При комнатной температуре хром не взаимодействует ни с кислородом, ни с хлором. При нагревании хром медленно окисляется кислородом. В мелкораздробленном состоянии нагретый хром горит в кислороде с образованием оксида хрома (III) и окисляется хлором, превращаясь в хлорид хрома (III).  

                                                        4 Cr + 3O2 = 2 Cr2O3

                                                         2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3

Хром растворяется в разбавленных хлороводородной и серной кислотах. Процесс протекает в две стадии. Первоначально образуются соединения хрома (II). Они взаимодействуют с кислотами, превращаясь в соли хрома (III).

  Cr + 2HCl = CrCl2 + H2                                                   2CrCl2 +2HCl = 2CrCl3 + H2 

Cr + H2SO4 = CrSO4 + H2        2CrSO4 + H2SO4 = Cr2(SO4)3 + H2

Хром пассивируется холодными концентрированными азотной и серной кислотами. Он медленно восстанавливает нагретую концентрированную серную кислоту, превращая ее в оксид серы (IV):

                                               2Cr + 6H2SO4=Cr2(SO4)3 +3SO2 +6H2O

Взаимодействие хрома со щелочами в присутствии кислорода приводит к образованию соединений хрома (VI) –хроматов:

                                                2Cr + 4KOH +3O2 = 2K2CrO4 + 2H2O

                                    Нахождение в природе, получение, применение

В свободном состоянии хром в природе не встречается.  Важнейшими минеральными соединениями, содержащими хром, являются хромистый железняк FeO.Cr2O3  или Fe(CrO2)2 и крокоит  PbCrO4.

Хром получают восстановлением хромистого железняка углеродом в электропечах:

                                                        FeO.Cr2O3+4CO= Fe + 2Cr +4CO2

Полученный  таким образом хром идет на легирование сталей.

Чистый хром получают  методом металлотермии, используя в качестве восстановителей алюминий и кремний:

                                    Cr2O3 + 2AL = 2Cr + Al2O3         2Cr2O3 + 3Si = 4Cr + 3Si2O3

Хром широко применяется как легирующий компонент в производстве нержавеющих и инструментальных сталей и жаропрочных сплавов. Хром придает им коррозийную стойкость, прочность, твердость, повышенную износоустойчивость. Декоративные покрытия защищают металлы от коррозии, продлевают срок их службы и придают хромированным изделиям изящный вид. Сплав с никелем – нихром, обладающий высоким электрическим сопротивлением, идет на производство электронагревательных приборов.

                                                                  Соединения хрома

Хром образует соединения со степенями окисления +2, +3 и +6. Оксид хрома (II) получают разложением карбонила хрома. Это вещество черного цвета, нерастворимое в воде. Оксид хрома (II) – основной оксид. Он растворим в кислотах:

                                                          CrO + H2SO4 = CrSO4 + H2O

Его гидратная форма – гидроксид хрома (II) – это нерастворимое в воде основание. Оно растворяется в кислотах:

                                                             Cr(OH)2 +2HCl = CrCl2 + 2 H2O

Гидроксид хрома (II) легко окисляется растворенным в воде кислородом, превращаясь в гидроксид хрома (III):

                                                               4Cr(OH)2 + O2 +2H2O = 4Cr(OH)3