În ce oxid de crom predomină proprietățile acide? Proprietăți chimice

Cromul și compușii săi sunt utilizați activ în producția industrială, în special în industria metalurgică, chimică și refractară.

Chrome Cr - element chimic Grupa VI a sistemului periodic Mendeleev, numărul atomic 24, masa atomică 51,996, raza atomică 0,0125, razele ionilor Cr2+ - 0,0084; Cr3+ - 0,0064; Cr4+ - 6,0056.

Cromul prezintă stări de oxidare +2, +3, respectiv +6, are valențe II, III, VI.

Cromul este un metal dur, ductil, destul de greu, maleabil, cu o culoare gri-oțel.

Fierbe la 2469 0 C, se topește la 1878 ± 22 0 C. Are toate proprietățile caracteristice metalelor - conduce bine căldura, nu oferă aproape nicio rezistență curent electric, are strălucire, comună majorității metale Și, în același timp, este rezistent la coroziune în aer și apă.

Impuritățile de oxigen, azot și carbon, chiar și în cele mai mici cantități, schimbă dramatic proprietățile fizice ale cromului, de exemplu, făcându-l foarte fragil. Dar, din păcate, este foarte greu să obții crom fără aceste impurități.

Structura rețelei cristaline este cubică centrată pe corp. O caracteristică a cromului este schimbarea sa bruscă proprietăți fizice la o temperatură de aproximativ 37°C.

6. Tipuri de compuși ai cromului.

Oxidul de crom (II) CrO (bazic) este un agent reducător puternic, extrem de instabil în prezența umidității și a oxigenului. Semnificație practică nu are.

Oxidul de crom (III) Cr2O3 (amfoter) este stabil în aer și în soluții.

Cr2O3 + H2SO4 = Cr2(SO4)3 + H2O

Cr2O3 + 2NaOH = Na2CrO4 + H2O

Se formează atunci când anumiți compuși de crom (VI) sunt încălziți, de exemplu:

4CrO3 2Cr2O3 + 3O2

(NH4)2Cr2O7 Cr2O3 + N2 + 4H2O

4Cr + 3O2 2Cr2O3

Oxidul de crom (III) este utilizat pentru a reduce metalul de crom de puritate scăzută cu aluminiu (aluminotermie) sau siliciu (silicotermie):

Cr2O3 +2Al = Al2O3 +2Cr

2Cr2O3 + 3Si = 3SiO3 + 4Cr

Oxid de crom (VI) CrO3 (acid) - cristale în formă de ac purpurie închisă.

Obținut prin acțiunea excesului de H2SO4 concentrat asupra saturatei soluție de apă bicromat de potasiu:

K2Cr2O7 + 2H2SO4 = 2CrO3 + 2KHSO4 + H2O

Oxidul de crom (VI) este un agent oxidant puternic, unul dintre cei mai toxici compuși ai cromului.

Când CrO3 este dizolvat în apă, se formează acid cromic H2CrO4

CrO3 + H2O = H2CrO4

Oxidul acid de crom, care reacţionează cu alcalii, formează cromaţi galbeni CrO42

CrO3 + 2KOH = K2CrO4 + H2O

2. Hidroxizi

Hidroxidul de crom (III) are proprietăți amfotere, dizolvându-se ambele în

acizi (se comportă ca o bază) și alcaline (se comportă ca un acid):

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

Cr(OH)3 + KOH = K

Când hidroxidul de crom (III) este calcinat, se formează oxidul de crom (III) Cr2O3.

Insolubil în apă.

2Cr(OH)3 = Cr2O3 + 3H2O

3.Acizi

Acizii de crom, corespunzător stării sale de oxidare +6 și care diferă în raportul dintre numărul de molecule de CrO3 și H2O, există numai sub formă de soluții. Când oxidul acid CrO3 este dizolvat, se formează acid monocromic (pur și simplu cromic) H2CrO4.

CrO3 + H2O = H2CrO4

Acidificarea unei soluții sau o creștere a CrO3 în aceasta duce la acizi cu formula generală nCrO3 H2O

cu n=2, 3, 4 aceștia sunt, respectiv, acizi di, tri, tetrocromici.

Cel mai puternic dintre ele este dicromul, adică H2Cr2O7. Acizii cromici și sărurile lor sunt agenți oxidanți puternici și otrăvitori.

Există două tipuri de săruri: cromiți și cromați.

Cromiții cu formula generală RCrO2 se numesc săruri ale acidului cromos HCrO2.

Cr(OH)3 + NaOH = NaCrO2 + 2H2O

Cromiții au culori diferite - de la maro închis la complet negru și se găsesc de obicei sub formă de mase solide. Cromitul este mai moale decât multe alte minerale, punctul de topire al cromitului depinde de compoziția sa - 1545-1730 0 C.

Cromitul are un luciu metalic și este aproape insolubil în acizi.

Cromații sunt săruri ale acizilor cromici.

Sărurile acidului monocromic H2CrO4 se numesc monocromați (cromați) R2CrO4, sărurile acidului dicromic H2Cr2O7 dicromații (bicromați) - R2Cr2O7. Monocromații sunt de obicei colorați galben. Sunt stabili doar într-un mediu alcalin, iar atunci când se acidulează se transformă în dicromați portocalii-roșu:

2Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O

Cromul formează trei oxizi: CrO, Cr2O3, CrO3.

Oxidul de crom (II) CrO este o pulbere neagră piroforică. Are proprietăți de bază.

În reacțiile redox se comportă ca un agent reducător:

CrO se obține prin descompunerea crom carbonil Cr(CO) 6 în vid la 300°C.

Oxidul de crom (III) Cr 2 O 3 este o pulbere verde refractară. Este aproape de corindon ca duritate, motiv pentru care este inclus în agenți de lustruire. Formată prin interacțiunea dintre Cr și O 2 at temperatura ridicata. În laborator, oxidul de crom (III) poate fi preparat prin încălzirea dicromatului de amoniu:

(N -3 H 4) 2 Cr +6 2 O 7 =Cr +3 2 O 3 +N 0 2 +4H 2 O

Oxidul de crom (III) are proprietăți amfotere. La interacțiunea cu acizii, se formează săruri de crom (III): Cr 2 O 3 +3H 2 SO 4 =Cr 2 (SO 4) 3 +3H 2 O

La interacțiunea cu alcalii din topitură, se formează compuși de crom (III) - cromiți (în absența oxigenului): Cr 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O

Oxidul de crom (III) este insolubil în apă.

În reacțiile redox, oxidul de crom (III) se comportă ca un agent reducător:

Oxidul de crom (VI) CrO 3 - anhidridă cromică, este un cristal roșu închis în formă de ac. Când este încălzit la aproximativ 200 ° C, se descompune:

4CrO3 =2Cr2O3+3O2

Se dizolvă ușor în apă, fiind de natură acidă, formează acizi cromici. Cu apă în exces se formează acidul cromic H 2 CrO 4:

Cr03 +H20=H2Cr04

La o concentrație mare de CrO 3 se formează acid dicromic H 2 Cr 2 O 7:

2CrO3 +H2O=H2Cr2O7

care, atunci când este diluat, se transformă în acid cromic:

H2Cr2O7 +H20=2H2Cr04

Acizii cromici există numai în soluție apoasă, niciunul dintre acești acizi nu este izolat în stare liberă. Cu toate acestea, sărurile lor sunt foarte stabile.

Oxidul de crom (VI) este un agent oxidant puternic:

3S+4CrO3 =3SO2+2Cr2O3

Oxidează iodul, sulful, fosforul, cărbunele, transformându-se în Cr 2 O 3. CrO 3 se obţine prin acţiunea unui exces de acid sulfuric concentrat asupra unei soluţii apoase saturate de dicromat de sodiu: Na 2 Cr 2 O 7 +2H 2 SO 4 =2CrO 3 +2NaHSO 4 +H 2 O Trebuie remarcat faptul că cromul (VI) oxidul este foarte toxic.

niste compuși chimici, format din două elemente simple - Cr și O - aparțin clasei de compuși anorganici - oxizi. Numele lor comun este oxid de crom, apoi în paranteze se obișnuiește să se indice valența metalului în cifre romane. Celelalte nume ale lor și formule chimice:

oxid de crom (II) - oxid de crom, CrO;
oxid de crom (III) - verde de crom, sesquioxid de crom, Cr2O3;
oxid de crom (IV) - oxid de crom, CrO2;
oxid de crom (VI) - anhidrida de crom, trioxid de crom, CrO3.

Compusul în care metalul este hexavalent este cel mai mare oxid de crom. Este o substanță solidă inodoră, aspect reprezentând (în aer se estompează datorită higroscopicităţii puternice). Masă molară- 99,99 g/mol. Densitatea la 20 °C este de 2,70 g/cm³. Punct de topire - 197 °C, punctul de fierbere - 251 °C. La 0 °C, 61,7 g/100 se dizolvă în apă, la 25 °C - 63 g/100 ml, la 100 °C - 67,45 g/100 ml. Oxidul se dizolvă, de asemenea, în acid sulfuric (un amestec cromic care este utilizat în practica de laborator pentru spălarea articolelor din sticlă chimică) și alcool etilic, eter etilic, acid acetic și acetonă. La 450 °C se descompune în Cr2O3.

Oxidul de crom (VI) este utilizat în procesul de electroliză (pentru a produce crom pur), pentru cromarea produselor galvanizate, în cromarea electrolitică, ca agent oxidant puternic (pentru producerea de indigo și isatină). cromul este folosit pentru a detecta alcoolul în aerul expirat. Interacțiunea se desfășoară după următoarea schemă: 4CrO3 + 6H2SO4 + 3C2H5OH → 2Cr2(SO4)3 + 3CH3COOH + 9H2O. Prezența alcoolului este indicată de o schimbare a culorii soluției (devine verde).

Oxidul de crom (VI), ca toți compușii Cr hexavalenti, este o otravă puternică ( doză letală- 0,1 g). Datorită activității sale ridicate, CrO3 provoacă incendii (cu explozii) la contactul cu acestea. În ciuda volatilității sale scăzute, oxidul de crom mai mare este periculos dacă este inhalat, deoarece provoacă cancer pulmonar. La contactul cu pielea (chiar dacă este îndepărtată rapid), provoacă iritații, dermatită, eczeme și provoacă dezvoltarea cancerului.

Oxidul cu crom tetravalent CrO2 în aparență este un solid sub formă de cristale feromagnetice tetraedrice negre. Oxidul de crom 4 are o masă molară de 83,9949 g/mol și o densitate de 4,89 g/cm³. Substanța se topește, descompunându-se simultan, la o temperatură de 375 ° C. Nu se dizolvă în apă. Folosit în mediile de înregistrare magnetice ca substanță de lucru. Odată cu creșterea popularității CD-urilor și DVD-urilor, utilizarea oxidului de crom (IV) a scăzut. A fost sintetizat pentru prima dată în 1956 de chimistul EI DuPont Norman L. Cox prin descompunerea trioxidului de crom în prezența apei la o temperatură de 640 °C și o presiune de 200 MPa. DuPont este produs sub licență de Sony în Japonia și BASF în Germania.

Oxidul de crom 3 Cr2O3 este o substanță solidă, fin cristalină, de culoare verde deschis până la închis. Masa molară este de 151,99 g/mol. Densitate - 5,22 g/cm³. Punct de topire - 2435 °C, punctul de fierbere - 4000 °C. Indicele de refracție substanta pura- 2.551. Acest oxid nu se dizolvă în apă, alcool, acetonă sau acid. Deoarece densitatea sa se apropie de densitatea corindonului, este introdus în compozițiile de lustruire (de exemplu, pasta GOI). Este unul din crom care este folosit ca pigment. A fost obținut pentru prima dată folosind tehnologia secretă în 1838 sub forma unei forme hidratate transparente. Se găsește în natură sub formă de minereu de crom de fier FeO.Cr2O3.

Oxidul de crom bivalent este un solid negru sau roșu cu un punct de topire de 1550 °C. Se topește cu descompunere. Masa molara - 67,996 g/mol. Oxidul de crom (II), care este de culoare roșie, nu este piroforic, dar aceeași substanță, care este de culoare neagră, este piroforică. Pulberea se aprinde spontan în aer, deci poate fi depozitată doar sub un strat de apă, deoarece nu interacționează cu ea. Este foarte dificil să se obțină oxid de crom negru în formă pură.

Oxizii de crom cu valență mai mică sunt caracterizați prin proprietăți de bază, în timp ce oxizii cu valență mai mare sunt caracterizați prin proprietăți acide.

„Universitatea Politehnică Națională din Tomsk”

Institutul de Geoecologie și Geochimie a Resurselor Naturale

Crom

După disciplină:

Chimie

Efectuat:

elevă grupa 2G41 Tkacheva Anastasia Vladimirovna 29.10.2014

Verificat:

profesorul Stas Nikolay Fedorovich

Poziția în tabelul periodic

Crom- element al subgrupului lateral al grupei a VI-a a perioadei a IV-a a sistemului periodic de elemente chimice a lui D. I. Mendeleev cu număr atomic 24. Notat cu simbolul Cr(lat. Crom). Substanță simplă crom- metal dur de culoare alb-albăstruie. Cromul este uneori clasificat ca un metal feros.

Structura atomica

17 Cl)2)8)7 - diagrama structurii atomice

1s2s2p3s3p - formula electronica

Atomul este situat în perioada a III-a și are trei niveluri de energie

Atomul este situat în grupa VII, în subgrupa principală - la nivelul energetic exterior 7 electroni

Proprietățile elementului

Proprietăți fizice

Cromul este un metal alb lucios, cu o rețea centrată pe corp cubic, a = 0,28845 nm, caracterizat prin duritate și fragilitate, cu o densitate de 7,2 g/cm 3, unul dintre cele mai dure metale pure (al doilea numai după beriliu, wolfram și uraniu). ), cu un punct de topire de 1903 grade. Și cu un punct de fierbere de aproximativ 2570 de grade. C. În aer, suprafața cromului este acoperită cu o peliculă de oxid, care o protejează de oxidarea ulterioară. Adăugarea de carbon la crom crește și mai mult duritatea acestuia.

Proprietăți chimice

Cromul este un metal inert în condiții normale, dar atunci când este încălzit devine destul de activ.

Interacțiunea cu nemetale

Când este încălzit peste 600°C, cromul arde în oxigen:

4Cr + 3O 2 = 2Cr 2 O 3.

Reacționează cu fluorul la 350°C, cu clorul la 300°C, cu bromul la căldură roșie, formând halogenuri de crom (III):

2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3.

Reacționează cu azotul la temperaturi peste 1000°C pentru a forma nitruri:

2Cr + N2 = 2CrN

sau 4Cr + N2 = 2Cr2N.

2Cr + 3S = Cr 2 S 3.

Reacționează cu bor, carbon și siliciu pentru a forma boruri, carburi și siliciuri:

Cr + 2B = CrB 2 (posibilă formare a Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 4),

2Cr + 3C = Cr 2 C 3 (posibila formare de Cr 23 C 6, Cr 7 B 3),

Cr + 2Si = CrSi 2 (posibilă formare de Cr3Si, Cr5Si3, CrSi).

Nu interacționează direct cu hidrogenul.

Interacțiunea cu apa

Când măcinat fin și fierbinte, cromul reacționează cu apa pentru a forma oxid de crom (III) și hidrogen:

2Cr + 3H2O = Cr2O3 + 3H2

Interacțiunea cu acizii

În seria de tensiune electrochimică a metalelor, cromul este situat înaintea hidrogenului, înlocuiește hidrogenul din soluțiile de acizi neoxidanți:

Cr + 2HCI = CrCI2 + H2;

Cr + H2S04 = CrS04 + H2.

În prezența oxigenului atmosferic, se formează sărurile de crom (III):

4Cr + 12HCI + 3O2 = 4CrCl3 + 6H2O.

Acizii azotic și sulfuric concentrați pasivează cromul. Cromul se poate dizolva în ele numai cu încălzire puternică sărurile de crom (III) și se formează produse de reducere a acidului:

2Cr + 6H2S04 = Cr2(S04)3 + 3S02 + 6H20;

Cr + 6HNO3 = Cr(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O.

Interacțiunea cu reactivii alcalini

Cromul nu se dizolvă în soluții apoase de alcalii, reacționează lent cu topiturile alcaline pentru a forma cromiți și eliberează hidrogen:

2Cr + 6KOH = 2KCrO 2 + 2K 2 O + 3H 2.

Reacționează cu topituri alcaline ale agenților oxidanți, de exemplu cloratul de potasiu, iar cromul este transformat în cromat de potasiu:

Cr + KClO3 + 2KOH = K2CrO4 + KCl + H2O.

Recuperarea metalelor din oxizi și săruri

Cromul este un metal activ, capabil să înlocuiască metalele din soluțiile sărurilor lor: 2Cr + 3CuCl 2 = 2CrCl 3 + 3Cu.

Proprietățile unei substanțe simple

Stabil în aer datorită pasivării. Din același motiv, nu reacționează cu acizii sulfuric și azotic. La 2000 °C arde pentru a forma oxidul de crom (III) verde Cr 2 O 3, care are proprietăți amfotere.

Compușii cromului cu bor (boruri Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 2, CrB 4 și Cr 5 B 3), cu carbon (carburi Cr 23 C 6, Cr 7 C 3 și Cr 3 C 2) au fost sintetizat cu siliciu (siliciuri Cr 3 Si, Cr 5 Si 3 şi CrSi) şi azot (nitruri CrN şi Cr 2 N).

Compuși Cr(+2).

Starea de oxidare +2 corespunde oxidului bazic CrO (negru). Sărurile de Cr 2+ (soluții albastre) se obțin prin reducerea sărurilor de Cr 3+ sau dicromaților cu zinc într-un mediu acid („hidrogen în momentul eliberării”):

Toate aceste săruri de Cr 2+ sunt agenți reducători puternici, până la punctul în care atunci când stau în picioare, înlocuiesc hidrogenul din apă. Oxigenul din aer, mai ales într-un mediu acid, oxidează Cr 2+, drept urmare soluția albastră devine rapid verde.

Hidroxidul maro sau galben Cr(OH)2 precipită atunci când se adaugă alcali la soluțiile de săruri de crom(II).

Au fost sintetizate dihalogenuri de crom CrF2, CrCl2, CrBr2 și CrI2

Compuși Cr(+3).

Starea de oxidare +3 corespunde oxidului amfoter Cr 2 O 3 și hidroxidului Cr (OH) 3 (ambele verzi). Aceasta este cea mai stabilă stare de oxidare a cromului. Compușii de crom în această stare de oxidare variază în culoare de la violet murdar (ion 3+) la verde (anionii sunt prezenți în sfera de coordonare).

Cr 3+ este predispus la formarea de sulfați dubli de forma M I Cr(SO 4) 2 12H 2 O (aun)

Hidroxidul de crom (III) se obține prin reacția amoniacului cu soluții de săruri de crom (III):

Cr+3NH+3H2O→Cr(OH)↓+3NH

Puteți utiliza soluții alcaline, dar în excesul lor se formează un complex hidroxo solubil:

Cr+3OH→Cr(OH)↓

Cr(OH)+3OH→

Prin fuzionarea Cr 2 O 3 cu alcalii se obțin cromiți:

Cr2O3+2NaOH→2NaCrO2+H2O

Oxidul de crom (III) necalcinat se dizolvă în soluții alcaline și acizi:

Cr2O3+6HCl→2CrCl3+3H2O

Când compușii de crom (III) sunt oxidați într-un mediu alcalin, se formează compușii de crom (VI):

2Na+3HO→2NaCrO+2NaOH+8HO

Același lucru se întâmplă atunci când oxidul de crom (III) este fuzionat cu alcali și agenți oxidanți sau cu alcalii în aer (topitura capătă o culoare galbenă):

2Cr2O3+8NaOH+3O2→4Na2CrO4+4H2O

Compuși ai cromului (+4)[

Prin descompunerea atentă a oxidului de crom(VI) CrO 3 în condiții hidrotermale, se obține oxidul de crom(IV) CrO 2, care este feromagnetic și are conductivitate metalică.

Dintre tetrahalogenurile de crom, CrF 4 este stabilă tetraclorura de crom CrCl4 există numai în vapori.

Compuși ai cromului (+6)

Starea de oxidare +6 corespunde oxidului acid de crom (VI) CrO 3 și unui număr de acizi, între care există un echilibru. Cele mai simple dintre ele sunt cromul H 2 CrO 4 și dicromul H 2 Cr 2 O 7 . Ele formează două serii de săruri: cromați galbeni și, respectiv, bicromați portocalii.

Oxidul de crom (VI) CrO 3 se formează prin interacțiunea acidului sulfuric concentrat cu soluții de dicromați. Un oxid acid tipic, atunci când interacționează cu apa formează acizi cromici puternici instabili: H 2 CrO 4 cromic, H 2 Cr 2 O 7 dicromic și alți acizi izopoli cu formula generală H 2 Cr n O 3n+1. O creștere a gradului de polimerizare are loc cu o scădere a pH-ului, adică o creștere a acidității:

2CrO+2H→Cr2O+H2O

Dar dacă se adaugă o soluție alcalină la soluția portocalie de K 2 Cr 2 O 7, culoarea devine din nou galbenă pe măsură ce se formează din nou cromat de K 2 CrO 4:

Cr2O+2OH→2CrO+HO

Nu atinge un grad ridicat de polimerizare, așa cum se întâmplă cu wolfram și molibden, deoarece acidul policromic se descompune în oxid de crom (VI) și apă:

H2CrnO3n+1→H2O+nCrO3

Solubilitatea cromaților corespunde aproximativ cu solubilitatea sulfaților. În special, cromat de bariu galben BaCrO 4 precipită atunci când sărurile de bariu sunt adăugate atât la soluții de cromat, cât și de dicromat:

Ba+CrO→BaCrO↓

2Ba+CrO+H2O→2BaCrO↓+2H

Formarea de cromat de argint roșu-sânge, ușor solubil, este utilizată pentru a detecta argintul în aliaje folosind acidul de testare.

Sunt cunoscute pentafluorura de crom CrF 5 și hexafluorura de crom CrF 6 slab stabilă. S-au obţinut de asemenea oxihalogenuri volatile de crom CrO2F2 şi CrO2CI2 (clorură de crom).

Compușii de crom (VI) sunt agenți puternici de oxidare, de exemplu:

K2Cr2O7+14HCl→2CrCl3+2KCl+3Cl2+7H2O

Adăugarea de peroxid de hidrogen, acid sulfuric și un solvent organic (eter) la dicromați duce la formarea peroxidului de crom albastru CrO 5 L (L este o moleculă de solvent), care este extras în stratul organic; Această reacție este utilizată ca una analitică.