Kromin vetyyhdisteet. Kromioksidit (II), (III) ja (VI). Kromin kemialliset ominaisuudet

Kemian opettajan etu

Jatkoa. cm. nro 22/2005; 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 13, 15, 16, 18, 22/2006;
3, 4, 7, 10, 11, 21/2007;
2, 7, 11, 18/2008

Oppitunti 25

10. luokka(ensimmäinen opintovuosi)

Kromi ja sen yhdisteet

1. Sijoita DI Mendelejevin taulukkoon atomin rakenne.

2. Nimen alkuperä.

3. Fysikaaliset ominaisuudet.

4. Kemialliset ominaisuudet.

5. Luonnossa oleminen.

6. Hankinnan perusmenetelmät.

7. Tärkeimmät kromiyhdisteet:

a) kromin (II) oksidi ja hydroksidi;

b) kromin (III) oksidi ja hydroksidi, niiden amfoteeriset ominaisuudet;

c) kromi(VI)oksidi, kromi- ja dikromihappo, kromaatit ja dikromaatit.

9. Kromiyhdisteiden redox-ominaisuudet.

Kromi sijaitsee Mendeleevin taulukon ryhmän VI sivualaryhmässä. Käytettäessä kromin elektronista kaavaa on muistettava, että konfiguraation 3 suuremman vakauden vuoksi d Kuvassa 5 kromiatomille havaitaan elektronin liukuminen ja elektroninen kaava on muotoa: 1 s 2 2s 2 s 6 3s 2 s 6 4s 1 3d 5. Yhdisteissä kromilla voi olla hapetusasteita +2, +3 ja +6 (hapetusaste +3 on vakain):

Chrome on saanut nimensä kreikan sanasta kroma(väri, maali) sen yhdisteiden kirkkaan vaihtelevan värin vuoksi.

Kromi on valkoinen kiiltävä metalli, erittäin kova, hauras, tulenkestävä. Kestää korroosiota. Ilmassa se peittyy oksidikalvolla, minkä vuoksi pinta muuttuu himmeäksi.

Kemiallisia ominaisuuksia

Normaaleissa olosuhteissa kromi on inaktiivinen metalli ja reagoi vain fluorin kanssa. Mutta kuumennettaessa kromin oksidikalvo tuhoutuu ja kromi reagoi monien yksinkertaisten ja monimutkaisten aineiden kanssa (samanlainen kuin Al).

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

Metallit (-).

Ei-metallit (+):

2Cr + 3Cl 2 2CrCl 3,

2Cr + 3F 2 = 2CrF 3,

2Cr + 3SCr 2S 3,

H 2 O (+/–): *

2Cr + 3H 2O (höyry) Cr 2O 3 + 3H 2.

Emäksiset oksidit (-).

Happamat oksidit (-).

Syyt (+/–):

2Cr + 6NaOH + 6H20 = 2Na3 + 3H2.

Ei-hapettavat hapot (+).

Cr + 2HCl = CrCl 2 + H2.

Hapettavat hapot (-). Passivointi.

Suolat (+/–):

2Cr + 3CuSO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3Cu,

Cr + CaCl2 ei reaktiota.

Yleensä alkuaine kromi edustaa neljää isotooppia massaluvuilla 50, 52, 53 ja 54. Luonnossa kromia esiintyy vain yhdisteiden muodossa, joista tärkeimmät ovat kromirautamalmi tai kromiitti (FeOzhCr 2 O 3) ja lyijypunamalmi (PbCrO 4).

Metallikromi saadaan: 1) sen oksidista alumiinitermialla:

Cr 2 O 3 + 2Al 2Cr + Al 2 O 3,

2) vesiliuosten tai sen suolojen sulatteiden elektrolyysi:

Teollisuuden kromirautamalmista saadaan raudan ja kromin seos - ferrokromi, jota käytetään laajalti metallurgiassa:

FeO Cr 2O 3 + 4CFe + 2Cr + 4CO.

TÄRKEITÄ LIITÄNNÄT

Kromi muodostaa kolme oksidia ja niitä vastaavat hydroksidit, joiden luonne muuttuu luonnollisesti kromin hapetusasteen kasvaessa:

Kromioksidi(II) (CrO) on kirkkaan punainen tai ruskeanpunainen kiinteä aine, joka ei liukene veteen normaaleissa olosuhteissa, tyypillinen emäksinen oksidi. Kromi(II)oksidi hapettuu helposti ilmassa kuumennettaessa ja pelkistyy puhtaaksi kromiksi.

CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O,

4CrO + O 2 2Cr 2 O 3,

CrO + H 2 Cr + H 2 O.

Kromi(II)oksidia saadaan hapettamalla kromi suoraan:

2Cr + O 2 2CrO.

Kromihydroksidi(II) (Cr (OH) 2) - veteen liukenematon keltainen aine, heikko elektrolyytti, emäksisiä ominaisuuksia, liukenee hyvin väkeviin happoihin; hapettuu helposti kosteuden läsnä ollessa ilmakehän hapen kanssa; ilmassa kalsinoituna se hajoaa muodostaen kromi(III)oksidia:

Cr (OH) 2 + 2HCl = CrCl 2 + 2H 2 O,

4Cr (OH) 2 + O 2 2Cr 2 O 3 + 4H 2 O.

Kromi(II)hydroksidi saadaan kromi(II)suolan ja alkaliliuoksen välisellä vaihtoreaktiolla ilman happea:

CrCl2 + 2NaOH = Cr(OH)2 + 2NaCl.

Kromioksidi(III) (Cr 2 O 3) osoittaa amfoteerisia ominaisuuksia. Se on tulenkestävä (kovuus verrattavissa korundiin) vihreää jauhetta, ei liukene veteen. Syöpää aiheuttava aine! Sitä saadaan hajottamalla ammoniumdikromaatti, kromi(III)hydroksidi, pelkistämällä kaliumdikromaatti tai hapettamalla kromi suoraan:

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 N 2 + Cr 2 O 3 + 4 H 2 O,

2Cr (OH) 3 Cr 2 O 3 + 3 H 2 O,

2K 2 Cr 2 O 7 + 3C2Cr 2 O 3 + 2K 2 CO 3 + CO 2,

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

Normaaleissa olosuhteissa kromi(III)oksidi liukenee huonosti happoihin ja emäksiin; sillä on amfoteerisia ominaisuuksia sulatettuna alkalien tai alkalimetallikarbonaattien kanssa (muodostaen kromiitteja); korkeissa lämpötiloissa kromi(III)oksidi voidaan pelkistää puhtaaksi metalliksi:

Cr 2 O 3 + 2 KOH 2 KCrO 2 + H 2 O,

Cr 2 O 3 + Na 2 CO 3 2 NaCrO 2 + CO 2,

Cr 2 O 3 + 6 HCl = 2CrCl 3 + 3 H 2 O,

2Cr 2O 3 + 3C4Cr + 3CO 2.

Kromihydroksidi(III) (Cr (OH) 3) saostuu alkalien vaikutuksesta kolmiarvoisiin kromisuoloihin (harmaanvihreä sakka):

CrCl 3 + 3NaOH (puutos) = Cr (OH) 3 + 3NaCl.

Sillä on amfoteerisia ominaisuuksia, ja se liukenee sekä happoihin että ylimäärään emäksiä; termisesti epävakaa:

Cr (OH) 3 + 3HCl = CrCl 3 + 3H 2 O,

Cr (OH) 3 + 3KOH = K 3,

Cr (OH) 3 + KOH KCrO 2 + 2H 2 O,

2Cr (OH) 3 Cr 2 O 3 + 3 H 2 O.

Kromioksidi(VI) (CrO 3) - tummanpunainen kiteinen aine, myrkyllinen, omaa happamia ominaisuuksia. Liuotetaan hyvin veteen, kun tämä oksidi liukenee veteen, muodostuu kromihappoja; kuinka hapan oksidi CrO 3 on vuorovaikutuksessa emäksisten oksidien ja alkalien kanssa; termisesti epävakaa; on vahvin hapetin:

Cr03 + H20 =

2Cr03 + H20 =

CrO 3 + K 2 OK 2 CrO 4,

CrO 3 + 2NaOH = Na 2 CrO 4 + H 2 O,

4CrO 3 2Cr 2 O 3 + 3O 2,

Tämä oksidi saadaan kuivien kromaattien ja dikromaattien vuorovaikutuksesta väkevän rikkihapon kanssa:

K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 (väk.) 2CrO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O,

K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 (väk.) CrO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O.

Kromi ja dikromihappo esiintyvät vain vesiliuoksissa, mutta muodostavat pysyviä suoloja - kromaatit ja dikromaatit... Kromaatit ja niiden liuokset ovat keltaisia ​​ja dikromaatit oransseja. Kromaatti-ionit ja dikromaatti-ionit siirtyvät helposti toisiinsa liuosväliaineen vaihtuessa. V hapan ympäristö kromaatit muuttuvat dikromaatteiksi, liuos muuttuu oranssiksi; alkalisessa ympäristössä dikromaatit muuttuvat kromaateiksi, liuos muuttuu keltaiseksi:

2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4) K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O,

K 2 Cr 2 O 7 + 2 KOH) 2 K 2 CrO 4 + H 2 O.

Ioni on stabiili emäksisessä ympäristössä ja happamassa ympäristössä.

Noin
yhdessä

Kaikista kromiyhdisteistä stabiileimpia ovat yhdisteet, joiden hapetusaste on kromi +3. Kromiyhdisteet, joiden hapetusaste on +2, ovat vahvoja pelkistäviä aineita ja hapettuvat helposti arvoon +3:

4Cr (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Cr (OH) 3,

4CrCl2 + 4HCl + O 2 = 4CrCl3 + 2H20.

Yhdisteet, jotka sisältävät kromia hapetustilassa +6, ovat voimakkaita hapettimia, kun taas kromi pelkistyy +6:sta +3:een:

K 2Cr 2O 7 + 3H 2S + 4H 2 SO 4 = 3S + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7 H 2 O.

Alkoholin havaitsemiseksi uloshengitetystä ilmasta käytetään kromi(VI)oksidin hapetuskykyyn perustuvaa reaktiota:

4CrO 3 + 3C 2 H 5 OH 2Cr 2 O 3 + 3CH 3 COOH + 3 H 2 O.

Kaliumdikromaatin liuosta väkevässä rikkihapossa kutsutaan kromi seos ja sitä käytetään kemiallisten astioiden puhdistamiseen.

Testi aiheesta "Kromi ja sen yhdisteet"

1. Jotkut alkuaineet muodostavat kaikki kolme oksidityyppiä (emäksiset, amfoteeriset ja happamat). Amfoteerisessa oksidissa olevan alkuaineen hapetustila on:

a) minimaalinen;

b) maksimi;

c) minimin ja maksimin välissä;

d) voi olla mikä tahansa.

2. Kun vasta valmistettu kromi(III)hydroksidisakka on vuorovaikutuksessa ylimäärän alkaliliuoksen kanssa, muodostuu seuraavaa:

a) keskimääräinen suola; b) emäksinen suola;

c) kaksoissuola; d) kompleksisuola.

3. Elektronien kokonaismäärä kromiatomin esiulkoisella tasolla on:

a) 12; b) 13; kohdassa 1; d) 2.

4. Mikä metallioksidi on hapan?

a) kupari(II)oksidi; b) kromi(VI)oksidi;

c) kromi(III)oksidi; d) rautaoksidi (III).

5. Mikä massa kaliumdikromaattia (g) tarvitaan 11,2 g raudan hapettumiseen rikkihappoliuoksessa?

a) 58,8; b) 14,7; c) 294; d) 29.4.

6. Mikä massa vettä (g) on ​​haihdutettava 150 g:sta 10-prosenttista kromi(III)kloridiliuosta, jotta saadaan 30-prosenttinen tämän suolan liuos?

a) 100; b) 20; c) 50; d) 40.

7. Rikkihapon molaarinen pitoisuus liuoksessa on 11,7 mol / l ja liuoksen tiheys on 1,62 g / ml. Rikkihapon massaosuus tässä liuoksessa on (%):

a) 35,4; b) 98; c) 70,8; d) 11.7.

8. Happiatomien määrä 19,4 g:ssa kaliumkromaattia on:

a) 0,602 10 23; b) 2 408 10 23;

c) 2,78 10 23; d) 6,02 10 23.

9. Lakmus näyttää punaisen värin vesiliuoksessa (useita oikeita vastauksia on mahdollista):

a) kromi(III)kloridi; b) kromi(II)kloridi;

c) kaliumkloridi; d) suolahappo.

10. Kromaatin siirtyminen dikromaatiksi tapahtuu ... ympäristössä ja siihen liittyy prosessi:

a) hapan talteenottoprosessi;

b) hapan, hapetusasteet eivät muutu;

c) emäksinen talteenottoprosessi;

d) emäksinen, hapetusasteet eivät muutu.

Testin avain

Laadulliset tehtävät aineiden tunnistamiseksi 1. Jonkin suolan vesiliuos jaettiin kahteen osaan. Yksi niistä käsiteltiin ylimäärällä alkalia ja kuumennettiin, vapautunut kaasu muutti punaisen lakmuksen värin siniseksi. Toinen osa käsiteltiin kloorivetyhapolla, vapautunut kaasu aiheutti kalkkiveden sameutta. Mitä suolaa analysoitiin? Tue vastaustasi reaktioyhtälöillä.

Vastaus... Ammoniumkarbonaatti.

2. Kun ammoniakkia, natriumsulfidia ja hopeanitraattia lisätään (erikseen) aineen A vesiliuokseen, muodostuu valkoisia saostumia, joista kahdella on sama koostumus. Mikä on aine A? Kirjoita reaktioyhtälöt muistiin.

Ratkaisu

Aine A - AlCl 3.

AlCl 3 + 3NH 4 OH = Al (OH) 3 + 3 NH 4 Cl,

2AlCl3 + 3Na 2S + 6H 2O 2Al (OH) 3 + 3H 2S + 6NaCl,

AlCl 3 + 3AgNO 3 = 3AgCl + Al (NO 3) 3.

Vastaus... Alumiinikloridi.

3. Palaessaan hapen läsnäollessa väritön kaasu A, jolla on pistävä ominainen haju, muodostaa toisen, värittömän ja hajuttoman kaasun B, joka reagoi huoneenlämpötilassa litiumin kanssa muodostaen kiinteää ainetta C. Tunnista aineet, kirjoita reaktioyhtälöt.

Ratkaisu

Aine A - NH 3,

aine B - N 2,

aine С - Li 3 N.

4NH3 + 3O2 2N2 + 6H20,

N2 + 6Li = 2Li 3N.

Vastaus... NH3, N2, Li 3N.

4. Väritön kaasu A, jolla on tyypillinen pistävä haju, reagoi toisen värittömän kaasun B kanssa, joka haisee mädälle munalle. Reaktion seurauksena muodostuu yksinkertainen C ja monimutkainen aine. Aine C reagoi kuparin kanssa muodostaen mustaa suolaa. Tunnista aineet, anna reaktioyhtälöt.

Vastaus... SO2, H2S, S.

5. Väritön kaasu A, jolla on pistävä ominaishaju, ilmaa kevyempi, reagoi vahvan hapon B kanssa ja muodostuu suolaa C, jonka vesiliuos ei muodosta sakkaa bariumkloridin tai hopeanitraatin kanssa. Tunnista aineet, anna reaktioyhtälöt (yksi mahdollisista vaihtoehdoista).

Vastaus... NH3, HNO3, NH4NO3.

6. Yksinkertainen aine A, jonka muodostavat maankuoren toiseksi yleisimmän alkuaineen atomit, reagoi kuumennettaessa rauta(II)oksidin kanssa, minkä seurauksena muodostuu yhdistettä B, joka ei liukene alkalien ja happojen vesiliuoksiin ( lukuun ottamatta fluorivetyhappoa). Aine B, kun se fuusioituu poltetun kalkin kanssa, muodostaa liukenemattoman suolan C. Tunnista aineet, anna reaktioyhtälöt (yksi mahdollisista vaihtoehdoista).

Vastaus... Si, SiO 2, CaSiO 3.

7. Ruskea yhdiste A, veteen liukenematon, hajoaa kuumentaessaan muodostaen kaksi oksidia, joista toinen on vesi. Toinen oksidi, B, pelkistyy hiilen vaikutuksesta metalliksi C, joka on luonnossa toiseksi yleisin metalli. Tunnista aineet, kirjoita reaktioyhtälöt.

Vastaus... Fe (OH) 3, Fe 2O 3, Fe.

8. Aine A, joka on osa yhtä yleisimmistä mineraaleista, muodostaa suolahapolla käsiteltäessä kaasua B. Kun aine B reagoi kuumennettaessa yksinkertaisen aineen C kanssa, muodostuu vain yksi yhdiste - väritön ja hajuton palava kaasu. Tunnista aineet, anna reaktioyhtälöt.

Vastaus... CaCO 3, CO 2, C.

9. Kevytmetalli A, joka reagoi laimean rikkihapon kanssa, mutta ei reagoi kylmässä väkevän rikkihapon kanssa, reagoi natriumhydroksidiliuoksen kanssa, jolloin muodostuu kaasua ja suolaa B. Kun kloorivetyhappoa lisätään aineeseen B, muodostuu suolaa C. Tunnista aineet, anna yhtälöt reaktiot.

Vastaus... Al, NaAl02, NaCl.

10. Substance A on pehmeä, hyvin leikattu hopeanvalkoinen metalli, vettä kevyempi. Kun aine A on vuorovaikutuksessa yksinkertaisen aineen B kanssa, muodostuu yhdistettä C, joka liukenee veteen muodostaen alkalisen liuoksen. Kun ainetta C käsitellään suolahapolla, vapautuu epämiellyttävän hajuista kaasua ja muodostuu suolaa, joka muuttaa polttimen liekin violetiksi. Tunnista aineet, anna reaktioyhtälöt.

Vastaus... K, S, K 2 S.

11. Väritön kaasu A, jolla on pistävä ominainen haju, hapetetaan hapen vaikutuksesta katalyytin läsnä ollessa yhdisteeksi B, joka on haihtuva neste. Aine B, reagoiessaan poltetun kalkin kanssa, muodostaa suolaa C. Tunnista aineet, anna reaktioyhtälöt.

Vastaus... SO 2, SO 3, CaSO 4.

12. Yksinkertainen aine A, nestemäinen huoneenlämpötilassa, reagoi hopeanvalkoisen kevytmetallin B kanssa muodostaen suolaa C, joka alkaliliuoksella käsiteltynä antaa valkoisen sakan, joka liukenee ylimäärään alkalia. Tunnista aineet, anna reaktioyhtälöt.

Vastaus... Br 2, Al, AlBr 3.

13. Keltainen kiinteä yksinkertainen aine A reagoi hopeanvalkoisen kevytmetallin B kanssa, minkä seurauksena muodostuu suolaa C, joka hydrolysoituu täysin vesiliuoksessa, jolloin muodostuu valkoinen sakka ja myrkyllinen kaasu, jolla on epämiellyttävä haju. Tunnista aineet, anna reaktioyhtälöt.

Vastaus... S, Al, Al 2S 3.

14. Yksinkertainen epästabiili kaasumainen aine A muuttuu toiseksi yksinkertaiseksi aineeksi B, jonka ilmakehässä metallia C poltetaan; tämän reaktion tuote on oksidi, jossa metalli on kahdessa hapetustilassa. Tunnista aineet, anna reaktioyhtälöt.

Vastaus... O3, O2, Fe.

15. Tummanpurppurainen kiteinen aine A hajoaa kuumentuessaan muodostaen yksinkertaisen kaasumaisen aineen B, jonka ilmakehässä yksinkertainen aine C palaa muodostaen värittömän, hajuttoman kaasun, jota on pieniä määriä ilmassa. Tunnista aineet, anna reaktioyhtälöt.

Vastaus... KMnO 4, O 2, C.

16. Yksinkertainen aine A, joka on puolijohde, reagoi yksinkertaisen kaasumaisen aineen B kanssa muodostaen yhdistettä C, joka ei liukene veteen. Alkaleiden kanssa sulatettuna aine C muodostaa yhdisteitä, joita kutsutaan liukoisiksi laseiksi. Tunnista aineet, anna reaktioyhtälöt (yksi mahdollisista vaihtoehdoista).

Vastaus... Si, O 2, SiO 2.

17. Myrkyllinen, väritön kaasu A, jolla on epämiellyttävä haju, hajoaa kuumentuessaan yksinkertaisiksi aineiksi, joista yksi on keltainen kiinteä aine. Aineen B palaminen tuottaa väritöntä kaasua C, jolla on epämiellyttävä haju ja joka värjää monia orgaanisia maaleja. Tunnista aineet, anna reaktioyhtälöt.

Vastaus... H2S, S, SO 2.

18. Haihtuva vetyyhdiste A palaa ilmassa muodostaen ainetta B, joka liukenee fluorivetyhappoon. Kun aine B fuusioituu natriumoksidin kanssa, muodostuu vesiliukoinen suola C. Tunnista aineet, anna reaktioyhtälöt.

Vastaus... SiH 4, SiO 2, Na 2 SiO 3.

19. Yhdiste A, joka liukenee huonosti veteen, on valkoista, koska se kalsinoidaan korkeissa lämpötiloissa hiilellä ja hiekalla ilman happea, ja se muodostaa yksinkertaisen aineen B, joka esiintyy useissa allotrooppisissa muunnelmissa. Kun tätä ainetta poltetaan ilmassa, muodostuu yhdistettä C, joka liukenee veteen muodostaen hapon, joka pystyy muodostamaan kolme sarjaa suoloja. Tunnista aineet, kirjoita reaktioyhtälöt.

Vastaus... Ca 3 (PO 4) 2, P, P 2 O 5.

* +/–-merkki tarkoittaa, että tämä reaktio ei tapahdu kaikilla reagensseilla tai tietyissä olosuhteissa.

Jatkuu

MÄÄRITELMÄ

Kromi- jaksollisen järjestelmän kahdeskymmenesneljäs osa. Nimitys - Cr latinan sanasta "chromium". Sijaitsee neljännellä jaksolla, VIB-ryhmä. Viittaa metalleihin. Ytimen varaus on 24.

Kromia on maankuoressa 0,02 painoprosenttia. Luonnossa sitä esiintyy pääasiassa kromirautamalmin FeO × Cr 2 O 3 muodossa.

Kromi on kova kiiltävä metalli (kuva 1), sulaa 1890 o C:ssa; sen tiheys on 7,19 g / cm3. Huoneenlämmössä kromi kestää sekä vettä että ilmaa. Laimennettu rikki- ja kloorivetyhappo liuottaa kromia vapauttaen vetyä. Kylmätiivistetyssä typpihapossa kromi on liukenematonta ja muuttuu käsittelyn jälkeen passiiviseksi.

Riisi. 1. Chrome. Ulkomuoto.

Kromin atomi- ja molekyylipaino

MÄÄRITELMÄ

Aineen suhteellinen molekyylipaino(M r) on luku, joka osoittaa, kuinka monta kertaa tietyn molekyylin massa on suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta, ja alkuaineen suhteellinen atomimassa(A r) - kuinka monta kertaa kemiallisen alkuaineen atomien keskimääräinen massa on enemmän kuin 1/12 hiiliatomin massasta.

Koska vapaassa tilassa kromi on monoatomisten Cr-molekyylien muodossa, sen atomi- ja molekyylimassat ovat samat. Ne ovat yhtä kuin 51,9962.

Kromin isotoopit

Tiedetään, että luonnossa kromia löytyy neljän stabiilin isotoopin muodossa 50 Kr, 52 Kr, 53 Kr ja 54 Kr. Niiden massaluvut ovat 50, 52, 53 ja 54. Kromi-isotoopin 50 Cr ydin sisältää kaksikymmentäneljä protonia ja kaksikymmentäkuusi neutronia, ja loput isotoopit eroavat siitä vain neutronien lukumäärän osalta.

On olemassa keinotekoisia kromin isotooppeja, joiden massaluvut ovat 42-67, joista stabiilin on 59 Cr puoliintumisajalla 42,3 minuuttia, sekä yksi ydinisotooppi.

Kromi-ionit

Kromiatomin ulkoenergiatasolla on kuusi elektronia, jotka ovat valenssia:

1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 p 5 4 s 1.

Kemiallisen vuorovaikutuksen seurauksena kromi luovuttaa valenssielektroninsa, ts. on niiden luovuttaja ja muuttuu positiivisesti varautuneeksi ioniksi:

Cr 0 -2e → Cr 2+;

Cr 0 -3e → Cr 3+;

Cr 0 -6e → Cr 6+.

Kromimolekyyli ja atomi

Vapaassa tilassa kromi esiintyy monoatomisten Cr-molekyylien muodossa. Tässä on joitain ominaisuuksia, jotka luonnehtivat kromin atomia ja molekyyliä:

Kromiseokset

Metallista kromia käytetään kromauksessa ja myös yhtenä tärkeimmistä seosterästen komponenteista. Kromin lisääminen teräkseen lisää sen korroosionkestävyyttä sekä vesipitoisissa väliaineissa normaaleissa lämpötiloissa että kaasuissa korotetuissa lämpötiloissa. Lisäksi kromiteräksillä on lisääntynyt kovuus. Kromi on osa ruostumattomia, haponkestäviä, kuumuutta kestäviä teräksiä.

Esimerkkejä ongelmanratkaisusta

ESIMERKKI 1

ESIMERKKI 2

Kromi(II)hydroksidi Cr(OH)2 saadaan keltaisena sakan muodossa käsittelemällä kromi(II)suolojen liuoksia emäksillä ilman happea:

CrСl 2 + 2NaOH = Cr (OH) 2 ¯ + 2NaCl

Cr (OH) 2:lla on tyypillisiä emäksisiä ominaisuuksia ja se on voimakas pelkistävä aine:

2Cr (OH) 2 + H 2 O + 1 / 2O 2 = 2Cr (OH) 3 ¯

Kromi(II)-suolojen vesiliuoksia saadaan ilman pääsyä ilmaan liuottamalla metallikromi laimeisiin happoihin vetyatmosfäärissä tai pelkistämällä kolmiarvoisia kromisuoloja sinkillä happamassa väliaineessa. Vedettömät kromi(II)suolat ovat valkoisia ja vesiliuokset ja kiteiset hydraatit ovat sinisiä.

Kemiallisilta ominaisuuksiltaan kromi(II)suolat ovat samanlaisia ​​kuin rautasuolat, mutta eroavat jälkimmäisistä selvemmiltä pelkistysominaisuuksiltaan, ts. hapettuvat helpommin kuin vastaavat rautayhdisteet. Tästä syystä on erittäin vaikeaa saada ja varastoida kaksiarvoisia kromiyhdisteitä.

Kromi(III)hydroksidi Cr(OH)3 on hyytelömäinen harmaanvihreä sakka, se saadaan emästen vaikutuksesta kromi(III)suolojen liuoksiin:

Cr 2 (SO 4) 3 + 6NaOH = 2Cr (OH) 3 ¯ + 3Na 2 SO 4

Kromi(III)hydroksidilla on amfoteerisia ominaisuuksia, ja se liukenee kuten happoihin muodostaen kromi(III)suoloja:

2Cr (OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O ja alkaleissa, jolloin muodostuu hydroksikromiitteja: Cr (OH) 3 + NaOH = Na 3

Kun Cr (OH) 3 fuusioituu alkalien kanssa, muodostuu metakromiitteja ja ortokromiitteja:

Cr (OH) 3 + NaOH = NaCrO 2 + 2H 2 O Cr (OH) 3 + 3NaOH = Na 3 CrO 3 + 3H 2 O

Kun kromi(III)hydroksidia kalsinoidaan, muodostuu kromi(III)oksidia:

2Cr (OH) 3 = Cr 2 O 3 + 3 H 2 O

Kolmiarvoiset kromisuolat ovat värjättyjä sekä kiinteässä tilassa että vesiliuoksissa. Esimerkiksi vedetön kromi(III)sulfaatti Cr 2(SO 4) 3 on violetinpunaista, kromi(III)sulfaatin vesiliuokset voivat olosuhteista riippuen muuttaa värin violetista vihreäksi. Tämä selittyy sillä, että vesiliuoksissa Cr3+-kationi esiintyy vain hydratoituneena 3+-ionina, koska kolmiarvoisella kromilla on taipumus muodostaa monimutkaisia ​​yhdisteitä. Kromi(III)-suolojen vesiliuosten violetti väri johtuu juuri 3+-kationista. Kuumennettaessa kromi (III) kompleksisuolat voivat

menettää osittain vettä, muodostaen erivärisiä suoloja, jopa vihreitä.

Kolmiarvoiset kromisuolat ovat samanlaisia ​​kuin alumiinisuolat koostumukseltaan, kidehilan rakenteelta ja liukoisuudeltaan; joten kromille (III), samoin kuin alumiinille, kaliumkromialuna KCr (SO 4) 2 12H 2 O muodostuminen on tyypillistä, niitä käytetään nahan parkitsemiseen ja peittausaineena tekstiiliteollisuudessa.

Kromi (III) suolat Cr 2 (SO 4) 3, CrCl 3 jne. ilmassa säilytettynä ne ovat stabiileja ja liuoksissa ne hydrolysoituvat:

Cr 3+ + 3Сl - + НОН «Cr (ОН) 2+ + 3Сl - + Н +

Hydrolyysi etenee ensimmäisen vaiheen mukaisesti, mutta on suoloja, jotka hydrolysoituvat täysin:

Cr 2 S 3 + H 2 O = Cr (OH) 3 ¯ + H 2 S

Emäksisessä väliaineessa tapahtuvissa redox-reaktioissa kromi(III)-suolat käyttäytyvät pelkistysaineina:

On huomattava, että eri hapetusasteisten kromihydroksidien sarjassa Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - H 2 CrO 4 emäksiset ominaisuudet heikkenevät luonnollisesti ja happamat ominaisuudet vahvistuvat. Tämä ominaisuuksien muutos johtuu kromin hapetustilan lisääntymisestä ja ionisäteiden vähenemisestä. Samassa sarjassa hapettavia ominaisuuksia parannetaan jatkuvasti. Cr(II)-yhdisteet ovat vahvoja pelkistäviä aineita, helposti hapettuvia, muuttuen kromi(III)yhdisteiksi. Kromi(VI)yhdisteet ovat vahvoja hapettimia, jotka pelkistyvät helposti kromi(III)yhdisteiksi. Yhdisteet, joilla on väliaikainen hapetusaste, ts. kromi (III) -yhdisteet voivat olla vuorovaikutuksessa vahvojen pelkistysaineiden kanssa hapettavia ominaisuuksia, jotka muuttuvat kromi (II) -yhdisteiksi, ja kun ne ovat vuorovaikutuksessa vahvojen hapettimien kanssa, niillä voi olla pelkistäviä ominaisuuksia, jotka muuttuvat kromi (VI) -yhdisteiksi.

Kohde: syventää opiskelijoiden tietämystä oppitunnin aiheesta.

Tehtävät:

• luonnehtia kromia yksinkertaisena aineena;
• tutustuttaa opiskelijat eri hapetusasteisiin kromiyhdisteisiin;
• osoittavat yhdisteiden ominaisuuksien riippuvuuden hapetusasteesta;
• näyttää kromiyhdisteiden redox-ominaisuudet;
• jatkaa opiskelijoiden taitojen muodostumista kirjoittaa kemiallisten reaktioiden yhtälöitä molekyyli- ja ionimuodossa, muodostaa elektroninen tasapaino;
• jatkaa kemiallisen kokeen tarkkailemiseen tarvittavien taitojen muodostumista.

Oppituntilomake: luento, jossa on opiskelijoiden itsenäisen työn elementtejä ja kemiallisen kokeen havainnointia.

Oppitunnin kulku

I. Edellisen oppitunnin materiaalin toisto.

1. Vastaa kysymyksiin ja suorita tehtäviä:

Mitkä alkuaineet kuuluvat kromin alaryhmään?

Kirjoita atomien elektroniset kaavat

Minkä tyyppisiä elementtejä ne ovat?

Mitkä ovat yhdisteiden hapetustilat?

Miten atomien säde ja ionisaatioenergia muuttuvat kromista volframiksi?

Voit pyytää opiskelijoita täyttämään taulukon käyttämällä atomien säteiden taulukkoarvoja, ionisaatioenergiaa ja tekemään johtopäätöksiä.

Esimerkkitaulukko:

2. Kuuntele opiskelijan viesti aiheesta "Kromin alaryhmän elementit luonnossa, tuotannossa ja käytössä."

II. Luento.

Luentosuunnitelma:

1. Kromi.
2. Kromiyhdisteet. (2)

• kromioksidi; (2)
• Kromihydroksidi. (2)

1. Kromiyhdisteet. (3)

• kromioksidi; (3)
• Kromihydroksidi. (3)

1. Kromiyhdisteet (6)

• kromioksidi; (6)
• Kromi- ja dikromihapot.

1. Kromiyhdisteiden ominaisuuksien riippuvuus hapetusasteesta.
2. Kromiyhdisteiden redox-ominaisuudet.

1. Chrome.

Kromi on kiiltävä metalli, valkoinen sinertävä kiiltävä, erittäin kova (tiheys 7, 2 g / cm 3), sulamispiste 1890˚С.

Kemiallisia ominaisuuksia: kromi on inaktiivinen metalli normaaleissa olosuhteissa. Tämä johtuu siitä, että sen pinta on peitetty oksidikalvolla (Cr 2 O 3). Kuumennettaessa oksidikalvo tuhoutuu ja kromi reagoi yksinkertaisten aineiden kanssa korkeissa lämpötiloissa:

• 4Сr + 3О 2 = 2Сr 2 О 3
• 2Сr + 3S = Сr 2 S 3
• 2Сr + 3Cl 2 = 2СrСl 3

Harjoittele: laatia yhtälöt kromin reaktioista typen, fosforin, hiilen ja piin kanssa; johonkin yhtälöistä, laadi elektroninen vaaka, osoita hapetin ja pelkistävä aine.

Kromin vuorovaikutus monimutkaisten aineiden kanssa:

Erittäin korkeissa lämpötiloissa kromi reagoi veden kanssa:

• 2Сr + 3 Н 2 О = Сr 2 О 3 + 3Н 2

Harjoittele:

Kromi reagoi laimean rikki- ja suolahapon kanssa:

• Сr + Н 2 SO 4 = СrSО 4 + Н 2
• Cr + 2HCl = CrCl 2 + H2

Harjoittele: laatia elektroninen vaaka, ilmoittaa hapetin ja pelkistävä aine.

Väkevät rikkihapot ja typpihapot passivoivat kromia.

2. Kromiyhdisteet. (2)

1. Kromioksidi (2)- CrO on kiinteä kirkkaan punainen aine, tyypillinen emäksinen oksidi (vastaa kromi(2)hydroksidia - Cr(OH)2), ei liukene veteen, mutta liukenee happoihin:

• CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O

Harjoittele: laadi reaktioyhtälö kromioksidin (2) ja rikkihapon vuorovaikutuksen molekyyli- ja ionimuodossa.

Kromioksidi (2) hapettuu helposti ilmassa:

• 4СrО + О 2 = 2Сr 2 О 3

Harjoittele: laatia elektroninen vaaka, ilmoittaa hapetin ja pelkistävä aine.

Kromioksidia (2) muodostuu kromiamalgaamin hapetuksen aikana ilmakehän hapen kanssa:

2Сr (amalgaami) + О 2 = 2СrО

2. Kromihydroksidi (2)- Cr (OH) 2 on keltainen aine, huonosti veteen liukeneva aine, jolla on selvä emäksinen luonne, joten se on vuorovaikutuksessa happojen kanssa:

• Cr (OH) 2 + H 2 SO 4 = CrSO 4 + 2H 2 O

Harjoittele: laatia reaktioyhtälöt kromioksidin (2) ja suolahapon vuorovaikutuksen molekyyli- ja ionimuodossa.

Kuten kromi(2)oksidi, kromi(2)hydroksidi hapettuu:

• 4 Cr (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Cr (OH) 3

Harjoittele: laatia elektroninen vaaka, ilmoittaa hapetin ja pelkistävä aine.

Kromihydroksidia (2) voidaan saada emästen vaikutuksesta kromisuoloihin (2):

• CrCl 2 + 2KOH = Cr (OH) 2 ↓ + 2KCl

Harjoittele: laatia ioniyhtälöitä.

3. Kromiyhdisteet. (3)

1. Kromioksidi (3)- Cr 2 O 3 - tummanvihreä jauhe, veteen liukenematon, tulenkestävä, kovuudeltaan lähellä korundia (vastaa kromi(3)hydroksidia - Cr (OH) 3). Kromioksidilla (3) on amfoteerinen luonne, mutta se liukenee huonosti happoihin ja emäksiin. Fuusion aikana tapahtuu reaktioita alkalien kanssa:

• Cr 2O 3 + 2KOH = 2KSrO 2 (kromiitti K)+ H2O

Harjoittele: laadi reaktioyhtälö kromioksidin (3) ja litiumhydroksidin vuorovaikutuksen molekyyli- ja ionimuodossa.

Se on vaikeasti vuorovaikutuksessa väkevien happo- ja alkaliliuosten kanssa:

• Cr 2 O 3 + 6 KOH + 3H 2 O = 2K 3 [Cr (OH) 6]
• Cr 2O 3 + 6HCl = 2CrCl 3 + 3H 2O

Harjoittele: laatia kromioksidin (3) ja väkevän rikkihapon ja väkevän natriumhydroksidiliuoksen vuorovaikutuksen molekyyli- ja ionimuodossa tapahtuvien reaktioiden yhtälöt.

Kromioksidia (3) voidaan saada ammoniumdikromaatin hajoamisesta:

• (NH 4) 2Сr 2 О 7 = N 2 + Сr 2 О 3 + 4Н 2 О

2. Kromihydroksidi (3) Cr (OH) 3 saadaan emästen vaikutuksesta kromisuolojen liuoksiin (3):

• СrСl 3 + 3КОН = Сr (ОН) 3 ↓ + 3КСl

Harjoittele: kirjoittaa ioniyhtälöitä

Kromihydroksidi (3) on harmaanvihreä sakka, jonka saatuna alkali on otettava alijäämäiseksi. Näin saatu kromi(3)hydroksidi, toisin kuin vastaava oksidi, on helposti vuorovaikutuksessa happojen ja alkalien kanssa, ts. sillä on amfoteerisia ominaisuuksia:

• Cr (OH) 3 + 3HNO 3 = Cr (NO 3) 3 + 3H 2 O
• Cr (OH) 3 + 3KON = K 3 [Cr (OH) 6] (heksahydrokromiitti K)

Harjoittele: laatia reaktioyhtälöt molekyyli- ja ionimuodossa kromihydroksidin (3) vuorovaikutuksesta suolahapon ja natriumhydroksidin kanssa.

Kun Cr (OH) 3 fuusioidaan alkalien kanssa, saadaan metakromiittejä ja ortokromiitteja:

• Cr (OH) 3 + KOH = KCrO 2 (metakromiitti K)+ 2H 2O
• Cr (OH) 3 + KOH = K 3 CrO 3 (ortokromiitti K)+ 3H 2O

4. Kromiyhdisteet. (6)

1. Kromioksidi (6)- CrO 3 - tummanpunainen kiteinen aine, liukenee helposti veteen - tyypillinen hapan oksidi. Kaksi happoa vastaa tätä oksidia:

• СrО 3 + Н 2 О = Н 2 СrО 4 (kromihappo - muodostuu ylimääräisestä vedestä)
• CrO 3 + H 2 O = H 2 Cr 2 O 7 (dikromihappo - muodostuu korkealla kromioksidipitoisuudella (3)).

Kromioksidi (6) on erittäin voimakas hapetin, joten se vuorovaikuttaa voimakkaasti orgaanisten aineiden kanssa:

• С 2 Н 5 ОН + 4СrО 3 = 2СО 2 + 2Сr 2 О 3 + 3Н 2 О

Se hapettaa myös jodia, rikkiä, fosforia, hiiltä:

• 3S + 4CrO 3 = 3SO 2 + 2Cr 2 O 3

Harjoittele: muodostaa yhtälöt kromioksidin (6) kemiallisista reaktioista jodin, fosforin, hiilen kanssa; muodosta elektroninen vaaka yhteen yhtälöistä, osoita hapetin ja pelkistävä aine

Kuumennettaessa 250 °C:seen kromioksidi (6) hajoaa:

• 4CrO 3 = 2Cr 2 O 3 + 3O 2

Kromioksidia (6) voidaan saada vaikuttamalla väkevää rikkihappoa kiinteisiin kromaatteihin ja dikromaatteihin:

• К 2 Сr 2 О 7 + Н 2 SO 4 = К 2 SO 4 + 2СrО 3 + Н 2 О

2. Kromi- ja dikromihapot.

Kromi- ja dikromihappoja esiintyy vain vesiliuoksissa, ne muodostavat stabiileja suoloja, kromaatteja ja dikromaatteja. Kromaatit ja niiden liuokset ovat keltaisia, dikromaatit oransseja.

Kromaatti - ionit СrО 4 2- ja dikromaatti - ionit Сr 2О 7 2- kulkeutuvat helposti toisiinsa liuosväliaineen vaihtuessa

Liuoksen happamassa väliaineessa kromaatit muuttuvat dikromaatteiksi:

• 2К 2 СrО 4 + Н 2 SO 4 = К 2 Сr 2 О 7 + К 2 SO 4 + Н 2 О

Alkalisessa ympäristössä dikromaatit muuttuvat kromaateiksi:

• К 2 Сr 2 О 7 + 2КОН = 2К 2 СrО 4 + Н 2 О

Laimennettuna dikromihappo muuttuu kromihapoksi:

• H 2 Cr 2 O 7 + H 2 O = 2H 2 CrO 4

5. Kromiyhdisteiden ominaisuuksien riippuvuus hapetusasteesta.

6. Kromiyhdisteiden redox-ominaisuudet.

Reaktiot happamassa ympäristössä.

Happamassa ympäristössä Cr +6 -yhdisteet muuttuvat Cr +3 -yhdisteiksi pelkistysaineiden vaikutuksesta: H 2 S, SO 2, FeSO 4

• К 2 Сr 2 О 7 + 3Н 2 S + 4Н 2 SO 4 = 3S + Сr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7Н 2 О
• S -2 - 2e → S 0
• 2Cr +6 + 6e → 2Cr +3

Harjoittele:

1. Tasaa reaktioyhtälö elektronisen tasapainon menetelmällä, osoita hapetin ja pelkistävä aine:

• Na 2 CrO 4 + K 2 S + H 2 SO 4 = S + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + Na 2 SO 4 + H 2 O

2. Lisää reaktiotuotteet, tasaa yhtälö elektronisen tasapainon menetelmällä, ilmoita hapetin ja pelkistävä aine:

• K 2 Cr 2 O 7 + SO 2 + H 2 SO 4 =? +? + H2O

Reaktiot emäksisessä ympäristössä.

Alkalisessa väliaineessa kromiyhdisteet Cr +3 muuttuvat Cr +6 -yhdisteiksi hapettimien vaikutuksesta: J2, Br2, Cl2, Ag2O, KClO3, H2O2, KMnO4:

• 2KCrO2 +3 Br2 + 8NaOH = 2Na2CrO4 + 2KBr + 4NaBr + 4H2O
• Cr +3 - 3e → Cr +6
• Br2 0 + 2e → 2Br -

Harjoittele:

Tasaa reaktioyhtälö elektronisen tasapainomenetelmän avulla, ilmoita hapetin ja pelkistävä aine:

• NaCrO 2 + J 2 + NaOH = Na 2 CrO 4 + NaJ + H 2 O

Lisää reaktiotuotteet, tasaa yhtälö elektronisen tasapainon menetelmällä, ilmoita hapetin ja pelkistävä aine:

• Cr (OH) 3 + Ag 2 O + NaOH = Ag +? +?

Siten hapettavat ominaisuudet paranevat johdonmukaisesti hapetusasteiden muuttuessa järjestyksessä: Cr +2 → Cr +3 → Cr +6. Kromiyhdisteet (2) ovat vahvoja pelkistäviä aineita, helposti hapettuvia, muuttuen kromiyhdisteiksi (3). Kromiyhdisteet (6) ovat vahvoja hapettimia, jotka pelkistyvät helposti kromiyhdisteiksi (3). Kromiyhdisteillä (3), kun ne ovat vuorovaikutuksessa vahvojen pelkistysaineiden kanssa, on hapettavia ominaisuuksia, ne muuttuvat kromiyhdisteiksi (2), ja kun ne ovat vuorovaikutuksessa vahvojen hapettimien kanssa, niillä on pelkistäviä ominaisuuksia, jotka muuttuvat kromiyhdisteiksi (6)

Luennon metodologiaan:

1. Opiskelijoiden kognitiivisen toiminnan aktivoimiseksi ja kiinnostuksen ylläpitämiseksi on suositeltavaa suorittaa esittelykoe luennon aikana. Koulutuslaboratorion kyvyistä riippuen voit osoittaa opiskelijoille seuraavat kokemukset:

• kromioksidin (2) ja kromihydroksidin (2) saaminen, todiste niiden perusominaisuuksista;
• kromioksidin (3) ja kromihydroksidin (3) saaminen, todiste niiden amfoteerisista ominaisuuksista;
• saadaan kromioksidi (6) ja liuotetaan se veteen (saataan kromi- ja dikromihappoja);
• kromaattien siirtyminen dikromaatiksi, dikromaattien siirtyminen kromaateiksi.

1. Itseopiskelutehtävät voidaan eriyttää ottaen huomioon opiskelijoiden todelliset oppimismahdollisuudet.
2. Voit suorittaa luennon suorittamalla seuraavat tehtävät: kirjoita kemiallisten reaktioiden yhtälöt, joilla voit suorittaa seuraavat muunnokset:

.III. Kotitehtävät: viimeistele luento (lisää kemiallisten reaktioiden yhtälöt)

1. Vasilyeva Z.G. Yleisen ja epäorgaanisen kemian laboratoriotyöt. -M .: "Kemia", 1979 - 450 s.
2. Egorov A.S. Kemian ohjaaja. - Rostov-on-Don: "Phoenix", 2006.-765 s.
3. Kudrjavtsev A.A. Kemiallisten yhtälöiden laatiminen. - M., "Lukio", 1979. - 295 s.
4. Petrov M.M. Epäorgaaninen kemia. - Leningrad: "Kemia", 1989. - 543 s.
5. Ushkalova V.N. Kemia: Kilpailutehtävät ja vastaukset. - M .: "Koulutus", 2000. - 223 s.

Kromin löytö viittaa suolojen ja mineraalien kemiallisen ja analyyttisen tutkimuksen nopeaan kehittymiseen. Venäjällä kemistit ovat osoittaneet erityistä kiinnostusta Siperiasta löydettyjen ja Länsi-Euroopassa lähes tuntemattomien mineraalien analysointiin. Yksi näistä mineraaleista oli siperialainen punainen lyijymalmi (krokoiitti), jonka Lomonosov kuvaa. Mineraali tutkittiin, mutta siitä ei löytynyt muuta kuin lyijyn, raudan ja alumiinin oksideja. Kuitenkin vuonna 1797 Vauckelin, joka oli keittänyt hienoksi jauhetun näytteen mineraalista potaskan ja saostetun lyijykarbonaatin kanssa, sai oranssinpunaisen liuoksen. Tästä liuoksesta hän kiteytti rubiininpunaisen suolan, josta eristettiin oksidi ja vapaa metalli, joka erosi kaikista tunnetuista metalleista. Vauquelin nimesi hänet Kromi ( Kromi ) kreikan sanasta- väritys, väri; totuus ei tässä ollut metallin, vaan sen kirkkaan väristen suolojen omaisuutta.

Luonnossa oleminen.

Käytännön tärkein kromimalmi on kromiitti, jonka likimääräinen koostumus vastaa kaavaa FeCrO ​​4.

Sitä tavataan Vähä-Aasiassa, Uralilla, Pohjois-Amerikassa ja Etelä-Afrikassa. Myös edellä mainittu krokoiittimineraali PbCrO 4 on teknisesti tärkeä. Kromioksidia (3) ja joitakin sen muita yhdisteitä löytyy myös luonnosta. Maankuoressa kromipitoisuus metallina on 0,03 %. Kromia löytyy auringosta, tähdistä, meteoriiteista.

Fyysiset ominaisuudet.

Kromi on valkoinen, kova ja hauras metalli, joka kestää kemiallisesti erittäin happoja ja emäksiä. Se hapettuu ilmassa ja sen pinnalla on ohut läpinäkyvä oksidikalvo. Kromin tiheys on 7,1 g / cm 3, sen sulamispiste on +1875 0 С.

Vastaanottaminen.

Kun kromirautamalmia lämmitetään voimakkaasti hiilellä, kromi ja rauta vähenevät:

FeO * Cr 2O 3 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO

Tämän reaktion seurauksena muodostuu kromin ja raudan seos, jolle on ominaista korkea lujuus. Puhtaan kromin saamiseksi se pelkistetään kromi(3)oksidista alumiinilla:

Cr 2O 3 + 2Al = Al 2O 3 + 2Cr

Tässä prosessissa käytetään yleensä kahta oksidia - Cr 2 O 3 ja CrO 3

Kemiallisia ominaisuuksia.

Kromipinnan peittävän ohuen suojaavan oksidikalvon ansiosta se kestää erittäin hyvin aggressiivisia happoja ja emäksiä. Kromi ei reagoi väkevien typpi- ja rikkihappojen eikä fosforihapon kanssa. Kromi on vuorovaikutuksessa emästen kanssa lämpötilassa t = 600-700 °C. Kromi on kuitenkin vuorovaikutuksessa laimeiden rikki- ja kloorivetyhappojen kanssa ja syrjäyttää vedyn:

2Cr + 3H 2SO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2
2Cr + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2

Korkeissa lämpötiloissa kromi palaa hapessa muodostaen oksidin (III).

Kuuma kromi reagoi vesihöyryn kanssa:

2Cr + 3H 2O = Cr 2O 3 + 3H 2

Kromi reagoi korkeissa lämpötiloissa myös halogeenien kanssa, halogeeni - vedyn, rikin, typen, fosforin, hiilen, piin, boorin kanssa, esim.

Cr + 2HF = CrF 2 + H 2
2Cr + N2 = 2CrN
2Cr + 3S = Cr 2S 3
Cr + Si = CrSi

Edellä mainitut kromin fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ovat löytäneet sovelluksensa useilla tieteen ja tekniikan aloilla. Esimerkiksi kromia ja sen seoksia käytetään erittäin lujien, korroosionkestävien pinnoitteiden valmistamiseen koneenrakennuksessa. Ferrokromiseoksia käytetään metallin leikkaustyökaluina. Kromipinnoitetut seokset ovat löytäneet sovelluksen lääketieteellisessä tekniikassa, kemiallisten käsittelylaitteiden valmistuksessa.

Kromin asema kemiallisten alkuaineiden jaksollisessa taulukossa:

Kromi johtaa alkuaineiden jaksollisen järjestelmän alaryhmää VI. Sen sähköinen kaava on seuraava:

24 Cr IS 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 5 4S 1

Orbitaalien täyttämisessä elektroneilla kromiatomissa rikotaan säännönmukaisuutta, jonka mukaan 4S-orbitaali tulee ensin täyttää 4S 2 -tilaan saakka. Kuitenkin johtuen siitä, että 3d - kiertoradalla on edullisempi energiaasema kromiatomissa, se täyttyy arvoon 4d 5 asti. Tämä ilmiö havaitaan joidenkin muiden toissijaisten alaryhmien alkuaineiden atomeissa. Kromilla voi olla hapetusaste välillä +1 - +6. Stabiilimpia ovat kromiyhdisteet, joiden hapetusaste on +2, +3, +6.

Kaksiarvoiset kromiyhdisteet.

Kromioksidi (II) CrO on pyroforinen musta jauhe (pyroforisuus on kyky syttyä ilmassa hienojakoisessa tilassa). CrO liukenee laimeaan suolahappoon:

CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O

Ilmassa, kun se kuumennetaan yli 100 0 С, CrO muuttuu Cr 2 O 3:ksi.

Kaksiarvoisia kromisuoloja muodostuu liuottamalla metallikromia happoihin. Nämä reaktiot tapahtuvat matala-aktiivisen kaasun (esimerkiksi H2) ilmakehässä, koska ilman läsnäollessa Cr(II) hapettuu helposti Cr(III)ksi.

Kromihydroksidi saadaan keltaisena sakan muodossa kromi(II)kloridin alkaliliuoksen vaikutuksesta:

CrCl2 + 2NaOH = Cr(OH)2 + 2NaCl

Cr(OH)2:lla on emäksisiä ominaisuuksia ja se on pelkistävä aine. Hydratoitu Cr2+-ioni on vaaleansininen. CrCl2:n vesiliuos on väriltään sininen. Ilmassa vesiliuoksissa Cr(II)-yhdisteet muuttuvat Cr(III)-yhdisteiksi. Tämä on erityisen voimakasta Cr(II)hydroksidin kohdalla:

4Cr (OH) 2 + 2H 2O + O 2 = 4Cr (OH) 3

Kolmiarvoiset kromiyhdisteet.

Kromi(III)oksidi Cr 2 O 3 on vihreä tulenkestävä jauhe. Kovuus on lähellä korundia. Laboratoriossa sitä voidaan saada kuumentamalla ammoniumdikromaattia:

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2

Cr 2 O 3 - amfoteerinen oksidi, kun fuusio alkalien kanssa muodostaa kromiitteja: Cr 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O

Kromihydroksidi on myös amfoteerinen yhdiste:

Cr (OH) 3 + HCl = CrCl 3 + 3H 2 O
Cr (OH) 3 + NaOH = NaCrO 2 + 2H 2 O

Vedetön CrCl 3 näyttää tumman violetilta lehdeltä, se on täysin liukenematon kylmään veteen ja liukenee hyvin hitaasti keitettäessä. Vedetön kromi (III) sulfaatti Cr 2 (SO 4) 3 vaaleanpunainen, myös huonosti veteen liukeneva. Pelkistysaineiden läsnä ollessa se muodostaa violettia kromisulfaattia Cr 2 (SO 4) 3 * 18H 2 O. Tunnetaan myös vihreitä kromisulfaattihydraatteja, jotka sisältävät vähemmän vettä. Kromialuna KCr (SO 4) 2 * 12H 2 O kiteytyy liuoksista, jotka sisältävät violettia kromisulfaattia ja kaliumsulfaattia. Kromialunaliuos muuttuu vihreäksi kuumennettaessa sulfaattien muodostumisen vuoksi.

Reaktiot kromin ja sen yhdisteiden kanssa

Lähes kaikki kromiyhdisteet ja niiden liuokset ovat voimakkaan värisiä. Kun on väritön liuos tai valkoinen sakka, voimme todennäköisimmin päätellä, että kromia ei ole.

1. Kuumennamme poltinliekissä posliinikupin päällä voimakkaasti sellaisen määrän kaliumdikromaattia, joka mahtuu veitsen kärkeen. Suola ei vapauta kiteytysvettä, mutta sulaa noin 400 0 C:n lämpötilassa muodostaen tummaa nestettä. Kuumennamme sitä vielä muutama minuutti voimakkaalla liekillä. Jäähtymisen jälkeen sirpaleeseen muodostuu vihreä sakka. Liuotamme osan siitä veteen (se muuttuu keltaiseksi) ja jätämme toisen osan sirpaleen päälle. Suola hajosi kuumentaessaan, jolloin muodostui liukoinen keltainen kromaatti kalium K 2 CrO 4 ja vihreä Cr 2 O 3.
2. Liuota 3 g jauhettua kaliumdikromaattia 50 ml:aan vettä. Lisää kaliumkarbonaattia yhteen osaan. Se liukenee CO 2:n kehittyessä ja liuoksen väri muuttuu vaaleankeltaiseksi. Kromaatti muodostuu kaliumdikromaatista. Jos nyt lisätään 50-prosenttista rikkihappoliuosta annoksittain, dikromaatin punakeltainen väri tulee jälleen näkyviin.
3. Kaada 5 ml koeputkeen. kaliumdikromaattiliuoksella, keitetään vedon alla 3 ml:lla väkevää kloorivetyhappoa. Liuoksista vapautuu kellanvihreää myrkyllistä kaasumaista klooria, koska kromaatti hapettaa HCl:n Cl 2:ksi ja H 2 O:ksi. Itse kromaatti muuttuu kolmiarvoisen kromin vihreäksi kloridiksi. Se voidaan eristää haihduttamalla liuos ja sitten sulatettuna soodalla ja salpeetilla, muuntaa kromaatiksi.
4. Kun lyijynitraattiliuosta lisätään, keltainen lyijykromaatti saostuu; kun se on vuorovaikutuksessa hopeanitraattiliuoksen kanssa, muodostuu punaruskea hopeakromaatin sakka.
5. Lisää vetyperoksidia kaliumdikromaattiliuokseen ja tee liuos happamaksi rikkihapolla. Liuos saa syvän sinisen värin kromiperoksidin muodostumisen vuoksi. Kun peroksidia ravistetaan tietyn määrän eetteriä kanssa, se menee orgaaniseen liuottimeen ja värjää sen siniseksi. Tämä reaktio on spesifinen kromille ja on erittäin herkkä. Se voi havaita kromia metalleista ja seoksista. Ensinnäkin sinun on liuotettava metalli. Pitkään keitettäessä 30 % rikkihapolla (myös suolahappoa voidaan lisätä) kromi ja monet teräkset liukenevat osittain. Saatu liuos sisältää kromi(III)sulfaattia. Jotta havaitsemisreaktio voidaan suorittaa, neutraloimme sen ensin natriumhydroksidilla. Harmaanvihreä kromi(III)hydroksidi saostuu, joka liukenee NaOH-ylimäärään ja muodostaa vihreää natriumkromiittia. Suodata liuos ja lisää 30 % vetyperoksidia. Kuumennettaessa liuos muuttuu keltaiseksi, koska kromiitti hapettuu kromaatiksi. Happamoittaminen aiheuttaa liuoksen sinisen värin. Värillinen yhdiste voidaan uuttaa ravistamalla eetterin kanssa.

Kromi-ionien analyyttiset reaktiot.

1. Lisää 2 M NaOH-liuosta 3-4 tippaan kromikloridi-CrCl3-liuosta, kunnes alun perin saostunut sakka liukenee. Huomaa saadun natriumkromiitin väri. Kuumenna saatu liuos vesihauteessa. Mitä sitten tapahtuu?
2. Lisää yhtä suuri määrä 8 M NaOH-liuosta ja 3-4 tippaa 3 % H 2 O 2 -liuosta 2-3 tippaan CrCl 3 -liuosta. Kuumenna reaktioseos vesihauteessa. Mitä sitten tapahtuu? Mitä sakka muodostuu, jos syntynyt värillinen liuos neutraloidaan, lisätään siihen CH 3 COOH ja sitten Pb (NO 3) 2?
3. Kaada 4-5 tippaa kromisulfaatti Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 ja KMnO 4 liuoksia koeputkeen. Kuumenna reaktioseosta muutama minuutti vesihauteessa. Huomaa liuoksen värinmuutos. Mikä sen aiheutti?
4. Lisää 2-3 tippaa H 2 O 2 -liuosta 3-4 tippaan typpihapolla happamaksi tehtyä K 2 Cr 2 O 7 -liuosta ja sekoita. Liuoksen sininen väritys johtuu perkromihapon H 2 CrO 6:n esiintymisestä:

Cr 2O 7 2- + 4H 2O 2 + 2H + = 2H 2CrO 6 + 3H 2O

Kiinnitä huomiota H 2 CrO 6:n nopeaan hajoamiseen:

2H 2CrO 6 + 8H + = 2Cr 3+ + 3O 2 + 6H 2 O
sinivihreä

Perkromihappo on huomattavasti stabiilimpi orgaanisissa liuottimissa.

1. Lisää 5 tippaa isoamyylialkoholia, 2-3 tippaa H 2 O 2 -liuosta 3-4 tippaan typpihapolla happamaksi tehtyä K 2 Cr 2 O 7 -liuosta ja ravista reaktioseosta. Päälle kelluva orgaaninen liuotinkerros on väriltään kirkkaan sininen. Väri haalistuu hyvin hitaasti. Vertaa H2CrO6:n stabiilisuutta orgaanisessa ja vesifaasissa.
2. CrO 4 2- ja Ba 2+ -ionien vuorovaikutus saostaa keltaisen bariumkromaattisaostuman BaCrO 4.
3. Hopeanitraatti muodostaa tiilenpunaisen hopeakromaattisakan CrO 4 2 -ionien kanssa.
4. Ota kolme koeputkea. Laita 5-6 tippaa K 2 Cr 2 O 7 -liuosta yhteen niistä, toiseen - sama tilavuus K 2 CrO 4 -liuosta ja kolmanteen - kolme tippaa molempia liuoksia. Lisää sitten jokaiseen putkeen kolme tippaa kaliumjodidiliuosta. Selitä tuloksesi. Tee liuos happamaksi toisessa putkessa. Mitä sitten tapahtuu? Miksi?

Viihdyttäviä kokeita kromiyhdisteillä

1. CuSO 4:n ja K 2 Cr 2 O 7:n seos muuttuu vihreäksi, kun emästä lisätään, ja muuttuu keltaisiksi hapon läsnä ollessa. Kuumentamalla 2 mg glyseriiniä pienellä määrällä (NH 4) 2 Cr 2 O 7 ja lisäämällä sitten alkoholia, saadaan suodatuksen jälkeen kirkkaan vihreä liuos, joka happoa lisättäessä muuttuu keltaiseksi ja muuttuu. vihreä neutraalissa tai emäksisessä väliaineessa.
2. Aseta tölkin keskelle, jossa on termiitin "rubiiniseos" - jauhetaan perusteellisesti ja laitetaan alumiinifolioon Al 2 O 3 (4,75 g) lisäämällä Cr 2 O 3 (0,25 g). Jotta purkki ei jäähtyisi pidempään, se on haudattava yläreunan alle hiekkaan, ja termiitin tuleen syttymisen ja reaktion alkamisen jälkeen peittää se rautalevyllä ja peittää hiekalla. Kaivaa purkki esiin päivässä. Tämän seurauksena muodostuu rubiininpunaista jauhetta.
3. 10 g kaliumdikromaattia hierretään 5 g:lla natrium- tai kaliumnitraattia ja 10 g:lla sokeria. Seos kostutetaan ja sekoitetaan kollodiumilla. Jos jauhe puristetaan lasiputkeen ja työnnä sitten tikku ulos ja sytytä se päästään, niin "käärme" alkaa hiipiä ulos, ensin musta ja jäähdytyksen jälkeen vihreä. Halkaisijaltaan 4 mm:n sauva palaa nopeudella noin 2 mm sekunnissa ja pitenee 10 kertaa.
4. Jos sekoitat kuparisulfaatin ja kaliumdikromaatin liuoksia ja lisäät vähän ammoniakkiliuosta, muodostuu koostumuksen 4CuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O amorfinen ruskea sakka, joka liukenee suolahappoon muodostaen keltaisen liuoksen, ja vihreä liuos saadaan ammoniakkiylimäärässä. Jos tähän liuokseen lisätään lisää alkoholia, muodostuu vihreä sakka, joka suodatuksen jälkeen muuttuu siniseksi ja kuivauksen jälkeen - siniviolettiksi punaisilla kimalteleilla, jotka näkyvät selvästi voimakkaassa valossa.
5. "Vulkaani" tai "faaraon käärme" -kokeiden jälkeen jäljelle jäänyt kromioksidi voidaan regeneroida. Tätä varten on tarpeen sulattaa 8 g Cr 2 O 3 ja 2 g Na 2 CO 3 ja 2,5 g KNO 3 ja käsitellä jäähdytetty seos kiehuvalla vedellä. Saadaan liukoinen kromaatti, joka voidaan muuttaa muiksi Cr(II)- ja Cr(VI)-yhdisteiksi, mukaan lukien alkuperäinen ammoniumdikromaatti.

Esimerkkejä redox-siirtymistä, joissa on mukana kromia ja sen yhdisteitä

1. Cr 2 O 7 2 - Cr 2 O 3 - CrO 2 - - CrO 4 2 - Cr 2 O 7 2-

a) (NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O b) Cr 2 O 3 + 2 NaOH = 2 NaCrO 2 + H 2 O
c) 2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH = 6NaBr + 2Na2CrO4 + 4H2O
d) 2Na 2CrO 4 + 2HCl = Na 2Cr 2 O 7 + 2NaCl + H 2 O

2. Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - CrCl 3 - Cr 2 O 7 2- - CrO 4 2-

a) 2Cr (OH) 2 + 1 / 2O 2 + H 2 O = 2Cr (OH) 3
b) Cr(OH)3 + 3HCl = CrCl3 + 3H2O
c) 2CrCl3 + 2KMnO4 + 3H2O = K 2Cr 2O 7 + 2Mn (OH) 2 + 6HCl
d) K 2 Cr 2 O 7 + 2 KOH = 2 K 2 CrO 4 + H 2 O

3. CrO - Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - Cr (NO 3) 3 - Cr 2 O 3 - CrO - 2
Cr 2+

a) CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2O
b) CrO + H 2 O = Cr (OH) 2
c) Cr (OH) 2 + 1 / 2O 2 + H 2 O = 2Cr (OH) 3
d) Cr (OH) 3 + 3HNO 3 = Cr (NO 3) 3 + 3H 2 O
e) 4Cr (NO 3) 3 = 2Cr 2 O 3 + 12NO 2 + O 2
f) Cr 2 O 3 + 2 NaOH = 2 NaCrO 2 + H 2 O

Kromielementti taiteilijana

Kemistit kääntyivät melko usein keinotekoisten pigmenttien luomisen ongelmaan maalausta varten. XVIII-XIX-luvuilla kehitettiin tekniikka monien kuvamateriaalien saamiseksi. Louis Nicolas Vauquelin vuonna 1797, joka löysi ennen tuntemattoman alkuaineen kromin Siperian punamalmista, valmisti uuden, erittäin vakaan maalin - krominvihreän. Sen kromofori on vesipitoista kromi(III)oksidia. Se lanseerattiin nimellä "smaragdinvihreä" vuonna 1837. Myöhemmin L. Vauquelen ehdotti useita uusia maaleja: bariittia, sinkkiä ja krominkeltaista. Ajan myötä ne syrjäytettiin pysyvämmillä keltaisilla, oransseilla kadmiumpohjaisilla pigmenteillä.

Krominvihreä on vahvin ja valonkestävä maali, joka kestää ilmakehän kaasuja. Öljyssä jauhetulla kromivihanneksella on suuri peittokyky ja se kuivuu nopeasti, joten 1800-luvulta lähtien. sitä käytetään laajasti maalauksessa. Sillä on suuri merkitys posliinimaalauksessa. Tosiasia on, että posliinituotteet voidaan koristella sekä alus- että päällysmaalauksella. Ensimmäisessä tapauksessa maalit levitetään vain hieman poltetun tuotteen pinnalle, joka peitetään sitten lasitekerroksella. Tätä seuraa pääpoltto korkeassa lämpötilassa: posliinimassan sintrausta ja lasitteen uudelleenjuoksuttamista varten tuotteet kuumennetaan 1350 - 1450 0 C. Hyvin harvat maalit kestävät näin korkeaa lämpötilaa ilman kemiallisia muutoksia, ja ennen vanhaan. niitä oli vain kaksi - koboltti ja kromi. Posliinin pinnalle levitetty musta koboltin oksidi sulautuu lasitteen kanssa polton aikana kemiallisesti vuorovaikutuksessa sen kanssa. Tuloksena on kirkkaansinisiä kobolttisilikaatteja. Sellaiset siniset posliiniastiat, joissa on kobolttia, ovat kaikkien tuttuja. Kromi(III)oksidi ei reagoi kemiallisesti lasitteen komponenttien kanssa, vaan se on yksinkertaisesti posliinisirpaleiden ja läpinäkyvän lasitteen välissä, jossa on "himmeä" kerros.

Krominvihreän lisäksi taiteilijat käyttävät wolkonskoitesta saatuja maaleja. Tämän montmorilloniittien ryhmään kuuluvan mineraalin (savimineraali kompleksisten silikaattien alaluokkaan Na (Mo, Al), Si 4 O 10 (OH) 2, löysi venäläinen mineralogi Kemmerer vuonna 1830, ja se nimettiin MN Volkonskajan mukaan. Borodinon taistelun sankari, kenraali N. N. Raevski, dekabristin SG Volkonskyn vaimo. Volkonskoite on savea, joka sisältää jopa 24 % kromioksidia sekä alumiini- ja rautaoksideja (III) Koostumuksen vaihtelu Uralilla, Permin ja Kirovin alueilla löydetty mineraali määrittää sen vaihtelevan värin - pimennetyn talvikuusen väristä suosammakon kirkkaan vihreään väriin.

Pablo Picasso pyysi maamme geologeja tutkimaan wolkonskoitin varantoja, mikä antaa maalille ainutlaatuisen raikkaan sävyn. Tällä hetkellä on kehitetty menetelmä keinotekoisen wolkonskoiitin valmistamiseksi. On mielenkiintoista huomata, että nykyaikaisen tutkimuksen mukaan venäläiset ikonimaalarit käyttivät maaleja tästä materiaalista keskiajalla, kauan ennen sen "virallista" löytöä. Taiteilijoiden keskuudessa olivat suosittuja myös guinier-vihreät (syntyneet 1837), joiden kromomuoto on kromioksidihydraatti Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O, jossa osa vedestä on kemiallisesti sidottu ja osa adsorboitunut. Tämä pigmentti antaa maalille smaragdin sävyn.

Sivusto, jossa materiaali kopioidaan kokonaan tai osittain, linkki lähteeseen vaaditaan.