Composés hydrogénés du chrome. Oxydes de chrome (II), (III) et (VI). Propriétés chimiques du chrome

Avantage du tuteur en chimie

Continuation. Cm. dans le n° 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

LEÇON 25

10ème année(première année d'études)

Chrome et ses composés

1. Position dans le tableau de DI Mendeleev, la structure de l'atome.

2. Origine du nom.

3. Propriétés physiques.

4. Propriétés chimiques.

5. Être dans la nature.

6. Méthodes de base d'obtention.

7. Les composés de chrome les plus importants :

a) oxyde et hydroxyde de chrome (II) ;

b) l'oxyde et l'hydroxyde de chrome (III), leurs propriétés amphotères ;

c) oxyde de chrome (VI), acide chromique et dichromique, chromates et dichromates.

9. Propriétés redox des composés du chrome.

Le chrome est situé dans un sous-groupe latéral du groupe VI de la table de Mendeleïev. Lors de la compilation de la formule électronique du chrome, il faut se rappeler qu'en raison de la plus grande stabilité de la configuration 3 ré 5, un glissement électronique est observé pour un atome de chrome et la formule électronique a la forme : 1 s 2 2s 2 p 6 3s 2 p 6 4s 1 3ré 5 . Dans les composés, le chrome peut présenter des états d'oxydation +2, +3 et +6 (l'état d'oxydation +3 est le plus stable) :

Chrome tire son nom du mot grec chrominance(couleur, peinture) en raison de la couleur vive et variée de ses composés.

Le chrome est un métal blanc brillant, très dur, cassant, réfractaire. Résistant à la corrosion. Dans l'air, il se couvre d'un film d'oxyde, à cause duquel la surface devient terne.

Propriétés chimiques

Dans des conditions normales, le chrome est un métal inactif et ne réagit qu'avec le fluor. Mais lorsqu'il est chauffé, le film d'oxyde de chrome est détruit et le chrome réagit avec de nombreuses substances simples et complexes (similaires à Al).

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

Métaux (-).

Non-métaux (+) :

2Cr + 3Cl 2 2CrCl 3,

2Cr + 3F 2 = 2CrF 3,

2Cr + 3SCr 2 S 3,

H 2 O (+/–) : *

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

Oxydes basiques (-).

Oxydes acides (-).

Motifs (+/–) :

2Cr + 6NaOH + 6H 2 O = 2Na 3 + 3H 2.

Acides non oxydants (+).

Cr + 2HCl = CrCl2 + H2.

Acides oxydants (-). Passivation.

Sels (+/–):

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

Cr + CaCl 2 pas de réaction.

En général, l'élément chrome est représenté par quatre isotopes avec des numéros de masse 50, 52, 53 et 54. Dans la nature, le chrome se présente uniquement sous forme de composés, dont les plus importants sont le minerai de fer chrome, ou chromite (FeOzhCr 2 O 3) et le minerai rouge de plomb (PbCrO 4).

Le chrome métallique est obtenu : 1) à partir de son oxyde par alumothermie :

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

2) électrolyse des solutions aqueuses ou des masses fondues de ses sels :

À partir du minerai de fer au chrome dans l'industrie, on obtient un alliage de fer avec du chrome - le ferrochrome, largement utilisé en métallurgie:

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

CONNEXIONS IMPORTANTES

Le chrome forme trois oxydes et les hydroxydes correspondants, dont la nature change naturellement avec l'augmentation de l'état d'oxydation du chrome :

Oxyde de chrome(II) (CrO) est un solide rouge vif ou brun-rouge, insoluble dans l'eau dans des conditions normales, un oxyde basique typique. L'oxyde de chrome (II) s'oxyde facilement dans l'air lorsqu'il est chauffé et est réduit en chrome pur.

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

4CrO + O 2 2Cr 2 O 3,

CrO + H 2 Cr + H 2 O.

L'oxyde de chrome (II) est obtenu par oxydation directe du chrome :

2Cr + O 2 2CrO.

Hydroxyde de chrome(II) (Cr (OH) 2) - substance jaune insoluble dans l'eau, électrolyte faible, présente des propriétés basiques, se dissout bien dans les acides concentrés; facilement oxydé en présence d'humidité avec l'oxygène atmosphérique; calciné à l'air, il se décompose avec formation d'oxyde de chrome (III) :

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

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

L'hydroxyde de chrome (II) est obtenu par une réaction d'échange entre un sel de chrome (II) et une solution alcaline en l'absence d'oxygène :

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

Oxyde de chrome(III) (Cr 2 O 3) présente des propriétés amphotères. C'est une poudre réfractaire (d'une dureté comparable au corindon) de couleur verte, ne se dissout pas dans l'eau. Cancérogène ! Il est obtenu par décomposition du bichromate d'ammonium, de l'hydroxyde de chrome (III), réduction du bichromate de potassium ou oxydation directe du chrome :

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

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

Dans des conditions normales, l'oxyde de chrome (III) est peu soluble dans les acides et les alcalis; il présente des propriétés amphotères lorsqu'il est fusionné avec des alcalis ou avec des carbonates de métaux alcalins (formant des chromites) ; à haute température, l'oxyde de chrome (III) peut être réduit en métal pur :

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

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

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

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

Hydroxyde de chrome(III) (Cr (OH) 3) précipite sous l'action d'alcalis sur les sels de chrome trivalent (précipité gris-vert) :

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

Il présente des propriétés amphotères, se dissolvant à la fois dans les acides et en excès dans les alcalis ; thermiquement instable :

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 + 3H 2 O.

Oxyde de chrome(VI) (CrO 3) - une substance cristalline de couleur rouge foncé, toxique, présente des propriétés acides. Dissolvons bien dans l'eau : lorsque cet oxyde se dissout dans l'eau, il se forme des acides chromiques ; comment l'oxyde acide CrO 3 interagit avec les oxydes basiques et les alcalis ; thermiquement instable; est l'agent oxydant le plus fort :

CrO 3 + H 2 O =

2CrO 3 + H 2 O =

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,

Cet oxyde est obtenu par interaction de chromates et dichromates secs avec de l'acide sulfurique concentré :

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

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

Chrome et acide dichromique n'existent que dans des solutions aqueuses, mais forment des sels stables - chromate et dichromates... Les chromates et leurs solutions sont jaunes et les dichromates sont oranges. Les ions chromate et les ions dichromate passent facilement les uns dans les autres lorsque le milieu de la solution change. V environnement acide les chromates se transforment en dichromates, la solution devient orangée ; en milieu alcalin les bichromates se transforment en chromates, la solution jaunit :

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

L'ion est stable dans un environnement alcalin et dans un environnement acide.

Sur
ensemble

De tous les composés du chrome, les plus stables sont les composés à l'état d'oxydation du chrome +3. Les composés du chrome avec un état d'oxydation de +2 sont des agents réducteurs puissants et s'oxydent facilement à +3 :

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

4CrCl 2 + 4HCl + O 2 = 4CrCl 3 + 2H 2 O.

Les composés contenant du chrome à l'état d'oxydation +6 sont des agents oxydants forts, tandis que le chrome est réduit de +6 à +3 :

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

Pour détecter l'alcool dans l'air expiré, une réaction basée sur le pouvoir oxydant de l'oxyde de chrome (VI) est utilisée :

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

Une solution de dichromate de potassium dans de l'acide sulfurique concentré est appelée mélange de chrome et est utilisé pour nettoyer les ustensiles chimiques.

Test sur le thème "Chrome et ses composés"

1. Certains éléments forment les trois types d'oxydes (basique, amphotère et acide). L'état d'oxydation de l'élément dans l'oxyde amphotère sera :

a) minime ;

b) maximale ;

c) intermédiaire entre le minimum et le maximum ;

d) peut être n'importe lequel.

2. Lorsqu'un précipité fraîchement préparé d'hydroxyde de chrome (III) interagit avec un excès de solution alcaline, il se forme ce qui suit :

a) sel moyen ; b) sel basique;

c) sel double; d) sel complexe.

3. Le nombre total d'électrons au niveau pré-externe de l'atome de chrome est :

a) 12 ; b) 13 ; en 1; d) 2.

4. Quel oxyde métallique est acide ?

a) Oxyde de cuivre (II) ; b) l'oxyde de chrome (VI) ;

c) oxyde de chrome (III); d) oxyde de fer (III).

5. Quelle masse de bichromate de potassium (en g) est nécessaire pour l'oxydation de 11,2 g de fer dans une solution d'acide sulfurique ?

a) 58,8 ; b) 14,7 ; c) 294 ; d) 29.4.

6. Quelle masse d'eau (en g) faut-il évaporer de 150 g d'une solution à 10 % de chlorure de chrome (III) pour obtenir une solution à 30 % de ce sel ?

a) 100 ; b) 20 ; c) 50 ; d) 40.

7. La concentration molaire en acide sulfurique dans la solution est de 11,7 mol / l et la densité de la solution est de 1,62 g / ml. La fraction massique d'acide sulfurique dans cette solution est (en %) :

a) 35,4 ; b) 98 ; c) 70,8 ; d) 11.7.

8. Le nombre d'atomes d'oxygène dans 19,4 g de chromate de potassium est :

a) 0,602 10 23 ; b) 2.408 10 23;

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

9. Litmus montrera une couleur rouge en solution aqueuse (plusieurs réponses correctes sont possibles):

a) du chlorure de chrome (III); b) chlorure de chrome (II);

c) chlorure de potassium; d) acide chlorhydrique.

10. La transition du chromate au bichromate se produit dans ... l'environnement et s'accompagne du processus :

a) processus de récupération acide ;

b) acide, il n'y a pas de changement dans les états d'oxydation ;

c) procédé de récupération alcaline;

d) alcalin, il n'y a pas de changement dans les états d'oxydation.

La clé de l'épreuve

Tâches qualitatives pour l'identification des substances 1. Une solution aqueuse d'un peu de sel a été divisée en deux portions. L'un d'eux a été traité avec un excès d'alcali et chauffé, le gaz libéré a changé la couleur du tournesol rouge en bleu. L'autre partie était traitée à l'acide chlorhydrique, le gaz dégagé provoquait une turbidité de l'eau de chaux. Quel sel a été analysé ? Appuyez votre réponse avec les équations de réaction.

Réponse... Carbonate d'ammonium.

2. Lorsque de l'ammoniac, du sulfure de sodium et du nitrate d'argent sont ajoutés (séparément) à une solution aqueuse de substance A, des précipités blancs se forment et deux d'entre eux sont de même composition. Qu'est-ce que la substance A ? Écrivez les équations de réaction.

Solution

Substance A - AlCl 3.

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

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

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

Réponse... Chlorure d'aluminium.

3. Lors de la combustion en présence d'oxygène, un gaz incolore A à l'odeur âcre caractéristique forme un autre gaz B, incolore et inodore, qui réagit à température ambiante avec le lithium pour former une substance solide C. Identifier les substances, noter les équations de réaction.

Solution

Substance A - NH 3,

substance B - N 2,

substance - Li 3 N.

4NH 3 + 3O 2 2N 2 + 6H 2 O,

N2 + 6Li = 2Li 3N.

Réponse... NH3, N2, Li3N.

4. Le gaz incolore A avec une odeur piquante caractéristique réagit avec un autre gaz incolore B qui sent l'œuf pourri. À la suite de la réaction, du C simple et une substance complexe sont formés. La substance C réagit avec le cuivre pour former un sel noir. Identifiez les substances, donnez les équations de la réaction.

Réponse... SO 2, H 2 S, S.

5. Un gaz incolore A à odeur piquante caractéristique, plus léger que l'air, réagit avec un acide fort B, et il se forme du sel C dont la solution aqueuse ne forme de précipités ni avec le chlorure de baryum ni avec le nitrate d'argent. Identifiez les substances, donnez les équations de réaction (une des options possibles).

Réponse... NH3, HNO3, NH4NO3.

6. La substance simple A, formée par les atomes du deuxième élément le plus abondant dans la croûte terrestre, réagit lorsqu'elle est chauffée avec de l'oxyde de fer (II), à la suite de quoi se forme le composé B, qui est insoluble dans les solutions aqueuses d'alcalis et d'acides ( sauf pour l'acide fluorhydrique). La substance B, lorsqu'elle est fusionnée avec de la chaux vive, forme un sel insoluble C. Identifiez les substances, donnez les équations de la réaction (une des options possibles).

Réponse... Si, SiO2, CaSiO3.

7. Le composé brun A, insoluble dans l'eau, se décompose en chauffant pour former deux oxydes, dont l'un est l'eau. Un autre oxyde, B, est réduit par le carbone pour former le métal C, le deuxième métal le plus abondant dans la nature. Identifiez les substances, écrivez les équations de réaction.

Réponse... Fe (OH) 3, Fe 2 O 3, Fe.

8. La substance A, qui fait partie de l'un des minéraux les plus courants, forme le gaz B lorsqu'elle est traitée avec de l'acide chlorhydrique. Lorsque la substance B réagit lorsqu'elle est chauffée avec la substance simple C, un seul composé se forme - un gaz combustible incolore et inodore. Identifiez les substances, donnez les équations de la réaction.

Réponse... CaCO3, CO2, C.

9. Le métal léger A, qui réagit avec l'acide sulfurique dilué, mais ne réagit pas à froid avec l'acide sulfurique concentré, réagit avec une solution d'hydroxyde de sodium, formant ainsi du gaz et du sel B. Lorsque de l'acide chlorhydrique est ajouté à la substance B, le sel C se forme. Identifier des substances, donner des équations de réactions.

Réponse... Al, NaAlO 2 , NaCl.

10. La substance A est un métal blanc argenté doux et bien taillé, plus léger que l'eau. Lorsque la substance A interagit avec une substance simple B, il se forme un composé C qui est soluble dans l'eau pour former une solution alcaline. Lorsque la substance C est traitée avec de l'acide chlorhydrique, un gaz avec une odeur désagréable est libéré et du sel se forme, ce qui rend la flamme du brûleur violette. Identifiez les substances, donnez les équations de la réaction.

Réponse... K, S, K 2 S.

11. Le gaz incolore A avec une odeur caractéristique piquante est oxydé par l'oxygène en présence d'un catalyseur en composé B, qui est un liquide volatil. La substance B, réagissant avec la chaux vive, forme le sel C. Identifiez les substances, donnez les équations de la réaction.

Réponse... SO 2, SO 3, CaSO 4.

12. La substance simple A, liquide à température ambiante, réagit avec un métal léger blanc argenté B, formant le sel C, qui, lorsqu'il est traité avec une solution alcaline, donne un précipité blanc qui se dissout dans un excès d'alcali. Identifiez les substances, donnez les équations de la réaction.

Réponse... Br 2, Al, AlBr 3.

13. Une substance simple solide jaune A réagit avec un métal léger blanc argenté B, à la suite de quoi le sel C est formé, qui s'hydrolyse complètement en solution aqueuse avec la formation d'un précipité blanc et d'un gaz toxique avec une odeur désagréable. Identifiez les substances, donnez les équations de la réaction.

Réponse... S, Al, Al 2 S 3.

14. Une simple substance gazeuse instable A se transforme en une autre substance simple B, dans l'atmosphère de laquelle le métal C est brûlé ; le produit de cette réaction est un oxyde dans lequel le métal est à deux états d'oxydation. Identifiez les substances, donnez les équations de la réaction.

Réponse... O 3 , O 2 , Fe.

15. Une substance cristalline violet foncé A se décompose en chauffant avec la formation d'une substance gazeuse simple B, dans l'atmosphère de laquelle la substance simple C brûle, formant un gaz incolore et inodore qui est inclus en petites quantités dans l'air. Identifiez les substances, donnez les équations de la réaction.

Réponse... KMnO 4, O 2, C.

16. La substance simple A, qui est un semi-conducteur, réagit avec la substance gazeuse simple B pour former le composé C, qui ne se dissout pas dans l'eau. Lorsqu'elle est fondue avec des alcalis, la substance C forme des composés appelés verres solubles. Identifiez les substances, donnez les équations de réaction (une des options possibles).

Réponse... Si, O2, SiO2.

17. Le gaz toxique et incolore A avec une odeur désagréable se décompose en chauffant en substances simples, dont B est un solide jaune. La combustion de la substance B produit un gaz incolore C avec une odeur désagréable, qui décolore de nombreuses peintures organiques. Identifiez les substances, donnez les équations de la réaction.

Réponse... H 2 S, S, SO 2.

18. Le composé d'hydrogène volatil A brûle dans l'air pour former la substance B, qui est soluble dans l'acide fluorhydrique. Lorsque la substance B fusionne avec de l'oxyde de sodium, il se forme un sel hydrosoluble C. Identifiez les substances, donnez les équations de la réaction.

Réponse... SiH 4, SiO 2, Na 2 SiO 3.

19. Le composé A, qui est peu soluble dans l'eau, est blanc, à la suite d'une calcination à haute température avec du charbon et du sable en l'absence d'oxygène, il forme une substance simple B, qui existe sous plusieurs modifications allotropiques. Lorsque cette substance est brûlée dans l'air, il se forme un composé C qui se dissout dans l'eau pour former un acide capable de former trois séries de sels. Identifiez les substances, écrivez les équations de réaction.

Réponse... Ca 3 (PO 4) 2, P, P 2 O 5.

* Le signe +/– signifie que cette réaction n'a pas lieu avec tous les réactifs ou dans des conditions spécifiques.

À suivre

DÉFINITION

Chrome- le vingt-quatrième élément du tableau périodique. Désignation - Cr du latin "chrome". Situé en quatrième période, le groupe VIB. Se réfère aux métaux. Le noyau a une charge de 24.

Le chrome est contenu dans la croûte terrestre à raison de 0,02 % (en poids). Dans la nature, il se présente principalement sous forme de minerai de fer chrome FeO × Cr 2 O 3.

Le chrome est un métal dur et brillant (Fig. 1), fondant à 1890 o C; sa densité est de 7,19 g/cm3. À température ambiante, le chrome résiste à la fois à l'eau et à l'air. Les acides sulfurique et chlorhydrique dilués dissolvent le chrome pour libérer de l'hydrogène. Dans l'acide nitrique concentré à froid, le chrome est insoluble et après traitement, il devient passif.

Riz. 1. Chrome. Apparence.

Poids atomique et moléculaire du chrome

DÉFINITION

Poids moléculaire relatif de la substance(M r) est un nombre indiquant combien de fois la masse d'une molécule donnée est supérieure à 1/12 de la masse d'un atome de carbone, et masse atomique relative d'un élément(A r) - combien de fois la masse moyenne des atomes d'un élément chimique est supérieure à 1/12 de la masse d'un atome de carbone.

Comme à l'état libre, le chrome existe sous forme de molécules de Cr monoatomiques, les valeurs de ses masses atomique et moléculaire coïncident. Ils sont égaux à 51,9962.

Isotopes du chrome

On sait que dans la nature, le chrome peut se présenter sous la forme de quatre isotopes stables 50 Cr, 52 Cr, 53 Cr et 54 Cr. Leurs nombres de masse sont respectivement de 50, 52, 53 et 54. Le noyau de l'isotope du chrome 50 Cr contient vingt-quatre protons et vingt-six neutrons, et le reste des isotopes n'en diffère que par le nombre de neutrons.

Il existe des isotopes artificiels du chrome avec des nombres de masse de 42 à 67, parmi lesquels le plus stable est le 59 Cr avec une demi-vie de 42,3 minutes, ainsi qu'un isotope nucléaire.

Ions de chrome

Au niveau d'énergie externe de l'atome de chrome, il y a six électrons qui sont de valence :

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

À la suite d'une interaction chimique, le chrome cède ses électrons de valence, c'est-à-dire est leur donneur, et se transforme en un ion chargé positivement :

Cr 0 -2e → Cr 2+;

Cr 0 -3e → Cr 3+;

Cr 0 -6e → Cr 6+.

Molécule et atome de chrome

A l'état libre, le chrome existe sous forme de molécules de Cr monoatomiques. Voici quelques propriétés qui caractérisent l'atome et la molécule de chrome :

Alliages de chrome

Le chrome métallique est utilisé pour le chromage et aussi comme l'un des composants les plus importants des aciers alliés. L'introduction de chrome dans l'acier augmente sa résistance à la corrosion aussi bien dans les milieux aqueux à température normale que dans les gaz à température élevée. De plus, les aciers au chrome ont une dureté accrue. Le chrome fait partie des aciers inoxydables, résistants aux acides et à la chaleur.

Exemples de résolution de problèmes

EXEMPLE 1

EXEMPLE 2

L'hydroxyde de chrome (II) Cr (OH) 2 est obtenu sous forme d'un précipité jaune en traitant des solutions de sels de chrome (II) avec des alcalis en l'absence d'oxygène :

CrСl 2 + 2NaOH = Cr (OH) 2 + 2NaCl

Cr (OH) 2 a des propriétés basiques typiques et est un agent réducteur puissant :

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

Des solutions aqueuses de sels de chrome (II) sont obtenues sans accès à l'air en dissolvant du chrome métallique dans des acides dilués en atmosphère d'hydrogène ou en réduisant des sels de chrome trivalent avec du zinc en milieu acide. Les sels de chrome (II) anhydre sont blancs et les solutions aqueuses et les hydrates cristallins sont bleus.

Dans leurs propriétés chimiques, les sels de chrome (II) sont similaires aux sels ferreux, mais diffèrent de ces derniers par des propriétés réductrices plus prononcées, c'est-à-dire plus facilement que les composés ferreux correspondants s'oxydent. C'est pourquoi il est très difficile d'obtenir et de stocker des composés de chrome bivalent.

L'hydroxyde de chrome (III) Cr (OH) 3 est un précipité gris-vert gélatineux, il est obtenu par action d'alcalis sur des solutions de sels de chrome (III) :

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

L'hydroxyde de chrome (III) a des propriétés amphotères, se dissolvant comme dans les acides pour former des sels de chrome (III) :

2Cr (OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O et dans les alcalis avec formation d'hydroxychromites : Cr (OH) 3 + NaOH = Na 3

Lorsque Cr (OH) 3 fusionne avec des alcalis, des métachromites et des orthochromites se forment :

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

Lorsque l'hydroxyde de chrome (III) est calciné, il se forme de l'oxyde de chrome (III) :

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

Les sels de chrome trivalent sont colorés aussi bien à l'état solide qu'en solution aqueuse. Par exemple, le sulfate de chrome (III) anhydre Cr 2 (SO 4) 3 est rouge violet, les solutions aqueuses de sulfate de chrome (III), selon les conditions, peuvent changer de couleur du violet au vert. Ceci s'explique par le fait que dans les solutions aqueuses le cation Cr 3+ n'existe que sous la forme d'un ion 3+ hydraté en raison de la tendance du chrome trivalent à former des composés complexes. La couleur violette des solutions aqueuses de sels de chrome (III) est due précisément au cation 3+. Lorsqu'ils sont chauffés, les sels complexes de chrome (III) peuvent

perdent partiellement de l'eau, formant des sels de différentes couleurs, jusqu'au vert.

Les sels de chrome trivalent sont similaires aux sels d'aluminium en composition, structure du réseau cristallin et solubilité ; ainsi, pour le chrome (III), ainsi que pour l'aluminium, la formation d'alun de potassium et de chrome KCr (SO 4) 2 12H 2 O est typique ; ils sont utilisés pour le tannage du cuir et comme mordant dans le textile.

Sels de chrome (III) Cr 2 (SO 4) 3, CrCl 3, etc. lorsqu'ils sont stockés dans l'air, ils sont stables, et en solution ils subissent une hydrolyse :

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

L'hydrolyse se déroule selon la première étape, mais il existe des sels qui sont complètement hydrolysés :

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

Dans les réactions redox en milieu alcalin, les sels de chrome (III) se comportent comme des agents réducteurs :

Il est à noter que dans la série des hydroxydes de chrome de divers états d'oxydation Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - H 2 CrO 4, les propriétés basiques sont naturellement affaiblies et les propriétés acides sont renforcées. Ce changement de propriétés est dû à une augmentation de l'état d'oxydation et à une diminution des rayons ioniques du chrome. Dans la même série, les propriétés oxydantes sont constamment renforcées. Les composés de Cr (II) sont des agents réducteurs puissants, facilement oxydés, se transformant en composés de chrome (III). Les composés du chrome (VI) sont des oxydants puissants, facilement réduits en composés du chrome (III). Composés avec un état d'oxydation intermédiaire, c'est-à-dire les composés du chrome (III), peuvent, lorsqu'ils interagissent avec des agents réducteurs forts, présenter des propriétés oxydantes, se transformant en composés de chrome (II), et lorsqu'ils interagissent avec des oxydants forts, présenter des propriétés réductrices, se transformant en composés de chrome (VI).

Cible: approfondir les connaissances des élèves sur le sujet de la leçon.

Tâches:

• caractériser le chrome comme une substance simple ;
• familiariser les étudiants avec les composés du chrome de différents états d'oxydation;
• montrer la dépendance des propriétés des composés à l'état d'oxydation;
• montrer les propriétés redox des composés du chrome;
• poursuivre la formation des compétences des étudiants pour écrire les équations des réactions chimiques sous forme moléculaire et ionique, constituer une balance électronique;
• continuer la formation des compétences pour observer une expérience chimique.

Formulaire de cours : une conférence avec des éléments du travail indépendant des étudiants et l'observation d'une expérience chimique.

Déroulement de la leçon

I. Répétition du matériel de la leçon précédente.

1. Répondez aux questions et complétez les devoirs :

Quels éléments sont dans le sous-groupe du chrome?

Écrire des formules électroniques d'atomes

De quel type d'éléments s'agit-il ?

Quels sont les états d'oxydation dans les composés?

Comment le rayon des atomes et l'énergie d'ionisation changent-ils du chrome au tungstène ?

Vous pouvez inviter les élèves à remplir le tableau en utilisant les valeurs tabulaires des rayons des atomes, l'énergie d'ionisation et en tirer des conclusions.

Exemple de tableau :

2. Écoutez le message d'un élève sur le thème « Éléments du sous-groupe du chrome dans la nature, la production et l'utilisation ».

II. Conférence.

Plan de cours :

1. Chrome.
2. Composés de chrome. (2)

• oxyde de chrome; (2)
• Hydroxyde de chrome. (2)

1. Composés de chrome. (3)

• Oxyde de chrome; (3)
• Hydroxyde de chrome. (3)

1. Composés de chrome (6)

• Oxyde de chrome; (6)
• Acides chromiques et dichromiques.

1. Dépendance des propriétés des composés du chrome sur l'état d'oxydation.
2. Propriétés redox des composés du chrome.

1. Chrome.

Le chrome est un métal brillant, blanc à reflet bleuté, très dur (densité 7, 2 g/cm 3), point de fusion 1890˚С.

Propriétés chimiques: le chrome est un métal inactif dans des conditions normales. Ceci est dû au fait que sa surface est recouverte d'un film d'oxyde (Cr 2 O 3). Lorsqu'il est chauffé, le film d'oxyde est détruit et le chrome réagit avec des substances simples à haute température :

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

Exercer:établir des équations pour les réactions du chrome avec l'azote, le phosphore, le carbone et le silicium ; à l'une des équations, dresser un bilan électronique, indiquer un oxydant et un réducteur.

Interaction du chrome avec des substances complexes :

A très haute température, le chrome réagit avec l'eau :

• 2Сr + 3 2 О = Сr 2 О 3 + 3Н 2

Exercer:

Le chrome réagit avec les acides sulfurique et chlorhydrique dilués :

• r + Н 2 SO 4 = СrSО 4 + Н 2
• Cr + 2HCl = CrCl 2 + H 2

Exercer: dresser un bilan électronique, indiquer l'oxydant et le réducteur.

Les acides chlorhydrique sulfurique et nitrique concentrés passivent le chrome.

2. Composés de chrome. (2)

1. Oxyde de Chrome (2)- CrO est une substance solide rouge vif, un oxyde basique typique (il correspond à l'hydroxyde de chrome (2) - Cr (OH) 2), ne se dissout pas dans l'eau, mais se dissout dans les acides :

• CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O

Exercer:établir l'équation de réaction sous forme moléculaire et ionique de l'interaction de l'oxyde de chrome (2) avec l'acide sulfurique.

L'oxyde de chrome (2) s'oxyde facilement à l'air :

• 4СrО + О 2 = 2Сr 2 3

Exercer: dresser un bilan électronique, indiquer l'oxydant et le réducteur.

L'oxyde de chrome (2) se forme lors de l'oxydation de l'amalgame de chrome avec l'oxygène de l'air :

2Сr (amalgame) + О 2 = 2СrО

2. Hydroxyde de Chrome (2)- Le Cr (OH) 2 est une substance jaune, peu soluble dans l'eau, avec un caractère basique prononcé, il interagit donc avec les acides :

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

Exercer:établir les équations des réactions sous forme moléculaire et ionique de l'interaction de l'oxyde de chrome (2) avec l'acide chlorhydrique.

Comme l'oxyde de chrome (2), l'hydroxyde de chrome (2) est oxydé :

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

Exercer: dresser un bilan électronique, indiquer l'oxydant et le réducteur.

L'hydroxyde de chrome (2) peut être obtenu par action d'alcalis sur les sels de chrome (2) :

• CrCl 2 + 2KOH = Cr (OH) 2 + 2KCl

Exercer:établir des équations ioniques.

3. Composés de chrome. (3)

1. Oxyde de chrome (3)- Cr 2 O 3 - une poudre vert foncé, insoluble dans l'eau, réfractaire, proche du corindon en dureté (elle correspond à l'hydroxyde de chrome (3) - Cr (OH) 3). L'oxyde de chrome (3) a un caractère amphotère, mais il se dissout mal dans les acides et les alcalis. Des réactions avec des alcalis se produisent pendant la fusion :

• Cr 2 O 3 + 2KOH = 2KSrO 2 (chromite K)+ H 2 O

Exercer:établir l'équation de réaction sous forme moléculaire et ionique de l'interaction de l'oxyde de chrome (3) avec l'hydroxyde de lithium.

Il interagit avec difficulté avec les solutions concentrées d'acides et d'alcalis :

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

Exercer:établir les équations des réactions sous forme moléculaire et ionique de l'interaction de l'oxyde de chrome (3) avec de l'acide sulfurique concentré et une solution concentrée d'hydroxyde de sodium.

L'oxyde de chrome (3) peut être obtenu à partir de la décomposition du bichromate d'ammonium :

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

2. Hydroxyde de Chrome (3) Le Cr (OH) 3 est obtenu par action d'alcalis sur des solutions de sels de chrome (3) :

• rСl 3 + 3КОН = Сr (ОН) 3 + 3КСl

Exercer:écrire des équations ioniques

L'hydroxyde de chrome (3) est un précipité gris-vert, lorsqu'il est obtenu, l'alcali doit être pris en déficit. L'hydroxyde de chrome (3) ainsi obtenu, contrairement à l'oxyde correspondant, interagit facilement avec les acides et les alcalis, c'est-à-dire présente des propriétés amphotères :

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

Exercer:établir les équations de réaction sous forme moléculaire et ionique de l'interaction de l'hydroxyde de chrome (3) avec l'acide chlorhydrique et l'hydroxyde de sodium.

Lorsque Cr (OH) 3 est fusionné avec des alcalis, on obtient des métachromites et des orthochromites :

• Cr (OH) 3 + KOH = KCrO 2 (métachromite K)+ 2H 2 O
• Cr (OH) 3 + KOH = K 3 CrO 3 (orthochromite K)+ 3H 2 O

4. Composés de chrome. (6)

1. Oxyde de Chrome (6)- CrO 3 - une substance cristalline rouge foncé, facilement soluble dans l'eau - un oxyde acide typique. Deux acides correspondent à cet oxyde :

• rО 3 + Н 2 О = Н 2 СrО 4 (acide chromique - formé avec un excès d'eau)
• CrO 3 + H 2 O = H 2 Cr 2 O 7 (acide dichromique - formé à une concentration élevée d'oxyde de chrome (3)).

L'oxyde de chrome (6) est un agent oxydant très puissant, il interagit donc vigoureusement avec les substances organiques :

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

Il oxyde aussi l'iode, le soufre, le phosphore, le charbon :

• 3S + 4CrO 3 = 3SO 2 + 2Cr 2 O 3

Exercer: faire les équations des réactions chimiques de l'oxyde de chrome (6) avec l'iode, le phosphore, le charbon ; à l'une des équations dresser un bilan électronique, indiquer l'oxydant et le réducteur

Lorsqu'il est chauffé à 250°C, l'oxyde de chrome (6) se décompose :

• 4CrO 3 = 2Cr 2 O 3 + 3O 2

L'oxyde de chrome (6) peut être obtenu par action de l'acide sulfurique concentré sur les chromates et dichromates solides :

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

2. Acides chromiques et dichromiques.

Les acides chromique et dichromique n'existent que dans des solutions aqueuses, forment des sels stables, respectivement, des chromates et des dichromates. Les chromates et leurs solutions sont jaunes, les dichromates sont oranges.

Le chromate - ions СrО 4 2- et le dichromate - ions Сr 2О 7 2- passent facilement l'un dans l'autre lorsque le milieu des solutions change

Dans le milieu acide de la solution, les chromates se transforment en dichromates :

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

En milieu alcalin, les bichromates se transforment en chromates :

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

Une fois dilué, l'acide dichromique se transforme en acide chromique :

• H 2 Cr 2 O 7 + H 2 O = 2H 2 CrO 4

5. Dépendance des propriétés des composés du chrome sur l'état d'oxydation.

6. Propriétés redox des composés du chrome.

Réactions en milieu acide.

En milieu acide, les composés Cr +6 se transforment en composés Cr +3 sous l'action d'agents réducteurs : 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

Exercer:

1. Égaliser l'équation de la réaction par la méthode de la balance électronique, indiquer l'agent oxydant et l'agent réducteur :

• 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. Ajouter les produits de réaction, égaliser l'équation par la méthode de la balance électronique, indiquer l'oxydant et le réducteur :

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

Réactions en milieu alcalin.

En milieu alcalin, les composés du chrome Cr +3 sont transformés en composés Cr +6 sous l'action des oxydants : J2, Br2, Cl2, Ag2O, KClO3, H2O2, KMnO4 :

• 2KCrO 2 +3 Br 2 + 8NaOH = 2Na 2 CrO 4 + 2KBr + 4NaBr + 4H 2 O
• Cr +3 - 3e → Cr +6
• Br2 0 + 2e → 2Br -

Exercer:

Egaliser l'équation de la réaction par la méthode de la balance électronique, indiquer l'oxydant et le réducteur :

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

Ajouter les produits de réaction, égaliser l'équation par la méthode de la balance électronique, indiquer l'oxydant et le réducteur :

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

Ainsi, les propriétés oxydantes sont systématiquement améliorées avec un changement des états d'oxydation dans l'ordre : Cr +2 → Cr +3 → Cr +6. Les composés du chrome (2) sont des agents réducteurs puissants, facilement oxydables, se transformant en composés du chrome (3). Les composés du chrome (6) sont des oxydants forts, facilement réduits en composés du chrome (3). Les composés du chrome (3), lorsqu'ils interagissent avec des agents réducteurs forts, présentent des propriétés oxydantes, se transformant en composés du chrome (2), et lorsqu'ils interagissent avec des oxydants forts, ils présentent des propriétés réductrices, se transformant en composés du chrome (6)

À la méthodologie du cours :

1. Pour activer l'activité cognitive des étudiants et maintenir l'intérêt, il est conseillé de réaliser une expérience de démonstration pendant le cours magistral. En fonction des capacités du laboratoire de formation, vous pourrez démontrer aux étudiants les expériences suivantes :

• obtenir de l'oxyde de chrome (2) et de l'hydroxyde de chrome (2), preuve de leurs propriétés basiques ;
• obtention d'oxyde de chrome (3) et d'hydroxyde de chrome (3), preuve de leurs propriétés amphotères ;
• obtenir de l'oxyde de chrome (6) et le dissoudre dans l'eau (obtention des acides chromique et dichromique) ;
• transition des chromates aux bichromates, des bichromates aux chromates.

1. Les travaux d'auto-apprentissage peuvent être différenciés en tenant compte des opportunités d'apprentissage réelles des étudiants.
2. Vous pouvez compléter le cours en effectuant les tâches suivantes : écrire les équations de réactions chimiques avec lesquelles vous pouvez effectuer les transformations suivantes :

.III. Devoirs: finaliser le cours (ajouter les équations des réactions chimiques)

1. Vasilyeva Z.G. Travaux de laboratoire en chimie générale et inorganique. -M. : "Chimie", 1979 - 450 p.
2. Egorov A.S. Professeur de chimie. - Rostov-sur-le-Don : "Phoenix", 2006.-765 p.
3. Kudryavtsev A.A. Élaboration d'équations chimiques. - M., "Lycée", 1979. - 295 p.
4. Petrov M.M. Chimie inorganique. - Léningrad : "Chimie", 1989. - 543 p.
5. Ouchkalova V.N. Chimie : Tâches et réponses de la compétition. - M. : "Éducation", 2000. - 223 p.

La découverte du chrome fait référence à la période de développement rapide de la recherche chimique et analytique des sels et minéraux. En Russie, les chimistes ont montré un intérêt particulier pour l'analyse de minéraux trouvés en Sibérie et presque inconnus en Europe occidentale. L'un de ces minéraux était le minerai de plomb rouge de Sibérie (crocoïte), décrit par Lomonosov. Le minéral a été étudié, mais rien d'autre que des oxydes de plomb, de fer et d'aluminium n'y a été trouvé. Cependant, en 1797, Vauckelin, ayant fait bouillir un échantillon finement broyé du minéral avec de la potasse et du carbonate de plomb précipité, reçut une solution rouge orangé. De cette solution, il a cristallisé un sel rouge rubis, à partir duquel un oxyde et un métal libre, différent de tous les métaux connus, ont été isolés. Vauquelin l'a nommé Chrome ( Chrome ) du mot grec- coloration, couleur; la vérité ici n'était pas la propriété du métal, mais de ses sels aux couleurs vives.

Être dans la nature.

Le minerai de chrome le plus important d'importance pratique est la chromite, dont la composition approximative correspond à la formule FeCrO ​​​​4.

On le trouve en Asie Mineure, dans l'Oural, en Amérique du Nord, en Afrique australe. Le minéral crocoïte susmentionné, PbCrO 4, est également d'une importance technique. L'oxyde de chrome (3) et certains de ses autres composés se trouvent également dans la nature. Dans la croûte terrestre, la teneur en chrome en termes de métal est de 0,03 %. Le chrome se trouve dans le Soleil, les étoiles, les météorites.

Propriétés physiques.

Le chrome est un métal blanc, dur et cassant, extrêmement résistant chimiquement aux acides et aux alcalis. Il s'oxyde à l'air et présente un mince film d'oxyde transparent à sa surface. Le chrome a une densité de 7,1 g/cm 3 , son point de fusion est de +1875 0 С.

Recevoir.

Avec un fort chauffage du minerai de fer au chrome avec du charbon, le chrome et le fer sont réduits:

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

À la suite de cette réaction, un alliage de chrome et de fer se forme, caractérisé par une résistance élevée. Pour obtenir du chrome pur, il est réduit d'oxyde de chrome (3) avec de l'aluminium :

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

Ce procédé utilise généralement deux oxydes - Cr 2 O 3 et CrO 3

Propriétés chimiques.

Grâce au mince film d'oxyde protecteur recouvrant la surface du chrome, il est très résistant aux acides et aux alcalis agressifs. Le chrome ne réagit pas avec les acides nitrique et sulfurique concentrés, ainsi qu'avec l'acide phosphorique. Le chrome interagit avec les alcalis à t = 600-700 ° C. Cependant, le chrome interagit avec les acides sulfurique et chlorhydrique dilués, déplaçant l'hydrogène :

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

À haute température, le chrome brûle dans l'oxygène, formant de l'oxyde (III).

Le chrome chaud réagit avec la vapeur d'eau :

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

Le chrome à haute température réagit également avec les halogènes, les halogènes - avec l'hydrogène, le soufre, l'azote, le phosphore, le charbon, le silicium, le bore, par exemple :

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

Les propriétés physiques et chimiques ci-dessus du chrome ont trouvé leur application dans divers domaines de la science et de la technologie. Par exemple, le chrome et ses alliages sont utilisés pour obtenir des revêtements à haute résistance mécanique et résistants à la corrosion en génie mécanique. Les alliages ferrochromes sont utilisés comme outils de coupe des métaux. Les alliages chromés ont trouvé une application dans la technologie médicale, dans la fabrication d'équipements de traitement chimique.

La position du chrome dans le tableau périodique des éléments chimiques :

Le chrome est en tête du sous-groupe VI du groupe du tableau périodique des éléments. Sa formule électronique est la suivante :

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

Dans le remplissage des orbitales avec des électrons au niveau de l'atome de chrome, la régularité est violée, selon laquelle l'orbitale 4S doit d'abord être remplie jusqu'à l'état 4S 2 . Cependant, du fait que l'orbitale 3d - occupe une position énergétique plus favorable dans l'atome de chrome, elle est remplie jusqu'à une valeur de 4d 5. Ce phénomène est observé dans les atomes de certains autres éléments de sous-groupes secondaires. Le chrome peut présenter des états d'oxydation de +1 à +6. Les plus stables sont les composés du chrome avec des états d'oxydation +2, +3, +6.

Composés de chrome divalent.

L'oxyde de chrome (II) CrO est une poudre noire pyrophorique (la pyrophoricité est la capacité de s'enflammer dans l'air dans un état finement divisé). Le CrO se dissout dans l'acide chlorhydrique dilué :

CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O

Dans l'air, lorsqu'il est chauffé au-dessus de 100 0 С, le CrO se transforme en Cr 2 O 3.

Les sels de chrome divalent sont formés en dissolvant du chrome métallique dans des acides. Ces réactions ont lieu dans une atmosphère d'un gaz de faible activité (par exemple, H 2), car en présence d'air, Cr (II) s'oxyde facilement en Cr (III).

L'hydroxyde de chrome est obtenu sous forme de précipité jaune par action d'une solution alcaline sur le chlorure de chrome (II) :

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

Cr (OH) 2 a des propriétés basiques et est un agent réducteur. L'ion Cr2 + hydraté est bleu pâle. Une solution aqueuse de CrCl 2 est de couleur bleue. Dans l'air, dans les solutions aqueuses, les composés Cr (II) sont convertis en composés Cr (III). Ceci est particulièrement prononcé pour l'hydroxyde de Cr (II) :

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

Composés de chrome trivalent.

L'oxyde de chrome (III) Cr 2 O 3 est une poudre réfractaire verte. La dureté est proche du corindon. En laboratoire, il peut être obtenu en chauffant du bichromate d'ammonium :

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

Cr 2 O 3 - oxyde amphotère, lorsque la fusion avec des alcalis forme des chromites : Cr 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O

L'hydroxyde de chrome est également un composé amphotère :

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

Le CrCl 3 anhydre a l'apparence de feuilles violet foncé, est complètement insoluble dans l'eau froide et se dissout très lentement lorsqu'il est bouilli. Sulfate de chrome (III) anhydre Cr 2 (SO 4) 3 rose, également peu soluble dans l'eau. En présence d'agents réducteurs, il se forme du sulfate de chrome violet Cr 2 (SO 4) 3 * 18H 2 O. On connaît également des hydrates de sulfate de chrome vert contenant moins d'eau. L'alun de chrome KCr (SO 4) 2 * 12H 2 O cristallise à partir de solutions contenant du sulfate de chrome violet et du sulfate de potassium. Une solution d'alun de chrome devient verte lorsqu'elle est chauffée en raison de la formation de sulfates.

Réactions avec le chrome et ses composés

Presque tous les composés du chrome et leurs solutions sont intensément colorés. Ayant une solution incolore ou un précipité blanc, nous pouvons très probablement conclure qu'il n'y a pas de chrome.

1. Nous chauffons fortement dans une flamme de brûleur sur une tasse en porcelaine une telle quantité de bichromate de potassium qui s'adaptera à la pointe d'un couteau. Le sel ne libérera pas d'eau de cristallisation, mais fondra à une température d'environ 400 0 avec formation d'un liquide sombre. Nous allons le chauffer encore quelques minutes à feu vif. Après refroidissement, un précipité vert se forme sur le tesson. Nous allons en dissoudre une partie dans l'eau (elle devient jaune), et laisser l'autre partie sur le tesson. Le sel s'est décomposé en chauffant, entraînant la formation d'un chromate jaune soluble de potassium K 2 CrO 4 et de Cr 2 O 3 vert.
2. Dissoudre 3 g de dichromate de potassium en poudre dans 50 ml d'eau. Ajouter un peu de carbonate de potassium à une partie. Il se dissoudra avec le dégagement de CO 2 et la couleur de la solution deviendra jaune clair. Le chromate est formé à partir du dichromate de potassium. Si maintenant ajoutez une solution à 50% d'acide sulfurique par portions, la couleur rouge-jaune du dichromate apparaîtra à nouveau.
3. Verser 5 ml dans un tube à essai. solution de bichromate de potassium, faire bouillir avec 3 ml d'acide chlorhydrique concentré sous pression. Du chlore gazeux toxique jaune-vert est libéré de la solution, car le chromate oxydera HCl en Cl 2 et H 2 O. Le chromate lui-même se transformera en chlorure vert de chrome trivalent. Il peut être isolé par évaporation de la solution, puis, fondu avec de la soude et du salpêtre, transformé en chromate.
4. Lorsqu'une solution de nitrate de plomb est ajoutée, le chromate de plomb jaune précipite ; lors de l'interaction avec une solution de nitrate d'argent, un précipité rouge-brun de chromate d'argent se forme.
5. Ajouter du peroxyde d'hydrogène à la solution de dichromate de potassium et acidifier la solution avec de l'acide sulfurique. La solution prend une couleur bleu foncé en raison de la formation de peroxyde de chrome. Le peroxyde, lorsqu'il est secoué avec une certaine quantité d'éther, ira dans le solvant organique et le colorera en bleu. Cette réaction est spécifique du chrome et est très sensible. Il peut détecter le chrome dans les métaux et les alliages. Tout d'abord, vous devez dissoudre le métal. Avec une ébullition prolongée avec de l'acide sulfurique à 30% (de l'acide chlorhydrique peut également être ajouté), le chrome et de nombreux aciers se dissolvent partiellement. La solution résultante contient du sulfate de chrome (III). Afin de pouvoir effectuer la réaction de détection, nous la neutralisons d'abord avec de la soude caustique. Un hydroxyde de chrome (III) gris-vert précipite, qui se dissoudra dans un excès de NaOH et formera du chromite de sodium vert. Filtrer la solution et ajouter 30% de peroxyde d'hydrogène. Lorsqu'elle est chauffée, la solution devient jaune, car la chromite est oxydée en chromate. L'acidification se traduira par une couleur bleue de la solution. Le composé coloré peut être extrait par agitation avec de l'éther.

Réactions analytiques pour les ions chrome.

1. Ajouter une solution de NaOH 2M à 3-4 gouttes d'une solution de chlorure de chrome CrCl 3 jusqu'à dissolution du précipité initialement précipité. Notez la couleur de la chromite de sodium résultante. Chauffer la solution obtenue au bain-marie. Que se passe-t-il alors ?
2. Ajouter un volume égal de solution de NaOH 8M et 3-4 gouttes de solution à 3 % de H 2 O 2 à 2-3 gouttes de solution de CrCl 3 . Chauffer le mélange réactionnel au bain-marie. Que se passe-t-il alors ? Quel précipité se forme si la solution colorée résultante est neutralisée, y ajoute du CH 3 COOH, puis du Pb (NO 3) 2 ?
3. Verser 4 à 5 gouttes de solutions de sulfate de chrome Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 et KMnO 4 dans un tube à essai. Chauffer le mélange réactionnel pendant quelques minutes au bain-marie. Notez le changement de couleur dans la solution. Qu'est-ce qui l'a causé ?
4. Ajouter 2-3 gouttes de solution de H 2 O 2 à 3-4 gouttes de solution de K 2 Cr 2 O 7 acidifiée avec de l'acide nitrique et mélanger. L'apparition de coloration bleue de la solution est due à l'apparition d'acide perchromique H 2 CrO 6 :

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

Attention à la décomposition rapide du H 2 CrO 6 :

2H 2 CrO 6 + 8H + = 2Cr 3+ + 3O 2 + 6H 2 O
bleu vert

L'acide perchromique est nettement plus stable dans les solvants organiques.

1. Ajouter 5 gouttes d'alcool isoamylique, 2-3 gouttes de solution de H 2 O 2 à 3-4 gouttes d'une solution de K 2 Cr 2 O 7 acidifiée avec de l'acide nitrique et agiter le mélange réactionnel. La couche de solvant organique qui flotte vers le haut est colorée en bleu vif. La couleur s'estompe très lentement. Comparer la stabilité de H 2 CrO 6 en phases organique et aqueuse.
2. L'interaction des ions CrO 4 2- et Ba 2+ précipite un précipité jaune de chromate de baryum BaCrO 4.
3. Le nitrate d'argent forme un précipité de chromate d'argent rouge brique avec des ions CrO 4 2 .
4. Prenez trois tubes à essai. Mettez 5-6 gouttes de solution de K 2 Cr 2 O 7 dans l'une d'elles, dans la seconde - le même volume de solution de K 2 CrO 4 et dans la troisième - trois gouttes des deux solutions. Ajoutez ensuite trois gouttes de solution d'iodure de potassium dans chaque tube. Expliquez votre résultat. Acidifier la solution dans le deuxième tube. Que se passe-t-il alors ? Pourquoi?

Expériences divertissantes avec des composés de chrome

1. Un mélange de CuSO 4 et de K 2 Cr 2 O 7 vire au vert lorsqu'on ajoute un alcali, et vire au jaune en présence d'acide. En chauffant 2 mg de glycérine avec une petite quantité de (NH 4) 2 Cr 2 O 7, suivi de l'ajout d'alcool, après filtration, on obtient une solution vert vif qui, lorsqu'on ajoute de l'acide, jaunit et vire vert en milieu neutre ou alcalin.
2. Placer au centre d'une boîte avec un "mélange de rubis" de termites - soigneusement pilé et placé dans du papier d'aluminium Al 2 O 3 (4,75 g) avec l'ajout de Cr 2 O 3 (0,25 g). Pour éviter que le bocal ne refroidisse plus longtemps, il faut l'enterrer sous le bord supérieur dans du sable, et après avoir mis le feu à la termite et le début de la réaction, le recouvrir d'une feuille de fer et le recouvrir de sable. Creusez le pot en une journée. En conséquence, une poudre rouge rubis est formée.
3. 10 g de bichromate de potassium sont triturés avec 5 g de nitrate de sodium ou de potassium et 10 g de sucre. Le mélange est humidifié et mélangé avec du collodion. Si la poudre est pressée dans un tube de verre, puis sortez le bâton et y mettez le feu à partir de la fin, un "serpent" commencera à sortir, d'abord noir, puis après refroidissement - vert. Une tige d'un diamètre de 4 mm brûle à une vitesse d'environ 2 mm par seconde et s'allonge 10 fois.
4. Si vous mélangez des solutions de sulfate de cuivre et de dichromate de potassium et ajoutez un peu de solution d'ammoniaque, il se formera un précipité brun amorphe de composition 4CuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O, qui se dissout dans l'acide chlorhydrique pour former une solution jaune, et un solution verte est obtenue dans un excès d'ammoniaque. Si de l'alcool supplémentaire est ajouté à cette solution, un précipité vert se formera, qui après filtration devient bleu et après séchage - bleu-violet avec des étincelles rouges, clairement visibles sous une forte lumière.
5. L'oxyde de chrome restant après les expériences "volcan" ou "serpent du pharaon" peut être régénéré. Pour ce faire, il faut fondre 8 g de Cr 2 O 3 et 2 g de Na 2 CO 3 et 2,5 g de KNO 3 et traiter l'alliage refroidi à l'eau bouillante. Un chromate soluble est obtenu, qui peut être converti en d'autres composés Cr (II) et Cr (VI), y compris le dichromate d'ammonium d'origine.

Exemples de transitions redox impliquant le chrome et ses composés

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 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O
c) 2NaCrO 2 + 3Br 2 + 8NaOH = 6NaBr + 2Na 2 CrO 4 + 4H 2 O
d) 2Na 2 CrO 4 + 2HCl = Na 2 Cr 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 = CrCl 3 + 3H 2 O
c) 2CrCl 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 O = K 2 Cr 2 O 7 + 2Mn (OH) 2 + 6HCl
d) K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH = 2K 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 2 O
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 = 2NaCrO 2 + H 2 O

Élément Chrome en tant qu'artiste

Les chimistes se sont souvent penchés sur le problème de la création de pigments artificiels pour la peinture. Aux XVIII-XIX siècles, une technologie a été développée pour obtenir de nombreux matériaux picturaux. Louis Nicolas Vauquelin en 1797, qui a découvert un élément de chrome jusque-là inconnu dans le minerai rouge de Sibérie, a préparé une nouvelle peinture remarquablement stable - le vert de chrome. Son chromophore est l'oxyde de chrome (III) hydraté. Il a été lancé sous le nom de « vert émeraude » en 1837. Plus tard, L. Vauquelen propose plusieurs nouvelles peintures : barytine, zinc et jaune de chrome. Au fil du temps, ils ont été supplantés par les pigments jaunes et oranges plus persistants à base de cadmium.

Le vert chrome est la peinture la plus solide et la plus résistante à la lumière, résistante aux gaz atmosphériques. Les feuilles de chrome broyées dans l'huile ont un grand pouvoir couvrant et sont donc capables de sécher rapidement depuis le 19ème siècle. il est largement utilisé en peinture. Il est d'une grande importance dans la peinture sur porcelaine. Le fait est que les produits en porcelaine peuvent être décorés à la fois avec une peinture sous glaçure et sur glaçure. Dans le premier cas, les peintures sont appliquées à la surface d'un produit légèrement cuit, qui est ensuite recouvert d'une couche de glaçure. Vient ensuite la cuisson principale à haute température : pour le frittage de la masse de porcelaine et la refusion de la glaçure, les produits sont chauffés à 1350 - 1450 0 C. Très peu de peintures peuvent supporter une température aussi élevée sans modifications chimiques, et autrefois il n'y en avait que deux - le cobalt et le chrome. L'oxyde noir de cobalt, appliqué à la surface de la porcelaine, est fondu avec la glaçure pendant la cuisson, interagissant chimiquement avec elle. Le résultat est des silicates de cobalt bleu vif. Cette vaisselle en porcelaine bleue, décarrée au cobalt, est bien connue de tous. L'oxyde de chrome (III) ne réagit pas chimiquement avec les composants de la glaçure et se trouve simplement entre les tessons de porcelaine et la glaçure transparente avec une couche « mate ».

En plus du vert chrome, les artistes utilisent des peintures obtenues à partir de wolkonskoite. Ce minéral du groupe des montmorillonites (un minéral argileux de la sous-classe des silicates complexes Na (Mo, Al), Si 4 O 10 (OH) 2 a été découvert en 1830 par le minéralogiste russe Kemmerer et nommé d'après MN Volkonskaya, fille du héros de la bataille de Borodino, le général N. .N. Raevsky, épouse du décembriste SG Volkonsky. La volkonskoite est une argile contenant jusqu'à 24% d'oxyde de chrome, ainsi que des oxydes d'aluminium et de fer (III). La variabilité de la la composition du minéral trouvé dans l'Oural, dans les régions de Perm et de Kirov, détermine sa couleur variée - de la couleur du sapin d'hiver sombre à la couleur vert vif de la grenouille des marais.

Pablo Picasso a demandé aux géologues de notre pays d'étudier les réserves de wolkonskoite, ce qui donne à la peinture un ton particulièrement frais. À l'heure actuelle, une méthode de production de wolkonskoite artificielle a été développée. Il est intéressant de noter que selon les recherches modernes, les peintres d'icônes russes utilisaient des peintures à partir de ce matériau au Moyen Âge, bien avant sa découverte "officielle". Les verts de Guinier (créés en 1837) étaient également populaires parmi les artistes, dont le chromoforme est l'oxyde de chrome hydraté Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O, où une partie de l'eau est chimiquement liée et une partie est adsorbée. Ce pigment donne à la peinture une teinte émeraude.

site, avec copie totale ou partielle du matériel, un lien vers la source est requis.