مشخصات فیزیکیفلز نقره ای-سفید سخت ترین فلز شکننده، با چگالی 7.2 گرم بر سانتی متر 3 دمای ذوب C

خواص شیمیاییکروم 1. با غیر فلزات واکنش می دهد (هنگامی که گرم می شود) A) 4Cr + 3O 2 = 2Cr 2 O 3 B) 2Cr + N 2 = 2CrN C) 2Cr + 3S = Cr 2 S 3 2. با بخار آب واکنش می دهد (در یک حالت داغ) 2Cr + 3H 2 O=Cr 2 O 3 + 3H 2 3. با اسیدهای Cr + H 2 SO 4 = CrSO 4 + H 2 4 واکنش می دهد. با نمک های فلزات کمتر فعال واکنش می دهد Cr + CuSO 4 = CrSO 4 + مس

ترکیبات کروم ترکیبات کروم(II) ترکیبات کروم(III) ترکیبات کروم(VI) CrO - اکسید بازی Cr(OH) 2 - باز CrO 3 - اکسید اسید H 2 CrO 4 - کرومیک (H 2 Cr 2 O 7) - دی کرومیک اسید Cr 2 O 3 - اکسید آمفوتریک Cr(OH) 3 - ترکیب آمفوتریک

ترکیبات کروم (III) Cr 2 O 3 - at شرایط عادیبا محلول های اسیدها و قلیاها واکنش نشان نمی دهد. Cr 2 O 3 - فقط با همجوشی واکنش می دهد Cr 2 O 3 +Ba(OH) 2 = Ba(CrO 2) 2 + H 2 O با فلزات فعال تر Cr 2 O 3 + 2Al = Al 2 O 3 + 2Cr 1 واکنش می دهد. با اسیدهای Cr(OH) 3 + 3HCL= =CrCL H 2 O 2 واکنش می دهد. با مواد قلیایی واکنش می دهد Cr(OH) 3 +3NaOH= =Na 3 (Cr(OH) 6) 3. وقتی گرم می شود، 2Cr(OH) 3 تجزیه می شود. =Cr 2 O 3 + 3H 2 O

این مقاله به عنصر شماره 24 جدول تناوبی - کروم، تاریخچه کشف و توزیع آن در طبیعت، ساختار اتم، خواص و ترکیبات شیمیایی، چگونگی به دست آوردن آن و چرایی نیاز به آن اختصاص دارد. میانگین محتوای کروم در پوسته زمینعالی نیست 0.0083%. این عنصر احتمالاً بیشتر مشخصه گوشته زمین است.

کروم در سنگ های اولترامافیک کانی های عظیم و پراکنده تشکیل می دهد. تشکیل بزرگترین رسوبات کروم با آنها همراه است. در سنگهای اساسی، محتوای کروم تنها به 2·10-2% می رسد، در سنگهای اسیدی - 2.5·10-3٪، در سنگهای رسوبی (ماسه سنگ) - 3.5·10-3٪، در شیلهای رسی - 9·10-3. ٪. کروم یک مهاجر آب نسبتا ضعیف است: محتوای کروم در آب دریا 0.00005 میلی گرم در لیتر، اینچ آب سطحی-0.0015 میلی گرم در لیتر.
به طور کلی کروم فلزی در نواحی عمیق زمین است.

امروزه کل مصرف کروم خالص (حداقل 99 درصد کروم) حدود 15 هزار تن است که حدود یک سوم آن کروم الکترولیتی است. پیشرو جهانی در تولید کروم با خلوص بالا، شرکت انگلیسی Bell Metals است. رتبه اول از نظر حجم مصرف را ایالات متحده (50%)، کشورهای اروپایی (25%) و ژاپن سوم را به خود اختصاص داده است. بازار فلز کروم کاملاً بی ثبات است و قیمت این فلز به طور گسترده ای در نوسان است.

1. کروم به عنوان یک عنصر شیمیایی

کروم– (کروم) کروم، عنصر شیمیایی 6(VIb) از گروه جدول تناوبی. عدد اتمی 24، جرم اتمی 51.996. 24 ایزوتوپ کروم از 42 کروم تا 66 کروم شناخته شده است. ایزوتوپ های 52 Cr، 53 Cr، 54 Cr پایدار هستند. ترکیب ایزوتوپی کروم طبیعی: 50 Cr (نیمه عمر 1.8 10 17 سال) - 4.345٪، 52 Cr - 83.489٪، 53 Cr - 9.501٪، 54 Cr - 2.365٪. حالت های اصلی اکسیداسیون +3 و +6 هستند.

در سال 1761، استاد شیمی در دانشگاه سن پترزبورگ، یوهان گوتلوب لمان، در دامنه شرقی کوه‌های اورال در معدن برزوفسکی، یک ماده معدنی قرمز شگفت‌انگیز کشف کرد که وقتی به پودر تبدیل شد، رنگ زرد روشنی به دست می‌داد. در سال 1766 لمان نمونه هایی از این ماده معدنی را به سن پترزبورگ آورد. او پس از درمان کریستال ها با اسید هیدروکلریک، رسوب سفید رنگی به دست آورد که در آن سرب را کشف کرد. لمان این ماده معدنی را سرب قرمز سیبری نامید (plomb rouge de Sibérie) اکنون مشخص شده است که کروکویت (از واژه یونانی "krokos" - زعفران) - یک کرومات سرب طبیعی PbCrO4 است.

جهانگرد و طبیعت شناس آلمانی پیتر سیمون پالاس (1741-1811) یک سفر آکادمی علوم سن پترزبورگ را به مناطق مرکزی روسیه رهبری کرد و در سال 1770 از اورال های جنوبی و میانی از جمله معدن برزوفسکی بازدید کرد و مانند لمان علاقه مند به کروکویت پالاس نوشت: «این کانی شگفت‌انگیز سرب قرمز در هیچ کانسار دیگری یافت نمی‌شود. وقتی به پودر تبدیل می شود زرد می شود و می توان از آن در مینیاتورهای هنری استفاده کرد. علیرغم نادر بودن و دشواری تحویل کروکوئیت از معدن برزوفسکی به اروپا (تقریباً دو سال طول کشید)، استفاده از این ماده معدنی به عنوان عامل رنگ آمیزی مورد استقبال قرار گرفت. در لندن و پاریس در پایان قرن هفدهم. همه افراد نجیب سوار کالسکه های رنگ آمیزی شده با کروکویت ریز شده بودند، علاوه بر این، بهترین نمونه های سرب قرمز سیبری مجموعه بسیاری از کابینت های کانی شناسی را در اروپا پر کردند.

در سال 1796، نمونه ای از کروکویت نزد استاد شیمی دانشکده کانی شناسی پاریس، نیکولا لوئیس واکلین (1763-1829) آمد، که این ماده معدنی را تجزیه و تحلیل کرد، اما چیزی در آن به جز اکسیدهای سرب، آهن و آلومینیوم نیافت. واکلین در ادامه تحقیقات خود روی سرب قرمز سیبری، این ماده معدنی را با محلول پتاس جوشاند و پس از جداسازی رسوب سفید کربنات سرب، محلولی زرد رنگ از نمک ناشناخته به دست آورد. هنگامی که با نمک سرب تیمار شد، یک رسوب زرد رنگ، با نمک جیوه، یک رسوب قرمز تشکیل شد و وقتی کلرید قلع اضافه شد، محلول سبز شد. با تجزیه کروکویت با اسیدهای معدنی، او محلولی از "اسید سرب قرمز" به دست آورد که تبخیر آن کریستال های قرمز یاقوتی را به دست آورد (اکنون مشخص است که انیدرید کروم است). پس از کلسینه کردن آنها با زغال سنگ در یک بوته گرافیتی، پس از واکنش، بسیاری از کریستال های سوزنی شکل خاکستری ذوب شده فلزی ناشناخته را در آن زمان کشف کردم. ووکلین به نسوز بالای فلز و مقاومت آن در برابر اسیدها اشاره کرد.

ووکلین عنصر جدید را کروم (از یونانی  - رنگ، رنگ) به دلیل ترکیبات چند رنگی که تشکیل می‌دهد نامگذاری کرد. بر اساس تحقیقات خود، Vauquelin اولین کسی بود که بیان کرد که رنگ زمردی برخی از سنگ های قیمتی با ترکیب ترکیبات کروم در آنها توضیح داده می شود. به عنوان مثال، زمرد طبیعی به رنگ عمیق است رنگ سبزبریل که در آن آلومینیوم تا حدی با کروم جایگزین می شود.

به احتمال زیاد، واکلین نه فلز خالص، بلکه کاربیدهای آن را به دست آورد، همانطور که شکل سوزنی شکل بلورهای حاصل نشان می دهد، اما با این وجود آکادمی علوم پاریس کشف عنصر جدیدی را ثبت کرد و اکنون واکلین به درستی کاشف عنصر شماره 24.

در سال 1798، لوویتز و کلاپروت، مستقل از واوکلین، کروم را در نمونه‌ای از یک کانی سیاه سنگین (که کرومیت FeCr 2 O 4 بود) کشف کردند که در اورال، اما در شمال کانسار برزوفسکی یافت شد. در سال 1799، F. Tassaert عنصر جدیدی را در همان کانی کشف کرد که در جنوب شرقی فرانسه یافت شد. اعتقاد بر این است که این تاسرت بود که برای اولین بار موفق به بدست آوردن کروم فلزی نسبتاً خالص شد.

2. کروم در طبیعت و استخراج صنعتی آن

کروم یک عنصر نسبتاً رایج در زمین است. کلارک آن (متوسط ​​محتوای پوسته زمین) 8.3·10-3٪ است. کروم هرگز در حالت آزاد یافت نمی شود. در سنگ معدن کروم فقط کرومیت FeCr 2 O 4 از اهمیت عملی برخوردار است که متعلق به اسپینل ها - کانی های هم شکل سیستم مکعبی با فرمول کلی MO·Me 2 O 3 است که M یک یون فلزی دو ظرفیتی و Me یک یون سه ظرفیتی است. یون فلزی اسپینل ها می توانند محلول های جامد با یکدیگر تشکیل دهند، بنابراین، در طبیعت، به طور جداگانه یا به عنوان ناخالصی به کرومیت، ماگنوکرومیت (Mg,Fe)Cr2O4، کرومیت آلومینیوم Fe(Cr,Al)2O4، کروموپیکوتیت (Mg,Fe) همچنین Cr,Al) 2 O 4 - همه آنها متعلق به کلاس اسپینل های کروم هستند. علاوه بر اسپینل ها، کروم در بسیاری از مواد معدنی بسیار کمتر رایج یافت می شود، به عنوان مثال، ملانوکرویت 3PbO 2Cr 2 O 3، ووکلنیت 2(Pb,Cu)CrO4 (Pb,Cu) 3 (PO 4) 2، تاراپاکایت K2CrO 4، ditzeite CaIO 3 ·CaCrO 4 و دیگران.

کرومیت ها تیره یا تقریبا سیاه رنگ هستند، درخشندگی فلزی دارند و معمولاً به صورت توده های پیوسته ظاهر می شوند. ذخایر کرومیت منشأ آذرین دارند. منابع شناسایی شده آن در 47 کشور و بالغ بر 15 میلیارد تن برآورد شده است. رتبه اول از نظر ذخایر کرومیت را آفریقای جنوبی (76 درصد ذخایر اثبات شده جهان) اشغال کرده است. بالاترین ارزشدارای گروهی از ذخایر بوشولد است که محتوای سنگ کروم در آن 1 میلیارد تن است. قزاقستان از نظر منابع کروم در رتبه دوم جهان قرار دارد (9 درصد از ذخایر کروم در آنجا از کیفیت بسیار بالایی برخوردار است). تمام منابع کرومیت در قزاقستان در منطقه آکتوبه (توده کمپرسای با ذخایر 300 میلیون تن) متمرکز شده است. کانسارها از اواخر دهه 1930 توسعه یافته اند. زیمبابوه در رتبه سوم (6 درصد ذخایر جهان) قرار دارد. علاوه بر این، ایالات متحده آمریکا، هند، فیلیپین، ترکیه، ماداگاسکار و برزیل دارای منابع کروم قابل توجهی هستند. در روسیه، ذخایر بسیار بزرگ کرومیت در اورال یافت می شود (سارانوفسکویه، وربلیوژیگورسکویه، آلاپایفسکویه، مونتنایا داچا، خلیلوفسکویه و سایر ذخایر).

در آغاز قرن نوزدهم. منبع اصلی کرومیت، ذخایر اورال بود، اما در سال 1827، ایزاک تایسون آمریکایی، ذخایر بزرگی از سنگ معدن کروم را در مرز مریلند و پنسیلوانیا کشف کرد و برای سال‌ها به یک انحصار در معدن تبدیل شد. در سال 1848، ذخایر کرومیت با کیفیت بالا در ترکیه، نزدیک بورسا یافت شد. پس از اتمام ذخایر در مریلند، ترکیه پیشرو در استخراج کرومیت بود، تا اینکه هند و آفریقای جنوبی در سال 1906 زمام امور را به دست گرفتند.

در حال حاضر سالانه 11 تا 14 میلیون تن کرومیت در جهان استخراج می شود. آفریقای جنوبی جایگاه پیشرو در تولید سنگ معدن کروم (حدود 6 میلیون تن در سال) را به خود اختصاص داده است و پس از آن قزاقستان با تامین 20 درصد نیاز جهان در رتبه بعدی قرار دارد. به دلیل عمق زیاد سنگ معدن کروم، معمولاً با استخراج روباز (85 درصد) استخراج می شود، اما استخراج روباز نیز گاهی اوقات انجام می شود، به عنوان مثال، در فنلاند و ماداگاسکار. به طور معمول، کانه های استخراج شده از کیفیت نسبتاً بالایی برخوردار هستند و فقط به مرتب سازی مکانیکی نیاز دارند. غنی‌سازی کرومیت‌ها اغلب غیرعملی است، زیرا این فقط می‌تواند محتوای کروم ۲ O ۳ و نسبت آهن را افزایش دهد. : Cr بدون تغییر باقی می ماند. قیمت کرومیت در بازار جهانی بین 40 تا 120 دلار آمریکا در هر تن است.

کروم یک فلز نقره ای با چگالی 7200 کیلوگرم بر متر مکعب است. تعیین نقطه ذوب کروم خالص یک کار بسیار دشوار است، زیرا کوچکترین ناخالصی های اکسیژن یا نیتروژن به طور قابل توجهی بر مقدار این دما تأثیر می گذارد. با توجه به نتایج اندازه گیری های مدرن، برابر با 1907 درجه سانتی گراد است. نقطه جوش کروم 2671 درجه سانتی گراد است. کروم کاملا خالص (بدون ناخالصی های گاز و کربن) کاملاً چسبناک، چکش خوار و چکش خوار است. در صورت کوچکترین آلودگی به کربن، هیدروژن، نیتروژن و غیره. شکننده، شکننده و سخت می شود. در دماهای معمولی به شکل a-modification وجود دارد و دارای یک شبکه مکعبی در مرکز بدن است. از نظر شیمیایی، کروم به دلیل تشکیل یک لایه اکسید نازک قوی روی سطح آن کاملاً بی اثر است. حتی در صورت وجود رطوبت در هوا اکسید نمی شود و هنگامی که گرم می شود، اکسیداسیون فقط در سطح رخ می دهد. کروم توسط اسید نیتریک رقیق و غلیظ، آکوا رژیا غیرفعال می شود و حتی زمانی که فلز با این معرف ها جوشانده می شود، فقط کمی حل می شود. کروم غیرفعال شده توسط اسید نیتریک، بر خلاف فلز بدون لایه محافظ، در اسیدهای سولفوریک و هیدروکلریک رقیق حل نمی شود، حتی پس از جوشیدن طولانی مدت در محلول های این اسیدها، با این حال، در یک لحظه، انحلال سریع شروع می شود، همراه با کف کردن از آزاد شده هیدروژن - کروم از شکل غیرفعال فعال می شود و توسط یک فیلم اکسید محافظت نمی شود:

Cr + 2HCl = CrCl 2 + H 2

اگر اسید نیتریک در طول فرآیند انحلال اضافه شود، واکنش بلافاصله متوقف می شود - کروم دوباره غیرفعال می شود.

هنگامی که فلز کروم گرم می شود، با هالوژن، گوگرد، سیلیکون، بور، کربن و برخی عناصر دیگر ترکیب می شود:

Cr + 2F 2 = CrF 4 (با مخلوطی از CrF 5)

2Cr + 3Cl 2 = 2CrCl 3

2Cr + 3S = Cr 2 S 3

Cr + C = مخلوطی از Cr 23 C 6 + Cr 7 C 3.

هنگامی که کروم با سودای مذاب در هوا، نیترات ها یا کلرات های فلزات قلیایی گرم می شود، کرومات های مربوطه (VI) بدست می آید:

2Cr + 2Na 2 CO 3 + 3O 2 = 2Na 2 CrO 4 + 2CO 2.

بسته به درجه خلوص فلز مورد نیاز، چندین روش صنعتی برای تولید کروم وجود دارد.

فرصت آلومینوترمیککاهش اکسید کروم (III) توسط Friedrich Wöhler در سال 1859 نشان داده شد. مقیاس صنعتیاین روش به محض اینکه امکان تهیه آلومینیوم ارزان فراهم شد، در دسترس قرار گرفت. تولید صنعتی آلومینوترمیک کروم با کار گلداشمیت آغاز شد که اولین کسی بود که توسعه داد. راه قابل اعتمادتنظیم فرآیند کاهش بسیار گرمازا (و در نتیجه انفجاری):

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

قبلاً مخلوط به طور یکنواخت تا 500-600 درجه سانتیگراد گرم می شود. کاهش را می توان با مخلوطی از پراکسید باریم با پودر آلومینیوم یا با مشتعل کردن بخش کوچکی از مخلوط و سپس اضافه کردن بقیه مخلوط آغاز کرد. مهم است که حرارت آزاد شده در طی واکنش برای ذوب کروم حاصل و جداسازی آن از سرباره کافی باشد. کروم تولید شده توسط فرآیند آلومینوترمیک معمولاً حاوی 0.015-0.02٪ C، 0.02٪ S و 0.25-0.40٪ آهن است و کسر جرمی ماده اصلی موجود در آن 99.1-99.4٪ کروم است. بسیار شکننده است و به راحتی به پودر تبدیل می شود.

برای به دست آوردن کروم با خلوص بالا، از روش های الکترولیتی استفاده می شود که در سال 1854 توسط Bunsen، که محلول آبی کلرید کروم را تحت الکترولیز قرار داد، نشان داده شد. اکنون الکترولیز با استفاده از مخلوطی از انیدرید کروم یا آلوم کروموآمونیم با اسید سولفوریک رقیق انجام می شود. کروم آزاد شده در طول الکترولیز حاوی گازهای محلول به عنوان ناخالصی است. فن آوری های مدرنبه دست آوردن فلز با خلوص 99.90-99.995٪ در مقیاس صنعتی با استفاده از تصفیه در دمای بالا در جریان هیدروژن و گاز زدایی خلاء امکان پذیر است. روش های منحصر به فرد برای تصفیه کروم الکترولیتی به شما امکان می دهد از اکسیژن، گوگرد، نیتروژن و هیدروژن موجود در محصول "خام" خلاص شوید.

چندین راه کمتر مهم دیگر برای به دست آوردن فلز کروم وجود دارد. کاهش سیلیکوترمیک بر اساس واکنش زیر است:

2Cr 2 O 3 + 3Si + 3CaO = 4Cr + 3CaSiO 3.

کاهش سیلیکون، اگرچه طبیعت گرمازا دارد، نیاز به انجام این فرآیند در یک کوره قوس دارد. افزودن آهک زنده به شما امکان می دهد دی اکسید سیلیکون نسوز را به سرباره سیلیکات کلسیم با ذوب کم تبدیل کنید.

احیای اکسید کروم (III) با زغال سنگ برای به دست آوردن کروم با کربن بالا در نظر گرفته شده برای تولید آلیاژهای خاص استفاده می شود. این فرآیند همچنین در یک کوره قوس الکتریکی انجام می شود.

فرآیند Van Arkel-Kuchman-De Boer از تجزیه یدید کروم (III) روی سیمی که تا دمای 1100 درجه سانتیگراد گرم شده با رسوب فلز خالص روی آن استفاده می کند.

کروم را می توان با احیای Cr 2 O 3 با هیدروژن در دمای 1500 درجه سانتی گراد، احیای CrCl 3 بی آب با هیدروژن، فلزات قلیایی یا قلیایی خاکی، منیزیم و روی به دست آورد.

3. کاربرد کروم در صنعت

برای چندین دهه از زمان کشف فلز کروم، فقط کروکویت و برخی دیگر از ترکیبات آن به عنوان رنگدانه در ساخت رنگ استفاده می شد. در سال 1820، کوکلن استفاده از دی کرومات پتاسیم را به عنوان ماده ای برای رنگرزی پارچه ها پیشنهاد کرد. در سال 1884، استفاده فعال از ترکیبات کروم محلول به عنوان تانن در صنعت چرم آغاز شد. کرومیت برای اولین بار در سال 1879 در فرانسه به عنوان یک ماده نسوز مورد استفاده قرار گرفت، اما استفاده اصلی از آن در دهه 1880 در انگلستان و سوئد آغاز شد، زمانی که ذوب صنعتی فروکروم شروع به افزایش سرعت کرد. که در مقادیر کمآنها قبلاً در آغاز قرن نوزدهم قادر به تولید فروکروم بودند، بنابراین Berthier در سال 1821 پیشنهاد کاهش مخلوط اکسیدهای آهن و کروم با زغال چوب را در یک بوته داد. اولین حق ثبت اختراع برای ساخت فولاد کروم در سال 1865 صادر شد. تولید صنعتی فروکروم با کربن بالا با استفاده از کوره بلند برای احیای کرومیت با کک آغاز شد. فروکروم اواخر قرن 19. کیفیت بسیار پایینی داشت، زیرا معمولاً حاوی 7 تا 8 درصد کروم بود و به دلیل اینکه سنگ آهن-کروم اصلی از تاسمانی وارد می شد، به «آهن خوک تاسمانی» معروف بود. لحظه سرنوشت سازپیشرفت در تولید فروکروم در سال 1893 آغاز شد، زمانی که هنری مویسان برای اولین بار فروکروم با کربن بالا حاوی 60٪ کروم را ذوب کرد. دستاورد اصلی در این صنعت جایگزینی کوره بلند با یک کوره قوس الکتریکی بود که توسط مویسان ایجاد شد که امکان افزایش دمای فرآیند، کاهش مصرف انرژی و بهبود قابل توجه کیفیت فروکروم ذوب شده را فراهم کرد. حاوی 67-71٪ کروم و 4-6٪ C. روش مویسان هنوز بر اساس روش مدرن است. تولید صنعتیفروکروم احیای کرومیت معمولاً در کوره های قوس الکتریکی باز انجام می شود و بار از بالا بارگیری می شود. یک قوس بین الکترودهای غوطه ور در بار تشکیل می شود.

کروم در طبیعت عمدتاً به شکل سنگ آهن کروم Fe(CrO 2) 2 (کرومیت آهن) وجود دارد. فروکروم از آن با احیای کوره های الکتریکی با کک (کربن) بدست می آید:

FeO Cr 2 O 3 + 4C → Fe + 2Cr + 4CO

6) با استفاده از الکترولیز، کروم الکترولیتی از محلول انیدرید کرومیک در آب حاوی اسید سولفوریک به دست می آید. در این مورد، عمدتاً 3 فرآیند در کاتدها انجام می شود:

- کاهش کروم شش ظرفیتی به کروم سه ظرفیتی با تبدیل آن به محلول.

- تخلیه یون های هیدروژن با انتشار گاز هیدروژن؛

- تخلیه یون های حاوی کروم شش ظرفیتی با رسوب کروم فلزی.

Cr 2 O 7 2- + 14Н + + 12е - = 2Сr + 7H 2 O

در شکل آزاد، فلزی به رنگ آبی مایل به سفید با شبکه مکعبی در مرکز بدنه، a = 0.28845 نانومتر است. در دمای 39 درجه سانتی گراد از حالت پارامغناطیس به حالت ضد فرومغناطیسی (نقطه نیل) تغییر می کند.

پایدار در هوا. در دمای 300 درجه سانتی گراد می سوزد و اکسید کروم (III) سبز Cr 2 O 3 را تشکیل می دهد که خاصیت آمفوتریک دارد. با ذوب Cr 2 O 3 با مواد قلیایی، کرومیت ها به دست می آیند

با وجود پراهمیتفروکروم پرکربن برای تولید بسیاری از گریدهای فولادهای زنگ نزن، برای ذوب برخی از فولادهای با کروم بالا مناسب نیست، زیرا وجود کربن (به شکل کاربید Cr 23 C 6 که در امتداد مرزهای دانه متبلور می شود) آنها را ایجاد می کند. شکننده و به راحتی در برابر خوردگی حساس است. تولید فروکروم کم کربن با شروع استفاده از احیای آلومینوترمیک صنعتی کرومیت شروع به توسعه کرد. امروزه فرآیند آلومینوترمیک با فرآیند سیلیکوترمیک (فرایند پرین) و فرآیند سیمپلکس که شامل مخلوط کردن فروکروم پرکربن با پودر فروکروم نیمه اکسید شده، بریکت کردن بعدی و حرارت دادن تا دمای 1360 درجه سانتیگراد در خلاء است، جایگزین شده است. فروکروم تهیه شده با فرآیند سیمپلکس معمولاً حاوی تنها 0.008 درصد کربن است و بریکت های ساخته شده از آن به راحتی در فولاد مذاب حل می شوند.

بازار فروکروم چرخه ای است. تولید جهانی فروکروم در سال 2000 4.8 میلیون تن و در سال 2001 به دلیل تقاضای کم 3.4 میلیون تن بود. در سال 2002، تقاضا برای فروکروم دوباره تشدید شد. اولین جایگاه در جهان در ذوب فروکروم توسط شرکت "Big Two" آفریقای جنوبی - Xstrata South Africa (Pty) Ltd. (یکی از شرکت های تابعه Xstrata AG) و Samancor Chrome Division (یکی از شرکت های تابعه Samancor Ltd.). آنها تا 40 درصد از ذوب فروکروم جهان را تشکیل می دهند. در آفریقای جنوبی و فنلاند، عمدتاً کروم شارژی (از زغال سنگ بار انگلیسی) حاوی 52-55٪ کروم و در چین، روسیه، زیمبابوه، قزاقستان، فروکروم حاوی بیش از 60٪ کروم تولید می شود. فروکروم به عنوان یک افزودنی آلیاژی برای فولادهای کم آلیاژ استفاده می شود. با محتوای کروم بیش از 12٪، فولاد تقریبا زنگ نمی‌زند.

مقاومت به خوردگی آلیاژهای آهن را می توان با اعمال یک لایه نازک کروم بر روی سطح آنها به میزان قابل توجهی افزایش داد. به این روش آبکاری کروم می گویند. لایه های کروم اندود اثرات جو مرطوب، هوای دریا، آب لوله کشینیتریک و بسیاری از اسیدهای آلی. تمام روش های آبکاری کروم را می توان به دو نوع تقسیم کرد - انتشار و الکترولیتی. روش انتشار Becker-Davies-Steinberg شامل حرارت دادن یک محصول با روکش کروم تا دمای 1050-1100 درجه سانتیگراد در اتمسفر هیدروژن، پر از مخلوطی از فروکروم و نسوز، پیش تیمار شده با کلرید هیدروژن در دمای 1050 درجه سانتیگراد است. CrCl 2 واقع شده است. در منافذ نسوز محصول را تبخیر و کروم می کند. در طی فرآیند آبکاری کروم الکترولیتی، فلز بر روی سطح قطعه کار رسوب می کند که به عنوان کاتد عمل می کند. الکترولیت اغلب یک ترکیب کروم شش ظرفیتی (معمولاً CrO 3) است که در H2SO4 آبی حل شده است. روکش های کروم یا محافظ هستند یا تزئینی. ضخامت پوشش های محافظ به 0.1 میلی متر می رسد. پوشش های تزئینی دارای ارزش زیبایی شناختی هستند و روی یک لایه زیرین فلز دیگر (نیکل یا مس) اعمال می شوند که عملکرد محافظتی واقعی را انجام می دهد. ضخامت چنین پوششی فقط 0.0002-0.0005 میلی متر است.

4. نقش بیولوژیکی کروم

کروم یک عنصر کمیاب است که برای رشد و عملکرد طبیعی لازم است بدن انسان. مشخص شده است که فقط کروم سه ظرفیتی در فرآیندهای بیوشیمیایی شرکت می کند. مهمترین او نقش بیولوژیکیشامل تنظیم متابولیسم کربوهیدرات و سطح گلوکز خون است. کروم بخشی جدایی ناپذیر از کمپلکس کم مولکولی - فاکتور تحمل گلوکز (GTF) است که تعامل گیرنده های سلولی با انسولین را تسهیل می کند و در نتیجه نیاز بدن به آن را کاهش می دهد. فاکتور تحمل با مشارکت آن، عملکرد انسولین را در تمام فرآیندهای متابولیک افزایش می دهد. علاوه بر این، کروم در تنظیم متابولیسم کلسترول شرکت می کند و فعال کننده آنزیم های خاصی است.

محتوای کروم در بدن انسان 6 تا 12 میلی گرم است. اطلاعات دقیقی در مورد نیاز فیزیولوژیکی فرد به این عنصر وجود ندارد، علاوه بر این، به شدت به ماهیت رژیم غذایی بستگی دارد (به عنوان مثال، با افزایش قند در رژیم غذایی به شدت افزایش می یابد). توسط برآوردهای مختلفمصرف روزانه کروم در بدن 20 تا 300 میکروگرم است. شاخص تامین کروم بدن، محتوای آن در مو است (هنجار 0.15-0.5 میکروگرم در گرم است). برخلاف بسیاری از عناصر میکرو، محتوای کروم در بافت های بدن (به استثنای ریه ها) با افزایش سن کاهش می یابد.

غلظت عنصر در غذاهای گیاهی مرتبه ای کمتر از غلظت آن در بافت پستانداران است. محتوای کروم در مخمر آبجو به ویژه زیاد است، علاوه بر این، به مقدار قابل توجهی در گوشت، جگر، حبوبات و غلات کامل یافت می شود. کمبود کروم در بدن می تواند باعث ایجاد بیماری شبیه دیابت شود، به ایجاد تصلب شرایین و اختلال در فعالیت عصبی بالاتر کمک کند.

در حال حاضر در غلظت های نسبتا کوچک (کسری از یک میلی گرم در متر مکعب برای اتمسفر)، همه ترکیبات کروم اثر سمی بر بدن دارند. از این نظر به خصوص ترکیبات محلول کروم شش ظرفیتی خطرناک هستند که دارای اثرات آلرژیک، جهش زا و سرطان زا هستند.

مسمومیت با کروم و ترکیبات آن در طول تولید آنها رخ می دهد. در مهندسی مکانیک (پوشش های گالوانیکی)؛ متالورژی (افزودنی های آلیاژی، آلیاژها، مواد نسوز)؛ در ساخت چرم، رنگ و غیره. سمیت ترکیبات کروم به ساختار شیمیایی آنها بستگی دارد: دی کرومات ها سمی تر از کرومات ها هستند، ترکیبات کروم (VI) سمی تر از ترکیبات کروم (II)، کروم (III) هستند. اشکال اولیه بیماری با احساس خشکی و درد در بینی، گلودرد، مشکل در تنفس، سرفه و غیره ظاهر می شود. وقتی تماس با Chromium قطع شود، می‌توانند از بین بروند. با تماس طولانی مدت با ترکیبات کروم، علائم مسمومیت مزمن ایجاد می شود: سردرد، ضعف، سوء هاضمه، کاهش وزن و غیره. عملکرد معده، کبد و پانکراس مختل می شود. برونشیت احتمالی، آسم برونش، پنوموسکلروز منتشر. در صورت قرار گرفتن در معرض کروم بر روی پوست، درماتیت و اگزما ممکن است ایجاد شود. بر اساس برخی داده‌ها، ترکیبات کروم، عمدتاً کروم (III)، دارای اثر سرطان‌زایی هستند.
آبکاری کروم کاهش محتوای کروم در غذا و خون منجر به کاهش سرعت رشد و افزایش می شود

ریپان آر.، سیتئانو آی. شیمی معدنی، ج2. - م.: میر، 1972.

• تعیین - Cr (کروم)؛
• دوره - IV;
• گروه - 6 (VIb);
• جرم اتمی - 51.9961;
• عدد اتمی - 24;
• شعاع اتمی = 130 بعد از ظهر;
• شعاع کووالانسی = 118 pm;
• توزیع الکترون - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 ;
• دمای ذوب = 1857 درجه سانتیگراد;
• نقطه جوش = 2672 درجه سانتیگراد؛
• الکترونگاتیوی (طبق نظر پاولینگ/طبق نظر آلپرد و روچو) = 1.66/1.56;
• حالت اکسیداسیون: +6، +3، +2، 0;
• چگالی (شماره) = 7.19 گرم بر سانتی متر مکعب؛
• حجم مولی = 7.23 سانتی متر 3 / مول.

کروم (رنگ، ​​رنگ) برای اولین بار در کانسار طلای برزوفسکی (اورال میانه) یافت شد، اولین ذکرها به سال 1763 در اثر او "اولین پایه های متالورژی"، M. V. Lomonosov آن را "سنگ سرب قرمز" می نامد.

برنج. ساختار اتم کروم.

پیکربندی الکترونیکی اتم کروم 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 است (به ساختار الکترونیکی اتم ها مراجعه کنید). در آموزش پیوندهای شیمیاییبا عناصر دیگر، 1 الکترون واقع در سطح 4s بیرونی + 5 الکترون از سطح فرعی 3 بعدی (در مجموع 6 الکترون) می توانند شرکت کنند، بنابراین در ترکیبات کروم می تواند حالت های اکسیداسیون را از 6+ تا 1+ بگیرد (متداول ترین آنها 6+ است، +3، +2). کروم یک فلز شیمیایی کم فعال است، با مواد سادهفقط در دماهای بالا واکنش نشان می دهد.

خواص فیزیکی کروم:

• فلز آبی مایل به سفید؛
• فلز بسیار سخت (در صورت وجود ناخالصی)؛
• شکننده وقتی n. y.
• پلاستیک (به شکل خالص آن).

خواص شیمیایی کروم

• در t=300 درجه سانتی گراد با اکسیژن واکنش می دهد:
  4Cr + 3O 2 = 2Cr 2 O 3;
• در T> 300 درجه سانتیگراد با هالوژن ها واکنش می دهد و مخلوطی از هالیدها را تشکیل می دهد.
• در T> 400 درجه سانتی گراد با گوگرد واکنش می دهد و سولفید تشکیل می دهد:
  Cr + S = CrS;
• در t=1000 درجه سانتی گراد، کروم ریز آسیاب شده با نیتروژن واکنش می دهد و نیترید کروم (نیمه هادی با پایداری شیمیایی بالا) را تشکیل می دهد.
  2Cr + N 2 = 2CrN;
• با اسیدهای هیدروکلریک و سولفوریک رقیق واکنش می دهد و هیدروژن آزاد می کند:
  Cr + 2HCl = CrCl 2 + H 2;
  Cr + H 2 SO 4 = CrSO 4 + H 2;
• اسیدهای نیتریک و سولفوریک غلیظ گرم کروم را حل می کنند.

با اسید سولفوریک و نیتریک غلیظ در شماره. کروم واکنش نمی دهد و کروم نیز در آب حل نمی شود. در طی نگهداری طولانی مدت در اسید نیتریک غلیظ، کروم با یک لایه اکسیدی بسیار متراکم پوشیده می شود (غیرفعال می شود) و واکنش با اسیدهای رقیق را متوقف می کند.

ترکیبات کروم

قبلاً گفته شد که حالت های اکسیداسیون "مورد علاقه" کروم 2+ (CrO، Cr(OH) 2)، +3 (Cr2O3، Cr(OH) 3)، +6 (CrO3، H2 است. CrO 4).

کروم است کروموفور، یعنی عنصری که به ماده ای که در آن است رنگ می بخشد. به عنوان مثال، در حالت اکسیداسیون +3، کروم یک رنگ بنفش قرمز یا سبز می دهد (یاقوت، اسپینل، زمرد، گارنت). در حالت اکسیداسیون +6 - رنگ زرد مایل به نارنجی (crocoite).

علاوه بر کروم، کروموفورها همچنین شامل آهن، نیکل، تیتانیوم، وانادیم، منگنز، کبالت، مس هستند - همه اینها عناصر d هستند.

رنگ ترکیبات رایج که شامل کروم است:

• کروم در حالت اکسیداسیون +2:
  • اکسید کروم CrO - قرمز؛
  • کروم فلوراید CrF 2 - سبز آبی؛
  • کروم کلرید CrCl 2 - رنگ ندارد.
  • کروم بروماید CrBr 2 - رنگ ندارد.
  • کروم یدید CrI 2 - قرمز قهوه ای.
• کروم در حالت اکسیداسیون +3:
  • Cr 2 O 3 - سبز؛
  • CrF 3 - سبز روشن؛
  • CrCl 3 - بنفش قرمز؛
  • CrBr 3 - سبز تیره؛
  • CrI 3 - مشکی.
• کروم در حالت اکسیداسیون +6:
  • CrO 3 - قرمز؛
  • کرومات پتاسیم K 2 CrO 4 - زرد لیمویی؛
  • کرومات آمونیوم (NH 4) 2 CrO 4 - زرد طلایی؛
  • کلسیم کرومات CaCrO 4 - زرد؛
  • کرومات سرب PbCrO 4 - قهوه ای مایل به زرد روشن.

اکسیدهای کروم:

• Cr + 2 O - اکسید پایه.
• Cr 2 + 3 O 3 - اکسید آمفوتریک؛
• Cr +6 O 3 - اکسید اسیدی.

هیدروکسیدهای کروم:

• ".

  کاربرد کروم

  • به عنوان یک افزودنی آلیاژی در ذوب آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت و مقاوم در برابر خوردگی؛
  • برای آبکاری کروم محصولات فلزی به منظور ایجاد مقاومت در برابر خوردگی بالا، مقاومت در برابر سایش و ظاهری زیبا.
  • آلیاژهای کروم 30 و کروم 90 در نازل های مشعل پلاسما و در صنعت هوانوردی استفاده می شوند.

کروم(lat. کروم)، کروم، عنصر شیمیایی گروه VI جدول تناوبیمندلیف، عدد اتمی 24، جرم اتمی 51.996; فلز رنگی مایل به آبی

ایزوتوپ های طبیعی پایدار: 50 کروم (4.31%)، 52 کروم (87.76%)، 53 کروم (9.55%) و 54 کروم (2.38%). از بین ایزوتوپ های رادیواکتیو مصنوعی، مهمترین آنها 51 Cr (نیمه عمر T ½ = 27.8 روز) است که به عنوان شاخص ایزوتوپ استفاده می شود.

مرجع تاریخیکروم در سال 1797 توسط L.N. Vauquelin در ماده معدنی کروکویت - کرومات سرب طبیعی PbCrO4 کشف شد. کروم نام خود را از کلمه یونانی chroma - رنگ، رنگ (به دلیل تنوع رنگ ترکیبات آن) گرفته است. کروم مستقل از Vauquelin، در سال 1798 توسط دانشمند آلمانی M. G. Klaproth در کروکویت کشف شد.

توزیع کروم در طبیعتمیانگین محتوای کروم در پوسته زمین (کلارک) 8.3·10 -3٪ است. این عنصر احتمالاً مشخصه‌تر گوشته زمین است، زیرا سنگ‌های اولترامافیک، که اعتقاد بر این است که از نظر ترکیب به گوشته زمین نزدیک‌ترین هستند، در کروم (2·10-4%) غنی شده‌اند. کروم در سنگ های اولترامافیک کانی های عظیم و پراکنده تشکیل می دهد. تشکیل بزرگترین رسوبات کروم با آنها همراه است. در سنگ های اساسی، محتوای کروم تنها به 2·10-2% می رسد، در سنگ های اسیدی - 2.5·10-3%، در سنگ های رسوبی (ماسه سنگ) - 3.5·10-3%، در شیل های رسی - 9·10-3. ٪. کروم یک مهاجر آبزی نسبتا ضعیف است. محتوای کروم در آب دریا 0.00005 میلی گرم در لیتر است.

به طور کلی، کروم فلزی در مناطق عمیق زمین است. شهاب‌سنگ‌های سنگی (آنالوگ گوشته) نیز با کروم (1-10·10/2.7 درصد) غنی شده‌اند. بیش از 20 ماده معدنی کروم شناخته شده است. فقط اسپینل های کروم (تا 54٪ کروم) از اهمیت صنعتی برخوردار هستند. علاوه بر این، کروم در تعدادی از مواد معدنی دیگر وجود دارد که اغلب با سنگ معدن کروم همراه هستند، اما خود ارزش عملی ندارند (uvarovite، volkonskoite، kemerite، fuchsite).

خواص فیزیکی کرومکروم فلزی سخت، سنگین و نسوز است. کروم خالص انعطاف پذیر است. در یک شبکه بدنه مرکزی، a = 2.885Å (20 درجه سانتیگراد) متبلور می شود. در دمای 1830 درجه سانتیگراد، می توان با یک شبکه رو به مرکز، a = 3.69 Å به یک اصلاح تبدیل شد.

شعاع اتمی 1.27 Å; شعاع یونی Cr 2 + 0.83 Å، Cr 3 + 0.64 Å، Cr 6 + 0.52 Å. چگالی 7.19 گرم بر سانتی متر مکعب; t pl 1890 درجه سانتی گراد; نقطه جوش 2480 درجه سانتی گراد ظرفیت گرمایی ویژه 0.461 kJ/(kg K) (25°C); ضریب حرارتی انبساط خطی 8.24·10 -6 (در 20 درجه سانتیگراد). ضریب هدایت حرارتی 67 W/(m K) (20 درجه سانتی گراد); مقاومت الکتریکی 0.414 μΩ متر (20 درجه سانتیگراد)؛ ضریب حرارتی مقاومت الکتریکی در محدوده 20-600 درجه سانتیگراد 3.01·10 -3 است. کروم ضد فرومغناطیسی است، حساسیت مغناطیسی خاص 3.6·10 -6. سختی برینل کروم با خلوص بالا 7-9 Mn/m2 (70-90 kgf/cm2) است.

خواص شیمیایی کرومپیکربندی الکترونیکی خارجی اتم کروم 3d 5 4s 1 است. در ترکیبات معمولاً حالت های اکسیداسیون +2، +3، +6 را نشان می دهد، در میان آنها Cr 3+ پایدارترین است. ترکیبات جداگانه ای شناخته شده اند که کروم دارای حالت های اکسیداسیون +1، +4، +5 است. کروم از نظر شیمیایی غیر فعال است. در شرایط عادی، در برابر اکسیژن و رطوبت مقاوم است، اما با فلوئور ترکیب می شود و CrF 3 را تشکیل می دهد. در دمای بالای 600 درجه سانتیگراد با بخار آب برهمکنش می کند و Cr 2 O 3 می دهد. نیتروژن - Cr 2 N، CrN؛ کربن - Cr 23 C 6، Cr 7 C 3، Cr 3 C 2. گوگرد - Cr 2 S 3. هنگامی که با بور ذوب می شود، بورید CrB را تشکیل می دهد و با سیلیکون سیلیسیدهای Cr 3 Si، Cr 2 Si 3، CrSi 2 را تشکیل می دهد. کروم با بسیاری از فلزات آلیاژهایی تشکیل می دهد. تعامل با اکسیژن در ابتدا کاملاً فعال است، سپس به دلیل تشکیل یک فیلم اکسید روی سطح فلز، به شدت کند می شود. در دمای 1200 درجه سانتیگراد فیلم از بین می رود و اکسیداسیون دوباره به سرعت ادامه می یابد. کروم در اکسیژن در دمای 2000 درجه سانتیگراد مشتعل می شود و اکسید سبز تیره کروم (III) Cr 2 O 3 را تشکیل می دهد. علاوه بر اکسید (III)، ترکیبات دیگر با اکسیژن شناخته شده است، به عنوان مثال CrO، CrO 3، به طور غیر مستقیم به دست آمده است. کروم به راحتی با محلول های رقیق اسیدهای هیدروکلریک و سولفوریک واکنش داده و کلرید و سولفات کروم را تشکیل می دهد و هیدروژن آزاد می کند. ودکای رژیا و اسید نیتریک کروم را غیرفعال می کنند.

با افزایش درجه اکسیداسیون، خواص اسیدی و اکسید کننده کروم افزایش می یابد. یون Cr 2 + در مرحله اول انحلال کروم در اسیدها یا در هنگام احیای Cr 3 + در محلول اسیدی با روی تشکیل می شود. اکسید هیدرات Cr(OH) 2 پس از کم آبی به Cr 2 O 3 تبدیل می شود. ترکیبات Cr 3+ در هوا پایدار هستند. آنها می توانند هم عامل کاهنده و هم اکسید کننده باشند. Cr 3 + را می توان در محلول اسیدی توسط روی به Cr 2 + کاهش داد یا به آن اکسید کرد محلول قلیاییبه CrO 4 2- برم و سایر عوامل اکسید کننده. هیدروکسید Cr(OH) 3 (یا بهتر بگوییم Cr 2 O 3 nH 2 O ) یک ترکیب آمفوتریک است که با کاتیون Cr 3 + یا نمک های کروم اسید HC-O 2 - کرومیت ها (به عنوان مثال KS-O 2، NaCrO2). ترکیبات Cr 6+: کروم انیدرید CrO 3، اسیدهای کرومیک و نمک های آنها که از جمله مهم ترین آنها کرومات ها و دی کرومات ها هستند - عوامل اکسید کننده قوی. کروم شکل می گیرد عدد بزرگنمک با اسیدهای حاوی اکسیژن. شناخته شده ترکیبات پیچیدهکروما؛ ترکیبات کمپلکس Cr 3 که در آنها کروم دارای عدد هماهنگی 6 است، تعداد قابل توجهی از ترکیبات پراکسید کروم وجود دارد

دریافت کروم.بسته به هدف استفاده، کروم با درجه خلوص متفاوت به دست می آید. ماده اولیه معمولاً اسپینل‌های کرومی است که در حضور اکسیژن اتمسفر غنی شده و سپس با پتاس (یا سودا) ذوب می‌شوند. در رابطه با جزء اصلی سنگ معدن حاوی Cr 3 + واکنش به شرح زیر است:

2FeCr 2 O 4 + 4K 2 CO 3 + 3.5 O 2 = 4K 2 CrO 4 + Fe 2 O 3 + 4CO 2 .

کرومات پتاسیم حاصل K 2 CrO 4 شسته می شود آب گرمو با عمل H 2 SO 4 آن را به دی کرومات K 2 Cr 2 O 7 تبدیل می کنند. سپس با اثر محلول غلیظ H 2 SO 4 روی K 2 Cr 2 O 7، کروم انیدرید C 2 O 3 یا با حرارت دادن K 2 Cr 2 O 7 با گوگرد - کروم (III) اکسید C 2 O به دست می آید. 3.

خالص ترین کروم در شرایط صنعتی یا از طریق الکترولیز محلول های آبی غلیظ CrO 3 یا Cr 2 O 3 حاوی H 2 SO 4 یا با الکترولیز سولفات کروم Cr 2 (SO 4) 3 به دست می آید. در این حالت کروم بر روی کاتدی ساخته شده از آلومینیوم یا فولاد ضد زنگ آزاد می شود. خالص سازی کامل از ناخالصی ها با تصفیه کروم با هیدروژن خالص در دماهای بالا (1500-1700 درجه سانتی گراد) به دست می آید.

همچنین می توان کروم خالص را با الکترولیز مذاب CrF 3 یا CrCl 3 در مخلوط با فلوریدهای سدیم، پتاسیم، کلسیم در دمای حدود 900 درجه سانتیگراد در اتمسفر آرگون بدست آورد.

کروم در مقادیر کم با احیای Cr 2 O 3 با آلومینیوم یا سیلیکون به دست می آید. در روش آلومینوترمیک، مخلوطی از Cr 2 O 3 و پودر Al یا براده های از قبل گرم شده با افزودنی های عامل اکسید کننده در بوته ای قرار می گیرد که در آن واکنش با مشتعل کردن مخلوط Na 2 O 2 و Al تا زمانی که بوته با بوته پر شود برانگیخته می شود. کروم و سرباره. کروم سیلیکوترمیک در کوره های قوس ذوب می شود. خلوص کروم به دست آمده با محتوای ناخالصی در Cr 2 O 3 و در Al یا Si که برای احیا استفاده می شود تعیین می شود.

آلیاژهای کروم - فروکروم و سیلیکون کروم - در مقیاس وسیع در صنعت تولید می شوند.

کاربرد کرومیوماستفاده از کروم بر اساس مقاومت در برابر حرارت، سختی و مقاومت در برابر خوردگی آن است. بیشتر از همه، کروم برای ذوب فولادهای کرومی استفاده می شود. از آلومینیوم و کروم سیلیکوترمیک برای ذوب نیکروم، نیمونیک، سایر آلیاژهای نیکل و استلیت استفاده می شود.

مقدار قابل توجهی کروم برای پوشش های تزئینی مقاوم در برابر خوردگی استفاده می شود. کروم پودری به طور گسترده در تولید محصولات فلزی-سرامیکی و مواد برای الکترودهای جوشکاری استفاده می شود. کروم به شکل یون Cr 3+ ناخالصی در یاقوت است که از آن استفاده می شود گوهرو مواد لیزری از ترکیبات کروم برای حکاکی پارچه در هنگام رنگرزی استفاده می شود. برخی از نمک های کروم به عنوان جزئی از محلول های دباغی در صنعت چرم استفاده می شود. PbCrO 4 , ZnCrO 4 , SrCrO 4 مانند رنگ های هنری. محصولات نسوز کروم منیزیت از مخلوط کرومیت و منیزیت ساخته می شوند.

ترکیبات کروم (به ویژه مشتقات Cr 6+) سمی هستند.

کروم در بدنکروم یکی از عناصر بیوژنیک است و پیوسته در بافت های گیاهان و جانوران وجود دارد. میانگین محتوای کروم در گیاهان 0.0005٪ است (92-95٪ کروم در ریشه ها جمع می شود)، در حیوانات - از ده هزارم تا ده میلیونم درصد. در موجودات پلانکتون، ضریب تجمع کروم بسیار زیاد است - 10000-26000 گیاهان بالاتر غلظت کروم بالاتر از 3-10-4 mol/l را تحمل نمی کنند. در برگها به شکل یک کمپلکس کم مولکولی وجود دارد که با ساختارهای درون سلولی مرتبط نیست. در حیوانات، کروم در متابولیسم لیپیدها، پروتئین ها (بخشی از آنزیم تریپسین)، کربوهیدرات ها نقش دارد. جزء ساختاریفاکتور مقاوم به گلوکز). منبع اصلی کروم در حیوانات و انسان غذا است. کاهش محتوای کروم در غذا و خون منجر به کاهش سرعت رشد، افزایش کلسترول خون و کاهش حساسیت بافت‌های محیطی به انسولین می‌شود.

مسمومیت با کروم و ترکیبات آن در طول تولید آنها رخ می دهد. در مهندسی مکانیک (پوشش های گالوانیکی)؛ متالورژی (افزودنی های آلیاژی، آلیاژها، مواد نسوز)؛ در ساخت چرم، رنگ و غیره. سمیت ترکیبات کروم به ساختار شیمیایی آنها بستگی دارد: دی کرومات ها سمی تر از کرومات ها هستند، ترکیبات کروم (VI) سمی تر از ترکیبات کروم (II)، کروم (III) هستند. اشکال اولیه بیماری با احساس خشکی و درد در بینی، گلودرد، مشکل در تنفس، سرفه و غیره ظاهر می شود. وقتی تماس با Chromium قطع شود، می‌توانند از بین بروند. با تماس طولانی مدت با ترکیبات کروم، علائم مسمومیت مزمن ایجاد می شود: سردرد، ضعف، سوء هاضمه، کاهش وزن و غیره. عملکرد معده، کبد و پانکراس مختل می شود. برونشیت احتمالی، آسم برونش، پنوموسکلروز منتشر. در صورت قرار گرفتن در معرض کروم بر روی پوست، درماتیت و اگزما ممکن است ایجاد شود. بر اساس برخی داده‌ها، ترکیبات کروم، عمدتاً کروم (III)، اثر سرطان‌زایی دارند.

تعریف

کروم- عنصر بیست و چهارم جدول تناوبی. نامگذاری - Cr از لاتین "chromium". واقع در دوره چهارم گروه VIB. به فلزات اشاره دارد. بار هسته ای 24 است.

کروم در پوسته زمین به مقدار 0.02٪ (جرم) موجود است. در طبیعت عمدتاً به شکل سنگ آهن کروم FeO×Cr 2 O 3 یافت می شود.

کروم یک فلز سخت و براق است (شکل 1) که در دمای 1890 درجه سانتیگراد ذوب می شود. چگالی آن 7.19 گرم بر سانتی متر مکعب است. در دمای اتاق، کروم در برابر آب و هوا مقاوم است. اسیدهای سولفوریک و هیدروکلریک رقیق، کروم را حل کرده و هیدروژن آزاد می کند. کروم در اسید نیتریک غلیظ سرد نامحلول است و پس از درمان با آن غیرفعال می شود.

برنج. 1. کروم. ظاهر.

وزن اتمی و مولکولی کروم

تعریف

وزن مولکولی نسبی ماده(M r) عددی است که نشان می دهد چند برابر جرم یک مولکول معین بزرگتر از 1/12 جرم یک اتم کربن است، و جرم اتمی نسبی یک عنصر(A r) - چند برابر جرم متوسط ​​اتم ها عنصر شیمیاییبیش از 1/12 جرم اتم کربن.

از آنجایی که کروم در حالت آزاد به شکل مولکول های کروم تک اتمی وجود دارد، مقادیر جرم اتمی و مولکولی آن بر هم منطبق است. آنها برابر با 51.9962 هستند.

ایزوتوپ های کروم

مشخص است که کروم در طبیعت به شکل چهار ایزوتوپ پایدار 50 Cr، 52 Cr، 53 Cr و 54 Cr یافت می شود. اعداد جرمی آنها به ترتیب 50، 52، 53 و 54 است. هسته یک اتم ایزوتوپ کروم 50 Cr شامل بیست و چهار پروتون و بیست و شش نوترون است و ایزوتوپ های باقی مانده فقط از نظر تعداد نوترون ها با آن تفاوت دارند.

ایزوتوپ های مصنوعی کروم با اعداد جرمی از 42 تا 67 وجود دارد که پایدارترین آنها 59 کروم با نیمه عمر 42.3 دقیقه و همچنین یک ایزوتوپ هسته ای است.

یون کروم

به سمت بیرون سطح انرژیاتم کروم شش الکترون دارد که ظرفیتی هستند:

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

در نتیجه برهمکنش شیمیایی، کروم الکترون های ظرفیت خود را رها می کند، یعنی. اهدا کننده آنها است و به یک یون با بار مثبت تبدیل می شود:

Cr 0 -2e → Cr 2+ ;

Cr 0 -3e → Cr 3+ ;

Cr 0 -6e → Cr 6+ .

مولکول و اتم کروم

کروم در حالت آزاد به شکل مولکول های تک اتمی کروم وجود دارد. در اینجا برخی از خواص مشخص کننده اتم و مولکول کروم آورده شده است:

آلیاژهای کروم

فلز کروم برای آبکاری کروم و به عنوان یکی از مهمترین اجزای فولادهای آلیاژی استفاده می شود. ورود کروم به فولاد باعث افزایش مقاومت آن در برابر خوردگی می شود محیط های آبیدر دماهای معمولی و در گازها در دمای بالا. علاوه بر این، فولادهای کرومی سختی را افزایش داده اند. کروم بخشی از فولادهای ضدزنگ مقاوم در برابر اسید و مقاوم در برابر حرارت است.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

مثال 2

ورزش	اکسید کروم (VI) با وزن 2 گرم در آب با وزن 500 گرم حل شد.
راه حل	اجازه دهید معادله واکنش تولید اسید کرومیک از اکسید کروم (VI) را بنویسیم: CrO 3 + H 2 O = H 2 CrO 4. بیایید جرم محلول را پیدا کنیم: m محلول = m(CrO 3) + m (H 2 O) = 2 + 500 = 502 گرم. n (CrO3) = m (CrO3) / M (CrO3). n (CrO 3) = 2 / 100 = 0.02 مول. با توجه به معادله واکنش n(CrO 3): n(H 2 CrO 4) = 1: 1، که به این معنی است n(CrO3) = n(H2CrO4) = 0.02 مول. سپس جرم کرومیک اسید برابر با ( جرم مولی- 118 گرم در مول): m (H2CrO4) = n (H2CrO4) × M (H2CrO4). m (H2CrO4) = 0.02 × 118 = 2.36 گرم. کسر جرمیاسید کرومیک در محلول عبارت است از: ω = m املاح / متر محلول × 100٪. ω (H2CrO4)=m املاح (H2CrO4)/m محلول × 100%; ω (H2CrO4) = 2.36 / 502 × 100٪ = 0.47%.
پاسخ	کسر جرمی اسید کرومیک 0.47٪ است.