Общая характеристика подгруппы хрома (хром, молибден, вольфрам). Распространение в природе, физические и химические свойства хрома. Соединения хрома (оксиды, гидроксиды, кислоты). Особенности применения в промышленности. Семейство хромовых сплавов.
Аннотация к работе
В побочную подгруппу шестой группы входят хром, молибден и вольфрам. Хром, молибден и вольфрам относятся к d - элементам. Имея на внешнем уровне один или два электрона (хром и молибден - один s - электрон, вольфрам - два s - электрона), рассматриваемые элементы, в отличии от элементов главной подгруппы VI группы, обладают преимущественно металлическими свойствами. Сходство между элементами главной и побочной подгруппы VI группы проявляется только в соединениях с высшей степенью окисления (6). В соединениях элементы подгруппы хрома проявляют следующие положительные степени окисления: Cr - 2, 3, 4 (5), 6; Mo - (2), 3, 4, 5, 6 и W - 2, (3), 4, 5, 6.Леман описал новый минерал, найденный на Урале на Березовском руднике, в 15 километрах от Екатеринбурга. Обрабатывая камень соляной кислотой, Леман получил изумрудно-зеленый раствор, а в образовавшемся белом осадке обнаружил свинец. В них наряду с золотом добываются серебро и свинцовые руды, а также находят замечательный красный свинцовый минерал, который не был обнаружен больше ни в одном другом руднике России. Раньше рудник был очень богат этим минералом, однако говорят, что несколько лет назад запасы минерала в руднике истощились и теперь этот минерал покупают на вес золота, в особенности, если он желтый. Красивый красный цвет, прозрачность и кристаллическая форма сибирского красного минерала заставила минералогов заинтересоваться его природой и местом, где он был найден; большой удельный вес и сопутствующая ему свинцовая руда, естественно, заставляли предполагать о наличии свинца в этом минерале.Среднее содержание хрома в земной коре 83 г/т, по массе содержание хрома в земной коре составляет 0,035%, в воде морей и океанов 2?10-5 мг/л. Хром обнаружен на Солнце, звездах и в метеоритах. Руды хрома имеются в Новой Каледонии, на Кубе, в Греции, Югославии. В то же время такие промышленные страны, как Англия, Франция, ФРГ, Италия, Швеция, совершенно лишены хромового сырья, а США и Канада располагают лишь очень бедными рудами. Запасы хромовых руд России сосредоточены главным образом в группе Сарановских месторождений (Верблюжьегорское, Алапаевское, Халиловское и др.) на Урале (Пермская область) и составляют 6,4 млн. т.Хром Cr - химический элемент VI группы периодической системы Менделеева, атомный номер 24, атомная масса 51,996, радиус атома 0,0125, радиусы ионов Cr2 - 0,0084; Cr3 - 0,0064; Cr4 - 6,0056.Металлический хром получают восстановлением оксида хрома (III) при нагревании с алюминием: Cr2О3 2Al = Al2О3 2CrХром - твердый, довольно тяжелый, пластичный, ковкий металл серо-стального цвета, плавится при 1878±220С, кипит при 24690С. Природный хром состоит из смеси пяти изотопов с массовыми числами 50, 52, 53, 54 и 56. Ничтожные примеси кислорода, азота, углерода резко изменяют физические свойства хрома, в частности он становится хрупким. Получить хром без этих примесей очень трудно. Хром обладает всеми характерными свойствами металлов - хорошо проводит тепло, почти не оказывает сопротивления электрическому току, имеет присущий большинству металлов блеск.При небольших температурах хром химически мало активен (взаимодействует только с фтором). Выше 6000C взаимодействует с галогенами, серой, азотом, кремнием, бором, углеродом, кислородом. Взаимодействие с кислородом протекает сначала довольно активно, затем, однако, резко замедляется, так как поверхность покрывается тонкой чрезвычайно устойчивой пленкой, препятствующему дальнейшему окислению. При 20000C хром воспламеняется в кислороде с образованием темно-зеленого оксида Cr2O3. Хром пассивируется холодными концентрированными H2SO4 и HNO3, однако при сильном нагревании он растворяется в этих кислотах [3]: 2Cr 6H2SO4 (конц.) = Cr2 (SO4) 3 3SO2 6H2OОксид хрома (II) CRO (основной) - сильный восстановитель, чрезвычайно неустойчив в присутствии влаги и кислорода. Образуется при нагревании некоторых соединений хрома (VI), например: 4CRO3 2Cr2O3 3О2 Оксид хрома (III) используется для восстановления металлического хрома невысокой чистоты с помощью алюминия (алюминотермия) или кремния (силикотермия): Cr2O3 2Al = Al2O3 2CrГидроксид хрома (III) обладает амфотерными свойствами, растворяясь как в кислотах (ведет себя как основание): 2Cr (OH) 3 3H2SO4 = Cr2 (SO4) 3 6H2O так и в щелочах (ведет себя как кислота): Cr (OH) 3 KOH = K [Cr (OH) 4]Кислоты хрома, отвечающие его степени окисления 6 и различающиеся соотношением числа молекул CRO3 и H2O, существуют только в виде растворов.Основная часть добываемой в мире хромистой руды поступает сегодня на ферросплавные заводы, где выплавляются различные сорта феррохрома и металлического хрома. Хромиты широко используют в огнеупорной промышленности для изготовления огнеупорного хромитового и хромомагнезитового кирпича. Химики используют хромиты для получения бихроматов калия и натрия, а также хромовых квасцов, которые применяются для дубления кожи, придающего ей красивый блеск и прочность.