Chromo savybės, charakteristikos ir naudojimo būdai

The chromas (Cr) yra periodinio stalo 6 grupės (VIB) metalo elementas. Kasmet tonų šio metalo gaminami išgaunant chromo geležies rūdą arba magnio rūdą (FeCr₂O₄, MgCr₂O₄), kurios yra sumažintos anglies, kad gautų metalą. Jis yra labai reaktyvus, ir tik labai mažomis sąlygomis tai yra gryna forma.

Jo pavadinimas kilęs iš graikų kalbos „chroma“, kuris reiškia spalvą. Šis pavadinimas buvo suteiktas dėl daugybės ir intensyvių spalvų, kurias parodo neorganiniai ar organiniai chromo junginiai; iš kietų ar juodųjų tirpalų, geltonos, oranžinės, žalios, violetinės, mėlynos ir raudonos spalvos.

Tačiau metalo chromo ir jo karbidų spalva yra pilki sidabro. Ši funkcija naudojama chromo technikoje, kad daugeliui struktūrų mirksi sidabras (pvz., Tie, kurie matomi aukščiau esančiame paveikslėlyje). Taigi, „maudymasis su chromu“ gabalams suteikiamas blizgesiu ir puikiu atsparumu korozijai.

Chromas tirpale greitai reaguoja su oru esančiu deguonimi, kad susidarytų oksidai. Priklausomai nuo terpės pH ir oksidacinių sąlygų, galima gauti skirtingus oksidacijos numerius su (III) (Cr³⁺) stabiliausia iš visų. Kaip rezultatas, chromo (III) oksidas (Cr₂O₃) žalia spalva yra stabiliausia jo oksidų.

Šie oksidai gali sąveikauti su kitais aplinkoje esančiais metalais, pvz., Sibiro raudonais švino pigmentais (PbCrO).₄). Šis pigmentas yra geltonai oranžinis arba raudonas (pagal jo šarmingumą), ir iš jo prancūzų mokslininkas Louis Nicolas Vauquelin izoliuotas metalinis varis, todėl jis yra apdovanotas kaip atradėjas.

Jo mineralai ir oksidai, taip pat nedidelė metalo vario dalis daro šį elementą užima 22-ąsias daugiausiai žemės plutos.

Chromo chemija yra labai įvairi, nes ji gali sudaryti ryšius su beveik visu periodiniu stalu. Kiekviename iš jų junginių yra spalvų, kurios priklauso nuo oksidacijos skaičiaus ir su juo sąveikaujančių rūšių. Jis taip pat sujungia anglies junginius, įsikišdamas į daugybę organinių junginių.

[TOC]

Savybės ir savybės

Chromas yra grynas metalas, kurio atominis skaičius yra 24 ir molekulinė masė yra maždaug 52 g / mol (⁵²Cr, stabiliausias izotopas).

Turint stiprią metalinę jungtį, jis turi aukštą lydymosi temperatūrą (1907 ° C) ir verdančius (2671 ° C) taškus. Be to, jo kristalinė struktūra tampa labai tankiu metalu (7,19 g / ml)..

Jis nereaguoja su vandeniu, kad susidarytų hidroksidai, tačiau jis reaguoja su rūgštimis. Jis oksiduojamas deguonimi iš oro, paprastai gaminant chromo oksidą, kuris yra plačiai naudojamas žalias pigmentas..

Šie oksido sluoksniai sukuria vadinamąjį pasyvinimas, apsaugoti metalą nuo tolesnės korozijos, nes deguonis negali prasiskverbti pro metalinį sinusą.

Jo elektroninė konfigūracija yra [Ar] 4s¹3d⁵, su visais elektronais, nesusijusiais, ir todėl turi paramagnetines savybes. Tačiau elektroninių sukimų susiejimas gali įvykti, jei metalas patenka į žemą temperatūrą, įgydamas kitas savybes, pvz., Antiferromagnetizmą..

Indeksas

• 1 Savybės ir savybės
• 2 Chromo cheminė struktūra
• 3 Oksidacijos numeris
  • 3,1 Cr (-2, -1 ir 0)
  • 3.2 Cr (I) ir Cr (II)
  • 3,3 Cr (III)
  • 3,4 Cr (IV) ir Cr (V)
  • 3,5 Cr (VI): chromato-dichromato pora
• 4 Chromo panaudojimas
  • 4.1 Kaip dažai ar pigmentai
  • 4.2 Chromuose ar metalurgijoje
  • 4.3 Mityba
• 5 Kur tu esi?
• 6 Nuorodos

Chromo cheminė struktūra

Kokia yra chromo metalo struktūra? Chromas yra gryna forma kubine kristaline struktūra, sutelkta į kūną (cc arba bcc, jo akronimas anglų kalba). Tai reiškia, kad chromo atomas yra kubo centre, kurio kraštai užima kitas chromos (kaip ir aukščiau esančiame paveikslėlyje)..

Ši struktūra yra atsakinga už aukšto lydymosi ir virimo temperatūros chromą ir didelį kietumą. Vario atomai sutampa su s ir d orbitomis, kad sudarytų laidumo juostas pagal juostos teoriją.

Taigi abi juostos yra pusiau pilnos. Kodėl? Kadangi jos elektroninė konfigūracija yra [Ar] 4s¹3d⁵ ir kaip orbitoje s gali būti du elektronai, o orbitos d dešimt. Tada tik pusė juostų, kurias sudaro jų persidengimai, užima elektronai.

Šiomis dviem perspektyvomis - kristaline struktūra ir metaline jungtimi - daugelis šio metalo fizinių savybių gali būti aiškinamos teoriškai. Tačiau nei paaiškinama, kodėl chromui gali būti kelios oksidacijos būsenos arba skaičiai.

Tam reikėtų giliai suprasti atomo stabilumą elektroninių sukimų atžvilgiu.

Oksidacijos numeris

Kadangi elektroninė chromo konfigūracija yra [Ar] 4s¹3d⁵ gali uždirbti iki vieno ar dviejų elektronų (Cr^1- ir Kr^2-) arba prarasti juos įsigyti skirtingus oksidacijos numerius.

Taigi, jei chromas praranda elektroną, jis būtų panašus į [Ar] 4s⁰3d⁵; jei prarasite tris, [Ar] 4s⁰3d³; ir jei jūs juos neteksite, [Ar] arba tas pats, jis būtų izoelektroninis į argoną.

Chromas nepraranda ar nepripažįsta elektronų vien tik kaprice: turi būti rūšis, kuri dovanoja arba priima juos eiti iš vieno oksidacijos numerio į kitą.

Chromas turi tokius oksidacijos numerius: -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 ir +6. Iš jų +3, Kr³⁺, tai yra pats stabiliausias ir todėl vyraujantis; paskui +6, Cr⁶⁺.

Cr (-2, -1 ir 0)

Labai mažai tikėtina, kad chromas įgis elektronų, nes tai yra metalas, todėl jo prigimtis yra juos paaukoti. Tačiau jis gali būti suderintas su ligandais, ty molekulėmis, kurios sąveikauja su metalo centru per ryšį.

Vienas iš geriausiai žinomų yra anglies monoksidas (CO), kuris sudaro chromo heksakarbonilo junginį.

Šis junginys turi molekulinę formulę Cr (CO)₆, ir kadangi ligandai yra neutralūs ir nesuteikia jokio krūvio, tada Cr turi oksidacijos skaičių 0.

Tai galima pastebėti ir kituose organiniuose junginiuose, tokiuose kaip bis (benzenas) chromas. Pastaruoju atveju chromą supa du benzeno žiedai sumuštinio tipo molekulinėje struktūroje:

Iš šių dviejų organinių junginių gali atsirasti daugelis kitų Cr (0).

Rastos druskos, kuriose jos sąveikauja su natrio katijonais, o tai reiškia, kad Cr turi turėti neigiamą oksidacijos skaičių, kad pritrauktų teigiamų krūvių: Cr (-2), Na₂[Cr (CO)₅] ir Cr (-1), Na₂[Cr₂(CO)₁₀].

Cr (I) ir Cr (II)

Cr (I) arba Cr¹⁺ ji gaunama oksiduojant tiesiog aprašytus organinius junginius. Tai pasiekiama oksiduojant ligandus, tokius kaip CN arba NO, taip sudarant, pavyzdžiui, junginį K₃[Cr (CN)₅NE].

Čia yra trijų K katijonų faktas⁺ reiškia, kad chromo kompleksas turi tris neigiamus krūvius; taip pat ir CN ligandas^- numato penkis neigiamus mokesčius, todėl tarp „Cr“ ir „NO“ turi būti pridėti du teigiami mokesčiai (-5 + 2 = -3).

Jei NO yra neutralus, tai yra Cr (II), tačiau jis turi teigiamą krūvį (NO⁺), šiuo atveju yra Cr (I).

Kita vertus, Cr (II) junginiai yra gausesni, tarp jų: ​​chromo (II) chloridas (CrCl₂), chromo acetatas (Cr₂(Or₂CCH₃)₄), chromo (II) oksido (CrO), chromo (II) sulfido (CrS) ir kt..

Cr (III)

Iš viso tai yra didesnis stabilumas, nes jis iš tikrųjų yra daugelio chromato jonų oksiduojančių reakcijų rezultatas. Galbūt jos stabilumas priklauso nuo elektroninės konfigūracijos³, kurioje trys elektronai užima tris mažesnės energijos orbitales, palyginti su kitais dviem energingesniais..

Reprezentatyviausias šio oksidacijos skaičiaus junginys yra chromo (III) oksidas (Cr₂O₃). Priklausomai nuo jo suderintų ligandų, kompleksas parodys vieną ar kitą spalvą. Šių junginių pavyzdžiai yra: [CrCl₂(H₂O)₄] Cl, Cr (OH)₃, CrF₃, [Cr (H₂O)₆]³⁺, ir tt.

Nors cheminė formulė iš pirmo žvilgsnio nerodo, chromo kompleksuose paprastai yra oktaedrinis koordinavimo rutulys; tai yra, jis yra oktaedro centre, kur jo viršūnės yra išdėstytos ligandais (iš viso šeši).

Cr (IV) ir Cr (V)

Junginiai, kuriuose dalyvauja Cr⁵⁺ jie yra labai nedaug, nes minėtas atomas yra elektroninis nestabilumas, be to, jis lengvai oksiduojamas į Cr⁶⁺, daug stabilesnė, nes ji yra izoelektroninė, atsižvelgiant į argono tauriųjų dujų kiekį.

Tačiau Cr (V) junginiai gali būti sintezuojami tam tikromis sąlygomis, pvz., Aukšto slėgio. Be to, jie linkę suskilti esant vidutinei temperatūrai, todėl jų galimas pritaikymas neįmanomas, nes jie neturi šiluminės varžos. Kai kurie iš jų yra: CrF₅ ir K₃[Cr (O₂)₄] (O₂^2- yra peroksido anijonas).

Kita vertus, Kr⁴⁺ Ji yra santykinai stabilesnė, gebanti sintezuoti halogenintus junginius: CrF₄, CrCl₄ ir CrBr₄. Tačiau jie taip pat yra jautrūs skilimo reakcijai, kad gautų chromo atomus su geresniais oksidacijos numeriais (pvz., +3 arba +6)..

Cr (VI): chromato-dichromato pora

2 [CrO₄]^2- + 2H⁺  (Geltona) => [Cr₂O₇]^2- + H₂O (oranžinė)

Pirmiau pateikta lygtis atitinka dviejų chromatų jonų rūgšties dimerizaciją dichromato gamybai. PH pokyčiai sukelia sąveikos pokyčius aplink Cr⁶⁺, taip pat yra tirpalo spalva (nuo geltonos iki oranžinės spalvos arba atvirkščiai). Dichromatą sudaro tiltas O₃Cr-O-CrO₃.

Cr (VI) junginiai pasižymi kenksmingomis ir net kancerogeninėmis žmogaus organizmui ir gyvūnams.

Kaip? Tyrimai teigia, kad CrO jonai₄^2- jie kerta ląstelių membranas veikdami baltymus, kurie transportuoja sulfatus (abu jonai iš tikrųjų yra panašaus dydžio).

Ląstelių redukuojančios medžiagos sumažina Cr (VI) iki Cr (III), kuri kaupiasi negrįžtamai koordinuodama specifines makromolekulių vietas (pvz., DNR)..

Užkrėsta ląstelę chromo pertekliumi, o tai negali palikti dėl to, kad trūksta mechanizmo, kuris jį transportuoja atgal per membranas.

„Chrome“ naudoja

Kaip dažai ar pigmentai

Chromas turi platų asortimentą, nuo dažų skirtingų rūšių audinių, iki apsauginės medžiagos, kuri puošia metalines dalis, vadinamą chromu, kurios gali būti daromos grynu metalu arba su Cr (III) arba junginiais. Cr (VI).

Chromo fluoridas (CrF)₃), pavyzdžiui, yra naudojamas kaip vilnos audinių dažiklis; chromo sulfatas (Cr₂(SO₄)₃), skirtas emaliams, keramikai, dažams, dažams, lakams dažyti ir taip pat metalams chromuoti; ir chromo oksidas (Cr₂O₃) taip pat nustato, kad reikia naudoti patrauklią žalią spalvą.

Todėl bet kuris chromo mineralas, turintis intensyvias spalvas, gali būti skirtas dažyti struktūrą, bet po to atsiranda faktas, jei minėti junginiai yra pavojingi aplinkai arba žmonių sveikatai..

Tiesą sakant, jos nuodingos savybės naudojamos medienai ir kitiems paviršiams apsaugoti nuo vabzdžių atakų.

Chromuotoje arba metalurgijoje

Taip pat į plieną pridedama nedidelio kiekio chromo, kuris sustiprina jį nuo oksidacijos ir pagerina jo ryškumą. Taip yra todėl, kad ji gali sudaryti pilkų karbidų (Cr₃C₂) labai atsparus reaguoti su deguonimi ore.

Kadangi chromas gali būti poliruotas, kad būtų gauti blizgūs paviršiai, chromuoti, tada sidabro dizainas ir spalvos yra pigesnės alternatyvos šiems tikslams.

Mityba

Kai kurios diskusijos, ar chromą galima laikyti esminiu elementu, ty būtinu kasdieniame mityboje. Kai kuriuose maisto produktuose ji yra labai maža, pvz., Žalieji lapai ir pomidorai.

Be to, yra baltymų papildų, reguliuojančių insulino aktyvumą ir skatinantis raumenų augimą, kaip yra chromo polinicinato atveju..

Kur tai yra?

Chromas randamas daugelyje mineralų ir brangakmenių, tokių kaip rubinai ir smaragdai. Pagrindinis chromo mineralas yra chromitas (MCr₂O₄), kur M gali būti bet kuris kitas metalas, su kuriuo susijęs chromo oksidas. Šios kasyklos gausu Pietų Afrikoje, Indijoje, Turkijoje, Suomijoje, Brazilijoje ir kitose šalyse.

Kiekvienas šaltinis turi vieną ar daugiau chromito variantų. Tokiu būdu kiekvienam M (Fe, Mg, Mn, Zn ir kt.) Atsiranda skirtingas chromo mineralas.

Metalui išgauti reikia sumažinti mineralinę medžiagą, tai yra, kad metalo chromo centras taptų redukuojančiu agentu. Tai daroma su anglies arba aliuminio:

FeCr₂O₄ + 4C => Fe + 2Cr + 4CO

Taip pat randamas chromitas (PbCrO₄).

Paprastai bet kuriame minerale, kur Cr jonas³⁺ gali pakeisti Al³⁺, abu su šiek tiek panašiais jonų spinduliais, yra priemaiša, dėl kurios atsiranda dar vienas natūralus šio nuostabaus, bet kenksmingo metalo šaltinis.

Nuorodos

1. Tenenbaum E. Chromas. Paimta iš: chemistry.pomona.edu
2. Vikipedija. (2018). Chromas Paimta iš: en.wikipedia.org
3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (2018 m. Balandžio 6 d.). Koks skirtumas tarp „Chrome“ ir „Chromium“? Paimta iš: thinkco.com
4. N.V. Mandichas (1995). Chromo chemija. [PDF] Paimta iš: citeseerx.ist.psu.edu
5. Chemija LibreTexts. Chromo chemija. Paimta iš: chem.libretexts.org
6. Saul 1. Shupack. (1991). Chromo chemija ir kai kurios analitinės problemos. Apžvalgą pateikė: ncbi.nlm.nih.gov
7. Advameg, Inc. (2018). Chromas Paimta iš: chemistryexplained.com