- •Науково-дослідницький проект
- •Металічний хімічний елемент побічної підгрупи хром. Проста речовина. Сполуки
- •Розділ і. Теоретичні відомості
- •1. Металічний хімічний елемент Хром. Теоретичний аспект
- •2. Історичний аспект
- •Розділ іі. Хром як проста речовина
- •1. Фізичні властивості. Застосування
- •2. Хімічні властивості. Застосування
- •Розділ ііі. Сполуки хрому
- •1. Оксиди та гідроксиди їх властивості та застосування
- •2. Солі їх властивості та застосування
- •Розділ V. Біологічна роль хрому
- •Висновки Література
2. Хімічні властивості. Застосування
Хром хімічно малоактивний. Стійкий до повітря. За звичайних умов він реагує лише з фтором (з неметалів), утворюючи суміш фторидів. За високої температури хром горить в кисні, утворюючи оксид Сr2О3.
4Сr + ЗО2 =tº 2Сr2О3.
Металічний хром при нагріванні реагує з галогенами, галогено-воднями, сіркою, азотом, фосфором, вугіллям, кремнієм і бором.
Cr + 2HF =tº CrF2 + Н2
2Cr + N2 =tº 2CrN
2Cr + 3S =tº Cr2S3
Cr + Si =tº CrSi
З азотною і концентрованою сірчаною кислотами хром не взаємодіє, покриваючись оксидною плівкою. У хлоридній та розбавленій сірчаній кислотах розчиняється.
Cr + H2SO4р. = CrSO4 + H2
Сr + 2HCI = СrСl2 + Н2
Розжарений хром реагує з парами води:
2Сr + ЗН2О = Сr2О3 + ЗН2
Хром у вигляді іона Cr+3 - домішка в рубіні, який використовується як коштовний камінь і лазерний матеріал.
Розділ ііі. Сполуки хрому
1. Оксиди та гідроксиди їх властивості та застосування
Хром утворює наступні оксиди і гідроксиди:
СrO Сr(ОН)2
Сr2O3 Сr(ОН)3
CrO3 Н2СrO4
Оксид хрому (II) СrO (чорний колір) і відповідний йому Сг(OН)2 (коричневий або жовтий колір), проявляють основні властивості:
СrO + 2HCI = CrCl2 + Н2O
Cr(OH)2 + H2SO4 = CrSO4 + 2H2O
Сполуки хрому (II) легко окислюються киснем повітря перетворюючись на сполуки хрому (III):
2Сr(ОН)2 + 1/2О2 + Н2О = 2Сr(ОН)3
Міри окислення +3 відповідає амфотерний оксид Cr2O3 та амфотерний гідроксид Cr(OН)3. Це — найбільш стійка міра окислення хрому.
Cr2O3 – тугоплавкий порошок зеленого кольору. За твердістю близький до корунду.
При розчиненні оксиду і гідроксиду (III) в розчинах лугів утворюються комплексні сполуки хрому:
Сr2О3 + 6NaOH + ЗН2О = 2Na3[(Cr(OH)6]
При сплавленні – метахроміти:
Сr2О3 + 2КОН =tº 2КСrO2 + Н2О
та ортохроміти:
Cr(OH)3 + 3NaOH =tº Na3CrO3 + ЗН2О
З кислотами Cr2O3 і Cr(OН)3 утворюють солі хрому (III):
Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3Н2О
2Cr(OH)3 + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 6Н2О
При пропалюванні Cr(OН)3 одержуємо Сг2О3:
2Cr(OH)3 =tº Cr2O3 + 3Н2О
Оксид хрому (VI) СгО3 (червоний колір) - кислотний оксид.
Сильний окисник: окислює йод, сірку, фосфор, вугілля, перетворюючись на Сr2О3:
3S + 4СrО3 = 3SO2 + 2Cr2O3
При нагріванні до 250°С розкладається:
4СrО3 =tº 2Cr2О3 + ЗО2
СrО3 легко розчиняється у воді, утворюючи хромові кислоти. З надміром води утворює хромову кислоту Н2CrO4:
СrО3 + Н2О = Н2СrО4
За великої концентрації СrО3 утворюється дихромова кислота Н2Сr2О7:
2СrО3 + Н2О = Н2Сr2О7
Дихромова кислота при розбавленні переходить у хромову кислоту:
Н2Сr2О7 + Н2О - 2Н2СrО4
Хромові кислоти існують лише у водному розчині.
Оксид (ІІІ) хрому використовується як основний пігмент зеленої фарби.
Оксид (VI) хрому використовується: 1) для отримання хлору шляхом електролітичної дисоціації; 2) розчини хромового ангідриду (або, частіше, дихромату калія) в сірчаній кислоті широко використовуються в лабораторній практиці для очищення посуду від органічних забруднень.
Гідроксид (ІІІ) хрому використовують як нехарчовий барвник (в косметичних виробах).
2. Солі їх властивості та застосування
Солі Cr2+ (розчини блакитного кольору) добувають відновленням солей Cr3+ або дихроматів цинком в кислому середовищі:
2Cr3+ + Zn = 2Cr2+ + Zn2+
Всі солі Cr2+ - сильні відновники аж до того, що при стоянні витісняють водень з води. Киснем повітря, особливо в кислому середовищі, Cr2+ окислюється, внаслідок чого блакитний розчин швидко зеленіє.
Сполуки Cr3+ мають колір від брудно-лілового (іон [Cr(H2O)6]3+) до зеленого.
Cr3+ схильний утворювати подвійні сульфати типу MICr(SO4)2·12H2O (квасців).
Найпростіші солі Cr3+ - хромова H2CrO4 і дихромова H2Cr2O7. Вони утворюють два види солей: жовті хромати і помаранчеві дихромати відповідно.
Хромати утворюються при взаємодії СrО3, або розчинів хромових кислот з лугами:
СrО3 + 2NaOH = Na2CrO4 + Н2О
Дихромати добувають при дії на хромати кислотою:
2Na2Cr2O4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + Н2О
Можливий і зворотний перехід при додаванні лугів до розчинів дихроматів:
Na2Cr2O7 + 2NaOH = 2Na2CrO4 + Н2О
Рівновагу в системі хромат-дихромат можна продемонструвати наступними рівняннями:
2СrО42- + 2Н+ = Сr2О72- + Н2О
Сr2О72- + 2ОН- = 2CrO42- + Н2О
Розчинність хроматів приблизно дорівнює розчинності сульфатів. Зокрема, жовтий хромат барію BaCrO4 випадає в осад при додаванні солей барію як до розчинів хроматів, так і до розчинів дихроматів:
Ba2+ + CrO42- → BaCrO4↓.
Ba2+ + Cr2O72- + H2O → BaCrO4↓ + 2H+
Відомі пентафторид хрому CrF5 і малостійкий гексафторид хрому CrF6. Також відомі леткі оксигалогеніди хрому CrO2F2 і CrO2Cl2 (хромілхлорід).
Сполуки хрому(VI) - сильні окисники, наприклад:
K2Cr2O7 + 14HCl → 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2↑ + 7H2O.
K2Сг2О7 (хромпік), Na2Cr2O7 і (NH4)2Cr2O7 застосовують для дублення шкіри, у виробництві сірників, фарб, вибухових речовин. PbCrO4, ZnCrO4, SrCrO4 використовують у виробництві художніх фарб.