1.3. Утворення і застосування хрому, молібдену, вольфраму
Хром, молібден і вольфрам в природі зустрічаються тільки у вигляді сполук. Найбільш розповсюджений хром, який входить в склад хроміту (хромистого залізняку) Fe(CrO2)2 . В промисловості для виділення молібдену використовують молібденіт (молібденовий блиск) МоS2, вульфеніт (жовту свинцеву руду) РbМоО4, повеліт СаМоО4. Вольфрам у природі зустрічається у вигляді мінералів: шеєліту СаWO4, вольфраміту (W, Mn)WO4, штольциту РbWO4.
Для виділення хрому із хромистого залізняку останній відновлюють вугіллям при високій температурі в електричних пічах:
Fe(CrO2)2 + 4С = Fe + 2Cr + 4СО.
При цьому залізо з хромом утворює сплав – ферохром, який широко використовують для виготовлення хромистої сталі. Для отримання чистого хрому хромистий залізняк сплавляють з натрій карбонатом в кисні повітря з подальшим відновленням натрій хромату вугіллям:
4Fe(CrO2)2 + 8Na2СО3 + 7О2 = 8Na2CrO4 + 2Fe2О3 + 8СО2;
2Na2CrO4 + 3С = 2Na2О + Cr2O3 + 3СО.
Далі очищений Cr2O3 відновлюють алюмінієм:
Cr2O3 + 2Аl = Аl2О3 + 2Cr.
Основним споживачем хрому є металургійна промисловість. При виготовленні високоякісних сталей ферохром виступає добавкою. Сталі з 1-2% (мас.) хрому відрізняються підвищеною твердістю і міцністю. Нержавіюча сталь містить 12% хрому.
Сплави, які мають великий електричний опір (сплав хрому з нікелем - ніхром), застосовують для виготовлення нагрівальних приладів.
Молібден і вольфрам використовують для утворення високоякісних спеціальних легованих сталей. Вміст молібдену в сталі підвищує її пружність і міцність, вогнестійкість і стійкість до корозії.
В складі швидкоріжучої інструментальної сталі міститься до 18-22% (мас.) вольфраму. Карбіди вольфраму і молібдену (WС і МоС) мають високу твердість і входять до складу надтвердих сплавів, до яких відноситься, наприклад, побідит (його склад % (мас.): W – 80-85; Со – 7-13; С – 5-7).
Вольфрам є найбільш тугоплавким і нелетучим металом (не випаровується навіть при 26000С), тому його використовують у виробництві емітерів для вакуумної техніки, надтвердих і зносостійких інструментальних сталей, для виготовлення електроламп. Сплави вольфраму з міддю і сріблом застосовують для виготовлення рубильників, вимикачів і т. і. Сплав вольфраму з нікелем і міддю складу (в % (мас.): W – 80-95; Nі – 3-10; Си – 2-5) відрізняється високою густиною і здатен для виготовлення щитків, які захищають від γ-промінів.
Для узагальнення знань з властивостей розглянутих d-елементів VІ групи ПС та їх сполук складемо таблицю.
Таблиця 14.2. Узагальнення властивостей d-елементів
Vі групи пс
Метал і його властивості |
Значення стійких ступенів окиснення z |
||||
+2 |
+3 |
+4 |
+6 |
||
Формула оксиду металу Cr, Мо, W за значенням ступеня окиснення +z |
|||||
Хром Cr |
CrО |
Cr2O3 |
(CrО2)* |
CrО3 |
|
Колір Cr2Oz |
червоний |
зелений |
- |
червоно-фіолетовий |
|
Властивості Cr2Oz |
основні |
амфотерні |
- |
кислотні |
|
Молібден Мо |
- |
- |
МоО2 |
МоО3 |
|
Вольфрам W |
- |
- |
WО2 |
WО3 |
|
Гідроксид металу Cr, Мо, W загальною формулою Ме(ОН)z |
|||||
Хром Cr Cr(ОН)z
Мо(ОН)z
|
Cr(ОН)2
- |
Cr(ОН)3
- |
nCrО2∙mH2O
МоО2∙2Н2О |
кислоти: Н2CrО4 хроматна Н2Cr2О7 біхроматна
Н2МоО4 Н2Cr2О7 молібдатні
|
|
Властивості |
Основні; сильні відновники |
Амфотерні |
Кислотні; сильні окисники
|
||
|
- |
-1127,8 |
-589,9 |
-573,9 |
|
Кислотно-основні
Окисно-відновні |
Зміна властивостей оксидів і гідроксидів
послаблення основних і посилення кислотних властивостей
послаблення відновних і посилення окисних властивостей
|
||||
