Химические и физические свойства

Хром, молибден, вольфрам – серебристо-белые металлы, очень твердые (царапают стекло) и тугоплавкие. Вольфрам – самый тугоплавкий из металлов.

Рассматриваемые металлы стоят в ряду напряжений перед водородом, однако они мало подвержены коррозии благодаря образованию на их поверхности тонкой оксидной пленки. Хром растворяется в разбавленной соляной и серной кисло­тах с образованием солей хрома (II):

Соединения хрома (II) неустойчивы и легко окисляются до соединений хрома (III).

В отличие от железа, которое пассивируется только кон­центрированной азотной кислотой, пассивирование хрома вызывается как концентрированной, так и разбавленной азотной кислотой, царской водкой, а также другими сильными окислителями.

Молибден растворяется в азотной кислоте, царской водке и концентрированной серной кислоте:

Вольфрам растворяется в царской водке и смеси платко­вой и азотной кислот:

В присутствии окислителей хром, молибден, вольфрам реагируют с расплавами щелочей:

При нагревании хром, молибден, вольфрам начинают окисляться кисло­родом воздуха (с образованием оксидов), фтором (с образованием фторидов CrF₃, MoF₆, WF₆) хлором (с образование, хло­ридов СrС1₃, МоС1₆, WC1₆) и другими простыми веществами (халькогенами, пниктогенами). Например:

Оксиды молибдена и вольфрама летучи, их пленки не за­щищают металл от дальнейшего окисления.

Хром, молибден, вольфрам взаимодействуют с углеродом, обра­зуя карбиды – W₂C, WC, Мо₂С, МоС.

Кислородные соединения хрома, молибдена, вольфрама

Кислородные соединения хрома, молибдена, вольфрама приведены в таб­лице 2.

Таблица 2

Кислородные соединения элементов VI группы побочной подгруппы

Название	Степень окисления	Оксиды		Гидроксиды		Соли
		Формула	Характер	Формула	Название	Формула иона	Название
Cr	+2	CrO	основный	Cr(OH)2	Гидроксид хрома (II)	Сr2+	Соли хрома (II)
	+3		амфотерный		Гидроксид хрома (III) Хромистая кислота		Соли хрома (III) Хромиты
	+6		кислотный		Хромовая кислота Дихромовая кислота		Хроматы Дихроматы
Mo	+6		кислотный		Молибденовая кислота		Молибдаты
W	+6		кислотный		Вольфрамовая кислота		Вольфраматы

При растворении хрома в соляной кислоте образуется раствор голубого цвета, содержащий хлорид хрома (II) . Если к этому раствору добавить раствор щелочи, то выпадает желтый осадок гидроксида хрома (II) Cr(OH)₂.

Бинарные соединения хрома (II), а также Cr(OH)₂ про­являют восстановительные свойства. Оксид хрома (II) получить трудно. Гидроксид Cr(OH)₂ (желтый) взаимодействуй только с кислотами:

,

образующиеся при этом аквакомплексы имеют синий цвет, такую же окраску имеют кристаллогидраты, например, .

Являясь сильными окислителями, соли хрома (II) в растворах легко окисляются кислородом воздуха:

а при отсутствии окислителя даже восстанавливают воду:

В.

Оксид хрома (III) получают при прокаливании , , . Например:

Оксид хрома (III) – темно-зеленый порошок, а в кри­сталлическом состоянии – черный с металлически блеском.

Оксид хрома (III) тугоплавок ( ), химически инертен; в воде, кислотах, щелочах не растворяется. Его амфотерные свойства проявляются при сплавлении с соответству­ющими соединениями. При сплавлении с щелочами и соответствующими основными оксидами образуются хромиты. Например:

При сплавлении с силикатами оксид хрома (III) окраши­вает их в зеленый цвет, поэтому применяется для окраски стекла и фарфора.

Гидроксид хрома (III) образуется при взаимодействии со­лей хрома (Ш) раствором щелочи:

Гидроксид хрома (III) амфотерен. Взаимодействует с растворами щелочей:

Гидроксид хрома (III) имеет переменный состав . Это многоядерный слоистый полимер, и котором роль лигандов играют группы ОН- и Н₂О, а роль мостиков – ОН-группы. Свежеприготовленный гидроксид хрома (III) – аморфный осадок. Хо­рошо растворяется в растворах кислот и щелочей:

(сине-фиолетовый раствор)

(изумрудно-зеленый раствор)

Получение гидроксида хрома (III) и его переход в катионные и анионные комплексы можно выразить суммарным уравнением:

Соединения хрома (III) проявляют восстановительные свойства:

Аквакомплекс входит в состав ряда кристал­логидратов, например, в хромокалиевые квасцы .

Оксиды хрома (VI), молибдена (VI), вольфрама (VI) – кристаллические вещества. – темно-красный), – белый, – желтый.

При нагревании легко разлагается, выделяя кислород, а и в газовую фазу переходят без разло­жения.

Оксид хрома (VI) – окислитель; со мно­гими окисляющимися веществами он реагирует со взрывом. Ядовит.

Оксид хрома (VI) в отличие от и легко рас­творяется в воде, образуя хромовую кислоту, то есть является кис­лотным оксидом:

Кислотный характер оксидов молибдена (VI) и вольфрама (VI) проявляется при раство­рении в щелочах:

Тетраоксохромат (VI) водорода в свободном со­стоянии не выделен. В водном растворе – это сильная кис­лота; она называется хромовой.

Растворимы в воде оксохроматы (VI), оксомолибдаты (VI) и оксовольфраматы (VI) s-элементов I группы, а также магния и кальция. Ионы имеют желтую окраску, ионы и – бесцветны.

Для Мо (VI) и W (VI) известны многочисленные произ­водные полимерных оксоанионов весьма сложного состава и строения. Способность к полимеризации иона вы­ражена менее отчетливо, тем не менее известны, например, – дихромат, – трихромат, – тетрахромат.

Полихроматы образуются при действии кислот на хроматы. Так, если на концентрированный раствор хромата калия по­действовать кислотой, то его окраска сначала станет красно-оранжевой, потом станет более темной за счет образования дихроматов, затем трихроматов и т.д.:

В результате подкисления раствора дихромата калия кон­центрированной серной кислотой при охлаждении выделя­ются темно-красные кристаллы оксида хрома (VI):

Если же действовать на растворы полихроматов щелочью, процесс идет в обратном направлении и, в конечном счете, получается снова хромат. Взаимные переходы хромата и ди­хромата можно выразить уравнением обратимой реакции:

Соединения хрома (VI) – сильные окислители, они пере­ходят в окислительно-восстановительных процессах в про­изводные хрома (III). В нейтральной среде образуется гидроксид хрома (III):

в кислой среде – производные катионного комплекса :

в щелочной среде – производные анионного комплекса :

Наибольшая окислительная активность оксохроматов (VI) наблюдается в кислой среде:

В.

Окислительная способность соединений хрома (VI) ис­пользуется в химическом анализе и органическом синтезе.

Окислительные свойства производных Мо (VI) и W (VI) проявляются лишь при взаимодействии с наиболее сильными восстановителями, например с водородом, в момент его вы­деления.

Из производных хрома и его аналогов применяются глав­ным образом соединения самого хрома. Так, оксид хрома (III) используется для приготовления красок в качестве ката­лизатора, – для электролитического получения хрома и хромированных изделий.