1 Свойства хрома и его соединений

1.1 Физико-химические свойства хрома

Хром – один из самых твердых металлов. Обладает высокой химической стойкостью. Один из важнейших металлов, используемых в производстве легированных сталей. Большинство соединений хрома имеет яркую окраску, причем самых разных цветов. За эту особенность элемент и был назван хромом, что в переводе с греческого означает «цвет».

Минерал, содержащий хром, был открыт на Урале близ Екатеринбурга в г. Березовске в 1766 г. И.Г. Леманном и назван «сибирским красным свинцом» – крокоитом РbCrО₄. В 1797 г. французский химик Луи Никола Вокелен выделил из крокоита металл, который назвал хромом. Вокелен обработал крокоит поташем К₂CO₃: хромат свинца превратился в хромат калия. Затем с помощью соляной кислоты хромат калия был превращен в оксид хрома и воду (хромовая кислота существует только в разбавленных растворах). Нагрев зеленый порошок оксид хрома в графитовом тигле с углем, Вокелен получил новый тугоплавкий металл. Но, скорее всего, Вокелен выделил не элементарный хром, а его карбиды. Об этом свидетельствует иглообразная форма полученных Вокеленом светло-серых кристаллов.

Хром – элемент VI В группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева с атомным номером 24. Средняя атомная масса хрома 51,9961±6. Его ближайшие соседи и аналоги – молибден и вольфрам. Характерно, что соседи хрома, так же как и он сам, широко применяются для легирования сталей.

Температура плавления хрома зависит от его чистоты. Многие исследователи пытались ее определить и получили значения от 1513 до 1920°C. Такой большой «разброс» объясняется, прежде всего, количеством и составом содержащихся в хроме примесей. Сейчас считают, что хром плавится при температуре около 1875°C. Температура кипения 2665°C. Плотность хрома меньше, чем железа; она равна 7,19 г/см³.

По химическим свойствам хром близок к молибдену и вольфраму. Высший его оксид CrО₃ – кислотный, это – ангидрид хромовой кислоты Н₂CrО₄. Кроме хромовой, известна двухромовая кислота H₂Cr₂O₇, в химии широко применяются ее соли – бихроматы. Наиболее распространенный оксид хрома Cr₂О₃ – амфотерен. В разных условиях хром может проявлять валентности 2, 3 и 6. Широко используются только соединения трех- и шестивалентного хрома.

Удельная теплоемкость хрома С_р298= 22,55 Дж/(моль·К), энтропия 23,75 Дж/(моль·К). Теплота плавления 20,90 кДж/моль, тепловой эффект сублимации 393,4 кДж/моль. Хром имеет объемноцентрированную кубическую решетку (о.ц.к.). Хром не обладает аллотропией. Известны четыре природных стабильных изотопа хрома. Содержание каждого изотопа следующее: ⁵⁰Сr - 4,31%; ⁵²Сr - 83,76%; ⁵⁴Сr - 9,55% и ⁵⁴Сr - 2,30%.

Хром обладает всеми свойствами металла – хорошо проводит тепло и электрический ток, имеет характерный металлический блеск. Главная особенность хрома – его устойчивость к действию кислот и кислорода.

При температуре около 37°C некоторые физические свойства этого металла резко, скачкообразно меняются. При этой температуре – явно выраженный максимум внутреннего трения и минимум модуля упругости. Почти также резко изменяются электросопротивление, коэффициент линейного расширения, термоэлектродвижущая сила.