Својства, карактеристике и употреба хрома

Тхе цхроме (Цр) је метални елемент групе 6 (ВИБ) периодног система. Годишње се тона овог метала производи екстракцијом хромитне жељезне руде или магнезијумске руде (ФеЦр)₂О₄, МгЦр₂О₄), који се редукују угљеном да би се добио метал. Врло је реактиван и само у врло редукционим условима је у чистом облику.

Његово име потиче од грчке ријечи 'цхрома', што значи боја. Име је добило због вишеструких и интензивних боја које су показали хромови спојеви, било да су неоргански или органски; од чврстих или црних раствора, до жуте, наранџасте, зелене, љубичасте, плаве и црвене.

Међутим, боја металног хрома и његових карбида је сивкасто сребро. Ова особина се користи у техници хрома да би се добило много бљескова сребра (попут оних који се виде на крокодилу на слици горе). Дакле, "купање са хромом" на комаде добија се сјај и велика отпорност на корозију.

Хром у раствору брзо реагује са кисеоником у ваздуху да формира оксиде. У зависности од пХ и оксидативних услова медија, могу се добити различити оксидациони бројеви, са (ИИИ) (Цр³⁺) најстабилнији од свих. Као резултат тога, хром (ИИИ) оксид (Цр₂О₃) зелена боја је најстабилнија од својих оксида.

Ови оксиди могу да ступају у интеракцију са другим металима у околини, потичући, на пример, сибирски црвени оловни пигмент (ПбЦрО).₄). Овај пигмент је жуто-наранџаста или црвена (према својој алкалности), а из ње је француски научник Лоуис Ницолас Ваукуелин изоловао метални бакар, због чега је награђен као његов проналазач.

Његови минерали и оксиди, као и мали део металног бакра, чине овај елемент заузимањем 22. најзаступљеније земљине коре.

Хемија хрома је веома разноврсна, јер може да формира везе са скоро целим периодним системом. Свако од његових једињења испољава боје које зависе од броја оксидације, као и врста које су у интеракцији са њом. Такође формира везе са угљеником, интервенирајући у великом броју органометалних једињења.

[ТОЦ]

Карактеристике и својства

Хром је сребрни метал у свом чистом облику, са атомским бројем 24 и молекулском тежином од приближно 52 г / мол (⁵²Цр, његов најстабилнији изотоп).

Имајући у виду јаке металне везе, има високе температуре топљења (1907 ° Ц) и кључање (2671 ° Ц). Такође, његова кристална структура га чини веома густим металом (7.19 г / мЛ)..

Не реагује са водом да формира хидроксиде, али реагује са киселинама. Он се оксидира са кисеоником из ваздуха, обично производи хромни оксид, који је широко коришћен зелени пигмент..

Ови слојеви оксида стварају оно што је познато пасивација, штитећи метал од даље корозије, јер кисеоник не може да продре у метални синус.

Његова електронска конфигурација је [Ар] 4с¹3д⁵, са свим електронима неспареним, и стога, показују парамагнетска својства. Међутим, упаривање електронских спинова може се десити ако је метал подвргнут ниским температурама, добијајући друга својства као што је антиферомагнетизам..

Индек

• 1 Карактеристике и својства
• 2 Хемијска структура хрома
• 3 Оксидациони број
  • 3.1 Цр (-2, -1 и 0)
  • 3.2 Цр (И) и Цр (ИИ)
  • 3.3 Цр (ИИИ)
  • 3.4 Цр (ИВ) и Цр (В)
  • 3.5 Цр (ВИ): пар хромат-дихромата
• 4 Употреба хрома
  • 4.1 Као боја или пигменти
  • 4.2 У хрому или металургији
  • 4.3
• Где сте??
• 6 Референце

Хемијска структура хрома

Каква је структура метала хрома? У свом чистом облику, хром користи кубичну кристалну структуру центрирану на телу (цц или бцц, за акроним на енглеском). То значи да се атом хрома налази у центру коцке, чије ивице заузимају други хроми (као на слици изнад).

Ова структура је одговорна за хром који има високе тачке топљења и кључања, као и високу тврдоћу. Атоми бакра преклапају своје с и д орбитале тако да формирају проводне траке према теорији трака.

Дакле, оба опсега су напола пуна. Зашто? Зато што је његова електронска конфигурација [Ар] 4с¹3д⁵ и како орбитална с може држати два електрона, а орбитале д десет. Затим, само половина трака које чине њихова преклапања заузимају електрони.

Са ове две перспективе - кристалном структуром и металном везом - многе физичке особине овог метала могу се објаснити у теорији. Међутим, нити објашњава зашто хром може имати неколико оксидационих стања или бројева.

То би захтијевало дубоко разумијевање стабилности атома у односу на електронске спинове.

Оксидациони број

Зато што је електронска конфигурација хрома [Ар] 4с¹3д⁵ може зарадити до једног или два електрона (Цр^1- и Цр^2-), или их изгубите да бисте добили различите бројеве оксидације.

Дакле, ако кром изгуби електрон, то би било као [Ар] 4с⁰3д⁵; ако изгубите три, [Ар] 4с⁰3д³; и ако их све изгубите, [Ар], или оно што је исто, било би изоелектронично за аргон.

Хром не губи нити добија електроне пуким хировом: мора постојати врста која их даје или прихвата да пређе из једног оксидационог броја у други.

Хром има следеће оксидационе бројеве: -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 и +6. Од њих је +3, Цр³⁺, она је најстабилнија и стога доминантна од свих; следи +6, Цр⁶⁺.

Цр (-2, -1 и 0)

Мало је вероватно да ће хром добити електрона, јер је то метал, па је због тога његова природа да их поклони. Међутим, може се координирати са лигандима, то јест, молекулима који ступају у интеракцију са металним центром кроз дативну везу.

Један од најпознатијих је угљен моноксид (ЦО), који формира хексакарбонил једињење хрома.

Ово једињење има молекулску формулу Цр (ЦО)₆, и пошто су лиганди неутрални и не обезбеђују никакво пуњење, онда Цр има оксидациони број 0.

Ово се такође може приметити у другим органометалним једињењима као што је бис (бензен) хром. У потоњем, хром је окружен са два бензенска прстена у молекуларној структури типа сендвич:

Од ова два органометална једињења могу настати многи други од Цр (0).

Соли су пронађене у интеракцији са натријум катионима, што значи да Цр мора имати негативан оксидациони број да би привукао позитивне набоје: Цр (-2), На₂[Цр (ЦО)₅] и Цр (-1), На₂[Цр₂(ЦО)₁₀].

Цр (И) и Цр (ИИ)

Цр (И) или Цр¹⁺ производи се оксидацијом управо описаних органометалних једињења. Ово се постиже оксидацијом лиганда, као што је ЦН или НО, чиме се формира, на пример, једињење К₃[Цр (ЦН)₅НО].

Овде је чињеница да има три К катиона⁺ имплицира да комплекс хрома има три негативна набоја; слично ЦН лиганду^- даје пет негативних набоја, тако да између Цр и НО мора да се додају два позитивна набоја (-5 + 2 = -3).

Ако је НО неутралан, онда је то Цр (ИИ), али има позитиван набој (НО.)⁺), је у том случају Цр (И).

С друге стране, једињења Цр (ИИ) су више заступљена, међу њима су следећи: хром (ИИ) хлорид (ЦрЦл)₂), хромни ацетат (Цр₂(Ор₂ЦЦХ₃)₄), хром (ИИ) оксид (ЦрО), хром (ИИ) сулфид (ЦрС) и други.

Цр (ИИИ)

Од свих је она већа стабилности, јер је она заправо производ многих оксидативних реакција хроматних јона. Можда је њена стабилност резултат његове електронске конфигурације³, у којој три електрона заузимају три д орбитале ниже енергије у поређењу са друга два више енергетска (расклопива д орбитала).

Најрепрезентативнији спој овог оксидационог броја је оксид хрома (ИИИ) (Цр₂О₃). У зависности од лиганда који су координисани, комплекс ће приказати једну или другу боју. Примери ових једињења су: [ЦрЦл₂(Х₂О)₄] Цл, Цр (ОХ)₃, ЦрФ₃, [Цр (Х₂О)₆]³⁺, итд..

Иако је хемијска формула не показује на први поглед, хром у својим комплексима обично има октаедарну сферу координације; то јест, налази се у центру октаедра где су његови врхови позиционирани лиганди (укупно шест).

Цр (ИВ) и Цр (В)

Једињења у којима Цр учествује⁵⁺ они су веома мали, због електронске нестабилности поменутог атома, поред тога што се лако оксидује у Цр⁶⁺, много стабилнији је изоелектронски у односу на аргон племенити гас.

Међутим, једињења Цр (В) се могу синтетизовати под одређеним условима, као што је високи притисак. Такође, они имају тенденцију да се разлажу на умереним температурама, што онемогућава њихове могуће примене јер немају топлотну отпорност. Неки од њих су: ЦрФ₅ и К₃[Цр (О₂)₄] (О₂^2- је пероксид анион).

С друге стране Цр⁴⁺ Релативно је стабилнија, јер је у стању да синтетизује своје халогенизоване једињења: ЦрФ₄, ЦрЦл₄ и ЦрБр₄. Међутим, они су такође подложни разградњи редокс реакцијама да би се произвели атоми хрома са бољим бројевима оксидације (као што су +3 или +6).

Цр (ВИ): пар хромат-дихромата

2 [ЦрО₄]^2- + 2Х⁺  (Жута) => [Цр₂О₇]^2- + Х₂О (наранчаста)

Горња једначина одговара киселој димеризацији два хроматна јона да би се произвео дихромат. Варијација пХ изазива промену у интеракцијама око металног центра Цр⁶⁺, доказана је иу боји раствора (од жуте до наранџасте или обратно). Дикромат се састоји од моста О₃Цр-О-ЦрО₃.

Једињења Цр (ВИ) имају карактеристике да су штетна и чак канцерогена за људско тело и животиње.

Како? Студије тврде да су јони ЦрО₄^2- они прелазе ћелијске мембране дејством протеина који транспортују сулфате (оба иона у ствари имају сличне величине).

Редуцирање агенаса унутар ћелија смањује Цр (ВИ) до Цр (ИИИ), који се акумулира иреверзибилним координисањем са специфичним местима макромолекула (као што је ДНК).

Контаминирана ћелија вишком хрома, овај не може да напусти због недостатка механизма који га транспортује назад кроз мембране.

Цхроме користи

Као боја или пигменти

Хром има широк спектар примена, од боје за различите типове тканина, до заштитних који украшавају металне делове у такозваном хрому, који се може урадити чистим металом, или једињењима Цр (ИИИ) Цр (ВИ).

Хромни флуорид (ЦрФ)₃), на пример, користи се као боја за вунене тканине; хромни сулфат (Цр₂(СО₄)₃), намењен је за бојење емајла, керамике, боја, боја, лакова, а служи и за хромате метале; и хромни оксид (Цр₂О₃) такође проналази употребу тамо где је потребна атрактивна зелена боја.

Према томе, сваки хромирани минерал са интензивним бојама може бити намењен да боји структуру, али након тога настаје чињеница да су поменута једињења опасна или не за околину или за здравље појединаца..

Заправо, његова отровна својства се користе за очување дрвета и других површина од напада инсеката.

У хромираној или металуршкој индустрији

Исто тако, мале количине хрома се додају у челик да га ојачају против оксидације и побољшају њену светлост. То је зато што је способно да формира сивкасте карбиде (Цр₃Ц₂) веома отпоран на реаговање са кисеоником у ваздуху.

Због тога што се хром може полирати да би се добиле сјајне површине, хромиран је онда сребрни дизајн и боје као јефтинија алтернатива за ове сврхе..

Нутритионал

Неки расправљају да ли се хром може сматрати есенцијалним елементом, то јест, неопходним у свакодневној исхрани. Присутна је у неким намирницама у врло малим концентрацијама, као што су зелено лишће и парадајз.

Поред тога, постоје протеински додаци који регулишу активност инсулина и подстичу раст мишића, као што је случај са хром полиникотинатом..

Где је??

Хром се налази у великом броју минерала и драгуља као што су рубини и смарагди. Главни минерал из кога се екстрахује хром је хромит (МЦр₂О₄), где М може бити било који други метал са којим је повезан хромов оксид. Ове руднике обилују у Јужној Африци, Индији, Турској, Финској, Бразилу и другим земљама.

Сваки извор има једну или више варијанти хромита. На овај начин, за сваки М (Фе, Мг, Мн, Зн, итд.) Долази до различитог хромног минерала.

Да би се извадио метал, неопходно је смањити минерал, тј. Да би метални центар хрома добио електроне дејством редукционог агенса. Ово се ради са угљеником или алуминијумом:

ФеЦр₂О₄ + 4Ц => Фе + 2Цр + 4ЦО

Такође, хромит је пронађен (ПбЦрО₄).

Обично, у било ком минералу где је Цр ион³⁺ може заменити Ал³⁺, оба са мало сличним јонским радијусима, чине нечистоћу која резултира другим природним извором ове невероватне, али штетне, металне.

Референце

1. Тененбаум Е. Цхромиум. Преузето из: цхемистри.помона.еду
2. Википедиа. (2018). Цхромиум Такен фром: ен.википедиа.орг
3. Анне Марие Хелменстине, Пх.Д. (6. април 2018). Која је разлика између Цхроме-а и Цхрома? Преузето са: тхоугхтцо.цом
4. Н.В. Мандицх (1995). Цхемистри оф Цхромиум. [ПДФ] Преузето из: цитесеерк.ист.псу.еду
5. Цхемистри ЛибреТектс. Цхемистри оф Цхромиум. Преузето са: цхем.либретектс.орг
6. Саул 1. Схупацк. (1991). Хемија хрома и неки резултујући аналитички проблеми. Рецензирао: нцби.нлм.них.гов
7. Адвамег, Инц. (2018). Цхромиум Преузето из: цхемистриекплаинед.цом