Tlenek chromu: wzór, właściwości i właściwości chemiczne

Wśród różnorodnych pierwiastków chemicznych i ich związków trudno jest wybrać najbardziej użyteczną substancję dla ludzkości. Każda z nich ma unikalne właściwości i możliwości zastosowania. Postęp techniczny znacznie ułatwia proces badawczy, ale także wyznacza dla niego nowe zadania. Elementy chemiczne, odkryte kilkaset lat temu i badane we wszystkich jego przejawach, otrzymują we współczesnym świecie więcej zastosowań technologicznych. Tendencja ta dotyczy związków, które istnieją w przyrodzie i są tworzone przez ludzi.

Tlenek

W skorupie ziemskiej i we wszechświecie istnieje wiele związków chemicznych różniących się klasami, rodzajami, cechami. Jednym z najczęstszych rodzajów związków jest tlenek (tlenek, tlenek). Dotyczy to piasku, wody, dwutlenku węgla, czyli podstawowych substancji dla istnienia ludzkości i całej biosfery Ziemi. Tlenki to substancje, które zawierają atomy tlenu stan utleniania -2, natomiast połączenie między elementami jest binarne. W rezultacie powstaje ich tworzenie reakcja chemiczna, warunki, które różnią się w zależności od składu tlenku.

Charakterystyczne cechy tej substancji to trzy pozycje: substancja jest złożona, składa się z dwóch atomów, z których jednym jest tlen. Duża liczba istniejących tlenków ze względu na fakt, że wiele pierwiastków chemicznych tworzy kilka substancji. Są identyczne pod względem składu, ale atom reagujący z tlenem wykazuje kilka stopni wartościowości. Na przykład tlenek chromu (2, 3, 4, 6), azot (1, 2, 3, 4, 5) itd. Jednak ich właściwości zależą od stopnia wartościowości pierwiastka wchodzącego w reakcję utleniającą.

Zgodnie z przyjętą klasyfikacją tlenki są zasadowe i kwaśne. Wydziela się także amfoteryczny gatunek, który wykazuje właściwości podstawowego tlenku. Tlenki kwasów to związki niemetali lub pierwiastków o wysokiej wartościowości, ich hydraty są kwasami. Główne tlenki obejmują wszystkie substancje mające wiązanie tlen + metal, a ich hydraty są zasadami.

Chrome

W XVIII wieku chemik I. G. Lehmann odkrył nieznany minerał, który nazywano rudym syberyjskim ołowiem. Profesor paryskiej Szkoły Mineralogii, Wokelen, przeprowadził serię reakcji chemicznych z otrzymaną próbką, w wyniku której wyizolowano nieznany metal. Główne właściwości zidentyfikowane przez naukowca stały się jego odpornością na środowisko kwaśne i ogniotrwałe (odporność na ciepło). Nazwa "chromium" (chrom) powstała z powodu szerokiej gamy kolorów, która charakteryzuje się związkami pierwiastka. Metal jest raczej obojętny, w czystej postaci nie występuje w warunkach naturalnych.

Główne minerały zawierające chrom to: chromit (FeCr ₂ O ₄ ), melanochryt, vocelenit, ditryt, tarapacait. Pierwiastek chemiczny Cr znajduje się w szóstej grupie układu okresowego DI Mendelejewa, ma liczbę atomową 24. Konfiguracja elektronowa atomu chromu pozwala pierwiastkowi na wartościowość +2, +3, +6, przy najtrwalszych związkach trójwartościowego metalu. Możliwe reakcje, w których stopień utlenienia wynosi +1, +5, +4. Chrom nie jest aktywny chemicznie, powierzchnia metalu pokryta jest folią (efekt pasywacji), co zapobiega reakcjom z tlenem i wodą w normalnych warunkach. Tlenek chromu, który tworzy się na powierzchni, zapobiega oddziaływaniu metalu z kwasami i halogenami w nieobecności katalizatorów. Związki z prostymi substancjami (nie metalami) są możliwe w temperaturze 300 ° C (chlor, brom, siarka).

Podczas interakcji z substancjami złożonymi wymagane są dodatkowe warunki, na przykład w przypadku roztworu alkalicznego, reakcja nie zachodzi, a przy topieniu proces przebiega bardzo wolno. Chrom reaguje z kwasami, gdy występuje wysoka temperatura jako katalizator. Tlenek chromu można otrzymać z różnych minerałów pod wpływem temperatury. W zależności od przyszłego stopnia utlenienia pierwiastka stosuje się stężone kwasy. W tym przypadku wartość chromu w związku zmienia się od +2 do +6 (wyższy tlenek chromu).

Aplikacja

Ze względu na wyjątkowe właściwości antykorozyjne i odporność na ciepło, stopy na bazie chromu mają ogromne znaczenie praktyczne. W tym samym czasie jego udział nie powinien przekraczać połowy całkowitej wielkości. Dużą wadą chromu jest jego kruchość, która zmniejsza możliwości przetwarzania stopów. Najczęstszym sposobem użycia metalu jest wykonywanie powłok (chromowanie). Folia ochronna może być warstwą 0,005 mm, ale będzie niezawodnie chronić produkt metalowy przed korozją i wpływami zewnętrznymi. Związki chromu są wykorzystywane do produkcji odpornych na ciepło struktur w przemyśle metalurgicznym (piece do wytapiania). Powłoki antykorozyjne w kierunku dekoracyjnym (metalowa ceramika), specjalna stal stopowa, elektrody do spawania, stopy na bazie krzemu, aluminium są poszukiwane na rynkach światowych. Tlenek chromu ze względu na niewielką możliwość utleniania i wysoką odporność termiczną służy jako katalizator wielu reakcji chemicznych zachodzących w wysokich temperaturach (1000 ^o C).

Związki dwuwartościowe

Tlenek chromu (2) CrO (podtlenek azotu) to proszek o jaskrawym czerwonym lub czarnym kolorze. Jest nierozpuszczalny w wodzie, w normalnych warunkach nie utlenia się, wykazuje wyraźne podstawowe właściwości. Substancja jest stała, ogniotrwała (1550 ^o C), nie jest toksyczna. W procesie ogrzewania do 100 ^° C jest utleniany do Cr ₂ O ₃ . W słabych roztworach kwasu azotowego i kwas siarkowy nie rozpuszcza się, reakcja zachodzi z kwasem chlorowodorowym.

Odbiór, aplikacja

Substancja ta jest uważana za niższy tlenek. Ma dość wąski zakres. W przemyśle chemicznym tlenek chromu 2 stosuje się do oczyszczania węglowodorów z tlenu, który przyciąga podczas utleniania w temperaturach powyżej 100 ° C. Istnieją trzy sposoby na uzyskanie dwuwartościowego tlenku chromu:

1. Przez rozkład karbonylu Cr (CO) ₆ w obecności wysokiej temperatury jako katalizatora.
2. Przywracanie za pomocą kwas fosforowy tlenek chromu 3.
3. Amalgamat chromu jest utleniany tlenem lub kwasem azotowym.

Związki trójwartościowe

W przypadku tlenków chromu stopień utlenienia +3 jest najbardziej stabilną postacią substancji. Cr ₂ O ₃ (zieleń chromowa, półtoratlenek, eskolid) jest chemicznie obojętny, nierozpuszczalny w wodzie, ma wysoką temperaturę topnienia (ponad 2000 ^o C). Tlenek chromu 3 - zielony proszek ogniotrwały, bardzo trwały, ma właściwości amfoteryczne. Substancja jest rozpuszczalna w stężonych kwasach, reakcja z alkaliami następuje w wyniku fuzji. Można go zredukować do czystego metalu w interakcji z silnym czynnikiem redukującym.

Przygotowanie i stosowanie

Ze względu na wysoką twardość (porównywalną z korundem) najczęściej stosuje się użycie substancji w materiałach ściernych i polerujących. Tlenek chromu (wzór Cr ₂ O ₃ ) ma zielony kolor, dlatego jest stosowany jako pigment do produkcji szkła, farb, ceramiki. W przemyśle chemicznym substancja ta jest stosowana jako katalizator reakcji ze związkami organicznymi (synteza amoniaku). Trójwartościowy tlenek chromu służy do tworzenia sztucznych kamieni i spineli. Aby uzyskać zastosowane kilka rodzajów reakcji chemicznych:

1. Utlenianie tlenku chromu.
2. Ogrzewanie (kalcynowanie) dichromianem lub chromianem amonu.
3. Rozkład trójwartościowego wodorotlenku chromu lub sześciowartościowego tlenku.
4. Kalcynacja chromianu lub dwuchromianu rtęci.

Związki sześciowartościowe

Formuła dla wyższego tlenku chromu to CrO3. Substancja ma kolor purpurowy lub ciemnoczerwony, może występować w postaci kryształów, igieł, płytek. Aktywny chemicznie, toksyczny, gdy wchodzi w interakcje związki organiczne istnieje niebezpieczeństwo samozapłonu i wybuchu. Tlenek chromu 6 - bezwodnik chromowy, trójtlenek chromu - jest wysoce rozpuszczalny w wodzie, w normalnych warunkach oddziałuje z powietrzem (rozmycie), temperatura topnienia wynosi 196 ^o C. Substancja wykazuje wyraźne właściwości kwasowe. Gdy reakcja chemiczna z wodą tworzy kwas dichromowy lub chromowy, bez dodatkowych katalizatorów oddziałuje z alkaliami (chromiany żółte). Dla halogenów (jod, siarka, fosfor) jest silnym utleniaczem. W wyniku ogrzewania powyżej 250 ^° C powstaje wolny tlen i trójwartościowy tlenek chromu.

Jak zdobyć i gdzie jest używany

Tlenek chromu 6 otrzymuje się traktując chromiany sodu (potasu) (dwuchromiany) stężonym kwasem siarkowym lub poddając reakcji chromian srebra z kwasem chlorowodorowym. Wysoka aktywność chemiczna substancji determinuje główne kierunki jej użycia:

1. Uzyskanie czystego metalu - chromu.
2. W procesie chromowania powierzchni, w tym metoda elektrolityczna.
3. Utlenianie alkoholi (związków organicznych) w przemyśle chemicznym.
4. W technologii rakietowej służy jako zapalnik.
5. W laboratoriach chemicznych czyści naczynia ze związków organicznych.
6. Używany w przemyśle pirotechnicznym.