Chrom

Klaudia Laks, 1bL

Duże Koło Chemiczne, Liceum Akademickie w ZS UMK w Toruniu (2012/2013)

6

A=52 Z=24

4 rok odkrycia odkrywca liczba atomowa masa atomowa

1797 Louis Vauquelin 24 51.9961(6) u

konfiguracja elektronowa stan skupienia (25°C, 1 atm) charakter chemiczny

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 ciało stałe metal

• • • srebrzystoszary metal (z błękitnym połyskiem w świetle) właściwości antykorozyjne znane są dwie odmiany alotropowe chromu. Najpospolitsza - trwała w temperaturze pokojowej - ma strukturę regularną, przestrzennie centrowaną. Druga odmiana, trwała w wysokiej temperaturze ma zwartą strukturę heksagonalną. Chrom stosowany jest jako dodatek do stali i stopów metali, a także do wytwarzania powłok ochronnych zapobiegających korozji metali. Ma także zastosowanie do wytwarzania barwników dodawanych do farb, szkła i porcelany. Znaczenie praktyczne ma także stop złożony z chromu i niklu, tzw. chromonikiel, cechujący się dużym oporem elektrycznym (drut oporowy) – używany jest do budowy grzejników elektrycznych. Chrom jest pierwiastkiem występującym w organizmach żywych. Wchodzi w skład wielu enzymów. Jest niezbędny do prawidłowej gospodarki węglowodanowej, gdyż ma wpływ na działanie insuliny.

• chromicie FeCr 2 O 4 • krokoicie PbCrO 4 • uwarowicie Ca 3 Cr 2 (SiO 4 ) 3 • ochrze chromowej Cr 2 O 3 • chromitycie Fe 2 O 3 ×2Cr 2 O 3 .

Związki chromu(VI) są toksyczne i rakotwórcze.

• • • • • łatwo ulega pasywacji w stężonych kwasach utleniających.

reaguje z kwasem solnym lub tlenowymi rozcieńczonymi: • bez dostępu tlenu – daje sole w których jest dwuwartościowy • z dostępem powietrza daje sole w których jest trójwartościowy chrom nie utlenia się na powietrzu, dopiero silnie ogrzany ulega utlenieniu.

w temperaturze pokojowej jest odporny na działanie wody, fluorowców, siarki, azotu na powietrzu reaguje z tlenem - ulega pasywacji i powstaje tlenek chromu(III), który tworzy powłokę ochronną i zabezpiecza postępowaniu korozji na metalu

Właściwości magnetyczne

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1

II stopień utlenienia III stopień utlenienia VI stopień utlenienia

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 4 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 diamagnetyk paramagnetyk diamagnetyk

Ze względu na swoja konfigurację elektronową może występować na stopniach utlenienia od I do VI.

Głównie na:

II III VI

Związki chromu na stopniach utlenienia +1, +4 i +5 są trwałe tylko w stanie stałym, w roztworach wodnych chrom(IV) i (V) ulega dysproporcjonowaniu na chrom (III) i (VI).

• • • CrO – charakter zasadowy

Cr 2 O 3 CrO 3

– – c h a r a k t e r a m f o t e r y charakter kwasowy c z n y

II stopień utlenienia

• • Tlenek chromu (II) Czarny tlenek chromu (II) CrO powstaje w wyniku utleniania amalgamatu chromu tlenem atmosferycznym. Ogrzewany w obecności powietrza wiąże tlen i rozżarzając się przechodzi w tlenek chromu (III) Cr 2 O 3.

Ma charakter zasadowy.

4CrO +O 2 → 2Cr 2 O 3 Sole chromu (II) Są bardzo silnymi reduktorami. Jon Cr 2+ na zimno (w obecności jonów obcych metali jako katalizatorów), a także w czystym roztworze na gorąco, rozkłada wodę z wydzieleniem wodoru: Cr 2+ + H + = Cr 3+ Roztwory soli mają najczęściej barwę niebieską .

+ 1/2 H 2 • Wodorotlenek chromu(II) Strąca się w postaci ciemno-brunatnego osadu z roztworu Cr 2+ po dodaniu do niego mocnej zasady.

W czasie odwadniania odszczepia wodór i przechodzi w Cr 2 O 3 .

• •

III stopień utlenienia

Tlenek chromu(III)

(zielony) Tlenek chromu(III) ma charakter amfoteryczny • Reaguje z kwasami: Tlenek chromu (III) Cr 2 O 3  6 HCl  2 CrCl 3  3 H 2 O • Reaguje z zasadami: Cr 2 O 3  2 NaOH  3 H 2 O  2 NaCr(OH) 4

Wodorotlenek chromu(III) (charakter amfoteryczny)

• Reakcja z kwasami: Osad Cr(OH) 3 rozpuścił się dając zielony roztwór.

Cr(OH) 3  3 HCl  CrCl 3  3 H 2 O Cr(OH) 3  3 H   Cr 3   H 2 O • Reakcja z zasadami: Osad znika, a ciecz przyjmuje zielone zabarwienie.

Cr

(

OH

) 3 

NaOH



Na



Cr

(

OH

) 4 

•

Właściwości redukujące chromu(III)

W środowisku zasadowym sól chromu (III) przechodzi w chromian (VI) (zmiana barwy z zielonej na żółtą ) Cr 3 

UTLENIACZ

 

OH CrO

4 2 

VI stopień utlenienia

Związki chromu(VI) są bardzo silnymi utleniaczami.

•

Tlenek chromu (VI)

K 2 Cr 2 O 7  H 2 SO 4  2 CrO 3  K 2 SO 4  H 2 O • • • • Tlenek chromu (VI)

Ma charakter kwasowy.

Dobrze rozpuszcza się w wodzie z wytworzeniem istniejącego tylko w roztworze żółtego kwasu chromowego H 2 CrO 4 . W temperaturze pokojowej występuje w postaci ciemnoczerwonych , higroskopijnych kryształów, płatków lub proszku.

Jest silnym utleniaczem np: 2 CrO 3  3 C  2 Cr  3 CO 2

•

Chromiany(VI)

- sole kwasu chromowego(VI) H 2 CrO 4 . Jon CrO 4 2 ma żółtą barwę i dlatego wszystkie chromiany są zabarwione na żółto. Rozpuszczalność chromianów jest zbliżona do rozpuszczalności analogicznych siarczanów (sole metali alkalicznych oraz magnezu, wapnia i strontu są łatwo rozpuszczalne w wodzie). •

Dichromiany(VI)

- sole kwasu dichromowego(VI) H 2 Cr 2 O 7 . Po dodaniu do roztworu chromianu jakiegokolwiek kwasu, nawet bardzo słabego, tworzy się dichromian. Charakteryzują się one barwą pomarańczową .

Chromian(VI) potasu Dichromian(VI) potasu Jony chromianowe (VI) powstają w środowisku lekko zasadowym, zaś jony dichromianowe w środowisku kwaśnym.

Po dodaniu do roztworu chromianu potasu jakiegokolwiek kwasu, nawet bardzo słabego, następuje zmiana barwy z

żółtej na pomarańczową

wskutek tworzenia się dwuchromianów: 2CrO 4 2 + 2H + = Cr 2 O 7 2 + H 2 O Po dodaniu do roztworu dichromianu potasu jonów wodorotlenowych następuje zmiana barwy z

pomarańczowej na żółtą .

Cr 2 O 7 2 +2OH = 2CrO 4 2 + H 2 O

KOH K

2

Cr

2

O

7

K

2

CrO

4

II stopień utlenienia III stopień utlenienia VI stopień utlenienia

CrO Cr 2+ Cr(OH) 2 czarny Cr 2 O 3 niebieski ciemno brunatny Cr(OH) 3 Cr 3+ zielony zielono szary zielony 𝐶𝑟 𝑂𝐻 4 − zielony H 2 CrO 4 żółty CrO 3 ciemno czerwony CrO H 2 Cr 2 O 7 Cr 2 O 7 4 2 2− żółty żołto pomarańcz owy pomarańcz owy

Cr 3+ reduktor 𝐻 + 𝑂𝐻 − utleniacz Cr 2 O 7 2− 𝐻 + 𝑂𝐻 − CrO 4 2-

Tlenek chromu(IV), CrO 2

– nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków, w którym chrom występuje na IV stopniu utlenienia. Jest czarnym ciałem stałym o bardzo dobrych właściwościach ferromagnetycznych. Jest stosowany przy produkcji taśm magnetycznych.

Źródła

• • Materiały z Platformy Edukacyjnej Portalu www.szkolnictwo.pl – Chrom i jego związki (informacje, równania, schematy) www.pl.wikipedia.org (zdjęcia)