Kromov oksid: formula, lastnosti in kemijske lastnosti

Med različnimi kemičnimi elementi in njihovimi spojinami je težko izbrati najbolj uporabno snov za človeštvo. Vsaka je edinstvena po svojih lastnostih in možnostih uporabe. Tehnični napredek v veliki meri olajša raziskovalni proces, a mu tudi postavlja nove naloge. Kemijski elementi, odkriti pred nekaj sto leti in preučeni v vseh njegovih pojavnih oblikah, v sodobnem svetu prejmejo več tehnoloških uporab. Ta trend velja za spojine, ki obstajajo v naravi in ​​jih ustvarjajo ljudje.

Oksid

V zemeljski skorji in v prostranstvu vesolja je veliko kemičnih spojin, ki se razlikujejo po razredih, vrstah, značilnostih. Med najpogostejšimi vrstami spojin je oksid (oksid, oksid). To vključuje pesek, vodo, ogljikov dioksid, to je osnovne snovi za obstoj človeštva in celotno zemeljsko biosfero. Oksidi so snovi, ki vsebujejo kisikove atome oksidacijsko stanje -2, medtem ko je povezava med elementi binarna. Posledica je njihova tvorba kemična reakcija, pogoji, ki se razlikujejo glede na sestavo oksida.

Značilne lastnosti te snovi so trije položaji: snov je kompleksna, sestoji iz dveh atomov, eden od njih je kisik. Veliko število obstoječih oksidov zaradi dejstva, da mnogi kemični elementi tvorijo več snovi. Po sestavi so identični, vendar atom, ki reagira s kisikom, kaže več stopenj valence. Na primer, kromov oksid (2, 3, 4, 6), dušik (1, 2, 3, 4, 5) itd. Vendar pa so njihove lastnosti odvisne od stopnje valence elementa, ki vstopa v oksidacijsko reakcijo.

V skladu s sprejeto klasifikacijo so oksidi bazični in kisli. Prav tako se sprosti amfoterna vrsta, ki kaže lastnosti bazičnega oksida. Kislinski oksidi so spojine nekovin ali elementov z visoko valenco, njihovi hidrati so kisline. Glavni oksidi vključujejo vse snovi, ki imajo vez kisika + kovino, njihovi hidrati so baze.

Chrome

V 18. stoletju je kemik I. G. Lehmann odkril neznan mineral, ki se je imenoval rdeči sibirski svinec. Profesor pariške šole za mineralogijo Wokelen je z dobljenim vzorcem izvedel vrsto kemijskih reakcij, zaradi česar je bila izolirana neznana kovina. Glavne lastnosti, ki jih je ugotovil znanstvenik, so postale njegova odpornost na kisla okolja in ognjevarne (odpornost na toploto). Ime "krom" (Chromium) je nastalo zaradi široke barvne lestvice, za katero so značilne spojine elementa. Kovina je precej inertna, v čisti obliki se ne pojavlja v naravnih pogojih.

Glavni minerali, ki vsebujejo krom, so: kromit (FeCr ₂ O ₄ ), melanohroit, vokelenit, ditseit, tarapacaite. Kemični element Cr se nahaja v 6. skupini periodičnega sistema DI Mendeleev, ima atomsko številko 24. Elektronska konfiguracija kromovega atoma omogoča elementu, da ima valenco +2, +3, +6 z najstabilnejšimi spojinami trivalentne kovine. Možne reakcije, pri katerih je stopnja oksidacije +1, +5, +4. Krom ni kemično aktiven, kovinska površina je prekrita s folijo (učinek pasivizacije), ki v normalnih pogojih preprečuje reakcijo s kisikom in vodo. Kromov oksid, ki nastane na površini, preprečuje interakciji kovine s kislinami in halogeni v odsotnosti katalizatorjev. Spojine s preprostimi snovmi (ne kovine) so možne pri temperaturi 300 ° C (klor, brom, žveplo).

Pri medsebojnem delovanju s kompleksnimi snovmi so potrebni dodatni pogoji, na primer z alkalno raztopino, reakcija pa se ne zgodi, pri čemer je postopek pri njenem taljenju zelo počasen. Krom reagira s kislinami pri visoki temperaturi kot katalizatorju. Kromov oksid lahko dobimo iz različnih mineralov s temperaturo. Glede na prihodnjo stopnjo oksidacije uporabimo koncentrirane kisline. V tem primeru se valenca kroma v spojini giblje od +2 do +6 (višji kromov oksid).

Uporaba

Zaradi edinstvenih protikorozijskih lastnosti in toplotne odpornosti so zlitine na osnovi kroma zelo pomembne za praktično uporabo. Hkrati njegov delež ne sme presegati polovice skupnega obsega. Velika pomanjkljivost kroma je njegova krhkost, ki zmanjšuje zmožnosti obdelave zlitin. Najpogostejši način uporabe kovine je izdelava premazov (kromiranje). Zaščitni film je lahko plast 0,005 mm, vendar bo kovinski izdelek zanesljivo zaščitil pred korozijo in zunanjimi vplivi. Kromove spojine se uporabljajo za proizvodnjo toplotno odpornih konstrukcij v metalurški industriji (talilne peči). Antikorozijski premazi dekorativne smeri (kovinska keramika), posebno legirano jeklo, elektrode za varilne stroje, zlitine na osnovi silicija, aluminij so povpraševanje na svetovnih trgih. Kromov oksid zaradi majhne možnosti oksidacije in visoke toplotne odpornosti služi kot katalizator za številne kemijske reakcije, ki se pojavijo pri visokih temperaturah (1000 ^o C).

Bivalentne spojine

Kromov oksid (2) CrO (dušikov oksid) je prah svetlo rdeče ali črne barve. V vodi je netopen, v normalnih pogojih ne oksidira, kaže izrazite osnovne lastnosti. Snov je trdna, neodzivna (1550 ^o C), ni strupena. V procesu segrevanja na 100 ^° C se oksidira v Cr ₂ O ₃ . V šibkih raztopinah nitratne in žveplove kisline se ne raztopi, pride do reakcije s klorovodikovo kislino.

Potrdilo, vloga

Ta snov se šteje za nižji oksid. Ima precej ozek obseg. V kemični industriji se kromov oksid 2 uporablja za prečiščevanje ogljikovodikov iz kisika, ki ga pritegne med oksidacijo pri temperaturah nad 100 ^o C. Za dvovalentni kromov oksid lahko dobimo tri načine:

1. Z razgradnjo karbonil Cr (CO) ₆ v prisotnosti visoke temperature kot katalizatorja.
2. Obnavljanje z fosforna kislina kromov oksid 3.
3. Kromov amalgam se oksidira s kisikom ali dušikovo kislino.

Trivalentne spojine

Za kromove okside je stopnja oksidacije +3 najbolj stabilna oblika snovi. Cr ₂ O ₃ (kromna zelenica, seskvioksid, eskolid) je kemično inertna, netopna v vodi, ima visoko tališče (več kot 2000 ^o C). Kromov oksid 3 - zeleni ognjevzdržni prah, zelo trden, ima amfoterične lastnosti. Snov je topna v koncentriranih kislinah, reakcija z alkalijami se pojavi kot posledica fuzije. Lahko se pri interakciji z močnim reducentom zmanjša na čisto kovino.

Priprava in uporaba

Zaradi visoke trdote (primerljive s korundom) je uporaba snovi v abrazivnih in polirnih materialih najpogostejša. Kromov oksid (formula Cr ₂ O ₃ ) ima zeleno barvo, zato se uporablja kot pigment pri izdelavi stekla, barv, keramike. Za kemično industrijo se ta snov uporablja kot katalizator za reakcije z organskimi spojinami (sinteza amoniaka). Trivalentni kromov oksid se uporablja za ustvarjanje umetnih dragih kamnov in spinelov. Za pridobitev uporabljenih več vrst kemijskih reakcij:

1. Oksidacija kromovega oksida.
2. Ogrevanje (kalciniranje) dikromata ali amonijevega kromata.
3. Razgradnja trivalentnega kromovega hidroksida ali šestvalentnega oksida.
4. Žganje živega srebrovega kromata ali bikromata.

Šestvalentne spojine

Formula za višji kromov oksid je CrO ₃ . Snov je vijolična ali temno rdeče barve, lahko obstaja v obliki kristalov, iglic, plošč. Kemično aktivna, strupena, v stiku z organske spojine obstaja nevarnost samovžiga in eksplozije. Kromov oksid 6 - kromov anhidrid, kromov trioksid - je zelo topen v vodi, v normalnih pogojih je v interakciji z zrakom (zameglitev), tališče je 196 ^o C. Snov ima izrazite kislinske značilnosti. Ko kemična reakcija z vodo oblikuje dikromno ali kromovo kislino, brez dodatnih katalizatorjev medsebojno deluje z alkalijami (rumeni kromati). Za halogene (jod, žveplo, fosfor) je močan oksidant. Zaradi segrevanja nad 250 ^° C nastanejo prosti kisik in trivalentni kromov oksid.

Kako priti in kje se uporablja

Kromov oksid 6 dobimo z obdelavo natrijevega ali kalijevega kromata (bikromata) s koncentrirano žveplovo kislino ali z reakcijo srebrovega kromata s klorovodikovo kislino. Visoka kemijska aktivnost snovi določa glavne smeri njene uporabe:

1. Pridobivanje čiste kovine - kroma.
2. V procesu kromiranja površin, vključno z elektrolitsko metodo.
3. Oksidacija alkoholov (organskih spojin) v kemični industriji.
4. V raketni tehnologiji se uporablja kot vžigalnik.
5. V kemijskih laboratorijih čistimo jedi iz organskih spojin.
6. Uporablja se v pirotehnični industriji.