Chrom

Klaudia Laks, 1bLDuże Koło Chemiczne, Liceum Akademickie w ZS UMK w Toruniu (2012/2013)

6

4

rok odkrycia 1797

odkrywca Louis Vauquelin

liczba atomowa 24

masa atomowa 51.9961(6) u

konfiguracja elektronowa 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1

stan skupienia (25°C, 1 atm) ciało stałe

charakter chemiczny metal

A=52Z=24

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE• 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.

ZASTOSOWANIAChrom 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.

Związki chromu(VI) są toksyczne i rakotwórcze.

W PRZYRODZIE WYSTĘPUJE W MINERAŁACH:

• chromicie FeCr2O4

• krokoicie PbCrO4

• uwarowicie Ca3Cr2(SiO4)3

• ochrze chromowej Cr2O3

• chromitycie Fe2O3×2Cr2O3.

• 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

PARAMAGNETYK1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5

4s1II stopień utlenienia

III stopień utlenienia

VI stopień utlenienia

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

diamagnetyk paramagnetyk diamagnetyk

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

Głównie na:IIIIIVI

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• Cr2O3 – charakter

amfoteryczny• CrO3 – charakter kwasowy

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) Cr2O3.

Ma charakter zasadowy.4CrO +O2 → 2Cr2O3

• Sole chromu (II)Są bardzo silnymi reduktorami. Jon Cr2+ na zimno (w obecności jonów obcych metali jako katalizatorów), a także w czystym roztworze na gorąco, rozkłada wodę z wydzieleniem wodoru: Cr2+ + H+ = Cr3+ + 1/2 H2

Roztwory soli mają najczęściej barwę niebieską.• Wodorotlenek chromu(II)

Strąca się w postaci ciemno-brunatnego osadu z roztworu Cr2+ po dodaniu do niego mocnej zasady.W czasie odwadniania odszczepia wodór i przechodzi w Cr2O3.

III stopień utlenienia• Tlenek chromu(III) (zielony)

Tlenek chromu(III) ma charakter amfoteryczny

• Reaguje z kwasami:

• Reaguje z zasadami:

• Wodorotlenek chromu(III) (charakter amfoteryczny)• Reakcja z kwasami: Osad Cr(OH)3 rozpuścił się dając zielony

roztwór.

• Reakcja z zasadami: Osad znika, a ciecz przyjmuje zielone zabarwienie.

OH3CrCl2HCl6OCr 2332

4232 NaCr(OH)2OH3NaOH2OCr

OH3CrClHCl3Cr(OH) 233

OHCrH3Cr(OH) 23

3

43 )()( OHCrNaNaOHOHCr

Tlenek chromu (III)

• Właściwości redukujące chromu(III)W środowisku zasadowym sól chromu (III) przechodzi w chromian (VI) (zmiana barwy z zielonej na żółtą)

OH8KCl6CrOK2KOH10OH3CrCl2 242223

24

3Cr CrOUTLENIACZ

OH

VI stopień utlenieniaZwiązki chromu(VI) są bardzo silnymi utleniaczami.• Tlenek chromu (VI)

• Ma charakter kwasowy.• Dobrze rozpuszcza się w wodzie z wytworzeniem

istniejącego tylko w roztworze żółtego kwasu chromowego H2CrO4.

• W temperaturze pokojowej występuje w postaci ciemnoczerwonych, higroskopijnych kryształów, płatków lub proszku.

• Jest silnym utleniaczem np:

OHSOKCrO2SOHOCrK 242342722

Tlenek chromu (VI)

23 CO3Cr2C3CrO2

• Chromiany(VI) - sole kwasu chromowego(VI) H2CrO4.

Jon CrO42- 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) H2Cr2O7.

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.

2CrO42- + 2H+= Cr2O7

2- + H2O

Cr2O72- +2OH- = 2CrO4

2- + H2O

42CrOK

722 OCrK

HCl

42CrOK

722 OCrK

KOH

Po dodaniu do roztworu chromianu potasu jakiegokolwiek kwasu, nawet bardzo słabego, następuje zmiana barwy z żółtej na pomarańczową wskutek tworzenia się dwuchromianów:

Po dodaniu do roztworu dichromianu potasu jonów wodorotlenowych następuje zmiana barwy z pomarańczowej na żółtą.

II stopień utlenienia III stopień utlenienia VI stopień utlenienia

CrO czarny Cr2O3 zielony H2CrO4 żółty

Cr2+ niebieski Cr(OH)3zielono-

szary CrO3ciemno-

czerwony

ciemno-brunatny Cr3+ zielony CrO4

2- żółty

zielony H2Cr2O7

żołto-pomarańc

zowy

pomarańczowy

Tlenek chromu(IV), CrO2  – 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.

Cr3+

CrO42-Cr 2O72−

𝐻+¿ ¿

𝑂𝐻−

𝑂𝐻−𝐻+¿ ¿ utleniacz

reduktor

Źródła• Materiały z Platformy Edukacyjnej Portalu www.szkolnictwo.pl –

Chrom i jego związki (informacje, równania, schematy)• www.pl.wikipedia.org (zdjęcia)