Króm tulajdonságai, jellemzői és felhasználása

az króm (Cr) a periódusos rendszer 6. csoportjának (VIB) fémeleme. Évente ez a fém tonna a króm vasérc vagy magnéziumérc kivonásával állítható elő (FeCr₂O₄, MgCr₂O₄), amelyek szénnel redukálódnak a fém előállításához. Nagyon reaktív, és csak nagyon redukáló körülmények között van a tiszta formája.

A neve a „chroma” görög szóból ered, ami színt jelent. Ezt a nevet azért kapta meg, mert a krómvegyületek - akár szervetlen, akár szerves - sokféle és intenzív színt mutatnak; szilárd vagy fekete oldatból, sárga, narancssárga, zöld, lila, kék és piros színig.

A fém króm és a karbidok színe szürkés ezüst. Ezt a funkciót a króm technikájában használják, hogy sok struktúra villogjon ezüstben (például a fenti képen látható krokodilban látható). Így a "krómozott fürdés" a darabokra csillogást és nagy korrózióállóságot biztosít.

Az oldatban lévő króm gyorsan reagál a levegőben lévő oxigénnel, így oxidokat képez. A közeg pH-jától és oxidatív körülményeitől függően különböző oxidációs számok szerezhetők be (III) (Cr³⁺) a legstabilabb. Ennek eredményeként króm (III) -oxid (Cr₂O₃) a zöld szín az oxidjainak legstabilabb.

Ezek az oxidok kölcsönhatásba léphetnek a környezetben lévő más fémekkel, például a szibériai vörös ólom pigmentből (PbCrO).₄). Ez a pigment sárga-narancssárga vagy piros (a lúgossága szerint), és ebből Louis Nicolas Vauquelin francia tudós izolált fémréz, ezért elnyerte a felfedezőjét.

Az ásványi anyagok és az oxidok, valamint a fémréz apró része miatt ez az elem a földkéreg 22. leggyakoribb részét foglalja el.

A króm kémia nagyon változatos, mert szinte a teljes periódusos táblával kötéseket hozhat létre. A vegyületek mindegyike olyan színt mutat, amely az oxidáció számától, valamint a vele kölcsönhatásban lévő fajoktól függ. Szénnel is kötődik, nagyszámú szerves fémvegyületben.

[TOC]

Jellemzők és tulajdonságok

A króm tiszta formájú ezüstfém, 24-es atomszámú és körülbelül 52 g / mol molekulatömegű.⁵²Cr, legstabilabb izotópja).

Erős fémkötéseinek köszönhetően magas olvadáspontú (1907 ° C) és forráspontja (2671 ° C) van. Kristályos szerkezete is nagyon sűrű fémvé teszi (7,19 g / ml)..

Nem reagál vízzel, hogy hidroxidokat képezzen, de reakcióba lép a savakkal. A levegőből oxigénnel oxidálódik, általában króm-oxidot termel, amely széles körben használt zöld pigment..

Ezek az oxidrétegek az úgynevezett passziválás, a fém védelme a további korrózió ellen, mivel az oxigén nem tud áthatolni a fémszinuszba.

Elektronikus konfigurációja [Ar] 4s¹3d⁵, az összes elektron nélkül, és ezért paramágneses tulajdonságokat mutat. Azonban az elektronikus pörgetések párosulása akkor fordulhat elő, ha a fém alacsony hőmérsékleten van kitéve, és más tulajdonságokat, például antiferromagnetizmust kap..

index

• 1 Jellemzők és tulajdonságok
• 2 A króm kémiai szerkezete
• 3 Oxidációs szám
  • 3.1 Cr (-2, -1 és 0)
  • 3,2 Cr (I) és Cr (II)
  • 3,3 Kr (III)
  • 3,4 Cr (IV) és Cr (V)
  • 3,5 Cr (VI): a kromatát-dikromát pár
• 4 A króm használata
  • 4.1 Festékként vagy pigmentként
  • 4.2. Króm vagy kohászat
  • 4.3 Táplálkozás
• 5 Hol vagy?
• 6 Referenciák

A króm kémiai szerkezete

Mi a króm-fém szerkezete? Tiszta formában a króm kocka kristályszerkezetét veszi alapul a testen (cc vagy bcc, annak rövidítése angolul). Ez azt jelenti, hogy a króm-atom egy kocka közepén helyezkedik el, amelynek élét más kromoszférák foglalják el (mint a fenti képen).

Ez a szerkezet felelős a magas olvadási és forráspontú krómért, valamint a magas keménységért. A réz atomok átfedik s és d orbitáit, hogy a sávelmélet szerint vezetési sávokat alkossanak.

Így mindkét sáv félig tele van. Miért? Mivel az elektronikus konfigurációja [Ar] 4s¹3d⁵ és hogy az orbitális s két elektronot és a tíz orbitát tarthat. Ezután az átfedések által alkotott sávok csak felét az elektronok foglalják el.

E két perspektívával - a kristályszerkezettel és a fémkötéssel - ennek a fémnek számos fizikai tulajdonsága elméletileg magyarázható. Azonban nem magyarázza meg, hogy a krómnak több oxidációs állapota vagy száma is lehet.

Ehhez mélyen meg kell érteni az atom stabilitását az elektronikus pörgetések tekintetében.

Oxidációs szám

Mivel a króm elektronikus konfigurációja [Ar] 4s¹3d⁵ akár egy vagy két elektronot kereshet (Cr^1- és Cr^2-), vagy elveszíti őket, hogy különböző oxidációs számokat szerezzenek.

Így, ha a króm elveszít egy elektronot, akkor olyan lenne, mint az [Ar] 4s⁰3d⁵; ha elveszít három, [Ar] 4s⁰3d³; és ha elveszíted őket, [Ar], vagy ami ugyanaz, az izoelektronikus lenne az argonra.

A króm pusztán nem veszít el vagy szerez be elektronokat: léteznie kell egy olyan fajnak, amely adományoz vagy elfogadja őket, hogy az egyik oxidációs számról a másikra menjen.

A króm a következő oxidációs számokkal rendelkezik: -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 és +6. Közülük a +3, Kr³⁺, ez a legstabilabb és ennélfogva mindenek felett álló; ezt követi +6, Cr⁶⁺.

Cr (-2, -1 és 0)

Nagyon valószínűtlen, hogy a króm megszerzi az elektronokat, mert ez egy fém, és ezért a természet adománya. Ez azonban koordinálható a ligandumokkal, azaz olyan molekulákkal, amelyek kölcsönhatásba lépnek a fémközponttal egy dative linken keresztül.

Az egyik legismertebb a szén-monoxid (CO), amely króm hexakarbonil-vegyületét képezi.

Ez a vegyület Cr (CO) molekuláris képlettel rendelkezik.₆, és mivel a ligandumok semlegesek és nem biztosítanak semmilyen töltést, akkor a Cr oxidációs száma 0.

Ez más szerves fémvegyületekben is megfigyelhető, mint például a bisz (benzol) króm. Az utóbbi esetben a krómot két benzolgyűrű veszi körül egy szendvics típusú molekulaszerkezetben:

E két szerves fémvegyület sok más Cr-ból származhat (0).

Megtalálták a sókat, ahol kölcsönhatásba lépnek a nátrium kationokkal, ami azt jelenti, hogy a Cr-nek negatív oxidációs számmal kell rendelkeznie a pozitív töltések vonzására: Cr (-2), Na₂[Cr (CO)₅] és Cr (-1), Na₂[Cr₂(CO)₁₀].

Cr (I) és Cr (II)

A Cr (I) vagy a Cr¹⁺ az előbbiekben ismertetett szerves fémvegyületek oxidációjával állítják elő. Ezt úgy érjük el, hogy ligandumokat, például CN-t vagy NO-t oxidálunk, így például K vegyületet képezünk₃[Cr (CN)₅NO].

Itt az a tény, hogy három K kation van⁺ azt jelenti, hogy a króm komplex három negatív töltéssel rendelkezik; hasonlóképpen a CN-ligandum is^- öt negatív díjat biztosít, így a Cr és a NO között két pozitív díjat kell hozzáadni (-5 + 2 = -3).

Ha a NO semleges, akkor Cr (II), de pozitív töltése van (NO)⁺), ebben az esetben Cr (I).

Másrészről a Cr (II) vegyületek bőségesebbek, köztük a következők: króm (II) -klorid (CrCl₂), króm-acetát (Cr₂(O₂CCH₃)₄), króm (II) -oxid (CrO), króm (II) -szulfid (CrS) és mások.

Cr (III)

Mindez nagyobb stabilitást jelent, mivel valójában sok kromátion oxidációs reakciója. Talán annak stabilitása az elektronikus konfigurációnak köszönhető³, amelyben három elektron alacsonyabb energiájú három orbitát foglal el a másik két energikusabbhoz képest (kibontakozó d orbitális).

Ennek az oxidációs számnak a legjellemzőbb vegyülete a króm (III) -oxid (Cr₂O₃). Attól függően, hogy melyik ligandumról van szó, a komplex egy vagy több színt jelenít meg. Ilyen vegyületek például: [CrCl₂(H₂O)₄Cl, Cr (OH)₃, CrF₃, [Cr (H₂O)₆]³⁺, stb..

Bár a kémiai képlet nem látja első látásra, a króm általában komplexjeiben egy oktaéderes koordinációs gömb van; vagyis egy oktaéder közepén helyezkedik el, ahol a csúcsai elhelyezett ligandumok (összesen hat).

Cr (IV) és Cr (V)

A vegyületek, ahol Cr részt vesz⁵⁺ ezek az atomok elektronikus instabilitása miatt nagyon kevések, továbbá könnyen oxidálhatóvá válik Cr-ra⁶⁺, sokkal stabilabb, ha az izoelektronika az argon nemesgázhoz viszonyítva.

A Cr (V) vegyületek azonban bizonyos körülmények között, például magas nyomáson szintetizálhatók. Továbbá, mérsékelt hőmérsékleten hajlamosak lebomlani, ami lehetetlenné teszi a lehetséges alkalmazásokat, mert nem rendelkeznek hőellenállással. Néhány közülük: CrF₅ és K₃[Cr (O₂)₄] (az O₂^2- a peroxid anion).

Másrészt a Kr⁴⁺ Ez viszonylag stabil, a halogénezett vegyületek: CrF szintetizálása₄, CrCl₄ és CrBr₄. Ugyanakkor érzékenyek a redox-reakciókkal történő bomlásra is, így jobb oxidációs számokkal (pl. +3 vagy +6) króm atomok keletkeznek.

Cr (VI): a kromatát-dikromát pár

2 [CrO₄]^2- + 2H⁺  (Sárga) => [Cr₂O₇]^2- + H₂O (narancs)

A fenti egyenlet két krómion ion dimerizációjának felel meg dikromát előállítására. A pH változása megváltoztatja a Kr⁶⁺, az oldat színéből is kitűnik (sárga és narancssárga, vagy fordítva). A dikromát egy O hídból áll₃Cro-CrO₃.

A (VI) általános képletű vegyületek károsak, sőt még az emberi testre és az állatokra is rákkeltőek.

Hogyan? Tanulmányok azt állítják, hogy a CrO ionok₄^2- a szulfátokat hordozó fehérjék hatására áthaladnak a sejtmembránokon (mindkét ion azonos méretű).

A sejteken belüli redukáló szerek a Cr (VI) -ot Cr (III) -ra redukálják, amely a makromolekulák (például DNS) specifikus helyeinek visszafordíthatatlan összehangolásával halmozódik fel..

Szennyezett a sejt a króm feleslegével, ez nem hagyható el, mert nincs olyan mechanizmus, amely a membránokon átviszi azt..

A Chrome használ

Festékként vagy pigmentként

A króm széles körű alkalmazási lehetőségeket kínál a különböző típusú szövetek festékétől a védőszerkezetig, amely a fém alkatrészeket krómozott formában díszíti. Cr (VI).

Króm-fluorid (CrF)₃) például a gyapjúszövetek színezőanyagaként használják; a króm-szulfát (Cr₂(SO₄)₃), zománcok, kerámiák, festékek, festékek, lakkok színezésére, valamint fémek kromá-tására szolgál; és króm-oxid (Cr₂O₃) olyan alkalmazást is talál, ahol vonzó zöld színre van szükség.

Ezért az intenzív színekkel rendelkező króm ásványi anyagot egy szerkezet festésére lehet szánni, de ez után az a tény merül fel, hogy az említett vegyületek veszélyesek vagy nem a környezetre vagy az egyének egészségére..

Tény, hogy mérgező tulajdonságait a fa és más felületek védelmére használják a rovarok támadásától.

Krómozott vagy kohászati ​​területen

Hasonlóképpen, kis mennyiségű krómot adnak az acélhoz, hogy erősítsék az oxidációt és javítsák annak fényerejét. Ennek oka, hogy szürkés karbidokat képez (Cr₃C₂) nagyon ellenálló a levegőben lévő oxigénnel való reakcióra.

Mivel a króm polírozható, hogy fényes felületeket kapjon, krómozott, ezután ezüstszínű minták és színek, mint olcsóbb alternatíva ezekre a célokra.

táplálkozási

Néhány vita arról szól, hogy a króm lényeges elemnek - azaz a napi étrend nélkülözhetetlennek - tekinthető-e. Egyes élelmiszerekben nagyon kis koncentrációban van jelen, mint például zöld levelek és paradicsom.

Ezen kívül vannak olyan fehérje-kiegészítők, amelyek szabályozzák az inzulin aktivitását és elősegítik az izomnövekedést, mint a króm polinicinát esetében..

Hol van?

A króm számos ásványi anyagból és drágakőből áll, mint például rubin és smaragd. A krómot kivonó fő ásványi anyag kromit (MCr₂O₄), ahol M lehet bármely más fém, amelyhez króm-oxid kapcsolódik. Ezek a bányák bővelkednek Dél-Afrikában, Indiában, Törökországban, Finnországban, Brazíliában és más országokban.

Minden forrásnak van egy vagy több króm-változata. Ily módon minden M (Fe, Mg, Mn, Zn stb.) Esetében más króm ásványi anyag keletkezik.

A fém kinyeréséhez szükséges az ásványi anyag csökkentése, azaz a krómgyűrű fém középpontjának létrehozása egy redukálószer hatására. Ezt szénnel vagy alumíniummal végezzük:

FeCr₂O₄ + 4C => Fe + 2Cr + 4CO

A kromit is megtalálható (PbCrO₄).

Általában bármilyen ásványi anyagban, ahol a Cr ion³⁺ helyettesítheti az Al-t³⁺, mindkettő enyhén hasonló ion sugárral rendelkezik, amely szennyeződést eredményez, ami egy másik természetes forrást eredményez ennek a csodálatosnak, de ártalmasnak, fémnek.

referenciák

1. Tenenbaum E. króm. Készült: chemistry.pomona.edu
2. Wikipedia. (2018). Chromium. Készült: en.wikipedia.org
3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (2018. április 6.). Mi a különbség a Chrome és a Chromium között? Szöveg: thinkco.com
4. N.V. Mandich. (1995). A króm kémia. [PDF]. Készült: citeseerx.ist.psu.edu
5. Kémia LibreTexts. A króm kémia. Letöltve: chem.libretexts.org
6. Saul 1. Shupack. (1991). A króm kémia és néhány elemző probléma. Értékelte: ncbi.nlm.nih.gov
7. Advameg, Inc. (2018). Chromium. Készült: chemistryexplained.com