- Charakteristikos ir savybės
- Chromo cheminė struktūra
- Oksidacijos numeris
- Cr (-2, -1 ir 0)
- Cr (I) ir Cr (II)
- Cr (III)
- Cr (IV) ir Cr (V)
- Cr (VI): chromato ir dichromato pora
- Chromas naudoja
- Kaip dažiklis arba pigmentai
- Chromo arba metalurgijoje
- Maistinis
- Kur tai yra?
- Nuorodos
Chromo (Cr) yra metalo grupės elementų 6 (VIB) periodinės lentelės. Tonų šio metalo kasmet pagaminama išgaunant jį iš geležies arba magnio chromitinio mineralo (FeCr 2 O 4 , MgCr 2 O 4 ), kurie redukuojami anglimi, kad būtų gautas metalas. Jis yra labai reaktyvus ir tik labai mažomis sąlygomis yra grynas.
Jos pavadinimas kilo iš graikų kalbos žodžio „chroma“, kuris reiškia spalvą. Šis vardas jam buvo suteiktas dėl daugybės ir ryškių chromo junginių, neorganinių ar organinių, spalvų; nuo juodų kietų medžiagų ar tirpalų iki geltonos, oranžinės, žalios, violetinės, mėlynos ir raudonos.
Chromo krokodilas. Sidabrinis krokodilo chromuoto metalo aligatorius. Šaltinis: „Maxpixel“
Tačiau metalinio chromo ir jo karbidų spalva yra sidabriškai pilkšva. Ši charakteristika išnaudojama chromavimo metodu, kad daugeliui konstrukcijų būtų suteiktos sidabro spalvos blizgučiai (kaip antai aukščiau esančiame paveikslėlyje matomi krokodilas). Taigi, „maudantis chromu“, gabalams suteikiamas blizgesys ir didelis atsparumas korozijai.
Tirpale esantis chromas greitai reaguoja su deguonimi ore, sudarydamas oksidus. Priklausomai nuo pH ir terpės oksidacinių sąlygų, ji gali įgyti skirtingus oksidacijos skaičius, kai stabiliausias yra (III) (Cr 3+ ). Taigi žaliausias chromo (III) oksidas (Cr 2 O 3 ) yra stabiliausias iš jo oksidų.
Šie oksidai gali sąveikauti su kitais aplinkos metalais, sukeldami, pavyzdžiui, pigmento Sibiro raudonąjį šviną (PbCrO 4 ). Šis pigmentas yra geltonai oranžinis arba raudonas (pagal jo šarmingumą), o iš jo prancūzų mokslininkas Luisas Nicolasas Vauquelinas išskyrė metalinį varį, todėl jis apdovanojamas kaip jo atradėjas.
Dėl mineralų ir oksidų, taip pat nedidelės metalinio vario dalies, šis elementas yra 22-asis iš gausiausių žemės plutos.
Chromo chemija yra labai įvairi, nes jis gali sudaryti ryšius su beveik visa periodine lentele. Kiekvienas jo junginys pasižymi spalvomis, kurios priklauso nuo oksidacijos skaičiaus, taip pat nuo rūšių, kurios su juo sąveikauja. Taip pat jis sudaro jungtis su anglimi, įsiterpdamas į daugybę organinių metalų junginių.
Charakteristikos ir savybės
Chromas yra grynas sidabro metalas, kurio atominis skaičius yra 24, o molekulinė masė yra apie 52 g / mol ( 52 Cr, stabiliausias jo izotopas).
Atsižvelgiant į tvirtus metalinius ryšius, jis turi aukštą lydymosi temperatūrą (1907 ºC) ir virimo temperatūrą (2671 ºC). Dėl savo kristalinės struktūros jis yra labai tankus metalas (7,19 g / ml).
Jis nereaguoja su vandeniu, sudarydamas hidroksidus, tačiau reaguoja su rūgštimis. Jis oksiduojasi su deguonimi ore, paprastai sukurdamas chromo oksidą, kuris yra plačiai naudojamas žalias pigmentas.
Šie oksido sluoksniai sukuria vadinamąjį pasyvavimą, apsaugodami metalą nuo tolesnės korozijos, nes deguonis negali prasiskverbti pro metalo sinusą.
Jo elektroninė konfigūracija yra 4s 1 3d 5 , visi elektronai nėra suporuoti, todėl pasižymi paramagnetinėmis savybėmis. Tačiau elektroniniai sukiniai gali susijungti, jei metalas yra veikiamas žemos temperatūros, įgydamas kitas savybes, tokias kaip antiferromagnetizmas.
Chromo cheminė struktūra
Originalūs PNG, kuriuos pateikė Danielis Mayeris, „DrBob“, atsektas „Inkscape“ vartotojo: „Stannered“ (kristalinė struktūra) per „Wikimedia Commons“
Kokia chromo metalo struktūra? Gryna forma chromo kūno masė yra kubinių kristalų struktūra (cc arba ccc). Tai reiškia, kad chromo atomas yra kubo centre, kurio kraštus užima kiti chromai (kaip aukščiau esančiame paveikslėlyje).
Ši struktūra lemia chromo aukštą lydymosi ir virimo temperatūrą, taip pat aukštą kietumą. Vario atomai sutampa su jų s ir d orbitomis, kad sudarytų laidumo juostas pagal juostų teoriją.
Taigi abi juostos yra pusiau pilnos. Kodėl? Kadangi jo elektroninė konfigūracija yra 4s 1 3d 5 ir kaip s orbitalė gali laikyti du elektronus, o d orbitalės yra dešimt. Tada tik pusę juostų, kurias sudaro jų sutapimai, užima elektronai.
Šiomis dviem perspektyvomis - kristaline struktūra ir metaliniu ryšiu - teoriškai galima paaiškinti daugelį šio metalo fizikinių savybių. Tačiau nė vienas iš jų nepaaiškina, kodėl chromas gali turėti įvairias oksidacijos būsenas ar skaičius.
Tam reikėtų gerai suprasti atomo stabilumą elektroninių sukinių atžvilgiu.
Oksidacijos numeris
Nes elektronų konfigūracija chromo yra 4s 1 3d 5 ji gali įgyti iki vieno arba dviejų elektronų (Cr 1- ir Cr 2- ), arba jų prarasti įsigyti skirtingus oksidacijos numerius.
Taigi, jei chromas praranda elektroną, jis būtų 4s 0 3d 5 ; jei jis praranda tris, 4s 0 3d 3 ; ir jei jis prarastų juos visus, arba kas yra tas pats, tai būtų izoelektroninis argonas.
Chromas nepraranda ir neįgauna elektronų vien dėl užgaidos: norint pereiti iš vieno oksidacijos skaičiaus į kitą, turi būti rūšis, kuri juos aukoja arba priima.
Chromo oksidacijos skaičiai yra šie: -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 ir +6. Iš jų +3, Cr 3+ yra stabiliausias ir todėl vyrauja iš visų; sekė +6, Cr 6+ .
Cr (-2, -1 ir 0)
Chromas greičiausiai neįgys elektronų, nes yra metalas, todėl jo prigimtis yra juos dovanoti. Tačiau jis gali koordinuoti veiksmus su ligandais, tai yra, molekulėmis, kurios sąveikauja su metalo centru per dieninį ryšį.
Vienas žinomiausių yra anglies monoksidas (CO), kuris sudaro chromo heksakarbonilo junginį.
Šis junginys turi molekulinę formulę Cr (CO) 6 , o kadangi ligadai yra neutralūs ir nesuteikia jokio krūvio, tada Cr oksidacijos skaičius yra 0.
Tai galima pastebėti ir kituose metalo organiniuose junginiuose, tokiuose kaip bis (benzeno) chromas. Pastarojoje chromas yra apsuptas dviejų benzeno žiedų, sudarytų iš sumuštinio pavidalo molekulinės struktūros:
Autorius: Benas Millsas iš „Wikimedia Commons“
Iš šių dviejų metalo junginių gali atsirasti daug kitų Cr (0) junginių.
Buvo rasta druskų ten, kur jos sąveikauja su natrio katijonais, o tai reiškia, kad Cr turi turėti neigiamą oksidacijos skaičių, kad pritrauktų teigiamus krūvius: Cr (-2), Na 2 ir Cr (-1), Na 2 .
Cr (I) ir Cr (II)
Cr (I) arba Cr 1+ gaunamas oksiduojant ką tik aprašytus metalo organinius junginius. Tai pasiekiama oksiduojančiomis ligandų, pavyzdžiui, CN arba NO, tokiu būdu sudarydami, pavyzdžiui, junginys K 3 .
Tai, kad yra trys K + katijonai, reiškia, kad chromo komplekse yra trys neigiami krūviai; taip pat ligandas KN - prisideda penkias neigiamo mokesčius, taip, kad tarp Cr ir ne jie turi pridėti du teigiamus mokesčius (-5 + 2 = -3).
Jei NO yra neutralus, tada jis yra Cr (II), bet jei jis turi teigiamą krūvį (NO + ), tada jis yra Cr (I).
Kita vertus, gausiau Cr (II) junginių, tarp jų: chromo (II) chlorido (CrCl 2 ), chromo acetato (Cr 2 (O 2 CCH 3 ) 4 ), chromo oksido ( II) (CrO), chromo (II) sulfidas (CrS) ir kt.
Cr (III)
Visų pirma, jis turi didžiausią stabilumą, nes iš tikrųjų tai yra daugelio chromato jonų oksidacinių reakcijų rezultatas. Galbūt jos stabilumą lemia d 3 elektroninė konfigūracija , kurioje trys elektronai užima tris mažesnės energijos d orbitalės, palyginti su kitais dviem energingesniais (d-orbitalės dvigubinimas).
Labiausiai tipiškas šio oksidacijos skaičiaus junginys yra chromo (III) oksidas (Cr 2 O 3 ). Priklausomai nuo jį koordinuojančių ligandų, kompleksas parodys vieną ar kitą spalvą. Šių junginių pavyzdžiai: Cl, Cr (OH) 3 , CrF 3 , 3+ ir kt.
Nors cheminė formulė iš pirmo žvilgsnio to neparodo, chromo kompleksuose paprastai yra oktaedrinė koordinavimo sfera; tai yra, jis yra aštuonkampio centre, kur jo viršūnės yra išdėstytos ligandais (iš viso šeši).
Cr (IV) ir Cr (V)
Junginių, kuriuose Cr5 + dalyvauja, yra labai mažai dėl minėto atomo elektroninio nestabilumo, be to, kad jis lengvai oksiduojasi iki Cr 6+ , daug stabilesnis, nes yra izoelektroninis tauriųjų dujų argono atžvilgiu.
Tačiau Cr (V) junginiai gali būti sintetinami tam tikromis sąlygomis, tokiomis kaip aukštas slėgis. Panašiai, jie linkę suskaidyti esant vidutinei temperatūrai, todėl jų neįmanoma panaudoti, nes jie neturi šiluminės varžos. Kai kurie iš jų yra: CrF 5 ir K 3 (O 2 2 yra peroksido anijonas).
Kita vertus, Cr 4+ yra santykinai labiau stabili, kad galėtų sintetinti savo halogeninti junginiai: CRF 4 , KK 4 ir CrBr 4 . Tačiau jie taip pat jautriai skaidomi atliekant redoksines reakcijas, kad būtų gauti chromo atomai su geresniu oksidacijos skaičiumi (tokiais kaip +3 arba +6).
Cr (VI): chromato ir dichromato pora
2 2- + 2H + (geltona) => 2- + H 2 O (oranžinė)
Aukščiau pateikta lygtis atitinka dviejų chromato jonų rūgšties dimerizaciją, kad būtų gautas dichromatas. Dėl pH kitimo pasikeičia sąveikos aplink metalo Cr 6+ centrą , taip pat akivaizdu tirpalo spalva (nuo geltonos iki oranžinės arba atvirkščiai). Dichromatą sudaro O 3 Cr-O-CrO 3 tiltas .
Cr (VI) junginiai yra kenksmingi ir netgi kancerogeniški žmogaus kūnui ir gyvūnams.
Kaip? Tyrimai teigia, kad CrO 4 2- jonai kerta ląstelių membranas veikdami sulfatus pernešančius baltymus (abu jonai iš tikrųjų yra panašaus dydžio).
Reduktoriai ląstelėse redukuoja Cr (VI) į Cr (III), kuri kaupiasi negrįžtamai koordinuodamiesi į konkrečias makromolekulių vietas (tokias kaip DNR).
Kai ląstelė yra užteršta chromo pertekliumi, ji negali palikti, nes trūksta mechanizmo, kuris ją perneštų atgal per membranas.
Chromas naudoja
Kaip dažiklis arba pigmentai
Chromas gali būti plačiai naudojamas, pradedant dažikliais, skirtais įvairių tipų audiniams, ir baigiant apsaugomis, kurios puošia metalines dalis, vadinamąsias chromavimo priemonėmis, kurios gali būti pagamintos grynu metalu, arba su Cr (III) junginiais arba Cr (VI).
Chrominis fluoras (CrF 3 ), pavyzdžiui, naudojamas kaip dažiklis vilnoniams audiniams; chromo sulfatas (Cr 2 (SO 4 ) 3 ), naudojamas dažyti emalius, keramiką, dažus, dažus, lakus, taip pat naudojamas chromuoti metalus; chromo oksidas (Cr 2 O 3 ) taip pat gali būti naudojamas ten, kur reikalinga patraukli žalia spalva.
Todėl bet kokiam ryškių spalvų chromo mineralui gali būti skirtas dažyti struktūrą, tačiau po to paaiškėja, ar šie junginiai yra pavojingi aplinkai, ar žmonių sveikatai.
Faktiškai jo nuodingos savybės yra naudojamos medienai ir kitiems paviršiams apsaugoti nuo vabzdžių užpuolimo.
Chromo arba metalurgijoje
Į plieną taip pat dedama nedidelių chromo kiekių, kad jis sustiprėtų nuo oksidacijos ir pagerintų jo blizgesį. Taip yra dėl to, kad jis sugeba sudaryti pilkšvus karbidus (Cr 3 C 2 ), kurie yra labai atsparūs reaguodami su ore esančiu deguonimi.
Kadangi chromą galima šlifuoti iki blizgančių paviršių, chromas pasižymi sidabro piešiniais ir spalvomis, kaip šiems tikslams pigesne alternatyva.
Maistinis
Kai kurie diskutuoja, ar chromą galima laikyti esminiu elementu, tai yra, būtinu kasdieniniame maiste. Kai kuriuose maisto produktuose jo yra labai maža, pavyzdžiui, žalių lapų ir pomidorų.
Taip pat yra baltymų papildų, kurie reguliuoja insulino aktyvumą ir skatina raumenų augimą, kaip tai daroma su chromo polinikotinatu.
Kur tai yra?
Šaltinis: „Pixabay“
Chromo yra įvairių mineralų ir brangakmenių, tokių kaip rubinai ir smaragdai, įvairovėje. Pagrindinis mineralas, iš kurio ekstrahuojamas chromas, yra chromitas (MCr 2 O 4 ), kur M gali būti bet kuris kitas metalas, su kuriuo susijęs chromo oksidas. Šių minų gausu Pietų Afrikoje, Indijoje, Turkijoje, Suomijoje, Brazilijoje ir kitose šalyse.
Kiekvienas šaltinis turi vieną ar daugiau chromito variantų. Tokiu būdu kiekvienam M (Fe, Mg, Mn, Zn ir kt.) Atsiranda skirtingas chromo mineralas.
Norint išgauti metalą, būtina sumažinti mineralą, tai yra, kad chromo metalo centras įgytų elektronus redukuojančiojo agento dėka. Tai atliekama naudojant anglį arba aliuminį:
FeCr 2 O 4 + 4C => Fe + 2Cr + 4CO
Taip pat randamas chromitas (PbCrO 4 ).
Paprastai bet kuriame minerale, kuriame Cr 3+ jonas gali pakeisti Al 3+ , abu su šiek tiek panašiais jonų spinduliais, tai yra priemaiša, gaunanti kitą natūralų šio nuostabaus, bet kenksmingo metalo šaltinį.
Nuorodos
- Tenenbaumas E. chromas. Paimta iš: chemija.pomona.edu
- Vikipedija. (2018 m.). Chromas. Paimta iš: en.wikipedia.org
- Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (2018 m. Balandžio 6 d.). Kuo skiriasi „Chrome“ ir „Chromium“? Paimta iš: thinkco.com
- NV Mandichas. (devyniolika devyniasdešimt penki). Chromo chemija. . Paimta iš: citeseerx.ist.psu.edu
- Chemija „LibreTexts“. Chromo chemija. Paimta iš: chem.libretexts.org
- Saulius 1. Shupackas. (1991). Chromo chemija ir kai kurios iš jų atsirandančios analitinės problemos. Peržiūrėta iš: ncbi.nlm.nih.gov
- „Advameg, Inc.“ (2018 m.). Chromas. Paimta iš: chemistryexplained.com