Valinnainen kurssi "Kromi ja sen yhdisteet". Katso, mitä "chrome" on muissa sanakirjoissa

Artikkeli on omistettu jaksollisen järjestelmän alkuaineelle nro 24 - kromille, sen löytämisen ja leviämisen historialle luonnossa, sen atomin rakenteelle, kemiallisille ominaisuuksille ja yhdisteille, miten se saadaan ja miksi sitä tarvitaan. Keskimääräinen kromipitoisuus maankuoressa ei ole korkea: 0,0083 %. Tämä alkuaine on luultavasti tyypillisempi maan vaipalle.

Kromi muodostaa massiivinen ja levinnyt malmeja ultramafic kiviä; Niihin liittyy suurimpien kromikerrostumien muodostuminen. Emäksisessä kivessä kromipitoisuus on vain 2,10-2%, happamissa kivissä - 2,5,10-3%, sedimenttikivissä (hiekkakivissä) - 3,5-10-3%, saviliuskeissa - 9,10-3 %. Kromi on suhteellisen heikko vesisiirtoaine: kromipitoisuus on merivettä 0,00005 mg/l, pintavedessä -0,0015 mg/l.
Yleensä kromi on metalli syviä vyöhykkeitä Maapallo.

Nykyään puhtaan kromin (vähintään 99 % Cr) kokonaiskulutus on noin 15 tuhatta tonnia, josta noin kolmannes on elektrolyyttistä kromia. Maailman johtava erittäin puhtaan kromin valmistaja on englantilainen Bell Metals. Kulutusmäärillä mitattuna ensimmäisellä sijalla on Yhdysvallat (50 %), Euroopan maat toisella (25 %) ja Japani kolmannella. Kromimetallin markkinat ovat melko epävakaat, ja metallin hinnat vaihtelevat suuresti.

1. KROMI KEMIALLISENA ELEMENTTInä

Kromi– (kromi) Cr, jaksollisen järjestelmän ryhmän kemiallinen alkuaine 6(VIb). atominumero 24, atomimassa 51,996. Tunnetaan 24 kromin isotooppia 42-66 Kr. Isotoopit 52 Cr, 53 Cr, 54 Cr ovat vakaita. Luonnonkromin isotooppikoostumus: 50 Cr (puoliintumisaika 1,8 10 17 vuotta) – 4,345%, 52 Cr – 83,489%, 53 Cr – 9,501%, 54 Cr – 2,365%. Tärkeimmät hapetustilat ovat +3 ja +6.

Vuonna 1761 Pietarin yliopiston kemian professori Johann Gottlob Lehmann itäisellä jalalla Uralin vuoret Berezovskin kaivoksella hän löysi upean punaisen mineraalin, joka jauheeksi murskattuaan antoi kirkkaan keltaisen värin. Vuonna 1766 Lehman toi näytteitä mineraalista Pietariin. Käsiteltyään kiteitä kloorivetyhapolla hän sai valkoisen sakan, josta hän löysi lyijyä. Lehmann kutsui mineraalia Siperian punaiseksi lyijyksi (plomb rouge de Sibérie); nyt tiedetään, että se oli krokoiitti (kreikan sanasta "krokos" - sahrami) - luonnollinen lyijykromaatti PbCrO 4.

Saksalainen matkailija ja luonnontieteilijä Peter Simon Pallas (1741–1811) johti Pietarin tiedeakatemian tutkimusmatkaa Venäjän keskialueille ja vieraili vuonna 1770 Etelä- ja Keski-Uralilla, mukaan lukien Berezovskin kaivoksen, ja tuli Lehmannin tavoin kiinnostunut krokoitista. Pallas kirjoitti: ”Tätä hämmästyttävää punaista lyijymineraalia ei löydy mistään muusta esiintymästä. Jauheeksi jauhettua se muuttuu keltaisiksi ja sitä voidaan käyttää taiteellisissa miniatyyreissä." Huolimatta krokoiitin toimittamisen Berezovskin kaivoksesta Eurooppaan harvinaisuudesta ja vaikeudesta (se kesti melkein kaksi vuotta), mineraalin käyttöä väriaineena arvostettiin. Lontoossa ja Pariisissa 1600-luvun lopulla. kaikki aateliset henkilöt ajoivat hienoksi jauhetulla krokoiitilla maalatuissa vaunuissa, lisäksi Siperian punaisen lyijyn parhaat esimerkit täydensivät monien Euroopan mineralogisten kaappien kokoelmia.

Vuonna 1796 krokoiittinäyte tuli Pariisin mineralogisen koulun kemian professorille Nicolas-Louis Vauquelinille (1763–1829), joka analysoi mineraalin, mutta ei löytänyt siitä mitään paitsi lyijyn, raudan ja alumiinin oksideja. Jatkaessaan tutkimustaan ​​Siperian punaisesta lyijystä, Vaukelin keitti mineraalin potaskaliuoksella ja sai valkoisen lyijykarbonaattisakan erottamisen jälkeen keltaisen tuntemattoman suolan liuoksen. Lyijysuolalla käsiteltäessä muodostui keltainen sakka, elohopeasuolalla punainen, ja kun tinakloridia lisättiin, liuos muuttui vihreäksi. Hajottamalla krokoiittia mineraalihapoilla hän sai "punaisen lyijyhapon" liuoksen, jonka haihtuminen antoi rubiininpunaisia ​​kiteitä (nyt on selvää, että se oli kromianhydridiä). Kalsinoituani hiilellä grafiittiupokkaassa löysin reaktion jälkeen monia sulautuneita harmaita neulan muotoisia kiteitä siihen aikaan tuntemattomasta metallista. Vaukelin pani merkille metallin korkean tulenkestävyyden ja happojen kestävyyden.

Vaukelin nimesi uuden alkuaineen kromiksi (kreikan sanasta  - väri, väri) sen muodostamien monien moniväristen yhdisteiden vuoksi. Tutkimuksensa perusteella Vauquelin totesi ensimmäisenä, että joidenkin smaragdiväri jalokivet johtuen niissä olevien kromiyhdisteiden sekoituksesta. Esimerkiksi luonnonsmaragdi on syvänvihreä berylli, jossa alumiini on osittain korvattu kromilla.

Todennäköisesti Vauquelin ei saanut puhdasta metallia, vaan sen karbideja, mistä on osoituksena saatujen kiteiden neulan muotoinen muoto, mutta Pariisin tiedeakatemia rekisteröi kuitenkin uuden elementin löydön, ja nyt Vauquelinia pidetään oikeutetusti sen löytäjänä. elementti nro 24.

Vuonna 1798 Lowitz ja Klaproth, Vaukelinista riippumatta, löysivät kromia raskaan mustan mineraalin (se oli kromiitti FeCr 2 O 4) näytteestä, joka löydettiin Uralista, mutta paljon Berezovskin esiintymän pohjoispuolella. Vuonna 1799 F. Tassaert löysi uuden alkuaineen samasta Kaakkois-Ranskasta löytyneestä mineraalista. Uskotaan, että Tassert onnistui ensimmäisenä saamaan suhteellisen puhdasta metallikromia.

2. KROMI LUONNOSSA JA SEN TEOLLISESSA UUTTAMISESSA

Kromi on melko yleinen alkuaine maapallolla. Sen clarke (keskimääräinen pitoisuus maankuoressa) on 8,3·10–3%. Kromia ei koskaan löydy vapaassa tilassa. Kromimalmeissa käytännön merkitystä sisältää vain kromiittia FeCr 2 O 4, joka kuuluu spinelleihin - kuutiojärjestelmän isomorfisiin mineraaleihin. yleinen kaava MO·Me 2 O 3, jossa M on kaksiarvoinen metalli-ioni ja Me on kolmiarvoinen metalli-ioni. Spinellit voivat muodostaa kiinteitä liuoksia keskenään, joten luonnossa, erikseen tai epäpuhtauksina kromiitille, magnokromiitille (Mg,Fe)Cr 2 O 4, alumiinikromiitille Fe(Cr,Al) 2 O 4, kromopikotiitille (Mg,Fe) Cr,Al) 2 O 4 - ne kaikki kuuluvat kromi spinellien luokkaan. Spinellien lisäksi kromia löytyy monista paljon vähemmän yleisistä mineraaleista, esimerkiksi melanokroiitti 3PbO 2Cr 2 O 3, vokeleniit 2(Pb,Cu)CrO 4 (Pb,Cu) 3 (PO 4) 2, tarapacaite K 2 CrO 4, ditzeite CaIO 3 · CaCrO 4 ja muut.

Kromiitit ovat väriltään tummia tai melkein mustia, niillä on metallinen kiilto ja ne esiintyvät yleensä jatkuvina massoina. Kromiittijäämät ovat magmaista alkuperää. Sen tunnistettujen resurssien arvioidaan olevan 47 maassa ja niiden määrä on 15 miljardia tonnia. Ensimmäisellä sijalla kromiittivaroista mitattuna on Etelä-Afrikka (76 % maailman todistetuista varoista), jossa korkein arvo sillä on joukko Bushveldin esiintymiä, joiden kromimalmipitoisuus on 1 miljardi tonnia. Kazakstan on toisella sijalla maailmassa kromiittivaroilla mitattuna (9 % maailman varoista), kromimalmit ovat erittäin korkealaatuisia. Kaikki Kazakstanin kromiittivarat ovat keskittyneet Aktoben alueelle (Kempirsayn vuoristo, jonka varat ovat 300 miljoonaa tonnia); esiintymiä on kehitetty 1930-luvun lopulta lähtien. Zimbabwe on kolmannella sijalla (6 % maailman varoista). Lisäksi USA:lla, Intialla, Filippiineillä, Turkilla, Madagaskarilla ja Brasilialla on merkittäviä kromiittivaroja. Venäjällä Uralissa on melko suuria kromiittiesiintymiä (Saranovskoye, Verblyuzhyegorskoye, Alapaevskoye, Monetnaya Dacha, Khalilovskoye ja muut esiintymät).

1800-luvun alussa. pääasiallinen kromiitin lähde olivat Uralin esiintymät, mutta vuonna 1827 amerikkalainen Isaac Tyson löysi suuren kromimalmiesiintymän Marylandin ja Pennsylvanian rajalta, ja hänestä tuli kaivostoiminnan monopoli. pitkiä vuosia. Vuonna 1848 korkealaatuisen kromiitin esiintymiä löydettiin Turkista lähellä Bursaa. Marylandin varojen ehtymisen jälkeen Turkki oli johtava kromiitin louhinta, kunnes Intia ja Etelä-Afrikka ottivat viestikapula vuonna 1906.

Tällä hetkellä maailmassa louhitaan vuosittain 11–14 miljoonaa tonnia kromiittia. Etelä-Afrikka on johtava paikka kromimalmin tuotannossa (noin 6 miljoonaa tonnia vuodessa), jota seuraa Kazakstan, joka tarjoaa 20 prosenttia maailman tarpeista. Kromimalmin suuresta syvyydestä johtuen sitä louhitaan yleensä avolouhintaan (85 %), mutta avolouhintaa harjoitetaan joskus myös esimerkiksi Suomessa ja Madagaskarilla. Tyypillisesti louhitut malmit ovat melko korkealaatuisia ja vaativat vain mekaanista lajittelua. Kromiittien rikastaminen on usein epäkäytännöllistä, koska se voi vain lisätä Cr 2 O 3 -pitoisuutta ja Fe-suhdetta. : Cr pysyy ennallaan. Kromiitin hinta maailmanmarkkinoilla vaihtelee 40–120 dollarin välillä tonnilta.

Kromi on hopeametalli, jonka tiheys on 7200 kg/m3. Puhtaan kromin sulamispisteen määrittäminen on erittäin vaikea tehtävä, koska pienimmätkin hapen tai typen epäpuhtaudet vaikuttavat merkittävästi tämän lämpötilan arvoon. Nykyaikaisten mittausten tulosten mukaan se on 1907°C. Kromin kiehumispiste on 2671°C. Täysin puhdas (ilman kaasun epäpuhtauksia ja hiiltä) kromi on melko viskoosia, muokattavaa ja muokattavaa. Pienimmälläkin saastumisella hiilen, vedyn, typen jne. tulee hauras, hauras ja kova. Tavallisissa lämpötiloissa se esiintyy a-muunnelmana ja sillä on runkokeskeinen kuutiohila. Kemiallisesti kromi on melko inerttiä, koska sen pinnalle muodostuu vahva ohut oksidikalvo. Se ei hapetu ilmassa edes kosteuden läsnä ollessa, ja kuumennettaessa hapettumista tapahtuu vain pinnalla. Kromi passivoituu laimealla ja väkevällä typpihapolla, aqua regialla, ja vaikka metallia keitetään näillä reagensseilla, se liukenee vain vähän. Typpihapolla passivoitunut kromi, toisin kuin metalli ilman suojakerrosta, ei liukene laimeaan rikki- ja suolahappoon edes näiden happojen liuoksissa pitkittyneen keittämisen jälkeen, mutta tietyllä hetkellä alkaa nopea liukeneminen, johon liittyy vaahtoaminen vapautuneesta aineesta. vety - passiivisesta muodosta kromi aktivoituu, eikä sitä suojaa oksidikalvo:

Cr + 2HCl = CrCl 2 + H2

Jos typpihappoa lisätään liukenemisprosessin aikana, reaktio pysähtyy välittömästi - kromi passivoituu jälleen.

Kuumennettaessa kromimetalli yhdistyy halogeenien, rikin, piin, boorin, hiilen ja joidenkin muiden alkuaineiden kanssa:

Cr + 2F 2 = CrF 4 (seoksena CrF 5)

2Cr + 3Cl 2 = 2CrCl 3

Cr + C = Cr 23 C 6 + Cr 7 C 3 -seos.

Kun kromia kuumennetaan sulalla soodalla ilmassa, alkalimetallien nitraateissa tai kloraateissa, saadaan vastaavat kromaatit (VI):

2Cr + 2Na 2CO 3 + 3O 2 = 2Na 2CrO 4 + 2CO 2.

Vaaditusta metallin puhtausasteesta riippuen niitä on useita teollisia menetelmiä saada kromia.

Tilaisuus aluminoterminen Friedrich Wöhler osoitti kromi(III)oksidin pelkistyksen vuonna 1859, mutta tämä menetelmä tuli saataville teollisessa mittakaavassa heti, kun oli mahdollista saada halpaa alumiinia. Kromin teollinen aluminoterminen tuotanto alkoi Goldschmidtin työstä, joka kehitti ensimmäisenä luotettavan menetelmän erittäin eksotermisen (ja siksi räjähtävän) pelkistysprosessin säätelyyn:

Cr 2 O 3 + 2Al = 2Cr + 2Al 2 O 3.

Aikaisemmin seos kuumennetaan tasaisesti 500-600 °C:seen. Pelkistys voidaan aloittaa joko bariumperoksidin ja alumiinijauheen seoksella tai syttämällä pieni osa seoksesta ja lisäämällä sitten loput seoksesta. On tärkeää, että reaktion aikana vapautuva lämpö riittää sulattamaan syntyneen kromin ja erottamaan sen kuonasta. Aluminotermisellä prosessilla tuotettu kromi sisältää yleensä 0,015-0,02 % C, 0,02 % S ja 0,25-0,40 % Fe, ja siinä olevan pääaineen massaosuus on 99,1-99,4 % Cr. Se on erittäin hauras ja helposti jauhettu jauheeksi.

Erittäin puhtaan kromin saamiseksi käytetään elektrolyyttisiä menetelmiä; tämän mahdollisuuden osoitti vuonna 1854 Bunsen, joka suoritti elektrolyysin vesiliuosta kromikloridi. Nyt elektrolyysi suoritetaan käyttämällä kromianhydridin tai kromoammoniumalunaa ja laimeaa rikkihappoa seosta. Elektrolyysin aikana vapautuva kromi sisältää epäpuhtauksina liuenneita kaasuja. Nykyaikaiset tekniikat mahdollistaa puhtausasteen 99,90–99,995 % metallin valmistamisen teollisessa mittakaavassa käyttämällä korkean lämpötilan puhdistusta vetyvirtauksessa ja tyhjiökaasunpoistoa. Ainutlaatuisia tekniikoita Elektrolyyttisen kromin jalostuksen avulla voit päästä eroon "raaka" tuotteen sisältämästä hapesta, rikistä, typestä ja vedystä.

On olemassa useita muita vähemmän merkittäviä tapoja saada kromimetallia. Silikoterminen pelkistys perustuu reaktioon:

2Cr 2O 3 + 3Si + 3CaO = 4Cr + 3CaSiO 3.

Piin pelkistys, vaikka se on luonteeltaan eksoterminen, vaatii prosessin suorittamisen kaariuunissa. Poltetun kalkin lisääminen mahdollistaa tulenkestävän piidioksidin muuntamisen matalassa lämpötilassa sulavaksi kalsiumsilikaattikuonaksi.

Kromi(III)oksidin pelkistämistä hiilellä käytetään erikoisseosten valmistukseen tarkoitetun korkeahiilisen kromin saamiseksi. Prosessi suoritetaan myös valokaariuunissa.

Van Arkel-Kuchman-De Boer -prosessissa käytetään kromi(III)jodidin hajottamista langalla, joka on kuumennettu 1100 °C:seen, ja sille kerrostetaan puhdasta metallia.

Kromia voidaan saada myös pelkistämällä Cr 2 O 3 vedyllä 1500 °C:ssa, pelkistämällä vedetön CrCl 3 vedyllä, emäksisellä tai maa-alkalimetallit, magnesium ja sinkki.

3. CROMIN KÄYTTÖ TEOLLISESSA

Monien vuosikymmenten ajan metallikromin löytämisen jälkeen vain krokoiittia ja joitakin sen muita yhdisteitä on käytetty pigmentteinä maalien valmistuksessa. Vuonna 1820 Kochlen ehdotti kaliumdikromaatin käyttöä peittausaineena kankaiden värjäykseen. Vuonna 1884 liukoisten kromiyhdisteiden aktiivinen käyttö tanniineina aloitettiin nahkateollisuudessa. Kromia käytettiin ensimmäisen kerran Ranskassa tulenkestävänä aineena vuonna 1879, mutta sen pääkäyttö alkoi 1880-luvulla Englannissa ja Ruotsissa, kun ferrokromin teollinen sulatus alkoi kiihtyä. He pystyivät saamaan ferrokromia pieniä määriä jo 1800-luvun alussa, joten Berthier jo vuonna 1821 ehdotti raudan ja kromioksidien seoksen pelkistämistä. puuhiili upokkaassa. Ensimmäinen patentti kromiteräksen valmistukseen myönnettiin vuonna 1865. Korkeahiilisen ferrokromin teollisessa tuotannossa alettiin käyttää masuuneja kromiitin pelkistämiseen koksilla. Ferrokromi 1800-luvun lopulla. oli hyvin Heikkolaatuinen, koska se sisälsi yleensä 7–8 % kromia, ja se tunnettiin nimellä "Tasmanian valurauta", koska alkuperäinen rauta-kromimalmi tuotiin Tasmaniasta. Käännekohta ferrokromin tuotannossa tuli vuonna 1893, jolloin Henri Moissan sulatti ensimmäisen kerran korkeahiilisen ferrokromin, joka sisälsi 60 % kromia. Tämän alan tärkein saavutus oli Moissanin luoman masuunin korvaaminen sähkökaarella, mikä mahdollisti prosessin lämpötilan nostamisen, energiankulutuksen vähentämisen ja sulatetun ferrokromin laadun parantamisen, mikä alkoi. sisältää 67–71 % Cr ja 4–6 % C. Moissanin menetelmä on edelleen nykyajan perusta. teollisuustuotanto ferrokromi. Kromiitin pelkistys suoritetaan yleensä avovalokaariuuneissa ja lataus ladataan ylhäältä. Varaukseen upotettujen elektrodien väliin muodostuu kaari.

Kromia esiintyy luonnossa pääasiassa kromirautamalmin Fe(CrO 2) 2 (rautakromiitin) muodossa. Ferrokromi saadaan siitä pelkistämällä sähköuuneissa koksilla (hiilellä):

FeO Cr 2O 3 + 4C → Fe + 2Cr + 4CO

6) elektrolyysillä saadaan elektrolyyttistä kromia kromianhydridin vesiliuoksesta, joka sisältää rikkihappoa. Tässä tapauksessa katodeilla tapahtuu pääasiassa 3 prosessia:

– kuudenarvoisen kromin pelkistäminen kolmiarvoiseksi kromiksi sen siirtyessä liuokseksi;

– vetyionien purkaminen vetykaasun vapautumisella;

– kuusiarvoista kromia sisältävien ionien purkaminen metallisen kromin saostumalla;

Cr 2 O 7 2− + 14Н + + 12е − = 2Сr + 7H 2 O

SISÄÄN vapaa muoto- sinertävänvalkoinen metalli, jossa on kuutiomainen runkokeskeinen hila, a = 0,28845 nm. 39 °C:n lämpötilassa se muuttuu paramagneettisesta tilasta antiferromagneettiseen tilaan (Néel-piste).

Vakaa ilmassa. 300 °C:ssa se palaa muodostaen vihreää kromi(III)oksidia Cr 2 O 3, jolla on amfoteerisia ominaisuuksia. Fuusioimalla Cr 2 O 3 emästen kanssa saadaan kromiitteja

Huolimatta korkeahiilisen ferrokromin suuresta merkityksestä monentyyppisten ruostumattomien terästen valmistuksessa, se ei sovellu joidenkin korkeakromiterästen sulattamiseen, koska se sisältää hiiltä (Cr 23 C 6 -karbidin muodossa, joka kiteytyy pitkin terästä). raeraajat) tekee niistä hauraita ja helposti herkkiä korroosiolle. Vähähiilisen ferrokromin tuotanto alkoi kehittyä, kun kromiitin teollisen aluminotermisen pelkistyksen käyttö alkoi. Nykyään aluminoterminen prosessi on korvattu silikotermisellä prosessilla (Perrin-prosessi) ja simplex-prosessilla, joka koostuu korkeahiilisen ferrokromin sekoittamisesta osittain hapettuneen ferrokromijauheen kanssa, sen jälkeen briketoinnista ja kuumentamisesta 1360 °C:seen tyhjiössä. Simplex-prosessilla valmistettu ferrokromi sisältää tyypillisesti vain 0,008 % hiiltä ja siitä valmistetut briketit liukenevat helposti sulaan teräkseen.

Ferrokromimarkkinat ovat sykliset. Maailman ferrokromin tuotanto vuonna 2000 oli 4,8 miljoonaa tonnia ja vuonna 2001 alhaisen kysynnän vuoksi 3,4 miljoonaa tonnia. Vuonna 2002 ferrokromin kysyntä vahvistui jälleen. Ensimmäisellä sijalla maailmassa ferrokromin sulatuksessa on eteläafrikkalainen "Big Two" - Xstrata South Africa (Pty) Ltd. (Xstrata AG:n tytäryhtiö) ja Samancor Chrome Division (Samancor Ltd:n tytäryhtiö). Niiden osuus maailman ferrokromin sulatuksesta on jopa 40 prosenttia. Etelä-Afrikassa ja Suomessa valmistetaan pääasiassa panoskromia (englanninkielisestä latauksesta - load coal), joka sisältää 52–55 % kromia, ja Kiinassa, Venäjällä, Zimbabwessa, Kazakstanissa yli 60 % kromia sisältävää ferrokromia. Ferrokromia käytetään seosaineena niukkaseosteisille teräksille. Yli 12 % kromipitoisuudella teräs melkein ei ruostu.

Rautaseosten korroosionkestävyyttä voidaan parantaa merkittävästi levittämällä niiden pinnalle ohut kerros kromia. Tätä menetelmää kutsutaan kromipinnoitukseksi. Kromikerrokset kestävät hyvin kosteutta, meri-ilmaa, vesijohtovesi, typpi ja monet orgaaniset hapot. Kaikki kromipinnoitusmenetelmät voidaan jakaa kahteen tyyppiin - diffuusio- ja elektrolyyttiseen. Becker-Davies-Steinbergin diffuusiomenetelmä sisältää kromatun tuotteen kuumentamisen 1050–1100 °C:seen vetyatmosfäärissä, joka on täytetty ferrokromin ja tulenkestävän aineen seoksella, esikäsitelty kloorivetyllä 1050 °C:ssa. CrCl 2 sijaitsee tulenkestävän aineen huokosissa haihtuu ja kromaat tuotteen. Elektrolyyttisen kromausprosessin aikana metallia kerrostuu työkappaleen pinnalle, joka toimii katodina. Elektrolyytti on usein kuusiarvoinen kromiyhdiste (yleensä CrO 3), joka on liuotettu vesipitoiseen H2S04:ään. Kromipinnoitteet ovat joko suojaavia tai koristeellisia. Paksuus suojaavat pinnoitteet saavuttaa 0,1 mm, ne levitetään suoraan tuotteeseen ja lisäävät sen kulutuskestävyyttä. Koristepinnoitteilla on esteettinen arvo, ja ne levitetään toisen metallin (nikkeli tai kupari) alakerrokseen, joka todella suorittaa suojaava toiminto. Tällaisen pinnoitteen paksuus on vain 0,0002–0,0005 mm.

4. KROMIN BIOLOGINEN ROOLI

Kromi on ihmiskehon normaalille kehitykselle ja toiminnalle välttämätön hivenaine. On todettu, että vain kolmiarvoinen kromi osallistuu biokemiallisiin prosesseihin. Hänen tärkein biologinen rooli koostuu hiilihydraattiaineenvaihdunnan ja veren glukoositason säätelystä. Chrome on olennainen osa matalan molekyylipainon kompleksi - glukoositoleranssitekijä (GTF), joka helpottaa solureseptorien vuorovaikutusta insuliinin kanssa, mikä vähentää kehon sen tarvetta. Toleranssitekijä tehostaa insuliinin toimintaa kaikissa aineenvaihduntaprosesseissa sen mukana. Lisäksi kromi osallistuu kolesteroliaineenvaihdunnan säätelyyn ja on tiettyjen entsyymien aktivaattori.

Kromipitoisuus ihmiskehossa on 6–12 mg. Ei ole tarkkaa tietoa henkilön fysiologisesta tarpeesta tälle alkuaineelle, lisäksi se riippuu voimakkaasti ruokavalion luonteesta (esimerkiksi se lisääntyy huomattavasti, kun ruokavaliossa on liikaa sokeria). Eri arvioiden mukaan kromin päivittäinen saanti elimistössä on 20–300 mcg. Indikaattori kehon kromin saannista on sen pitoisuus hiuksissa (normi on 0,15–0,5 mcg/g). Toisin kuin monet hivenaineet, kromipitoisuus kehon kudoksissa (paitsi keuhkoja) laskee ihmisen ikääntyessä.

Alkuaineen pitoisuus kasviruoassa on suuruusluokkaa pienempi kuin sen pitoisuus nisäkäskudoksissa. Panimohiivan kromipitoisuus on erityisen korkea, lisäksi sitä on huomattavia määriä lihasta, maksasta, palkokasveista ja täysjyväviljasta. Kehon kromin puute voi aiheuttaa diabeteksen kaltaisen tilan, edistää ateroskleroosin kehittymistä ja häiritä korkeampaa hermostoa.

Kaikissa kromiyhdisteissä on jo suhteellisen pieninä pitoisuuksina (milligramman jakeet/m 3 ilmakehässä) myrkyllinen vaikutus kehon päällä. Erityisen vaarallisia tässä suhteessa ovat liukenevat kuusiarvoisen kromin yhdisteet, joilla on allergisia, mutageenisia ja karsinogeenisia vaikutuksia.

Kromilla ja sen yhdisteillä tapahtuu myrkytystä niiden valmistuksen aikana; koneenrakennuksessa (galvaaniset pinnoitteet); metallurgia (seoslisäaineet, seokset, tulenkestävät aineet); nahan, maalien jne. valmistuksessa. Kromiyhdisteiden myrkyllisyys riippuu niiden kemiallisesta rakenteesta: dikromaatit ovat myrkyllisempiä kuin kromaatit, Cr(VI)-yhdisteet ovat myrkyllisempiä kuin Cr(II), Cr(III)-yhdisteet. Alkumuodot sairaudet ilmenevät kuivuuden ja kivun tunteena nenässä, kurkkukivuna, hengitysvaikeuksina, yskänä jne.; ne voivat hävitä, kun yhteys Chromiumiin lopetetaan. Pitkäaikaisessa kosketuksessa kromiyhdisteiden kanssa kehittyy kroonisen myrkytyksen merkkejä: päänsärky, heikkous, dyspepsia, laihtuminen ja muut. Mahalaukun, maksan ja haiman toiminta heikkenee. Mahdollinen keuhkoputkentulehdus, keuhkoastma, diffuusi pneumoskleroosi. Kun kromi altistuu iholle, voi kehittyä ihotulehdus ja ekseema. Joidenkin tietojen mukaan kromiyhdisteillä, pääasiassa Cr(III), on syöpää aiheuttava vaikutus.
kromipinnoitus Ruoan ja veren kromipitoisuuden väheneminen johtaa kasvunopeuden laskuun, lisääntymiseen

Ripan R., Ceteanu I. Epäorgaaninen kemia, vol.2. – M.: Mir, 1972.

Sillä on tarvittavat ominaisuudet menestyksekkääseen käyttöön metallurgisessa teollisuudessa. Tämä metalli erottuu terässävyistään ja suuresta tiheydestä. SISÄÄN luonnolliset olosuhteet se louhitaan fossiilisesta kromirautamalmista.

Raaka-aineet pelkistetään (aluminoterminen tai silikonoterminen menetelmä) metallurgisissa laitoksissa koksin avulla.

Tämän metallin valmistukseen voidaan käyttää myös metallotermistä sulatusmenetelmää, jossa alumiinin kulutusta voidaan vähentää. Kromiuutto kasvaa 92 prosenttiin.

Kromin sulamislämpötila on 2300 celsiusastetta, tämän metallin koostumus voidaan erottaa: 98,9-99,2 % kromia (Cr), 0,01-0,2 % hiiltä (C), 0,07-0,12 % piitä (Si), 0,25-0,4 %. Rauta ja alumiini (Al, Fe), 0,005 % fosforia (P).

Tämä metalli on välttämätön, kun on tarpeen antaa terästuotteille korkea lämmönkestävyys ja korroosionkestävyys. Sitä käytetään seosten seostamiseen ja teräksen lujuuden lisäämiseen. korvaa ferrokromin, ja sen avulla on mahdollista valmistaa erikoisteräslajeja, joissa raudan prosenttiosuus on tiukasti rajoitettu.

Teräksen valmistukseen kromi otetaan ilman epäpuhtauksia ja vieraita sulkeumia; vain jäännökset hapettavasta kalvosta ovat sallittuja. Käytetään alle 10 kg painavia metallikappaleita, ja kromi kuljetetaan käyttöpaikalle erityisissä säiliöissä - metallitynnyreissä ja puulaatikoissa.

Kromimetallin tuotanto suoritetaan GOST 5905-79:n vaatimusten mukaisesti; sen koostumus voi sisältää pienen määrän lyijyä, hiiltä, ​​rikkiä, kobolttia, fosforia, piitä jne.

Kromia lisäämällä teräksen raekoko pienenee, lujuus ja sitkeys lisääntyvät ja sen karkaisu paranee. Korkeissa lämpötiloissa kromi ei vaikuta hapettumiseen.

Tämän materiaalin käyttöalue on lentokoneiden rakentaminen, luominen avaruusalus, kemikaalien tuotanto ja valmistus suihkumoottorit, kaasuturbiinit jne.

Nikromi, kuulalaakerit, lämmönkestävät ja ruostumattomat seokset - kaikki tämä on luotu kromimetallin upeiden ominaisuuksien taitavan käytön ansiosta. Kromiteräksestä valmistetuilla tuotteilla on paljon pidempi käyttöikä ja ne kestävät hyvin kemiallisia ja muita vaikutuksia.

OJSC Kamensk-Uralsky Non-Ferrous Metals Processing Plant on lisännyt ei-rautametallituotteiden myyntiä Venäjän konepajateollisuuden yrityksille. Toimitukset alusta alkaen...

Moskovan Tverskoyn käräjäoikeus valitsi tilapäiseksi ehkäiseväksi toimenpiteeksi kotiarestin Pääjohtaja Denis Safinin JSC "Zagorsky Pipe Plant", jota epäillään sopimattomasta...

Kromiyhdisteiden kemialliset ominaisuudet.

Cr2+. Kaksiarvoisen kromikationin varauspitoisuus vastaa magnesiumkationin ja kaksiarvoisen rautakationin varauskonsentraatiota, joten monet ominaisuudet, erityisesti näiden kationien happo-emäskäyttäytyminen, ovat lähellä. Lisäksi, kuten jo mainittiin, Cr 2+ on vahva pelkistävä aine, joten liuoksessa tapahtuu seuraavat reaktiot: 2CrCl 2 + 2HCl = 2CrCl 3 + H 2 4CrCl 2 + 4HCl + O 2 = 4CrCl 3 + 2H 2 O. Melko hitaasti, mutta tasaisesti hapettumista tapahtuu vedellä: 2CrSO 4 + 2H 2 O = 2Cr(OH)SO 4 + H 2. Kaksiarvoisen kromin hapettuminen tapahtuu vielä helpommin kuin kaksiarvoisen raudan hapettuminen, myös suolat käyvät läpi kohtalaisen kationihydrolyysin (ts. ensimmäinen vaihe on hallitseva).

CrO on emäksinen oksidi, väriltään musta, pyroforinen. 700 o C:ssa se epäsuhta: 3CrO = Cr 2 O 3 + Cr. Se voidaan saada vastaavan hydroksidin termisellä hajoamisella ilman happea.

Cr(OH)2 on liukenematon keltainen emäs. Reagoi happojen kanssa, kun taas hapettavat hapot samanaikaisesti happo-emäsvuorovaikutuksen kanssa hapettavat kaksiarvoista kromia; tietyissä olosuhteissa tämä tapahtuu myös ei-hapettavien happojen kanssa (hapettava aine - H +). Vaihtoreaktiolla tuotettu kromi(II)hydroksidi muuttuu nopeasti vihreäksi hapettumisen seurauksena:

4Cr(OH)2 + O2 = 4CrO(OH) + 2H2O.

Hapetukseen liittyy myös kromi(II)hydroksidin hajoaminen hapen läsnä ollessa: 4Cr(OH) 2 = 2Cr 2 O 3 + 4H 2 O.

Cr3+. Kromi(III)yhdisteet ovat kemiallisilta ominaisuuksiltaan samanlaisia ​​kuin alumiini- ja rauta(III)yhdisteet. Oksidi ja hydroksidi ovat amfoteerisia. Heikkojen epästabiilien ja liukenemattomien happojen (H 2 CO 3, H 2 SO 3, H 2 S, H 2 SiO 3) suolat hydrolysoituvat peruuttamattomasti:

2CrCl3 + 3K 2S + 6H 2O = 2Cr(OH)3 ↓ + 3H2S + 6KCl; Cr2S3 + 6H2O = 2Cr(OH)3↓ + 3H2S.

Mutta kromi(III)-kationi ei ole kovin voimakas hapetin, joten kromi(III)sulfidia on olemassa ja sitä voidaan saada vedettömissä olosuhteissa, vaikkakaan ei yksinkertaisista aineista, koska se hajoaa kuumennettaessa, mutta reaktion mukaan: 2CrCl 3 (cr) + 2H 2S (kaasu) = Cr 2S3 (cr) + 6HCl. Kolmiarvoisen kromin hapettavat ominaisuudet eivät riitä siihen, että sen suolojen liuokset voivat olla vuorovaikutuksessa kuparin kanssa, mutta sinkin kanssa tapahtuu tällainen reaktio: 2CrCl 3 + Zn = 2CrCl 2 + ZnCl 2.

Cr2O3 – vihreän värinen amfoteerinen oksidi, joka on erittäin kestävä kristallihila, siksi sillä on kemiallista aktiivisuutta vain amorfisessa tilassa. Reagoi pääasiassa sulautuessaan happamaan ja emäksiset oksidit, happojen ja emästen kanssa sekä yhdisteiden kanssa, joilla on happamia tai emäksisiä funktioita:

Cr 2O 3 + 3K 2S 2O 7 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3K 2 SO 4; Cr 2 O 3 + K 2 CO 3 = 2 KCrO 2 + CO 2.

Cr(OH) 3 (CrO(OH), Cr 2 O 3 * nH 2 O) – harmaansininen amfoteerinen hydroksidi. Liukenee sekä happoihin että emäksiin. Alkaleihin liuotettuna muodostuu hydroksokomplekseja, joissa kromikationin koordinaatioluku on 4 tai 6:

Cr(OH)3 + NaOH = Na; Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3.

Hydroksokompleksit hajoavat helposti hapoilla, kun taas prosessit vahvojen ja heikkojen happojen kanssa ovat erilaisia:

Na + 4HCl = NaCl + CrCl3 + 4H20; Na + CO 2 = Cr(OH) 3 ↓ + NaHC03.

Cr(III)-yhdisteet eivät ole vain hapettavia aineita, vaan myös pelkistäviä aineita suhteessa Cr(VI)-yhdisteiksi muuttumiseen. Reaktio tapahtuu erityisen helposti alkalisessa ympäristössä:

2Na3 + 3Cl2 + 4NaOH = 2Na 2CrO 4 + 6NaCl + 8H 2O E 0 = -0,72 V.

SISÄÄN hapan ympäristö: 2Cr 3+ → Cr 2 O 7 2- E 0 = +1,38 V.

Cr +6. Kaikki Cr(VI)-yhdisteet ovat vahvoja hapettimia. Näiden yhdisteiden happo-emäskäyttäytyminen on samanlainen kuin samassa hapetustilassa olevien rikkiyhdisteiden. Tämä pää- ja toissijaisten alaryhmien alkuaineiden yhdisteiden ominaisuuksien samankaltaisuus suurimmassa positiivisessa hapetustilassa on ominaista useimmille ryhmille jaksollinen järjestelmä.

CrO3 - tummanpunainen yhdiste, tyypillinen happooksidi. Sulamispisteessä se hajoaa: 4CrO 3 = 2Cr 2 O 3 + 3O 2.

Esimerkki hapettavasta vaikutuksesta: CrO 3 + NH 3 = Cr 2 O 3 + N 2 + H 2 O (lämmitettynä).

Kromi(VI)oksidi liukenee helposti veteen, lisää sitä ja muuttuu hydroksidiksi:

H2Cr04 - kromihappo on vahva kaksiemäksinen happo. Sitä ei jaeta vapaassa muodossa, koska yli 75 %:n pitoisuudessa tapahtuu kondensaatioreaktio, jossa muodostuu dikromihappoa: 2H 2 CrO 4 (keltainen) = H 2 Cr 2 O 7 (oranssi) + H 2 O.

Lisäkonsentraatio johtaa trikromihappojen (H 2 Cr 3 O 10) ja jopa tetrakromihappojen (H 2 Cr 4 O 13) muodostumiseen.

Kromaattianionin dimeroitumista tapahtuu myös happamoitumisen yhteydessä. Tämän seurauksena kromihapon suolat pH:ssa > 6 esiintyvät keltaisina kromaatteina (K 2 CrO 4) ja pH:ssa< 6 как бихроматы(K 2 Cr 2 O 7) оранжевого цвета. Большинство бихроматов растворимы, а растворимость хроматов чётко соответствует растворимости сульфатов соответствующих металлов. В растворах возможно взаимопревращения соответствующих солей:

2K 2CrO 4 + H 2SO 4 = K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O; K 2 Cr 2 O 7 + 2 KOH = 2 K 2 CrO 4 + H 2 O.

Kaliumdikromaatin vuorovaikutus väkevän rikkihapon kanssa johtaa kromianhydridin muodostumiseen, joka on siihen liukenematon:

K 2Cr 2O 7 (kiteinen) + + H 2 SO 4 (väk.) = 2CrO 3 ↓ + K 2 SO 4 + H 2 O;

Kuumennettaessa ammoniumdikromaatti käy läpi molekyylinsisäisen redox-reaktion: (NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.

HALOGEENIT ("syntymäsuolat")

Halogeenit ovat jaksollisen järjestelmän ryhmän VII pääalaryhmän elementtejä. Näitä ovat fluori, kloori, bromi, jodi, astatiini. Niiden atomien ulomman elektronikerroksen rakenne: ns 2 np 5. Siten ulkoisella elektronitasolla on 7 elektronia, ja heiltä puuttuu vain yksi elektroni saavuttaakseen jalokaasun vakaan kuoren. Koska halogeenit ovat jakson toiseksi viimeisiä alkuaineita, niillä on jakson pienin säde. Kaikki tämä johtaa siihen, että halogeeneilla on ei-metallien ominaisuuksia, niillä on korkea elektronegatiivisuus ja korkea ionisaatiopotentiaali. Halogeenit ovat voimakkaita hapettavia aineita; ne pystyvät vastaanottamaan elektronin, muuttumaan anioniksi, jolla on "1-" varaus, tai osoittamaan "-1" hapetustilaa, kun ne sitoutuvat kovalenttisesti vähemmän elektronegatiivisten alkuaineiden kanssa. Samaan aikaan ryhmän läpi ylhäältä alas liikkuessa atomisäde kasvaa ja halogeenien hapetuskyky pienenee. Jos fluori on vahvin hapetin, niin jodilla on pelkistäviä ominaisuuksia, kun se on vuorovaikutuksessa joidenkin monimutkaisten aineiden, samoin kuin hapen ja muiden halogeenien kanssa.

Fluoriatomi on erilainen kuin muut ryhmän jäsenet. Ensinnäkin se vain näkyy negatiivinen aste hapettumista, koska se on elektronegatiivisin alkuaine, ja toiseksi, kuten millä tahansa periodin II elementillä, sillä on vain 4 atomikiertorataa uloimmalla elektronitasolla, joista kolme on yksinäisten elektroniparien miehittämiä, neljäs sisältää parittoman elektronin, joka useimmissa tapauksissa on ainoa valenssielektroni. Muiden alkuaineiden atomeissa uloimmalla tasolla on täyttämätön d-elektronialitaso, jonne virittynyt elektroni voi mennä. Jokainen yksinäinen pari antaa kaksi elektronia pariksi muodostuessaan, joten kloorin, bromin ja jodin tärkeimmät hapetustilat "-1":n lisäksi ovat "+1", "+3", "+5", "+7". Epästabiileja, mutta pohjimmiltaan saavutettavia ovat hapetustilat “+2”, “+4” ja “+6”.

Miten yksinkertaiset aineet Kaikki halogeenit ovat kaksiatomisia molekyylejä, joiden atomien välillä on yksinkertaisia ​​sidoksia. Sidosten dissosiaatioenergiat sarjassa F2, Cl2, Br2, J2 ovat seuraavat: 151 kJ/mol, 239 kJ/mol, 192 kJ/mol, 149 kJ/mol. Sidosenergian monotoninen väheneminen siirtyessä kloorista jodiin selittyy helposti atomisäteen kasvusta johtuvalla sidoksen pituuden kasvulla. Fluorimolekyylin epänormaalin alhaisella sitoutumisenergialla on kaksi selitystä. Ensimmäinen koskee itse fluorimolekyyliä. Kuten jo mainittiin, fluorilla on hyvin pieni atomisäde ja jopa seitsemän elektronia ulkotasolla, joten atomien lähestyessä toisiaan molekyylin muodostumisen aikana tapahtuu elektroni-elektroni hylkimistä, jonka seurauksena kiertoradat eivät ole täysin päällekkäisiä, ja sidosjärjestys fluorimolekyylissä on hieman pienempi kuin yksi. Toisen selityksen mukaan jäljellä olevien halogeenien molekyyleissä on ylimääräinen luovuttaja-akseptori-päällekkäisyys yhden atomin yksinäisen elektroniparin ja toisen atomin vapaan d-orbitaalin välillä, kaksi tällaista vastakkaista vuorovaikutusta molekyyliä kohden. Siten sidos kloorin, bromin ja jodin molekyyleissä määritellään lähes kolminkertaiseksi vuorovaikutusten esiintymisen kannalta. Mutta luovuttajan ja vastaanottajan päällekkäisyys tapahtuu vain osittain, ja sidoksen kertaluku (kloorimolekyylille) on 1,12.

Fyysiset ominaisuudet: klo normaaleissa olosuhteissa fluori on vaikeasti nesteytettävä kaasu (jonka kiehumispiste on -187 0 C), väriltään vaaleankeltainen, kloori on helposti nesteytettävä kaasu (kiehumispiste on -34,2 0 C) keltavihreä kaasu, bromi on ruskea, helposti haihtuva kaasu nestemäinen, jodi on kiinteää harmaa jossa on metallinen kiilto. Kiinteässä tilassa kaikki halogeenit muodostavat molekyylikidehilan, jolle on tunnusomaista heikot molekyylien väliset vuorovaikutukset. Siksi jodilla on taipumus sublimoitua kuumennettaessa lämpötilassa ilmakehän paine muuttuu kaasumaiseen tilaan (muodostaa violetteja höyryjä) ohittaen nestemäisen tilan. Liikuttaessa ryhmän läpi ylhäältä alas sulamis- ja kiehumispisteet nousevat sekä nousun seurauksena molekyylipaino s aineiden ja molekyylien välillä vaikuttavien van der Waalsin voimien vahvistumisen vuoksi. Näiden voimien suuruus on sitä suurempi, mitä suurempi on molekyylin polarisoituvuus, mikä puolestaan ​​kasvaa atomin säteen kasvaessa.

Kaikki halogeenit liukenevat huonosti veteen, mutta liukenevat hyvin ei-polaarisiin orgaanisiin liuottimiin, esim. hiilitetrakloridi. Huono vesiliukoisuus johtuu siitä, että kun muodostuu onkalo halogeenimolekyylin liukenemista varten, vesi menettää riittävän vahvoja vetysidoksia, minkä vastineeksi sen polaarisen molekyylin ja ei-polaarisen halogeenimolekyylin välillä ei synny voimakasta vuorovaikutusta. Halogeenien liukeneminen ei-polaarisiin liuottimiin vastaa tilannetta: "samanlainen liukenee samanlaiseen", kun katkeavien ja muodostavien sidosten luonne on sama.

Kromi on tärkeä komponentti monissa seosteräksissä (erityisesti ruostumattomissa teräksissä) sekä monissa muissa seoksissa. Käytetään kulutusta kestävinä ja kauniina galvaanisina pinnoitteina (kromipinnoitus). Kromia käytetään metalliseosten valmistukseen: kromi-30 ja kromi-90, jotka ovat välttämättömiä tehokkaiden plasmapolttimien suuttimien valmistuksessa ja ilmailuteollisuudessa.

Kromia käytetään erityyppisten erikoisterästen valmistukseen ampuma-aseiden piippujen (kivääreistä tykkeihin), panssarilevyjen, tulenkestävän kaappien jne. valmistuksessa. Yli 13 % kromia sisältävät teräkset eivät melkein ruostu, ja niitä käytetään vedenalaiseen valmistukseen. laivojen osat, erityisesti sukellusveneiden runkojen rakentamiseen.

Kromia käytetään laajalti tuotteiden kromaukseen. Kromaus suoritetaan elektrolyyttisesti. Huolimatta siitä, että levitettyjen kalvojen paksuus ei usein ylitä 0,005 mm, kromatut tuotteet kestävät ulkoisia vaikutuksia (kosteus, ilma) eivätkä ruostu.

Kromitiilet valmistetaan kromiyhdisteistä - kromimagnesiteista, joita käytetään metallurgisten uunien ja muiden metallurgisten laitteiden ja rakenteiden työtiloissa.

Ruostumaton teräs on teräs, jolla on erinomainen korroosion- ja hapettumiskestävyys ja joka sisältää noin 17-19 % kromia ja 8-13 % nikkeliä. Mutta hiili on haitallista tälle teräkselle: kromin karbidia muodostavat "kaltevat" johtavat siihen, että suuret määrät tätä alkuainetta sitoutuvat karbideihin, jotka saostuvat teräksen raerajoilla, ja itse rakeet osoittautuvat huonoiksi. kromissa eivätkä pysty puolustamaan itseään happojen ja hapen hyökkäyksiltä. Siksi ruostumattoman teräksen hiilipitoisuuden tulee olla minimaalinen (enintään 0,1 %).

Korkeissa lämpötiloissa teräs voi peittyä kalkkikivellä. Joissakin koneissa osat kuumenevat satoihin asteisiin. Sen varmistamiseksi, että teräs, josta nämä osat on valmistettu, ei "kärsi" hilseilystä, siihen lisätään 25-30% kromia. Tämä teräs kestää jopa 1000°C lämpötiloja!

Kromin ja nikkelin seokset - nikromi - toimivat menestyksekkäästi lämmityselementteinä. Koboltin ja molybdeenin lisääminen kromi-nikkeli-seoksiin antaa metallille kyvyn kestää raskaita kuormituksia 650-900 °C:ssa. Esimerkiksi kaasuturbiinien siivet valmistetaan näistä seoksista. Koboltin, molybdeenin ja kromin seos ("komokromi") on vaaraton ihmiskeholle, ja siksi sitä käytetään korjaavassa kirurgiassa.

Amerikkalainen yritys on hiljattain luonut uusia materiaaleja, joiden magneettiset ominaisuudet muuttuvat lämpötilan vaikutuksesta. Nämä materiaalit, jotka perustuvat yhdisteisiin mangaani, kromi ja Tiedemiesten mukaan antimonia käytetään erilaisissa automaattisissa laitteissa, jotka ovat herkkiä lämpötilan vaihteluille, ja se pystyy korvaamaan kalliimpia lämpöelementtejä.

Kromiittejä käytetään laajalti myös tulenkestävässä teollisuudessa. Magnesiitti-kromiittitiili on erinomainen tulenkestävä materiaali avouunien ja muiden metallurgisten yksiköiden vuoraukseen. Tällä materiaalilla on korkea lämmönkestävyys, eikä se pelkää toistuvia äkillisiä lämpötilan muutoksia.

Kemistit käyttävät kromiitteja kalium- ja natriumbikromaattien valmistukseen sekä kromialunaa, jota käytetään nahan rusketukseen, mikä antaa sille kauniin kiillon ja lujuuden. Tätä nahkaa kutsutaan "kromiksi" ja siitä valmistettuja saappaita kutsutaan "kromiksi".

Ikään kuin nimensä perustella kromi osallistuu aktiivisesti väriaineiden tuotantoon lasi-, keramiikka- ja tekstiiliteollisuudelle.

Kromioksidin ansiosta traktorinvalmistajat ovat voineet lyhentää moottorin sisäänajoaikoja merkittävästi. Yleensä tämä operaatio, jonka aikana kaikkien hankausosien pitää "tottua" toisiinsa, kesti melko pitkään ja tämä ei tietenkään sopinut traktoritehtaiden työntekijöille kovinkaan paljon. Tilanteesta löydettiin ulospääsy, kun oli mahdollista kehittää uusi polttoaineen lisäaine, joka sisälsi kromioksidia. Lisäaineen toiminnan salaisuus on yksinkertainen: polttoaineen palaessa muodostuu pieniä hankaavia kromioksidihiukkasia, jotka laskeutuessaan sylinterien sisäseinille ja muille kitkalle alttiille pinnoille poistavat nopeasti karheuden, kiillottavat ja kiinnittävät osat tiiviisti. Tämä lisäaine yhdistettynä uudentyyppiseen öljyyn mahdollisti sisäänajoajan lyhentämisen 30-kertaiseksi.

Suojaavien kromipinnoitteiden levitys

Jo pitkään on todettu, että kromi ei ole vain erittäin kova (tässä suhteessa sillä ei ole kilpailijoita metallien joukossa), vaan sillä on myös hyvä hapettumisenkestävyys ilmassa eikä se ole vuorovaikutuksessa happojen kanssa. He yrittivät levittää elektrolyyttisesti ohuen kerroksen tätä metallia muista materiaaleista valmistettujen tuotteiden pinnalle suojatakseen niitä korroosiolta, naarmuilta ja muilta "vammoilta". Kromipinnoitteet osoittautuivat kuitenkin huokoisiksi, helposti kuoriutuneiksi eivätkä vastanneet niille asetettuja odotuksia.

Lähes kolme neljäsosaa vuosisadan ajan tutkijat kamppailivat kromipinnoitusongelman kanssa, ja vasta vuosisadamme 20-luvulla ongelma ratkesi. Vian syynä oli se, että käytetty elektrolyytti sisälsi kolmiarvoista kromia, joka ei pystynyt muodostamaan haluttua pinnoitetta. Mutta sen kuusiarvoinen "veli" oli tehtävänsä mukainen. Siitä lähtien kromihappoa alettiin käyttää elektrolyyttinä - siinä kromin valenssi on 6. Suojapinnoitteiden paksuus (esimerkiksi joissakin autojen, moottoripyörien, polkupyörien ulkoisissa osissa) on jopa 0,1 millimetriä. Mutta joskus kromausta käytetään koristetarkoituksiin - kellojen, ovenkahvojen ja muiden esineiden viimeistelyyn, jotka eivät ole vakavan vaaran kohteena. Tällaisissa tapauksissa tuotteeseen levitetään ohut kerros kromia (0,0002-0,0005 millimetriä).

Kromi auto

On olemassa toinen kromipinnoitusmenetelmä - diffuusio, jota ei tapahdu galvaanisissa kylvyissä, vaan uuneissa. Aluksi teräskappale asetettiin kromijauheeseen ja kuumennettiin pelkistävässä ilmakehässä korkeisiin lämpötiloihin. Samalla osan pintaan ilmestyi kromilla rikastettu kerros, joka oli huomattavasti parempi kovuuden ja korroosionkestävyyden suhteen kuin teräs, josta osa tehtiin. Mutta (ja tässä on joitain "mutta") noin 1000 °C:n lämpötilassa pinnoitettavan metallin pinnalle muodostuu kromijauhe sintraamista ja lisäksi karbideja, jotka estävät kromin diffuusion teräkseen. Minun piti etsiä toinen kromikantoaine; jauheen sijaan haihtuvia kromihalogenidisuoloja - kloridia tai jodidia - alettiin käyttää tähän tarkoitukseen, mikä mahdollisti prosessin lämpötilan alentamisen.

Kromikloridia (tai jodidia) valmistetaan suoraan kromipinnoituslaitoksessa johtamalla sopivan halogenidihapon höyryt jauhetun kromin tai ferrokromin läpi. Syntynyt kaasumainen kloridi ympäröi kromattua tuotetta ja pintakerros kyllästyy kromilla. Tämä pinnoite kiinnittyy paljon tiukemmin perusmateriaaliin kuin galvaaninen pinnoite.

Liettualaiset kemistit ovat kehittäneet menetelmän monikerroksisen "ketjupostin" luomiseksi erityisen kriittisiin osiin. Tämän pinnoitteen ohuin pintakerros (mikroskoopilla sen pinta muistuttaa itse asiassa ketjupostia) koostuu kromista: huollon aikana se "ottaa tulen" ensimmäisenä, mutta kromin hapettuessa kuluu vuosia. Sillä välin osa hoitaa rauhallisesti vastuullista palvelua.

MÄÄRITELMÄ

Kromi- kahdeskymmenesneljäs elementti jaksollinen järjestelmä. Nimitys - Cr latinan sanasta "chromium". Sijaitsee neljännellä jaksolla, VIB-ryhmä. Viittaa metalleihin. Ydinpanos on 24.

Kromia on maankuoressa 0,02 % (massa). Luonnossa sitä esiintyy pääasiassa kromirautamalmin FeO × Cr 2 O 3 muodossa.

Kromi on kova, kiiltävä metalli (kuva 1), sulaa 1890 o C:ssa; sen tiheys on 7,19 g/cm3. Huoneenlämmössä kromi kestää sekä vettä että ilmaa. Laimeat rikki- ja suolahapot liuottavat kromia ja vapauttavat vetyä. Kromi ei liukene kylmään väkevään typpihappoon ja muuttuu sillä käsittelyn jälkeen passiiviseksi.

Riisi. 1. Chrome. Ulkomuoto.

Kromin atomi- ja molekyylipaino

MÄÄRITELMÄ

Aineen suhteellinen molekyylipaino(M r) on luku, joka osoittaa, kuinka monta kertaa tietyn molekyylin massa on suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta, ja alkuaineen suhteellinen atomimassa(A r) - kuinka monta kertaa atomien keskimääräinen massa kemiallinen alkuaine enemmän kuin 1/12 hiiliatomin massasta.

Koska vapaassa tilassa kromi on monoatomisten Cr-molekyylien muodossa, sen atomi- ja molekyylimassojen arvot ovat samat. Ne ovat yhtä suuret kuin 51,9962.

Kromin isotoopit

Tiedetään, että luonnossa kromia löytyy neljän stabiilin isotoopin muodossa 50 Kr, 52 Kr, 53 Kr ja 54 Kr. Niiden massaluvut ovat 50, 52, 53 ja 54. Kromi-isotoopin 50 Cr atomin ydin sisältää kaksikymmentäneljä protonia ja kaksikymmentäkuusi neutronia, ja loput isotoopit eroavat siitä vain neutronien lukumäärän osalta.

On olemassa keinotekoisia kromin isotooppeja, joiden massaluvut ovat 42-67, joista stabiilin on 59 Cr, jonka puoliintumisaika on 42,3 minuuttia, sekä yksi ydinisotooppi.

Kromi-ionit

Kromiatomin ulkoenergiatasolla on kuusi elektronia, jotka ovat valenssia:

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

Kemiallisen vuorovaikutuksen seurauksena kromi luovuttaa valenssielektroninsa, ts. on niiden luovuttaja ja muuttuu positiivisesti varautuneeksi ioniksi:

Cr 0 -2e → Cr 2+ ;

Cr 0 -3e → Cr 3+ ;

Cr 0 -6e → Cr 6+ .

Kromimolekyyli ja atomi

Vapaassa tilassa kromi esiintyy yksiatomisten Cr-molekyylien muodossa. Tässä on joitain kromiatomille ja molekyylille ominaisia ​​ominaisuuksia:

Kromiseokset

Kromimetallia käytetään kromauksessa ja yhtenä tärkeimmistä seosterästen komponenteista. Kromin lisääminen teräkseen lisää sen korroosionkestävyyttä kuten esim vesiympäristöt normaaleissa lämpötiloissa ja kaasuissa korotetuissa lämpötiloissa. Lisäksi kromiteräksillä on lisääntynyt kovuus. Kromi on osa ruostumattomia haponkestäviä ja kuumuutta kestäviä teräksiä.

Esimerkkejä ongelmanratkaisusta

ESIMERKKI 1

ESIMERKKI 2