Одержання оксиду хрому 2. Оксиди хрому (II), (III) і (VI)

Хром утворює три оксиду: CrO, Cr 2 O 3, CrO 3.

Оксид хрому (II) CrO - пірофорний чорний порошок. Володіє основними властивостями.

В окисно-відновних реакціях поводиться як відновник:

CrO отримують розкладанням в вакуумі карбонила хрому Cr (СО) 6 при 300 ° С.

Оксид хрому (III) Cr 2 O 3 - тугоплавкий порошок зеленого кольору. По твердості близький до корунду, тому його вводять до складу полірувальних засобів. Утворюється при взаємодії Cr і O 2 при високій температурі. У лабораторії оксид хрому (III) можна отримати нагріванням дихромата амонію:

(N -3 H 4) 2 Cr +6 2 O 7 \u003d Cr +3 2 O 3 + N 0 2 + 4Н 2 О

Оксид хрому (III) має амфотерні властивості. При взаємодії з кислотами утворюються солі хрому (III): Cr 2 O 3 + 3H 2 SO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3Н 2 О

При взаємодії з лугами в розплаві утворюються сполуки хрому (III) - хроміти (за відсутності кисню): Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + Н 2 О

У воді оксид хрому (III) не розчиняється.

В окисно-відновних реакціях оксид хрому (III) поводиться як відновник:

Оксид хрому (VI) CrO 3 - хромовий ангідрид, являє собою темно-червоні голчасті кристали. При нагріванні близько 200 ° С розкладається:

4CrO 3 \u003d 2Cr 2 O 3 + 3O 2

Легко розчиняється у воді, маючи кислотний характер, утворює хромові кислоти. З надлишком води утворюється хромова кислота H 2 CrO 4:

CrO 3 + Н 2 O \u003d Н 2 CrO 4

При великій концентрації CrO 3 утворюється дихромовая кислота Н 2 Cr 2 О 7:

2CrO 3 + Н 2 О \u003d Н 2 Cr 2 О 7

яка при розведенні переходить в хромовую кислоту:

Н 2 Cr 2 О 7 + Н 2 О \u003d 2Н 2 CrO 4

Хромові кислоти існують тільки у водному розчині, жодна з цих кислот у вільному стані не виділена. Однак солі їх досить стійкі.

Оксид хрому (VI) є сильним окислювачем:

3S + 4CrO 3 \u003d 3SO 2 + 2Cr 2 O 3

Окисляє йод, сірку, фосфор, вугілля, перетворюючись в Cr 2 O 3. Отримують CrO 3 дією надлишку концентрованої сірчаної кислоти на насичений водний розчин дихромата натрію: Na 2 Cr 2 O 7 + 2H 2 SO 4 \u003d 2CrO 3 + 2NaHSO 4 + H 2 O Слід зазначити сильну токсичність оксиду хрому (VI).

Кілька хімічних сполук, що складаються з двох простих елементів - Cr і O, - відносяться до класу неорганічних сполук - оксидів. Їх загальна назва - оксид хрому, далі в дужках прийнято римськими цифрами вказувати валентність металу. Інші їх назви та хімічні формули:

• хром (II) оксид - закис хрому, CrO;
• хром (III) оксид - хромова зелень, сесквіоксід хрому, Cr2O3;
• хром (IV) оксид - окис хрому, CrO2;
• хром (VI) оксид - хромовий ангідрид, трехокись хрому, CrO3.

З'єднання, в якому метал шестівалентен, і є вищий оксид хрому. Це тверда речовина без запаху, за зовнішнім виглядом представляє собою (на повітрі вони розпливаються через сильну гігроскопічність). Молярна маса - 99,99 г / моль. Щільність при 20 ° С дорівнює 2,70 г / см³. Температура плавлення - 197 ° С, кипіння - 251 ° С. При 0 ° С у воді розчиняється 61,7 г / 100, при 25 ° С - 63 г / 100 мл, при 100 ° С - 67,45 г / 100 мл. Оксид також розчиняється в сірчаної кислоти (це Хромова суміш, яку використовують в лабораторній практиці для миття хімічного посуду) і етиловому спирті, етиловому ефірі, оцтової кислоти, ацетон. При 450 ° С розкладається до Cr2O3.

Хром (VI) оксид застосовується в процесі електролізу (для отримання чистого хрому), для хроматування оцинкованих виробів, в електролітичному хромування, як сильний окислювач (для виробництва індиго і ізатину). хрому використовується для виявлення алкоголю в повітрі, що видихається. Взаємодія протікає по схемі: 4CrO3 + 6H2SO4 + 3C2H5OH → 2Cr2 (SO4) 3 + 3CH3COOH + 9H2O. На наявність алкоголю вказує зміна забарвлення розчину (набуває зеленого кольору).

Хром (VI) оксид, як і всі з'єднання шестивалентного Cr, є сильною отрутою (летальна доза - 0,1 г). Через свою високу активність CrO3 викликає загоряння (з вибухами) при зіткненні з ними. Незважаючи на малу летючість, вищий оксид хрому небезпечний при вдиханні, так як викликає рак легенів. При контакті зі шкірою (навіть при швидкому його видаленні) викликає роздратування, дерматити, екземи, провокує розвиток раку.

Оксид з чотирьохвалентним хромом CrO2 за зовнішнім виглядом являє собою тверду речовину у вигляді чорних тетраедричних феромагнітних кристалів. Оксид хрому 4 має молярну масу 83,9949 г / моль, щільність 4,89 г / см ³. Речовина плавиться, одночасно розкладаючись, при температурі 375 ° С. У воді не розчиняється. Використовується в носіях магнітного запису в якості робочої речовини. З ростом популярності компакт-дисків та DVD-дисків використання хрому (IV) оксиду знизилося. Був вперше синтезований в 1956 році хіміком з компанії EI DuPont Норман Л. Коксом шляхом розкладання триоксид хрому в присутності води при температурі 640 ° С і тиску 200 МПа. За ліцензією DuPont випускається компаніями Sony в Японії і BASF в Німеччині.

Оксид хрому 3 Cr2O3 є тверде мелкокристаллическое речовина від світло-до темно-зеленого кольору. Молярна маса дорівнює 151,99 г / моль. Щільність - 5,22 г / см ³. Температура плавлення - 2435 ° С, кипіння - 4000 ° С. Показник заломлення чистого речовини - 2,551. Цей оксид розчиняється в воді, в спирті, ацетоні, кислоті. Оскільки його щільність наближається до щільності корунду, його вводять в склади поліруючих засобів (наприклад, пасти ГОІ). Це один з хрому, який використовується в якості пігменту. Вперше за секретної технології він був отриманий в 1838 році у вигляді прозорої гидратированной форми. У природі зустрічається у вигляді хромистоїзалізняку FeO.Cr2O3.

Оксид двовалентного хрому - тверда речовина чорного або червоного кольору з температурою плавлення 1550 ° С. Плавиться з розкладанням. Молярна маса - 67,996 г / моль. Оксид хрому (II) червоного кольори не пірофорен, а це ж речовина чорного кольору є пірофорним. Порошок самозаймається на повітрі, тому його можна зберігати тільки під шаром в води, так як з нею він не взаємодіє. Чорну закис хрому отримати в чистому вигляді дуже складно.

Для оксидів хрому з нижчої валентності характерні основні властивості, а для оксиду з вищої валентності - кислотні.

Хром - елемент побічної підгрупи 6-ий групи 4-го періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 24. Позначається символом Cr (лат. Chromium). Проста речовина хром твердий метал голубувато-білого кольору.

Хімічні властивості хрому

При звичайних умовах хром реагує тільки з фтором. При високих температурах (вище 600 ° C) взаємодіє з киснем, галогенами, азотом, кремнієм, бором, сірої, фосфором.

4Cr + 3O 2 - t ° → 2Cr 2 O 3

2Cr + 3Cl 2 - t ° → 2CrCl 3

2Cr + N 2 - t ° → 2CrN

2Cr + 3S - t ° → Cr 2 S 3

В розжареному стані реагує з парами води:

2Cr + 3H 2 O → Cr 2 O 3 + 3H 2

Хром розчиняється в розбавлених сильних кислотах (HCl, H 2 SO 4)

У відсутності повітря утворюються солі Cr 2+, а на повітрі - солі Cr 3+.

Cr + 2HCl → CrCl 2 + H 2

2Cr + 6HCl + O 2 → 2CrCl 3 + 2H 2 O + H 2

Наявність захисної окисної плівки на поверхні металу пояснює його пасив-ність по відношенню до концентрованих розчинів кислот - окислювачів.

сполуки хрому

Оксид хрому (II) і гідроксид хрому (II) мають основний характер.

Cr (OH) 2 + 2HCl → CrCl 2 + 2H 2 O

Сполуки хрому (II) - сильні відновники; переходять в з'єднання хрому (III) під дією кисню повітря.

2CrCl 2 + 2HCl → 2CrCl 3 + H 2

4Cr (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4Cr (OH) 3

Оксид хрому (III) Cr 2 O 3 - зелений, нерозчинний у воді порошок. Може бути отриманий при прожаренні гідроксиду хрому (III) або дихроматів калію і амонію:

2Cr (OH) 3 - t ° → Cr 2 O 3 + 3H 2 O

4K 2 Cr 2 O 7 - t ° → 2Cr 2 O 3 + 4K 2 CrO 4 + 3O 2

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 - t ° → Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O (реакція «вулканчик»)

Амфотерний оксид. При сплаві Cr 2 O 3 з лугами, содою і кислими солями виходять сполуки хрому зі ступенем окислення (+3):

Cr 2 O 3 + 2NaOH → 2NaCrO 2 + H 2 O

Cr 2 O 3 + Na 2 CO 3 → 2NaCrO 2 + CO 2

При сплаві з сумішшю луги та окислювача отримують сполуки хрому в ступені окислення (+6):

Cr 2 O 3 + 4KOH + KClO 3 → 2K 2 CrO 4 + KCl + 2H 2 O

Гідроксид хрому (III) З r (ОН) 3. Амфотерний гідроксид. Сіро-зелений, розкладається при нагріванні, втрачаючи воду і утворюючи зелений метагидроксид СrО (ОН). Чи не розчиняється у воді. З розчину осідає у вигляді сіро-блакитного і блакитно-зеленого гідрату. Реагує з кислотами і лугами, не взаємодіє з гідратом аміаку.

Має амфотерні властивості - розчиняється як в кислотах, так і в лугах:

2Cr (OH) 3 + 3H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O Сr (ОН) 3 + ЗН + \u003d Сr 3 + 3H 2 O

Cr (OH) 3 + KOH → K, Сr (ОН) 3 + ЗОН - (конц.) \u003d [Сr (ОН) 6] 3

Cr (OH) 3 + KOH → KCrO 2 + 2H 2 O Сr (ОН) 3 + МОН \u003d МСrO 2 (зел.) + 2Н 2 O (300-400 ° С, М \u003d Li, Na)

Сr (ОН) 3 →(120 o C – H 2 O) СRO (ОН) → (430-1000 0 С -H 2 O) Cr 2 O 3

2Сr (ОН) 3 + 4NаОН (конц.) + ДТ 2 O 2 (конц.) \u003d 2Na 2 СRO 4 + 8Н 2 0

отримання: Осадження гидратом аміаку з розчину солей хрому (Ш):

Сr 3 + 3 (NH 3 Н 2 O) \u003d Зr(ОН) 3 ↓ + ЗNН 4+

Cr 2 (SO 4) 3 + 6NaOH → 2Cr (OH) 3 ↓ + 3Na 2 SO 4 (в надлишку лугу - осад розчиняється)

Солі хрому (III) мають фіолетову або темно-зелене забарвлення. За хімічними властивостями нагадують безбарвні солі алюмінію.

З'єднання Cr (III) можуть проявляти і окисні, і відновні властивості:

Zn + 2Cr +3 Cl 3 → 2Cr +2 Cl 2 + ZnCl 2

2Cr +3 Cl 3 + 16NaOH + 3Br 2 → 6NaBr + 6NaCl + 8H 2 O + 2Na 2 Cr +6 O 4

З'єднання шестивалентного хрому

Оксид хрому (VI) CrO 3 - яскраво-червоні кристали, розчинні у воді.

Отримують з хромату (або дихромата) калію і H 2 SO 4 (конц.).

K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 → CrO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O

K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 → 2CrO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O

CrO 3 - кислотний оксид, з лугами утворює жовті хромати CrO 4 2:

CrO 3 + 2KOH → K 2 CrO 4 + H 2 O

У кислому середовищі хромати перетворюються в помаранчеві дихромати Cr 2 O 7 2-:

2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 → K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O

У лужному середовищі ця реакція протікає в зворотному напрямку:

K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH → 2K 2 CrO 4 + H 2 O

Дихромат калію - окислювач в кислому середовищі:

До 2 Сr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 3Na 2 SO 3 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + 4H 2 O

K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 3NaNO 2 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3NaNO 3 + K 2 SO 4 + 4H 2 O

K 2 Cr 2 O 7 + 7H 2 SO 4 + 6KI \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3I 2 + 4K 2 SO 4 + 7H 2 O

K 2 Cr 2 O 7 + 7H 2 SO 4 + 6FeSO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O

Хромат калію До 2 Cr О 4 . Оксосоль. Жовтий, Негігроскопічний. Плавиться без розкладання, термічно стійкий. Добре розчинний у воді ( жовта забарвлення розчину відповідає іону СRO 4 2-), незначно гідролізується за аніоном. У кислотному середовищі переходить в К2 Cr 2 O 7. Окислювач (слабший, ніж К2 Cr 2 O 7). Вступає в реакції іонного обміну.

якісна реакція на іон CrO 4 2 - випадання жовтого осаду хромату барію, що розкладається в сильнокислотную середовищі. Застосовується як протрава при фарбуванні тканин, дубитель шкір, селективний окислювач, реактив в аналітичної хімії.

Рівняння найважливіших реакцій:

2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 (30%) \u003d K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O

2K 2 CrO 4 (т) + 16HCl (кін ц., Гір.) \u003d 2CrCl 3 + 3Cl 2 + 8H 2 O + 4KCl

2K 2 CrO 4 + 2H 2 O + 3H 2 S \u003d 2Cr (OH) 3 ↓ + 3S ↓ + 4KOH

2K 2 CrO 4 + 8H 2 O + 3K 2 S \u003d 2K [Сr (ОН) 6] + 3S ↓ + 4KOH

2K 2 CrO 4 + 2AgNO 3 \u003d KNO 3 + Ag 2 CrO 4 (красн.) ↓

Якісна реакція:

До 2 СгO 4 + ВаСl 2 \u003d 2КСl + ВаCrO 4 ↓

2ВаСrO 4 (т) + 2НСl (разб.) \u003d ВаСr 2 O 7 (p) + ВаС1 2 + Н 2 O

отримання: Спікання хромита з поташом на повітрі:

4 (Сr 2 Fe ‖‖) O 4 + 8К 2 CO 3 + 7O 2 \u003d 8К 2 СRO 4 + 2Fе 2 O 3 + 8СO 2 (1000 ° С)

дихромат калію K 2 Cr 2 O 7 . Оксосоль. технічне назву хромпик. Оранжево-червоний, Негігроскопічний. Плавиться без розкладання, при подальшому нагріванні розкладається. Добре розчинний у воді ( помаранчева забарвлення розчину відповідає іону Сr 2 O 7 2-). У лужному середовищі утворює До 2 CrO 4. Типовий окислювач в розчині і при сплаву. Вступає в реакції іонного обміну.

якісні реакції - синє забарвлення ефірного розчину в присутності Н 2 O 2, синє забарвлення водного розчину при дії атомарного водню.

Застосовується як дубитель шкір, протрава при фарбуванні тканин, компонент піротехнічних складів, реагент в аналітичній хімії, інгібітор корозії металів, в суміші з Н 2 SO 4 (конц.) - для миття хімічного посуду.

Рівняння найважливіших реакцій:

4К 2 Cr 2 O 7 \u003d 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3O 2 (500-600 o C)

K 2 Cr 2 O 7 (т) + 14HCl (кін ц) \u003d 2CrCl 3 + 3Cl 2 + 7H 2 O + 2KCl (кип'ятіння)

K 2 Cr 2 O 7 (т) + 2H 2 SO 4 (96%) ⇌2KHSO 4 + 2CrO 3 + H 2 O ( "Хромова суміш")

K 2 Cr 2 O 7 + KOH (конц) \u003d H 2 O + 2K 2 CrO 4

Cr 2 O 7 2- + 14H + + 6I - \u003d 2Cr 3+ + 3I 2 ↓ + 7H 2 O

Cr 2 O 7 2- + 2H + + 3SO 2 (г) \u003d 2Cr 3+ + 3SO 4 2 + H 2 O

Cr 2 O 7 2- + H 2 O + 3H 2 S (г) \u003d 3S ↓ + 2OH - + 2Cr 2 (OH) 3 ↓

Cr 2 O 7 2- (конц) + 2Ag + (разб.) \u003d Ag 2 Cr 2 O 7 (т. Червоний) ↓

Cr 2 O 7 2- (разб.) + H 2 O + Pb 2+ \u003d 2H + + 2PbCrO 4 (червоний) ↓

K 2 Cr 2 O 7 (т) + 6HCl + 8H 0 (Zn) \u003d 2CrCl 2 (син) + 7H 2 O + 2KCl

отримання: обробка До 2 СRO 4 сірчаною кислотою:

2К 2 СRO 4 + Н 2 SO 4 (30%) \u003d До 2Cr 2 O 7 + К 2 SO 4 + Н 2 O

Відкриття хрому відноситься до періоду бурхливого розвитку хіміко-аналітичних досліджень солей і мінералів. У Росії хіміки виявляли особливий інтерес до аналізу мінералів, знайдених в Сибіру і майже невідомих в Західній Європі. Одним з таких мінералів була сибірська червона свинцева руда (крокоит), описана ще Ломоносовим. Мінерал досліджувався, але нічого, крім оксидів свинцю, заліза та алюмінію в ньому не було знайдено. Однак в 1797 році Вокелен, прокип'ятивши тонко подрібнений зразок мінералу з поташом і осадивши карбонат свинцю, отримав розчин, пофарбований в оранжево - червоний колір. З цього розчину він викристалізував рубіново-червону сіль, з якої виділили окисел і вільний метал, відмінний від усіх відомих металів. Вокелен назвав його хром (Chrome ) Від грецького слова- забарвлення, колір; правда тут малося на увазі властивість не металу, а його яскраво забарвлених солей.

Знаходження в природі.

Найважливішою рудою хрому, що має практичне значення, є хроміт, приблизний склад якого відповідає формулі FeCrO \u200b\u200b4.

Він зустрічається в Малій Азії, на Уралі, в Північній Америці, на півдні Африки. Технічне значення має також вищезгаданий мінерал крокоит - PbCrO 4. У природі зустрічаються також оксид хрому (3) і деякі інші його сполуки. У земній корі вміст хрому в перерахунку на метал становить 0,03%. Хром виявлено на Сонце, зірки, метеоритах.

Фізичні властивості.

Хром - білий, твердий і крихкий метал, виключно хімічно стійкий до впливу кислот і лугів. На повітрі він окислюється, має на поверхні тонку прозору плівку оксиду. Хром має щільність 7,1 г / см 3, його температура плавлення становить +1875 0 С.

Отримання.

При сильному нагріванні хромистоїзалізняку з вугіллям відбувається відновлення хрому і заліза:

FeO * Cr 2 O 3 + 4C \u003d 2Cr + Fe + 4CO

В результаті цієї реакції утворюється сплав хрому з залізом, що відрізняється високою міцністю. Для отримання чистого хрому, його відновлюють з оксиду хрому (3) алюмінієм:

Cr 2 O 3 + 2Al \u003d Al 2 O 3 + 2Cr

В даному процесі зазвичай використовують два оксиду - Cr 2 O 3 і CrO 3

Хімічні властивості.

Завдяки тонкої захисній плівці оксиду, що покриває поверхню хрому, він дуже стійкий до впливу агресивних кислот і лугів. Хром не реагує з концентрованими азотної та сірчаної кислотами, а також з фосфорною кислотою. З лугами хром вступає у взаємодію при t \u003d 600-700 о C. Однак хром взаємодіє з розведеними сірчаної і соляної кислотами, витісняючи водень:

2Cr + 3H 2 SO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2
2Cr + 6HCl \u003d 2CrCl 3 + 3H 2

При високій температурі хром горить в кисні, утворюючи оксид (III).

Розпечений хром реагує з парами води:

2Cr + 3H 2 O \u003d Cr 2 O 3 + 3H 2

Хром при високій температурі реагує також з галогенами, галоген - водень, сірої, азотом, фосфором, вугіллям, кремнієм, бором, наприклад:

Cr + 2HF \u003d CrF 2 + H 2
2Cr + N2 \u003d 2CrN
2Cr + 3S \u003d Cr 2 S 3
Cr + Si \u003d CrSi

Вищевказані фізичні і хімічні властивості хрому знайшли своє застосування в різних областях науки і техніки. Так, наприклад, хром і його сплави використовуються для отримання високоміцних, корозійностійких покриттів в машинобудуванні. Сплави у вигляді ферохрому використовуються в якості металорізальних інструментів. Хромовані сплави знайшли застосування в медичній техніці, при виготовленні хімічного технологічного обладнання.

Положення хрому в періодичній системі хімічних елементів:

Хром очолює побічну підгрупу VI групи періодичної системи елементів. Його електронна формула наступна:

24 Cr IS 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 5 4S 1

У заповненні орбіталей електронами у атома хрому порушується закономірність, згідно з якою спочатку повинна була б заповняться 4S - орбіталь до стану 4S 2. Однак, внаслідок того, що 3d - орбіталь займає в атомі хрому більш вигідне енергетичний стан, відбувається її заповнення до значення 4d 5. Таке явище спостерігається у атомів деяких інших елементів побічних підгруп. Хром може проявляти ступеня окислення від +1 до +6. Найбільш стійкими є З'єднання хрому зі ступенями окислення +2, +3, +6.

З'єднання двовалентного хрому.

Оксид хрому (II) CrO - пірофорний чорний порошок (пірофорному - здатність в тонкораздробленном стані запалюється на повітрі). CrO розчиняється в розведеною соляної кислоти:

CrO + 2HCl \u003d CrCl 2 + H 2 O

На повітрі при нагріванні понад 100 0 С CrO перетворюється в Cr 2 O 3.

Солі двовалентного хрому утворюються при розчиненні металевого хрому в кислотах. Ці реакції проходять в атмосфері малоактивного газу (наприклад H 2), тому що в присутності повітря легко відбувається окислення Cr (II) до Cr (III).

Гідроксид хрому отримують у вигляді жовтого осаду при дії розчину лугу на хлорид хрому (II):

CrCl 2 + 2NaOH \u003d Cr (OH) 2 + 2NaCl

Cr (OH) 2 володіє основними властивостями, є відновником. Гідратований іон Cr2 + забарвлений в блідо - блакитний колір. Водний розчин CrCl 2 має синє забарвлення. На повітрі в водних розчинах сполуки Cr (II) переходять в з'єднання Cr (III). Особливо це яскраво виражається у гідроксиду Cr (II):

4Cr (OH) 2 + 2H 2 O + O 2 \u003d 4Cr (OH) 3

З'єднання тривалентного хрому.

Оксид хрому (III) Cr 2 O 3 - тугоплавкий порошок зеленого кольору. По твердості близький до корунду. У лабораторії його можна отримати нагріванням дихромата амонію:

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2

Cr 2 O 3 - амфотерний оксид, при сплавці з лугами утворює хроміти: Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O

Гідроксид хрому також є амфотерним з'єднанням:

Cr (OH) 3 + HCl \u003d CrCl 3 + 3H 2 O
Cr (OH) 3 + NaOH \u003d NaCrO 2 + 2H 2 O

Безводний CrCl 3 має вигляд листочків темно-фіолетового кольору, абсолютно не розчиняється в холодній воді, при кип'ятінні він розчиняється дуже повільно. Безводний сульфат хрому (III) Cr 2 (SO 4) 3 рожевого кольору, також погано розчинний у воді. У присутності відновників утворює фіолетовий сульфат хрому Cr 2 (SO 4) 3 * 18H 2 O. Відомі також зелені гідрати сульфату хрому, що містять меншу кількість води. Хромовий галун KCr (SO 4) 2 * 12H 2 O викристалізовуються з розчинів, що містять фіолетовий сульфат хрому і сульфат калію. Розчин хромових квасцов при нагріванні стає зеленим завдяки освіті сульфатів.

Реакції з хромом та його сполуками

Майже всі сполуки хрому та їх розчини інтенсивно пофарбовані. Маючи безбарвний розчин або білий осад, ми можемо з великою часткою ймовірності зробити висновок про відсутність хрому.

1. Сильно нагріємо в полум'я пальника на фарфоровій чашці таку кількість біхромату калію, яке поміститься на кінчику ножа. Сіль не виділить кристалізаційної води, а розплавиться при температурі близько 400 0 С з утворенням чорної рідини. Погріємо її ще кілька хвилин на сильному полум'я. Після охолодження на черепку утворюється зелений осад. Частина його розчинний у воді (вона набуває жовтого кольору), а іншу частину залишимо на черепку. Сіль при нагріванні розклалася, в результаті утворився розчинний жовтий хромат калію K 2 CrO 4 і зелений Cr 2 O 3.
2. Розчинний 3г порошкоподібного біхромату калію в 50мл води. До однієї частини додамо трохи карбонату калію. Він розчиниться з виділенням CO 2, а забарвлення розчину стане ясно - жовтою. З біхромату калію утворюється хромат. Якщо тепер по порціях додати 50% розчин сірчаної кислоти, то знову з'явиться червоно - жовте забарвлення біхромату.
3. Наллємо в пробірку 5 мл. розчину біхромату калію, прокип'ятити з 3 мл концентрованої соляної кислоти під тягою. З розчину виділяється жовто-зелений отруйний газоподібний хлор, тому, що хромат окислить HCl до Cl 2 і H 2 O. Сам хромат перетвориться в зелений хлорид тривалентного хрому. Його можна виділити виправними розчину, а потім, сплавивши з содою і селітрою, перевести в хромат.
4. При додаванні розчину нітрату свинцю випадає жовтий хромат свинцю; при взаємодії з розчином нітрату срібла утворюється червоно - коричневий осад хромату срібла.
5. Додамо пероксид водню до розчину біхромату калію і підкислити розчин сірчаної кислотою. Розчин набуває глибокий синій колір завдяки освіті пероксиду хрому. Пероксид при збовтуванні з деякою кількістю ефіру перейде в органічний розчинник і забарвити його в блакитний колір. Дана реакція специфічна для хрому і дуже чутлива. З її допомогою можна виявити хром в металах і сплавах. Перш за все необхідно розчинити метал. При тривалому кип'ятінні з 30% - іншої сірчаної кислотою (можна додати і соляну кислоту) хром і багато стали частково розчиняються. Отриманий розчин містить сульфат хрому (III). Щоб можна було провести реакцію виявлення, спочатку нейтралізуємо його їдким натром. В осад випадає сіро-зелений гідроксид хрому (III), який розчиниться в надлишку NaOH і утворює зелений хромит натрію. Профільтруем розчин і додамо 30% -ий пероксид водню. При нагріванні розчин забарвиться в жовтий колір, так як хромит окислиться до хромату. Підкислення призведе до появи блакитного забарвлення розчину. Забарвлене з'єднання можна екстрагувати, струшуючи з ефіром.

Аналітичні реакції на іони хрому.

1. До 3-4 крапель розчину хлориду хрому CrCl 3 додайте 2М розчин NaOH до розчинення спочатку випав осаду. Зверніть увагу на колір утворився хромита натрію. Нагрійте отриманий розчин на водяно лазні. Що при цьому відбувається?
2. До 2-3 крапель розчину CrCl 3 додайте рівний об'єм 8М розчину NaOH і 3-4 краплі 3% розчину H 2 O 2. Нагрійте реакційну суміш на водяній бані. Що при цьому відбувається? Який осад утворюється, якщо отриманий пофарбований розчин нейтралізувати, додати до нього CH 3 COOH, а потім Pb (NO 3) 2?
3. Налийте в пробірку по 4-5 крапель розчинів сульфату хрому Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 і KMnO 4. Нагрійте реакційну змістився в протягом декількох хвилин на водяній бані. Зверніть увагу на зміну забарвлення розчину. Чим воно викликано?
4. До 3-4 крапель підкисленого азотною кислотою розчину K 2 Cr 2 O 7 додайте 2-3 краплі розчину H 2 O 2 і перемішайте. З'являються синє забарвлення розчину обумовлено виникненням надхромовой кислоти H 2 CrO 6:

Cr 2 O 7 2- + 4H 2 O 2 + 2H + \u003d 2H 2 CrO 6 + 3H 2 O

Зверніть увагу на на швидке розкладання H 2 CrO 6:

2H 2 CrO 6 + 8H + \u003d 2Cr 3+ + 3O 2 + 6H 2 O
синій колір зелений колір

Надхромовая кислота значно більш стійка в органічних розчинниках.

1. До 3-4 крапель підкисленого азотною кислотою розчину K 2 Cr 2 O 7 додайте 5 крапель ізоамілового спирту, 2-3 краплі розчину H 2 O 2 і збовтайте реакційну суміш. Спливаючий на верх шар органічного розчинника забарвлений в яскраво-синій колір. Забарвлення зникає дуже повільно. Порівняйте стійкість H 2 CrO 6 в органічній і водних фазах.
2. При взаємодії CrO 4 2- і іонами Ba 2+ випадає жовтий осад хромату барію BaCrO 4.
3. Нітрат срібла утворює з іонами CrO 4 2 осад хромату срібла цегляно-червоного кольору.
4. Візьміть три пробірки. В одну з них помістіть 5 6 крапель розчину K 2 Cr 2 O 7, в другу - такий же об'єм розчину K 2 CrO 4, а в третю - по три краплі обох розчинів. Потім додайте в кожну пробірку по три краплі розчину йодиду калію. Поясніть отриманий результат. Підкислити розчин в другій пробірці. Що при цьому відбувається? Чому?

Цікаві досліди з сполуками хрому

1. Суміш CuSO 4 і K 2 Cr 2 O 7 при додаванні лугу стає зеленою, а в присутності кислоти стає жовтою. Нагріваючи 2мг гліцерину з невеликою кількістю (NH 4) 2 Cr 2 O 7 з подальшим додаванням спирту, після фільтрування виходить яскраво-зелений розчин, який при додаванні кислоти стає жовтим, а в нейтральній або лужному середовищі стає зеленим.
2. Помістити в центр консервної банки з термітом «рубінову суміш» - ретельно розтертий і поміщений в алюмінієву фольгу Al 2 O 3 (4,75г) з добавкою Cr 2 O 3 (0,25). Щоб банку довше не остигала, необхідно закопати під верхній обріз в пісок, а після підпалювання терміту і початку реакції, накрити її залізним листом і засипати піском. Банку викопати через добу. В результаті утворюється червоно - рубіновий порошок.
3. 10г біхромату калію розтирають з 5г нітрату натрію або калію і 10г цукру. Суміш зволожують і змішують з колодієм. Якщо порошок спресувати в скляній трубці, а потім виштовхнути паличку і підпалити її з торця, то почне виповзати «змія», спочатку чорна, а після охолодження - зелена. Паличка діаметром 4 мм горить зі швидкістю близько 2 мм в секунду і подовжується в 10 разів.
4. Якщо змішати розчини сульфату міді і дихромата калію і додати трохи розчину аміаку, то випаде аморфний коричневий осад складу 4СuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O, який розчиняється в соляній кислоті з утворенням жовтого розчину, а в надлишку аміаку виходить зелений розчин. Якщо далі до цього розчину додати спирт, то випаде зелений осад, який після фільтрації стає синім, а після висушування - синьо-фіолетовим з червоними блискітками, добре видимими при сильному освітленні.
5. Що залишився після дослідів «вулкан» або «фараонові змії» оксид хрому можна регенерувати. Для цього треба сплавити 8г Cr 2 O 3 і 2 г Na 2 CO 3 і 2,5 г KNO 3 і обробити остиглий сплав окропом. Виходить розчинний хромат, який можна перетворити і в інші сполуки Cr (II) і Cr (VI), в тому числі і вихідний Дихромат амонію.

Приклади окислювально - відновлювальних переходів за участю хрому та його сполук

1. Cr 2 O 7 2- - Cr 2 O 3 - CrO 2 - - CrO 4 2 - Cr 2 O 7 2-

a) (NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O б) Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O
в) 2NaCrO 2 + 3Br 2 + 8NaOH \u003d 6NaBr + 2Na 2 CrO 4 + 4H 2 O
г) 2Na 2 CrO 4 + 2HCl \u003d Na 2 Cr 2 O 7 + 2NaCl + H 2 O

2. Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - CrCl 3 - Cr 2 O 7 2- - CrO 4 2

а) 2Cr (OH) 2 + 1 / 2O 2 + H 2 O \u003d 2Cr (OH) 3
б) Cr (OH) 3 + 3HCl \u003d CrCl 3 + 3H 2 O
в) 2CrCl 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 O \u003d K 2 Cr 2 O 7 + 2Mn (OH) 2 + 6HCl
г) K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH \u003d 2K 2 CrO 4 + H 2 O

3. CrO - Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - Cr (NO 3) 3 - Cr 2 O 3 - CrO - 2
Cr 2+

а) CrO + 2HCl \u003d CrCl 2 + H 2 O
б) CrO + H 2 O \u003d Cr (OH) 2
в) Cr (OH) 2 + 1 / 2O 2 + H 2 O \u003d 2Cr (OH) 3
г) Cr (OH) 3 + 3HNO 3 \u003d Cr (NO 3) 3 + 3H 2 O
д) 4СR (NO 3) 3 \u003d 2Cr 2 O 3 + 12NO 2 + O 2
е) Cr 2 O 3 + 2 NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O

Елемент хром в ролі художника

Хіміки досить часто зверталися до проблеми створення штучних пігментів для живопису. У XVIII-XIX ст була розроблена технологія отримання багатьох мальовничих матеріалів. Луї Нікола Воклен в 1797г., Який знайшов в сибірської червоною руді раніше невідомий елемент хром, приготував нову, чудово стійку фарбу - хромовую зелень. Хромофором її є водний оксид хрому (III). Під назвою «смарагдова зелена» її почали випускати в 1837 році. Пізніше Л.Вокелен запропонував кілька нових фарб: баритові, цинкову і хромові жовті. Згодом вони були витіснені більш стійкими жовтими, помаранчевими пігментами на основі кадмію.

Зелена хромова - найміцніша і світлостійка фарба, що не піддається впливу атмосферних газів. Розтерта на маслі хромова зелень має велику покриває силою і здатна до швидкого висихання, тому з XIX в. її широко застосовують в живописі. Величезне значення вона має в розпису фарфору. Справа в тому, що порцелянові вироби можуть декоруватися як подглазурной, так і надглазурной розписом. У першому випадку фарби наносять на поверхню лише злегка обпаленого вироби, яке потім покривають шаром глазурі. Далі слід основний, високотемпературний випал: для спікання порцелянової є і оплавлення глазурі вироби нагрівають до 1350 - 1450 0 С. Настільки високу температуру без хімічних змін витримують далеко не всі фарби, а в старовину таких взагалі було тільки дві - кобальтова і хромова. Чорний оксид кобальту, нанесений на поверхню фарфорового вироби, при випалюванні сплавляється з глазур'ю, хімічно взаємодіючи з нею. В результаті утворюються яскраво-сині силікати кобальту. Таку декарірованную кобальтом синю порцеляновий посуд все добре знають. Оксид хрому (III) не взаємодіє хімічно з компонентами глазурі і просто залягає між порцеляновими черепками і прозорою глазур'ю «глухим» шаром.

Крім хромової зелені художники застосовують фарби, отримані з волконскоіта. Цей мінерал з групи монтмориллонитов (глинистий мінерал підкласу складних силікатів Na (Mo, Al), Si 4 O 10 (OH) 2 був виявлений в 1830р. Російським мінералогом Кеммерером і названий на честь М.М Волконської - дочки героя битви при Бородіно генерала Н В.М.. Раєвського, дружини декабриста С.Г.Волконского. волконскоїт є глину, яка містить до 24% оксиду хрому, а так же оксиди аллюмінея і заліза (III). Мінливість складу мінералу, зустрічає на Уралі, в Пермської і Кіровської областях, обумовлює його різноманітне забарвлення - від кольору зимової потемніла ялиці до яскраво-зеленого кольору болотяної жаби.

Пабло Пікассо звертався до геологам нашої країни з проханням вивчити запаси волконскоіта, що дає фарбу неповторно свіжого тони. В даний час розроблений спосіб отримання штучного волконскоіта. Цікаво відзначити, що за даними сучасних досліджень, російські іконописці використовували фарби з цього матеріалу ще в середні століття, задовго до його «офіційного» відкриття. Відомою популярністю користувалася у художників і зелень Гинье (створена в 1837р.), Хромоформ якої є гідрат окису хрому Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O, де частина води хімічно пов'язана, а частина адсорбувати. Цей пігмент надає фарбі смарагдовий відтінок.

сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.