Chrom- wzór, właściwości
Chrom, oznaczany symbolem Cr, jest pierwszym metalem w szóstej grupie układu okresowego. Ma on liczbę atomową 24 i masę atomową 51,9961u. Pierwiastkowy chrom jest stalowo-szarym, połyskliwym metalicznym ciałem stałym o temperaturze topnienia 1907°C. Nazwa pierwiastka pochodzi od greckiego słowa chrōma, oznaczającego barwę. Związana jest ona ze znaczną liczbą barwnych związków chromu. Chrom ma konfigurację elektronową powłoki walencyjnej , najczęściej przyjmuje stopnie utlenienia +III i +VI, choć znane są również związki Cr na +I, +IV i +V stopniu utlenienia. Z konfiguracji elektronowej chromu (aż 6 niesparowanych elektronów walencyjnych) wynikają jego szczególne własności magnetyczne: pierwiastkowy chrom ma własności antyferromagnetyczne (jedyny antyferromagnetyk wśród pierwiastków), natomiast stabilne jony chromu –
mają charakter paramagnetyczny.
Na stopniu utlenienia +VI, chrom tworzy połączenia z tlenem: jony chromianowy (), dwuchromianowy (
) oraz tlenek chromu(VI). Jony chromianowe i dwuchromianowe w roztworach mogą istnieć w równowadze, w zależności od pH. Równowaga ta jest opisana równaniem (1).
(1)
Pomimo istnienia anionów chromianowych (i obecności w naturze szeregu soli je zawierających) oraz istnienia tlenku chromu(VI) , kwas chromowy(VI) nie istnieje w postaci wolnego . Kwasem chromowym(VI) nazywana jest zwykle mieszanina di chromianu (
) ze stężonym kwasem siarkowym(VI). Zawiera ona mieszaninę związków chemicznych, w tym tlenek chromu(VI) i jest bardzo silnym utleniaczem, używanym jako silny środek do czyszczenia szkła laboratoryjnego (tzw. chromianka). Związki chromu(VI) są toksyczne dla organizmów żywych, a ich szkodliwość jest duża ze względu na dobrą rozpuszczalność w wodzie chromianów niektórych metali.
Chrom na stopniu utlenienia +III jest zdecydowanie mniej reaktywny chemicznie, tworzy większą liczbę związków, między innymi sole, zawierające kation , czy tlenek chromu(III) lub tlenki mieszane, takie jak chromit – najczęściej spotykana ruda chromu. Bardzo cienka (kilka taomów), lecz odporna warstwa tlenku chromu powstaje na powierzchni tego metalu w kontakcie z powietrzem atmosferycznym. Proces ten nosi nazwę pasywacji. Pokryta tlenkiem powierzchnia chromu staje się odporna chemicznie, np. nie ulega rozpuszczaniu przez kwasy podczas gdy oczyszczony metal reaguje z nimi stosunkowo szybko.
Chrom- otrzymywanie
W przyrodzie, chrom występuje w postaci minerału tlenkowego – chromitu (), który jest mieszanym tlenkiem żelaza(II) i chromu(III). Chrom występuje też w szeregu minerałów chromianowych, takich jak krokoit (
), charakteryzujący się intensywną pomarańczową lub pomarańczowo-czerwoną barwą.
Chrom otrzymuje się poprzez redukcję chromitu w piecu z łukiem elektrycznym (ten bezpośredni proces daje tzw. ferrochrom – stop chromu z żelazem), natomiast chrom wolny od żelaza otrzymuje się w trzyetapowym procesie: chrom zawarty w chromicie jest utleniany do jonów chromianowych, rozpuszczany (powstający równolegle tlenek żelaza(III) nie ulega rozpuszczeniu), a następnie w dwóch etapach redukowany, najpierw do tlenku chromu(III), a następnie do metalicznego Cr.
Chrom- zastosowanie
Chrom znajduje szereg zastosowań w metalurgii, jako dodatek do stali. Stal nierdzewna zawiera przeważnie ponad 11% chromu. Oprócz stali nierdzewnych, chrom zawierają też stale szybkotnące (około 3%), stosowane do produkcji narzędzi takich jak wiertła, noże tokarskie i frezy, które podczas pracy muszą zachować twardość i wytrzymałość w wysokich temperaturach.
Chrom jest stosowany również do pokrywania powierzchni metalowych przedmiotów, w celach dekoracyjnych oraz dla ochrony przed korozją, np. pokrywanie chromem elementów samochodów czy motocykli.
Związki chromu na +VI stopniu utlenienia są stosowane jako silne utleniacze, mieszanina chromianów ze stężonym kwasem siarkowym(VI) (kwas chromowy, kwas chromosiarkowy lub potocznie – chromianka), stosowanie chromu(VI) jest jednak ograniczane ze względu na jego szkodliwość dla środowiska naturalnego.