 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| При сплавлении со щелочами образуются хромиты
Геохимия Хром наиболее распространен из элементов этой группы, молибден и вольфрам относятся к редким элементам. Природный хром состоит из 4 стабильных изотопов, молибден из 7, вольфрам из 5. Существует также большое число радиоактивных изотопов, полученных искусственно. Из минералов наибольшее значение имеют хромистый железняк Fe(CrO2)2 (Африка, Индия, у нас в стране залежи железняка находятся на Урале), молибденит MoS2, шеелит Ca WO4 и вольфрамит (Fe, Mn)WO4. В Сибири встречается более редкий минерал крокозит PbCrO4. Хром, молибден и вольфрам – простые вещества Получение Для получения хрома из хромита используют следующие процессы 4Fe(CrO2)2 + 8Na2CO3 + 7O2 = 2Na2CrO4 + Fe2O3 + 8CO2 2Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + 8H2O Na2Cr2O7 + 2C= Cr2O3 + Na2CO3 + CO Cr2O3 + 2Al = Al2O3 + 2CrO Очень чистый хром можно получить следующими методами: 1. перегонкой электролитически очищенного хрома перегонкой в высоком вакууме 2. восстановлением хлорного хрома или его оксида металлическим кальцием или барием в расплаве их хлоридов. CrCl3 + Ca = CaCl2 + Cr Модибденовые и вольфрамовые руды содержат в лучшем случае 2-3% металла, поэтому перед получением металлов их обогащают, после обогащения образуются оксиды металлов. Полученные оксиды восстанавливают водородом, он мало растворим в модибдене и вольфраме. Восстановленные металлы получают в виде порошка, его прессуют в стержни и нагревают в атмосфере водорода переменным током почти до плавления, получаются компактные образцы металла(кристаллические), пригодные для ковки. Данный метод называют порошковой металлургией. Физические свойства В виде простых веществ хром, молибден и вольфрам – серебристо-белые твердые металлы. Внешне похожи на сталь, проводят электрический ток. Вследствие малых радиусов обладают большими температурами плавления, большой твердостью и плотностью, вольфрам самый тяжелый из всех металлов подгруппы. Cr Mo W r,A 1,26 1,40 1,41 tпл 1890° 2622° 3380° ρ 7,2 10,3 19,3 Химические свойства Хром в электрохимическом ряду напряжений стоит между цинком и железом, он способен вытеснять из растворов многие металлы, Е = 0,56 в. В обычных условиях молибден и вольфрам вполне устойчивы по отношению к воздуху и воде, хром на воздухе покрывается оксидной пленкой, пассивирующей его. Заметное окисление металлов кислородом воздуха наблюдается при нагревании их до 400°С. При нагревании металлов этой подгруппы взаимодействуют с водородом, галогенами, углеродом, азотом и другими элементами. Электролитически полученный хром поглощает водород (порядка 10V водорода на 1 V хрома), его можно удалить под вакуумом. При нагревании можно получить гидрид хрома CrH3. Молибден в меньшей степени поглощает водород, вольфрам не поглощает. Галогениды могут быть образованы двух-, трех- и четырехвалентным хромом, легче всего образуются галогениды трехвалентного хрома. При нагревании хрома с азотом или аммиаком до 800°С образуются нитриды хрома Cr2N и CrN. Оба нитрида очень устойчивы. Вольфрам взаимодействует с азотом примерно также, а молибден в более мягких условиях: при температурах 400 - 745°С можно получить нитриды нестехиометрического состава Мо2N, Мо3N и др. Хром образует три карбида Cr4С, Cr7С3 и Cr3С2. Молибден - Мо2С, вольфрам - W2С, WC. Нитриды и карбиды элементов этой подгруппы относятся к растворам внедрения: атомы неметаллов занимают пустоты в плотноупакованных решетках металлов. По своему внешнему виду, твердости, электропроводности, высоким температурам плавления (температура плавления карбида молибдена – 2650°С, карбида вольфрама - 2750°С) напоминают металлы. Отношение металлов к кислотам и щелочам представлено в таблице
Хром с обычным состоянии поверхности легко растворяется в кислотах - неокислителях, но если обработать поверхность хрома таким образом, чтобы на ней адсорбировались анионы кислоты, например, нитраты, или кислород, то такой хром пассивируется и становится похожим на платину. Электродные потенциалы такого хрома и платины становятся равны +1,2 в. Особенно легко хром пассивируется, если входит в состав нержавеющих сталей. Введение в состав сталей всего нескольких % хрома значительно улучшает их качество, повышается их твердость и коррозионная стойкость. Также хром используется для покрытия металлических изделий, которые наносят электролитическим путем. Соединения хрома (II) Все соединения хрома (II) представляют собой сильные и быстродействующие восстановители, Е Сr+3 / Сr+2 = - 0,41 в. Хром Сr+2 даже вытесняет водород из воды. Оксид хрома (II), черного цвета, получают медленным окислением на воздухе хрома, растворенного в ртути. Cr(Hg) + O2 = CrO + Hg Соответствующий ему гидроксид Сr(ОН)2, желтый, образуется при действии щелочей на хлорид хрома (II). Из-за сравнительно большого размера иона Сr+2 оксид и гидроксид не обладают сильно выраженными амфотерными свойствами и в щелочах не растворяются, взаимодействует только с кислотами. Это основные соединения. Гидроксид хрома (II) представляет собой слабое основание К1 × К2 = 10-17 Предполагают, что в водных растворах, окрашенных в небесно-голубой цвет, существуют аква-катионы хрома Сr (Н2О)6 +2. Получают соединения хрома (II) растворением очень чистого (полученного электролизом) хрома в разбавленной соляной кислоте в атмосфере водорода. Cr + 2 HCl + 4 Н2О = [Сr (Н2О)4 Cl2] + H2
Аквакомплекс хрома (II), небесно-голубого цвета, на воздухе быстро переходит в зеленый комплекс хрома (III) [Сr (Н2О)4 Cl2]+. При добавлении к раствору дихлоротетрааквахрома [Сr (Н2О)4 Cl2] ацетат-ионов образуется тетрааквадиацетатохром, устойчивый комплекс красного цвета. [Cr(H2O)Cl2] + 2CH3COONa = [Cr(CH3COO)2(H2O)4] + 2H2O + 2NaCl Хром в степени окисления +2 имеет координационное число равное 6, координационный многогранник – искаженный октаэдр. Ацетат представляет собой димер, ацетатные лиганды являются мостиковыми, а атомы хрома связаны непосредственно с образованием кластерной структуры. Между атомами хрома существует довольно сильное взаимодействие, на что указывает небольшое расстояние между атомами металла d Cr – Cr = 2,46А. Очевидно, все 4 d-электрона атома хрома спарены, что подтверждается диамагнитностью вещества, подобным образом, скорее всего, построены и другие соли карбоновых кислот хрома (II). Из водных растворов можно выделить в кристаллическом состоянии различные гидратированные соли: Cr SO4 × 5 H2O, Cr(CH3COO)2 × 2 H2O, CrCl2 × 4 H2O, CrC2O4 × H2O. Оксалат хрома малорастворим и представляет собой наиболее устойчивое его соединение.Кристаллогидраты окрашены в голубой цвет, безводные соли могут иметь самые разнообразные окраски. Реакции солей хрома (II) похожи на реакции солей железа (II) : они осаждаются теми же реактивами; выпадению осадка, начинающемуся при добавлении аммиака, мешают соли аммония. Но соли Cr(II) более сильные восстановители, чем железа(II). Соединения хрома (III) Для хрома это наиболее устойчивая степень окисления. Оксид хрома (III). Для получения оксида хрома (III) можно использовать следующие реакции 4Cr + 3O2 = 2Cr2O3 (NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 + 4H2O 2CrO3= Cr2O3 + 3/2O2 K2Cr2O7 + S = K2SO4 + Cr2O3 4Na2Cr2O7 = 4Na2CrO4 + 2Cr2O3 + 3O2 Это темно-зеленый порошок, в кристаллическом состоянии черный с металлическим блеском, имеет структуру корунда, применяется для приготовления красок. Оксид хрома тугоплавок, т.пл. 2265°С, химически инертен, не растворяется в воде, кислотах и щелочах, амфотерен, при сплавлении взаимодействует с щелочами и с кислотными оксидами. При сплавлении с пиросульфатом калия образуется сульфат хрома (III). 3 K2S2O7 = 3 K2SO4 + 3 SO3 Cr2O3 + 3 SO3 = Cr 2 (SO4)3 При сплавлении со щелочами образуются хромиты Cr2O3 + 2 КОН = КCrО2 + Н2О Хромиты d-элементов типа М+2CrО2 представляют собой смешанные оксиды, атомы хрома находятся в октаэдрическом окружении атомов кислорода, а атомы металла – в тетраэдрическом. Гидроксид хрома (III) образуется в виде серо-голубого осадка при добавлении щелочей к растворам солей хрома (III). Свежеприготовленный гидроксид хрома (III) хорошо растворяется в кислотах и щелочах, т.е. обладает амфотерными свойствами. При этом образуются катионные и анионные комплексы. Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3 Cr(OH)3+ 3OH- =[Cr(OH)6]3- Cr(OH)3 + 3H3O+ = [Cr(H2O)6]3+ При сплавлении с щелочами образуются хромиты, соли хромистой кислоты НCrО2 º CrООН. Cr(OН)3 + КОН = КCrО2 + 2 Н2О Гидроксид хрома (III) содержит переменное количество воды, это многоядерный слоистый комплекс, в котором молекулы воды гидроксильные группы являются лигандами, OH- группы выполняют роль мостиков.
O O O OH2 H H H H2O Состав и свойства зависят от условий получения. При стоянии и нагревании гидроксид хрома «стареет», переходит в менее активную форму, происходит замена связей Cr – OH – Cr на связь Cr – O – Cr . И основные, и кислотные свойства гидроксида выражены слабо, схематично можно записать Cr3+ + 3 OН- = Cr(OН)3 º Н3СrО3 = НCrО2 + Н2О = Н+ + CrО2- поэтому его соли подвергаются гидролизу. Кислотные свойства выражены слабее, хромиты гидролизуются сильнее, чем соли оксида хрома. Растворимые хромиты устойчивы в растворе только при избытке щелочи, при ее отсутствии они полностью гидролизуются с образованием гидроксида хрома. Гидролиз солей оксида хрома можно довести до конца в щелочной среде. Галогениды хрома (III). Известны как безводные, так и гидратированные галида хрома. Наиболее изученным соединением является хлорид хрома (III). Безводный хлорид хрома (III) представляет собой блестящие красно-фиолетовые кристаллы со слоистой структурой. Получают его непосредственным взаимодействием элементов или следующими способами Cr + Cl2 = CrCl3 Cr2O3 + 3C + 3 Cl2 = 2CrCl3 + 3CO Cr2O3 + 3CCl4 = 2CrCl3 + 3COCl2 При нагревании в токе хлора хлорид возгоняется, в отсутствии хлора частично разлагается на хлорид хрома (II) и молекулярный хлор. CrCl3 = CrCl2 + Cl2 При прокаливании на воздухе образует оксид хрома (III) и хлор. CrCl3 + О2 = Cr2О3 + Cl2 Хлорид хрома (III) растворяется в воде только в присутствии небольшого количества восстановителей (солей железа или хрома (II)). В результате растворения красного хлористого хрома в воде образуется раствор темно-зеленого цвета, из которого при упаривании образуются кристаллы состава CrCl3 × 6 H2O. В зависимости от условий выделения кристаллогидрата можно получить различные по цвету и свойствам соединения: серо-голубой, или светло-зеленый аквахлорид существует в разбавленных и холодных растворах, зеленый и фиолетовый в горячих концентрированных. С помощью определения электропроводности и взаимодействия с ионами серебра, Вернер показал, что эти соли представляют собой комплексы различного строения. [Cr (H2O)6]Cl3 Û [Cr (H2O)5 Cl]Cl2 × H2O Û [Cr(H2O)4Cl2]Cl × 2 H2O фиолетовый бледно-зеленый темно-зеленый Это явление называют гидратной изомерией. Комплексные соединения хрома (III) весьма многочисленны, они могут быть одноядерными (амино-, аква- и ацидокомплексы) и многоядерными. В кислой среде аквакомплексы хрома подвергаются гидролизу с образованием аквагидроксокомплексов, которые склонны к образованию многоядерных комплексов [Cr (H2O)6]3+ + Н3О+ = [Cr (H2O)5ОН] 2+ + Н2О 2 [Cr (H2O)5ОН] 2+ = = [(H2O)5 Cr(OН)2 Cr (H2O)5] 4+ Калиево-хромовые квасцы состава KCr(SO4)2 × 12 H2O выпадают из фиолетового раствора сульфата хрома (III) и сульфата калия в виде темно-фиолетовых октаэдров, известны также квасцы других щелочных металлов и одновалентного таллия. Получают их взаимодействием бихромата калия с сернистым газом, или этиловым спиртом в присутствии серной кислоты. K2Cr2O7 + SO2 + H2SO4 = K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O Хромовые квасцы изоморфны квасцам других трехвалентных металлов, если опустить в насыщенный раствор сульфатов хрома (III) и калия кристаллы алюмокалиевых квасцов, то на них будут кристаллизоваться кристаллы хромокалиевых. Квасцы представляют собой двойные соли и имеют структуру [M(H2O)6] [Cr(H2O)6] (SO4)2. |
O O O
