Domov Splyňovanie

Aké vlastnosti dáva chróm kovu? Výberový predmet „Chróm a jeho zlúčeniny“. Fyzikálne vlastnosti chrómu

Obsah článku

CHROMIUM– (Chróm) Cr, chemický prvok 6(VIb) zo skupiny periodickej tabuľky. Atómové číslo 24, atómová hmotnosť 51,996. Existuje 24 známych izotopov chrómu od 42 Cr do 66 Cr. Izotopy 52 Cr, 53 Cr, 54 Cr sú stabilné. Izotopové zloženie prírodného chrómu: 50 Cr (polčas rozpadu 1,8 10 17 rokov) – 4,345 %, 52 Cr – 83,489 %, 53 Cr – 9,501 %, 54 Cr – 2,365 %. Hlavné oxidačné stavy sú +3 a +6.

V roku 1761 profesor chémie na univerzite v Petrohrade Johann Gottlob Lehmann na východnom úpätí pohoria Ural v bani Berezovskij objavil nádherný červený minerál, ktorý po rozdrvení na prášok získal žiarivo žltú farbu. V roku 1766 Lehman priniesol vzorky minerálu do Petrohradu. Po spracovaní kryštálov kyselinou chlorovodíkovou získal bielu zrazeninu, v ktorej objavil olovo. Lehmann nazval minerál sibírske červené olovo (plomb rouge de Sibérie), dnes je známe, že to bol krokoit (z gréckeho „krokos“ - šafran) - prírodný chróman olovnatý PbCrO 4.

Nemecký cestovateľ a prírodovedec Peter Simon Pallas (1741–1811) viedol expedíciu Petrohradskej akadémie vied do centrálnych oblastí Ruska a v roku 1770 navštívil južný a stredný Ural vrátane Berezovského bane a stal sa podobne ako Lehmann záujem o krokoit. Pallas napísal: „Tento úžasný minerál z červeného olova sa nenachádza v žiadnom inom ložisku. Po rozomletí na prášok zožltne a dá sa použiť v umeleckých miniatúrach.“ Napriek vzácnosti a obtiažnosti dodávky krokoitu z Berezovského bane do Európy (trvalo to takmer dva roky) sa použitie minerálu ako farbiva ocenilo. V Londýne a Paríži koncom 17. storočia. všetky šľachtické osoby jazdili na kočoch natretých jemne mletým krokoitom, okrem toho najlepšie príklady sibírskeho červeného olova dopĺňali zbierky mnohých mineralogických kabinetov v Európe.

V roku 1796 prišla vzorka krokoitu profesorovi chémie na parížskej mineralogickej škole Nicolasovi-Louisovi Vauquelinovi (1763–1829), ktorý minerál analyzoval, ale nenašiel v ňom nič okrem oxidov olova, železa a hliníka. Vaukelin pokračoval vo výskume sibírskeho červeného olova a varil minerál s roztokom potaše a po oddelení bielej zrazeniny uhličitanu olovnatého získal žltý roztok neznámej soli. Pri spracovaní s olovnatou soľou sa vytvorila žltá zrazenina, s ortuťovou soľou červená, a keď sa pridal chlorid cínatý, roztok zozelenal. Rozkladom krokoitu minerálnymi kyselinami získal roztok „červenej olovnatej kyseliny“, ktorej odparením vznikli rubínovo červené kryštály (teraz je jasné, že išlo o anhydrid chrómu). Po ich kalcinácii uhlím v grafitovom tégliku som po reakcii objavil veľa tavených šedých ihličkovitých kryštálov kovu, ktorý bol v tom čase neznámy. Vaukelin zaznamenal vysokú žiaruvzdornosť kovu a jeho odolnosť voči kyselinám.

Vaukelin pomenoval nový prvok chróm (z gréckeho crwma - farba, farba) kvôli mnohým viacfarebným zlúčeninám, ktoré tvorí. Vauquelin na základe svojich výskumov ako prvý uviedol, že smaragdová farba niektorých drahých kameňov sa vysvetľuje prímesou zlúčenín chrómu v nich. Napríklad prírodný smaragd je sýtozelený beryl, v ktorom je hliník čiastočne nahradený chrómom.

S najväčšou pravdepodobnosťou Vauquelin nezískal čistý kov, ale jeho karbidy, o čom svedčí ihličkovitý tvar výsledných kryštálov, no Parížska akadémia vied napriek tomu zaregistrovala objav nového prvku a teraz je Vauquelin právom považovaný za objaviteľa prvok č.24.

Jurij Kruťjakov

Chróm je chemický prvok s atómovým číslom 24. Je to tvrdý, lesklý, oceľovosivý kov, ktorý sa dobre leští a nematní. Používa sa v zliatinách, ako je nehrdzavejúca oceľ a ako povlak. Ľudské telo potrebuje na metabolizmus cukru malé množstvá trojmocného chrómu, ale Cr(VI) je vysoko toxický.

Rôzne zlúčeniny chrómu, ako je oxid chrómový (III) a chróman olovnatý, sú pestrofarebné a používajú sa vo farbách a pigmentoch. Červená farba rubínu je spôsobená prítomnosťou tohto chemického prvku. Niektoré látky, najmä sodík, sú oxidačné činidlá používané na oxidáciu organických zlúčenín a (spolu s kyselinou sírovou) na čistenie laboratórneho skla. Okrem toho sa pri výrobe magnetickej pásky používa oxid chrómový (VI).

Objav a etymológia

História objavu chemického prvku chróm je nasledovná. V roku 1761 našiel Johann Gottlob Lehmann v pohorí Ural oranžovo-červený minerál a nazval ho „sibírske červené olovo“. Hoci bol chybne identifikovaný ako zlúčenina olova so selénom a železom, materiálom bol v skutočnosti chróman olovnatý s chemickým vzorcom PbCrO 4 . Dnes je známy ako minerál croconte.

V roku 1770 navštívil Peter Simon Pallas miesto, kde Lehmann našiel minerál červeného olova, ktorý mal veľmi užitočné vlastnosti ako pigment vo farbách. Použitie sibírskeho červeného olova ako farby sa rýchlo rozvinulo. Okrem toho sa módou stala žiarivo žltá farba crocontu.

V roku 1797 získal Nicolas-Louis Vauquelin vzorky červenej zmiešaním croconte s kyselinou chlorovodíkovou, čím získal oxid CrO 3 . Chróm bol izolovaný ako chemický prvok v roku 1798. Vauquelin ho získal zahrievaním oxidu s dreveným uhlím. Dokázal tiež odhaliť stopy chrómu v drahokamoch, ako je rubín a smaragd.

V roku 1800 sa Cr používal predovšetkým vo farbivách a trieslových soliach. Dnes sa 85 % kovu používa v zliatinách. Zvyšok sa používa v chemickom, žiaruvzdornom a zlievarenskom priemysle.

Výslovnosť chemického prvku chróm zodpovedá gréckemu χρῶμα, čo znamená „farba“, vďaka rôznorodosti farebných zlúčenín, ktoré z nej možno získať.

Ťažba a výroba

Prvok je vyrobený z chromitu (FeCr 2 O 4). Približne polovica svetovej rudy sa ťaží v Južnej Afrike. Okrem toho sú jeho hlavnými producentmi Kazachstan, India a Türkiye. Preskúmaných ložísk chromitu je dosť, no geograficky sú sústredené v Kazachstane a južnej Afrike.

Ložiská prírodného kovového chrómu sú zriedkavé, ale existujú. Ťaží sa napríklad v bani Udachnaya v Rusku. Je bohatá na diamanty a redukčné prostredie pomohlo produkovať čistý chróm a diamanty.

Na priemyselnú výrobu kovov sa chromitové rudy upravujú roztavenou alkáliou (lúh sodný, NaOH). V tomto prípade vzniká chróman sodný (Na 2 CrO 4), ktorý sa uhlíkom redukuje na oxid Cr 2 O 3. Kov sa vyrába zahrievaním oxidu v prítomnosti hliníka alebo kremíka.

V roku 2000 bolo vyťažených približne 15 miliónov ton chromitovej rudy a spracovaných na 4 milióny ton ferochrómu, 70 % zliatiny chrómu a železa, s približnou trhovou hodnotou 2,5 miliardy USD.

Hlavné charakteristiky

Charakteristiky chemického prvku chróm sú spôsobené tým, že ide o prechodný kov štvrtej periódy periodickej tabuľky a nachádza sa medzi vanádom a mangánom. Zaradený do skupiny VI. Topí sa pri teplote 1907 °C. V prítomnosti kyslíka chróm rýchlo vytvára tenkú vrstvu oxidu, ktorá chráni kov pred ďalšou interakciou s kyslíkom.

Ako prechodný prvok reaguje s látkami v rôznych pomeroch. Tvorí teda zlúčeniny, v ktorých má rôzne oxidačné stavy. Chróm je chemický prvok so základnými stavmi +2, +3 a +6, z ktorých +3 je najstabilnejší. Okrem toho sa v zriedkavých prípadoch pozorujú podmienky +1, +4 a +5. Zlúčeniny chrómu v oxidačnom stupni +6 sú silné oxidačné činidlá.

Akú farbu má chróm? Chemický prvok dáva rubínový odtieň. Použitý Cr 2 O 3 sa tiež používa ako pigment nazývaný chrómová zeleň. Jeho soli farbia sklenenú smaragdovo zelenú. Chróm je chemický prvok, ktorého prítomnosť robí rubíny červenými. Preto sa používa pri výrobe syntetických rubínov.

Izotopy

Izotopy chrómu majú atómovú hmotnosť v rozmedzí od 43 do 67. Tento chemický prvok sa zvyčajne skladá z troch stabilných foriem: 52 Cr, 53 Cr a 54 Cr. Z nich je najbežnejší 52 Cr (83,8 % všetkého prírodného chrómu). Okrem toho bolo popísaných 19 rádioizotopov, z ktorých najstabilnejší je 50 Cr s polčasom presahujúcim 1,8x10 17 rokov. 51Cr má polčas rozpadu 27,7 dňa a pre všetky ostatné rádioaktívne izotopy nepresahuje 24 hodín a pre väčšinu z nich trvá menej ako jednu minútu. Prvok má tiež dva metastavy.

Izotopy chrómu v zemskej kôre spravidla sprevádzajú izotopy mangánu, ktorý sa používa v geológii. 53 Cr vzniká pri rádioaktívnom rozpade 53 Mn. Pomer izotopov Mn/Cr posilňuje ďalšie stopy o ranej histórii slnečnej sústavy. Zmeny v pomeroch 53 Cr/ 52 Cr a Mn/Cr z rôznych meteoritov dokazujú, že nové atómové jadrá boli vytvorené tesne pred vznikom slnečnej sústavy.

Chemický prvok chróm: vlastnosti, vzorec zlúčenín

Oxid chrómu (III) Cr 2 O 3, tiež známy ako seskvioxid, je jedným zo štyroch oxidov tohto chemického prvku. Získava sa z chromitu. Zelená farebná zlúčenina sa bežne nazýva „chrómová zelená“, keď sa používa ako pigment na smalt a maľovanie na sklo. Oxid sa môže rozpúšťať v kyselinách, vytvárať soli a v roztavených alkáliách - chromitoch.

Dichróman draselný

K2Cr207 je silné oxidačné činidlo a je preferovaný ako prostriedok na čistenie laboratórneho skla od organických látok. Na tento účel sa používa jeho nasýtený roztok. Niekedy je však nahradený dvojchrómanom sodným, vzhľadom na jeho vyššiu rozpustnosť. Okrem toho môže regulovať oxidačný proces organických zlúčenín, premenou primárneho alkoholu na aldehyd a potom na oxid uhličitý.

Dichróman draselný môže spôsobiť chrómovú dermatitídu. Chróm pravdepodobne spôsobí senzibilizáciu vedúcu k rozvoju dermatitídy, najmä na rukách a predlaktiach, ktorá je chronická a ťažko sa lieči. Rovnako ako ostatné zlúčeniny Cr(VI), dvojchróman draselný je karcinogénny. Musí sa s ním manipulovať s rukavicami a vhodnými ochrannými prostriedkami.

Kyselina chrómová

Zlúčenina má hypotetickú štruktúru H2Cr04. Kyselina chrómová ani dichrómová sa v prírode nevyskytujú, ale ich anióny sa nachádzajú v rôznych látkach. „Kyselina chrómová“, ktorú možno nájsť v predaji, je v skutočnosti jej anhydrid kyseliny – CrO 3 trioxid.

Chróman olovnatý

PbCrO 4 má jasne žltú farbu a je prakticky nerozpustný vo vode. Z tohto dôvodu našiel využitie ako farbiaci pigment nazývaný korunná žltá.

Cr a päťmocná väzba

Chróm sa vyznačuje schopnosťou vytvárať päťmocné väzby. Zlúčenina je tvorená Cr(I) a uhľovodíkovým radikálom. Medzi dvoma atómami chrómu vzniká päťmocná väzba. Jeho vzorec možno zapísať ako Ar-Cr-Cr-Ar, kde Ar predstavuje špecifickú aromatickú skupinu.

Aplikácia

Chróm je chemický prvok, ktorého vlastnosti mu poskytli mnoho rôznych použití, z ktorých niektoré sú uvedené nižšie.

Dodáva kovom odolnosť proti korózii a lesklý povrch. Preto je chróm obsiahnutý v zliatinách, ako je nehrdzavejúca oceľ, používaná napríklad v príboroch. Používa sa aj na chrómovanie.

Chróm je katalyzátorom rôznych reakcií. Vyrábajú sa z neho formy na pálenie tehál. Jeho soli sa používajú na vypaľovanie kože. Dvojchróman draselný sa používa na oxidáciu organických zlúčenín, ako sú alkoholy a aldehydy, ako aj na čistenie laboratórneho skla. Slúži ako fixačný prostriedok pri farbení látok a používa sa aj pri fotografovaní a tlači fotografií.

CrO 3 sa používa na výrobu magnetických pások (napríklad na záznam zvuku), ktoré majú lepšie vlastnosti ako filmy s oxidom železa.

Úloha v biológii

Trojmocný chróm je chemický prvok potrebný pre metabolizmus cukru v ľudskom tele. Naproti tomu šesťmocný Cr je vysoko toxický.

Preventívne opatrenia

Kovový chróm a zlúčeniny Cr(III) sa vo všeobecnosti nepovažujú za zdravotné riziko, ale látky obsahujúce Cr(VI) môžu byť toxické pri požití alebo vdýchnutí. Väčšina týchto látok dráždi oči, pokožku a sliznice. Pri chronickej expozícii môžu zlúčeniny chrómu (VI) spôsobiť poškodenie očí, ak nie sú správne liečené. Okrem toho je uznávaným karcinogénom. Smrteľná dávka tohto chemického prvku je asi pol čajovej lyžičky. Podľa odporúčaní Svetovej zdravotníckej organizácie je maximálna prípustná koncentrácia Cr (VI) v pitnej vode 0,05 mg na liter.

Pretože sa zlúčeniny chrómu používajú vo farbách a na vypaľovanie kože, často sa nachádzajú v pôde a podzemnej vode z opustených priemyselných lokalít, ktoré si vyžadujú čistenie a sanáciu životného prostredia. Primer obsahujúci Cr(VI) je stále široko používaný v leteckom a automobilovom priemysle.

Vlastnosti prvku

Hlavné fyzikálne vlastnosti chrómu sú nasledovné:

Atómové číslo: 24.
Atómová hmotnosť: 51,996.
Teplota topenia: 1890 °C.
Teplota varu: 2482 °C.
Oxidačný stav: +2, +3, +6.
Elektrónová konfigurácia: 3d 5 4s 1.

"National Research Tomsk Polytechnic University"

Ústav prírodných zdrojov geoekológie a geochémie

Chromium

Podľa disciplíny:

Chémia

Dokončené:

študentka skupiny 2G41 Tkacheva Anastasia Vladimirovna 29.10.2014

Skontrolované:

učiteľ Stas Nikolay Fedorovič

Pozícia v periodickej tabuľke

Chromium- prvok vedľajšej podskupiny 6. skupiny 4. periódy periodickej sústavy chemických prvkov D. I. Mendelejeva s atómovým číslom 24. Označuje sa symbolom Cr(lat. Chromium). Jednoduchá látka chróm- tvrdý kov modrobielej farby. Chróm je niekedy klasifikovaný ako železný kov.

Atómová štruktúra

17 Cl)2)8)7 - schéma atómovej štruktúry

1s2s2p3s3p - elektronický vzorec

Atóm sa nachádza v období III a má tri energetické úrovne

Atóm sa nachádza v skupine VII, v hlavnej podskupine - na vonkajšej energetickej úrovni 7 elektrónov

Vlastnosti prvku

Fyzikálne vlastnosti

Chróm je biely lesklý kov s kubickou mriežkou sústredenou na telo, a = 0,28845 nm, charakterizovaný tvrdosťou a krehkosťou, s hustotou 7,2 g/cm 3, jeden z najtvrdších čistých kovov (druhý po berýliu, volfráme a uráne ), s teplotou topenia 1903 stupňov. A s bodom varu okolo 2570 stupňov. C. Na vzduchu je povrch chrómu pokrytý oxidovým filmom, ktorý ho chráni pred ďalšou oxidáciou. Pridaním uhlíka do chrómu sa ďalej zvyšuje jeho tvrdosť.

Chemické vlastnosti

Chróm je za normálnych podmienok inertný kov, ale pri zahriatí sa stáva dosť aktívnym.

Interakcia s nekovmi

Pri zahrievaní nad 600 °C horí chróm v kyslíku:

4Cr + 302 = 2Cr203.

Reaguje s fluórom pri 350 °C, s chlórom pri 300 °C, s brómom pri červenom teple za vzniku halogenidov chrómu (III):

2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3.

Reaguje s dusíkom pri teplotách nad 1000 °C za vzniku nitridov:

2Cr + N2 = 2CrN

alebo 4Cr + N2 = 2Cr2N.

2Cr + 3S = Cr2S3.

Reaguje s bórom, uhlíkom a kremíkom za vzniku boridov, karbidov a silicídov:

Cr + 2B = CrB 2 (možná tvorba Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 4),

2Cr + 3C = Cr 2 C 3 (možná tvorba Cr 23 C 6, Cr 7 B 3),

Cr + 2Si = CrSi 2 (možná tvorba Cr 3 Si, Cr 5 Si 3, CrSi).

Neinteraguje priamo s vodíkom.

Interakcia s vodou

Keď je chróm jemne mletý a horúci, reaguje s vodou za vzniku oxidu chromitého a vodíka:

2Cr + 3H20 = Cr203 + 3H2

Interakcia s kyselinami

V elektrochemickom napäťovom rade kovov sa chróm nachádza pred vodíkom, ktorý vytláča vodík z roztokov neoxidujúcich kyselín:

Cr + 2HCl = CrCl2 + H2;

Cr + H2S04 = CrS04 + H2.

V prítomnosti vzdušného kyslíka sa tvoria chrómové (III) soli:

4Cr + 12HCl + 302 = 4CrCl3 + 6H20.

Koncentrované kyseliny dusičná a sírová pasivujú chróm. Chróm sa v nich môže rozpustiť iba pri silnom zahriatí chróm (III) a vznikajú produkty redukcie kyselín:

2Cr + 6H2S04 = Cr2(S04)3 + 3S02 + 6H20;

Cr + 6HN03 = Cr(N03)3 + 3N02 + 3H20.

Interakcia s alkalickými činidlami

Chróm sa nerozpúšťa vo vodných roztokoch alkálií, pomaly reaguje s alkalickými taveninami za vzniku chromitov a uvoľňuje vodík:

2Cr + 6KOH = 2KCr02 + 2K20 + 3H2.

Reaguje s alkalickými taveninami oxidačných činidiel, napríklad chlorečnanom draselným, a chróm sa mení na chróman draselný:

Cr + KCl03 + 2KOH = K2Cr04 + KCl + H20.

Získavanie kovov z oxidov a solí

Chróm je aktívny kov, schopný vytesňovať kovy z roztokov ich solí: 2Cr + 3CuCl 2 = 2CrCl 3 + 3Cu.

Vlastnosti jednoduchej látky

Stabilný na vzduchu vďaka pasivácii. Z rovnakého dôvodu nereaguje s kyselinami sírovou a dusičnou. Pri 2000 °C horí za vzniku zeleného oxidu chromitého Cr 2 O 3, ktorý má amfotérne vlastnosti.

zlúčeniny chrómu s bórom (boridy Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 2, CrB 4 a Cr 5 B 3), s uhlíkom (karbidy Cr 23 C 6, Cr 7 C 3 a Cr 3 C 2), boli syntetizované s kremíkom (silicídy Cr3Si, Cr5Si3 a CrSi) a dusíkom (nitridy CrN a Cr2N).

Cr(+2) zlúčeniny

Oxidačný stav +2 zodpovedá základnému oxidu CrO (čierny). Soli Cr2+ (modré roztoky) sa získavajú redukciou solí alebo dvojchrómanov Cr3+ so zinkom v kyslom prostredí („vodík v čase uvoľnenia“):

Všetky tieto soli Cr 2+ sú silné redukčné činidlá až do tej miery, že pri státí vytláčajú z vody vodík. Kyslík vo vzduchu, najmä v kyslom prostredí, oxiduje Cr 2+, v dôsledku čoho modrý roztok rýchlo zozelenie.

Hnedý alebo žltý hydroxid Cr(OH)2 sa vyzráža, keď sa do roztokov chrómových solí pridajú zásady.

Boli syntetizované halogenidy chrómu CrF2, CrCl2, CrBr2 a CrI2

Cr(+3) zlúčeniny

Oxidačný stav +3 zodpovedá amfotérnemu oxidu Cr 2 O 3 a hydroxidu Cr (OH) 3 (oba zelené). Toto je najstabilnejší oxidačný stav chrómu. Zlúčeniny chrómu v tomto oxidačnom stave majú farbu od špinavo fialovej (3+ ión) po zelenú (anióny sú prítomné v koordinačnej sfére).

Cr 3+ je náchylný na tvorbu podvojných síranov vo forme M I Cr(SO 4) 2 12H 2 O (kamenec)

Hydroxid chrómový (III) sa získava reakciou amoniaku s roztokmi chrómových solí:

Cr+3NH+3H20→Cr(OH)↓+3NH

Môžete použiť alkalické roztoky, ale v ich nadbytku sa vytvorí rozpustný hydroxokomplex:

Cr+3OH -» Cr(OH)↓

Cr(OH)+3OH->

Tavením Cr 2 O 3 s alkáliami sa získajú chromity:

Cr2O3+2NaOH→2NaCrO2+H2O

Nekalcinovaný oxid chromitý sa rozpúšťa v alkalických roztokoch a kyselinách:

Cr203+6HCl->2CrCl3+3H20

Keď sa zlúčeniny chrómu (III) oxidujú v alkalickom prostredí, tvoria sa zlúčeniny chrómu (VI):

2Na+3HO→2NaCrO+2NaOH+8HO

To isté sa stane, keď sa oxid chrómový (III) spája s alkáliami a oxidačnými činidlami alebo s alkáliami vo vzduchu (tavenina získa žltú farbu):

2Cr2O3+8NaOH+3O2→4Na2CrO4+4H2O

Zlúčeniny chrómu (+4)[

Opatrným rozkladom oxidu chromitého CrO 3 za hydrotermálnych podmienok sa získa oxid chromitý CrO 2, ktorý je feromagnetický a má kovovú vodivosť.

Medzi halogenidmi chrómu je CrF 4 stabilný, chlorid chrómový CrCl 4 existuje iba v parách.

Zlúčeniny chrómu (+6)

Oxidačný stav +6 zodpovedá kyslému oxidu chromitému (VI) CrO 3 a množstvu kyselín, medzi ktorými je rovnováha. Najjednoduchšie z nich sú chróm H 2 CrO 4 a dichróm H 2 Cr 2 O 7 . Tvoria dve série solí: žlté chrómany a oranžové dichrómany.

Oxid chrómu (VI) CrO 3 vzniká interakciou koncentrovanej kyseliny sírovej s roztokmi dichrómanov. Typický kyslý oxid, ktorý pri interakcii s vodou vytvára silné nestabilné chrómové kyseliny: chrómovú H 2 CrO 4, dichrómovú H 2 Cr 2 O 7 a iné izopolykyseliny so všeobecným vzorcom H 2 Cr n O 3n+1. Stupeň polymerizácie sa zvyšuje so znížením pH, to znamená so zvýšením kyslosti.

Článok je venovaný prvku č.24 periodickej tabuľky - chrómu, histórii jeho objavenia a rozšírenia v prírode, štruktúre jeho atómu, chemickým vlastnostiam a zlúčeninám, ako sa získava a prečo ho potrebujeme. Priemerný obsah chrómu v zemskej kôre nie je vysoký: 0,0083 %. Tento prvok je pravdepodobne viac charakteristický pre zemský plášť.

Chróm tvorí masívne a rozšírené rudy v ultramafických horninách; S nimi je spojený vznik najväčších ložísk chrómu. V zásaditých horninách obsah chrómu dosahuje len 2·10-2%, v kyslých - 2,5·10-3%, v sedimentárnych horninách (pieskovcoch) - 3,5·10-3%, v ílovitých bridliciach - 9·10-3 %. Chróm je relatívne slabý vodný migrant: obsah chrómu v morskej vode je 0,00005 mg/l, v povrchovej vode -0,0015 mg/l.
Vo všeobecnosti je chróm kov v hlbokých zónach Zeme.

Celková spotreba čistého chrómu (aspoň 99 % Cr) je dnes asi 15 tisíc ton, z čoho asi tretinu tvorí elektrolytický chróm. Svetovým lídrom vo výrobe vysoko čistého chrómu je anglická spoločnosť Bell Metals. Na prvom mieste z hľadiska objemu spotreby sú Spojené štáty americké (50 %), druhé európske krajiny (25 %) a tretie Japonsko. Trh s kovovým chrómom je dosť nestály a ceny tohto kovu značne kolíšu.

1. CHROM AKO CHEMICKÝ PRVOK

Chromium– (Chróm) Cr, chemický prvok 6(VIb) zo skupiny periodickej tabuľky. Atómové číslo 24, atómová hmotnosť 51,996. Existuje 24 známych izotopov chrómu od 42 Cr do 66 Cr. Izotopy 52 Cr, 53 Cr, 54 Cr sú stabilné. Izotopové zloženie prírodného chrómu: 50 Cr (polčas rozpadu 1,8 10 17 rokov) – 4,345 %, 52 Cr – 83,489 %, 53 Cr – 9,501 %, 54 Cr – 2,365 %. Hlavné oxidačné stavy sú +3 a +6.

Vaukelin nazval nový prvok chróm (z gréckeho  - farba, farba) kvôli mnohým viacfarebným zlúčeninám, ktoré tvorí. Vauquelin na základe svojich výskumov ako prvý uviedol, že smaragdová farba niektorých drahých kameňov sa vysvetľuje prímesou zlúčenín chrómu v nich. Napríklad prírodný smaragd je sýtozelený beryl, v ktorom je hliník čiastočne nahradený chrómom.

V roku 1798 Lowitz a Klaproth nezávisle od Vaukelina objavili chróm vo vzorke ťažkého čierneho minerálu (bol to chromit FeCr 2 O 4), ktorý sa našiel na Urale, ale oveľa severnejšie od ložiska Berezovskij. V roku 1799 F. Tassaert objavil nový prvok v rovnakom minerále, ktorý sa nachádza v juhovýchodnom Francúzsku. Predpokladá sa, že to bol Tassert, ktorému sa ako prvému podarilo získať relatívne čistý kovový chróm.

2. CHROM V PRÍRODE A JEHO PRIEMYSELNÁ ŤAŽBA

Chróm je na Zemi pomerne bežný prvok. Jeho klare (priemerný obsah v zemskej kôre) je 8,3·10–3%. Chromium sa nikdy nenachádza v bezplatnom stave. V chrómových rudách má praktický význam iba chromit FeCr 2 O 4, ktorý patrí medzi spinely - izomorfné minerály kubickej sústavy so všeobecným vzorcom MO·Me 2 O 3, kde M je dvojmocný ión kovu a Me je trojmocný. kovový ión. Spinely môžu medzi sebou vytvárať tuhé roztoky, preto v prírode samostatne alebo ako nečistoty chromit, magnochromit (Mg,Fe)Cr 2 O 4, chromit hlinitý Fe(Cr,Al) 2 O 4, chromopikot (Mg,Fe) sa nachádzajú aj Cr,Al) 2 O 4 - všetky patria do triedy chrómových spinelov. Okrem spinelov sa chróm nachádza v mnohých oveľa menej rozšírených mineráloch, napríklad v melanochroite 3PbO 2Cr 2 O 3, vokelenite 2(Pb,Cu)CrO 4 (Pb,Cu) 3 (PO 4) 2, tarapakaite K 2 CrO 4, ditzeite CaIO 3 ·CaCrO 4 a iné.

Chromity sú tmavé alebo takmer čierne, majú kovový lesk a zvyčajne sa vyskytujú vo forme súvislých hmôt. Ložiská chromitu sú magmatického pôvodu. Jej identifikované zdroje sa odhadujú v 47 krajinách a dosahujú 15 miliárd ton. Na prvom mieste z hľadiska zásob chromitu je Južná Afrika (76 % overených svetových zásob), kde má najväčší význam skupina ložísk Bushveld, obsah chrómovej rudy je 1 miliarda ton. Kazachstan je na druhom mieste na svete, pokiaľ ide o zásoby chromitu (9 % svetových zásob chrómových rúd tam má veľmi vysokú kvalitu). Všetky zdroje chromitu v Kazachstane sú sústredené v oblasti Aktobe (masív Kempirsay so zásobami 300 miliónov ton); ložiská sa rozvíjali od konca 30. rokov 20. storočia. Zimbabwe je na treťom mieste (6 % svetových zásob). Okrem toho USA, India, Filipíny, Türkiye, Madagaskar a Brazília majú značné zásoby chromitu. V Rusku sa pomerne veľké ložiská chromitu nachádzajú na Urale (Saranovskoye, Verblyuzhyegorskoye, Alapaevskoye, Monetnaya Dacha, Khalilovskoye a ďalšie ložiská).

Začiatkom 19. stor. Hlavným zdrojom chromitu boli uralské ložiská, no v roku 1827 objavil Američan Isaac Tyson veľké ložisko chrómovej rudy na hranici Marylandu a Pennsylvánie, čím sa na dlhé roky stal monopolistom v ťažbe. V roku 1848 boli v Turecku pri Burse nájdené ložiská vysoko kvalitného chromitu. Po vyčerpaní zásob v Marylande bolo lídrom v ťažbe chromitu Turecko, kým štafetu v roku 1906 neprevzali India a Južná Afrika.

V súčasnosti sa na svete ročne vyťaží 11 až 14 miliónov ton chromitu. Juhoafrická republika zaujíma vedúce miesto vo výrobe chrómovej rudy (asi 6 miliónov ton ročne), po ktorej nasleduje Kazachstan, ktorý zabezpečuje 20 % svetových potrieb. Pre veľkú hĺbku chrómovej rudy sa zvyčajne ťaží povrchovou ťažbou (85 %), no povrchová ťažba sa niekedy praktizuje aj napríklad vo Fínsku a na Madagaskare. Typicky sú vyťažené rudy pomerne vysokej kvality a vyžadujú si iba mechanické triedenie. Často je nepraktické obohacovať chromity, pretože to môže zvýšiť iba obsah Cr 2 O 3 a pomer Fe : Cr zostáva nezmenený. Cena chromitu na svetovom trhu sa pohybuje od 40 do 120 USD za tonu.

Chróm je strieborný kov s hustotou 7200 kg/m3. Stanovenie teploty topenia čistého chrómu je mimoriadne náročná úloha, pretože najmenšie nečistoty kyslíka alebo dusíka výrazne ovplyvňujú hodnotu tejto teploty. Podľa výsledkov moderných meraní sa rovná 1907° C. Teplota varu chrómu je 2671° C. Absolútne čistý (bez prímesí plynov a uhlíka) je dosť viskózny, kujný a kujný. Pri najmenšom znečistení uhlíkom, vodíkom, dusíkom atď. sa stáva krehkým, krehkým a tvrdým. Pri bežných teplotách existuje vo forme a-modifikácie a má kubickú mriežku centrovanú na telo. Chemicky je chróm celkom inertný v dôsledku tvorby silného tenkého oxidového filmu na jeho povrchu. Na vzduchu neoxiduje ani za prítomnosti vlhkosti a pri zahriatí dochádza k oxidácii len na povrchu. Chróm pasivuje zriedená a koncentrovaná kyselina dusičná, aqua regia, a aj keď sa kov s týmito činidlami uvarí, rozpúšťa sa len málo. Chróm pasivovaný kyselinou dusičnou sa na rozdiel od kovu bez ochrannej vrstvy nerozpúšťa v zriedených kyselinách sírových a chlorovodíkových, ani po dlhšom varení v roztokoch týchto kyselín však v určitom okamihu nastáva rýchle rozpúšťanie sprevádzané penením z uvoľnených vodík - z pasívnej formy sa chróm aktivuje, nie je chránený oxidovým filmom:

Cr + 2HCl = CrCl2 + H2

Ak sa počas procesu rozpúšťania pridá kyselina dusičná, reakcia sa okamžite zastaví – chróm sa opäť pasivuje.

Pri zahrievaní sa kovový chróm spája s halogénmi, sírou, kremíkom, bórom, uhlíkom a niektorými ďalšími prvkami:

Cr + 2F 2 = CrF 4 (s prímesou CrF 5)

2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3

2Cr + 3S = Cr2S3

Cr + C = zmes Cr23C6 + Cr7C3.

Keď sa chróm zahrieva s roztavenou sódou na vzduchu, dusičnany alebo chlorečnany alkalických kovov, získajú sa zodpovedajúce chrómany (VI):

2Cr + 2Na2C03 + 302 = 2Na2Cr04 + 2C02.

V závislosti od požadovaného stupňa čistoty kovu existuje niekoľko priemyselných spôsobov výroby chrómu.

Príležitosť aluminotermické redukciu oxidu chromitého preukázal Friedrich Wöhler v roku 1859, avšak táto metóda sa stala dostupnou v priemyselnom meradle hneď, ako bolo možné získať lacný hliník. Priemyselná aluminotermická výroba chrómu začala prácou Goldschmidta, ktorý ako prvý vyvinul spoľahlivú metódu na reguláciu vysoko exotermického (a teda výbušného) redukčného procesu:

Cr203 + 2Al = 2Cr + 2Al203.

Predtým sa zmes rovnomerne zahreje na 500 až 600 °C. Redukciu možno iniciovať buď zmiešaním peroxidu bárnatého s hliníkovým práškom, alebo zapálením malej časti zmesi a následným pridaním zvyšku zmesi. Je dôležité, aby teplo uvoľnené počas reakcie bolo dostatočné na roztavenie výsledného chrómu a jeho oddelenie od trosky. Chróm vyrobený aluminotermickým procesom zvyčajne obsahuje 0,015 – 0,02 % C, 0,02 % S a 0,25 – 0,40 % Fe a hmotnostný podiel hlavnej látky v ňom je 99,1 – 99,4 % Cr. Je veľmi krehký a ľahko sa melie na prášok.

Na získanie vysoko čistého chrómu sa používajú elektrolytické metódy, túto možnosť preukázal v roku 1854 Bunsen, ktorý podrobil elektrolýze vodný roztok chloridu chrómového. Teraz sa elektrolýza vykonáva pomocou zmesi anhydridu chrómu alebo kamenca chromoamónneho so zriedenou kyselinou sírovou. Chróm uvoľnený počas elektrolýzy obsahuje rozpustené plyny ako nečistoty. Moderné technológie umožňujú získať kov s čistotou 99,90–99,995 % v priemyselnom meradle pomocou vysokoteplotného čistenia v prúde vodíka a vákuového odplynenia. Jedinečné metódy rafinácie elektrolytického chrómu vám umožňujú zbaviť sa kyslíka, síry, dusíka a vodíka obsiahnutých v „surovom“ produkte.

Existuje niekoľko ďalších menej významných spôsobov, ako získať kovový chróm. Silikotermická redukcia je založená na reakcii:

2Cr203 + 3Si + 3CaO = 4Cr + 3CaSi03.

Redukcia kremíka, aj keď je exotermickej povahy, vyžaduje, aby sa proces uskutočňoval v oblúkovej peci. Pridanie nehaseného vápna umožňuje premeniť žiaruvzdorný oxid kremičitý na trosku z kremičitanu vápenatého s nízkou teplotou topenia.

Redukciou oxidu chromitého uhlím sa získava vysokouhlíkový chróm určený na výrobu špeciálnych zliatin. Proces sa tiež uskutočňuje v elektrickej oblúkovej peci.

Proces Van Arkel-Kuchman-De Boer využíva rozklad jodidu chromitého na drôte zahriatom na 1100 °C s nanesením čistého kovu naň.

Chróm možno získať aj redukciou Cr203 vodíkom pri 1500 °C, redukciou bezvodého CrCl3 vodíkom, alkalickými kovmi alebo kovmi alkalických zemín, horčíkom a zinkom.

3. APLIKÁCIA CHROMU V PRIEMYSLE

Po mnoho desaťročí od objavu kovového chrómu sa ako pigmenty pri výrobe farieb používal iba krokoit a niektoré jeho ďalšie zlúčeniny. V roku 1820 Kochlen navrhol použiť dvojchróman draselný ako moridlo na farbenie látok. V roku 1884 sa začalo aktívne používanie rozpustných zlúčenín chrómu ako tanínov v kožiarskom priemysle. Chromit bol prvýkrát použitý vo Francúzsku v roku 1879 ako žiaruvzdorná látka, ale jeho hlavné použitie sa začalo v 80. rokoch 19. storočia v Anglicku a Švédsku, keď sa priemyselné tavenie ferochrómu začalo zrýchľovať. V malom množstve dokázali získať ferochróm už na začiatku 19. storočia, preto Berthier ešte v roku 1821 navrhol zredukovať zmes oxidov železa a chrómu dreveným uhlím v tégliku. Prvý patent na výrobu chrómovej ocele bol vydaný v roku 1865. Priemyselná výroba ferochrómu s vysokým obsahom uhlíka začala pomocou vysokých pecí redukovať chromit koksom. Ferochróm koniec 19. storočia. bola veľmi nízkej kvality, pretože zvyčajne obsahovala 7 – 8 % chrómu a bola známa ako „tasmánske surové železo“ vďaka tomu, že pôvodná železno-chrómová ruda bola dovezená z Tasmánie. Zlom vo výrobe ferochrómu nastal v roku 1893, keď Henri Moissan prvýkrát tavil vysoko uhlíkový ferochróm obsahujúci 60 % Cr. Hlavným úspechom v tomto odvetví bolo nahradenie vysokej pece elektrickou oblúkovou pecou, ktorú vytvoril Moissan, čo umožnilo zvýšiť teplotu procesu, znížiť spotrebu energie a výrazne zlepšiť kvalitu taveného ferochrómu, ktorý začal obsahovať 67–71 % Cr a 4–6 % C. Moissanova metóda je stále základom modernej priemyselnej výroby ferochrómu. Redukcia chromitu sa zvyčajne vykonáva v otvorených elektrických oblúkových peciach a vsádzka sa nakladá zhora. Medzi elektródami ponorenými do náboja sa vytvorí oblúk.

Chróm sa v prírode vyskytuje najmä vo forme chrómovej železnej rudy Fe(CrO 2) 2 (železný chromit). Ferochróm sa z neho získava redukciou v elektrických peciach koksom (uhlíkom):

FeO Cr 2 O 3 + 4C → Fe + 2Cr + 4CO

6) pomocou elektrolýzy sa elektrolytický chróm získava z roztoku anhydridu kyseliny chrómovej vo vode s prídavkom kyseliny sírovej. V tomto prípade na katódach prebiehajú hlavne 3 procesy:

– redukcia šesťmocného chrómu na trojmocný chróm s jeho prechodom do roztoku;

– vypúšťanie vodíkových iónov s uvoľňovaním plynného vodíka;

– vypúšťanie iónov obsahujúcich šesťmocný chróm so zrážaním kovového chrómu;

Cr207 2− + 14Н + + 12е − = 2Сr + 7H20

Vo svojej voľnej forme je to modro-biely kov s kubickou mriežkou centrovanou na telo, a = 0,28845 nm. Pri teplote 39 °C prechádza z paramagnetického stavu do antiferomagnetického stavu (Néelov bod).

Stabilný na vzduchu. Pri 300 °C horí za vzniku zeleného oxidu chromitého Cr 2 O 3, ktorý má amfotérne vlastnosti. Tavením Cr 2 O 3 s alkáliami sa získavajú chromity

Napriek veľkému významu ferochrómu s vysokým obsahom uhlíka pre výrobu mnohých druhov nehrdzavejúcich ocelí nie je vhodný na tavenie niektorých ocelí s vysokým obsahom chrómu, pretože prítomnosť uhlíka (vo forme karbidu Cr 23 C 6 kryštalizujúceho pozdĺž hranice zŕn) ich robí krehkými a ľahko náchylnými na koróziu. Výroba nízkouhlíkového ferochrómu sa začala rozvíjať so začiatkom využívania priemyselnej aluminotermickej redukcie chromitu. V súčasnosti je aluminotermický proces nahradený silikotermickým procesom (Perrinov proces) a simplexným procesom, ktorý spočíva v zmiešaní vysoko uhlíkového ferochrómu s čiastočne oxidovaným ferochrómovým práškom, následnom briketovaní a zahriatí na 1360 °C vo vákuu. Ferochróm pripravený simplexovým procesom zvyčajne obsahuje iba 0,008 % uhlíka a brikety z neho vyrobené sa ľahko rozpustia v roztavenej oceli.

Trh s ferochrómom je cyklický. Svetová produkcia ferochrómu v roku 2000 bola 4,8 milióna ton av roku 2001 kvôli nízkemu dopytu 3,4 milióna ton. V roku 2002 dopyt po ferochróme opäť zosilnel. Prvé miesto na svete v tavení ferochrómu zaujíma juhoafrická „veľká dvojka“ – Xstrata South Africa (Pty) Ltd. (dcérska spoločnosť Xstrata AG) a Samancor Chrome Division (dcérska spoločnosť Samancor Ltd.). Tvoria až 40 % svetovej tavby ferochrómu. V Južnej Afrike a Fínsku sa vyrába hlavne vsádzkový chróm (z anglického charge - load coal) s obsahom 52–55 % Cr a v Číne, Rusku, Zimbabwe, Kazachstane ferochróm s obsahom nad 60 % Cr. Ferochróm sa používa ako legovacia prísada pre nízkolegované ocele. Pri obsahu chrómu viac ako 12% oceľ takmer nehrdzavie.

Odolnosť zliatin železa proti korózii sa dá výrazne zvýšiť nanesením tenkej vrstvy chrómu na ich povrch. Tento postup sa nazýva chrómovanie. Pochrómované vrstvy dobre odolávajú vlhku, morskému vzduchu, vode z vodovodu, dusičnej a mnohým organickým kyselinám. Všetky metódy chrómovania možno rozdeliť na dva typy - difúzne a elektrolytické. Becker-Davies-Steinbergova difúzna metóda zahŕňa zahriatie chrómovaného produktu na 1050–1100 °C vo vodíkovej atmosfére, naplnenej zmesou ferochrómu a žiaruvzdorného materiálu, vopred upraveného chlorovodíkom pri 1050 °C. v póroch žiaruvzdorného materiálu sa odparuje a chrómuje produkt. Počas procesu elektrolytického chrómovania sa na povrchu obrobku ukladá kov, ktorý pôsobí ako katóda. Elektrolytom je často zlúčenina šesťmocného chrómu (zvyčajne CrO3) rozpustená vo vodnej H2S04. Chrómové nátery sú buď ochranné alebo dekoratívne. Hrúbka ochranných náterov dosahuje 0,1 mm, nanášajú sa priamo na výrobok a dodávajú mu zvýšenú odolnosť proti opotrebeniu. Dekoratívne nátery majú estetickú hodnotu a nanášajú sa na podvrstvu iného kovu (niklu alebo medi), ktorý plní vlastnú ochrannú funkciu. Hrúbka takéhoto povlaku je iba 0,0002–0,0005 mm.

4. BIOLOGICKÁ ÚLOHA CHROMU

Chróm je stopový prvok potrebný pre normálny vývoj a fungovanie ľudského tela. Zistilo sa, že iba trojmocný chróm sa zúčastňuje biochemických procesov. Jeho najdôležitejšou biologickou úlohou je regulácia metabolizmu sacharidov a hladiny glukózy v krvi. Chróm je integrálnou súčasťou nízkomolekulárneho komplexu – glukózového tolerančného faktora (GTF), ktorý uľahčuje interakciu bunkových receptorov s inzulínom, čím znižuje jeho potrebu organizmu. Faktor tolerancie zosilňuje pôsobenie inzulínu vo všetkých metabolických procesoch s jeho účasťou. Okrem toho sa chróm podieľa na regulácii metabolizmu cholesterolu a je aktivátorom niektorých enzýmov.

Obsah chrómu v ľudskom tele je 6–12 mg. Neexistujú žiadne presné informácie o fyziologickej potrebe človeka pre tento prvok, navyše silne závisí od povahy stravy (napríklad sa výrazne zvyšuje s nadbytkom cukru v strave). Podľa rôznych odhadov je denný príjem chrómu v tele 20–300 mcg. Ukazovateľom zásobovania organizmu chrómom je jeho obsah vo vlasoch (norma je 0,15–0,5 mcg/g). Na rozdiel od mnohých mikroelementov sa obsah chrómu v telesných tkanivách (s výnimkou pľúc) s pribúdajúcim vekom znižuje.

Koncentrácia prvku v rastlinnej potrave je rádovo nižšia ako jeho koncentrácia v tkanivách cicavcov. Obsah chrómu v pivovarských kvasniciach je obzvlášť vysoký, okrem toho sa vo výraznom množstve nachádza v mäse, pečeni, strukovinách a celozrnných výrobkoch. Nedostatok chrómu v organizme môže spôsobiť stav podobný cukrovke, prispieť k rozvoju aterosklerózy a narušeniu vyššej nervovej činnosti.

Všetky zlúčeniny chrómu už v relatívne malých koncentráciách (frakcie miligramov na m 3 pre atmosféru) pôsobia na organizmus toxicky. Zvlášť nebezpečné sú v tomto smere rozpustné zlúčeniny šesťmocného chrómu, ktoré majú alergické, mutagénne a karcinogénne účinky.

Pri ich výrobe dochádza k otravám chrómom a jeho zlúčeninami; v strojárstve (galvanické povlaky); metalurgia (legovacie prísady, zliatiny, žiaruvzdorné materiály); pri výrobe kože, farieb a pod. Toxicita zlúčenín chrómu závisí od ich chemickej štruktúry: dichrómany sú toxickejšie ako chrómany, zlúčeniny Cr (VI) sú toxickejšie ako zlúčeniny Cr (II), Cr (III). Počiatočné formy ochorenia sa prejavujú pocitom sucha a bolesti v nose, bolesťami hrdla, sťaženým dýchaním, kašľom a pod.; môžu po zastavení kontaktu s prehliadačom Chromium zmiznúť. Pri dlhodobom kontakte so zlúčeninami chrómu sa vyvíjajú príznaky chronickej otravy: bolesť hlavy, slabosť, dyspepsia, strata hmotnosti a iné. Funkcie žalúdka, pečene a pankreasu sú narušené. Možná bronchitída, bronchiálna astma, difúzna pneumoskleróza. Pri kontakte s chrómom na koži sa môže vyvinúť dermatitída a ekzém. Podľa niektorých údajov majú zlúčeniny chrómu, najmä Cr(III), karcinogénny účinok.
chrómovanie Zníženie obsahu chrómu v potravinách a krvi vedie k zníženiu rýchlosti rastu, zvýšeniu

Ripan R., Ceteanu I. Anorganická chémia, zv. – M.: Mir, 1972.

Chromium(lat. Cromium), Cr, chemický prvok skupiny VI periodického systému Mendelejeva, atómové číslo 24, atómová hmotnosť 51,996; kov modro-oceľovej farby.

Prírodné stabilné izotopy: 50 Cr (4,31 %), 52 Cr (87,76 %), 53 Cr (9,55 %) a 54 Cr (2,38 %). Z umelých rádioaktívnych izotopov je najdôležitejší 51Cr (polčas rozpadu T ½ = 27,8 dňa), ktorý sa používa ako izotopový indikátor.

Historický odkaz. Chróm objavil v roku 1797 L. N. Vauquelin v minerále krokoit - prírodný chróman olovnatý PbCrO 4 . Chróm dostal svoj názov z gréckeho slova chroma - farba, farba (kvôli rozmanitosti farieb jeho zlúčenín). Nezávisle od Vauquelina objavil chróm v krokoite v roku 1798 nemecký vedec M. G. Klaproth.

Distribúcia chrómu v prírode. Priemerný obsah chrómu v zemskej kôre (clarke) je 8,3·10 -3%. Tento prvok je pravdepodobne viac charakteristický pre zemský plášť, keďže ultramafické horniny, o ktorých sa predpokladá, že sú svojím zložením najbližšie k zemskému plášťu, sú obohatené o chróm (2·10 -4%). Chróm tvorí masívne a rozšírené rudy v ultramafických horninách; S nimi je spojený vznik najväčších ložísk chrómu. V zásaditých horninách obsah chrómu dosahuje len 2·10 -2%, v kyslých - 2,5·10 -3%, v sedimentárnych horninách (pieskovcoch) - 3,5·10 -3%, v ílovitých bridliciach - 9·10 -3 %. Chróm je relatívne slabý vodný migrant; Obsah chrómu v morskej vode je 0,00005 mg/l.

Vo všeobecnosti je chróm kov v hlbokých zónach Zeme; kamenné meteority (analógy plášťa) sú tiež obohatené o chróm (2,7·10 -1%). Je známych viac ako 20 minerálov chrómu. Priemyselný význam majú len chrómové spinely (do 54 % Cr); okrem toho je chróm obsiahnutý v množstve ďalších minerálov, ktoré často sprevádzajú chrómové rudy, ale samotné nemajú praktickú hodnotu (uvarovit, volkonskoit, kemerit, fuchsit).

Fyzikálne vlastnosti chrómu. Chróm je tvrdý, ťažký, žiaruvzdorný kov. Čistý chróm je tvárny. Kryštalizuje v mriežke centrovanej na telo, a = 2,885 Á (20 °C); pri 1830 °C je možné transformovať na modifikáciu s plošne centrovanou mriežkou, a = 3,69 Å.

Atómový polomer 1,27 Á; iónové polomery Cr 2+ 0,83 Å, Cr 3+ 0,64 Å, Cr 6+ 0,52 Å. Hustota 7,19 g/cm3; tpl 1890 °C; bod varu 2480 °C. Špecifická tepelná kapacita 0,461 kJ/(kg K) (25°C); tepelný koeficient lineárnej rozťažnosti 8,24·10 -6 (pri 20 °C); súčiniteľ tepelnej vodivosti 67 W/(m K) (20 °C); elektrický odpor 0,414 μΩ m (20 °C); tepelný koeficient elektrického odporu v rozmedzí 20-600 °C je 3,01·10 -3. Chróm je antiferomagnetický, špecifická magnetická susceptibilita 3,6·10 -6. Tvrdosť vysoko čistého chrómu podľa Brinella je 7-9 Mn/m2 (70-90 kgf/cm2).

Chemické vlastnosti chrómu. Vonkajšia elektronická konfigurácia atómu chrómu je 3d 5 4 s 1. V zlúčeninách zvyčajne vykazuje oxidačné stavy +2, +3, +6, spomedzi nich je najstabilnejší Cr 3+; Sú známe jednotlivé zlúčeniny, v ktorých má chróm oxidačné stavy +1, +4, +5. Chróm je chemicky neaktívny. Za normálnych podmienok je odolný voči kyslíku a vlhkosti, no spája sa s fluórom za vzniku CrF 3 . Nad 600 °C interaguje s vodnou parou za vzniku Cr 2 O 3; dusík - Cr2N, CrN; uhlík - Cr 23 C 6, Cr 7 C 3, Cr 3 C 2; síra - Cr2S3. Pri fúzii s bórom vytvára borid CrB a s kremíkom silicidy Cr 3 Si, Cr 2 Si 3, CrSi 2. Chróm tvorí zliatiny s mnohými kovmi. Interakcia s kyslíkom je spočiatku dosť aktívna, potom sa prudko spomalí v dôsledku vytvorenia oxidového filmu na povrchu kovu. Pri 1200 °C sa film zničí a oxidácia opäť rýchlo pokračuje. Chróm sa vznieti v kyslíku pri 2000 °C za vzniku tmavozeleného oxidu chrómu (III) Cr2O3. Okrem oxidu (III) sú známe ďalšie zlúčeniny s kyslíkom, napríklad CrO, CrO3, získané nepriamo. Chróm ľahko reaguje so zriedenými roztokmi kyseliny chlorovodíkovej a sírovej za vzniku chloridu a síranu chrómového a uvoľňuje vodík; Vodka Regia a kyselina dusičná pasivujú chróm.

So zvyšujúcim sa stupňom oxidácie sa zvyšujú kyslé a oxidačné vlastnosti chrómu. Deriváty Cr 2+ sú veľmi silné redukčné činidlá. Ión Cr 2+ vzniká v prvej fáze rozpúšťania chrómu v kyselinách alebo pri redukcii Cr 3+ v kyslom roztoku so zinkom. Hydrát oxidu Cr(OH)2 sa po dehydratácii zmení na Cr203. Zlúčeniny Cr 3+ sú na vzduchu stabilné. Môžu to byť redukčné aj oxidačné činidlá. Cr 3+ je možné redukovať v kyslom roztoku so zinkom na Cr 2+ alebo oxidovať v alkalickom roztoku na CrO 4 2- brómom a inými oxidačnými činidlami. Hydroxid Cr(OH) 3 (alebo skôr Cr 2 O 3 nH 2 O) je amfotérna zlúčenina, ktorá tvorí soli s katiónom Cr 3+ alebo soli kyseliny chrómovej HC-O 2 - chromity (napríklad KS-O 2, NaCr02). Zlúčeniny Cr 6+: anhydrid chrómu CrO 3, kyseliny chrómové a ich soli, z ktorých najvýznamnejšie sú chrómany a dichrómany - silné oxidačné činidlá. Chróm tvorí veľké množstvo solí s kyselinami obsahujúcimi kyslík. Sú známe komplexné zlúčeniny chrómu; Obzvlášť početné sú komplexné zlúčeniny Cr 3+, v ktorých má chróm koordinačné číslo 6. Existuje značný počet zlúčenín peroxidu chrómu

Získava sa Chrome. V závislosti od účelu použitia sa získa chróm rôzneho stupňa čistoty. Surovinou sú zvyčajne chrómové spinely, ktoré sú obohatené a následne tavené potašom (alebo sódou) za prítomnosti vzdušného kyslíka. Vo vzťahu k hlavnej zložke rúd obsahujúcich Cr3+ je reakcia nasledovná:

2FeCr204 + 4K2C03 + 3,502 = 4K2Cr04 + Fe203 + 4CO2.

Vzniknutý chróman draselný K 2 CrO 4 sa vylúhuje horúcou vodou a pôsobením H 2 SO 4 sa mení na dvojchróman K 2 Cr 2 O 7. Ďalej pôsobením koncentrovaného roztoku H 2 SO 4 na K 2 Cr 2 O 7 sa získa anhydrid chrómu C 2 O 3 alebo zahrievaním K 2 Cr 2 O 7 so sírou - oxid chrómu C 2 O 3.

Najčistejší chróm sa v priemyselných podmienkach získava buď elektrolýzou koncentrovaných vodných roztokov CrO 3 alebo Cr 2 O 3 s obsahom H 2 SO 4, alebo elektrolýzou síranu chrómového Cr 2 (SO 4) 3. V tomto prípade sa chróm uvoľňuje na katóde vyrobenej z hliníka alebo nehrdzavejúcej ocele. Úplné čistenie od nečistôt sa dosiahne úpravou chrómu obzvlášť čistým vodíkom pri vysokých teplotách (1500-1700 °C).

Čistý chróm je možné získať aj elektrolýzou tavenín CrF 3 alebo CrCl 3 v zmesi s fluoridmi sodnými, draselnými, vápenatými pri teplote okolo 900 °C v argónovej atmosfére.

Chróm sa v malých množstvách získava redukciou Cr 2 O 3 hliníkom alebo kremíkom. Pri aluminotermickej metóde sa predhriata zmes Cr 2 O 3 a Al prášku alebo hoblín s prísadami oxidačného činidla vloží do téglika, kde sa reakcia rozprúdi zapálením zmesi Na 2 O 2 a Al až do naplnenia téglika Chróm a troska. Silikotermický chróm sa taví v oblúkových peciach. Čistota výsledného chrómu je určená obsahom nečistôt v Cr 2 O 3 a v Al alebo Si použitých na redukciu.

Zliatiny chrómu - ferochróm a kremík chróm - sa vyrábajú vo veľkom meradle v priemysle.

Aplikácia chrómu. Použitie chrómu je založené na jeho tepelnej odolnosti, tvrdosti a odolnosti proti korózii. Chróm sa používa predovšetkým na tavenie chrómových ocelí. Hliník- a silikotermický chróm sa používa na tavenie nichrómu, nimonicu, iných zliatin niklu a stelitu.

Značné množstvo chrómu sa používa na dekoratívne nátery odolné voči korózii. Práškový chróm je široko používaný pri výrobe kovokeramických výrobkov a materiálov pre zváracie elektródy. Chróm vo forme iónu Cr 3+ je nečistotou v rubíne, ktorý sa používa ako drahokam a laserový materiál. Zlúčeniny chrómu sa používajú na leptanie látok počas farbenia. Niektoré soli chrómu sa používajú ako súčasť opaľovacích roztokov v kožiarskom priemysle; PbCrO 4 , ZnCrO 4 , SrCrO 4 - podobné umelecké farby. Chrómmagnezitové žiaruvzdorné výrobky sa vyrábajú zo zmesi chromitu a magnezitu.

Zlúčeniny chrómu (najmä deriváty Cr 6+) sú toxické.

Chróm v tele. Chróm je jedným z biogénnych prvkov a je neustále obsiahnutý v tkanivách rastlín a živočíchov. Priemerný obsah chrómu v rastlinách je 0,0005% (92-95% chrómu sa hromadí v koreňoch), u zvierat - od desať tisícin do desať milióntin percenta. V planktonických organizmoch je akumulačný koeficient chrómu enormný - 10 000-26 000. Vyššie rastliny neznášajú koncentrácie chrómu vyššie ako 3-10 -4 mol/l. V listoch je prítomný vo forme nízkomolekulárneho komplexu, ktorý nie je spojený so subcelulárnymi štruktúrami. U zvierat sa chróm podieľa na metabolizme lipidov, bielkovín (súčasť enzýmu trypsín) a uhľohydrátov (štrukturálna zložka glukózo-rezistentného faktora). Hlavným zdrojom chrómu u zvierat a ľudí je potrava. Zníženie obsahu chrómu v potravinách a krvi vedie k zníženiu rýchlosti rastu, zvýšeniu cholesterolu v krvi a zníženiu citlivosti periférnych tkanív na inzulín.

Pri ich výrobe dochádza k otrave chrómom a jeho zlúčeninami; v strojárstve (galvanické povlaky); metalurgia (legovacie prísady, zliatiny, žiaruvzdorné materiály); pri výrobe kože, farieb a pod. Toxicita zlúčenín chrómu závisí od ich chemickej štruktúry: dichrómany sú toxickejšie ako chrómany, zlúčeniny Cr (VI) sú toxickejšie ako zlúčeniny Cr (II), Cr (III). Počiatočné formy ochorenia sa prejavujú pocitom sucha a bolesti v nose, bolesťami hrdla, sťaženým dýchaním, kašľom a pod.; môžu po zastavení kontaktu s prehliadačom Chromium zmiznúť. Pri dlhodobom kontakte so zlúčeninami chrómu sa vyvíjajú príznaky chronickej otravy: bolesť hlavy, slabosť, dyspepsia, strata hmotnosti a iné. Funkcie žalúdka, pečene a pankreasu sú narušené. Možná bronchitída, bronchiálna astma, difúzna pneumoskleróza. Pri kontakte s chrómom na koži sa môže vyvinúť dermatitída a ekzém. Podľa niektorých údajov majú zlúčeniny chrómu, najmä Cr(III), karcinogénny účinok.