โครเมียมมีคุณสมบัติอย่างไรต่อโลหะ? วิชาเลือก "โครเมียมและสารประกอบของมัน" ลักษณะทางกายภาพของโครเมียม

เนื้อหาของบทความ

โครเมียม– (โครเมียม) Cr ธาตุเคมี 6(VIb) ของกลุ่มตารางธาตุ เลขอะตอม 24 มวลอะตอม 51.996 มีไอโซโทปของโครเมียมที่รู้จัก 24 ชนิดตั้งแต่ 42 Cr ถึง 66 Cr ไอโซโทป 52 Cr, 53 Cr, 54 Cr มีความเสถียร องค์ประกอบไอโซโทปของโครเมียมธรรมชาติ: 50 Cr (ครึ่งชีวิต 1.8 10 17 ปี) – 4.345%, 52 Cr – 83.489%, 53 Cr – 9.501%, 54 Cr – 2.365% สถานะออกซิเดชันหลักคือ +3 และ +6

ในปี ค.ศ. 1761 ศาสตราจารย์วิชาเคมีที่มหาวิทยาลัยเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก Johann Gottlob Lehmann ที่ตีนเขาด้านตะวันออกของเทือกเขาอูราลที่เหมืองเบเรซอฟสกี้ ค้นพบแร่สีแดงมหัศจรรย์ ซึ่งเมื่อบดเป็นผงจะได้สีเหลืองสดใส ในปี ค.ศ. 1766 เลห์แมนได้นำตัวอย่างแร่ดังกล่าวมาที่เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก หลังจากบำบัดผลึกด้วยกรดไฮโดรคลอริกแล้ว เขาได้ตะกอนสีขาวซึ่งเขาค้นพบตะกั่ว เลห์มันน์เรียกแร่ตะกั่วแดงไซบีเรีย (plomb rouge de Sibérie) ซึ่งปัจจุบันทราบกันว่าเป็นโครโคไซต์ (จากภาษากรีก "krokos" - หญ้าฝรั่น) ซึ่งเป็นตะกั่วโครเมตตามธรรมชาติ PbCrO 4

Peter Simon Pallas นักเดินทางและนักธรรมชาติวิทยาชาวเยอรมัน (พ.ศ. 2284-2354) นำคณะสำรวจของสถาบันวิทยาศาสตร์เซนต์ปีเตอร์สเบิร์กไปยังพื้นที่ตอนกลางของรัสเซียและในปี พ.ศ. 2313 ได้ไปเยี่ยมชมเทือกเขาอูราลตอนใต้และตอนกลางรวมถึงเหมืองเบเรซอฟสกี้และเช่นเดียวกับเลห์มันน์ก็กลายเป็น สนใจจระเข้. พัลลัสเขียนว่า “แร่ตะกั่วแดงที่น่าทึ่งนี้ไม่พบในแหล่งอื่นใด เมื่อบดเป็นผงจะเปลี่ยนเป็นสีเหลืองและสามารถนำไปใช้ในงานศิลปะขนาดจิ๋วได้” แม้จะมีความหายากและความยากลำบากในการส่งมอบจระเข้จากเหมือง Berezovsky ไปยังยุโรป (ใช้เวลาเกือบสองปี) แต่การใช้แร่ดังกล่าวเป็นสารแต่งสีก็ได้รับการชื่นชม ในลอนดอนและปารีสเมื่อปลายศตวรรษที่ 17 ผู้สูงศักดิ์ทุกคนนั่งในรถม้าที่ทาสีด้วยจระเข้บดละเอียด นอกจากนี้ ตัวอย่างที่ดีที่สุดของตะกั่วแดงไซบีเรียยังช่วยเติมเต็มคอลเลกชันของตู้แร่วิทยาหลายแห่งในยุโรป

ในปี พ.ศ. 2339 Nicolas-Louis Vauquelin (พ.ศ. 2306-2372) ศาสตราจารย์วิชาเคมีจาก Paris Mineraological School ได้นำตัวอย่างโครคอยต์มาวิเคราะห์แร่ แต่ไม่พบสิ่งใดในนั้นนอกจากออกไซด์ของตะกั่ว เหล็ก และอะลูมิเนียม การวิจัยต่อเกี่ยวกับตะกั่วแดงไซบีเรีย Vaukelin ต้มแร่ด้วยสารละลายโปแตชและหลังจากแยกตะกอนสีขาวของตะกั่วคาร์บอเนตแล้วจะได้สารละลายสีเหลืองของเกลือที่ไม่รู้จัก เมื่อบำบัดด้วยเกลือตะกั่วจะเกิดตะกอนสีเหลืองขึ้นพร้อมกับเกลือปรอทซึ่งเป็นสีแดง และเมื่อเติมดีบุกคลอไรด์เข้าไป สารละลายจะกลายเป็นสีเขียว ด้วยการย่อยสลายโครโคไซต์ด้วยกรดแร่ เขาได้สารละลาย "กรดตะกั่วแดง" ซึ่งการระเหยของกรดนั้นทำให้เกิดผลึกสีแดงทับทิม (ปัจจุบันเห็นได้ชัดว่าเป็นโครเมียมแอนไฮไดรด์) หลังจากเผาพวกมันด้วยถ่านหินในเบ้าหลอมกราไฟท์ หลังจากปฏิกิริยา ฉันค้นพบผลึกโลหะรูปเข็มสีเทาที่หลอมละลายจำนวนมากซึ่งไม่รู้จักในเวลานั้น Vaukelin สังเกตเห็นการหักเหของแสงสูงของโลหะและความต้านทานต่อกรด

Vaukelin ตั้งชื่อธาตุโครเมียมใหม่ (จากภาษากรีก crwma - สี, สี) เนื่องจากมีสารประกอบหลากสีจำนวนมากที่ก่อตัวขึ้น จากการวิจัยของเขา Vauquelin เป็นคนแรกที่ระบุว่าสีมรกตของอัญมณีบางชนิดนั้นอธิบายได้จากส่วนผสมของสารประกอบโครเมียมในนั้น ตัวอย่างเช่น มรกตธรรมชาติเป็นเบริลสีเขียวเข้ม ซึ่งอะลูมิเนียมบางส่วนถูกแทนที่ด้วยโครเมียม

เป็นไปได้มากว่า Vauquelin ไม่ได้รับโลหะบริสุทธิ์ แต่เป็นคาร์ไบด์ตามที่เห็นได้จากรูปทรงเข็มของคริสตัลที่เกิดขึ้น แต่ Paris Academy of Sciences ยังคงบันทึกการค้นพบองค์ประกอบใหม่และตอนนี้ Vauquelin ได้รับการพิจารณาอย่างถูกต้องว่าเป็นผู้ค้นพบ องค์ประกอบหมายเลข 24

ยูริ ครูตยาคอฟ

โครเมียม เป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีเลขอะตอม 24 เป็นโลหะแข็ง-มันเงา เป็นโลหะสีเทา-เหล็ก ขัดเงาได้ดีและไม่ทำให้เสื่อมเสีย ใช้ในโลหะผสม เช่น สแตนเลส และเป็นสารเคลือบ ร่างกายมนุษย์ต้องการโครเมียมไตรวาเลนท์ในปริมาณเล็กน้อยในการเผาผลาญน้ำตาล แต่ Cr(VI) มีความเป็นพิษสูง

สารประกอบโครเมียมหลายชนิด เช่น โครเมียม (III) ออกไซด์และลีดโครเมต มีสีสันสดใสและใช้ในสีและเม็ดสี สีแดงของทับทิมเกิดจากการมีองค์ประกอบทางเคมีนี้ สารบางชนิด โดยเฉพาะโซเดียม เป็นสารออกซิไดซ์ที่ใช้ในการออกซิไดซ์สารประกอบอินทรีย์ และ (ร่วมกับกรดซัลฟิวริก) ในการทำความสะอาดเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการ นอกจากนี้ โครเมียม (VI) ออกไซด์ยังใช้ในการผลิตเทปแม่เหล็กอีกด้วย

การค้นพบและนิรุกติศาสตร์

ประวัติความเป็นมาของการค้นพบองค์ประกอบทางเคมีโครเมียมมีดังนี้ ในปี ค.ศ. 1761 Johann Gottlob Lehmann ค้นพบแร่สีส้มแดงในเทือกเขาอูราล และตั้งชื่อมันว่า "ตะกั่วแดงไซบีเรีย" แม้ว่าจะมีการระบุอย่างไม่ถูกต้องว่าเป็นสารประกอบของตะกั่วกับซีลีเนียมและเหล็ก แต่แท้จริงแล้ว วัสดุนั้นเป็นลีดโครเมตที่มีสูตรทางเคมี PbCrO 4 ปัจจุบันเป็นที่รู้จักในชื่อแร่โครคอนเต้

ในปี 1770 ปีเตอร์ ไซมอน พัลลาสได้ไปเยี่ยมชมสถานที่ซึ่งเลห์มันน์พบแร่ตะกั่วแดง ซึ่งมีคุณสมบัติที่มีประโยชน์มากในการเป็นเม็ดสีในสี การใช้ตะกั่วแดงไซบีเรียเป็นสีมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ Crocont สีเหลืองสดใสยังกลายเป็นแฟชั่นอีกด้วย

ในปี ค.ศ. 1797 Nicolas-Louis Vauquelin ได้รับตัวอย่างสีแดง โดยการผสม croconte กับกรดไฮโดรคลอริก เขาได้ CrO 3 ออกไซด์ โครเมียมถูกแยกเป็นองค์ประกอบทางเคมีในปี ค.ศ. 1798 วอเคลินได้มาจากการให้ความร้อนออกไซด์ด้วยถ่าน เขายังสามารถตรวจจับโครเมียมในอัญมณีเช่นทับทิมและมรกตได้อีกด้วย

ในช่วงทศวรรษที่ 1800 Cr ถูกใช้เป็นหลักในการทำสีย้อมและเกลือฟอกหนัง ปัจจุบัน 85% ของโลหะถูกใช้ในโลหะผสม ส่วนที่เหลือใช้ในอุตสาหกรรมเคมี วัสดุทนไฟ และอุตสาหกรรมหล่อ

การออกเสียงขององค์ประกอบทางเคมี โครเมียม สอดคล้องกับภาษากรีก χρῶμα ซึ่งหมายถึง "สี" เนื่องจากมีสารประกอบสีที่หลากหลายที่สามารถหาได้จากโครเมียม

การทำเหมืองแร่และการผลิต

องค์ประกอบที่ผลิตจากโครไมต์ (FeCr 2 O 4) แร่ประมาณครึ่งหนึ่งของโลกขุดได้ในแอฟริกาใต้ นอกจากนี้คาซัคสถาน อินเดีย และตุรกียังเป็นผู้ผลิตรายใหญ่อีกด้วย มีการสำรวจเงินฝากโครไมต์เพียงพอ แต่ในเชิงภูมิศาสตร์แล้วพวกมันกระจุกตัวอยู่ในคาซัคสถานและแอฟริกาตอนใต้

การสะสมของโลหะโครเมียมพื้นเมืองนั้นหาได้ยาก แต่ก็มีอยู่จริง ตัวอย่างเช่น มันถูกขุดที่เหมือง Udachnaya ในรัสเซีย อุดมไปด้วยเพชร และสภาพแวดล้อมที่ลดลงช่วยสร้างโครเมียมและเพชรบริสุทธิ์

สำหรับการผลิตโลหะทางอุตสาหกรรม แร่โครไมต์จะได้รับการบำบัดด้วยอัลคาไลหลอมเหลว (โซดาไฟ, NaOH) ในกรณีนี้จะเกิดโซเดียมโครเมต (Na 2 CrO 4) ซึ่งคาร์บอนลดลงเป็นออกไซด์ Cr 2 O 3 โลหะนี้ผลิตขึ้นโดยการให้ความร้อนออกไซด์ต่อหน้าอะลูมิเนียมหรือซิลิคอน

ในปี 2000 มีการขุดแร่โครไมต์ประมาณ 15 ล้านตันและแปรรูปเป็นเฟอร์โรโครม 4 ล้านตัน ซึ่งเป็นโลหะผสมโครเมียม-เหล็ก 70% โดยมีมูลค่าตลาดประมาณ 2.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ

ลักษณะสำคัญ

ลักษณะของโครเมียมองค์ประกอบทางเคมีนั้นเกิดจากการที่มันเป็นโลหะทรานซิชันของคาบที่สี่ของตารางธาตุและตั้งอยู่ระหว่างวาเนเดียมและแมงกานีส รวมอยู่ในกลุ่ม VI ละลายที่อุณหภูมิ 1907 °C เมื่อมีออกซิเจน โครเมียมจะก่อตัวเป็นชั้นออกไซด์บางๆ อย่างรวดเร็ว ซึ่งช่วยปกป้องโลหะจากการมีปฏิกิริยากับออกซิเจนเพิ่มเติม

เนื่องจากเป็นองค์ประกอบการเปลี่ยนผ่าน จะทำปฏิกิริยากับสารในสัดส่วนที่ต่างกัน ดังนั้นจึงเกิดสารประกอบซึ่งมีสถานะออกซิเดชันต่างกัน โครเมียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีสถานะพื้นฐานคือ +2, +3 และ +6 โดยที่ +3 มีความเสถียรมากที่สุด นอกจากนี้ ในบางกรณีที่พบไม่บ่อยนัก มีการสังเกตเงื่อนไข +1, +4 และ +5 สารประกอบโครเมียมในสถานะออกซิเดชัน +6 เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง

โครเมียมมีสีอะไร? องค์ประกอบทางเคมีให้สีทับทิม Cr 2 O 3 ที่ใช้สำหรับยังใช้เป็นเม็ดสีที่เรียกว่าโครเมียมสีเขียว กระจกสีเกลือสีเขียวมรกต โครเมียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่ทำให้ทับทิมมีสีแดง ดังนั้นจึงใช้ในการผลิตทับทิมสังเคราะห์

ไอโซโทป

ไอโซโทปของโครเมียมมีน้ำหนักอะตอมตั้งแต่ 43 ถึง 67 โดยทั่วไป องค์ประกอบทางเคมีนี้ประกอบด้วยรูปแบบที่เสถียรสามรูปแบบ: 52 Cr, 53 Cr และ 54 Cr ในจำนวนนี้ 52 Cr เป็นโครเมียมที่พบมากที่สุด (83.8% ของโครเมียมธรรมชาติทั้งหมด) นอกจากนี้ มีการอธิบายไอโซโทปรังสี 19 ไอโซโทป ซึ่งเสถียรที่สุดคือ 50 Cr และมีครึ่งชีวิตเกิน 1.8x10 17 ปี 51 Cr มีครึ่งชีวิต 27.7 วัน และสำหรับไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีอื่นๆ ทั้งหมดนั้นไม่เกิน 24 ชั่วโมง และส่วนใหญ่จะใช้เวลาน้อยกว่าหนึ่งนาที องค์ประกอบยังมีสถานะเมตาสองสถานะ

ตามกฎแล้วไอโซโทปของโครเมียมในเปลือกโลกจะมาพร้อมกับไอโซโทปของแมงกานีสซึ่งใช้ในทางธรณีวิทยา 53 Cr เกิดขึ้นระหว่างการสลายกัมมันตภาพรังสีที่ 53 Mn อัตราส่วนไอโซโทป Mn/Cr ช่วยเสริมเบาะแสอื่นๆ เกี่ยวกับประวัติศาสตร์ยุคแรกเริ่มของระบบสุริยะ การเปลี่ยนแปลงอัตราส่วน 53 Cr/ 52 Cr และ Mn/Cr จากอุกกาบาตที่แตกต่างกันพิสูจน์ว่านิวเคลียสของอะตอมใหม่ถูกสร้างขึ้นก่อนการก่อตัวของระบบสุริยะ

องค์ประกอบทางเคมี โครเมียม: คุณสมบัติสูตรของสารประกอบ

โครเมียม (III) ออกไซด์ Cr 2 O 3 หรือที่เรียกว่าเซสควิออกไซด์ เป็นหนึ่งในสี่ออกไซด์ขององค์ประกอบทางเคมีนี้ ได้มาจากโครไมต์ สารประกอบสีเขียวมักเรียกว่า "สีเขียวโครเมียม" เมื่อใช้เป็นเม็ดสีสำหรับเคลือบฟันและสีเคลือบแก้ว ออกไซด์สามารถละลายในกรด เกิดเป็นเกลือ และในอัลคาไล - โครไมต์หลอมเหลว

โพแทสเซียมไดโครเมต

K 2 Cr 2 O 7 เป็นสารออกซิไดซ์ที่ทรงพลังและเป็นที่ต้องการในการทำความสะอาดเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการจากสารอินทรีย์ เพื่อจุดประสงค์นี้จึงใช้สารละลายอิ่มตัว อย่างไรก็ตาม บางครั้งก็ถูกแทนที่ด้วยโซเดียมไบโครเมตโดยขึ้นอยู่กับความสามารถในการละลายที่สูงขึ้นของสารชนิดหลัง นอกจากนี้ยังสามารถควบคุมกระบวนการออกซิเดชันของสารประกอบอินทรีย์ โดยเปลี่ยนแอลกอฮอล์ปฐมภูมิเป็นอัลดีไฮด์แล้วเปลี่ยนเป็นคาร์บอนไดออกไซด์

โพแทสเซียมไดโครเมตสามารถทำให้เกิดโรคผิวหนังโครเมียมได้ โครเมียมมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดอาการแพ้และนำไปสู่การพัฒนาของโรคผิวหนัง โดยเฉพาะที่มือและแขนซึ่งเป็นเรื้อรังและรักษาได้ยาก เช่นเดียวกับสารประกอบ Cr(VI) อื่นๆ โพแทสเซียม ไบโครเมตเป็นสารก่อมะเร็ง จะต้องจัดการด้วยถุงมือและอุปกรณ์ป้องกันที่เหมาะสม

กรดโครมิก

สารประกอบนี้มีโครงสร้างสมมุติฐาน H 2 CrO 4 . กรดโครมิกหรือกรดไดโครมิกไม่เกิดขึ้นในธรรมชาติ แต่พบไอออนของพวกมันในสารต่างๆ “กรดโครมิก” ที่หาซื้อได้ตามท้องตลาดนั้น แท้จริงแล้วคือกรดแอนไฮไดรด์ - CrO 3 ไตรออกไซด์

ตะกั่ว (II) โครเมต

PbCrO 4 มีสีเหลืองสดใสและไม่ละลายในน้ำ ด้วยเหตุนี้จึงพบว่าใช้เป็นเม็ดสีที่เรียกว่ามงกุฎเหลือง

Cr และพันธะเพนตะวาเลนต์

โครเมียมมีความโดดเด่นด้วยความสามารถในการสร้างพันธะเพนตะวาเลนต์ สารประกอบนี้สร้างขึ้นโดย Cr(I) และอนุมูลไฮโดรคาร์บอน พันธะเพนตะวาเลนต์เกิดขึ้นระหว่างอะตอมโครเมียมสองอะตอม สูตรสามารถเขียนเป็น Ar-Cr-Cr-Ar โดยที่ Ar แสดงถึงกลุ่มอะโรมาติกเฉพาะ

แอปพลิเคชัน

โครเมียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีคุณสมบัตินำไปใช้ประโยชน์ต่างๆ มากมาย ซึ่งบางส่วนมีดังต่อไปนี้

ให้ความทนทานต่อการกัดกร่อนของโลหะและมีพื้นผิวมันวาว ดังนั้นโครเมียมจึงรวมอยู่ในโลหะผสม เช่น สแตนเลส ที่ใช้ในเครื่องครัว เป็นต้น นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการชุบโครเมี่ยม

โครเมียมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาต่างๆ ใช้ทำแม่พิมพ์สำหรับเผาอิฐ เกลือของมันใช้สำหรับหนังสีแทน โพแทสเซียม ไบโครเมตใช้สำหรับออกซิเดชันของสารประกอบอินทรีย์ เช่น แอลกอฮอล์และอัลดีไฮด์ รวมถึงทำความสะอาดเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการ ทำหน้าที่เป็นสารยึดเกาะสำหรับการย้อมผ้า และยังใช้ในการถ่ายภาพและการพิมพ์ภาพถ่ายอีกด้วย

CrO 3 ใช้ทำเทปแม่เหล็ก (เช่น สำหรับการบันทึกเสียง) ซึ่งมีคุณสมบัติที่ดีกว่าฟิล์มที่มีเหล็กออกไซด์

บทบาททางชีววิทยา

ไตรวาเลนท์โครเมียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่จำเป็นสำหรับการเผาผลาญน้ำตาลในร่างกายมนุษย์ ในทางตรงกันข้าม Cr เฮกซะวาเลนท์มีความเป็นพิษสูง

มาตรการป้องกัน

โลหะโครเมียมและสารประกอบ Cr(III) โดยทั่วไปไม่ถือว่าเป็นอันตรายต่อสุขภาพ แต่สารที่มี Cr(VI) อาจเป็นพิษได้หากกินหรือสูดดม สารเหล่านี้ส่วนใหญ่ระคายเคืองต่อดวงตา ผิวหนัง และเยื่อเมือก เมื่อได้รับสารเป็นเวลานาน สารประกอบโครเมียม (VI) อาจทำให้ดวงตาเสียหายได้หากไม่ได้รับการรักษาอย่างเหมาะสม นอกจากนี้ยังเป็นสารก่อมะเร็งที่ได้รับการยอมรับอีกด้วย ปริมาณที่ร้ายแรงขององค์ประกอบทางเคมีนี้คือประมาณครึ่งช้อนชา ตามคำแนะนำขององค์การอนามัยโลก ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของ Cr (VI) ในน้ำดื่มคือ 0.05 มก. ต่อลิตร

เนื่องจากสารประกอบโครเมียมถูกนำมาใช้ในสีย้อมและหนังสีแทน จึงมักพบในดินและน้ำใต้ดินจากพื้นที่อุตสาหกรรมร้างซึ่งต้องมีการทำความสะอาดและฟื้นฟูสิ่งแวดล้อม สีรองพื้นที่มี Cr(VI) ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและยานยนต์

คุณสมบัติขององค์ประกอบ

คุณสมบัติทางกายภาพหลักของโครเมียมมีดังนี้:

เลขอะตอม: 24.
น้ำหนักอะตอม: 51.996.
จุดหลอมเหลว: 1890 °C.
จุดเดือด: 2482 °C.
สถานะออกซิเดชัน: +2, +3, +6
การกำหนดค่าอิเล็กตรอน: 3d 5 4s 1

"การวิจัยแห่งชาติมหาวิทยาลัยโปลีเทคนิค Tomsk"

สถาบันธรณีวิทยาและธรณีเคมีทรัพยากรธรรมชาติ

โครเมียม

ตามระเบียบวินัย:

เคมี

สมบูรณ์:

นักเรียนกลุ่ม 2G41 Tkacheva Anastasia Vladimirovna 10.29.2014

ตรวจสอบแล้ว:

อาจารย์ Stas Nikolay Fedorovich

ตำแหน่งในตารางธาตุ

โครเมียม- องค์ประกอบของกลุ่มย่อยด้านข้างของกลุ่มที่ 6 ของคาบที่ 4 ของระบบธาตุขององค์ประกอบทางเคมีของ D. I. Mendeleev มีเลขอะตอม 24 แสดงด้วยสัญลักษณ์ Cr(ละติน โครเมียม- สารง่ายๆ โครเมียม- โลหะหนักที่มีสีฟ้าอมขาว บางครั้ง Chrome ถูกจัดว่าเป็นโลหะประเภทเหล็ก

โครงสร้างอะตอม

17 Cl)2)8)7 - แผนภาพโครงสร้างอะตอม

1s2s2p3s3p - สูตรอิเล็กทรอนิกส์

อะตอมอยู่ในยุคที่ 3 และมีระดับพลังงาน 3 ระดับ

อะตอมอยู่ในกลุ่มที่ 7 ในกลุ่มย่อยหลัก - ที่ระดับพลังงานภายนอก 7 อิเล็กตรอน

คุณสมบัติขององค์ประกอบ

คุณสมบัติทางกายภาพ

โครเมียมเป็นโลหะมันวาวสีขาวที่มีโครงตาข่ายตรงกลางลูกบาศก์ a = 0.28845 นาโนเมตร มีคุณลักษณะด้านความแข็งและความเปราะบาง มีความหนาแน่น 7.2 กรัม/ซม.3 ซึ่งเป็นหนึ่งในโลหะบริสุทธิ์ที่แข็งที่สุด (รองจากเบริลเลียม ทังสเตน และยูเรเนียมเท่านั้น) ) โดยมีจุดหลอมเหลว 1903 องศา และมีจุดเดือดประมาณ 2570 องศา C. ในอากาศ พื้นผิวของโครเมียมถูกปกคลุมไปด้วยฟิล์มออกไซด์ ซึ่งช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติม การเติมคาร์บอนลงในโครเมียมจะช่วยเพิ่มความแข็งอีกด้วย

คุณสมบัติทางเคมี

โครเมียมเป็นโลหะเฉื่อยภายใต้สภาวะปกติ แต่เมื่อถูกความร้อนจะค่อนข้างมีฤทธิ์

ปฏิกิริยากับอโลหะ

เมื่อถูกความร้อนสูงกว่า 600°C โครเมียมจะเผาไหม้ในออกซิเจน:

4Cr + 3O 2 = 2Cr 2 O 3

ทำปฏิกิริยากับฟลูออรีนที่ 350°C กับคลอรีนที่ 300°C กับโบรมีนที่ความร้อนแดง ทำให้เกิดโครเมียม (III) เฮไลด์:

2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3

ทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000°C ให้เกิดไนไตรด์:

2Cr + N 2 = 2CrN

หรือ 4Cr + N 2 = 2Cr 2 N

2Cr + 3S = Cr 2 ส 3

ทำปฏิกิริยากับโบรอน คาร์บอน และซิลิคอน เกิดเป็นโบไรด์ คาร์ไบด์ และซิลิไซด์:

Cr + 2B = CrB 2 (การก่อตัวของ Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 4)

2Cr + 3C = Cr 2 C 3 (การก่อตัวของ Cr 23 C 6, Cr 7 B 3 ที่เป็นไปได้)

Cr + 2Si = CrSi 2 (การก่อตัวของ Cr 3 Si, Cr 5 Si 3, CrSi)

ไม่ทำปฏิกิริยาโดยตรงกับไฮโดรเจน

ปฏิสัมพันธ์กับน้ำ

เมื่อบดละเอียดและร้อน โครเมียมจะทำปฏิกิริยากับน้ำเกิดเป็นโครเมียม (III) ออกไซด์และไฮโดรเจน:

2Cr + 3H 2 O = Cr 2 O 3 + 3H 2

ปฏิกิริยากับกรด

ในชุดโลหะแรงดันไฟฟ้าเคมีไฟฟ้า โครเมียมจะอยู่ก่อนไฮโดรเจน โดยจะแทนที่ไฮโดรเจนจากสารละลายของกรดที่ไม่ออกซิไดซ์:

Cr + 2HCl = CrCl 2 + H 2;

Cr + H 2 SO 4 = CrSO 4 + H 2

เมื่อมีออกซิเจนในบรรยากาศจะเกิดเกลือโครเมียม (III):

4Cr + 12HCl + 3O 2 = 4CrCl 3 + 6H 2 O

กรดไนตริกและซัลฟิวริกเข้มข้นจะผ่านโครเมียม โครเมียมสามารถละลายได้เมื่อมีความร้อนสูงเท่านั้น เกลือของโครเมียม (III) และผลิตภัณฑ์ลดกรดเกิดขึ้น:

2Cr + 6H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O;

Cr + 6HNO 3 = Cr(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.

ปฏิกิริยากับรีเอเจนต์ที่เป็นด่าง

โครเมียมไม่ละลายในสารละลายอัลคาไลที่เป็นน้ำ แต่จะค่อยๆ ทำปฏิกิริยากับอัลคาไลที่ละลายจนเกิดเป็นโครไมต์และปล่อยไฮโดรเจนออกมา:

2Cr + 6KOH = 2KCrO 2 + 2K 2 O + 3H 2

ทำปฏิกิริยากับการละลายของสารออกซิไดซ์ที่เป็นด่าง เช่น โพแทสเซียมคลอเรต และโครเมียมจะถูกแปลงเป็นโพแทสเซียมโครเมต:

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

การนำโลหะกลับมาใช้ใหม่จากออกไซด์และเกลือ

โครเมียมเป็นโลหะที่มีฤทธิ์ซึ่งสามารถแทนที่โลหะจากสารละลายเกลือได้: 2Cr + 3CuCl 2 = 2CrCl 3 + 3Cu

คุณสมบัติของสารเชิงเดี่ยว

มีความเสถียรในอากาศเนื่องจากการทู่ ด้วยเหตุผลเดียวกัน มันไม่ทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกและกรดไนตริก ที่อุณหภูมิ 2,000 °C จะเผาไหม้เป็นโครเมียมสีเขียว (III) ออกไซด์ Cr 2 O 3 ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นแอมโฟเทอริก

สารประกอบของโครเมียมกับโบรอน (โบไรด์ Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 2, CrB 4 และ Cr 5 B 3) กับคาร์บอน (คาร์ไบด์ Cr 23 C 6, Cr 7 C 3 และ Cr 3 C 2) ถูกสังเคราะห์ด้วยซิลิคอน (ซิลิไซด์ Cr 3 Si, Cr 5 Si 3 และ CrSi) และไนโตรเจน (ไนไตรด์ CrN และ Cr 2 N)

สารประกอบ Cr(+2)

สถานะออกซิเดชัน +2 สอดคล้องกับออกไซด์ CrO พื้นฐาน (สีดำ) เกลือ Cr 2+ (สารละลายสีน้ำเงิน) ได้มาจากการลดเกลือ Cr 3+ หรือไดโครเมตด้วยสังกะสีในตัวกลางที่เป็นกรด (“ไฮโดรเจน ณ เวลาที่ปล่อยออกมา”):

เกลือ Cr 2+ ทั้งหมดนี้เป็นตัวรีดิวซ์ที่รุนแรงถึงจุดที่เมื่อยืนนิ่ง พวกมันจะแทนที่ไฮโดรเจนจากน้ำ ออกซิเจนในอากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด จะออกซิไดซ์ Cr 2+ ซึ่งส่งผลให้สารละลายสีน้ำเงินเปลี่ยนเป็นสีเขียวอย่างรวดเร็ว

ไฮดรอกไซด์ Cr(OH) 2 สีน้ำตาลหรือสีเหลืองจะตกตะกอนเมื่อเติมอัลคาไลลงในสารละลายของเกลือโครเมียม (II)

สังเคราะห์โครเมียมไดเฮไลด์ CrF 2, CrCl 2, CrBr 2 และ CrI 2

สารประกอบ Cr(+3)

สถานะออกซิเดชัน +3 สอดคล้องกับแอมโฟเทอริกออกไซด์ Cr 2 O 3 และไฮดรอกไซด์ Cr (OH) 3 (สีเขียวทั้งคู่) นี่คือสถานะออกซิเดชันที่เสถียรที่สุดของโครเมียม สารประกอบโครเมียมในสถานะออกซิเดชันนี้มีสีตั้งแต่สีม่วงสกปรก (ไอออน 3+) ไปจนถึงสีเขียว (มีแอนไอออนอยู่ในทรงกลมโคออร์ดิเนชัน)

Cr 3+ มีแนวโน้มที่จะเกิดซัลเฟตสองเท่าในรูปแบบ M I Cr(SO 4) 2 · 12H 2 O (สารส้ม)

โครเมียม (III) ไฮดรอกไซด์ได้มาจากการทำปฏิกิริยาแอมโมเนียกับสารละลายเกลือโครเมียม (III):

Cr+3NH+3H2O→Cr(OH)↓+3NH

คุณสามารถใช้สารละลายอัลคาไลได้ แต่จะมีการสร้างไฮดรอกโซคอมเพล็กซ์ที่ละลายน้ำได้มากเกินไป:

Cr+3OH→Cr(OH)↓

Cr(OH)+3OH→

โดยการหลอม Cr 2 O 3 กับอัลคาลิสจะได้โครไมต์:

Cr2O3+2NaOH→2NaCrO2+H2O

โครเมียม (III) ออกไซด์ที่ยังไม่ผ่านการเผาจะละลายในสารละลายอัลคาไลน์และกรด:

Cr2O3+6HCl→2CrCl3+3H2O

เมื่อสารประกอบโครเมียม(III) ถูกออกซิไดซ์ในตัวกลางที่เป็นด่าง สารประกอบโครเมียม(VI) จะถูกสร้างขึ้น:

2Na+3H O→2NaCrO+2NaOH+8H O

สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อโครเมียม (III) ออกไซด์ถูกหลอมรวมกับสารอัลคาไลและสารออกซิไดซ์ หรือกับอัลคาไลในอากาศ (สารที่หลอมละลายจะได้สีเหลือง):

2Cr2O3+8NaOH+3O2→4Na2CrO4+4H2O

สารประกอบโครเมียม (+4)[

ด้วยการสลายตัวอย่างระมัดระวังของโครเมียม (VI) ออกไซด์ CrO 3 ภายใต้สภาวะไฮโดรเทอร์มอล จะได้โครเมียม (IV) ออกไซด์ CrO 2 ซึ่งเป็นเฟอร์โรแมกเนติกและมีค่าการนำไฟฟ้าของโลหะ

ในบรรดาโครเมียมเตตราฮาไลด์ CrF 4 มีความเสถียร ส่วนโครเมียมเตตราคลอไรด์ CrCl 4 มีอยู่ในไอระเหยเท่านั้น

สารประกอบโครเมียม (+6)

สถานะออกซิเดชัน +6 สอดคล้องกับโครเมียมที่เป็นกรด (VI) ออกไซด์ CrO 3 และกรดจำนวนหนึ่งซึ่งมีความสมดุลระหว่างนั้น สิ่งที่ง่ายที่สุดคือโครเมียม H 2 CrO 4 และไดโครเมียม H 2 Cr 2 O 7 . พวกมันก่อตัวเป็นเกลือสองชุด: โครเมตสีเหลืองและไดโครเมตสีส้มตามลำดับ

โครเมียม (VI) ออกไซด์ CrO 3 เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของกรดซัลฟิวริกเข้มข้นกับสารละลายของไดโครเมต ออกไซด์ที่เป็นกรดทั่วไป เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำจะเกิดกรดโครมิกที่ไม่เสถียรอย่างแรง: โครมิก H 2 CrO 4, ไดโครมิก H 2 Cr 2 O 7 และกรดไอโซโพลีอื่น ๆ ด้วยสูตรทั่วไป H 2 Cr n O 3n+1 การเพิ่มขึ้นของระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชันเกิดขึ้นกับค่า pH ที่ลดลงนั่นคือการเพิ่มขึ้นของความเป็นกรด

บทความนี้เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบหมายเลข 24 ของตารางธาตุ - โครเมียม, ประวัติความเป็นมาของการค้นพบและการกระจายตัวในธรรมชาติ, โครงสร้างของอะตอม, คุณสมบัติทางเคมีและสารประกอบ, วิธีการได้มาและสาเหตุที่เราต้องการ ปริมาณโครเมียมเฉลี่ยในเปลือกโลกไม่สูงนัก: 0.0083% องค์ประกอบนี้น่าจะเป็นลักษณะเฉพาะของเนื้อโลกมากกว่า

โครเมียมก่อตัวเป็นแร่ขนาดใหญ่และแพร่กระจายในหินอุลตร้ามาฟิค การก่อตัวของโครเมียมที่ใหญ่ที่สุดนั้นสัมพันธ์กับพวกมัน ในหินพื้นฐาน ปริมาณโครเมียมมีเพียง 2·10-2% ในหินที่เป็นกรด - 2.5·10-3% ในหินตะกอน (หินทราย) - 3.5·10-3% ในหินดินเหนียว - 9·10-3 % โครเมียมเป็นผู้อพยพทางน้ำที่ค่อนข้างอ่อนแอ: ปริมาณโครเมียมในน้ำทะเลคือ 0.00005 มก./ล. ในน้ำผิวดิน -0.0015 มก./ล.
โดยทั่วไปโครเมียมเป็นโลหะที่อยู่ในบริเวณลึกของโลก

ปัจจุบันการบริโภคโครเมียมบริสุทธิ์ทั้งหมด (อย่างน้อย 99% Cr) อยู่ที่ประมาณ 15,000 ตัน ซึ่งประมาณหนึ่งในสามเป็นโครเมียมด้วยไฟฟ้า ผู้นำระดับโลกในการผลิตโครเมียมที่มีความบริสุทธิ์สูงคือ บริษัท Bell Metals ของอังกฤษ สถานที่แรกในแง่ของปริมาณการบริโภคถูกครอบครองโดยสหรัฐอเมริกา (50%) ประเทศในยุโรปที่สอง (25%) และญี่ปุ่นที่สาม ตลาดโลหะโครเมียมค่อนข้างผันผวน และราคาของโลหะมีความผันผวนอย่างมาก

1. CHROME เป็นองค์ประกอบทางเคมี

Vaukelin ตั้งชื่อธาตุใหม่ว่าโครเมียม (จากภาษากรีก  - สี, สี) เนื่องจากมีสารประกอบหลายสีเกิดขึ้น จากการวิจัยของเขา Vauquelin เป็นคนแรกที่ระบุว่าสีมรกตของอัญมณีบางชนิดนั้นอธิบายได้จากส่วนผสมของสารประกอบโครเมียมในนั้น ตัวอย่างเช่น มรกตธรรมชาติเป็นเบริลสีเขียวเข้ม ซึ่งอะลูมิเนียมบางส่วนถูกแทนที่ด้วยโครเมียม

ในปี ค.ศ. 1798 Lowitz และ Klaproth ซึ่งเป็นอิสระจาก Vaukelin ได้ค้นพบโครเมียมในตัวอย่างแร่สีดำหนัก (คือ chromite FeCr 2 O 4) ซึ่งพบในเทือกเขาอูราล แต่อยู่ทางตอนเหนือของแหล่งแร่ Berezovsky มาก ในปี ค.ศ. 1799 F. Tassaert ค้นพบธาตุใหม่ในแร่ธาตุเดียวกับที่พบในฝรั่งเศสตะวันออกเฉียงใต้ เชื่อกันว่า Tassert เป็นคนแรกที่ได้รับโครเมียมโลหะที่ค่อนข้างบริสุทธิ์

2. โครเมียมในธรรมชาติและการสกัดทางอุตสาหกรรม

โครเมียมเป็นองค์ประกอบที่พบได้ทั่วไปบนโลก คลาร์ก (ปริมาณเฉลี่ยในเปลือกโลก) อยู่ที่ 8.3·10–3% โครเมียมไม่เคยพบในสถานะอิสระ ในแร่โครเมียม โครไมต์ FeCr 2 O 4 เท่านั้นที่มีความสำคัญในทางปฏิบัติ ซึ่งเป็นของสปิเนล - แร่ธาตุไอโซมอร์ฟิกของระบบลูกบาศก์ด้วยสูตรทั่วไป MO·Me 2 O 3 โดยที่ M คือไอออนของโลหะไดวาเลนต์ และ Me เป็นไตรวาเลนท์ ไอออนโลหะ สปิเนลสามารถสร้างสารละลายแข็งต่อกันได้ ดังนั้นในธรรมชาติ แยกจากกันหรือเป็นสิ่งสกปรกกับโครไมต์ แมกโนโครไมต์ (Mg,Fe)Cr 2 O 4, อะลูมิเนียมโครไมต์ Fe(Cr,Al) 2 O 4, โครโมปิโคไทต์ (Mg,Fe) ก็พบเช่นกัน Cr,Al) 2 O 4 - ทั้งหมดอยู่ในกลุ่มโครเมียมสปิเนล นอกจากสปิเนลแล้ว โครเมียมยังพบได้ในแร่ธาตุที่พบได้น้อยกว่ามาก เช่น melanochroite 3PbO 2Cr 2 O 3, vokelenite 2(Pb,Cu)CrO 4 (Pb,Cu) 3 (PO 4) 2, tarapacaite K 2 CrO 4, ditzeite CaIO 3 ·CaCrO 4 และอื่นๆ

โครไมต์มีสีเข้มหรือเกือบดำ มีความแวววาวของโลหะ และมักเกิดขึ้นในรูปของมวลต่อเนื่องกัน เงินฝากโครเมียมมีต้นกำเนิดจากหินอัคนี ทรัพยากรที่ระบุนั้นมีการประเมินใน 47 ประเทศและมีจำนวน 15 พันล้านตัน สถานที่แรกในแง่ของปริมาณสำรองโครเมียมถูกครอบครองโดยแอฟริกาใต้ (76% ของปริมาณสำรองโลกที่พิสูจน์แล้ว) ซึ่งกลุ่มของเงินฝาก Bushveld มีความสำคัญมากที่สุดโดยเนื้อหาของแร่โครเมียมคือ 1 พันล้านตัน คาซัคสถานอยู่ในอันดับที่สองของโลกในแง่ของทรัพยากรโครไมต์ (9% ของปริมาณสำรองของโลก) แร่โครเมียมมีคุณภาพสูงมาก ทรัพยากรโครไมต์ทั้งหมดในคาซัคสถานกระจุกตัวอยู่ในภูมิภาคอัคโตเบ (เทือกเขา Kempirsay ซึ่งมีปริมาณสำรอง 300 ล้านตัน) เงินฝากได้รับการพัฒนาตั้งแต่ปลายทศวรรษที่ 1930 ซิมบับเวอยู่ในอันดับที่สาม (6% ของทุนสำรองโลก) นอกจากนี้ สหรัฐอเมริกา อินเดีย ฟิลิปปินส์ ตุรกี มาดากัสการ์ และบราซิล ยังมีทรัพยากรโครเมียมที่สำคัญอีกด้วย ในรัสเซียพบโครเมียมจำนวนมากในเทือกเขาอูราล (Saranovskoye, Verblyuzhyegorskoye, Alapaevskoye, Monetnaya Dacha, Khalilovskoye และเงินฝากอื่น ๆ )

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 19 แหล่งที่มาหลักของโครไมต์คือแหล่งสะสมของอูราล แต่ในปี พ.ศ. 2370 ไอแซค ไทสัน ชาวอเมริกัน ค้นพบแหล่งแร่โครเมียมจำนวนมากบริเวณชายแดนของรัฐแมริแลนด์และเพนซิลเวเนีย และกลายเป็นผู้ผูกขาดในการขุดเป็นเวลาหลายปี ในปี พ.ศ. 2391 พบโครเมียมคุณภาพสูงในตุรกีใกล้กับบูร์ซา หลังจากที่ปริมาณสำรองในรัฐแมรี่แลนด์หมดลง ตุรกีก็เป็นผู้นำในการทำเหมืองโครเมียม จนกระทั่งอินเดียและแอฟริกาใต้เข้ายึดกระบองในปี 1906

ปัจจุบันมีการขุดโครไมต์ 11–14 ล้านตันต่อปีในโลก แอฟริกาใต้ครองตำแหน่งผู้นำในการผลิตแร่โครเมียม (ประมาณ 6 ล้านตันต่อปี) รองลงมาคือคาซัคสถานซึ่งคิดเป็น 20% ของความต้องการทั่วโลก เนื่องจากแร่โครเมียมมีความลึกมาก จึงมักจะขุดโดยการขุดแบบเปิด (85%) แต่บางครั้งก็มีการขุดแบบเปิดเช่นกัน เช่น ในฟินแลนด์และมาดากัสการ์ โดยปกติแล้ว แร่ที่ขุดได้จะมีคุณภาพสูงพอสมควร และต้องใช้การคัดแยกเชิงกลเท่านั้น การเพิ่มคุณค่าโครไมต์มักทำไม่ได้ในทางปฏิบัติ เนื่องจากสามารถเพิ่มปริมาณ Cr 2 O 3 และอัตราส่วน Fe ได้เท่านั้น : Cr ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ราคาของโครไมต์ในตลาดโลกอยู่ระหว่าง 40–120 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน

โครเมียมเป็นโลหะสีเงินที่มีความหนาแน่น 7,200 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร การกำหนดจุดหลอมเหลวของโครเมียมบริสุทธิ์นั้นเป็นงานที่ยากมาก เนื่องจากออกซิเจนหรือไนโตรเจนที่เจือปนเพียงเล็กน้อยส่งผลกระทบอย่างมากต่อค่าของอุณหภูมินี้ จากผลการตรวจวัดสมัยใหม่ อุณหภูมิจะเท่ากับ 1907° C จุดเดือดของโครเมียมอยู่ที่ 2671° C โครเมียมบริสุทธิ์อย่างแน่นอน (ไม่มีก๊าซเจือปนและคาร์บอน) มีความหนืด อ่อนตัวได้ และอ่อนตัวได้ ด้วยการปนเปื้อนของคาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ฯลฯ เพียงเล็กน้อย กลายเป็นเปราะ เปราะ และแข็ง ที่อุณหภูมิปกติ จะมีอยู่ในรูปแบบของการดัดแปลงและมีโครงตาข่ายลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ตัวถัง ในทางเคมี โครเมียมค่อนข้างเฉื่อยเนื่องจากการก่อตัวของฟิล์มออกไซด์บางๆ ที่แข็งแกร่งบนพื้นผิว มันไม่ได้ออกซิไดซ์ในอากาศแม้ในที่ที่มีความชื้น และเมื่อถูกความร้อน การเกิดออกซิเดชันจะเกิดขึ้นเฉพาะบนพื้นผิวเท่านั้น โครเมียมถูกทำให้ขุ่นโดยกรดไนตริกเข้มข้นและเจือจาง น้ำกัดทอง และแม้ว่าโลหะจะถูกต้มด้วยรีเอเจนต์เหล่านี้ มันก็จะละลายเพียงเล็กน้อยเท่านั้น โครเมียมที่ผ่านกรดไนตริกซึ่งแตกต่างจากโลหะที่ไม่มีชั้นป้องกันไม่ละลายในกรดซัลฟิวริกและกรดไฮโดรคลอริกเจือจางแม้หลังจากการเดือดในสารละลายของกรดเหล่านี้เป็นเวลานานอย่างไรก็ตามในช่วงเวลาหนึ่งการละลายอย่างรวดเร็วจะเริ่มขึ้นพร้อมกับการเกิดฟองจากการปลดปล่อย ไฮโดรเจน - จากโครเมียมในรูปแบบพาสซีฟจะถูกกระตุ้นโดยไม่ได้รับการปกป้องด้วยฟิล์มออกไซด์:

Cr + 2HCl = CrCl 2 + H 2

หากเติมกรดไนตริกในระหว่างกระบวนการละลาย ปฏิกิริยาจะหยุดทันที - โครเมียมจะถูกเปลี่ยนผ่านอีกครั้ง

เมื่อถูกความร้อน โลหะโครเมียมจะรวมตัวกับฮาโลเจน ซัลเฟอร์ ซิลิคอน โบรอน คาร์บอน และองค์ประกอบอื่นๆ:

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

2Cr + 3Cl 2 = 2CrCl 3

2Cr + 3S = Cr 2 ส 3

Cr + C = ส่วนผสมของ Cr 23 C 6 + Cr 7 C 3

เมื่อให้ความร้อนโครเมียมด้วยโซดาหลอมเหลวในอากาศ ไนเตรตหรือคลอเรตของโลหะอัลคาไล จะได้โครเมต (VI) ที่สอดคล้องกัน:

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

มีวิธีการผลิตโครเมียมหลายวิธีทางอุตสาหกรรม ขึ้นอยู่กับระดับความบริสุทธิ์ของโลหะที่ต้องการ

โอกาส อะลูมิเนียมฟรีดริช โวห์เลอร์ได้สาธิตการลดโครเมียม (III) ออกไซด์ในปี 1859 อย่างไรก็ตาม วิธีนี้เริ่มใช้ได้ในระดับอุตสาหกรรมทันทีที่เป็นไปได้ที่จะได้รับอะลูมิเนียมราคาถูก การผลิตโครเมียมอะลูมิเนียมเชิงอุตสาหกรรมทางอุตสาหกรรมเริ่มต้นจากงานของ Goldschmidt ซึ่งเป็นคนแรกที่พัฒนาวิธีการที่เชื่อถือได้ในการควบคุมกระบวนการลดคายความร้อนสูง (และทำให้เกิดการระเบิด):

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

ก่อนหน้านี้ส่วนผสมจะถูกให้ความร้อนสม่ำเสมอถึง 500-600 ° C การลดลงสามารถเริ่มต้นได้โดยส่วนผสมของแบเรียมเปอร์ออกไซด์กับผงอลูมิเนียมหรือโดยการจุดไฟส่วนเล็ก ๆ ของส่วนผสมตามด้วยการเติมส่วนผสมที่เหลือ สิ่งสำคัญคือความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำปฏิกิริยานั้นเพียงพอที่จะละลายโครเมียมที่เกิดขึ้นและแยกออกจากตะกรัน โครเมียมที่ผลิตโดยกระบวนการอะลูมิเนียมเทอร์มิกมักประกอบด้วย 0.015–0.02% C, 0.02% S และ 0.25–0.40% Fe และเศษส่วนมวลของสารหลักในนั้นคือ 99.1–99.4% Cr มันเปราะบางมากและบดเป็นผงได้ง่าย

เพื่อให้ได้โครเมียมที่มีความบริสุทธิ์สูง จึงใช้วิธีการอิเล็กโทรไลต์ ความเป็นไปได้นี้แสดงให้เห็นในปี 1854 โดยบุนเซน ซึ่งนำสารละลายโครเมียมคลอไรด์ในน้ำไปเป็นอิเล็กโทรไลซิส ตอนนี้อิเล็กโทรไลซิสดำเนินการโดยใช้ส่วนผสมของโครมิกแอนไฮไดรด์หรือสารส้มโครโมแอมโมเนียมกับกรดซัลฟิวริกเจือจาง โครเมียมที่ปล่อยออกมาระหว่างอิเล็กโทรลิซิสประกอบด้วยก๊าซที่ละลายเป็นสารเจือปน เทคโนโลยีสมัยใหม่ทำให้ได้โลหะที่มีความบริสุทธิ์ 99.90–99.995% ในระดับอุตสาหกรรมโดยใช้การทำให้บริสุทธิ์ที่อุณหภูมิสูงในการไหลของไฮโดรเจนและการกำจัดก๊าซในสุญญากาศ วิธีการกลั่นโครเมียมด้วยไฟฟ้าที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะช่วยให้คุณสามารถกำจัดออกซิเจน ซัลเฟอร์ ไนโตรเจน และไฮโดรเจนที่มีอยู่ในผลิตภัณฑ์ "ดิบ" ได้

มีหลายวิธีที่สำคัญน้อยกว่าในการรับโลหะโครเมียม การลดซิลิโคเทอร์มิกขึ้นอยู่กับปฏิกิริยา:

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

การลดปริมาณซิลิคอนถึงแม้จะคายความร้อนโดยธรรมชาติ แต่ก็ต้องผ่านกระบวนการในเตาอาร์ค การเติมปูนขาวทำให้คุณสามารถแปลงซิลิคอนไดออกไซด์ที่ทนไฟให้เป็นตะกรันแคลเซียมซิลิเกตที่ละลายต่ำได้

การลดโครเมียม (III) ออกไซด์ด้วยถ่านหินจะใช้เพื่อให้ได้โครเมียมคาร์บอนสูงสำหรับการผลิตโลหะผสมพิเศษ กระบวนการนี้ดำเนินการในเตาอาร์คไฟฟ้าด้วย

กระบวนการ Van Arkel-Kuchman-De Boer ใช้การสลายตัวของโครเมียม (III) ไอโอไดด์บนลวดที่ให้ความร้อนถึง 1100° C โดยมีโลหะบริสุทธิ์ทับถมอยู่

โครเมียมยังสามารถได้รับโดยการลด Cr 2 O 3 ด้วยไฮโดรเจนที่ 1,500 ° C การลดลงของ CrCl 3 ปราศจากน้ำด้วยโลหะไฮโดรเจนโลหะอัลคาไลหรืออัลคาไลน์เอิร์ทแมกนีเซียมและสังกะสี

3. การใช้ Chrome ในอุตสาหกรรม

เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วนับตั้งแต่การค้นพบโลหะโครเมียม มีเพียงโครโคไซต์และสารประกอบอื่นๆ บางส่วนเท่านั้นที่ถูกนำมาใช้เป็นเม็ดสีในการผลิตสี ในปี ค.ศ. 1820 Kochlen เสนอให้ใช้โพแทสเซียมไดโครเมตเป็นสารประชดสำหรับการย้อมผ้า ในปีพ.ศ. 2427 เริ่มมีการใช้สารประกอบโครเมียมที่ละลายน้ำได้เป็นแทนนินในอุตสาหกรรมเครื่องหนังอย่างแข็งขัน โครไมต์ถูกใช้ครั้งแรกในฝรั่งเศสในปี พ.ศ. 2422 เป็นสารทนไฟ แต่การใช้งานหลักเริ่มขึ้นในทศวรรษที่ 1880 ในอังกฤษและสวีเดน เมื่อการถลุงเหล็กทางอุตสาหกรรมเริ่มเร็วขึ้น พวกเขาสามารถรับเฟอร์โรโครมได้ในปริมาณเล็กน้อยเมื่อต้นศตวรรษที่ 19 ดังนั้น Berthier ย้อนกลับไปในปี 1821 จึงเสนอให้ลดส่วนผสมของเหล็กและโครเมียมออกไซด์ด้วยถ่านในเบ้าหลอม สิทธิบัตรแรกสำหรับการผลิตเหล็กกล้าโครเมียมออกในปี พ.ศ. 2408 การผลิตเชิงอุตสาหกรรมของเฟอร์โรโครมคาร์บอนสูงเริ่มใช้เตาถลุงเหล็กเพื่อลดโครเมียมด้วยโค้ก เฟอโรโครมในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 มีคุณภาพต่ำมาก เนื่องจากโดยปกติจะมีโครเมียม 7-8% และเป็นที่รู้จักในชื่อ "เหล็กหมูแทสเมเนีย" เนื่องจากแร่เหล็ก-โครเมียมดั้งเดิมนำเข้าจากแทสเมเนีย จุดเปลี่ยนในการผลิตเฟอร์โรโครมเกิดขึ้นในปี 1893 เมื่อ Henri Moissan ถลุงเฟอร์โรโครมคาร์บอนสูงที่มีโครเมียม 60% เป็นครั้งแรก ความสำเร็จหลักในอุตสาหกรรมนี้คือการเปลี่ยนเตาถลุงเหล็กด้วยอาร์คไฟฟ้าที่สร้างโดย Moissan ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มอุณหภูมิของกระบวนการ ลดการใช้พลังงาน และปรับปรุงคุณภาพของเฟอร์โรโครมที่หลอมซึ่งเริ่มต้นได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยมี Cr 67–71% และ C 4–6% วิธีการของ Moissan ยังคงเป็นพื้นฐานของการผลิตเฟอร์โรโครมทางอุตสาหกรรมสมัยใหม่ โดยปกติการลดโครเมียมจะดำเนินการในเตาอาร์คไฟฟ้าแบบเปิดและมีการโหลดประจุจากด้านบน ส่วนโค้งเกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดที่จมอยู่ในประจุ

โครเมียมเกิดขึ้นในธรรมชาติส่วนใหญ่อยู่ในรูปของแร่เหล็กโครเมียม Fe (CrO 2) 2 (โครไมต์เหล็ก) เฟอร์โรโครมได้มาจากการลดเตาไฟฟ้าด้วยโค้ก (คาร์บอน):

เฟ2O Cr 2 O 3 + 4C → เฟ + 2Cr + 4CO

6) การใช้อิเล็กโทรไลซิสจะได้โครเมียมด้วยไฟฟ้าจากสารละลายโครมิกแอนไฮไดรด์ในน้ำที่มีการเติมกรดซัลฟิวริก ในกรณีนี้ กระบวนการส่วนใหญ่ 3 กระบวนการเกิดขึ้นที่แคโทด:

– การลดลงของโครเมียมเฮกซะวาเลนต์เป็นโครเมียมไตรวาเลนต์โดยการเปลี่ยนผ่านเป็นสารละลาย

– การปล่อยไฮโดรเจนไอออนพร้อมกับการปล่อยก๊าซไฮโดรเจน

– การปล่อยไอออนที่มีโครเมียมเฮกซะวาเลนต์พร้อมกับการตกตะกอนของโลหะโครเมียม

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

ในรูปแบบอิสระ มันเป็นโลหะสีฟ้าอมขาวที่มีโครงตาข่ายลูกบาศก์อยู่ตรงกลางลำตัว a = 0.28845 นาโนเมตร ที่อุณหภูมิ 39 °C จะเปลี่ยนจากสถานะพาราแมกเนติกไปเป็นสถานะต้านเฟอร์โรแมกเนติก (จุดนีล)

มีเสถียรภาพในอากาศ ที่อุณหภูมิ 300 °C จะเผาไหม้เป็นโครเมียมสีเขียว (III) ออกไซด์ Cr 2 O 3 ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นแอมโฟเทอริก โดยการหลอม Cr 2 O 3 กับอัลคาลิสจะได้โครไมต์

แม้ว่าเหล็กเฟอร์โรโครมคาร์บอนสูงจะมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตเหล็กสแตนเลสหลายประเภท แต่ก็ไม่เหมาะสำหรับการถลุงเหล็กโครเมียมสูงบางชนิด เนื่องจากมีคาร์บอนอยู่ (ในรูปของคาร์ไบด์ Cr 23 C 6 ที่ตกผลึกตาม ขอบเขตของเกรน) ทำให้เปราะและไวต่อการกัดกร่อนได้ง่าย การผลิตเฟอร์โรโครมคาร์บอนต่ำเริ่มพัฒนาขึ้นโดยเริ่มใช้การลดปริมาณอะลูมิเนียมความร้อนทางอุตสาหกรรมของโครไมต์ ในปัจจุบัน กระบวนการอะลูมิโนเทอร์มิกถูกแทนที่ด้วยกระบวนการซิลิโคเทอร์มิก (กระบวนการเพอร์ริน) และกระบวนการซิมเพล็กซ์ซึ่งประกอบด้วยการผสมเฟอร์โรโครมคาร์บอนสูงกับผงเฟอร์โรโครมที่ถูกออกซิไดซ์บางส่วน จากนั้นจึงอัดก้อนและให้ความร้อนจนถึง 1360 ° C ในสุญญากาศ เฟอโรโครมที่เตรียมโดยกระบวนการซิมเพล็กซ์มักมีคาร์บอนเพียง 0.008% และอิฐที่ทำจากเฟอร์โรโครมจะละลายได้ง่ายในเหล็กหลอมเหลว

ตลาดเฟอร์โรโครมเป็นวัฏจักร การผลิตเฟอร์โรโครมทั่วโลกในปี 2543 อยู่ที่ 4.8 ล้านตัน และในปี 2544 เนื่องจากมีความต้องการต่ำ 3.4 ล้านตัน ในปี 2002 ความต้องการเฟอร์โรโครมมีเพิ่มมากขึ้นอีกครั้ง สถานที่แรกในโลกในการถลุงแร่เฟอร์โรโครมถูกครอบครองโดย "Big Two" ของแอฟริกาใต้ – Xstrata South Africa (Pty) Ltd. (บริษัทในเครือของ Xstrata AG) และ Samancor Chrome Division (บริษัทในเครือของ Samancor Ltd.) คิดเป็นสัดส่วนถึง 40% ของการถลุงเหล็กเฟอร์โรโครมในโลก ในแอฟริกาใต้และฟินแลนด์ ประจุโครเมียมส่วนใหญ่ผลิตขึ้น (จากถ่านหินประจุภาษาอังกฤษ) ซึ่งมี Cr 52–55% และในประเทศจีน รัสเซีย ซิมบับเว คาซัคสถาน เฟอร์โรโครมที่มี Cr มากกว่า 60% เฟอโรโครมถูกใช้เป็นสารเติมแต่งอัลลอยด์สำหรับเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำ ด้วยปริมาณโครเมียมมากกว่า 12% เหล็กจึงไม่เกิดสนิม

ความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมเหล็กสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมากโดยการใช้โครเมียมบางๆ กับพื้นผิว ขั้นตอนนี้เรียกว่าการชุบโครเมี่ยม ชั้นที่ชุบโครเมียมทนทานต่อการสัมผัสบรรยากาศชื้น อากาศทะเล น้ำประปา ไนตริก และกรดอินทรีย์หลายชนิดได้ดี วิธีการชุบโครเมียมทั้งหมดสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ การแพร่และการชุบด้วยไฟฟ้า วิธีการแพร่ของเบกเกอร์-เดวีส์-สไตน์เบิร์กเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนผลิตภัณฑ์ชุบโครเมียมที่อุณหภูมิ 1,050–1100° C ในบรรยากาศไฮโดรเจน เติมด้วยส่วนผสมของเฟอร์โรโครมและวัสดุทนไฟ บำบัดล่วงหน้าด้วยไฮโดรเจนคลอไรด์ที่อุณหภูมิ 1,050° C CrCl 2 ตั้งอยู่ ในรูขุมขนของวัสดุทนไฟจะระเหยและทำให้ผลิตภัณฑ์เป็นโครเมียม ในระหว่างกระบวนการชุบโครเมียมด้วยไฟฟ้า โลหะจะสะสมอยู่บนพื้นผิวของชิ้นงานซึ่งทำหน้าที่เป็นแคโทด อิเล็กโทรไลต์มักเป็นสารประกอบโครเมียมเฮกซะวาเลนต์ (โดยปกติคือ CrO 3) ละลายในน้ำ H 2 SO 4 การเคลือบโครเมียมมีทั้งแบบป้องกันหรือแบบตกแต่ง ความหนาของการเคลือบป้องกันถึง 0.1 มม. โดยนำไปใช้กับผลิตภัณฑ์โดยตรงและเพิ่มความต้านทานการสึกหรอ การเคลือบตกแต่งมีคุณค่าทางสุนทรีย์และถูกนำไปใช้กับชั้นย่อยของโลหะอื่น (นิกเกิลหรือทองแดง) ซึ่งทำหน้าที่ป้องกันจริง ความหนาของการเคลือบดังกล่าวอยู่ที่ 0.0002–0.0005 มม. เท่านั้น

4. บทบาททางชีววิทยาของโครเมี่ยม

โครเมียมเป็นธาตุที่จำเป็นต่อการพัฒนาและการทำงานตามปกติของร่างกายมนุษย์ เป็นที่ยอมรับกันว่ามีเพียงไตรวาเลนต์โครเมียมเท่านั้นที่มีส่วนร่วมในกระบวนการทางชีวเคมี บทบาททางชีววิทยาที่สำคัญที่สุดคือการควบคุมการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตและระดับน้ำตาลในเลือด โครเมียมเป็นส่วนสำคัญของคอมเพล็กซ์โมเลกุลต่ำ - ปัจจัยความทนทานต่อกลูโคส (GTF) ซึ่งเอื้อต่อการทำงานร่วมกันของตัวรับเซลล์กับอินซูลินซึ่งจะช่วยลดความต้องการของร่างกาย ปัจจัยความอดทนช่วยเพิ่มการทำงานของอินซูลินในกระบวนการเผาผลาญทั้งหมดโดยมีส่วนร่วม นอกจากนี้ โครเมียมยังมีส่วนร่วมในการควบคุมการเผาผลาญคอเลสเตอรอลและเป็นตัวกระตุ้นของเอนไซม์บางชนิด

ปริมาณโครเมียมในร่างกายมนุษย์คือ 6–12 มก. ไม่มีข้อมูลที่แน่นอนเกี่ยวกับความต้องการทางสรีรวิทยาของบุคคลสำหรับองค์ประกอบนี้ นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับลักษณะของอาหารเป็นอย่างมาก (ตัวอย่างเช่นจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อมีน้ำตาลส่วนเกินในอาหาร) ตามการประมาณการต่างๆ ปริมาณโครเมียมในร่างกายคือ 20–300 ไมโครกรัมต่อวัน ตัวบ่งชี้ปริมาณโครเมียมของร่างกายคือปริมาณโครเมียมในเส้นผม (ค่าปกติคือ 0.15–0.5 mcg/g) ไม่เหมือนองค์ประกอบจุลภาคอื่นๆ ปริมาณโครเมียมในเนื้อเยื่อของร่างกาย (ยกเว้นปอด) จะลดลงเมื่ออายุมากขึ้น

ความเข้มข้นของธาตุในอาหารจากพืชจะมีลำดับความสำคัญต่ำกว่าความเข้มข้นในเนื้อเยื่อของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ปริมาณโครเมียมในยีสต์ของผู้ผลิตเบียร์นั้นสูงเป็นพิเศษ นอกจากนี้ยังพบได้ในเนื้อสัตว์ ตับ พืชตระกูลถั่ว และเมล็ดธัญพืชในปริมาณที่เห็นได้ชัดเจน การขาดโครเมียมในร่างกายอาจทำให้เกิดภาวะคล้ายโรคเบาหวาน ทำให้เกิดภาวะหลอดเลือดแข็งตัว และการหยุดชะงักของกิจกรรมทางประสาทที่สูงขึ้น

มีความเข้มข้นค่อนข้างน้อย (เศษส่วนของมิลลิกรัมต่อลูกบาศก์เมตรสำหรับบรรยากาศ) สารประกอบโครเมียมทั้งหมดมีผลเป็นพิษต่อร่างกาย อันตรายอย่างยิ่งในเรื่องนี้คือสารประกอบที่ละลายได้ของโครเมียมเฮกซะวาเลนต์ซึ่งมีฤทธิ์ในการแพ้ ก่อกลายพันธุ์และเป็นสารก่อมะเร็ง

การเป็นพิษกับโครเมียมและสารประกอบเกิดขึ้นระหว่างการผลิต ในวิศวกรรมเครื่องกล (การเคลือบกัลวานิก); โลหะวิทยา (สารเติมแต่งอัลลอยด์, โลหะผสม, วัสดุทนไฟ); ในการผลิตหนัง สี ฯลฯ ความเป็นพิษของสารประกอบโครเมียมขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมี: ไดโครเมตเป็นพิษมากกว่าโครเมต สารประกอบ Cr (VI) เป็นพิษมากกว่าสารประกอบ Cr (II), Cr (III) รูปแบบเริ่มแรกของโรคจะแสดงออกมาด้วยความรู้สึกแห้งและปวดในจมูก เจ็บคอ หายใจลำบาก ไอ ฯลฯ พวกมันสามารถหายไปได้เมื่อหยุดติดต่อกับโครเมียม เมื่อสัมผัสกับสารประกอบโครเมียมเป็นเวลานานจะเกิดอาการเป็นพิษเรื้อรัง: ปวดศีรษะอ่อนแรงอาหารไม่ย่อยน้ำหนักลดและอื่น ๆ การทำงานของกระเพาะอาหาร ตับ และตับอ่อนบกพร่อง โรคหลอดลมอักเสบที่เป็นไปได้, โรคหอบหืด, โรคปอดบวมแบบกระจาย เมื่อสัมผัสกับโครเมียมบนผิวหนัง อาจเกิดผิวหนังอักเสบและกลากได้ จากข้อมูลบางส่วน สารประกอบโครเมียม ซึ่งส่วนใหญ่เป็น Cr(III) มีฤทธิ์ในการก่อมะเร็ง
ชุบโครเมี่ยม การลดลงของปริมาณโครเมียมในอาหารและเลือดทำให้อัตราการเติบโตลดลงเพิ่มขึ้น

Ripan R., Ceteanu I. เคมีอนินทรีย์, เล่ม 2. – อ.: มีร์, 1972.

โครเมียม(lat. Cromium), Cr, องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม VI ของระบบธาตุของ Mendeleev, เลขอะตอม 24, มวลอะตอม 51.996; โลหะสีฟ้าเหล็ก

ไอโซโทปเสถียรตามธรรมชาติ: 50 Cr (4.31%), 52 Cr (87.76%), 53 Cr (9.55%) และ 54 Cr (2.38%) ไอโซโทปกัมมันตรังสีเทียมที่สำคัญที่สุดคือ 51 Cr (ครึ่งชีวิต T ½ = 27.8 วัน) ซึ่งใช้เป็นตัวบ่งชี้ไอโซโทป

การอ้างอิงทางประวัติศาสตร์โครเมียมถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2340 โดย L. N. Vauquelin ในแร่โครคอยต์ - โครเมตตะกั่วธรรมชาติ PbCrO 4 Chrome ได้ชื่อมาจากคำภาษากรีก chroma - สี, สี (เนื่องจากสารประกอบมีสีหลากหลาย) โครเมียมถูกค้นพบในจระเข้ไนต์โดยเป็นอิสระจากโวเกลินในปี พ.ศ. 2341 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน M. G. Klaproth

การแพร่กระจายของโครเมียมในธรรมชาติปริมาณโครเมียมโดยเฉลี่ยในเปลือกโลก (คลาร์ก) อยู่ที่ 8.3·10 -3% ธาตุนี้น่าจะเป็นลักษณะเฉพาะของเนื้อโลกมากกว่า เนื่องจากหินอุลตร้ามาฟิคซึ่งเชื่อกันว่ามีองค์ประกอบใกล้เคียงกับเนื้อโลกมากที่สุด มีโครเมียมเพิ่มมากขึ้น (2·10 -4%) โครเมียมก่อตัวเป็นแร่ขนาดใหญ่และแพร่กระจายในหินอุลตร้ามาฟิค การก่อตัวของโครเมียมที่ใหญ่ที่สุดนั้นสัมพันธ์กับพวกมัน ในหินพื้นฐาน ปริมาณโครเมียมมีเพียง 2·10 -2% ในหินที่เป็นกรด - 2.5·10 -3% ในหินตะกอน (หินทราย) - 3.5·10 -3% ในหินดินเหนียว - 9·10 -3 % โครเมียมเป็นผู้อพยพทางน้ำที่ค่อนข้างอ่อนแอ ปริมาณโครเมียมในน้ำทะเลคือ 0.00005 มก./ล.

โดยทั่วไปแล้ว โครเมียมเป็นโลหะที่อยู่ในบริเวณลึกของโลก อุกกาบาตที่เต็มไปด้วยหิน (สิ่งที่คล้ายคลึงกันของเนื้อโลก) ก็อุดมไปด้วยโครเมียมเช่นกัน (2.7·10 -1%) รู้จักแร่ธาตุโครเมียมมากกว่า 20 ชนิด เฉพาะโครเมียมสปิเนล (มากถึง 54% Cr) เท่านั้นที่มีความสำคัญทางอุตสาหกรรม นอกจากนี้โครเมียมยังมีอยู่ในแร่ธาตุอื่น ๆ อีกจำนวนหนึ่งซึ่งมักจะมาพร้อมกับแร่โครเมียม แต่ไม่มีคุณค่าในทางปฏิบัติ (uvarovite, volkonskoite, kemerite, fuchsite)

คุณสมบัติทางกายภาพของโครเมียมโครเมียมเป็นโลหะที่แข็ง หนัก และทนไฟ Pure Chrome มีความเหนียว ตกผลึกในตะแกรงที่มีลำตัวเป็นศูนย์กลาง a = 2.885Å (20 °C); ที่อุณหภูมิ 1830 °C สามารถแปลงเป็นการดัดแปลงโดยใช้โครงตาข่ายวางตรงกลางหน้าได้ a = 3.69 Å

รัศมีอะตอม 1.27 Å; รัศมีไอออนิกของ Cr 2+ 0.83 Å, Cr 3+ 0.64 Å, Cr 6+ 0.52 Å ความหนาแน่น 7.19 ก./ซม.3; ถึง 1890 °C; จุดเดือด 2480 °C. ความจุความร้อนจำเพาะ 0.461 กิโลจูล/(กก. เคลวิน) (25°C); ค่าสัมประสิทธิ์ความร้อนของการขยายตัวเชิงเส้น 8.24·10 -6 (ที่ 20 °C); ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน 67 W/(m·K) (20 °C); ความต้านทานไฟฟ้า 0.414 μΩ m (20 °C); ค่าสัมประสิทธิ์ความร้อนของความต้านทานไฟฟ้าในช่วง 20-600 °C คือ 3.01·10 -3 โครเมียมเป็นสารต้านเฟอร์โรแมกเนติก มีความไวต่อแม่เหล็กจำเพาะ 3.6·10 -6 ความแข็งบริเนลของโครเมียมที่มีความบริสุทธิ์สูงคือ 7-9 Mn/m2 (70-90 kgf/cm2)

คุณสมบัติทางเคมีของโครเมียมการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ภายนอกของอะตอมโครเมียมคือ 3d 5 4s 1 ในสารประกอบมักจะแสดงสถานะออกซิเดชัน +2, +3, +6 โดยที่ Cr 3+ มีความเสถียรมากที่สุด สารประกอบแต่ละชนิดเป็นที่ทราบกันว่าโครเมียมมีสถานะออกซิเดชัน +1, +4, +5 โครเมียมไม่มีการใช้งานทางเคมี ภายใต้สภาวะปกติ จะทนทานต่อออกซิเจนและความชื้น แต่รวมตัวกับฟลูออรีนเพื่อสร้าง CrF 3 ที่อุณหภูมิสูงกว่า 600 °C จะมีปฏิกิริยากับไอน้ำ โดยให้ Cr 2 O 3; ไนโตรเจน - Cr 2 N, CrN; คาร์บอน - Cr 23 C 6, Cr 7 C 3, Cr 3 C 2; กำมะถัน - Cr 2 S 3 เมื่อผสมกับโบรอนจะเกิดเป็นโบไรด์ CrB และเมื่อผสมกับซิลิกอนจะเกิดเป็นซิลิไซด์ Cr 3 Si, Cr 2 Si 3, CrSi 2 โครเมียมก่อให้เกิดโลหะผสมกับโลหะหลายชนิด ปฏิกิริยากับออกซิเจนค่อนข้างจะกระฉับกระเฉงในช่วงแรก จากนั้นจะลดลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากการก่อตัวของฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิวโลหะ ที่อุณหภูมิ 1200 °C ฟิล์มจะถูกทำลายและเกิดออกซิเดชันอย่างรวดเร็วอีกครั้ง โครเมียมจุดไฟในออกซิเจนที่อุณหภูมิ 2000 °C ทำให้เกิดออกไซด์สีเขียวเข้มของโครเมียม (III) Cr 2 O 3 นอกจากออกไซด์ (III) แล้ว ยังรู้จักสารประกอบอื่นๆ ที่มีออกซิเจน เช่น CrO, CrO 3 ที่ได้รับทางอ้อม โครเมียมทำปฏิกิริยาได้ง่ายกับสารละลายเจือจางของกรดไฮโดรคลอริกและซัลฟิวริกเพื่อสร้างโครเมียมคลอไรด์และซัลเฟตและปล่อยไฮโดรเจน Regia วอดก้าและกรดไนตริกผ่านโครเมียม

คุณสมบัติที่เป็นกรดและออกซิไดซ์ของโครเมียมจะเพิ่มขึ้น อนุพันธ์ของ Cr 2+ เป็นตัวรีดิวซ์ที่แรงมาก ไอออน Cr 2+ ก่อตัวขึ้นในระยะแรกของการละลายโครเมียมในกรด หรือระหว่างการลด Cr 3+ ในสารละลายที่เป็นกรดด้วยสังกะสี ออกไซด์ไฮเดรต Cr(OH) 2 เมื่อขาดน้ำจะกลายเป็น Cr 2 O 3 สารประกอบ Cr 3+ มีความเสถียรในอากาศ พวกเขาสามารถเป็นได้ทั้งตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดซ์ Cr 3+ สามารถลดลงได้ในสารละลายที่เป็นกรดที่มีสังกะสีเป็น Cr 2+ หรือออกซิไดซ์ในสารละลายด่างให้เป็น CrO 4 2- ด้วยโบรมีนและสารออกซิไดซ์อื่นๆ ไฮดรอกไซด์ Cr(OH) 3 (หรือมากกว่า Cr 2 O 3 nH 2 O) เป็นสารประกอบแอมโฟเทอริกที่สร้างเกลือด้วย Cr 3+ ไอออนบวกหรือเกลือของกรดโครเมียม HC-O 2 - โครไมต์ (เช่น KS-O 2, NaCrO 2) สารประกอบ Cr 6+: โครเมียมแอนไฮไดรด์ CrO 3, กรดโครมิกและเกลือของพวกมันซึ่งที่สำคัญที่สุดคือโครเมตและไดโครเมต - สารออกซิไดซ์ที่แรง โครเมียมก่อให้เกิดเกลือจำนวนมากโดยมีกรดที่มีออกซิเจน รู้จักสารประกอบเชิงซ้อนโครเมียม สารประกอบเชิงซ้อน Cr 3+ ซึ่งโครเมียมมีเลขโคออร์ดิเนตเป็น 6 มีจำนวนมากมายโดยเฉพาะ สารประกอบโครเมียมเปอร์ออกไซด์มีจำนวนมาก

กำลังรับ Chromeขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์การใช้งานจะได้โครเมียมที่มีระดับความบริสุทธิ์ต่างกัน วัตถุดิบมักจะเป็นโครเมียมสปิเนล ซึ่งได้รับการเสริมสมรรถนะแล้วจึงนำไปหลอมรวมกับโปแตช (หรือโซดา) เมื่อมีออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ เมื่อเทียบกับองค์ประกอบหลักของแร่ที่มี Cr 3 + ปฏิกิริยาจะเป็นดังนี้:

2FeCr 2 O 4 + 4K 2 CO 3 + 3.5 O 2 = 4K 2 CrO 4 + เฟ 2 O 3 + 4CO 2

โพแทสเซียมโครเมตที่ได้ K 2 CrO 4 จะถูกชะล้างด้วยน้ำร้อน และการกระทำของ H 2 SO 4 จะเปลี่ยนให้เป็นไดโครเมต K 2 Cr 2 O 7 . ต่อไปโดยการกระทำของสารละลายเข้มข้นของ H 2 SO 4 บน K 2 Cr 2 O 7 จะได้ chromic anhydride C 2 O 3 หรือโดยการให้ความร้อน K 2 Cr 2 O 7 ด้วยกำมะถัน - โครเมียม (III) ออกไซด์ C 2 O 3.

โครเมียมที่บริสุทธิ์ที่สุดในสภาวะทางอุตสาหกรรมได้มาโดยอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายน้ำเข้มข้นของ CrO 3 หรือ Cr 2 O 3 ที่มี H 2 SO 4 หรือโดยอิเล็กโทรไลซิสของโครเมียมซัลเฟต Cr 2 (SO 4) 3 ในกรณีนี้ โครเมียมจะถูกปล่อยออกมาบนแคโทดที่ทำจากอลูมิเนียมหรือสแตนเลส การทำให้บริสุทธิ์จากสิ่งเจือปนโดยสมบูรณ์ทำได้โดยการบำบัดโครเมียมด้วยไฮโดรเจนบริสุทธิ์โดยเฉพาะที่อุณหภูมิสูง (1,500-1700 °C)

นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะได้รับโครเมียมบริสุทธิ์โดยอิเล็กโทรไลซิสของ CrF 3 หรือ CrCl 3 ละลายในการผสมกับโซเดียม โพแทสเซียม แคลเซียมฟลูออไรด์ที่อุณหภูมิประมาณ 900 ° C ในบรรยากาศอาร์กอน

โครเมียมได้ในปริมาณน้อยโดยการลด Cr 2 O 3 ด้วยอลูมิเนียมหรือซิลิคอน ในวิธีอะลูมิเนียมเทอร์มิก ส่วนผสมที่อุ่นไว้ของ Cr 2 O 3 และผงอัลหรือขี้กบที่มีสารเติมแต่งตัวออกซิไดซ์จะถูกโหลดลงในเบ้าหลอม โดยที่ปฏิกิริยาจะตื่นเต้นโดยการจุดชนวนส่วนผสมของ Na 2 O 2 และ Al จนกระทั่งเต็มเบ้าหลอม โครเมียมและตะกรัน ซิลิโคเทอร์มิกโครเมียมถูกหลอมในเตาอาร์ค ความบริสุทธิ์ของโครเมียมที่ได้นั้นถูกกำหนดโดยเนื้อหาของสิ่งเจือปนใน Cr 2 O 3 และใน Al หรือ Si ที่ใช้ในการรีดักชัน

โลหะผสมโครเมียม - เฟอร์โรโครมและซิลิกอนโครเมียม - ผลิตขึ้นในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

การประยุกต์ใช้โครเมียมการใช้ Chrome ขึ้นอยู่กับความต้านทานความร้อน ความแข็ง และความต้านทานการกัดกร่อน โครเมียมส่วนใหญ่ใช้สำหรับการถลุงเหล็กโครเมียม อะลูมิเนียมและซิลิโคเทอร์มิกโครเมียมใช้สำหรับการถลุงนิกโครม นิโมนิก โลหะผสมนิกเกิลอื่นๆ และสเตลไลต์

โครเมียมจำนวนมากใช้สำหรับการเคลือบป้องกันการกัดกร่อนในการตกแต่ง ผงโครเมียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตผลิตภัณฑ์โลหะเซรามิกและวัสดุสำหรับอิเล็กโทรดเชื่อม โครเมียมในรูปของ Cr 3+ ไอออนเป็นสิ่งเจือปนในทับทิม ซึ่งใช้เป็นอัญมณีและวัสดุเลเซอร์ สารประกอบโครเมียมใช้ในการกัดผ้าระหว่างการย้อม เกลือโครเมียมบางชนิดใช้เป็นส่วนประกอบในการแก้ปัญหาการฟอกหนังในอุตสาหกรรมเครื่องหนัง PbCrO 4 , ZnCrO 4 , SrCrO 4 - เหมือนสีศิลปะ ผลิตภัณฑ์ทนไฟโครเมียม - แมกนีไซต์ทำจากส่วนผสมของโครไมต์และแมกนีไซต์

สารประกอบโครเมียม (โดยเฉพาะอนุพันธ์ Cr 6+) เป็นพิษ

โครเมียมในร่างกายโครเมียมเป็นหนึ่งในองค์ประกอบทางชีวภาพและรวมอยู่ในเนื้อเยื่อของพืชและสัตว์อยู่ตลอดเวลา ปริมาณโครเมียมเฉลี่ยในพืชคือ 0.0005% (92-95% ของโครเมียมสะสมในราก) ในสัตว์ - ตั้งแต่หนึ่งในพันถึงสิบล้านของเปอร์เซ็นต์ ในสิ่งมีชีวิตแพลงก์ตอนค่าสัมประสิทธิ์การสะสมของโครเมียมมีค่ามหาศาล - 10,000-26,000 พืชที่สูงกว่าไม่ทนต่อความเข้มข้นของโครเมียมที่สูงกว่า 3-10 -4 โมลต่อลิตร ในใบมีอยู่ในรูปของสารเชิงซ้อนโมเลกุลต่ำที่ไม่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างเซลล์ย่อย ในสัตว์ โครเมียมเกี่ยวข้องกับการเผาผลาญไขมัน โปรตีน (ส่วนหนึ่งของเอนไซม์ทริปซิน) และคาร์โบไฮเดรต (องค์ประกอบโครงสร้างของปัจจัยต้านทานกลูโคส) แหล่งที่มาหลักของโครเมียมในสัตว์และมนุษย์คืออาหาร การลดลงของปริมาณโครเมียมในอาหารและเลือดส่งผลให้อัตราการเจริญเติบโตลดลง คอเลสเตอรอลในเลือดเพิ่มขึ้น และความไวของเนื้อเยื่อส่วนปลายต่ออินซูลินลดลง