– (Chromium) Cr, химический элемент 6(VIb) группы Периодической системы. Атомный номер 24, атомная масса 51,996. Известно 24 изотопа хрома с 42Cr по 66Cr. Изотопы 52Cr, 53Cr, 54Cr являются стабильными. Изотопный состав природного хрома: 50Cr (период полураспада 1,8·1017 лет) – 4,345%, 52Cr – 83,489%, 53Cr – 9,501%, 54Cr – 2,365%. Основные степени окисления +3 и +6.
Также по теме:
ХИМИЯ
В 1761 профессор химии Петербургского университета Иоганн Готтлоб Леман (Johann Gottlob Lehmann) у восточного подножия Уральских гор на Березовском руднике обнаружил замечательный красный минерал, который при измельчении в порошок давал яркую желтую окраску. В 1766 Леман привез образцы минерала в Петербург. Обработав кристаллы соляной кислотой, он получил белый осадок, в котором обнаружил свинец. Леман назвал минерал сибирским красным свинцом (plomb rouge de Sibérie), теперь известно, что это был крокоит (от греческого «krokos» – шафран) – природный хромат свинца PbCrO4.
Немецкий путешественник и естествоиспытатель Петер Симон Паллас (Peter Simon Pallas) (1741–1811) возглавил экспедицию Петербургской Академии наук в центральные регионы России и в 1770 побывал на Южном и Среднем Урале, в том числе на Березовском руднике и, подобно Леману, заинтересовался крокоитом. Паллас писал: «Этот удивительный красный свинцовый минерал не встречается более ни в одном месторождении. При растирании в порошок становится желтым, и может быть использован в художественной миниатюре». Несмотря на редкость и трудность доставки крокоита с Березовского рудника в Европу (на это уходило почти два года), использование минерала в качестве красящего вещества было оценено по достоинству. В Лондоне и Париже конца 17 в. все знатные особы ездили на каретах, покрашенных мелко растертым крокоитом, кроме того, лучшие образцы сибирского красного свинца пополняли коллекции многих минералогических кабинетов Европы.
Также по теме:
ХРОМАТЫ И ДИХРОМАТЫ
В 1796 образец крокоита попал к профессору химии Парижской минералогической школы Никола Луи Вокелену (Nicolas-Louis Vauquelin) (1763–1829), который проанализировал минерал, но не нашел в нем ничего кроме оксидов свинца, железа и алюминия. Продолжая исследования сибирского красного свинца, Вокелен прокипятил минерал с раствором поташа и после отделения белого осадка карбоната свинца получил желтый раствор неизвестной соли. При обработке его солью свинца образовывался желтый осадок, солью ртути – красный, а при добавлении хлорида олова раствор становился зеленым. Разлагая крокоит минеральными кислотами, он получил раствор «кислоты красного свинца», упаривание которой давало рубиново-красные кристаллы (сейчас понятно, что это был хромовый ангидрид). Прокалив их с углем в графитовом тигле, обнаружил после реакции множество сросшихся серых игольчатых кристаллов неизвестного до того времени металла. Вокелен констатировал высокую тугоплавкость металла и его устойчивость по отношению к кислотам.
Вокелен назвал новый элемент хромом (от греческого crwma – цвет, окраска) ввиду множества образуемых им разноцветных соединений. На основании своих исследований Вокелен впервые констатировал, что изумрудная окраска некоторых драгоценных камней объясняется примесью в них соединений хрома. Например, природный смарагд представляет собой окрашенный в глубокий зеленый цвет берилл, в котором алюминий частично замещен хромом.
Скорее всего, Вокеленом был получен не чистый металл, а его карбиды, о чем свидетельствует игольчатая форма полученных кристаллов, но Парижская Академия наук тем не менее зарегистрировала открытие нового элемента, и сейчас Вокелен справедливо считается первооткрывателем элемента № 24.
В 1798 Ловиц и Клапрот (Klaproth) независимо от Вокелена обнаружили хром в образце тяжелого черного минерала (это был хромит FeCr2O4), найденного на Урале, но значительно севернее Березовского месторождения. В 1799 Ф.Тассерт (Tassaert) обнаружил новый элемент в том же минерале, найденном на юго-востоке Франции. Считается, что именно Тассерту впервые удалось получить относительно чистый металлический хром.
Что представляет собой
Хром – это металл, элемент таблицы Менделеева №24.
Международное обозначение и формула – Chromium, Cr.
Серебристо-голубоватое блестящее вещество – одно из самых твердых (5,5 по Моосу) и тугоплавких металлов, но хрупко. Относится к чёрным металлам.
Структура, свойства роднят его с железом, марганцем, титаном, никелем. Эти элементы объединены в одно семейство.
Уникальная особенность элемента – ярко-радужная окраска соединений: голубизна, фиолет, зелень до изумрудности, желтизна, оранж, пурпур. Они обусловили название, благодаря им легко отличить хром от других металлов.
По-древнегречески χρῶμα (хрома) – краска, цвет.
Матовые и глянцевые оттенки хромированного цвета, как сочетать с другими цветами
Если говорить цвет хром это какой цвет, то он близок к серому, сочетаемому со многими оттенками. Краска же представлена в разных оттенках.
Покрытие может отличаться матовым либо глянцевым покрытием. Можно комбинировать элементы в интерьере, но все же матовых поверхностей должно быть больше. Слишком много отражающих деталей может создать слишком холодное свечение.
Желательно для получения уютной комнаты использовать контрастное сочетание цветов, тепла и холода.
Заранее продумывают внедрение каждого цвета, особенно металлических оттенков, чтобы не появилось ощущения, что данные предметы оказались в комнате случайно. Делается примерное соотношение 70 на 30.
Именно для хрома подходит комбинирование лишь с природными красками – коричневыми, кирпичными, бежевыми, белым, бурым, песочным.
Заранее продумывают внедрение каждого цвета, особенно металлических оттенков.
Физико-химические характеристики
Физические и химические свойства хрома типичны для металлов:
- Химически малоактивен. В обычных условиях не взаимодействует с водой, растворами щелочей. Реакция запускается при +600°С.
- Кислород создает на его поверхности защитную оксидную пленку.
- В соединениях проявляет три степени: +2, +3, +6. Самые устойчивые – трехвалентные.
Применение хрома затрудняют недостатки:
- Явное ухудшение характеристик примесями в составе.
- Необходимость дополнительной обработки сверхтвердого металла для получения пластичности.
Однако они компенсируются достоинствами металла: тугоплавкостью, твердостью (пятый среди металлов), стойкостью к коррозии.
| Свойства атома | |
| Название, символ, номер | Хром / Chromium (Cr), 24 |
| Атомная масса (молярная масса) | 51,9961(6) а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Ar] 3d5 4s1 |
| Радиус атома | 130 пм |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 118 пм |
| Радиус иона | (+6e)52 (+3e)63 пм |
| Электроотрицательность | 1,66 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | −0,74 |
| Степени окисления | 6, 3, 2, 0 |
| Энергия ионизации (первый электрон) | 652,4 (6,76) кДж/моль (эВ) |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность (при н. у.) | 7,19 г/см³ |
| Температура плавления | 2130 K (1856,9 °C) |
| Температура кипения | 2945 K (2671,9 °C) |
| Уд. теплота плавления | 21 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 342 кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 23,3 Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 7,23 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | кубическая объёмноцентрированая |
| Параметры решётки | 2,885 Å |
| Температура Дебая | 460 K |
| Прочие характеристики | |
| Теплопроводность | (300 K) 93,9 Вт/(м·К) |
| Номер CAS | 7440-47-3 |
А нужно ли хромирование?
Нанесение хрома на отдельные детали и элементы кузова стало распространенной процедурой. Подобные услуги предлагаются практически в каждой мастерской, а также существуют инструкции для выполнения работ в домашних условиях. Сохраняется единственный вопрос, а есть ли смысл тратить время и деньги?
- Тонкий слой тяжелого металла дает дополнительную защиту сразу по нескольким пунктам. С точки зрения функционального применения проверенного процесса невозможно найти никакого минуса.
- Поверхность приобретает приятный блеск и требует минимум ухода, что делает ее прекрасным решением для .ленивых автомобилистов.
- После хромирования увеличивается срок эксплуатации. Этот факт подтвержден практическими аналитическими данными, которые показывают, насколько выгодно обращаться к специалистам.
- Затраты на проведение работ несравнимо ниже, чем получаемые преимущества. Можно не задумываться о расходах, так как они остаются небольшими.
Не стоит рассуждать о достоинствах и недостатках, намного проще выделить лишь несколько пунктов, которые наилучшим образом описывают хромирование. Их достаточно для принятия решения, заставляющего задуматься о дополнительных затратах. Все-таки забота об автомобиле гарантирует его долговечность и сокращение регулярных расходов на обслуживание и уход.
Хром – тяжелый металл, годами неиспользовавшийся в промышленности. Его большой вес и высокая стоимость заставляла отказываться от полезных свойств. Сегодня подробно изучен процесс создания тончайшего слоя на любой металлической поверхности. Он приобретает те же самые плюсы, поэтому во время эксплуатации долго остается надежным. Так что водителям пора забыть об экономии и всерьез задуматься об изменении собственного транспортного средства, которые коснутся не только внешнего вида.
Нахождение в природе
В природе отмечено два десятка хромовых минералов. Основные – хромит и крокоит.
Изверженные породы содержат разную концентрацию элемента (г/т):
- ультраосновные – 2000;
- базальты, другие основные – 200.
Каждая тонна земной коры содержит в среднем 83 г хрома.
Промышленный интерес представляет один класс – хромшпинелиды.
Металл содержат драгоценные камни – хромтурмалин, уваровит (хромовый гранат), другие.
Технология получения
Традиционное сырье для получения хрома – хромшпинелиды.
Главные способы получения металла – обогащение руды методом электролиза либо восстановлением.
Для повышения степени чистоты конечного продукта сырье сплавляют в электропечи с содой, добавляя кислород.
Производство металлического хрома почти абсолютной чистоты ведется методом электролиза концентрированных хромовых растворов либо восстановлением оксида хрома алюминием в вакуумных печах (при 1500°C).
Использование при отделке помещений
Из-за холодности хромированный оттенок нечасто присутствует на отделочных материалах. Но для некоторых стилей вариант может придать неповторимое оформление.
Из-за холодности хромированный оттенок нечасто присутствует на отделочных материалах.
Потолок, пол и стены
Темные серые полы должны переходить в теплый тон, либо более светлый вариант серого. На потолке можно хром использовать лишь для маленьких деталей. На стенах клеят обойные полотна с рисунками в серых тонах с зеркальным эффектом. Но все же лучше ограничиться одной стеной.
Темные серые полы должны переходить в теплый тон, либо более светлый вариант серого.
Где используется
Металл используется по двум направлениям: как лигатура к другим металлам и как покрытие.
Металлургия
Отрасль, забирающая три четверти объемов металла. Хромом легируют стали для улучшения кондиций.
Получают продукт:
- нержавеющий;
- износостойкий;
- жаропрочный.
Такие достоинства сталей обусловили их применение как материала стволов артиллерии, корпусов субмарин, сейфов, металлорежущего, медицинского, химического инструментария. Из них выполнены двигатели космических кораблей, начинка плазмотронов.
Даже незначительное количество хрома в составе кратно улучшает механические свойства материала.
Самые известные хромсодержащие сплавы – с никелем (нихром) и железом (фехраль). Это прецизионные материалы с повышенным электрическим сопротивлением. Используются для работы при экстремальных температурах.
Другие отрасли промышленности
Продукция из металла и сплавов с ним выпускается для разных сегментов рынка:
- Кирпичи – корпус металлургических печей.
- Нагревательные элементы (сплав с никелем).
- Хирургический инструментарий (сплав с никелем, молибденом, кобальтом).
- Соединения хрома пригождаются при производстве спичек, обуви, одежды (знаменитая блестяще-прочная хромовая кожа), окраске текстиля, обработке мебельной древесины.
- Зеленую хромовую краску наносят на керамику перед покрытием глазурью и обжигом.
Краски из перетертых хромовых руд применяли еще иконописцы Древней Руси.
- Трехвалентный оксид металла – исходник при выращивании синтетических рубинов для лазеров.
- Зеленые огни салюта – заслуга хрома.
Хром закупают фармацевтические гиганты, производители биодобавок, препаратов для похудения.
Декор
Хромированное покрытие корпуса часов либо деталей авто – не только маркер статусности. Такая обработка защищает от износа, коррозии, механических повреждений.
Толщина покрытия металлом зависит от назначения изделия: от 2 мкм (декоративный ассортимент) до 0,1 мм (детали байков, велосипедов, авто).
Процесс покрытия хромом называется хромированием. Он технологически прост и недорог.
Применение хрома
Применение хрома является не очень широконаправленным. 85% полученого хрома применяется для производства металлических сплавов. Оставшиеся 15% хрома используются в химических, огнеупорных и литейных производствах.
Феррохром является классическим промежуточным материалом для производства специальных сталей, таких как нержавеющие стали и стали на основе никеля. В металлургии хром используется для изготовления твердых и стойких сплавов. Хромирование металлов или гальванирование хромом улучшают коррозийную стойкость, а так же придают эстетический внешний вид изделию.
Некоторые оксиды и соли на основе хрома применяются для окрашивания стекла. В пример можно поставить трехвалентный хром для окрашивания бутылок в зеленый цвет. Так же хроматы и оксиды используются в качестве красящего пигмента в красках и красителях. Красители и краски используются для окрашивания от желто-зеленого до желто-оранжевых цветов. Квасцы, травители и дубильные вещества на основе хрома используются для обработки шкур и кожи животных.
Хром и некоторые его соединения являются катализаторами. Таким образом, в определенных реакциях гидрирования, но также в трикарбонилированной форме в качестве активирующей группы бензола, они допускают многочисленные химические превращения. Дихромат калия является мощным окислителем, который используется в лабораторной химии для очистки следов органики из обрабатываемого материала. В пример можно поставить стекляную посуду.
Читайте: Кальций как химический элемент таблицы Менделеева
Значение для человека
Хром присутствует в организме человека изначально.
Здоровье
Он – участник ряда биологических процессов:
- Липидный, углеродный обмен.
- Выведение «плохого» холестерина
- Баланс сахара в крови.
- Укрепление костной ткани.
- Активация действия инсулина.
- Способность замещать йод.
- Стимуляция регенерации тканей.
Достаточное содержание хрома в организме критично важно для людей с лишним весом, диабетом, заболеваниями щитовидной железы, сердца, сосудов.
Питание
Хромом богаты продукты всех основных групп:
- Мясо – курятина, говядина (и печень);
- Рыба – скумбрия, тунец, сельдь.
- Крупы – манная, перловая.
- Овощи – помидоры, редис, зеленый лук.
Металлом насыщены сыры, бобовые, кукурузное масло, фрукты, хлеб из муки крупного помола, пивные дрожжи.
Дозировка
Ежесуточная потребность в хроме (мкг):
- Дети – 12-34 (в зависимости от возраста).
- Женщины – 55-68.
- Мужчины – 59-79.
При беременности у женщин, активном образе жизни, физических нагрузках у мужчин потребность удваивается.
Виды хромовых руд
По промышленным типам месторождений выделяют несколько видов хромовых руд. Среди них различают:
- эндогенные;
- экзогенные;
- техногенные.
Эндогенные
По условиям образования эндогенные руды делятся на два типа:
- Раннемагматические. Месторождения образовались на ранней стадии образования интрузивов (магматические горные породы), залегают в нижних массивах. Руды среднехромистые, сплошные, огнеупорные (ЮАР, Финляндия, США, Индия).
- Позднемагматические. Руды сформировались в поздний период формирования интрузивов. Главный источник высокохромистых металлургических и огнеупорных руд (Греция, Турция, Югославия, Албания).
Экзогенные (россыпные)
Месторождения возникают в результате разрушений выветривания эндогенных хромитовых рудных залежей. Промышленное значение достаточно ограничено (Япония, Югославия, Филиппины, Куба).
Техногенные
Руды добываются на поверхности Земли или из спецотвалов забалансовых руд, образовавшиеся при разработке месторождений хрома в процессе обогащения руды. Сырье пригодно для промышленного применения. Экономическая выгода заключается в том, что разработка проводится на поверхности.
