Хромов оксид: формула, характеристики и химични свойства

Сред разнообразието от химични елементи и техните съединения е трудно да се избере най-полезното вещество за човечеството. Всяка от тях е уникална по своите свойства и възможности за приложение. Техническият прогрес значително улеснява изследователския процес, но и поставя нови задачи за него. Химичните елементи, открити преди няколкостотин години и изучавани във всичките му проявления, получават в съвременния свят повече технологични приложения. Тази тенденция се отнася за съединения, които съществуват в природата и са създадени от хората.

окис

В земната кора и в необятността на Вселената има много химически съединения, които се различават по класове, видове, характеристики. Един от най-често срещаните видове съединения е оксид (оксид, оксид). Това включва пясък, вода, въглероден диоксид, т.е. основните вещества за съществуването на човечеството и цялата биосфера на Земята. Оксидите са вещества, които съдържат кислородни атоми окислително състояние -2, докато връзката между елементите е двоична. В резултат на това се формира тяхното формиране химическа реакция, условия, които варират в зависимост от състава на оксида.

Характерните особености на това вещество са три позиции: веществото е сложно, състои се от два атома, единият от които е кислород. Голям брой съществуващи оксиди се дължат на факта, че много химични елементи образуват няколко вещества. Те са идентични по състав, но атом, който реагира с кислород, показва няколко степени на валентност. Например, хром оксид (2, 3, 4, 6), азот (1, 2, 3, 4, 5) и т.н. Въпреки това, техните свойства зависят от степента на валентност на елемента, влизащи в окислителна реакция.

Според приетата класификация оксидите са основни и кисели. Освобождава се и амфотерният вид, който проявява свойствата на основния оксид. Киселинните оксиди са съединения на неметали или елементи с висока валентност, техните хидрати са киселини. Основните оксиди включват всички вещества, имащи връзка кислород + метал, техните хидрати са основи.

хром

През 18-ти век химикът И. Г. Леман открил неизвестен минерал, който се наричал червен сибирски олово. Професор на Парижката минералогическа гимназия, Wokelen, провежда серия от химични реакции с получената проба, в резултат на което се изолира непознат метал. Основните свойства, идентифицирани от учения, стана неговата устойчивост към кисели среди и огнеупорни (топлоустойчивост). Наименованието "хром" (Chromium) се дължи на широката цветова гама, която се характеризира със съединенията на елемента. Металът е по-скоро инертен, в чист вид не се среща в естествени условия.

Основните минерали, съдържащи хром, са: хромит (FeCr ₂ O ₄ ), меланохроит, вокеленит, дицеит, тарапакаит. Химичният елемент Cr е разположен в 6-та група на периодичната система на Д.И. Възможни са реакции, при които степента на окисление е +1, +5, +4. Хромът не е химически активен, металната повърхност е покрита с филм (пасивиращ ефект), който предотвратява реакцията с кислород и вода при нормални условия. Хромният оксид, който се образува на повърхността, предотвратява взаимодействието на метала с киселини и халогени в отсъствието на катализатори. Съединения с прости вещества (не метали) са възможни при температура от 300 ° С (хлор, бром, сяра).

При взаимодействие със сложни вещества се изискват допълнителни условия, например, с алкален разтвор, реакцията не настъпва, като при разтопяването процесът е много бавен. Хромът реагира с киселини, когато има висока температура като катализатор. Хромовия оксид може да се получи от различни минерали чрез излагане на температура. В зависимост от бъдещата степен на окисление на елемента се използват концентрирани киселини. В този случай, валентността на хром в съединението варира от +2 до +6 (по-висок хромов оксид).

приложение

Благодарение на уникалните антикорозионни свойства и устойчивост на топлина, хромовите сплави имат голямо практическо значение. В същото време делът му не трябва да надвишава половината от общия обем. Големият недостатък на хрома е неговата крехкост, която намалява възможностите за обработка на сплавите. Най-често използваният метал е да се правят покрития (хромиране). Защитният филм може да бъде слой от 0,005 мм, но надеждно ще предпазва металния продукт от корозия и външни влияния. Хромни съединения се използват за производството на топлоустойчиви конструкции в металургичната промишленост (плавилни пещи). Антикорозионни покрития от декоративна посока (метална керамика), специална легирана стомана, електроди за заваръчни машини, сплави на основата на силиций, алуминий са търсени на световните пазари. Хромовия оксид поради ниската възможност за окисление и висока топлоустойчивост служи като катализатор за много химични реакции, протичащи при високи температури (1000 ^o C).

Бивалентни съединения

Хромов оксид (2) CrO (азотен оксид) е прах с яркочервен или черен цвят. Той е неразтворим във вода, при нормални условия не окислява, проявява изразени основни свойства. Веществото е твърдо, огнеупорно (1550 ^o C), не е токсично. В процеса на нагряване до 100 ^° С, той се окислява до Cr ₂ O ₃ . В слаби разтвори на азотна и сярна киселина не се разтваря, реакцията протича със солна киселина.

Получаване, заявление

Това вещество се счита за по-нисък оксид. Тя има сравнително тесен обхват. В химическата промишленост, хром оксид 2 се използва за пречистване на въглеводороди от кислород, който той привлича по време на окислението при температури над 100 ^° С. Има три начина да се получи двувалентен хром оксид:

1. Чрез разлагане на карбонил Cr (CO) ₆ в присъствието на висока температура като катализатор.
2. Възстановяване с фосфорна киселина хром оксид 3.
3. Хромната амалгама се окислява с кислород или азотна киселина.

Тривалентни съединения

За оксидите на хрома степента на окисление +3 е най-стабилната форма на веществото. Cr ₂ O ₃ (хромна зеленина, сесквиоксид, есколид) е химически инертен, неразтворим във вода, има висока точка на топене (повече от 2000 ^o C). Хром оксид 3 - зелен огнеупорен прах, много твърд, има амфотерни свойства. Веществото е разтворимо в концентрирани киселини, реакцията с основи възниква в резултат на сливането. Може да се редуцира до чист метал, когато взаимодейства със силно редуциращо средство.

Подготовка и употреба

Поради високата твърдост (сравнима с корунда), употребата на веществото в абразивни и полиращи материали е най-често срещана. Хромовия оксид (формула Cr ₂ O ₃ ) има зелен цвят, така че се използва като пигмент при производството на стъкло, бои, керамика. За химическата промишленост това вещество се използва като катализатор за реакции с органични съединения (синтез на амоняк). Тривалентният хромов оксид се използва за създаване на изкуствени скъпоценни камъни и шпинели. За да се използват няколко вида химични реакции:

1. Окисление на хром оксид.
2. Нагряване (калциниране) на дихромат или амониев хромат.
3. Разлагане на тривалентен хром хидроксид или шествалентен оксид.
4. Калциниране на живачен хромат или бихромат.

Шестивалентни съединения

Формулата за по-висок хромов оксид е CrO ₃ . Веществото е лилаво или тъмно червено на цвят, може да съществува под формата на кристали, игли, плочи. Химически активни, токсични, когато взаимодействат органични съединения съществува опасност от самозапалване и експлозия. Хром оксид 6 - хромов анхидрид, хром триоксид - е силно разтворим във вода, при нормални условия взаимодейства с въздуха (размива се), точката на топене е 196 ^° С. Веществото има изразени киселинни характеристики. Когато химическа реакция с вода образува дихромна или хромова киселина, без допълнителни катализатори взаимодейства с алкали (жълти хромати). За халогени (йод, сяра, фосфор) е силен окислител. В резултат на нагряване над 250 ^° С се образуват свободен кислород и тривалентен хромов оксид.

Как да стигнем и къде се използва

Хромов оксид 6 се получава чрез третиране на натриеви или калиеви хромати (бихромати) с концентрирана сярна киселина или чрез взаимодействие на сребърен хромат със солна киселина. Високата химическа активност на дадено вещество определя основните направления на нейното използване:

1. Получаване на чист метал - хром.
2. В процеса на хромиране на повърхности, включително електролитен метод.
3. Окисляване на алкохоли (органични съединения) в химическата промишленост.
4. В ракетната технология се използва като възпламенител.
5. В химическите лаборатории почиства ястия от органични съединения.
6. Използва се в пиротехническата промишленост.