Chróm

Kategorie: Nezařazeno (celkem: 23165 referátů a seminárek)

Informace o referátu:

Příbuzná témata



Chróm

Chrom
Chrom
Atomové číslo 24
Relativní atomová hmotnost 51,9961(6) amu
Elektronová konfigurace [Ar] 3d5 4s1
Skupenství Pevné
Teplota tání 1907 °C, (2180 K)
Teplota varu 2671 °C, (2944 K)
Elektronegativita (Pauling) 1,66
Hustota 7,15 g/cm3
Hustota při teplotě tání 6,3 g/cm3
Registrační číslo CAS 7440-47-3
Chrom

Chrom, chemická značka Cr, (lat. Chromium) je světle bílý, lesklý, velmi tvrdý a zároveň křehký kov. Používá se v metalurgii při výrobě legovaných ocelí a dalších slitin, tenká vrstva chromu chrání povrch kovových předmětů před korozí a zvyšuje jejich tvrdost.

Obsah

Základní fyzikálně - chemické vlastnosti

Chrom je nejtvrdším elementárním kovem a vyznačuje se mimořádně nízkou reaktivitou a vysokou chemickou odolností. Byl objeven roku 1797 Louisem Nicolasem Vauquelinem. Patří mezi přechodné prvky, které mají valenční elektrony v d-sféře.

Ve sloučeninách se vyskytuje především v mocenství Cr+3 a Cr+6, sloučeniny Cr+2 jsou silnými redukčními činidly a za normálních podmínek jsou oxidovány vzdušným kyslíkem na trojmocné. Některé jeho sloučeniny mají oxidační číslo Cr+4.

Přes svoji značnou chemickou stálost se chrom pomalu rozpouští v neoxidujících kyselinách (kyselina chlorovodíková), zatímco kyseliny s oxidačním působením povrch kovu pasivují. Chrom se oxiduje při zahřívání v kyslíkovém plameni nebo s oxidačními činidly, jako jsou dusičnany nebo chlorečnany. Přímo se také slučuje s halogeny, se sírou, dusíkem, uhlíkem, křemíkem, borem a některými kovy, avšak teprve za žáru.

Výskyt a výroba

Chrom patří mezi prvky s poměrně značným zastoupením na Zemi i ve vesmíru. V zemské kůře činí průměrný obsah chromu kolem 0,1 – 0,2 g/kg. V mořské vodě se jeho koncentrace pohybuje pouze na úrovni 0,05 mikrogramů v jednom litru. Předpokládá se, že ve vesmíru připadají na jeden atom chromu přibližně 3 miliony atomů vodíku.

V přírodě se chrom vyskytuje velmi často současně s rudami železa například jako ruda chromit, chemicky podvojný oxid železnato-chromitý FeO . Cr2O3. Dalším důležitým minerálem chromu je krokoit, chemicky chroman olovnatý PbCrO4. Malá množství chromu přispívají k zabarvení drahokamů smaragdu a rubínu.

Největším světové zásoby chromu jsou v Jihoafrické republice, která vyrábí přibližně polovinu veškeré světové produkce tohoto kovu. Dalšími význačnými producenty chromu jsou Kazachstán, Indie a Turecko.

Hlavním postupem metalurgického získávání chromu je redukce chromitu uhlíkem (koksem) ve vysoké peci:

FeCr2O4 + 4 C -> Fe + 2 Cr + 4 CO

Výsledkem je přitom slitina chromu se železem – ferrochrom, který lze dále přímo používat při legování speciálních ocelí a slitin s obsahem Fe a Cr.

Výroba čistého chromu je poněkud komplikovanější. Nejprve je z chromové rudy působením roztaveného louhu sodného (NaOH) připraven dvojchroman sodný Na2Cr2O7, který je uhlíkem redukován za vzniku oxidu chromitého Cr2O3. Posledním krokem je redukce oxidu hliníkem nebo křemíkem za vzniku elementárního chromu.

Cr2O3 + 2 Al -> 2 Cr + Al2O3

Využití

Největší podíl světové produkce chromu najde jednoznačně využití v metalurgickém průmyslu především při výrobě vysoce kvalitních ocelí. Obsah chromu ve slitině určuje především její tvrdost a mechanickou odolnost. Proto nejkvalitnější oceli, používané pro výrobu nástrojů pro opracování jiných kovů (rychlořezná ocel) obsahují až 18 % Cr. Podobné druhy ocelí s nižším zastoupením chromu slouží k výrobě geologických vrtných nástrojů, frézovacích nástrojů pro opracování dřeva a v řadě podobných aplikací. Chrom se také přidává do mosazi, aby se tím zvětšila její tvrdost.

V každodenním životě se s chromem setkáme spíše jako s materiálem, chránícím kovové povrchy před korozí za současné zvýšení jejich estetického vzhledu. Klasickým příkladem je chromování chirurgických nástrojů i jiných zařízení používaných v medicíně (sterilizátory, zubařské nástroje a podobné předměty sloužící k vyšetření pacienta. V civilním životě nalezneme chromované předměty často ve vybavení koupelen, jako součást luxusních automobilových doplňků a v řadě dalších aplikací.

Sloučeniny

Ve sloučeninách se chrom vyskytuje v mocenství Cr+2, Cr+3 a Cr+6, výjimečně se setkáme i se sloučeninami Cr+4 a Cr+5.

Sloučeniny dvojmocného chromu jsou silná redukční činidla, působením vzdušného kyslíku se samovolně oxidují za vzniku Cr+3. Prakticky se využívají v analytické chemii při reduktometrických titracích jako jedny z nejsilnějších redukčních činidel. Obvykle se přitom připravují až v roztoku redukcí chromitých solí v kyselém prostředí zinkovým amalgámem, nad nímž jsou také dlouhodobě uchovávány bez přístupu vzduchu. Pokrytí kovového zinku rtutí přitom slouží ke zpomalení jinak bouřlivého rozpouštění zinku kyselinou a umožní uchovat kyselý roztok chromnaté soli nad amalgámem i po dobu několika měsíců. Významnější a stálejší chromnaté soli jsou chlorid chromnatý CrCl2 lépe Cr2Cl4 a síran chromnatý CrSO4 a jeho podvojné soli.

Sloučeniny trojmocného chromu jsou neomezeně stálé a mají obvykle zelenou barvu. Soli trojmocného chromu slouží také ve sklářském průmyslu k barvení skla a kožedělném průmyslu při činění kůží.

  • Oxid chromitý Cr2O3 se používá jako barevný pigment pod označením chromová zeleň. Oxid chromitý je inertní látka, protože se nerozpouští ve vodě, v kyselinách a ani v zásadách. V laboratoři se velmi často připravuje efektivní reakcí, tepelný rozklad dichromanu amonného, známou jako sopka.
(NH4)2Cr2O7 -> N2+Cr2O3+ 4 H2O
  • Hydroxid chromitý Cr(OH)3 je šedozelená sraženina, která vzniká reakcí chromitých kationů s hydroxidovými aniony. V kyselém prostředí se rozpouští na chromité soli.
Cr(OH)3+ 3 HCl -> CrCl3+ 3 H2O

V zásaditém prostředí se rozpouští na chromitany.

Cr(OH)3+OH- -> [Cr(OH)4]-

Z chromitanů se reakcí s oxidačními činidly připravují chromany.

[Cr(OH)4]-+ 2 H2O2 -> CrO72-+ 4 H2O
  • Chlorid chromitý CrCl3 je v bezvodém stavu červenofialová látka. Z vodného roztoku lze získat chlorid chromitý jako hexahydrát CrCl3.6 H2O, který má smaragdově zelenou barvu. Chlorid chromitý tvoří s jinými chloridy komplexy, které mají nejčastěji složení M2CrCl5 pentachlorochromitanový anion(M - alkalický kov nebo amonný kation). Tyto látky mají nejčastěji červenou barvu a jsou stálé pouze v koncentrovaných roztocích v přítomnosti chlorovodíku. Ve zředěných roztocích se komplex rozpadá na původní chloridy.
  • Síran chromitý Cr2(SO4)3 je v bezvodém stavu prášek s barvou broskvových květů. Z vodného roztoku lze získat síran chromitý jako oktadekahydrát Cr2(SO4)3.18 H2O. Při zahřívání se z krystalů síranu chromitého odštěpuje voda a vznikají zeleně zbarvené sírany chromité, které mají proměnné složení a jsou méně rozpustné ve vodě.
  • Kamenec chromitý KCr(SO4)2.12 H2O neboli dodekahydrát síranu draselnochromitého je tmavěfialová látka, která se používá v barvířství a koželužství.

Sloučeniny čtyřmocného chromu

  • Oxid chromičitý CrO2 se používá jako záznamový materiál, protože má feromagnetické vlastnosti.

Sloučeniny šestimocného chromu jsou středně silnými oxidačními činidly. Prakticky se s nimi setkáme jako se solemi kyseliny chromové, chromany(CrO4)2- nebo kyseliny dvojchromové, dvojchromany (Cr2O7)2-. Chromany a dvojchromany v roztocích mohou navzájem přecházet mezi sebou v závislosti na pH prostředí. Přitom platí, že chromany jsou stálé v alkalickém prostředí a mají obvykle žlutou barvu. Dichromany jsou oranžové a jsou stabilní v kyselém pH.

2 CrO42-+2 H+ -> Cr2O72-+H2O
Cr2O72-+2 OH- -> 2 CrO42-+H2O
  • Oxid chromový CrO3 je tmavěčervená látka, velmi silně hygroskopická, která vzniká reakcí dichromanu s koncentrovanou kyselinou sírovou. Má hořkokyselou chuť a je silně jedovatý. Při poutání vzdušné vlhkosti se oxid chromový postupně mění v zlatožlutou kyselinou chromovou H2CrO4, která je známa pouze v roztoku.
  • Dichroman draselný K2Cr2O7 se používá v analytické chemii jako primární oxidimetrický standard pro titrace, protože jej lze připravit ve velmi vysoké čistotě a je prakticky neomezeně stálý. Dichroman draselný se často používá jako oxidační činidlo v reakcích.
  • Chroman olovnatý PbCrO4 se v přírodě vyskytuje jako nerost krokoit. Je to žlutá, ve vodě nerozpustná sloučenina. Chroman olovnatý je rozpustný v roztocích hydroxidů, kdy dochází k tvorbě hydroxoolovnatanů. Při působení malého množství hydroxidu, vzniká z chromanu olovnatého zásaditý chroman olovnatý PbCrO4.Pb(OH)2, který má červenou barvu a používá se jako barva chromová červeň.

Při výrobě barev je důležitý hlavně chroman barnatý BaCrO4, známý pod označením žlutý ultramarín a chroman olovnatý PbCrO4 - chromová žluť a dnes už méně známá podvojná sůl chromanu zinečnatého a dichromanu draselného 3 ZnCrO4.K2Cr2O7 známá pod názvem zinková žluť.

Biologický význam

logo Wikimedia Commons
Wikimedia Commons nabízí obrázky, zvuky či videa k tématu
Wikislovník obsahuje slovníkovou definici slova chrom.

Biologické účinky chromu jsou silně závislé na mocenství, ve kterém se do organizmu dostává. Zatímco trojmocný chrom je pokládán za převážně prospěšný a je nezbytnou součástí každodenní stravy, pak naopak šestimocný chrom působí negativně a je pokládán za potenciální karcinogen. Z těchto důvodů je při provádění zdravotních studií nutno důsledně zkoumat ne pouze obsah chromu v prostředí, ale především to, v jaké formě (mocenství) se tento prvek setkává s živými organizmy.

Z potravin bohatých na trojmocný chrom lze uvést především melasu a přírodní hnědý cukr, červenou řepu, lesní plodiny, kvasnice a pivo. V prodávaných potravinových doplňcích se obvykle používá organická sloučenina pikolinát chromitý. Doporučená denní dávka je přibližně 0,1 mg chromu.

Dostatečný obsah chromu v organizmu je důležitý pro správný metabolismus cukrů a tuků. Pomáhá stabilizovat hladinu krevního tuku a tlumí chuť na sladké potraviny. Farmaceutické přípravky s obsahem chromu jsou vhodné ke kontrole tělesné hmotnosti a také jako doplněk sportovní stravy pro údajný,ovšem neprokázaný růst svalové hmoty – viz kulturistika.


Periodická tabulka chemických prvků
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
H (přehled) He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
 
*Lanthanoidy  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
**Aktinoidy  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
 
Skupiny prvků: Kovy - Nekovy - Polokovy - Blok s - Blok p - Blok d - Blok f
 


Nový příspěvek


Ochrana proti spamu. Kolik je 2x4?



Na-mobil.cz

Spřátelené weby

Přidat stránku k oblíbeným

Nejnovější v diskusi

Diskusní fórum »

TIP: Chcete zkrátit dlouho chvíli sobě nebo blízkému?
Klikněte na Puzzle-prodej.cz a vyberte si z 5000 motivů skladem!
TIP: Hračky a hry za dobré ceny?
Klikněte na Hračky obchod.cz a vyberte si z tisícovky hraček skladem!