Хром — хемиски елемент со симбол Cr и атомски број 24. Тоа е првиот елемент во групата 6 . Тоа е старо-сив, сјаен , тврд и кршлив преоден метал . Хромот може да се пофали со висока стапка на употреба како метал кој може да биде високо полиран додека отпорен на оцрнување . Хромот е исто така главниот додаток во не’рѓосувачки челик , популарна челична легура поради невообичаено високиот спектрален одраз . Едноставниот полиран хром одразува речиси 70% од видливиот спектар , при што се рефлектираат речиси 90% инфрацрвени светлосни бранови. Името на елементот е изведено од грчкиот збор χρῶμα, chrōma , што значи боја ,χρῶμα , Хенри Џорџ Лидел, Роберт Скот, грчко-англиски лексикон , на Персеј бидејќи многу соединенија на хром се интензивно обоени.
Ферохромиевата легура е комерцијално произведена од хромит со силикотермични или алуолетермични реакции и хром метали со печење и процеси на истекување проследено со редукција со јаглерод, а потоа и со алуминиум . Хром метал е од висока вредност за неговата висока отпорност на корозија и цврстина . Главен развој во производството на челик беше откривањето дека челикот може да се направи високо отпорен на корозија и промена на бојата со додавање на метален хром за да се формира не’рѓосувачки челик . Не’рѓосувачкиот челик и хромирањето ( електроплирање со хром) заедно сочинуваат 85% од комерцијалната употреба.
Во Соединетите Американски Држави, тривалентен хром (Cr (III)) јон се смета за неопходна хранлива материја кај луѓето за инсулин , шеќер и липиден метаболизам . Сепак, во 2014 година, Европската агенција за безбедност на храната , постапувајќи за Европската унија, заклучи дека нема доволно докази дека хром треба да се препознае како суштина.
Додека хром металот и Cr (III) јоните не се сметаат за токсични, хексавалентен хром (Cr (VI)) е токсичен и канцероген . Напуштените места за производство на хром често бараат чистење на животната средина .
Физички својства
Атомски Хром е четвртиот преоден метал што се наоѓа на периодниот систем и има електронска конфигурација на [Ar]3d54s1 . Тоа е, исто така, првиот елемент во периодниот систем, чија основна електронска конфигурација го нарушува принципот Ауфбау . Ова се случува повторно подоцна во периодниот систем со други елементи и нивните електронски конфигурации, како што се бакар , ниобиум и молибден . Ова се случува бидејќи електроните во истата орбитала се одвратуваат едни со други поради нивните слични обвиненија. Во претходните елементи, енергетскиот трошок за промовирање на електрони до следното повисоко ниво на енергија е премногу голем за да се компензира за ослободеното од меѓуэлектронското одбивање. Меѓутоа, во 3d транзицискитеЖ метали, енергетскиот јаз помеѓу подповршината 3d и следната повисока 4s е многу мал, и бидејќи 3d подслојот е покомпактен од подслоевите 4s, меѓуелектронското одбивање е помало помеѓу 4s електрони отколку помеѓу 3d електрони. Ова го намалува енергетскиот трошок за промоција и ја зголемува енергијата што ја ослободува, така што промоцијата станува енергетски изводлива, а еден или дури два електрони секогаш се промовираат во потсек 4-ти. (Слични промоции се случуваат за секој атом на преоден метал освен еден, паладиум . )
Хромот е првиот елемент во 3d серијата каде што 3d електроните започнуваат да тонат во инертно јадро ; тие на тој начин придонесуваат помалку за металното врзување , а оттаму точките на топење и вриење и енталпијата на атомизација на хром се пониски од оние на претходниот елемент, ванадиум . Хром (VI) е силно оксидирачко средство за разлика од молибден (VI) и волфрам (VI) оксиди.Гринвуд и Ерншоу, стр. 1004-5
Целовитост лево|мини| Примерок од чист метален хром Хромот е многу цврст , и е трет најцврст елемент зад јаглеродот ( дијамант ) и бор . Неговата цврстина на Мос е 8,5, што значи дека може да гребе примероци од кварц и топаз , но може да биде изгребан од корунд . Хром е многу отпорен на оцрнување , што го прави корисен како метал што го задржува својот најоддалечен слој од корозија , за разлика од другите метали како што се бакар , магнезиум и алуминиум .
Хромот има точка на топење од 1907 °C (3465 °F), што е релативно ниско во споредба со повеќето преодни метали. Сепак, тој сè уште ја има втората највисока точка на топење од сите елементи на Период 4 , со што ванадиум е на врвот со разлика 3 °C (5 °F) на температура од 1910 °C (3470 °F). Точката на вриење на 2671 °C (4840 °F), сепак, е релативно помал, со трета најниска точка на вриење надвор од Периодот 4 преодни метали сам зад манган и цинк . Електричната отпорност на олово на 20 °C е 125 ом - метри .
Хромот има невообичаено висока зрачна рефлексија во споредба со онаа на другите преодни метали. Во 425 μm , се покажа дека хром има релативно максимум одраз на околу 72% рефлексија, пред да влезе во намалување на рефлексивноста, достигнувајќи минимум 62% рефлектанса на 750 μm пред повторно да се издигне и да се рефлектира приближно 90% од 4000 μm инфрацрвени бранови . . Кога хром е формиран во легура од не’рѓосувачки челик и полиран , зрачената рефлексија се намалува со вклучување на дополнителни метали, но сепак е прилично висока во споредба со другите легури. Помеѓу 40% и 60% од видливиот спектар се рефлектира од полиран не’рѓосувачки челик. Објаснувањето за тоа зошто хром покажува толку висок одѕив на рефлектираните фотонски бранови воопшто, особено 90% од инфрацрвените бранови што се рефлектираат, може да се припишат на магнетните својства на хром. Хром има уникатни магнетни својства во смисла дека хром е единствената елементарна цврстина која покажува антиферромагнетско наредување на собна температура (и подолу). Над 38 °C, неговото магнетно нарачување се менува на парамагнетно . . Антиферромагнетните својства, кои предизвикуваат хромовите атоми привремено да се јонизираат и поврзуваат со себе, се присутни затоа што магнетните својства на телото-центрични кубици се диспропорционални на периодичноста на решетката . Ова се должи на фактот дека магнетните моменти на аглите на коцката и центрите на коцка не се еднакви, но сè уште се антипаралелни. Оттука, честотно-зависната релативна диелектричност на хром, која произлегува од Максвеловите равенки во врска со неговата антиферромагнитност , го остава хромот со највисоки инфрацрвени и видливи светлосни рефлектирања на познатите хемиски елементи.
Пасивација Хром металот оставен во воздухот се пасивира со оксидација, формирајќи тенок, заштитен, површински слој. Овој слој е шпинел структура, со дебелина на неколку молекули. Тој е многу густ и го спречува дифузирањето на кислородот во основниот метал. Ова е различно од сунѓерестиот оксид кој се формира на железо и јаглероден челик, преку кој елементарен кислород продолжува да мигрира, достигнувајќи го основниот материјал за да предизвика понатамошно рѓосување . Пасивацијата може да се зголеми со краток контакт со оксидирачки киселини како азотна киселина . Пасивираниот хром е стабилен против киселините. Пасивацијата може да се отстрани со силно средство за редукција кое го уништува заштитниот оксиден слој на металот. Хром металот третирани на овој начин лесно се раствора во слаби киселини.
Хромот, за разлика од таков метал како железо и никел, не страда од водороден распуст . Меѓутоа, таа страда од азотно оружје , реагира со азот од воздух и формира кршливи нитриди при високи температури неопходни за работа на металните делови.
Изотопи Природниот хром е составен од три стабилни изотопи ; 52Cr, 53Cr и 54Cr, со 52Cr најобемно (83,789% природно изобилство ). 19 радиоизотопи се одликуваат, при што најстабилните се 50Cr со полуживот (повеќе од) 1,8 години и 51Cr со полуживот од 27,7 дена. Сите преостанати радиоактивни изотопи имаат полуживот што е помалку од 24 часа, а мнозинството е помалку од 1 минута. Хром, исто така, има два метастабилни јадрени изомери .
53Cr е радиогенски производ на распаѓање од 53Mn (полуживот = 3.74 милиони години). Хромитните изотопи обично се соединуваат (и се дополнуваат) со изотопи од манган . Оваа околност е корисна во геологијата на изотопите . Содржините на изотоп од манган-хром ги зајакнуваат доказите од 26Al и 107Pd во врска со раната историја на сончевиот Систем . Варијациите на 53Cr/ 52Cr и Mn/Cr коефициентите од неколку метеорити укажуваат на првичниот сооднос од 53Mn/55Mn, кој сугерира дека Mn-Cr изотопниот состав мора да произлезе од распаѓањето на 53Mn во диференцираните планети тела. Оттука 53Cr обезбедува дополнителни докази за нуклеосинтетски процеси непосредно пред соединување на сончевиот Систем.
Изотопите на хром се движат во атомска маса од 43 u (43Cr) до 67 u (67Cr). Примарниот режим на распаѓање пред најзастапен стабилен изотоп, 52 Cr, е апсење на електрони и примарен режим по бета распаѓање . 53 Cr е поставен како прокси за атмосферска концентрација на кислород.
Хемија и соединенија
Хемиски својства лево|мини| Дијаграмот на Пурбе за хром во чиста вода, перхлорна киселина или натриум хидроксид Puigdomenech, Ignasi Hydra/Medusa Chemical Equilibrium Database and Plotting Software (2004) KTH Royal Institute of Technology Хром е член на група 6 , од преодните метали . Хром (0) има електронска конфигурација на [Ar]3d54s1 , поради долната енергија на високиот спин конфигурација . Хромот покажува широк спектар на оксидациски состојби , но хромот се јонизира во катјон со позитивен 3 полнеж кој служи како најстабилна јонска состојба на хром. 3 и 6 состојбите се јавуваат најчесто во рамките на хромните соединенија; полнежи од +1, +4 и +5 за хром се ретки, но понекогаш постојат. Оксидациони состојбиMost common oxidation states of chromium are in bold. The right column lists a representative compound for each oxidation state. −2 −1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6
Хром (III) мини|Безводен хром (III) хлорид (CrCl3) Познати се голем број соединенија на хром (III), како што се хром (III) нитрат , хром (III) ацетат и хром (III) оксид . Хром (III) може да се добие со растворање на елементарен хром во киселини како хлороводородна киселина или сулфурна киселина , но може да се формира и преку редукција на хром (VI) со цитохром c7 . јон има сличен полупречник (63 pm) до (полупречник 50 pm), и тие можат да се заменат едни со други во некои соединенија, како што се хром алум и алуминиум . Кога износот на траги од го заменува во корунд (алуминиум оксид, Al2O3), розово сафир или црвениот рубин се формира, во зависност од количината на хром.
Хром (III) има тенденција да формира октаедрични комплекси. Коммерцијално достапен хром (III) хлорид хидрат е темнозелениот комплекс [CrCl2(H2O)4]Cl. Тесно поврзани соединенија се бледо зелена [CrCl(H2O)5]Cl2 и виолетова [Cr(H2O)6]Cl3. Ако нема вода во зелена боја хром (III) хлорид се раствора во вода, зелениот раствор се менува во виолетов за време додека хлорид во внатрешната координацијона сфера се заменува со вода. Овој вид на реакција е забележан и со растворите на хром алум и други соли на хром (III) растворливи во вода.
Хром (III) хидроксид (Cr (OH) 3) е атмосферско , се раствора во киселински остатоци за да се формира [Cr (H2O) 6] 3+, а во базни раствори за да се формира . Се дехидрира со загревање за да се формира зелениот хром (III) оксид (Cr2O3), стабилен оксид со кристална структура идентична на корунда .
Хром (VI) Соединението на хром (VI) се оксиданси при ниска или неутрална pH вредност. Хроматски анјони () и дихромат (Cr2O 72-) анјони се главни јони во оваа оксидациона состојба. Тие постојат во рамнотежа, определена со pH:
2 [ CrO4] 2- + 2 H + ⇌ [Cr 2 O 7] 2- + H2O
Хром (VI) халиди се исто така познат и вклучуваат хексафлуорид CrF6 и хромил хлорид ( ). десно|мини| Хром (VI) оксид Натриум хроматот се произведува индустриски со оксидативно печење на хромитната руда со калциум или натриум карбонат . Промената на рамнотежата е видлива со промена од жолто (хромат) до портокалово (дихромат), како на пример кога се додава киселина во неутрален раствор на калиум хромат . При уште пониски вредности на pH, можна е понатамошна кондензација на посложени оксианјони на хромот.