Chrom weist metallische Eigenschaften auf. Anwendung von Chrommetall und seinen Verbindungen im Bau- und Maschinenbau. Atom- und Molekülmasse von Chrom

Element Nr. 24. Eines der härtesten Metalle. Hat eine hohe chemische Beständigkeit. Eines der wichtigsten Metalle für die Herstellung von legierten Stählen. Die meisten Chromverbindungen sind hell gefärbt und in verschiedenen Farben erhältlich. Aus diesem Grund wurde das Element Chrom genannt, was auf Griechisch „Farbe“ bedeutet.

Wie wurde er gefunden?

Ein chromhaltiges Mineral wurde 1766 von I.G. in der Nähe von Jekaterinburg entdeckt. Lehmann nannte es „sibirisches Rotblei“. Jetzt heißt dieses Mineral Krokoit. Seine Zusammensetzung ist ebenfalls bekannt - PbCrO 4. Und einst sorgte „Sibirisches Rotblei“ für große Meinungsverschiedenheiten unter Wissenschaftlern. Dreißig Jahre lang stritten sie sich über seine Zusammensetzung, bis schließlich 1797 der französische Chemiker Louis Nicolas Vauquelin daraus ein Metall isolierte, das (übrigens nach einigen Kontroversen auch) Chrom genannt wurde.

Vauquelin behandelte Krokoit mit Kali K 2 CO 3: Bleichromat wurde in Kaliumchromat umgewandelt. Anschließend wurde Kaliumchromat mit Salzsäure (Chromsäure kommt nur in verdünnten Lösungen vor) in Chromoxid und Wasser umgewandelt. Durch Erhitzen von grünem Chromoxidpulver in einem Graphittiegel mit Kohle erhielt Vauquelin ein neues feuerfestes Metall.

Die Pariser Akademie der Wissenschaften war Zeuge der gesamten Entdeckung. Aber höchstwahrscheinlich isolierte Vauquelin nicht elementares Chrom, sondern seine Karbide. Dies wird durch die nadelförmige Form der von Vauquelin gewonnenen hellgrauen Kristalle belegt.

Der Name „Chrom“ wurde von Vauquelins Freunden vorgeschlagen, aber er gefiel ihm nicht – das Metall hatte keine besondere Farbe. Freunde konnten den Chemiker jedoch überzeugen und verwiesen darauf, dass man mit leuchtend farbigen Chromverbindungen gute Lacke erhalten könne. (Übrigens wurde die smaragdgrüne Farbe einiger natürlicher Beryllium- und Aluminiumsilikate erstmals in den Werken von Vauquelin erklärt; sie wurden, wie Vauquelin herausfand, durch Verunreinigungen von Chromverbindungen gefärbt.) Und so wurde dieser Name übernommen das neue Element.

Übrigens ist die Silbe „Chrom“, genau im Sinne von „farbig“, in vielen wissenschaftlichen, technischen und sogar musikalischen Begriffen enthalten. Isopanchrom-, Panchrom- und Orthochrom-Fotofilme sind weithin bekannt. Das aus dem Griechischen übersetzte Wort „Chromosom“ bedeutet „farbiger Körper“. Es gibt eine „chromatische“ Tonleiter (in der Musik) und eine „chromatische“ Harmonische.

Wo befindet er sich

In der Erdkruste ist ziemlich viel Chrom enthalten – 0,02 %. Das Hauptmineral, aus dem die Industrie Chrom gewinnt, ist Chromspinell unterschiedlicher Zusammensetzung mit der allgemeinen Formel (Mg, Fe) O · (Cr, Al, Fe) 2 O 3. Chromerz wird Chromit oder Chromeisenerz genannt (da es fast immer Eisen enthält). Vielerorts gibt es Vorkommen von Chromerzen. Unser Land verfügt über riesige Chromitreserven. Eine der größten Lagerstätten befindet sich in Kasachstan, in der Region Aktobe; Es wurde 1936 entdeckt. Im Ural gibt es bedeutende Reserven an Chromerzen.

Chromite werden hauptsächlich zum Schmelzen von Ferrochrom verwendet. Es handelt sich um eine der wichtigsten Ferrolegierungen*, die für die Massenproduktion von legierten Stählen unbedingt erforderlich ist.

* Ferrolegierungen sind Legierungen aus Eisen und anderen Elementen, die hauptsächlich zum Legieren und Desoxidieren von Stahl verwendet werden. Ferrochrom enthält mindestens 60 % Cr.

Das zaristische Russland produzierte fast keine Ferrolegierungen. Mehrere Hochöfen in Fabriken im Süden schmolzen Ferrosilicium und Ferromangan mit geringem Anteil (Legierungsmetall). Darüber hinaus wurde 1910 am Satka-Fluss, der im südlichen Ural fließt, eine kleine Fabrik gebaut, in der winzige Mengen Ferromangan und Ferrochrom geschmolzen wurden.

In den ersten Jahren seiner Entwicklung musste das junge Sowjetland Ferrolegierungen aus dem Ausland importieren. Eine solche Abhängigkeit von kapitalistischen Ländern war inakzeptabel. Bereits 1927...1928. Der Bau sowjetischer Ferrolegierungswerke begann. Ende 1930 wurde in Tscheljabinsk der erste große Ferrolegierungsofen gebaut, und 1931 nahm das Tscheljabinsker Werk, das Erstgeborene der Ferrolegierungsindustrie der UdSSR, seinen Betrieb auf. Im Jahr 1933 wurden zwei weitere Fabriken eröffnet – in Zaporozhye und Zestafoni. Dadurch konnte der Import von Ferrolegierungen gestoppt werden. In nur wenigen Jahren organisierte die Sowjetunion die Produktion vieler Arten von Spezialstählen – Kugellagerstähle, hitzebeständige Stähle, rostfreie Stähle, Automobilstähle, Hochgeschwindigkeitsstähle usw. Alle diese Stähle enthalten Chrom.

Auf dem 17. Parteitag sagte der Volkskommissar für Schwerindustrie Sergo Ordschonikidse: „... wenn wir keine hochwertigen Stähle hätten, gäbe es keine Automobil- und Traktorenindustrie. Die Kosten für den von uns derzeit verwendeten hochwertigen Stahl werden auf über 400 Millionen Rubel geschätzt. Wenn ein Import erforderlich wäre, wären es 400 Millionen Rubel. Jedes Jahr gerietst du, verdammt noch mal, in die Knechtschaft der Kapitalisten ...“

Die Anlage auf der Grundlage des Aktobe-Feldes wurde später, während des Großen Vaterländischen Krieges, gebaut. Er produzierte am 20. Januar 1943 die erste Ferrochromverhüttung. Am Bau der Anlage beteiligten sich die Arbeiter der Stadt Aktjubinsk. Der Bau wurde für öffentlich erklärt. Das Ferrochrom des neuen Werks wurde zur Herstellung von Metall für Panzer und Kanonen für den Frontbedarf verwendet.

Jahre sind vergangen. Heute ist das Ferrolegierungswerk Aktobe das größte Unternehmen, das Ferrochrom aller Qualitäten herstellt. Das Werk hat hochqualifiziertes nationales metallurgisches Personal hervorgebracht. Von Jahr zu Jahr erhöhen das Werk und die Chromitminen ihre Kapazität und versorgen unsere Eisenmetallurgie mit hochwertigem Ferrochrom.

Unser Land verfügt über ein einzigartiges Vorkommen an natürlich legierten Eisenerzen, die reich an Chrom und Nickel sind. Es liegt in der Orenburger Steppe. Auf der Grundlage dieser Lagerstätte wurde das metallurgische Werk Orsko-Khalilovsky errichtet und wird dort betrieben. In den Hochöfen des Werks wird naturlegiertes Gusseisen erschmolzen, das eine hohe Hitzebeständigkeit aufweist. Ein Teil davon wird in Form von Gussstücken verwendet, der größte Teil wird jedoch zur Verarbeitung zu Nickelstahl geschickt; Beim Schmelzen von Stahl aus Gusseisen brennt Chrom aus.

Kuba, Jugoslawien und viele Länder in Asien und Afrika verfügen über große Chromitreserven.

Wie bekommst du es?

Chromit wird hauptsächlich in drei Branchen verwendet: Metallurgie, Chemie und Feuerfestindustrie, wobei die Metallurgie etwa zwei Drittel des gesamten Chromits verbraucht.

Mit Chrom legierter Stahl weist eine erhöhte Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit in aggressiven und oxidierenden Umgebungen auf.

Die Gewinnung von reinem Chrom ist ein teurer und arbeitsintensiver Prozess. Daher wird zum Legieren von Stahl hauptsächlich Ferrochrom verwendet, das in Elektrolichtbogenöfen direkt aus Chromit gewonnen wird. Das Reduktionsmittel ist Koks. Der Chromoxidgehalt im Chromit muss mindestens 48 % betragen und das Cr:Fe-Verhältnis muss mindestens 3:1 betragen.

In einem Elektroofen hergestelltes Ferrochrom enthält normalerweise bis zu 80 % Chrom und 4...7 % Kohlenstoff (der Rest ist Eisen).

Für das Legieren vieler hochwertiger Stähle wird jedoch kohlenstoffarmes Ferrochrom benötigt (die Gründe dafür werden weiter unten im Kapitel „Chrom in Legierungen“ erläutert). Daher wird ein Teil des kohlenstoffreichen Ferrochroms einer speziellen Behandlung unterzogen, um den darin enthaltenen Kohlenstoffgehalt auf Zehntel und Hundertstel Prozent zu reduzieren.

Aus Chromit wird auch elementares metallisches Chrom gewonnen. Die Herstellung von technisch reinem Chrom (97...99 %) basiert auf der Aluminothermie-Methode, die bereits 1865 vom berühmten russischen Chemiker N.N. entdeckt wurde. Beketow. Der Kern der Methode besteht in der Reduktion von Oxiden mit Aluminium; die Reaktion geht mit einer erheblichen Wärmefreisetzung einher.

Aber zuerst müssen Sie reines Chromoxid Cr 2 O 3 erhalten. Dazu wird fein gemahlener Chromit mit Soda vermischt und dieser Mischung Kalkstein oder Eisenoxid zugesetzt. Die gesamte Masse wird verbrannt und es entsteht Natriumchromat:

2Cr 2 O 3 + 4Na 2 CO 3 + 3O 2 → 4Na 2 CrO 4 + 4CO 2.

Anschließend wird Natriumchromat mit Wasser aus der kalzinierten Masse ausgelaugt; Die Flüssigkeit wird filtriert, eingedampft und mit Säure behandelt. Das Ergebnis ist Natriumbichromat Na 2 Cr 2 O 7 . Durch Reduktion mit Schwefel oder Kohlenstoff beim Erhitzen entsteht grünes Chromoxid.

Metallisches Chrom kann durch Mischen von reinem Chromoxid mit Aluminiumpulver, Erhitzen dieser Mischung in einem Tiegel auf 500...600 °C und Glühen mit Bariumperoxid gewonnen werden. Aluminium entzieht dem Chromoxid Sauerstoff. Diese Reaktion Cr 2 O 3 + 2Al → Al 2 O 3 + 2Сr ist die Grundlage des industriellen (aluminothermischen) Verfahrens zur Herstellung von Chrom, obwohl die Fabriktechnologie natürlich viel komplizierter ist. Aluminothermisch gewonnenes Chrom enthält Zehntelprozent Aluminium und Eisen sowie Hundertstelprozent Silizium, Kohlenstoff und Schwefel.

Zur Gewinnung von technisch reinem Chrom wird auch ein silikothermisches Verfahren eingesetzt. In diesem Fall wird Chrom aus Oxid durch Silizium gemäß der Reaktion 2Сr 2 О 3 + 3Si → 3SiO 2 + 4Сr reduziert.

Diese Reaktion findet in Lichtbogenöfen statt. Um Kieselsäure zu binden, wird der Charge Kalkstein zugesetzt. Die Reinheit von silikothermischem Chrom entspricht ungefähr der von aluminothermischem Chrom, obwohl der Siliziumgehalt darin natürlich etwas höher und der Aluminiumgehalt etwas niedriger ist. Um Chrom zu gewinnen, versuchten sie auch, andere Reduktionsmittel zu verwenden – Kohlenstoff, Wasserstoff, Magnesium. Allerdings sind diese Methoden nicht weit verbreitet.

Hochreines Chrom (ca. 99,8 %) wird elektrolytisch gewonnen.

Technisch reines und elektrolytisches Chrom wird hauptsächlich zur Herstellung komplexer Chromlegierungen verwendet.

Konstanten und Eigenschaften von Chrom

Die Atommasse von Chrom beträgt 51,996. Im Periodensystem nimmt es einen Platz in der sechsten Gruppe ein. Seine nächsten Nachbarn und Analoga sind Molybdän und Wolfram. Charakteristisch ist, dass die Nachbarn von Chrom, wie auch Chrom selbst, häufig zum Legieren von Stählen verwendet werden.

Der Schmelzpunkt von Chrom hängt von seiner Reinheit ab. Viele Forscher haben versucht, es zu bestimmen und kamen auf Werte von 1513 bis 1920°C. Eine solch große „Streuung“ erklärt sich vor allem durch die Menge und Zusammensetzung der im Chrom enthaltenen Verunreinigungen. Man geht heute davon aus, dass Chrom bei einer Temperatur von etwa 1875 °C schmilzt. Siedepunkt 2199°C. Die Dichte von Chrom ist geringer als die von Eisen; es ist gleich 7,19.

Von den chemischen Eigenschaften her ähnelt Chrom Molybdän und Wolfram. Sein höchstes Oxid CrO 3 ist sauer, es ist Chromsäureanhydrid H 2 CrO 4. Das Mineral Krokoit, mit dem wir unsere Bekanntschaft mit Element Nr. 24 begannen, ist ein Salz dieser Säure. Neben Chromsäure ist Dichromsäure H 2 Cr 2 O 7 bekannt; ihre Salze, Dichromate, werden in der Chemie häufig verwendet. Das am häufigsten vorkommende Chromoxid, Cr 2 O 3, ist amphoter. Im Allgemeinen kann Chrom unter verschiedenen Bedingungen Wertigkeiten von 2 bis 6 aufweisen. Häufig werden nur Verbindungen aus drei- und sechswertigem Chrom verwendet.

Chrom hat alle Eigenschaften eines Metalls – es leitet Wärme und Elektrizität gut und hat einen charakteristischen metallischen Glanz. Das Hauptmerkmal von Chrom ist seine Beständigkeit gegenüber Säuren und Sauerstoff.

Für diejenigen, die ständig mit Chrom zu tun haben, ist eine weitere seiner Eigenschaften in aller Munde: Bei einer Temperatur von etwa 37 °C ändern sich einige der physikalischen Eigenschaften dieses Metalls schlagartig. Bei dieser Temperatur liegt ein deutlich ausgeprägtes Maximum der inneren Reibung und ein Minimum des Elastizitätsmoduls vor. Der elektrische Widerstand, der lineare Ausdehnungskoeffizient und die thermoelektromotorische Kraft ändern sich fast ebenso stark.

Wissenschaftler können diese Anomalie noch nicht erklären.

Es sind vier natürliche Chromisotope bekannt. Ihre Massenzahlen betragen 50, 52, 53 und 54. Der Anteil des häufigsten Isotops 52 Cr beträgt etwa 84 %

Chrom in Legierungen

Es wäre wahrscheinlich unnatürlich, wenn die Geschichte über die Verwendung von Chrom und seinen Verbindungen nicht mit Stahl, sondern mit etwas anderem beginnen würde. Chrom ist eines der wichtigsten Legierungselemente in der Eisenmetallurgie. Der Zusatz von Chrom zu herkömmlichen Stählen (bis zu 5 % Cr) verbessert deren physikalische Eigenschaften und macht das Metall anfälliger für Wärmebehandlung. Feder-, Feder-, Werkzeug-, Stempel- und Kugellagerstähle sind mit Chrom legiert. In ihnen (mit Ausnahme von Kugellagerstählen) ist neben Mangan, Molybdän, Nickel und Vanadium auch Chrom enthalten. Und Kugellagerstähle enthalten nur Chrom (ca. 1,5 %) und Kohlenstoff (ca. 1 %). Letzteres bildet mit Chrom Karbide von außergewöhnlicher Härte: Cr 3 C, Cr 7 C 3 und Cr 23 C 6. Sie verleihen Kugellagerstahl eine hohe Verschleißfestigkeit.

Wenn der Chromgehalt von Stahl auf 10 % oder mehr erhöht wird, wird der Stahl widerstandsfähiger gegen Oxidation und Korrosion, aber hier kommt ein Faktor ins Spiel, der als Kohlenstoffbegrenzung bezeichnet werden kann. Die Fähigkeit von Kohlenstoff, große Mengen Chrom zu binden, führt zu einer Verarmung dieses Elements im Stahl. Daher stehen Metallurgen vor einem Dilemma: Wenn Sie Korrosionsbeständigkeit erreichen möchten, reduzieren Sie den Kohlenstoffgehalt und verlieren an Verschleißfestigkeit und Härte.

Die gebräuchlichste Edelstahlsorte enthält 18 % Chrom und 8 % Nickel. Der Kohlenstoffgehalt darin ist sehr gering – bis zu 0,1 %. Rostfreie Stähle widerstehen Korrosion und Oxidation gut und behalten ihre Festigkeit bei hohen Temperaturen. Die Skulpturengruppe von V.I. wurde aus solchen Stahlblechen gefertigt. Mukhina „Arbeiterin und Kollektivbauerin“, die in Moskau am Nordeingang der Ausstellung der Errungenschaften der Volkswirtschaft installiert ist. Rostfreie Stähle werden häufig in der Chemie- und Erdölindustrie verwendet.

Hochchromstähle (mit 25...30 % Cr) sind bei hohen Temperaturen besonders beständig gegen Oxidation. Sie werden zur Herstellung von Teilen für Heizöfen verwendet.

Nun ein paar Worte zu Legierungen auf Chrombasis. Dabei handelt es sich um Legierungen mit mehr als 50 % Chrom. Sie haben eine sehr hohe Hitzebeständigkeit. Sie haben jedoch einen sehr großen Nachteil, der alle Vorteile zunichte macht: Diese Legierungen sind sehr empfindlich gegenüber Oberflächenfehlern: Es reicht aus, dass ein Kratzer oder Mikroriss entsteht, und das Produkt bricht unter Belastung schnell zusammen. Bei den meisten Legierungen werden solche Mängel durch thermomechanische Behandlung behoben, Chrombasislegierungen können jedoch nicht auf diese Weise behandelt werden. Zudem sind sie bei Raumtemperatur zu spröde, was ihre Anwendung ebenfalls einschränkt.

Wertvoller sind Legierungen aus Chrom und Nickel (sie enthalten häufig Legierungszusätze und andere Elemente). Die häufigsten Legierungen dieser Gruppe – Nichrome – enthalten bis zu 20 % Chrom (der Rest ist Nickel) und werden zur Herstellung von Heizelementen verwendet. Nichrome haben für Metalle einen hohen elektrischen Widerstand; wenn Strom durch sie fließt, werden sie sehr heiß.

Der Zusatz von Molybdän und Kobalt zu Chrom-Nickel-Legierungen ermöglicht die Herstellung von Werkstoffen mit hoher Hitzebeständigkeit und hoher Belastbarkeit bei 650...900°C. Aus diesen Legierungen werden beispielsweise Gasturbinenschaufeln hergestellt.

Auch Kobalt-Chrom-Legierungen mit 25...30 % Chrom weisen eine Hitzebeständigkeit auf. Die Industrie verwendet Chrom auch als Material für Korrosionsschutz- und dekorative Beschichtungen.

...und in anderen Zusammenhängen

Das wichtigste Chromerz, Chromit, wird auch bei der Herstellung von feuerfesten Materialien verwendet. Magnesit-Chromit-Steine ​​sind chemisch passiv und hitzebeständig, sie können wiederholten plötzlichen Temperaturänderungen standhalten. Daher werden sie bei der Gestaltung von Offenherdofendächern verwendet. Die Haltbarkeit von Magnesit-Chromit-Gewölben ist 2- bis 3-mal höher als die von Dinas-Gewölben*.

* Dinas ist ein saurer feuerfester Stein, der mindestens 93 % Kieselsäure enthält. Die Feuerbeständigkeit von Dinas beträgt 1680...1730°C. Im 14. Band der Großen Sowjetischen Enzyklopädie (2. Auflage), erschienen 1952, wird Dinas als unverzichtbares Material für die Bögen von Offenherdöfen bezeichnet. Diese Aussage sollte als veraltet angesehen werden, obwohl Dinas immer noch häufig als feuerfestes Material verwendet wird.

Chemiker gewinnen hauptsächlich Kalium- und Natriumbichromate K 2 Cr 2 O 7 und Na 2 Cr 2 O 7 aus Chromit.

Bpchromate und Chromalaun KCr(SO 4); Wird zum Gerben von Leder verwendet. Daher kommt auch der Name „Chrome“-Stiefel. Leder. Mit Chromverbindungen gegerbt, hat einen schönen Glanz, ist langlebig und einfach zu verarbeiten.

Aus Bleichromat PbCrO 4. produzieren verschiedene Farbstoffe. Eine Natriumdichromatlösung wird zum Reinigen und Ätzen der Oberfläche von Stahldraht vor dem Verzinken sowie zum Aufhellen von Messing verwendet. Chromit und andere Chromverbindungen werden häufig als Farbstoffe für Keramikglasuren und Glas verwendet.

Schließlich wird aus Natriumdichromat Chromsäure gewonnen, die als Elektrolyt bei der Verchromung von Metallteilen verwendet wird.

Was kommt als nächstes?

Chrom wird auch in Zukunft als Legierungszusatz für Stahl und als Material für Metallbeschichtungen wichtig bleiben; Chromverbindungen, die in der Chemie- und Feuerfestindustrie eingesetzt werden, werden ihren Wert nicht verlieren.

Bei Legierungen auf Chrombasis ist die Situation deutlich komplizierter. Die große Zerbrechlichkeit und die außergewöhnliche Komplexität der Bearbeitung lassen eine breite Verwendung dieser Legierungen noch nicht zu, obwohl sie in Bezug auf Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit mit allen Materialien konkurrieren können. In den letzten Jahren hat sich bei der Herstellung chromhaltiger Legierungen eine neue Richtung herausgebildet – das Legieren mit Stickstoff. Dieses in der Metallurgie normalerweise schädliche Gas bildet mit Chrom starke Verbindungen – Nitride. Das Nitrieren von Chromstählen erhöht deren Verschleißfestigkeit und ermöglicht die Reduzierung des Gehalts an seltenem Nickel in „Edelstählen“. Vielleicht lässt sich mit dieser Methode auch die „Unverarbeitbarkeit“ von Chrombasislegierungen überwinden? Oder werden andere, noch unbekannte Methoden Abhilfe schaffen? Auf die eine oder andere Weise müssen wir davon ausgehen, dass diese Legierungen in Zukunft ihren rechtmäßigen Platz unter den von der Technologie benötigten Materialien einnehmen werden.

Drei oder sechs?

Da Chrom der Oxidation in Luft und Säuren widersteht, wird es häufig auf die Oberfläche anderer Materialien aufgetragen, um diese vor Korrosion zu schützen. Die Aufbringungsmethode ist seit langem bekannt – die elektrolytische Abscheidung. Allerdings traten schon früh in der Entwicklung des elektrolytischen Verchromungsverfahrens unerwartete Schwierigkeiten auf.

Es ist bekannt, dass beim herkömmlichen Galvanisieren Elektrolyte verwendet werden, in denen das Ion des abzuscheidenden Elements eine positive Ladung aufweist. Bei Chrom funktionierte das nicht: Die Beschichtungen erwiesen sich als porös und lösten sich leicht ab.

Fast ein Dreivierteljahrhundert lang beschäftigten sich Wissenschaftler mit dem Problem der Verchromung und fanden erst in den 20er Jahren unseres Jahrhunderts heraus, dass der Elektrolyt eines Chrombades kein dreiwertiges Chrom, sondern Chromsäure enthalten sollte, d.h. sechswertiges Chrom. Bei der industriellen Verchromung werden dem Bad Salze der Schwefel- und Flusssäure zugesetzt; Freie Säureradikale katalysieren den Prozess der galvanischen Abscheidung von Chrom.

Über den Mechanismus der Ablagerung von sechswertigem Chrom auf der Kathode eines galvanischen Bades sind sich Wissenschaftler noch nicht einig. Es wird angenommen, dass sich sechswertiges Chrom zunächst in dreiwertiges Chrom umwandelt und dann zu Metall reduziert wird. Allerdings sind sich die meisten Experten darin einig, dass Chrom an der Kathode sofort aus dem sechswertigen Zustand reduziert wird. Einige Wissenschaftler glauben, dass an diesem Prozess atomarer Wasserstoff beteiligt ist, während andere glauben, dass sechswertiges Chrom lediglich sechs Elektronen hinzugewinnt.

Dekorativ und solide

Es gibt zwei Arten von Chrombeschichtungen: dekorative und harte. Häufiger trifft man auf dekorative: auf Uhren, Türklinken und anderen Gegenständen. Hierbei wird eine Chromschicht auf eine Unterschicht aus einem anderen Metall, meist Nickel oder Kupfer, aufgetragen. Der Stahl wird durch diese Unterschicht vor Korrosion geschützt und eine dünne (0,0002...0,0005 mm) Chromschicht verleiht dem Produkt ein formelles Aussehen.

Harte Oberflächen sind unterschiedlich aufgebaut. Chrom wird in einer viel dickeren Schicht (bis zu 0,1 mm), jedoch ohne Unterschichten, auf Stahl aufgetragen. Solche Beschichtungen erhöhen die Härte und Verschleißfestigkeit von Stahl und verringern zudem den Reibungskoeffizienten.

Verchromung ohne Elektrolyt

Es gibt eine andere Methode zum Auftragen von Chrombeschichtungen – die Diffusion. Dieser Vorgang findet nicht in galvanischen Bädern, sondern in Öfen statt.

Das Stahlstück wird in Chrompulver gelegt und in einer reduzierenden Atmosphäre erhitzt. In 4 Stunden bildet sich bei einer Temperatur von 1300 °C eine 0,08 mm dicke, mit Chrom angereicherte Schicht auf der Oberfläche des Teils. Die Härte und Korrosionsbeständigkeit dieser Schicht ist viel größer als die Härte des Stahls in der Masse des Teils. Doch diese scheinbar einfache Methode musste mehrfach verbessert werden. Auf der Oberfläche des Stahls bildeten sich Chromkarbide, die die Diffusion von Chrom in den Stahl verhinderten. Darüber hinaus sintert Chrompulver bei Temperaturen von etwa tausend Grad. Um dies zu verhindern, wird neutrales feuerfestes Pulver hinzugefügt. Versuche, Chrompulver durch eine Mischung aus Chromoxid und Kohle zu ersetzen, führten zu keinen positiven Ergebnissen.

Ein praktikablerer Vorschlag bestand darin, seine flüchtigen Halogenidsalze, beispielsweise CrCl 2 , als Chromträger zu verwenden. Heißes Gas wäscht das verchromte Produkt und es kommt zur Reaktion:

СrСl 2 + Fe ↔ FeСl 2 + Сr.

Durch den Einsatz flüchtiger Halogenidsalze konnte die Verchromungstemperatur gesenkt werden.

Chromchlorid (oder Jodid) wird normalerweise in der Verchromungsanlage selbst gewonnen, indem Dämpfe der entsprechenden Halogenwasserstoffsäure durch pulverisiertes Chrom oder Ferrochrom geleitet werden. Das entstehende gasförmige Chlorid wäscht das verchromte Produkt.

Der Vorgang dauert lange – mehrere Stunden. Die so aufgetragene Schicht ist wesentlich fester mit dem Grundmaterial verbunden als die galvanisch aufgetragene.

Angefangen hat alles mit dem Abwaschen...

In jedem analytischen Labor gibt es eine große Flasche mit einer dunklen Flüssigkeit. Dabei handelt es sich um eine „Chrommischung“ – eine Mischung aus einer gesättigten Kaliumdichromatlösung mit konzentrierter Schwefelsäure. Warum wird es benötigt?

An den Fingern einer Person befindet sich immer Fett, das sich leicht auf Glas überträgt. Genau diese Ablagerungen soll die Chrommischung wegwaschen. Es oxidiert Fett und entfernt seine Reste. Allerdings muss mit diesem Stoff vorsichtig umgegangen werden. Ein paar Tropfen einer Chrommischung, die auf einen Anzug fallen, können ihn in eine Art Sieb verwandeln: Die Mischung enthält zwei Substanzen, und beide sind „Räuber“ – eine starke Säure und ein starkes Oxidationsmittel.

Chrom und Holz

Selbst im Zeitalter von Glas, Aluminium, Beton und Kunststoffen ist Holz ein hervorragender Baustoff. Sein Hauptvorteil ist die einfache Verarbeitung, seine Hauptnachteile sind die Brandgefahr und die Anfälligkeit für Zerstörung durch Pilze, Bakterien und Insekten. Durch Imprägnierung mit speziellen Lösungen, zu denen zwangsläufig Chromate und Dichromate sowie Zinkchlorid, Kupfersulfat, Natriumarsenat und einige andere Stoffe gehören, kann Holz widerstandsfähiger gemacht werden. Durch die Imprägnierung wird die Widerstandsfähigkeit des Holzes gegenüber Pilzen, Insekten und Flammen erheblich erhöht.

Betrachtet man die Zeichnung

Illustrationen in gedruckten Publikationen werden aus Klischees hergestellt – Metallplatten, auf denen dieses Design (oder besser gesagt sein Spiegelbild) chemisch oder manuell eingraviert wird. Vor der Erfindung der Fotografie wurden Klischees nur von Hand eingraviert; Dies ist eine arbeitsintensive Arbeit, die großes Geschick erfordert.

Doch im Jahr 1839 kam es zu einer Entdeckung, die offenbar nichts mit dem Buchdruck zu tun hatte. Es wurde festgestellt, dass mit Natrium- oder Kaliumbichromat imprägniertes Papier plötzlich braun wird, nachdem es mit hellem Licht beleuchtet wurde. Dann stellte sich heraus, dass sich Bichromatbeschichtungen auf Papier nach der Belichtung nicht in Wasser auflösen, sondern bei Benetzung einen bläulichen Farbton annehmen. Drucker machten sich diese Eigenschaft zunutze. Das gewünschte Muster wurde auf einer Platte mit einer kolloidalen Beschichtung, die Dichromat enthielt, fotografiert. Die beleuchteten Bereiche lösten sich beim Waschen nicht auf, die unbelichteten Bereiche lösten sich jedoch auf und es blieb ein Muster auf der Platte zurück, von dem gedruckt werden konnte.

Heutzutage werden beim Drucken andere lichtempfindliche Materialien verwendet; der Einsatz von Bichromat-Gelen wird reduziert. Aber wir sollten nicht vergessen, dass Chrom den „Pionieren“ der fotomechanischen Methode beim Drucken geholfen hat.

Aufgrund der Tatsache, dass es hervorragende Korrosionsschutzeigenschaften aufweist. Die Verchromung schützt jede andere Legierung vor Rost. Darüber hinaus verleiht die Legierung von Stählen mit Chrom ihnen die gleiche Korrosionsbeständigkeit, die für das Metall selbst charakteristisch ist.

Lassen Sie uns heute über die technischen und Oxidationseigenschaften des Chrommaterials sprechen. Die wichtigsten amphoteren und reduzierenden Eigenschaften sowie die Metallproduktion werden ebenfalls beeinflusst. Außerdem erfahren wir, welchen Einfluss Chrom auf die Eigenschaften von Stahl hat.

Chrom ist ein Metall der Periode 4 der Gruppe 6 der sekundären Untergruppe. Ordnungszahl 24, Atommasse - 51,996. Es ist ein hartes Metall mit einer silbrig-bläulichen Farbe. In reiner Form ist es formbar und zäh, doch schon geringste Beimischungen von Stickstoff oder Kohlenstoff verleihen ihm Sprödigkeit und Härte.

Chrom wird aufgrund der Farbe seines Hauptminerales Chrom-Eisen-Erz oft als Eisenmetall eingestuft. Seinen Namen erhielt es jedoch vom griechischen „Farbe“, „Farbe“, dank seiner Verbindungen: Metallsalze und -oxide mit unterschiedlichem Oxidationsgrad werden in allen Farben des Regenbogens bemalt.

• Unter normalen Bedingungen ist Chrom inert und reagiert nicht mit Sauerstoff, Stickstoff oder Wasser.
• An der Luft wird es sofort passiviert – es wird mit einem dünnen Oxidfilm bedeckt, der den Zugang von Sauerstoff zum Metall vollständig blockiert. Aus dem gleichen Grund interagiert der Stoff nicht mit Schwefel- und Salpetersäure.
• Beim Erhitzen wird das Metall aktiv und reagiert mit Wasser, Sauerstoff, Säuren und Laugen.

Es zeichnet sich durch ein kubisch raumzentriertes Gitter aus. Es gibt keine Phasenübergänge. Bei einer Temperatur von 1830 °C ist ein Übergang zu einem flächenzentrierten Gitter möglich.

Allerdings weist Chrom eine interessante Anomalie auf. Bei einer Temperatur von 37 °C ändern sich einige physikalische Eigenschaften des Metalls stark: Der elektrische Widerstand und der Längenausdehnungskoeffizient ändern sich, der Elastizitätsmodul sinkt auf ein Minimum und die innere Reibung nimmt zu. Dies ist auf die Passage des Néel-Punktes zurückzuführen: Bei dieser Temperatur ändert die Substanz ihre antiferromagnetischen Eigenschaften in paramagnetische, was einen Übergang erster Ebene darstellt und eine starke Volumenzunahme bedeutet.

Die chemischen Eigenschaften von Chrom und seinen Verbindungen werden in diesem Video beschrieben:

Chemische und physikalische Eigenschaften von Chrom

Schmelz- und Siedepunkte

Die physikalischen Eigenschaften eines Metalls werden durch Verunreinigungen so stark beeinflusst, dass es sich als schwierig erwiesen hat, selbst den Schmelzpunkt zu bestimmen.

• Nach modernen Messungen wird ein Schmelzpunkt von 1907 °C angenommen. Das Metall ist eine feuerfeste Substanz.
• Der Siedepunkt liegt bei 2671 °C.

Nachfolgend geben wir eine allgemeine Beschreibung der physikalischen und magnetischen Eigenschaften von Chrommetall.

Allgemeine Eigenschaften und Eigenschaften von Chrom

Physikalische Eigenschaften

Chrom ist eines der stabilsten aller Refraktärmetalle.

• Die Dichte unter normalen Bedingungen beträgt 7200 kg/Kubikmeter. m, das ist weniger als .
• Die Härte auf der Mohs-Skala beträgt 5, auf der Brinell-Skala 7–9 Mn/m2. Chrom ist nach Uran, Iridium, Wolfram und Beryllium das härteste bekannte Metall.
• Der Elastizitätsmodul bei 20 °C beträgt 294 GPa. Das ist ein eher moderater Wert.

Aufgrund seiner Struktur – einem raumzentrierten Gitter – hat Chrom eine Eigenschaft wie die Temperatur der spröd-duktilen Periode. Bei diesem Metall ist dieser Wert jedoch stark vom Reinheitsgrad abhängig und liegt zwischen -50 und +350 °C. In der Praxis weist kristallisiertes Chrom keine Duktilität auf, nach dem Weichglühen und Formen wird sie jedoch duktil formbar.

Auch die Festigkeit des Metalls erhöht sich bei der Kaltumformung. Auch Legierungszusätze steigern diese Qualität deutlich.

Thermophysikalische Eigenschaften

Refraktärmetalle weisen in der Regel eine hohe Wärmeleitfähigkeit und dementsprechend einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Chrom unterscheidet sich jedoch deutlich in seinen Eigenschaften.

Am Néel-Punkt macht der Wärmeausdehnungskoeffizient einen starken Sprung und steigt dann mit zunehmender Temperatur merklich weiter an. Bei 29 °C (vor dem Sprung) beträgt der Wert des Koeffizienten 6,2 · 10-6 m/(m K).

Die Wärmeleitfähigkeit folgt dem gleichen Muster: Am Néel-Punkt sinkt sie, wenn auch nicht so stark, und nimmt mit steigender Temperatur ab.

• Unter normalen Bedingungen beträgt die Wärmeleitfähigkeit des Stoffes 93,7 W/(m·K).
• Die spezifische Wärmekapazität beträgt unter gleichen Bedingungen 0,45 J/(g K).

Elektrische Eigenschaften

Trotz des atypischen „Verhaltens“ der Wärmeleitfähigkeit ist Chrom einer der besten Stromleiter und wird in diesem Parameter nur von Silber und Gold übertroffen.

• Bei normaler Temperatur beträgt die elektrische Leitfähigkeit des Metalls 7,9 · 106 1/(Ohm·m).
• Elektrischer Widerstand – 0,127 (Ohm mm2)/m.

Bis zum Néel-Punkt – 38 °C – ist der Stoff antiferromagnetisch, d. h. unter dem Einfluss eines Magnetfeldes und in dessen Abwesenheit treten keine magnetischen Eigenschaften auf. Oberhalb von 38 °C wird Chrom paramagnetisch: Unter dem Einfluss eines äußeren Magnetfelds zeigt es magnetische Eigenschaften.

Toxizität

In der Natur kommt Chrom nur in gebundener Form vor, sodass ein Eintrag von reinem Chrom in den menschlichen Körper ausgeschlossen ist. Allerdings ist bekannt, dass Metallstaub das Lungengewebe reizt und nicht über die Haut aufgenommen wird. Das Metall selbst ist nicht giftig, das Gleiche gilt jedoch nicht für seine Verbindungen.

• Dreiwertiges Chrom erscheint während seiner Verarbeitung in der Umgebung. Es kann jedoch auch als Teil eines Nahrungsergänzungsmittels in den menschlichen Körper gelangen – Chrompicolinat, das in Programmen zur Gewichtsreduktion eingesetzt wird. Als Mikroelement ist das dreiwertige Metall an der Glukosesynthese beteiligt und essentiell. Ein Überschuss davon stellt nach Forschungsergebnissen keine gewisse Gefahr dar, da es nicht von den Darmwänden aufgenommen wird. Es kann sich jedoch im Körper ansammeln.
• Sechswertige Chromverbindungen mehr als 100- bis 1000-fach giftig. Es kann bei der Herstellung von Chromaten, beim Verchromen von Gegenständen und bei einigen Schweißvorgängen in den Körper gelangen. Verbindungen des sechswertigen Elements sind starke Oxidationsmittel. Im Magen-Darm-Trakt kommt es zu Magen- und Darmblutungen, ggf. mit Darmperforation. Die Stoffe werden kaum über die Haut aufgenommen, wirken aber stark ätzend – Verbrennungen, Entzündungen und Geschwüre sind möglich.

Chrom ist ein zwingendes Legierungselement bei der Herstellung rostfreier und hitzebeständiger Werkstoffe. Seine Fähigkeit, Korrosion zu widerstehen und diese Eigenschaft auf Legierungen zu übertragen, bleibt die begehrteste Eigenschaft des Metalls.

Die chemischen Eigenschaften von Chromverbindungen und ihre Redoxeigenschaften werden in diesem Video besprochen:

Verfügt über die notwendigen Eigenschaften für den erfolgreichen Einsatz in der metallurgischen Industrie. Dieses Metall zeichnet sich durch seine Stahltönung und hohe Dichte aus. Unter natürlichen Bedingungen wird es aus fossilem Chromeisenerz abgebaut.

Rohstoffe werden in metallurgischen Betrieben unter Verwendung von Koks einer Reduktion (aluminothermisches oder siliziumthermisches Verfahren) unterzogen.

Zur Herstellung dieses Metalls kann auch das Verfahren der metallothermischen Verhüttung eingesetzt werden, bei dem der Aluminiumverbrauch gesenkt werden kann. Die Chromausbeute steigt auf 92 %.

Die Schmelztemperatur von Chrom beträgt 2300 Grad Celsius, die Zusammensetzung dieses Metalls kann unterschieden werden: 98,9–99,2 % Chrom (Cr), 0,01–0,2 % Kohlenstoff (C), 0,07–0,12 % Silizium (Si), 0,25–0,4 % Eisen und Aluminium (Al, Fe), 0,005 % Phosphor (P).

Dieses Metall ist unverzichtbar, wenn es darum geht, Stahlprodukten eine hohe Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu verleihen. Es wird zum Legieren von Legierungen und zum Erhöhen der Festigkeit von Stahl verwendet. ersetzt Ferrochrom und ermöglicht mit seiner Hilfe die Herstellung spezieller Stahlsorten, bei denen der Eisenanteil streng begrenzt ist.

Für die Herstellung von Stahl wird Chrom ohne Verunreinigungen und Fremdeinschlüsse verwendet, es dürfen nur Spuren eines Oxidationsfilms vorhanden sein. Es werden Metallstücke mit einem Gewicht von weniger als 10 kg verwendet und Chrom wird in speziellen Behältern – Metallfässern und Holzkisten – zum Einsatzort transportiert.

Die Herstellung von Chrommetall erfolgt gemäß den Anforderungen von GOST 5905-79; seine Zusammensetzung kann eine geringe Menge Blei, Kohlenstoff, Schwefel, Kobalt, Phosphor, Silizium usw. enthalten.

Durch die Zugabe von Chrom werden die Korngrößen des Stahls verringert, Festigkeit und Duktilität erhöht und seine Härtbarkeit erhöht. Bei hohen Temperaturen beeinflusst Chrom die Oxidation nicht.

Der Anwendungsbereich dieses Materials ist der Flugzeugbau, der Bau von Raumfahrzeugen, die chemische Produktion und die Produktion von Strahltriebwerken, Gasturbinen usw.

Nichrom, Kugellager, hitzebeständige und rostfreie Legierungen – all dies entsteht durch den geschickten Einsatz der wunderbaren Eigenschaften des Chrommetalls. Produkte aus Chromstahl zeichnen sich durch eine deutlich längere Lebensdauer und eine hohe Beständigkeit gegenüber chemischen und anderen Einflüssen aus.

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Al, Fe, C, S, P und Cu. In den Chromsorten X99A, X99B und X98.5 ist zusätzlich der Gehalt an , Bi, Sb, Zn, Pb, Sn geregelt. Im metallischen Chrom X99A höchster Qualität sind die zulässigen Grenzen des Co-Gehalts (99 %, Primäraluminiumpulver (99,0–99,85 % AJ) und Natriumnitrat angegeben. Die Chemie des Prozesses im Allgemeinen kann durch die Reaktion dargestellt werden:
3Cr 2 O 3 + 6Al + 5CaO → 6Cr + 5CaO ZAl 2 O 3.
Bei der zusätzlichen Reduktion von Chrom in aluminothermischen Schmelzschlacken wird in Elektrolichtbogenöfen unter Zusatz von Kalk und Al-Pulver gearbeitet. Als eine Art zusätzlicher Reduktion von Cr aus Schlacke zur Erhöhung der Cr-Ausbeute kann der Prozess in einem Reaktor unter Zugabe von Chromoxid, Al-Pulver und (NaNO 3, Oxidationsmittel) durchgeführt werden. Auf diese Weise ist es möglich, Chrom-Aluminium-Vorlegierungen und synthetische Schlacken – Al 2 O 3 – CaO-Systeme zu erhalten.

Siehe auch:
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Enzyklopädisches Wörterbuch der Metallurgie. - M.: Intermet Engineering. Chefredakteur N.P. Lyakischew. 2000 .

Sehen Sie in anderen Wörterbüchern, was „metallisches Chrom“ ist:

metallisches Chrom- Chrommetall: Legierungsmaterial mit einem Chromgehalt von mindestens 97,5 Gew.-%, gewonnen durch Reduktion. Quelle: GOST 5905 2004: Metallisches Chrom. Technische Anforderungen und Lieferbedingungen...

Chrom- A; m. [aus dem Griechischen. Chromfarbe, Farbe] 1. Chemisches Element (Cr), ein Hartmetall mit grauer Stahlfarbe (wird bei der Herstellung harter Legierungen und zum Beschichten von Metallprodukten verwendet). 2. Weiches, dünnes Leder, gegerbt mit Salzen dieses Metalls.… … Enzyklopädisches Wörterbuch

Chrom- Für den Begriff „Chrome“ siehe andere Bedeutungen. Die „Cr“-Anfrage wird hierher umgeleitet; siehe auch andere Bedeutungen. 24 Vanadium ← Chrom → Mangan ... Wikipedia

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CHROM- CHROME, Chrom (von der griechischen Chroma-Farbe), I-Symbol. SG, chem. Element mit at. Gewicht 52,01 (Isotope 50, 52, 53, 54); Seriennummer 24, für! nimmt einen Platz in der geraden Untergruppe VI der Gruppe j des Periodensystems ein. Verbindungen X. kommen häufig in der Natur vor... Große medizinische Enzyklopädie

CHROM- chem. Element, Symbol Cr (lat. Chrom), at. N. 24, um. m. 51,99; Das Metall hat die Farbe von grauem Stahl, ist sehr hart, feuerfest (tnjmel = 1890°C), chemisch inaktiv (unter normalen Bedingungen beständig gegen Wasser und Luftsauerstoff). X. hat Abschlüsse… … Große Polytechnische Enzyklopädie

Chrom- (Chrom, Chrom, Chrom; bei O = 16 Atomgewicht Cr = 52,1) gehört zu den Elementarstoffen metallischer Natur. Es belegt jedoch in Bezug auf sein Atomgewicht den sechsten Platz in diesem großen Zeitraum des natürlichen Elementsystems, das... ... Enzyklopädisches Wörterbuch F.A. Brockhaus und I.A. Ephron

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Herstellung von Ferrolegierungen- Herstellung von Ferrolegierungen (siehe Ferrolegierungen) in spezialisierten Eisenhüttenwerken. Das gebräuchlichste elektrothermische (Elektroofen-)Verfahren zur Herstellung von Ferrolegierungen (sog. Elektroferrolegierungen); nach Art des Reduktionsmittels... ... Große sowjetische Enzyklopädie

Chrom(II)sulfat- Allgemeiner systematischer Name Chrom(II)-sulfat Traditionelle Namen Chromsulfat Chemische Formel CrSO4 Physikalische Eigenschaften Zustand ... Wikipedia

Ziel: vertiefen Sie das Wissen der Schüler zum Thema der Lektion.

Aufgaben:

• Chrom als einfache Substanz charakterisieren;
• die Schüler mit Chromverbindungen unterschiedlicher Oxidationsstufen vertraut machen;
• zeigen Sie die Abhängigkeit der Eigenschaften von Verbindungen vom Oxidationsgrad;
• zeigen die Redoxeigenschaften von Chromverbindungen;
• die Fähigkeiten der Schüler weiterzuentwickeln, Gleichungen chemischer Reaktionen in molekularer und ionischer Form aufzuschreiben und ein elektronisches Gleichgewicht zu erstellen;
• Entwickeln Sie weiterhin die Fähigkeiten, ein chemisches Experiment zu beobachten.

Unterrichtsform: Vorlesung mit Elementen der selbstständigen Arbeit der Studierenden und Beobachtung eines chemischen Experiments.

Fortschritt der Lektion

I. Wiederholung des Materials aus der vorherigen Lektion.

1. Beantworten Sie Fragen und erledigen Sie Aufgaben:

Welche Elemente gehören zur Chrom-Untergruppe?

Schreiben Sie elektronische Formeln von Atomen

Um welche Art von Elementen handelt es sich?

Welche Oxidationsstufen weisen die Verbindungen auf?

Wie ändern sich der Atomradius und die Ionisierungsenergie von Chrom zu Wolfram?

Sie können die Schüler bitten, die Tabelle mit den tabellarischen Werten von Atomradien und Ionisierungsenergien zu vervollständigen und Schlussfolgerungen zu ziehen.

Beispieltabelle:

2. Hören Sie sich einen Studierendenbericht zum Thema „Elemente der Chrom-Untergruppe in Natur, Zubereitung und Anwendung“ an.

II. Vorlesung.

Vorlesungsübersicht:

1. Chrom.
2. Chromverbindungen. (2)

• Chromoxid; (2)
• Chromhydroxid. (2)

1. Chromverbindungen. (3)

• Chromoxid; (3)
• Chromhydroxid. (3)

1. Chromverbindungen (6)

• Chromoxid; (6)
• Chrom- und Dichromsäuren.

1. Abhängigkeit der Eigenschaften von Chromverbindungen vom Oxidationsgrad.
2. Redoxeigenschaften von Chromverbindungen.

1. Chrom.

Chrom ist ein weißes, glänzendes Metall mit bläulicher Tönung, sehr hart (Dichte 7,2 g/cm3), Schmelzpunkt 1890˚C.

Chemische Eigenschaften: Chrom ist unter normalen Bedingungen ein inaktives Metall. Dies liegt daran, dass seine Oberfläche mit einem Oxidfilm (Cr 2 O 3) bedeckt ist. Beim Erhitzen wird der Oxidfilm zerstört und Chrom reagiert bei hohen Temperaturen mit einfachen Substanzen:

• 4Сr +3О 2 = 2Сr 2 О 3
• 2Сr + 3S = Сr 2 S 3
• 2Сr + 3Cl 2 = 2СrСl 3

Übung: Gleichungen für die Reaktionen von Chrom mit Stickstoff, Phosphor, Kohlenstoff und Silizium aufstellen; Erstellen Sie eine elektronische Waage für eine der Gleichungen und geben Sie das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel an.

Wechselwirkung von Chrom mit komplexen Stoffen:

Bei sehr hohen Temperaturen reagiert Chrom mit Wasser:

• 2Сr + 3Н2О = Сr2О3 + 3Н2

Übung:

Chrom reagiert mit verdünnter Schwefel- und Salzsäure:

• Cr + H 2 SO 4 = CrSO 4 + H 2
• Cr + 2HCl = CrCl 2 + H 2

Übung: Erstellen Sie eine elektronische Bilanz und geben Sie das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel an.

Konzentrierte schwefelhaltige Salz- und Salpetersäure passivieren Chrom.

2. Chromverbindungen. (2)

1. Chromoxid (2)- CrO ist eine feste, leuchtend rote Substanz, ein typisches basisches Oxid (entspricht Chrom(2)-hydroxid - Cr(OH) 2), löst sich nicht in Wasser, sondern in Säuren:

• CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O

Übung: Erstellen Sie eine Reaktionsgleichung in molekularer und ionischer Form für die Wechselwirkung von Chromoxid (2) mit Schwefelsäure.

Chromoxid (2) wird an der Luft leicht oxidiert:

• 4CrO+ O 2 = 2Cr 2 O 3

Übung: Erstellen Sie eine elektronische Bilanz und geben Sie das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel an.

Chromoxid (2) entsteht durch Oxidation von Chromamalgam mit Luftsauerstoff:

2Сr (Amalgam) + O 2 = 2СrО

2. Chromhydroxid (2)- Cr(OH) 2 ist eine gelbe Substanz, schwer wasserlöslich, mit ausgeprägtem basischem Charakter, daher interagiert es mit Säuren:

• Cr(OH) 2 + H 2 SO 4 = CrSO 4 + 2H 2 O

Übung: Erstellen Sie Reaktionsgleichungen in molekularer und ionischer Form für die Wechselwirkung von Chromoxid (2) mit Salzsäure.

Chrom(2)-hydroxid wird wie Chrom(2)-oxid oxidiert:

• 4 Cr(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Cr(OH) 3

Übung: Erstellen Sie eine elektronische Bilanz und geben Sie das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel an.

Chromhydroxid (2) kann durch Einwirkung von Alkalien auf Chromsalze (2) gewonnen werden:

• CrCl 2 + 2KOH = Cr(OH) 2 ↓ + 2KCl

Übung: Schreiben Sie Ionengleichungen.

3. Chromverbindungen. (3)

1. Chromoxid (3)- Cr 2 O 3 – dunkelgrünes Pulver, wasserunlöslich, feuerfest, in der Härte ähnlich wie Korund (Chromhydroxid (3) – Cr(OH) 3) entspricht ihm. Chromoxid (3) ist von Natur aus amphoter, ist jedoch in Säuren und Laugen schlecht löslich. Bei der Fusion kommt es zu Reaktionen mit Alkalien:

• Cr 2 O 3 + 2KOH = 2KSrO 2 (Chromit K)+ H 2 O

Übung: Erstellen Sie eine Reaktionsgleichung in molekularer und ionischer Form für die Wechselwirkung von Chromoxid (3) mit Lithiumhydroxid.

Es ist schwierig, mit konzentrierten Lösungen von Säuren und Laugen zu interagieren:

• Cr 2 O 3 + 6 KOH + 3H 2 O = 2K 3 [Cr(OH) 6 ]
• Cr 2 O 3 + 6HCl = 2CrCl 3 + 3H 2 O

Übung: Erstellen Sie Reaktionsgleichungen in molekularer und ionischer Form für die Wechselwirkung von Chromoxid (3) mit konzentrierter Schwefelsäure und einer konzentrierten Natriumhydroxidlösung.

Chromoxid (3) kann durch Zersetzung von Ammoniumdichromat gewonnen werden:

• (NН 4)2Сr 2 О 7 = N 2 + Сr 2 О 3 +4Н 2 О

2. Chromhydroxid (3) Cr(OH) 3 wird durch Einwirkung von Alkalien auf Lösungen von Chromsalzen (3) gewonnen:

• CrCl 3 + 3KOH = Cr(OH) 3 ↓ + 3KCl

Übung: Schreiben Sie Ionengleichungen

Chromhydroxid (3) ist ein graugrüner Niederschlag, bei dessen Erhalt das Alkali im Mangel eingenommen werden muss. Das so gewonnene Chromhydroxid (3) reagiert im Gegensatz zum entsprechenden Oxid leicht mit Säuren und Laugen, d.h. weist amphotere Eigenschaften auf:

• Cr(OH) 3 + 3HNO 3 = Cr(NO 3) 3 + 3H 2 O
• Cr(OH) 3 + 3KOH = K 3 [Cr(OH)6] (Hexahydroxochromit K)

Übung: Erstellen Sie Reaktionsgleichungen in molekularer und ionischer Form für die Wechselwirkung von Chromhydroxid (3) mit Salzsäure und Natriumhydroxid.

Beim Schmelzen von Cr(OH) 3 mit Alkalien entstehen Metachromite und Orthochromite:

• Cr(OH) 3 + KOH = KCrO 2 (Metachromit K)+ 2H 2 O
• Cr(OH) 3 + KOH = K 3 CrO 3 (Orthochromit K)+ 3H 2 O

4. Chromverbindungen. (6)

1. Chromoxid (6)- CrO 3 – dunkelrote kristalline Substanz, gut wasserlöslich – ein typisches saures Oxid. Dieses Oxid entspricht zwei Säuren:

• CrO 3 + H 2 O = H 2 CrO 4 (Chromsäure – entsteht bei überschüssigem Wasser)
• CrO 3 + H 2 O =H 2 Cr 2 O 7 (Dichromsäure – entsteht bei hoher Konzentration von Chromoxid (3)).

Chromoxid (6) ist ein sehr starkes Oxidationsmittel und interagiert daher energetisch mit organischen Substanzen:

• C 2 H 5 OH + 4CrO 3 = 2CO 2 + 2Cr 2 O 3 + 3H 2 O

Oxidiert auch Jod, Schwefel, Phosphor, Kohle:

• 3S + 4CrO 3 = 3SO 2 + 2Cr 2 O 3

Übung: Gleichungen für chemische Reaktionen von Chromoxid (6) mit Jod, Phosphor, Kohle aufstellen; Erstellen Sie eine elektronische Waage für eine der Gleichungen und geben Sie das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel an

Beim Erhitzen auf 250 0 C zersetzt sich Chromoxid (6):

• 4CrO3 = 2Cr2O3 + 3O2

Chromoxid (6) kann durch Einwirkung konzentrierter Schwefelsäure auf feste Chromate und Dichromate gewonnen werden:

• K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2CrO 3 + H 2 O

2. Chrom- und Dichromsäuren.

Chrom- und Dichromsäure kommen nur in wässrigen Lösungen vor und bilden stabile Salze, Chromate bzw. Dichromate. Chromate und ihre Lösungen haben eine gelbe Farbe, Dichromate sind orange.

Chromat-CrO 4 2-Ionen und Dichromat-Cr 2O 7 2-Ionen wandeln sich leicht ineinander um, wenn sich die Lösungsumgebung ändert

In saurer Lösung wandeln sich Chromate in Dichromate um:

• 2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 = K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O

In einer alkalischen Umgebung werden Dichromate zu Chromaten:

• K 2 Cr 2 O 7 + 2 KOH = 2 K 2 CrO 4 + H 2 O

Dichromsäure wird bei Verdünnung zu Chromsäure:

• H 2 Cr 2 O 7 + H 2 O = 2H 2 CrO 4

5. Abhängigkeit der Eigenschaften von Chromverbindungen vom Oxidationsgrad.

Oxidationszustand	+2	+3	+6
Oxid	CrO	Cr 2 O 3	СrО 3
Charakter des Oxids	Basic	amphoter	Säure
Hydroxid	Cr(OH) 2	Cr(OH) 3 – H 3 CrO 3	H 2 CrO 4
Natur des Hydroxids	Basic	amphoter	Säure
→ Abschwächung der basischen Eigenschaften und Verstärkung der sauren Eigenschaften→

6. Redoxeigenschaften von Chromverbindungen.

Reaktionen in saurer Umgebung.

In einer sauren Umgebung wandeln sich Cr +6-Verbindungen unter Einwirkung von Reduktionsmitteln in Cr +3-Verbindungen um: H 2 S, SO 2, FeSO 4

• K 2 Cr 2 O 7 + 3H 2 S + 4H 2 SO 4 = 3S + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O
• S -2 – 2e → S 0
• 2Cr +6 + 6e → 2Cr +3

Übung:

1. Gleichen Sie die Reaktionsgleichung mit der Methode der elektronischen Waage aus und geben Sie das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel an:

• Na 2 CrO 4 + K 2 S + H 2 SO 4 = S + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + Na 2 SO 4 + H 2 O

2. Addieren Sie die Reaktionsprodukte, gleichen Sie die Gleichung mit der Methode der elektronischen Waage aus und geben Sie das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel an:

• K 2 Cr 2 O 7 + SO 2 + H 2 SO 4 =? +? +H 2 O

Reaktionen in alkalischer Umgebung.

In einer alkalischen Umgebung wandeln sich Chromverbindungen Cr +3 unter Einwirkung von Oxidationsmitteln in Verbindungen Cr +6 um: J2, Br2, Cl2, Ag2O, KClO3, H2O2, KMnO4:

• 2KCrO 2 +3 Br 2 +8NaOH =2Na 2 CrO 4 + 2KBr +4NaBr + 4H 2 O
• Cr +3 - 3e → Cr +6
• Br2 0 +2e → 2Br -

Übung:

Gleichen Sie die Reaktionsgleichung mit der Methode der elektronischen Waage aus und geben Sie das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel an:

• NaCrO 2 + J 2 + NaOH = Na 2 CrO 4 + NaJ + H 2 O

Addieren Sie die Reaktionsprodukte, gleichen Sie die Gleichung mit der Methode der elektronischen Waage aus und geben Sie das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel an:

• Cr(OH) 3 + Ag 2 O + NaOH = Ag + ? + ?

Somit nehmen die Oxidationseigenschaften mit einer Änderung der Oxidationsstufen in der Reihe Cr +2 → Cr +3 → Cr +6 stetig zu. Chromverbindungen (2) sind starke Reduktionsmittel und werden leicht oxidiert und verwandeln sich in Chromverbindungen (3). Chromverbindungen (6) sind starke Oxidationsmittel und lassen sich leicht zu Chromverbindungen (3) reduzieren. Chromverbindungen (3) zeigen bei Wechselwirkung mit starken Reduktionsmitteln oxidierende Eigenschaften und verwandeln sich in Chromverbindungen (2), und bei Wechselwirkung mit starken Oxidationsmitteln zeigen sie reduzierende Eigenschaften und verwandeln sich in Chromverbindungen (6).

Zur Vorlesungsmethodik:

1. Um die kognitive Aktivität der Studierenden zu fördern und das Interesse aufrechtzuerhalten, empfiehlt es sich, während der Vorlesung ein Demonstrationsexperiment durchzuführen. Abhängig von den Möglichkeiten des Lehrlabors können den Studierenden folgende Experimente vorgeführt werden:

• Gewinnung von Chromoxid (2) und Chromhydroxid (2), Nachweis ihrer grundlegenden Eigenschaften;
• Gewinnung von Chromoxid (3) und Chromhydroxid (3) und Nachweis ihrer amphoteren Eigenschaften;
• Gewinnung von Chromoxid (6) und Auflösen in Wasser (Herstellung von Chrom- und Dichromsäuren);
• Übergang von Chromaten zu Dichromaten, von Dichromaten zu Chromaten.

1. Eigenständige Arbeitsaufgaben können unter Berücksichtigung der tatsächlichen Lernfähigkeiten der Studierenden differenziert werden.
2. Sie können die Vorlesung abschließen, indem Sie die folgenden Aufgaben erledigen: Schreiben Sie Gleichungen chemischer Reaktionen, mit denen sich die folgenden Transformationen durchführen lassen:

.III. Hausaufgaben: Verbessern Sie die Vorlesung (fügen Sie die Gleichungen chemischer Reaktionen hinzu)

1. Wassiljewa Z.G. Laborarbeiten in allgemeiner und anorganischer Chemie. -M.: „Chemie“, 1979 – 450 S.
2. Egorov A.S. Nachhilfelehrer für Chemie. – Rostow am Don: „Phoenix“, 2006.-765 S.
3. Kudryavtsev A.A. Chemische Gleichungen schreiben. - M., „Higher School“, 1979. - 295 S.
4. Petrov M.M. Anorganische Chemie. – Leningrad: „Chemie“, 1989. – 543 S.
5. Ushkalova V.N. Chemie: Wettbewerbsaufgaben und Antworten. - M.: „Aufklärung“, 2000. – 223 S.