Хром - 4-ші периодтың 6-шы топтың қосалқы топшасының элементі мерзімді кестеД.И.Менделеевтің химиялық элементтері, атомдық нөмірі 24. Cr белгісімен белгіленеді (лат. Chromium). Қарапайым зат хром - бұл көкшіл-ақ түсті қатты металл.
Хромның химиялық қасиеттері
Қалыпты жағдайда хром тек фтормен әрекеттеседі. Жоғары температурада (600°С жоғары) оттегімен, галогендермен, азотпен, кремниймен, бормен, күкіртпен, фосформен әрекеттеседі.
4Cr + 3O 2 – t° →2Cr 2 O 3
2Cr + 3Cl 2 – t° → 2CrCl 3
2Cr + N 2 – t° → 2CrN
2Cr + 3S – t° → Cr 2 S 3
Қыздырған кезде ол су буымен әрекеттеседі:
2Cr + 3H 2 O → Cr 2 O 3 + 3H 2
Хром сұйылтылған күшті қышқылдарда (HCl, H 2 SO 4) ериді.
Ауа болмаған жағдайда Cr 2+ тұздары, ал ауада Cr 3+ тұздары түзіледі.
Cr + 2HCl → CrCl 2 + H 2
2Cr + 6HCl + O 2 → 2CrCl 3 + 2H 2 O + H 2
Металл бетінде қорғаныш оксидті қабықтың болуы оның пассивтілігін қышқылдардың концентрлі ерітінділеріне – тотықтырғыштарға қатысты түсіндіреді.
Хром қосылыстары
Хром (II) оксидіжәне хром(II) гидроксиді табиғаты бойынша негізді.
Cr(OH) 2 + 2HCl → CrCl 2 + 2H 2 O
Хром (II) қосылыстары күшті тотықсыздандырғыштар болып табылады; атмосфералық оттегінің әсерінен хром (III) қосылыстарына айналады.
2CrCl 2 + 2HCl → 2CrCl 3 + H 2
4Cr(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4Cr(OH) 3
хром оксиді (III) Cr 2 O 3 – жасыл түсті, суда ерімейтін ұнтақ. Хром(III) гидроксидін немесе калий мен аммоний бихроматтарын күйдіру арқылы алуға болады:
2Cr(OH) 3 – t° → Cr 2 O 3 + 3H 2 O
4K 2 Cr 2 O 7 – t° → 2Cr 2 O 3 + 4K 2 CrO 4 + 3O 2
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 – t° → Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O (жанартау реакциясы)
Амфотерлі оксид. Cr 2 O 3 сілтілермен, содамен және қышқыл тұздарымен балқытқанда тотығу дәрежесі (+3) хром қосылыстары алынады:
Cr 2 O 3 + 2NaOH → 2NaCrO 2 + H 2 O
Cr 2 O 3 + Na 2 CO 3 → 2NaCrO 2 + CO 2
Сілті және тотықтырғыш қоспасымен балқытқанда хром қосылыстары тотығу күйінде (+6) алынады:
Cr 2 O 3 + 4KOH + KClO 3 → 2K 2 CrO 4 + KCl + 2H 2 O
Хром (III) гидроксиді C r (OH) 3 . Амфотерлі гидроксид. Сұр-жасыл, қыздырғанда ыдырайды, суды жоғалтады және жасыл түсті түзеді метагидроксиді CrO(OH). Суда ерімейді. Ерітіндіден сұр-көк және көкшіл-жасыл гидрат түрінде тұнбаға түседі. Қышқылдармен және сілтілермен әрекеттеседі, аммиак гидратымен әрекеттеспейді.
Оның амфотерлік қасиеттері бар - ол қышқылдарда да, сілтілерде де ериді:
2Cr(OH) 3 + 3H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O Cr(OH) 3 + ZN + = Cr 3+ + 3H 2 O
Cr(OH) 3 + KOH → K, Cr(OH) 3 + ZON - (конк.) = [Cr(OH) 6 ] 3-
Cr(OH) 3 + KOH → KCrO 2 + 2H 2 O Cr(OH) 3 + MOH = MSrO 2 (жасыл) + 2H 2 O (300-400 °C, M = Li, Na)
Cr(OH) 3 →(120 о C – Х 2 О) CrO(OH) →(430-1000 0 C –Х 2 О) Cr2O3
2Cr(OH) 3 + 4NaOH (конс.) + ZN 2 O 2 (конк.) = 2Na 2 CrO 4 + 8H 2 0
Түбіртек: хром(III) тұздарының ерітіндісінен аммиак гидратымен тұндыру:
Cr 3+ + 3(NH 3 H 2 O) = МЕНr(OH) 3 ↓+ ЗНН 4+
Cr 2 (SO 4) 3 + 6NaOH → 2Cr(OH) 3 ↓+ 3Na 2 SO 4 (артық сілтіде – тұнба ериді)
Хром (III) тұздары күлгін немесе қою жасыл түсті болады. Олардың химиялық қасиеттері түссіз алюминий тұздарына ұқсайды.
Cr(III) қосылыстары тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш қасиеттерді көрсете алады:
Zn + 2Cr +3 Cl 3 → 2Cr +2 Cl 2 + ZnCl 2
2Cr +3 Cl 3 + 16NaOH + 3Br 2 → 6NaBr + 6NaCl + 8H 2 O + 2Na 2 Cr +6 O 4
Хромның алты валентті қосылыстары
Хром (VI) оксиді CrO 3 - суда еритін ашық қызыл кристалдар.
Калий хроматынан (немесе бихроматтан) және H 2 SO 4 (конц.) алынады.
K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 → CrO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O
K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 → 2CrO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O
CrO 3 қышқыл оксид, сілтілермен сары түсті хроматтар CrO 4 2- түзеді:
CrO 3 + 2KOH → K 2 CrO 4 + H 2 O
Қышқыл ортада хроматтар сарғыш бихроматтарға Cr 2 O 7 2- айналады:
2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 → K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O
Сілтілік ортада бұл реакция қарама-қарсы бағытта жүреді:
K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH → 2K 2 CrO 4 + H 2 O
Калий бихроматы қышқыл ортада тотықтырғыш болып табылады:
K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 3Na 2 SO 3 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + 4H 2 O
K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 3NaNO 2 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3NaNO 3 + K 2 SO 4 + 4H 2 O
K 2 Cr 2 O 7 + 7H 2 SO 4 + 6KI = Cr 2 (SO 4) 3 + 3I 2 + 4K 2 SO 4 + 7H 2 O
K 2 Cr 2 O 7 + 7H 2 SO 4 + 6FeSO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O
Калий хроматы K 2 Cr O 4 . Оксосол. Сары, гигроскопиялық емес. Ыдыраусыз балқиды, термиялық тұрақты. Суда өте ериді ( сарыерітіндінің түсі CrO 4 2- ионына сәйкес келеді), анионды аздап гидролиздейді. Қышқыл ортада ол K 2 Cr 2 O 7-ге айналады. Тотықтырғыш (K 2 Cr 2 O 7-ден әлсіз). Ион алмасу реакцияларына қатысады.
Сапалық реакция CrO 4 2- ионында – қатты қышқылдық ортада ыдырайтын барий хроматының сары тұнбасының тұнбасы. Ол маталарды бояу үшін мордант, тері илеу агенті, селективті тотықтырғыш және аналитикалық химияда реагент ретінде қолданылады.
Ең маңызды реакциялардың теңдеулері:
2K 2 CrO 4 +H 2 SO 4(30%)= K 2 Cr 2 O 7 +K 2 SO 4 +H 2 O
2K 2 CrO 4 (t) +16HCl (концентрация, горизонт) = 2CrCl 3 +3Cl 2 +8H 2 O+4KCl
2K 2 CrO 4 +2H 2 O+3H 2 S=2Cr(OH) 3 ↓+3S↓+4KOH
2K 2 CrO 4 +8H 2 O+3K 2 S=2K[Cr(OH) 6 ]+3S↓+4KOH
2K 2 CrO 4 +2AgNO 3 =KNO 3 +Ag 2 CrO 4(қызыл) ↓
Сапалық реакция:
K 2 CrO 4 + BaCl 2 = 2KCl + BaCrO 4 ↓
2BaCrO 4 (t) + 2HCl (дил.) = BaCr 2 O 7 (p) + BaC1 2 + H 2 O
Түбіртек: хромитті ауада калиймен агломерациялау:
4(Cr 2 Fe ‖‖)O 4 + 8K 2 CO 3 + 7O 2 = 8K 2 CrO 4 + 2Fe 2 O 3 + 8СO 2 (1000 °C)
Калий бихроматы Қ 2 Cr 2 О 7 . Оксосол. Техникалық атауы хром шыңы. Қызғылт сары-қызыл, гигроскопиялық емес. Ыдыраусыз балқиды, әрі қарай қыздырғанда ыдырайды. Суда өте ериді ( апельсинЕрітіндінің түсі Cr 2 O 7 2- ионына сәйкес келеді. Сілтілік ортада K 2 CrO 4 түзеді. Ерітіндідегі және балқыту кезіндегі типтік тотықтырғыш. Ион алмасу реакцияларына қатысады.
Сапалық реакциялар- H 2 O 2 қатысында эфирлік ерітіндінің көк түсі, атомдық сутегі әсерінен сулы ерітіндінің көк түсі.
Былғары илеу агенті, маталарды бояуға арналған мордант, пиротехникалық композициялардың құрамдас бөлігі, аналитикалық химияда реагент, металл коррозиясының ингибиторы, H 2 SO 4 (конс.) қоспасында - химиялық ыдыстарды жуу үшін қолданылады.
Ең маңызды реакциялардың теңдеулері:
4K 2 Cr 2 O 7 =4K 2 CrO 4 +2Cr 2 O 3 +3O 2 (500-600 o C)
K 2 Cr 2 O 7 (t) +14HCl (конс) = 2CrCl 3 +3Cl 2 +7H 2 O+2KCl (қайнау)
K 2 Cr 2 O 7 (t) +2H 2 SO 4(96%) ⇌2KHSO 4 +2CrO 3 +H 2 O («хром қоспасы»)
K 2 Cr 2 O 7 +KOH (conc) =H 2 O+2K 2 CrO 4
Cr 2 O 7 2- +14H + +6I - =2Cr 3+ +3I 2 ↓+7H 2 O
Cr 2 O 7 2- +2H + +3SO 2 (г) = 2Cr 3+ +3SO 4 2- +H 2 O
Cr 2 O 7 2- +H 2 O +3H 2 S (г) =3S↓+2OH - +2Cr 2 (OH) 3 ↓
Cr 2 O 7 2- (конк.) +2Ag + (д.) =Ag 2 Cr 2 O 7 (қызыл) ↓
Cr 2 O 7 2- (дил.) +H 2 O +Pb 2+ =2H + + 2PbCrO 4 (қызыл) ↓
K 2 Cr 2 O 7(t) +6HCl+8H 0 (Zn)=2CrCl 2(syn) +7H 2 O+2KCl
Түбіртек: K 2 CrO 4 күкірт қышқылымен өңдеу:
2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 (30%) = K 2Cr 2 О 7 + K 2 SO 4 + H 2 O
АНЫҚТАУ
ChromiumПериодтық жүйенің қайталама (В) кіші тобының VI тобының төртінші кезеңінде орналасқан. Белгіленуі – Cr. Қарапайым зат түрінде – сұрғылт ақ түсті жылтыр металл.
Chrome корпусы орталықтандырылған текше тор құрылымына ие. Тығыздығы - 7,2 г/см3. Балқу және қайнау температуралары сәйкесінше 1890 o C және 2680 o C.
Қосылыстардағы хромның тотығу күйі
Хром қарапайым зат – металл түрінде болуы мүмкін, ал металдардың элементтік күйдегі тотығу дәрежесі мынаған тең. нөл, өйткені оларда электрон тығыздығының таралуы біркелкі.
Тотығу күйлері (+2) Және (+3) хром оксидтерде (Cr +2 O, Cr +3 2 O 3), гидроксидтерде (Cr +2 (OH) 2, Cr +3 (OH) 3), галогенидтерде (Cr +2 Cl 2, Cr +3 Cl 3) кездеседі. ), сульфаттар (Cr +2 SO 4, Cr +3 2 (SO 4) 3) және басқа қосылыстар.
Хром сонымен қатар тотығу дәрежесімен сипатталады (+6) : Cr +6 O 3, H 2 Cr +6 O 4, H 2 Cr +6 2 O 7, K 2 Cr +6 2 O 7, т.б.
Есептерді шешу мысалдары
МЫСАЛ 1
МЫСАЛ 2
| Жаттығу | Фосфор келесі қосылыстарда бірдей тотығу дәрежесіне ие: а) Ca 3 P 2 және H 3 PO 3; б) KH 2 PO 4 және KPO 3; в) P 4 O 6 және P 4 O 10; г) H 3 PO 4 және H 3 PO 3. |
| Шешім | Қойылған сұраққа дұрыс жауап беру үшін біз ұсынылған қосылыстардың әрбір жұбындағы фосфордың тотығу дәрежесін кезекпен анықтаймыз. а) Кальцийдің тотығу дәрежесі сәйкесінше (+2), оттегі мен сутегі - (-2) және (+1). Ұсынылған қосылыстардағы фосфордың тотығу дәрежесінің мәнін «x» және «y» деп алайық: 3 × 2 + x × 2 = 0; 3 + y + 3×(-2) = 0; Жауап дұрыс емес. б) Калийдің тотығу дәрежесі (+1), оттегі мен сутегі сәйкесінше (-2) және (+1). Ұсынылған қосылыстардағы хлордың тотығу дәрежесінің мәнін «x» және «y» деп алайық: 1 + 2×1 +x + (-2)×4 = 0; 1 + y + (-2)×3 = 0; Жауап дұрыс. |
| Жауап | (b) нұсқасы. |
Мақсат:оқушылардың сабақ тақырыбы бойынша білімдерін тереңдету.
Тапсырмалар:
- хромды жай зат ретінде сипаттау;
- студенттерді әртүрлі тотығу дәрежесіндегі хром қосылыстарымен таныстыру;
- қосылыстардың қасиеттерінің тотығу дәрежесіне тәуелділігін көрсету;
- хром қосылыстарының тотығу-тотықсыздану қасиетін көрсету;
- оқушылардың химиялық реакция теңдеулерін молекулалық және иондық түрдегі жазу және электронды тепе-теңдік құру дағдыларын дамытуды жалғастыру;
- химиялық экспериментті бақылау дағдыларын дамытуды жалғастыру.
Сабақтың формасы:студенттердің өздік жұмысының элементтері және химиялық экспериментті бақылауы бар дәріс.
Сабақтың барысы
I. Өткен сабақтағы материалды қайталау.
1. Сұрақтарға жауап беріп, тапсырмаларды орындаңыз:
Хром тобына қандай элементтер жатады?
Атомдардың электрондық формулаларын жаз
Олар қандай элементтер түріне жатады?
Қосылыстар қандай тотығу дәрежесін көрсетеді?
Атом радиусы және иондану энергиясы хромнан вольфрамға қалай өзгереді?
Студенттерден атом радиустарының, иондану энергияларының кестелік мәндерін пайдаланып кестені толтыруды және қорытынды жасауды сұрауға болады.
Үлгі кесте:
2. «Табиғаттағы хром топшасының элементтері, дайындалуы және қолданылуы» тақырыбы бойынша студенттің баяндамасын тыңдау.
II. Дәріс.
Дәріс мазмұны:
- Chromium.
- Хром қосылыстары. (2)
- хром оксиді; (2)
- Хром гидроксиді. (2)
- Хром қосылыстары. (3)
- хром оксиді; (3)
- Хром гидроксиді. (3)
- Хром қосылыстары (6)
- хром оксиді; (6)
- Хром және бихром қышқылдары.
- Хром қосылыстарының қасиеттерінің тотығу дәрежесіне тәуелділігі.
- Хром қосылыстарының тотықсыздандырғыштық қасиеттері.
1. Chrome.
Хром - ақ түсті, жылтыр, көкшіл реңкті металл, өте қатты (тығыздығы 7,2 г/см3), балқу температурасы 1890˚C.
Химиялық қасиеттері:Хром қалыпты жағдайда белсенді емес металл болып табылады. Бұл оның бетінің оксидті қабықпен (Cr 2 O 3) жабылуымен түсіндіріледі. Қыздырған кезде оксид қабықшасы бұзылып, хром жоғары температурада қарапайым заттармен әрекеттеседі:
- 4Сr +3О 2 = 2Сr 2 О 3
- 2Сr + 3S = Сr 2 S 3
- 2Сr + 3Cl 2 = 2СrСl 3
Жаттығу:хромның азотпен, фосформен, көміртегімен және кремниймен реакция теңдеулерін құрастыру; Теңдеулердің біреуіне электронды таразы құрастырыңыз, тотықтырғыш пен тотықсыздандырғышты көрсетіңіз.
Хромның күрделі заттармен әрекеттесуі:
Өте жоғары температурада хром сумен әрекеттеседі:
- 2Сr + 3Н2О = Сr2О3 + 3Н2
Жаттығу:
Хром сұйылтылған күкірт және тұз қышқылдарымен әрекеттеседі:
- Cr + H 2 SO 4 = CrSO 4 + H 2
- Cr + 2HCl = CrCl 2 + H 2
Жаттығу:электронды балансты құрастырыңыз, тотықтырғыш пен тотықсыздандырғышты көрсетіңіз.
Концентрлі күкіртті тұз және азот қышқылдары хромды пассивтендіреді.
2. Хром қосылыстары. (2)
1. Хром оксиді (2)- CrO - қатты, ашық қызыл түсті зат, типтік негіздік оксид (ол хром (2) гидроксидіне - Cr(OH) 2 сәйкес келеді), суда ерімейді, бірақ қышқылдарда ериді:
- CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O
Жаттығу:хром оксидінің (2) күкірт қышқылымен әрекеттесуінің молекулалық және иондық түрдегі реакция теңдеуін құру.
Хром оксиді (2) ауада оңай тотығады:
- 4CrO+ O 2 = 2Cr 2 O 3
Жаттығу:электронды балансты құрастырыңыз, тотықтырғыш пен тотықсыздандырғышты көрсетіңіз.
Хром оксиді (2) хром амальгамының атмосфералық оттегімен тотығуынан түзіледі:
2Сr (амалгам) + O 2 = 2СrО
2. Хром гидроксиді (2)- Cr(OH) 2 сары зат, суда нашар ериді, айқын негіздік сипаты бар, сондықтан қышқылдармен әрекеттеседі:
- Cr(OH) 2 + H 2 SO 4 = CrSO 4 + 2H 2 O
Жаттығу:хром оксидінің (2) тұз қышқылымен әрекеттесуінің молекулалық және иондық түрдегі реакция теңдеулерін құрастыру.
Хром(2) оксиді сияқты хром(2) гидроксиді де тотығады:
- 4 Cr(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Cr(OH) 3
Жаттығу:электронды балансты құрастырыңыз, тотықтырғыш пен тотықсыздандырғышты көрсетіңіз.
Хром гидроксидін (2) хром тұздарына (2) сілтілердің әсерінен алуға болады:
- CrCl 2 + 2KOH = Cr(OH) 2 ↓ + 2KCl
Жаттығу:иондық теңдеулерді жазу.
3. Хром қосылыстары. (3)
1. Хром оксиді (3)- Cr 2 O 3 – қою жасыл ұнтақ, суда ерімейтін, отқа төзімді, қаттылығы бойынша корундқа жақын (хром гидроксиді (3) – Cr(OH) 3) оған сәйкес келеді. Хром оксиді (3) амфотерлі, бірақ қышқылдар мен сілтілерде нашар ериді. Балқу кезінде сілтілермен реакциялар жүреді:
- Cr 2 O 3 + 2KOH = 2KSrO 2 (хромит К)+ H 2 O
Жаттығу:хром оксидінің (3) литий гидроксидімен әрекеттесуінің молекулалық және иондық түрдегі реакция теңдеуін құру.
Қышқылдар мен сілтілердің концентрлі ерітінділерімен әрекеттесу қиын:
- Cr 2 O 3 + 6 KOH + 3H 2 O = 2K 3 [Cr(OH) 6 ]
- Cr 2 O 3 + 6HCl = 2CrCl 3 + 3H 2 O
Жаттығу:хром оксидінің (3) концентрлі күкірт қышқылымен және натрий гидроксидінің концентрлі ерітіндісімен әрекеттесуінің молекулалық және иондық түрдегі реакция теңдеулерін құрастыру.
Хром оксидін (3) аммоний бихроматының ыдырауынан алуға болады:
- (NН 4)2Сr 2 О 7 = N 2 + Сr 2 О 3 +4Н 2 О
2. Хром гидроксиді (3) Cr(OH) 3 хром тұздарының (3) ерітінділеріне сілтілердің әсерінен алынады:
- CrCl 3 + 3KOH = Cr(OH) 3 ↓ + 3KCl
Жаттығу:иондық теңдеулерді жазу
Хром гидроксиді (3) сұр-жасыл тұнба болып табылады, оны алған кезде сілтіні тапшылықта қабылдау керек. Осы жолмен алынған хром гидроксиді (3) сәйкес оксидтен айырмашылығы қышқылдармен және сілтілермен оңай әрекеттеседі, т.б. амфотерлік қасиеттерді көрсетеді:
- Cr(OH) 3 + 3HNO 3 = Cr(NO 3) 3 + 3H 2 O
- Cr(OH) 3 + 3KOH = K 3 [Cr(OH)6] (гексагидроксохромит К)
Жаттығу:хром гидроксидінің (3) тұз қышқылымен және натрий гидроксидімен әрекеттесуінің молекулалық және иондық түрдегі реакция теңдеулерін құру.
Cr(OH) 3-ті сілтілермен біріктіргенде метахромиттер мен ортохромиттер алынады:
- Cr(OH) 3 + KOH = KCrO 2 (метахромит К)+ 2H 2 O
- Cr(OH) 3 + KOH = K 3 CrO 3 (ортохромит К)+ 3H 2 O
4. Хром қосылыстары. (6)
1. Хром оксиді (6)- CrO 3 – қою қызыл түсті кристалды зат, суда жақсы еритін – типтік қышқыл оксид. Бұл оксид екі қышқылға сәйкес келеді:
- CrO 3 + H 2 O = H 2 CrO 4 (хром қышқылы – артық су болған кезде түзіледі)
- CrO 3 + H 2 O =H 2 Cr 2 O 7 (дихром қышқылы – хром оксидінің жоғары концентрациясында түзілген (3)).
Хром оксиді (6) өте күшті тотықтырғыш болып табылады, сондықтан органикалық заттармен энергетикалық әрекеттеседі:
- C 2 H 5 OH + 4CrO 3 = 2CO 2 + 2Cr 2 O 3 + 3H 2 O
Сонымен қатар йодты, күкіртті, фосфорды, көмірді тотықтырады:
- 3S + 4CrO 3 = 3SO 2 + 2Cr 2 O 3
Жаттығу:хром оксидінің (6) йодпен, фосформен, көмірмен химиялық реакция теңдеулерін құрастыру; теңдеулердің біріне электронды баланс құру, тотықтырғыш пен тотықсыздандырғышты көрсетіңіз
250 0 С дейін қыздырғанда хром оксиді (6) ыдырайды:
- 4CrO3 = 2Cr2O3 + 3O2
Хром оксидін (6) концентрлі күкірт қышқылының қатты хроматтар мен бихроматтарға әсерінен алуға болады:
- K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2CrO 3 + H 2 O
2. Хром және бихром қышқылдары.
Хром және бихром қышқылдары тек сулы ерітінділерде болады және сәйкесінше тұрақты тұздар, хроматтар және бихроматтар түзеді. Хроматтар және олардың ерітінділері сары түсті, бихроматтар сарғыш.
Хромат - CrO 4 2- иондары және бихромат - Cr 2O 7 2- иондары ерітінді ортасы өзгергенде бір-біріне оңай айналады.
Қышқыл ерітіндіде хроматтар бихроматтарға айналады:
- 2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 = K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O
Сілтілік ортада бихроматтар хроматтарға айналады:
- K 2 Cr 2 O 7 + 2 KOH = 2 K 2 CrO 4 + H 2 O
Сұйылтылған кезде бихром қышқылы хром қышқылына айналады:
- H 2 Cr 2 O 7 + H 2 O = 2H 2 CrO 4
5. Хром қосылыстарының қасиеттерінің тотығу дәрежесіне тәуелділігі.
| Тотығу күйі | +2 | +3 | +6 |
| Оксид | CrO | Cr 2 O 3 | СrО 3 |
| Оксидтің сипаты | негізгі | амфотерлік | қышқыл |
| Гидроксид | Cr(OH) 2 | Cr(OH) 3 – H 3 CrO 3 | H 2 CrO 4 |
| Гидроксидтің табиғаты | негізгі | амфотерлік | қышқыл |
|
→ негізгі қасиеттерінің әлсіреуі және қышқылдық қасиеттерінің күшеюі→ |
|||
6. Хром қосылыстарының тотықсыздандырғыш қасиеттері.
Қышқыл ортадағы реакциялар.
Қышқыл ортада Cr +6 қосылыстары тотықсыздандырғыштардың әсерінен Cr +3 қосылыстарына айналады: 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
Жаттығу:
1. Электрондық баланс әдісі арқылы реакция теңдеуін теңестіріңіз, тотықтырғыш пен тотықсыздандырғышты көрсетіңіз:
- 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. Реакция өнімдерін қосыңыз, теңдеуді электронды теңгерім әдісімен теңестіріңіз, тотықтырғыш пен тотықсыздандырғышты көрсетіңіз:
- K 2 Cr 2 O 7 + SO 2 + H 2 SO 4 =? +? +H 2 O
Сілтілік ортадағы реакциялар.
Сілтілік ортада хром қосылыстары Cr +3 тотықтырғыштардың әсерінен Cr +6 қосылыстарына айналады: 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 -
Жаттығу:
Электрондық баланс әдісін қолданып реакция теңдеуін теңестіріңіз, тотықтырғыш пен тотықсыздандырғышты көрсетіңіз:
- NaCrO 2 + J 2 + NaOH = Na 2 CrO 4 + NaJ + H 2 O
Реакция өнімдерін қосыңыз, теңдеуді электронды баланс әдісімен теңестіріңіз, тотықтырғыш пен тотықсыздандырғышты көрсетіңіз:
- Cr(OH) 3 + Ag 2 O + NaOH = Ag + ? + ?
Осылайша, тотықтырғыштық қасиет қатардағы тотығу дәрежелерінің өзгеруімен дәйекті түрде артады: Cr +2 → Cr +3 → Cr +6. Хром қосылыстары (2) күшті тотықсыздандырғыштар болып табылады және оңай тотығады, хром қосылыстарына (3) айналады. Хром қосылыстары (6) күшті тотықтырғыштар болып табылады және хром қосылыстарына (3) оңай тотықсызданады. Хром қосылыстары (3) күшті тотықсыздандырғыштармен әрекеттескенде тотықтырғыш қасиет көрсетеді, хром қосылыстарына (2) айналады, ал күшті тотықтырғыштармен әрекеттескенде хром қосылыстарына (6) айналады.
Дәріс әдістемесіне:
- Студенттердің танымдық белсенділігін арттыру және қызығушылығын сақтау үшін дәріс барысында демонстрациялық эксперимент жүргізген жөн. Оқу зертханасының мүмкіндіктеріне қарай студенттерге келесі тәжірибелерді көрсетуге болады:
- хром оксиді (2) және хром гидроксиді (2) алу, олардың негізгі қасиеттерін дәлелдеу;
- хром оксиді (3) және хром гидроксиді (3) алу, олардың амфотерлік қасиеттерін дәлелдеу;
- хром оксидін (6) алу және оны суда еріту (хром және бихром қышқылдарын дайындау);
- хроматтардың бихроматтарға, бихроматтардың хроматтарға ауысуы.
- Оқушылардың нақты оқу мүмкіндіктерін ескере отырып, өзіндік жұмыс тапсырмаларын саралауға болады.
- Төмендегі тапсырмаларды орындау арқылы дәрісті аяқтауға болады: келесі түрлендірулерді жүзеге асыруға болатын химиялық реакциялардың теңдеулерін жазыңыз:
.III. Үй жұмысы:лекцияны жетілдіру (химиялық реакция теңдеулерін қосу)
- Васильева З.Г. Жалпы және бейорганикалық химиядан зертханалық жұмыс. -М.: «Химия», 1979 – 450 б.
- Егоров А.С. Химия пәнінің мұғалімі. – Ростов-на-Дону: «Феникс», 2006.-765 б.
- Кудрявцев А.А. Химиялық теңдеулерді жазу. - М., «Жоғары мектеп», 1979. - 295 б.
- Петров М.М. Бейорганикалық химия. – Ленинград: «Химия», 1989. – 543 б.
- Ушкалова В.Н. Химия: сайыс тапсырмалары мен жауаптары. - М.: «Ағарту», 2000. – 223 б.
Хром (Cr), Менделеевтің периодтық жүйесінің VI тобының химиялық элементі. Бұл атомдық нөмірі 24 және атомдық массасы 51,996 болатын өтпелі металл. Грек тілінен аударғанда металдың атауы «түс» дегенді білдіреді. Металл өз атауын оның әртүрлі қосылыстарына тән түрлі-түсті түстерге байланысты.
Хромның физикалық сипаттамалары
Металл бір мезгілде жеткілікті қаттылық пен сынғыштыққа ие. Mohs шкаласы бойынша хромның қаттылығы 5,5 деп бағаланады. Бұл көрсеткіш хромның уран, иридий, вольфрам және бериллийден кейінгі бүгінгі таңда белгілі барлық металдардың ең жоғары қаттылығына ие екенін білдіреді. Қарапайым хром заты көкшіл-ақ түспен сипатталады.
Металл сирек кездесетін элемент емес. Оның жер қыртысындағы концентрациясы массалық 0,02%-ға жетеді. акциялар Хром ешқашан таза күйінде кездеспейді. Ол металл алудың негізгі көзі болып табылатын минералдар мен кендерде кездеседі. Хромит (хром темір рудасы, FeO*Cr 2 O 3) негізгі хром қосылысы болып саналады. Тағы бір кең таралған, бірақ маңызды емес минерал - крокоит PbCrO 4 .
Металды 1907 0 С (2180 0 К немесе 3465 0 F) температурада оңай балқытуға болады. 2672 0 С температурада қайнайды. Металлдың атомдық массасы 51,996 г/моль.
Хром өзінің магниттік қасиетіне байланысты ерекше металл. Бөлме температурасында ол антиферромагниттік тәртіпті көрсетеді, ал басқа металдар оны өте төмен температурада көрсетеді. Алайда, егер хром 37 0 С-тан жоғары қыздырылса, физикалық қасиеттеріхромды өзгерту. Осылайша, электр кедергісі және сызықтық кеңею коэффициенті айтарлықтай өзгереді, серпімділік модулі ең төменгі мәнге жетеді, ал ішкі үйкеліс айтарлықтай артады. Бұл құбылыс Неель нүктесінің өтуімен байланысты, бұл кезде материалдың антиферромагниттік қасиеттері парамагниттікке ауысуы мүмкін. Бұл бірінші деңгейден өтіп, заттың көлемі күрт өскенін білдіреді.
Хромның құрылымы денеге бағытталған тор болып табылады, оның арқасында металл сынғыш-иілгіш кезеңнің температурасымен сипатталады. Бірақ бұл металдың жағдайында тазалық дәрежесі үлкен мәнге ие, сондықтан мән -50 0 C - +350 0 C аралығында болады. Тәжірибе көрсеткендей, кристалданған металдың икемділігі жоқ, бірақ жұмсақ. күйдіру және қалыптау оны иілгіш етеді.
Хромның химиялық қасиеттері
Атомның келесі сыртқы конфигурациясы бар: 3d 5 4s 1. Әдетте, қосылыстарда хром келесі тотығу дәрежелеріне ие: +2, +3, +6, олардың ішінде Cr 3+ ең тұрақтылықты көрсетеді.Сонымен қатар, хром мүлдем басқа тотығу дәрежесін көрсететін басқа да қосылыстар бар, атап айтқанда: : +1 , +4, +5.
Металл әсіресе химиялық реактивті емес. Хром қалыпты жағдайға ұшыраған кезде металл ылғал мен оттегіге төзімділік көрсетеді. Дегенмен, бұл қасиет 600 0 С жоғары температура әсер еткенде реакция нәтижесінде Cr 2 O 3 түзетін су буымен әрекеттесетін хром және фтор – CrF 3 қосылыстарына, сондай-ақ азот, көміртек және күкіртке қолданылмайды. .
Хром металын қыздырған кезде ол галогендермен, күкіртпен, кремниймен, бормен, көміртегімен және кейбір басқа элементтермен әрекеттеседі, нәтижесінде хромның келесі химиялық реакциялары жүреді:
Cr + 2F 2 = CrF 4 (CrF 5 қоспасымен)
2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3
2Cr + 3S = Cr 2 S 3
Хроматты ауадағы балқытылған содамен, нитраттармен немесе сілтілік металдардың хлораттарымен қыздыру арқылы хроматтар алуға болады:
2Cr + 2Na 2 CO 3 + 3O 2 = 2Na 2 CrO 4 + 2CO 2.
Хром улы емес, оның кейбір қосылыстары туралы айту мүмкін емес. Белгілі болғандай, бұл металдың шаңы, егер ол денеге енсе, өкпені тітіркендіреді, ол тері арқылы сіңірілмейді. Бірақ ол таза күйінде болмағандықтан, оның адам ағзасына енуі мүмкін емес.
Үш валентті хром кіреді қоршаған ортахром кенін өндіру және өңдеу кезінде. Хром адам ағзасына салмақ жоғалту бағдарламаларында қолданылатын тағамдық қоспалар түрінде енгізілуі мүмкін. Хром, валенттілігі +3, глюкоза синтезінің белсенді қатысушысы болып табылады. Ғалымдар хромды шамадан тыс тұтыну адам ағзасына ерекше зиян келтірмейтінін анықтады, өйткені ол сіңірілмейді, бірақ ол денеде жиналуы мүмкін.
Құрамында алты валентті метал бар қосылыстар өте улы. Олардың адам ағзасына ену ықтималдығы хроматтарды өндіру, заттарды хромдау кезінде және кейбір дәнекерлеу жұмыстары кезінде пайда болады. Мұндай хромның ағзаға түсуі ауыр зардаптарға әкелуі мүмкін, өйткені құрамында алты валентті элемент бар қосылыстар күшті тотықтырғыштар болып табылады. Сондықтан олар асқазан мен ішекте қан кетуді тудыруы мүмкін, кейде ішектің перфорациясымен. Мұндай қосылыстар теріге тиген кезде күйік, қабыну және жаралар түрінде күшті химиялық реакциялар пайда болады.
Шығу кезінде алынуы қажет хром сапасына байланысты металды алудың бірнеше әдістері бар: хром оксидінің концентрлі сулы ерітінділерін электролиздеу, сульфаттарды электролиздеу, кремний оксидімен тотықсыздандыру. Дегенмен, соңғы әдіс өте танымал емес, өйткені ол көп мөлшерде қоспалары бар хром шығарады. Оның үстіне бұл экономикалық тұрғыдан да тиімді емес.
| Тотығу күйі | Оксид | Гидроксид | Кейіпкер | Ерітінділердегі басым формалар | Ескертпелер |
| +2 | CrO (қара) | Cr(OH)2 (сары) | Негізгі | Cr2+ (көк тұздар) | Өте күшті қалпына келтіретін агент |
| Cr2O3 (жасыл) | Cr(OH)3 (сұр-жасыл) | Амфотерлік |
Cr3+ (жасыл немесе күлгін тұздар) |
||
| +4 | CrO2 | жоқ | Тұз түзбейтін | - |
Сирек кездесетін, өзіне тән емес |
| +6 | CrO3 (қызыл) |
H2CrO4 |
Қышқыл |
CrO42- (хроматтар, сары) |
Өту ортаның рН-ына байланысты. Күшті тотықтырғыш, гигроскопиялық, өте улы. |
Тотығу дәрежесі әртүрлі хром қосылыстарының тотығу-тотықсыздану қасиеттері.
Chromium. Атомның құрылымы. Ықтимал тотығу күйлері. Қышқылдық-негіздік қасиеттері. Қолдану.
Cr +24)2)8)13)1
Хромның тотығу дәрежесі +2, +3 және +6.
Тотығу дәрежесі жоғарылаған сайын қышқылдық және тотықтырғыштық қасиеттері жоғарылайды. Хром Cr2+ туындылары өте күшті тотықсыздандырғыштар болып табылады. Cr2+ ионы хромның қышқылдарда еруінің бірінші сатысында немесе Cr3+ мырышпен қышқыл ерітіндіде тотықсыздануы кезінде түзіледі. Сусызданған кезде Cr(OH)2 гидроксиді Cr2O3-ке айналады. Cr3+ қосылыстары ауада тұрақты. Олар тотықсыздандырғыштар да, тотықтырғыштар да болуы мүмкін. Cr3+ мырыш қосылған қышқыл ерітіндіде Cr2+ дейін тотықсыздандырылуы мүмкін немесе сілтілі ерітіндіде броммен және басқа тотықтырғыштармен CrO42- дейін тотықтырылады. Гидроксид Cr(OH)3 (дәлірек айтқанда Cr2O3 nH2O) – Cr3+ катионымен немесе хром қышқылы HCrO2 – хромиттер тұздарымен (мысалы, KSrO2, NaCrO2) тұздар түзетін амфотерлі қосылыс. Cr6+ қосылыстары: хром ангидриді CrO3, хром қышқылдары және олардың тұздары, олардың ішінде ең маңыздылары хроматтар мен бихроматтар - күшті тотықтырғыш тұздар.
Тозуға төзімді және әдемі гальваникалық жабындар (хромдау) ретінде қолданылады. Хром қорытпаларды өндіру үшін қолданылады: хром-30 және хром-90, олар қуатты плазмалық алауларға арналған саптамаларды өндіру үшін және аэроғарыш өнеркәсібінде таптырмас.
Хром химиялық белсенді емес. Қалыпты жағдайда фторидтер қоспасын түзе отырып, тек фтормен (метал еместерден) әрекеттеседі.
Хроматтар және бихроматтар
Хроматтар CrO3 немесе хром қышқылдарының сілтілермен әрекеттесуінен түзіледі:
СгО3 + 2NaOH = Na2CrO4 + Н2О
Дихроматтар хроматтарға қышқылдардың әсерінен алынады:
2 Na2Cr2O4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O
Хром қосылыстары тотығу-тотықсыздану реакцияларымен сипатталады.
Хром (II) қосылыстары күшті тотықсыздандырғыш болып табылады және оңай тотығады
4(5gCl2 + O2 + 4HCI = 4CrCl3 + 2H2O
Хром қосылыстары (!!!) қалпына келтіру қасиеттерімен сипатталады. Тотықтырғыштардың әсерінен олар жүреді:
хроматтарға - сілтілі ортада,
бихроматтарда – қышқыл ортада.
Cr(OH)3. CrOH + HCl = CrCl + H2O, 3CrOH + 2NaOH = Cr3Na2O3 + 3H2O
Хроматтар(III) (ескі атауы: хромиттер).
Хром қосылыстары қалпына келтіру қасиеттерімен сипатталады. Тотықтырғыштардың әсерінен олар жүреді:
хроматтарға - сілтілі ортада,
бихроматтарда – қышқыл ортада.
2Na3 [Cr(OH)6] + 3Br2 + 4NaOH = 2Na2CrO4 + 6NaBr + 8H2O
5Cr2(SO4)3 + 6KMnO4 + 11H2O = 3K2Cr2O7 + 2H2Cr2O7 + 6MnSO4 + 9H2SO4
Қышқыл ортадағы хром қышқылдарының тұздары күшті тотықтырғыштар болып табылады:
3Na2SO3 + K2Cr2O7 + 4H2SO4 = 3Na2SO4 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 4H2O