Cromul este un element al subgrupului secundar al celui de-al 6-lea grup al perioadei a 4-a tabelul periodic elemente chimice ale lui D.I. Mendeleev, cu număr atomic 24. Notate prin simbolul Cr (lat. Crom). Substanța simplă cromul este un metal dur de culoare alb-albăstruie.
Proprietățile chimice ale cromului
În condiții normale, cromul reacționează numai cu fluor. La temperaturi ridicate (peste 600°C) interactioneaza cu oxigenul, halogenii, azotul, siliciul, borul, sulful, fosforul.
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
Când este încălzit, reacţionează cu vaporii de apă:
2Cr + 3H2O → Cr2O3 + 3H2
Cromul se dizolvă în acizi puternici diluați (HCl, H2SO4)
În absenţa aerului se formează sărurile Cr 2+, iar în aer se formează sărurile Cr 3+.
Cr + 2HCI → CrCI2 + H2
2Cr + 6HCl + O 2 → 2CrCl 3 + 2H 2 O + H 2
Prezența unui film protector de oxid pe suprafața metalului explică pasivitatea acestuia în raport cu soluțiile concentrate de acizi - oxidanți.
Compuși ai cromului
Oxid de crom (II).și hidroxidul de crom (II) sunt bazici în natură.
Cr(OH)2 + 2HCI → CrCI2 + 2H2O
Compușii cromului (II) sunt agenți reducători puternici; se transformă în compuși de crom (III) sub influența oxigenului atmosferic.
2CrCl2 + 2HCl → 2CrCl3 + H2
4Cr(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4Cr(OH) 3
oxid de crom (III) Cr2O3 este o pulbere verde, insolubilă în apă. Poate fi obținut prin calcinarea hidroxidului de crom (III) sau a bicromaților de potasiu și amoniu:
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 (reacția vulcanului)
Oxid amfoter. Când Cr 2 O 3 este fuzionat cu alcalii, sodă și săruri acide, se obțin compuși de crom cu o stare de oxidare de (+3):
Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + H2O
Cr 2 O 3 + Na 2 CO 3 → 2NaCrO 2 + CO 2
Atunci când sunt fuzionați cu un amestec de alcali și agent de oxidare, compușii de crom se obțin în starea de oxidare (+6):
Cr 2 O 3 + 4KOH + KClO 3 → 2K 2 CrO 4 + KCl + 2H 2 O
Hidroxid de crom (III) C r (OH)3. Hidroxid amfoter. Gri-verde, se descompune la încălzire, pierzând apă și formând verde metahidroxid CrO(OH). Nu se dizolvă în apă. Precipită din soluție sub formă de hidrat gri-albastru și verde-albăstrui. Reacționează cu acizi și alcalii, nu interacționează cu hidratul de amoniac.
Are proprietăți amfotere - se dizolvă atât în acizi, cât și în alcalii:
2Cr(OH) 3 + 3H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O Cr(OH) 3 + ZH + = Cr 3+ + 3H 2 O
Cr(OH) 3 + KOH → K, Cr(OH) 3 + ZON - (conc.) = [Cr(OH) 6 ] 3-
Cr(OH) 3 + KOH → KCrO 2 + 2H 2 O Cr(OH) 3 + MOH = MSrO 2 (verde) + 2H 2 O (300-400 °C, M = Li, Na)
Cr(OH)3 →(120 o C – H 2 O) CrO(OH) →(430-1000 0 C –H 2 O) Cr2O3
2Cr(OH) 3 + 4NaOH (conc.) + ZN 2 O 2 (conc.) = 2Na 2 CrO 4 + 8H 2 0
Chitanță: precipitare cu hidrat de amoniac dintr-o soluție de săruri de crom(III):
Cr3+ + 3(NH3H20) = CUr(OH) 3 ↓+ ЗNН 4+
Cr 2 (SO 4) 3 + 6NaOH → 2Cr(OH) 3 ↓+ 3Na 2 SO 4 (în exces alcalin - precipitatul se dizolvă)
Sărurile de crom (III) au o culoare violet sau verde închis. Proprietățile lor chimice seamănă cu sărurile incolore de aluminiu.
Compușii Cr(III) pot prezenta atât proprietăți oxidante, cât și reducătoare:
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
Compuși ai cromului hexavalent
Oxid de crom (VI). CrO 3 - cristale roșii strălucitoare, solubile în apă.
Obținut din cromat (sau dicromat) de potasiu și H2S04 (conc.).
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 este un oxid acid, cu alcalii formează cromați galbeni CrO 4 2-:
CrO3 + 2KOH → K2CrO4 + H2O
Într-un mediu acid, cromații se transformă în dicromați portocalii Cr 2 O 7 2-:
2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 → K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O
Într-un mediu alcalin, această reacție are loc în direcția opusă:
K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH → 2K 2 CrO 4 + H 2 O
Bicromatul de potasiu este un agent oxidant într-un mediu acid:
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
Cromat de potasiu K2 Cr O 4 . Oxosol. Galben, nehigroscopic. Se topește fără descompunere, stabil termic. Foarte solubil in apa ( galben culoarea soluţiei corespunde ionului CrO 4 2-), hidrolizează uşor anionul. Într-un mediu acid se transformă în K 2 Cr 2 O 7 . Agent oxidant (mai slab decât K 2 Cr 2 O 7). Intră în reacții de schimb ionic.
Reacție calitativă pe ionul CrO 4 2- - precipitarea unui precipitat galben de cromat de bariu, care se descompune într-un mediu puternic acid. Este folosit ca mordant pentru vopsirea țesăturilor, agent de tăbăcire a pielii, agent de oxidare selectivă și reactiv în chimia analitică.
Ecuațiile celor mai importante reacții:
2K2CrO4+H2SO4(30%)= K2Cr2O7+K2SO4+H2O
2K 2 CrO 4 (t) +16HCl (concentrație, orizont) = 2CrCl 3 +3Cl 2 +8H 2 O+4KCl
2K 2 CrO 4 +2H 2 O+3H 2 S=2Cr(OH) 3 ↓+3S↓+4KOH
2K2CrO4+8H2O+3K2S=2K[Cr(OH)6]+3S↓+4KOH
2K 2 CrO 4 +2AgNO 3 =KNO 3 +Ag 2 CrO 4 (roșu) ↓
Reacție calitativă:
K 2 CrO 4 + BaCl 2 = 2KCl + BaCrO 4 ↓
2BaCrO 4 (t) + 2HCl (dil.) = BaCr 2 O 7 (p) + BaC1 2 + H 2 O
Chitanță: sinterizarea cromitului cu potasiu în aer:
4(Cr 2 Fe ‖‖)O 4 + 8K 2 CO 3 + 7O 2 = 8K 2 CrO 4 + 2Fe 2 O 3 + 8СO 2 (1000 °C)
Bicromat de potasiu K 2 Cr 2 O 7 . Oxosol. Denumirea tehnică vârf cromat. Roșu portocaliu, nehigroscopic. Se topește fără descompunere și se descompune la încălzire suplimentară. Foarte solubil in apa ( portocale Culoarea soluției corespunde ionului Cr 2 O 7 2-. Într-un mediu alcalin formează K 2 CrO 4 . Un agent oxidant tipic în soluție și în timpul fuziunii. Intră în reacții de schimb ionic.
Reacții calitative- culoarea albastră a unei soluţii eterice în prezenţa H 2 O 2, culoarea albastră a unei soluţii apoase sub acţiunea hidrogenului atomic.
Se folosește ca agent de tăbăcire a pielii, mordant pentru vopsirea țesăturilor, component al compozițiilor pirotehnice, reactiv în chimia analitică, inhibitor de coroziune a metalelor, în amestec cu H 2 SO 4 (conc.) - pentru spălarea vaselor chimice.
Ecuațiile celor mai importante reacții:
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 (conc) = 2CrCl 3 +3Cl 2 +7H 2 O+2KCl (fierbere)
K 2 Cr 2 O 7 (t) +2H 2 SO 4 (96%) ⇌2KHSO 4 +2CrO 3 +H 2 O (“amestec de crom”)
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
Cr2O72- +2H + +3SO2 (g) = 2Cr3+ +3SO42- +H2O
Cr2O72- +H2O +3H2S (g) =3S↓+2OH - +2Cr2 (OH)3 ↓
Cr 2 O 7 2- (conc.) +2Ag + (dil.) =Ag 2 Cr 2 O 7 (roșu) ↓
Cr 2 O 7 2- (dil.) +H 2 O +Pb 2+ =2H + + 2PbCrO 4 (roșu) ↓
K2Cr2O7(t) +6HCl+8H0 (Zn)=2CrCl2(syn) +7H2O+2KCl
Chitanță: tratarea K 2 CrO 4 cu acid sulfuric:
2K2Cr04 + H2S04 (30%) = K 2Cr 2 O 7 + K2S04 + H2O
DEFINIȚIE
Crom situat în a patra perioadă a grupei VI a subgrupei secundare (B) a Tabelului periodic. Denumirea – Cr. Sub forma unei substanțe simple - un metal strălucitor alb-cenușiu.
Chrome are o structură cu zăbrele cubică centrată pe corp. Densitate - 7,2 g/cm3. Punctele de topire și de fierbere sunt 1890 o C și, respectiv, 2680 o C.
Starea de oxidare a cromului în compuși
Cromul poate exista sub forma unei substanțe simple - un metal, iar starea de oxidare a metalelor în stare elementară este egală cu zero, deoarece distribuția densității electronilor în ele este uniformă.
Stări de oxidare (+2) Și (+3) cromul apare în oxizi (Cr +2 O, Cr +3 2 O 3), hidroxizi (Cr +2 (OH) 2, Cr +3 (OH) 3), halogenuri (Cr +2 Cl 2, Cr +3 Cl 3). ), sulfați (Cr +2SO4, Cr+32(SO4)3) și alți compuși.
Cromul se caracterizează și prin starea sa de oxidare (+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 etc.
Exemple de rezolvare a problemelor
EXEMPLUL 1
EXEMPLUL 2
| Exercițiu | Fosforul are aceeași stare de oxidare în următorii compuși: a) Ca3P2 şi H3PO3; b) KH2PO4 şi KPO3; c) P4O6 şi P4O10; d) H3PO4 şi H3PO3. |
| Soluţie | Pentru a da răspunsul corect la întrebarea pusă, vom determina alternativ gradul de oxidare a fosforului în fiecare pereche de compuși propuși. a) Starea de oxidare a calciului este (+2), oxigen și hidrogen - (-2) și respectiv (+1). Să luăm valoarea stării de oxidare a fosforului ca „x” și „y” în compușii propuși: 3 ×2 + x ×2 = 0; 3 + y + 3×(-2) = 0; Răspunsul este incorect. b) Starea de oxidare a potasiului este (+1), oxigenul și hidrogenul sunt (-2) și respectiv (+1). Să luăm valoarea stării de oxidare a clorului ca „x” și „y” în compușii propuși: 1 + 2×1 +x + (-2)×4 = 0; 1 + y + (-2)×3 = 0; Răspunsul este corect. |
| Răspuns | Opțiunea (b). |
Ţintă: aprofundarea cunoștințelor elevilor cu privire la tema lecției.
Sarcini:
- caracterizează cromul ca o substanță simplă;
- introducerea studenților în compușii cromului cu diferite stări de oxidare;
- arată dependența proprietăților compușilor de gradul de oxidare;
- arată proprietățile redox ale compușilor de crom;
- să continue să dezvolte abilitățile studenților de a scrie ecuații ale reacțiilor chimice în formă moleculară și ionică și de a crea un echilibru electronic;
- continua să-și dezvolte abilitățile de a observa un experiment chimic.
Formularul lecției: prelegere cu elemente de muncă independentă a elevilor și observarea unui experiment chimic.
Progresul lecției
I. Repetarea materialului din lecția anterioară.
1. Răspundeți la întrebări și finalizați sarcinile:
Ce elemente aparțin subgrupului de crom?
Scrieți formule electronice ale atomilor
Ce fel de elemente sunt acestea?
Ce stări de oxidare prezintă compușii?
Cum se schimbă raza atomică și energia de ionizare de la crom la wolfram?
Puteți cere elevilor să completeze tabelul folosind valorile tabulate ale razelor atomice, energiilor de ionizare și să tragă concluzii.
Exemplu de tabel:
2. Ascultați raportul unui student pe tema „Elemente ale subgrupului de crom în natură, pregătire și aplicare”.
II. Lectura.
Schema cursului:
- Crom.
- Compuși ai cromului. (2)
- oxid de crom; (2)
- Hidroxid de crom. (2)
- Compuși ai cromului. (3)
- oxid de crom; (3)
- Hidroxid de crom. (3)
- Compuși ai cromului (6)
- oxid de crom; (6)
- Acizi cromici și dicromici.
- Dependența proprietăților compușilor cromului de gradul de oxidare.
- Proprietățile redox ale compușilor cromului.
1. Chrome.
Cromul este un metal alb, strălucitor, cu o tentă albăstruie, foarte dur (densitate 7,2 g/cm3), punct de topire 1890˚C.
Proprietăți chimice: Cromul este un metal inactiv în condiții normale. Acest lucru se explică prin faptul că suprafața sa este acoperită cu o peliculă de oxid (Cr 2 O 3). Când este încălzită, pelicula de oxid este distrusă, iar cromul reacționează cu substanțe simple la temperaturi ridicate:
- 4Сr +3О 2 = 2Сr 2 О 3
- 2Сr + 3S = Сr 2 S 3
- 2Сr + 3Cl 2 = 2СrСl 3
Exercițiu:întocmește ecuații pentru reacțiile cromului cu azotul, fosforul, carbonul și siliciul; Compuneți o balanță electronică pentru una dintre ecuații, indicați agentul oxidant și agentul reducător.
Interacțiunea cromului cu substanțe complexe:
La temperaturi foarte ridicate, cromul reacţionează cu apa:
- 2Сr + 3Н2О = Сr2О3 + 3Н2
Exercițiu:
Cromul reacționează cu acizii sulfuric și clorhidric diluați:
- Cr + H2S04 = CrS04 + H2
- Cr + 2HCI = CrCI2 + H2
Exercițiu:întocmește o balanță electronică, indică agentul oxidant și agentul reducător.
Acizii clorhidric și azotic sulfuric concentrați pasivează cromul.
2. Compuși ai cromului. (2)
1. Oxid de crom (2)- CrO este o substanță solidă, roșu aprins, un oxid bazic tipic (corespunde hidroxidului de crom (2) - Cr(OH) 2), nu se dizolvă în apă, ci se dizolvă în acizi:
- CrO + 2HCI = CrCl2 + H2O
Exercițiu:întocmește o ecuație de reacție în formă moleculară și ionică pentru interacțiunea oxidului de crom (2) cu acidul sulfuric.
Oxidul de crom (2) se oxidează ușor în aer:
- 4CrO+ O 2 = 2Cr 2 O 3
Exercițiu:întocmește o balanță electronică, indică agentul oxidant și agentul reducător.
Oxidul de crom (2) se formează prin oxidarea amalgamului de crom cu oxigenul atmosferic:
2Сr (amalgam) + O 2 = 2СrО
2. Hidroxid de crom (2)- Cr(OH) 2 este o substanță galbenă, slab solubilă în apă, cu caracter bazic pronunțat, prin urmare interacționează cu acizii:
- Cr(OH)2 + H2S04 = CrS04 + 2H2O
Exercițiu:întocmește ecuații de reacție în formă moleculară și ionică pentru interacțiunea oxidului de crom (2) cu acidul clorhidric.
La fel ca oxidul de crom (2), hidroxidul de crom (2) este oxidat:
- 4 Cr(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Cr(OH) 3
Exercițiu:întocmește o balanță electronică, indică agentul oxidant și agentul reducător.
Hidroxidul de crom (2) poate fi obținut prin acțiunea alcalinelor asupra sărurilor de crom (2):
- CrCl 2 + 2KOH = Cr(OH) 2 ↓ + 2KCl
Exercițiu: scrie ecuații ionice.
3. Compușii cromului. (3)
1. Oxid de crom (3)- Cr 2 O 3 – pulbere de culoare verde închis, insolubilă în apă, refractară, apropiată ca duritate de corindon (i corespunde hidroxid de crom (3) – Cr(OH) 3). Oxidul de crom (3) este de natură amfoteră, dar este slab solubil în acizi și alcalii. Reacțiile cu alcalii apar în timpul fuziunii:
- Cr2O3 + 2KOH = 2KSrO2 (cromit K)+ H2O
Exercițiu:întocmește o ecuație de reacție în formă moleculară și ionică pentru interacțiunea oxidului de crom (3) cu hidroxidul de litiu.
Este dificil să interacționați cu soluții concentrate de acizi și alcaline:
- Cr 2 O 3 + 6 KOH + 3H 2 O = 2K 3 [Cr(OH) 6 ]
- Cr 2 O 3 + 6HCl = 2CrCl 3 + 3H 2 O
Exercițiu:întocmește ecuații de reacție în formă moleculară și ionică pentru interacțiunea oxidului de crom (3) cu acidul sulfuric concentrat și o soluție concentrată de hidroxid de sodiu.
Oxidul de crom (3) poate fi obținut din descompunerea dicromatului de amoniu:
- (NН 4)2Сr 2 О 7 = N 2 + Сr 2 О 3 +4Н 2 О
2. Hidroxid de crom (3) Cr(OH) 3 se obține prin acțiunea alcalinelor asupra soluțiilor de săruri de crom (3):
- CrCl 3 + 3KOH = Cr(OH) 3 ↓ + 3KCl
Exercițiu: scrie ecuații ionice
Hidroxidul de crom (3) este un precipitat cenușiu-verde, la primirea căruia alcaliul trebuie luat în deficiență. Hidroxidul de crom (3) obținut în acest fel, spre deosebire de oxidul corespunzător, interacționează ușor cu acizi și alcalii, adică. prezintă proprietăți amfotere:
- Cr(OH)3 + 3HNO3 = Cr(NO3)3 + 3H2O
- Cr(OH)3 + 3KOH = K3 [Cr(OH)6] (hexahidroxocromit K)
Exercițiu:întocmește ecuații de reacție în formă moleculară și ionică pentru interacțiunea hidroxidului de crom (3) cu acidul clorhidric și hidroxidul de sodiu.
Când Cr(OH)3 este fuzionat cu alcalii, se obțin metacromiți și ortocromiți:
- Cr(OH)3 + KOH = KCrO2 (metacromit K)+ 2H20
- Cr(OH)3 + KOH = K3CrO3 (ortocromit K)+ 3H20
4. Compușii cromului. (6)
1. Oxid de crom (6)- CrO 3 – substanță cristalină roșu închis, foarte solubilă în apă – un oxid acid tipic. Acest oxid corespunde la doi acizi:
- Cr03 + H20 = H2Cr04 (acid cromic – se formează atunci când există exces de apă)
- CrO3 + H2O =H2Cr2O7 (acid dicromic - format la o concentrație mare de oxid de crom (3)).
Oxidul de crom (6) este un agent oxidant foarte puternic, prin urmare interacționează energetic cu substanțele organice:
- C 2 H 5 OH + 4CrO 3 = 2CO 2 + 2Cr 2 O 3 + 3H 2 O
De asemenea, oxidează iodul, sulful, fosforul, cărbunele:
- 3S + 4CrO 3 = 3SO 2 + 2Cr 2 O 3
Exercițiu:întocmește ecuații ale reacțiilor chimice ale oxidului de crom (6) cu iodul, fosforul, cărbunele; creați o balanță electronică pentru una dintre ecuații, indicați agentul oxidant și agentul reducător
Când este încălzit la 250 0 C, oxidul de crom (6) se descompune:
- 4CrO3 = 2Cr2O3 + 3O2
Oxidul de crom (6) poate fi obținut prin acțiunea acidului sulfuric concentrat asupra cromaților și dicromaților solizi:
- K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2CrO 3 + H 2 O
2. Acizi cromici și dicromici.
Acizii cromici și dicromici există numai în soluții apoase și formează săruri stabile, cromați și respectiv dicromați. Cromații și soluțiile lor au culoarea galbenă, dicromații sunt portocalii.
Ionii de cromat - CrO 4 2- și dicromat - Ionii de Cr 2O 7 2- se transformă cu ușurință unul în altul atunci când mediul soluției se schimbă
Într-o soluție acidă, cromații se transformă în dicromați:
- 2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 = K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O
Într-un mediu alcalin, dicromații se transformă în cromați:
- K 2 Cr 2 O 7 + 2 KOH = 2 K 2 CrO 4 + H 2 O
Când este diluat, acidul dicromic se transformă în acid cromic:
- H2Cr2O7 + H2O = 2H2Cr04
5. Dependența proprietăților compușilor cromului de gradul de oxidare.
| Starea de oxidare | +2 | +3 | +6 |
| Oxid | CrO | Cr2O3 | СrО 3 |
| Caracterul oxidului | de bază | amfoter | acid |
| Hidroxid | Cr(OH)2 | Cr(OH)3 – H3CrO3 | H2Cr04 |
| Natura hidroxidului | de bază | amfoter | acid |
|
→ slăbirea proprietăților de bază și întărirea proprietăților acide→ |
|||
6. Proprietățile redox ale compușilor cromului.
Reacții în mediu acid.
Într-un mediu acid, compușii Cr +6 se transformă în compuși Cr +3 sub acțiunea agenților reducători: 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
Exercițiu:
1. Echivalați ecuația reacției folosind metoda echilibrului electronic, indicați agentul oxidant și agentul reducător:
- 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. Adăugați produșii de reacție, egalați ecuația folosind metoda balanței electronice, indicați agentul de oxidare și agentul reducător:
- K 2 Cr 2 O 7 + SO 2 + H 2 SO 4 =? +? +H2O
Reacții într-un mediu alcalin.
Într-un mediu alcalin, compușii de crom Cr +3 se transformă în compuși Cr +6 sub acțiunea agenților oxidanți: J2, Br2, Cl2, Ag2O, KClO3, H2O2, KMnO4:
- 2KCrO2 +3 Br2 +8NaOH =2Na2CrO4 + 2KBr +4NaBr + 4H2O
- Cr +3 - 3e → Cr +6
- Br2 0 +2e → 2Br -
Exercițiu:
Echivalați ecuația de reacție folosind metoda echilibrului electronic, indicați agentul oxidant și agentul reducător:
- NaCrO 2 + J 2 + NaOH = Na 2 CrO 4 + NaJ + H 2 O
Adăugați produșii de reacție, egalați ecuația folosind metoda balanței electronice, indicați agentul oxidant și agentul reducător:
- Cr(OH)3 + Ag2O + NaOH = Ag + ? + ?
Astfel, proprietățile oxidante cresc în mod constant odată cu schimbarea stărilor de oxidare în seria: Cr +2 → Cr +3 → Cr +6. Compușii cromului (2) sunt agenți reducători puternici și se oxidează ușor, transformându-se în compuși ai cromului (3). Compușii de crom (6) sunt agenți oxidanți puternici și se reduc cu ușurință la compuși de crom (3). Compușii de crom (3) când interacționează cu agenți reducători puternici prezintă proprietăți oxidante, transformându-se în compuși de crom (2), iar când interacționează cu agenți oxidanți puternici prezintă proprietăți reducătoare, transformându-se în compuși de crom (6)
Pentru metodologia cursului:
- Pentru a îmbunătăți activitatea cognitivă a studenților și a menține interesul, este recomandabil să se efectueze un experiment demonstrativ în timpul prelegerii. În funcție de capacitățile laboratorului educațional, studenților le pot fi demonstrate următoarele experimente:
- obtinerea de oxid de crom (2) si hidroxid de crom (2), dovada proprietatilor lor de baza;
- obţinerea oxidului de crom (3) şi hidroxid de crom (3), dovedind proprietăţile lor amfotere;
- obţinerea oxidului de crom (6) şi dizolvarea acestuia în apă (prepararea acizilor cromic şi dicromic);
- trecerea cromaților în dicromați, a dicromaților în cromați.
- Sarcinile de lucru independente pot fi diferențiate ținând cont de capacitățile reale de învățare ale elevilor.
- Puteți finaliza prelegerea completând următoarele sarcini: scrieți ecuații ale reacțiilor chimice care pot fi folosite pentru a efectua următoarele transformări:
.III. Teme pentru acasă:îmbunătățiți cursul (adăugați ecuațiile reacțiilor chimice)
- Vasilyeva Z.G. Lucrări de laborator în general și chimie anorganică. -M.: „Chimie”, 1979 – 450 p.
- Egorov A.S. Profesor de chimie. – Rostov-pe-Don: „Phoenix”, 2006.-765 p.
- Kudryavtsev A.A. Scrierea ecuațiilor chimice. - M., „Școala superioară”, 1979. - 295 p.
- Petrov M.M. Chimie anorganică. – Leningrad: „Chimie”, 1989. – 543 p.
- Ushkalova V.N. Chimie: sarcini de concurs și răspunsuri. - M.: „Iluminismul”, 2000. – 223 p.
Cromul (Cr), un element chimic din grupa VI a sistemului periodic al lui Mendeleev. Este un metal de tranziție cu număr atomic 24 și masă atomică 51,996. Tradus din greacă, numele metalului înseamnă „culoare”. Metalul își datorează numele varietății de culori care sunt inerente diferiților săi compuși.
Caracteristicile fizice ale cromului
Metalul are suficientă duritate și fragilitate în același timp. Pe scara Mohs, duritatea cromului este evaluată la 5,5. Acest indicator înseamnă că cromul are duritatea maximă a tuturor metalelor cunoscute astăzi, după uraniu, iridiu, wolfram și beriliu. Substanța simplă crom este caracterizată de o culoare alb-albăstruie.
Metalul nu este un element rar. Concentrația sa în scoarța terestră atinge 0,02% din masă. acțiuni Cromul nu se găsește niciodată în forma sa pură. Se găsește în minerale și minereuri, care sunt principala sursă de extracție a metalelor. Cromitul (minereu de crom de fier, FeO*Cr 2 O 3) este considerat principalul compus al cromului. Un alt mineral destul de comun, dar mai puțin important este crocoitul PbCrO 4 .
Metalul poate fi topit cu ușurință la o temperatură de 1907 0 C (2180 0 K sau 3465 0 F). La temperatura de 2672 0 C fierbe. Masa atomică a metalului este de 51,996 g/mol.
Cromul este un metal unic datorită proprietăților sale magnetice. La temperatura camerei, prezintă o ordonare antiferomagnetică, în timp ce alte metale o prezintă la temperaturi extrem de scăzute. Cu toate acestea, dacă cromul este încălzit peste 37 0 C, proprietăți fizice schimbare de crom. Astfel, rezistența electrică și coeficientul de dilatare liniară se modifică semnificativ, modulul elastic atinge o valoare minimă, iar frecarea internă crește semnificativ. Acest fenomen este asociat cu trecerea punctului Néel, la care proprietățile antiferomagnetice ale materialului se pot schimba în paramagnetice. Aceasta înseamnă că primul nivel a fost trecut, iar substanța a crescut brusc în volum.
Structura cromului este o rețea centrată pe corp, datorită căreia metalul este caracterizat de temperatura perioadei fragile-ductile. Totuși, în cazul acestui metal, gradul de puritate este de mare importanță, prin urmare, valoarea este în intervalul -50 0 C - +350 0 C. După cum arată practica, metalul cristalizat nu are nicio ductilitate, ci moale. recoacerea si turnarea il fac maleabil.
Proprietățile chimice ale cromului
Atomul are următoarea configurație externă: 3d 5 4s 1. De regulă, în compuși, cromul are următoarele stări de oxidare: +2, +3, +6, dintre care Cr 3+ prezintă cea mai mare stabilitate.În plus, există și alți compuși în care cromul prezintă o stare de oxidare complet diferită și anume : +1, +4, +5.
Metalul nu este deosebit de reactiv din punct de vedere chimic. Când cromul este expus la condiții normale, metalul prezintă rezistență la umiditate și oxigen. In orice caz, această caracteristică nu se aplică compusului de crom și fluor - CrF 3, care, atunci când este expus la temperaturi care depășesc 600 0 C, interacționează cu vaporii de apă, formând Cr 2 O 3 ca urmare a reacției, precum și azot, carbon și sulf. .
Când cromul metalic este încălzit, acesta reacționează cu halogeni, sulf, siliciu, bor, carbon și alte elemente, ducând la următoarele reacții chimice ale cromului:
Cr + 2F 2 = CrF 4 (cu un amestec de CrF 5)
2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3
2Cr + 3S = Cr 2 S 3
Cromații pot fi obținuți prin încălzirea cromului cu sodă topită în aer, nitrați sau clorați de metale alcaline:
2Cr + 2Na 2 CO 3 + 3O 2 = 2Na 2 CrO 4 + 2CO 2.
Cromul nu este toxic, ceea ce nu se poate spune despre unii dintre compușii săi. După cum se știe, praful din acest metal, dacă intră în corp, poate irita plămânii; nu este absorbit prin piele. Dar, deoarece nu apare în forma sa pură, intrarea sa în corpul uman este imposibilă.
Intră cromul trivalent mediu inconjuratorîn timpul exploatării și prelucrării minereului de crom. Cromul este probabil introdus în corpul uman sub forma unui supliment alimentar utilizat în programele de slăbire. Cromul, cu o valență de +3, este un participant activ în sinteza glucozei. Oamenii de știință au descoperit că consumul excesiv de crom nu dăunează organismului uman, deoarece acesta nu este absorbit, dar se poate acumula în organism.
Compușii care implică metal hexavalent sunt extrem de toxici. Probabilitatea ca acestea să intre în corpul uman apare în timpul producției de cromați, cromarea obiectelor și în timpul unor lucrări de sudare. Ingestia unui astfel de crom în organism este plină de consecințe grave, deoarece compușii în care este prezent elementul hexavalent sunt agenți oxidanți puternici. Prin urmare, pot provoca sângerări în stomac și intestine, uneori cu perforare a intestinului. Când astfel de compuși intră în contact cu pielea, apar reacții chimice puternice sub formă de arsuri, inflamații și ulcere.
În funcție de calitatea cromului care trebuie obținut la ieșire, există mai multe metode de producere a metalului: electroliza soluțiilor apoase concentrate de oxid de crom, electroliza sulfaților și reducerea cu oxid de siliciu. Cu toate acestea, ultima metodă nu este foarte populară, deoarece produce crom cu o cantitate imensă de impurități. În plus, nu este viabil din punct de vedere economic.
| Starea de oxidare | Oxid | Hidroxid | Caracter | Forme predominante în soluții | Note |
| +2 | CrO (negru) | Cr(OH)2 (galben) | De bază | Cr2+ (săruri albastre) | Agent reducător foarte puternic |
| Cr2O3 (verde) | Cr(OH)3 (gri-verde) | Amfoter |
Cr3+ (săruri verzi sau violete) |
||
| +4 | CrO2 | nu exista | Neformatoare de sare | - |
Rareori întâlnit, necaracteristic |
| +6 | CrO3 (roșu) |
H2CrO4 |
Acid |
CrO42- (cromați, galben) |
Tranziția depinde de pH-ul mediului. Un oxidant puternic, higroscopic, foarte toxic. |
Proprietățile redox ale compușilor cromului cu diferite grade de oxidare.
Crom. Structura atomului. Posibile stări de oxidare. Proprietăți acido-bazice. Aplicație.
Cr +24)2)8)13)1
Cromul are stări de oxidare de +2, +3 și +6.
Pe măsură ce gradul de oxidare crește, crește proprietățile acide și oxidante. Derivații de crom Cr2+ sunt agenți reducători foarte puternici. Ionul Cr2+ se formează în prima etapă a dizolvării Cromului în acizi sau în timpul reducerii Cr3+ într-o soluție acidă cu zinc. Când este deshidratat, hidroxidul Cr(OH)2 se transformă în Cr2O3. Compușii Cr3+ sunt stabili în aer. Pot fi atât agenți reducători, cât și oxidanți. Cr3+ poate fi redus într-o soluție acidă cu zinc la Cr2+ sau oxidat într-o soluție alcalină la CrO42- cu brom și alți agenți oxidanți. Hidroxidul Cr(OH)3 (sau mai degrabă Cr2O3 nH2O) este un compus amfoter care formează săruri cu cationul Cr3+ sau săruri ale acidului cromos HCrO2 - cromiți (de exemplu, KSrO2, NaCrO2). Compușii Cr6+: anhidrida cromică CrO3, acizii cromici și sărurile acestora, dintre care cei mai importanți sunt cromații și dicromații - săruri puternic oxidante.
Folosit ca acoperiri galvanice rezistente la uzură și frumoase (cromare). Cromul este utilizat pentru producerea de aliaje: crom-30 și crom-90, care sunt indispensabile pentru producerea de duze pentru torțe cu plasmă puternice și în industria aerospațială.
Cromul este inactiv din punct de vedere chimic. În condiții normale, reacționează numai cu fluor (din nemetale), formând un amestec de fluoruri.
Cromati si bicromati
Cromații se formează prin interacțiunea CrO3 sau a soluțiilor de acizi cromici cu alcalii:
СгО3 + 2NaOH = Na2CrO4 + Н2О
Dicromații se obțin prin acțiunea acizilor asupra cromaților:
2 Na2Cr2O4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O
Compușii cromului sunt caracterizați prin reacții redox.
Compușii cromului (II) sunt agenți reducători puternici și se oxidează ușor
4(5gCl2 + O2 + 4HCI = 4CrCl3 + 2H2O
Compușii cromului (!!!) se caracterizează prin proprietăți reducătoare. Sub influența agenților oxidanți merg:
la cromați - într-un mediu alcalin,
în dicromaţi – în mediu acid.
Cr(OH)3. CrOH + HCl = CrCl + H2O, 3CrOH + 2NaOH = Cr3Na2O3 + 3H2O
Cromații(III) (denumire veche: cromiți).
Compușii cromului se caracterizează prin proprietăți reducătoare. Sub influența agenților oxidanți merg:
la cromați - într-un mediu alcalin,
în dicromaţi – în mediu acid.
2Na3 [Cr(OH)6] + 3Br2 + 4NaOH = 2Na2CrO4 + 6NaBr + 8H2O
5Cr2(SO4)3 + 6KMnO4 + 11H2O = 3K2Cr2O7 + 2H2Cr2O7 + 6MnSO4 + 9H2SO4
Sărurile acizilor cromici într-un mediu acid sunt agenți oxidanți puternici:
3Na2SO3 + K2Cr2O7 + 4H2SO4 = 3Na2SO4 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 4H2O