Krom je element sekundarne podskupine 6. skupine 4. obdobja periodni sistem kemičnih elementov D. I. Mendelejeva, z atomskim številom 24. Označujemo ga s simbolom Cr (lat. Chromium). Preprosta snov krom je modrikasto bela trda kovina.
Kemijske lastnosti kroma
V normalnih pogojih krom reagira samo s fluorom. Pri visokih temperaturah (nad 600 °C) medsebojno deluje s kisikom, halogeni, dušikom, silicijem, borom, žveplom in fosforjem.
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
V vročem stanju reagira z vodno paro:
2Cr + 3H 2 O → Cr 2 O 3 + 3H 2
Krom se topi v razredčenih močnih kislinah (HCl, H 2 SO 4)
V odsotnosti zraka nastajajo soli Cr 2+, v zraku pa soli Cr 3+.
Cr + 2HCl → CrCl 2 + H 2
2Cr + 6HCl + O 2 → 2CrCl 3 + 2H 2 O + H 2
Prisotnost zaščitnega oksidnega filma na površini kovine pojasnjuje njegovo pasivnost glede na koncentrirane raztopine kislin - oksidantov.
Kromove spojine
Kromov(II) oksid in kromov(II) hidroksid sta bazična.
Cr(OH) 2 + 2HCl → CrCl 2 + 2H 2 O
Kromove (II) spojine so močni reducenti; pod delovanjem atmosferskega kisika prehajajo v kromove (III) spojine.
2CrCl 2 + 2HCl → 2CrCl 3 + H 2
4Cr(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4Cr(OH) 3
kromov oksid (III) Cr 2 O 3 je zelen, v vodi netopen prah. Pridobimo ga lahko z žganjem kromovega (III) hidroksida ali kalijevih in amonijevih dikromatov:
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 (vulkanska reakcija)
amfoterni oksid. Pri spajanju Cr 2 O 3 z alkalijami, sodo in kislimi solmi dobimo kromove spojine z oksidacijskim stanjem (+3):
Cr 2 O 3 + 2NaOH → 2NaCrO 2 + H 2 O
Cr 2 O 3 + Na 2 CO 3 → 2NaCrO 2 + CO 2
Pri taljenju z mešanico alkalije in oksidanta dobimo kromove spojine v oksidacijskem stanju (+6):
Cr 2 O 3 + 4KOH + KClO 3 → 2K 2 CrO 4 + KCl + 2H 2 O
Kromov (III) hidroksid C r (OH) 3 . amfoterni hidroksid. Sivozelen, pri segrevanju razpade, pri tem izgubi vodo in nastane zelen metahidroksid CrO(OH). Ne topi se v vodi. Iz raztopine se izloča kot sivo-moder in modrikasto-zelen hidrat. Reagira s kislinami in alkalijami, ne deluje z amoniakovim hidratom.
Ima amfoterne lastnosti - topi se v kislinah in alkalijah:
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 - (konc.) \u003d [Cr (OH) 6] 3-
Cr (OH) 3 + KOH → KCrO 2 + 2H 2 O Cr (OH) 3 + MON \u003d MCrO 2 (zeleno) + 2H 2 O (300-400 ° C, M \u003d Li, Na)
Cr(OH) 3 →(120 o C – H 2 O) CrO(OH) →(430-1000 0 С –H 2 O) Cr2O3
2Cr(OH) 3 + 4NaOH (konc.) + ZN 2 O 2 (konc.) \u003d 2Na 2 CrO 4 + 8H 2 0
potrdilo o prejemu: obarjanje z amonijevim hidratom iz raztopine kromovih (III) soli:
Cr 3+ + 3(NH3H2O) = Zr(OH) 3 ↓+ ZNN 4+
Cr 2 (SO 4) 3 + 6NaOH → 2Cr(OH) 3 ↓+ 3Na 2 SO 4 (pri presežku alkalije - oborina se raztopi)
Kromove soli (III) imajo vijolično ali temno zeleno barvo. Po kemičnih lastnostih spominjajo na brezbarvne aluminijeve soli.
Spojine Cr(III) lahko kažejo tako oksidativne kot redukcijske lastnosti:
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
Spojine šestvalentnega kroma
Kromov (VI) oksid CrO 3 - svetlo rdeči kristali, topni v vodi.
Pripravljeno iz kalijevega kromata (ali dikromata) in H 2 SO 4 (konc.).
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 - kisli oksid, tvori rumene kromate CrO 4 2- z alkalijami:
CrO 3 + 2KOH → K 2 CrO 4 + H 2 O
V kislem okolju se kromati spremenijo v oranžne dikromate 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
V alkalnem okolju ta reakcija poteka v nasprotni smeri:
K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH → 2K 2 CrO 4 + H 2 O
Kalijev dikromat je oksidant v kislem okolju:
K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 3Na 2 SO 3 \u003d 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
Kalijev kromat K 2 Kr Približno 4 . Oksosol. Rumena, nehigroskopska. Topi se brez razgradnje, termično stabilen. Zelo topen v vodi rumena barva raztopine ustreza ionu CrO 4 2-, rahlo hidrolizira anion. V kislem okolju prehaja v K 2 Cr 2 O 7. Oksidant (šibkejši od K 2 Cr 2 O 7). Vstopi v reakcije ionske izmenjave.
Kvalitativna reakcija na ion CrO 4 2- - izločanje rumene oborine barijevega kromata, ki se razgradi v močno kislem okolju. Uporablja se kot jedko za barvanje tkanin, sredstvo za strojenje usnja, selektivni oksidant in reagent v analizni kemiji.
Enačbe najpomembnejših reakcij:
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 (konc., horizont) \u003d 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[Сr(OH) 6]+3S↓+4KOH
2K 2 CrO 4 + 2AgNO 3 \u003d KNO 3 + Ag 2 CrO 4 (rdeča) ↓
Kakovosten odgovor:
K 2 CrO 4 + BaCl 2 \u003d 2KSl + BaCrO 4 ↓
2ВаСrO 4 (t) + 2НCl (razb.) = ВаСr 2 O 7(p) + ВаС1 2 + Н 2 O
potrdilo o prejemu: sintranje kromita s pepeliko na zraku:
4(Cr 2 Fe ‖‖)O 4 + 8K 2 CO 3 + 7O 2 = 8K 2 CrO 4 + 2Fe 2 O 3 + 8СO 2 (1000 °С)
Kalijev dikromat K 2 Kr 2 O 7 . Oksosol. tehnično ime chrompeak. Oranžno-rdeča, nehigroskopska. Topi se brez razgradnje, pri nadaljnjem segrevanju razpade. Zelo topen v vodi oranžna barva raztopine ustreza ionu Cr 2 O 7 2-). V alkalnem mediju tvori K 2 CrO 4 . Tipičen oksidant v raztopini in pri taljenju. Vstopi v reakcije ionske izmenjave.
Kvalitativne reakcije- modro obarvanje raztopine etra v prisotnosti H 2 O 2, modro obarvanje vodne raztopine pod delovanjem atomskega vodika.
Uporablja se kot sredstvo za strojenje usnja, jedko za barvanje tkanin, sestavina pirotehničnih sestavkov, reagent v analizni kemiji, zaviralec korozije kovin, pomešan s H 2 SO 4 (konc.) - za pomivanje kemične posode.
Enačbe najpomembnejših reakcij:
4K 2 Cr 2 O 7 \u003d 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3O 2 (500-600 o C)
K 2 Cr 2 O 7 (t) + 14HCl (konc) \u003d 2CrCl 3 + 3Cl 2 + 7H 2 O + 2KCl (vre)
K 2 Cr 2 O 7 (t) + 2H 2 SO 4 (96 %) ⇌2KHSO 4 + 2CrO 3 + H 2 O (»zmes kroma«)
K 2 Cr 2 O 7 + KOH (konc) \u003d H 2 O + 2K 2 CrO 4
Cr 2 O 7 2- + 14H + + 6I - \u003d 2Cr 3+ + 3I 2 ↓ + 7H 2 O
Cr 2 O 7 2- + 2H + + 3SO 2 (g) \u003d 2Cr 3+ + 3SO 4 2- + H 2 O
Cr 2 O 7 2- + H 2 O + 3H 2 S (g) \u003d 3S ↓ + 2OH - + 2Cr 2 (OH) 3 ↓
Cr 2 O 7 2- (konc.) + 2Ag + (razb.) \u003d Ag 2 Cr 2 O 7 (tako rdeče) ↓
Cr 2 O 7 2- (razb.) + H 2 O + Pb 2+ \u003d 2H + + 2PbCrO 4 (rdeča) ↓
K 2 Cr 2 O 7 (t) + 6HCl + 8H 0 (Zn) \u003d 2CrCl 2 (sin) + 7H 2 O + 2KCl
Prejem: obdelava K 2 CrO 4 z žveplovo kislino:
2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 (30 %) = K 2Kr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O
OPREDELITEV
Chromium ki se nahaja v četrti periodi skupine VI sekundarne (B) podskupine periodnega sistema. Oznaka - Kr. V obliki preproste snovi - sivkasto bele sijoče kovine.
Krom ima strukturo kubične mreže s središčem telesa. Gostota - 7,2 g / cm 3. Tališče in vrelišče sta 1890 o C oziroma 2680 o C.
Oksidacijsko stanje kroma v spojinah
Krom lahko obstaja v obliki preproste snovi - kovine, oksidacijsko stanje kovin v elementarnem stanju pa je nič, saj je porazdelitev elektronske gostote v njih enakomerna.
Oksidacijska stanja (+2) in (+3) krom se nahaja v oksidih (Cr +2 O, Cr +3 2 O 3), hidroksidih (Cr +2 (OH) 2, Cr +3 (OH) 3), halogenih (Cr +2 Cl 2, Cr +3 Cl 3 ), sulfati (Cr +2 SO 4, Cr +3 2 (SO 4) 3) in druge spojine.
Krom ima tudi oksidacijsko stanje (+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 itd.
Primeri reševanja problemov
PRIMER 1
PRIMER 2
| telovadba | Fosfor ima enako oksidacijsko stanje v spojinah: a) Ca 3 P 2 in H 3 PO 3; b) KH 2 PO 4 in KPO 3; c) P 4 O 6 in P 4 O 10; d) H 3 PO 4 in H 3 PO 3. |
| rešitev | Da bi pravilno odgovorili na zastavljeno vprašanje, bomo izmenično določili stopnjo oksidacije fosforja v vsakem paru predlaganih spojin. a) Oksidacijsko stanje kalcija je (+2), kisika in vodika - (-2) oziroma (+1). Za "x" in "y" v predlaganih spojinah vzamemo vrednost oksidacijskega stanja fosforja: 3x2 + xx2 = 0; 3 + y + 3×(-2) = 0; Odgovor je napačen. b) Oksidacijsko stanje kalija je (+1), kisika in vodika - (-2) oziroma (+1). Vzemimo vrednost oksidacijskega stanja klora kot "x" in "y" v predlaganih spojinah: 1 + 2x1 + x + (-2)x4 = 0; 1 + y + (-2)×3 = 0; Odgovor je pravilen. |
| Odgovori | Možnost (b). |
Cilj: poglobiti znanje učencev o temi.
Naloge:
- označi krom kot preprosto snov;
- seznaniti študente s kromovimi spojinami različnih oksidacijskih stopenj;
- pokazati odvisnost lastnosti spojin od stopnje oksidacije;
- pokazati redoks lastnosti kromovih spojin;
- nadaljevati z oblikovanjem veščin študentov za pisanje enačb kemijskih reakcij v molekularni in ionski obliki, za sestavo elektronskega ravnovesja;
- nadaljujejo z oblikovanjem veščin za opazovanje kemijskega poskusa.
Oblika lekcije: predavanje z elementi samostojnega dela študentov in opazovanjem kemijskega poskusa.
Napredek lekcije
I. Ponovitev snovi prejšnje lekcije.
1. Odgovorite na vprašanja in dokončajte naloge:
Kateri elementi spadajo v podskupino kroma?
Napišite elektronske formule atomov
Katere vrste elementov so?
Kakšna so oksidacijska stanja v spojinah?
Kako se atomski polmer in ionizacijska energija spreminjata od kroma do volframa?
Študentom lahko ponudite, da izpolnijo tabelo z uporabo tabelarnih vrednosti polmerov atomov, ionizacijskih energij in sklepajo.
Vzorčna tabela:
2. Poslušajte sporočilo študenta na temo "Elementi podskupine kroma v naravi, pridobivanje in uporaba."
II. Predavanje.
Načrt predavanja:
- Chromium.
- Kromove spojine. (2)
- kromov oksid; (2)
- Kromov hidroksid. (2)
- Kromove spojine. (3)
- kromov oksid; (3)
- Kromov hidroksid. (3)
- Kromove spojine (6)
- kromov oksid; (6)
- Kromove in dikromne kisline.
- Odvisnost lastnosti kromovih spojin od stopnje oksidacije.
- Redoks lastnosti kromovih spojin.
1. Chrome.
Krom je bela sijoča kovina z modrikastim odtenkom, zelo trda (gostota 7,2 g/cm3), tališče 1890˚С.
Kemijske lastnosti: Krom je v normalnih pogojih neaktivna kovina. To je posledica dejstva, da je njegova površina prekrita z oksidnim filmom (Cr 2 O 3). Pri segrevanju se oksidni film uniči in krom pri visoki temperaturi reagira s preprostimi snovmi:
- 4Cr + 3O 2 \u003d 2Cr 2 O 3
- 2Cr + 3S = Cr 2 S 3
- 2Cr + 3Cl 2 = 2CrCl 3
Vaja: napisati enačbe za reakcije kroma z dušikom, fosforjem, ogljikom in silicijem; eni od enačb sestavite elektronsko tehtnico, navedite oksidant in reducent.
Interakcija kroma s kompleksnimi snovmi:
Pri zelo visokih temperaturah krom reagira z vodo:
- 2Cr + 3 H 2 O \u003d Cr 2 O 3 + 3H 2
Vaja:
Krom reagira z razredčeno žveplovo in klorovodikovo kislino:
- Cr + H 2 SO 4 = CrSO 4 + H 2
- Cr + 2HCl \u003d CrCl 2 + H 2
Vaja: sestavite elektronsko tehtnico, navedite oksidant in reducent.
Koncentrirana žveplova klorovodikova in dušikova kislina pasivirata krom.
2. Kromove spojine. (2)
1. kromov oksid (2)- CrO - trdna svetlo rdeča snov, tipičen bazični oksid (ustreza kromovemu (2) hidroksidu - Cr (OH) 2), se ne topi v vodi, ampak se topi v kislinah:
- CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O
Vaja: sestavite reakcijsko enačbo v molekularni in ionski obliki interakcije kromovega oksida (2) z žveplovo kislino.
Kromov oksid (2) zlahka oksidira na zraku:
- 4CrO + O 2 \u003d 2Cr 2 O 3
Vaja: sestavite elektronsko tehtnico, navedite oksidant in reducent.
Kromov oksid (2) nastane pri oksidaciji kromovega amalgama z atmosferskim kisikom:
2Сr (amalgam) + О 2 = 2СrО
2. kromov hidroksid (2)- Cr (OH) 2 - rumena snov, slabo topna v vodi, z izrazitim bazičnim značajem, zato medsebojno deluje s kislinami:
- Cr(OH) 2 + H 2 SO 4 = CrSO 4 + 2H 2 O
Vaja: sestavite reakcijske enačbe v molekulski in ionski obliki interakcije kromovega oksida (2) s klorovodikovo kislino.
Tako kot kromov (2) oksid tudi kromov (2) hidroksid oksidira:
- 4 Cr (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4Cr (OH) 3
Vaja: sestavite elektronsko tehtnico, navedite oksidant in reducent.
Kromov hidroksid (2) lahko dobimo z delovanjem alkalij na kromove soli (2):
- CrCl 2 + 2KOH = Cr(OH) 2 ↓ + 2KCl
Vaja: napisati ionske enačbe.
3. Kromove spojine. (3)
1. kromov oksid (3)- Cr 2 O 3 - temno zelen prah, netopen v vodi, ognjevzdržen, po trdoti blizu korundu (ustreza kromovemu hidroksidu (3) - Cr (OH) 3). Kromov oksid (3) je po naravi amfoteren, vendar je slabo topen v kislinah in alkalijah. Med fuzijo pride do reakcij z alkalijami:
- Cr 2 O 3 + 2KOH = 2KSrO 2 (kromit K)+ H 2 O
Vaja: sestavite reakcijsko enačbo v molekularni in ionski obliki interakcije kromovega oksida (3) z litijevim hidroksidom.
Težko je komunicirati s koncentriranimi raztopinami kislin in alkalij:
- Cr 2 O 3 + 6 KOH + 3H 2 O \u003d 2K 3 [Cr (OH) 6]
- Cr 2 O 3 + 6HCl \u003d 2CrCl 3 + 3H 2 O
Vaja: sestavite reakcijske enačbe v molekulski in ionski obliki interakcije kromovega oksida (3) s koncentrirano žveplovo kislino in koncentrirano raztopino natrijevega hidroksida.
Kromov oksid (3) lahko dobimo z razgradnjo amonijevega dikromata:
- (NH 4) 2Cr 2 O 7 \u003d N 2 + Cr 2 O 3 + 4H 2 O
2. kromov hidroksid (3) Cr (OH) 3 dobimo z delovanjem alkalij na raztopine kromovih soli (3):
- CrCl 3 + 3KOH \u003d Cr (OH) 3 ↓ + 3KSl
Vaja: napisati ionske enačbe
Kromov hidroksid (3) je sivo-zelena oborina, po prejemu katere je treba vzeti pomanjkanje alkalij. Tako dobljen kromov (3) hidroksid za razliko od ustreznega oksida zlahka komunicira s kislinami in alkalijami, tj. ima amfoterne lastnosti:
- Cr (OH) 3 + 3HNO 3 \u003d Cr (NO 3) 3 + 3H 2 O
- Cr(OH) 3 + 3KOH = K 3 [Cr(OH)6] (heksahidroksokromit K)
Vaja: sestavite reakcijske enačbe v molekulski in ionski obliki interakcije kromovega hidroksida (3) s klorovodikovo kislino in natrijevim hidroksidom.
Pri spajanju Cr (OH) 3 z alkalijami dobimo metakromite in ortokromite:
- Cr(OH) 3 + KOH = KCrO 2 (metakromit K)+ 2H2O
- Cr(OH) 3 + KOH = K 3 CrO 3 (ortokromit K)+ 3H2O
4. Kromove spojine. (6)
1. kromov oksid (6)- CrO 3 - temno - rdeča kristalna snov, dobro topna v vodi - tipičen kislinski oksid. Ta oksid ustreza dvema kislinama:
- CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 CrO 4 (kromova kislina - nastane z odvečno vodo)
- CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 Cr 2 O 7 (dikromna kislina - nastane pri visoki koncentraciji kromovega oksida (3)).
Kromov oksid (6) je zelo močan oksidant, zato močno sodeluje z organskimi snovmi:
- C 2 H 5 OH + 4CrO 3 \u003d 2CO 2 + 2Cr 2 O 3 + 3H 2 O
Oksidira tudi jod, žveplo, fosfor, premog:
- 3S + 4CrO 3 \u003d 3SO 2 + 2Cr 2 O 3
Vaja: sestaviti enačbe kemijskih reakcij kromovega oksida (6) z jodom, fosforjem, premogom; eni od enačb sestavite elektronsko tehtnico, navedite oksidant in reducent
Pri segrevanju na 250 0 C se kromov oksid (6) razgradi:
- 4CrO 3 \u003d 2Cr 2 O 3 + 3O 2
Kromov oksid (6) je mogoče dobiti z delovanjem koncentrirane žveplove kisline na trdne kromate in dikromate:
- K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + 2CrO 3 + H 2 O
2. Kromove in dikromne kisline.
Kromova in dikromna kislina obstajata samo v vodnih raztopinah, tvorita stabilne soli oziroma kromate oziroma dikromate. Kromati in njihove raztopine so rumeni, dikromati oranžni.
Kromatni - CrO 4 2- ioni in dikromatni - Cr 2O 7 2- ioni zlahka prehajajo drug v drugega, ko se spremeni okolje raztopine
V kislem okolju raztopine se kromati spremenijo v dikromate:
- 2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 = K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O
V alkalnem okolju se dikromati spremenijo v kromate:
- K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH \u003d 2K 2 CrO 4 + H 2 O
Pri razredčenju dikromna kislina postane kromova kislina:
- H 2 Cr 2 O 7 + H 2 O \u003d 2H 2 CrO 4
5. Odvisnost lastnosti kromovih spojin od stopnje oksidacije.
| Oksidacijsko stanje | +2 | +3 | +6 |
| Oksid | CrO | Cr 2 O 3 | CrO 3 |
| Narava oksida | osnovni | amfoteren | kislina |
| hidroksid | Cr(OH) 2 | Cr(OH) 3 - H 3 CrO 3 | H 2 CrO 4 |
| Narava hidroksida | osnovni | amfoteren | kislina |
|
→ oslabitev bazičnih lastnosti in krepitev kislih→ |
|||
6. Redoks lastnosti kromovih spojin.
Reakcije v kislem mediju.
V kislem okolju se spojine Cr +6 spremenijo v spojine Cr +3 pod delovanjem reducentov: H 2 S, SO 2, FeSO 4
- K 2 Cr 2 O 7 + 3H 2 S + 4H 2 SO 4 \u003d 3S + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O
- S-2 – 2e → S 0
- 2Cr +6 + 6e → 2Cr +3
Vaja:
1. Izenačite reakcijsko enačbo z metodo elektronskega ravnovesja, navedite oksidant in reducent:
- 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. Dodajte produkte reakcije, enačite enačbo z metodo elektronskega ravnotežja, navedite oksidant in reducent:
- K 2 Cr 2 O 7 + SO 2 + H 2 SO 4 \u003d? +? +H2O
Reakcije v alkalnem mediju.
V alkalnem okolju se kromove spojine Cr +3 pod delovanjem oksidantov pretvorijo v spojine Cr +6: J2, Br2, Cl2, Ag2O, KClO3, H2O2, KMnO4:
- 2KCrO 2 +3 Br 2 +8NaOH \u003d 2Na 2 CrO 4 + 2KBr + 4NaBr + 4H 2 O
- Cr +3 - 3e → Cr +6
- Br2 0 +2e → 2Br -
Vaja:
Izenačite reakcijsko enačbo z metodo elektronskega ravnotežja, navedite oksidant in reducent:
- NaCrO 2 + J 2 + NaOH = Na 2 CrO 4 + NaJ + H 2 O
Dodajte produkte reakcije, enačajte enačbo z metodo elektronskega ravnovesja, navedite oksidant in reducent:
- Cr(OH) 3 + Ag 2 O + NaOH = Ag + ? +?
Tako se oksidacijske lastnosti dosledno povečujejo s spremembo oksidacijskih stanj v seriji: Cr +2 → Cr +3 → Cr +6. Kromove spojine (2) so močni reducenti, zlahka oksidirajo in se spremenijo v kromove spojine (3). Kromove spojine (6) so močni oksidanti, zlahka se reducirajo v kromove spojine (3). Kromove (3) spojine pri interakciji z močnimi redukcijskimi sredstvi kažejo oksidativne lastnosti in se spremenijo v kromove (2) spojine, pri interakciji z močnimi oksidanti pa pokažejo redukcijske lastnosti in se spremenijo v kromove spojine (6)
K metodi predavanja:
- Da bi povečali kognitivno aktivnost študentov in ohranili zanimanje, je priporočljivo, da med predavanjem izvedete demonstracijski eksperiment. Glede na zmožnosti učnega laboratorija lahko učenci demonstrirajo naslednje poskuse:
- pridobivanje kromovega oksida (2) in kromovega hidroksida (2), dokaz njunih osnovnih lastnosti;
- pridobivanje kromovega oksida (3) in kromovega hidroksida (3), dokaz njunih amfoternih lastnosti;
- pridobivanje kromovega oksida (6) in njegovo raztapljanje v vodi (pridobivanje kromove in dikromne kisline);
- prehod kromatov v dikromate, dikromatov v kromate.
- Naloge samostojnega dela lahko diferenciramo glede na realne učne možnosti študentov.
- Predavanje lahko zaključite tako, da opravite naslednje naloge: napišite enačbe kemijskih reakcij, s katerimi lahko izvedete naslednje transformacije:
.III. Domača naloga: dokončati predavanje (dodati enačbe kemijskih reakcij)
- Vasiljeva Z.G. Laboratorijske vaje iz splošne in anorganske kemije. -M .: "Kemija", 1979 - 450 str.
- Egorov A.S. Inštruktorica kemije. - Rostov na Donu: "Phoenix", 2006.-765 str.
- Kudrjavcev A.A. Sestavljanje kemijskih enačb. - M., "Višja šola", 1979. - 295 str.
- Petrov M.M. Anorganska kemija. - Leningrad: "Kemija", 1989. - 543 str.
- Uškalova V.N. Kemija: tekmovalne naloge in odgovori. - M.: "Razsvetljenje", 2000. - 223 str.
Krom (Cr), kemijski element skupine VI periodnega sistema Mendelejeva. Nanaša se na prehodno kovino z atomskim številom 24 in atomsko maso 51,996. V prevodu iz grščine ime kovine pomeni "barva". Kovina dolguje to ime različnim barvam, ki so značilne za njene različne spojine.
Fizikalne lastnosti kroma
Kovina ima zadostno trdoto in hkrati krhkost. Po Mohsovi lestvici je trdota kroma ocenjena na 5,5. Ta indikator pomeni, da ima krom najvišjo trdoto od vseh danes znanih kovin, takoj za uranom, iridijem, volframom in berilijem. Za preprosto snov kroma je značilna modrikasto bela barva.
Kovina ni redek element. Njegova koncentracija v zemeljski skorji doseže 0,02% mase. delnice. Krom nikoli ne najdemo v svoji čisti obliki. Najdemo ga v mineralih in rudah, ki so glavni vir pridobivanja kovin. Kromit (kromova železova ruda, FeO * Cr 2 O 3) velja za glavno kromovo spojino. Drug precej pogost, a manj pomemben mineral je PbCrO 4 krokoit.
Kovina se zlahka tali pri temperaturi 1907 0 C (2180 0 K ali 3465 0 F). Pri temperaturi 2672 0 C - zavre. Atomska masa kovine je 51,996 g/mol.
Krom je edinstvena kovina zaradi svojih magnetnih lastnosti. Pri sobni temperaturi ji je lastna antiferomagnetna urejenost, medtem ko jo druge kovine kažejo pri izjemno nizkih temperaturah. Če pa krom segrejemo nad 37 0 C, se fizikalne lastnosti kroma spremenijo. Tako se električni upor in koeficient linearne ekspanzije bistveno spremenita, modul elastičnosti doseže minimalno vrednost, notranje trenje pa se znatno poveča. Ta pojav je povezan s prehodom Neelove točke, pri kateri se lahko antiferomagnetne lastnosti materiala spremenijo v paramagnetne. To pomeni, da je bila prva stopnja opravljena in snov se je močno povečala.
Struktura kroma je telesno osredotočena mreža, zaradi katere je za kovino značilna temperatura krhko-duktilne dobe. Vendar pa je v primeru te kovine zelo pomembna stopnja čistosti, zato je vrednost v območju -50 0 C - +350 0 C. Kot kaže praksa, rekristalizirana kovina nima plastičnosti, ampak mehka žarjenje in oblikovanje ga naredita voljnega.
Kemijske lastnosti kroma
Atom ima naslednjo zunanjo konfiguracijo: 3d 5 4s 1 . Praviloma ima krom v spojinah naslednja oksidacijska stanja: +2, +3, +6, med katerimi ima največjo stabilnost Cr 3+ Poleg tega obstajajo tudi druge spojine, v katerih je krom v popolnoma drugačnem oksidacijskem stanju, tj. in sicer: +1, +4, +5.
Kovina ni posebno reaktivna. Medtem ko je krom v normalnih pogojih, je kovina odporna na vlago in kisik. vendar ta lastnost ne velja za spojino kroma in fluora - CrF 3, ki pri izpostavljenosti temperaturam nad 600 0 C medsebojno deluje z vodno paro, ki nastane kot posledica reakcije Cr 2 O 3, pa tudi dušik, ogljik in žveplo .
Med segrevanjem kovinski krom medsebojno deluje s halogeni, žveplom, silicijem, borom, ogljikom in nekaterimi drugimi elementi, kar ima za posledico naslednje kemijske reakcije kroma:
Cr + 2F 2 = CrF 4 (s primesjo CrF 5)
2Cr + 3Cl 2 = 2CrCl 3
2Cr + 3S = Cr2S3
Kromate lahko dobimo s segrevanjem kroma s staljeno sodo na zraku, nitrate ali klorate alkalijskih kovin:
2Cr + 2Na 2 CO 3 + 3O 2 \u003d 2Na 2 CrO 4 + 2CO 2.
Krom ni strupen, česar pa ne moremo reči za nekatere njegove spojine. Kot veste, lahko prah te kovine, če pride v telo, draži pljuča, skozi kožo se ne absorbira. Ker pa se ne pojavlja v čisti obliki, je njegov vstop v človeško telo nemogoč.
Trivalentni krom spada v okolju pri pridobivanju in predelavi kromove rude. Krom najverjetneje pride v človeško telo v obliki prehranskega dopolnila, ki se uporablja v programih hujšanja. Krom z valenco +3 aktivno sodeluje pri sintezi glukoze. Znanstveniki so ugotovili, da prekomerno uživanje kroma ne povzroča velike škode človeškemu telesu, saj se ne absorbira, lahko pa se kopiči v telesu.
Spojine, v katerih je vpletena šestvalentna kovina, so izjemno strupene. Verjetnost, da pridejo v človeško telo, se pojavi pri proizvodnji kromatov, kromiranju predmetov, pri nekaterih varjenjih. Zaužitje takšnega kroma v telo je polno resnih posledic, saj so spojine, v katerih je prisoten šestvalentni element, močni oksidanti. Zato lahko povzročijo krvavitev v želodcu in črevesju, včasih s perforacijo črevesja. Ko pridejo takšne spojine v stik s kožo, pride do močnih kemičnih reakcij v obliki opeklin, vnetij in razjed.
Glede na kakovost kroma, ki ga je treba pridobiti na izhodu, obstaja več načinov za proizvodnjo kovine: elektroliza koncentriranih vodnih raztopin kromovega oksida, elektroliza sulfatov in redukcija s silicijevim oksidom. Vendar slednja metoda ni zelo priljubljena, saj na izhodu proizvaja krom z ogromno količino nečistoč. Poleg tega je tudi ekonomsko neugoden.
| Oksidacijsko stanje | Oksid | hidroksid | Znak | Prevladujoče oblike v rešitvah | Opombe |
| +2 | CrO (črna) | Cr(OH)2 (rumena) | Osnovno | Cr2+ (modre soli) | Zelo močno redukcijsko sredstvo |
| Cr2O3 (zelena) | Cr(OH)3 (sivo-zelena) | amfoteren |
Cr3+ (zelene ali vijolične soli) |
||
| +4 | CrO2 | ne obstaja | Ne tvori soli | - |
Redko, neobičajno |
| +6 | CrO3 (rdeča) |
H2CrO4 |
kislina |
CrO42- (kromati, rumeni) |
Prehod je odvisen od pH medija. Najmočnejši oksidant, higroskopičen, zelo strupen. |
Redoks lastnosti kromovih spojin z različnimi stopnjami oksidacije.
Chromium. Struktura atoma. Možna oksidacijska stanja. Kislinsko-bazične lastnosti. Aplikacija.
Cr +24)2)8)13)1
Krom ima oksidacijska stanja +2, +3 in +6.
S povečanjem stopnje oksidacije se povečajo kisle in oksidacijske lastnosti. Derivati kroma Cr2+ so zelo močni reducenti. Ion Cr2+ nastane na prvi stopnji raztapljanja kroma v kislinah ali pri redukciji Cr3+ v kisli raztopini s cinkom. Dušikov oksid Cr(OH)2 pri dehidraciji preide v Cr2O3. Spojine Cr3+ so stabilne na zraku. Lahko so redukcijska in oksidacijska sredstva. Cr3+ lahko reduciramo v kisli raztopini s cinkom v Cr2+ ali oksidiramo v alkalni raztopini v CrO42- z bromom in drugimi oksidanti. Cr(OH)3 hidroksid (natančneje Cr2O3 nH2O) je amfoterna spojina, ki tvori soli s kationom Cr3+ ali soli kromove kisline HCrO2 - kromite (npr. KSrO2, NaCrO2). Spojine Cr6+: kromov anhidrid CrO3, kromove kisline in njihove soli, med katerimi so najpomembnejši kromati in dikromati - močni oksidanti.soli.
Uporablja se kot odporne proti obrabi in lepe galvanske prevleke (kromiranje). Krom se uporablja za proizvodnjo zlitin: krom-30 in krom-90, ki so nepogrešljive za proizvodnjo visokozmogljivih šob plazemskih gorilnikov in v vesoljski industriji.
Krom je kemično neaktiven. V normalnih pogojih reagira le s fluorom (iz nekovin), pri čemer tvori zmes fluoridov.
Kromati in dikromati
Kromati nastanejo pri interakciji CrO3 ali raztopin kromovih kislin z alkalijami:
CrO3 + 2NaOH = Na2CrO4 + H2O
Dikromate dobimo z delovanjem kislin na kromate:
2 Na2Cr2O4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O
Za kromove spojine so značilne redoks reakcije.
Kromove (II) spojine so močni reducenti, zlahka oksidirajo
4(5rC12 + O2 + 4HCI = 4CrC13 + 2H2O
Za kromove spojine (!!!) so značilne redukcijske lastnosti. Pod delovanjem oksidantov prehajajo:
do kromatov - v alkalnem okolju,
v dikromatih - v kislem okolju.
Cr(OH)3. CrOH + HCl = CrCl + H2O, 3CrOH + 2NaOH = Cr3Na2O3 + 3H2O
Kromati(III) (stara imena za kromite).
Za kromove spojine so značilne redukcijske lastnosti. Pod delovanjem oksidantov prehajajo:
do kromatov - v alkalnem okolju,
v dikromatih - v kislem okolju.
2Na3 [Cr(OH)6] + 3Br2 + 4NaOH = 2Na2CrO4 + 6NaBr + 8H2O
5Cr2(SO4)3 + 6KMnO4 + 11H2O = 3K2Cr2O7 + 2H2Cr2O7 + 6MnSO4 + 9H2SO4
Soli kromovih kislin v kislem okolju so močni oksidanti:
3Na2SO3 + K2Cr2O7 + 4H2SO4 = 3Na2SO4 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 4H2O