Хром: Свойства и применение элементов

Описание

Хром - химический элемент с уникальными свойствами, которые делают его незаменимым в различных областях промышленности, от производства нержавеющей стали до нанесения защитных покрытий.

Знакомство с элементом

Хром (Cr) - это переходный металл, входящий в группу 6 элементов периодической таблицы. Он имеет атомный номер 24 и известен своим блестящим металлическим блеском и твердостью. Хром встречается в природе преимущественно в составе минералов, таких как хромит. Впервые он был открыт в 1797 году французским химиком Луи-Николя Вокелином. Наиболее заметной характеристикой хрома является его высокая устойчивость к потускнению и коррозии, благодаря чему он высоко ценится в промышленности и торговле.

Описание химических свойств

Хром обладает широким спектром химических свойств, которые способствуют его использованию в различных областях.

• Состояния окисления: Хром может существовать в нескольких состояниях окисления, от -2 до +6. Наиболее стабильными и распространенными состояниями окисления являются +2, +3 и +6.
• Реакционная способность: Хром вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя защитный оксидный слой, который предотвращает дальнейшую коррозию. Он также реагирует с неметаллами, такими как сера и галогены, образуя различные соединения.
• Поведение в кислотах и основаниях: Оксид хрома(III) (Cr₂O₃) является амфотерным, то есть он может реагировать как с кислотами, так и с основаниями.
• Токсичность: В то время как хром в состоянии окисления +3 необходим для здоровья человека, состояние окисления +6 является токсичным и канцерогенным, особенно в промышленных условиях.

Таблица данных физических свойств

Хром - твердый, стально-серый металл с высокими температурами плавления и кипения. Ниже приведена таблица с описанием некоторых его основных физических свойств:

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, проверьте Stanford Advanced Materials (SAM).

Общие применения

Хром широко используется в различных промышленных и коммерческих областях благодаря своей долговечности, твердости и устойчивости к коррозии.

• Нержавеющая сталь: Наиболее распространенное применение хрома - производство нержавеющей стали. Хром сплавляют с железом, чтобы получить сталь, устойчивую к коррозии и окрашиванию.
• Хромирование: Хром используется для покрытия других металлов, придавая им блеск и прочность. Это распространено в автомобильных деталях, бытовых приборах и декоративных изделиях.
• Пигменты: Соединения хрома, такие как оксид хрома (Cr₂O₃), используются в качестве пигментов для красок, красителей и чернил. Хромовый желтый (PbCrO₄) - хорошо известный пигмент.
• Сплавы: Хром является ключевым компонентом многих сплавов, в том числе тех, которые используются в аэрокосмической, военной и промышленной промышленности.
• Сохранение древесины: Соединения хрома, такие как хромированный арсенат меди (CCA), используются для обработки древесины, чтобы предотвратить гниение и нашествие насекомых.

Методы подготовки

Хром в основном добывают из хромитовой руды (FeCr₂O₄) с помощью процесса, известного как алюминотермическая реакция. В этом процессе хромитовая руда смешивается с алюминиевой пудрой и нагревается, в результате чего происходит восстановление оксида хрома с получением металлического хрома. Кроме того, хром может быть получен электролизом хлорида хрома в присутствии расплавленной соли.

Сопутствующие промышленные товары

Хром участвует в производстве нескольких промышленных продуктов:

• Нержавеющая сталь: Содержит хром в качестве основного компонента, часто в сочетании с никелем, молибденом и другими элементами.
• Хромовые сплавы: Используются в областях, где требуется высокая прочность, жаростойкость и вязкость, например, в лопатках турбин и тяжелом оборудовании.
• Хромовые химикаты: Используются для производства различных химических веществ, в том числе солей хрома, диоксида хрома (для магнитных носителей) и других специализированных соединений.

Часто задаваемые вопросы

Для чего используется хром в повседневной жизни?
Хром в основном используется в производстве нержавеющей стали, из которой изготавливают кухонную технику, столовые приборы и промышленное оборудование. Он также используется в производстве покрытий и пигментов.

Как добывают хром?
Хром добывают из хромитовой руды с помощью алюминотермической реакции - процесса, в котором алюминиевая пудра восстанавливает оксид хрома.

Почему хром опасен?
Хром, особенно в его шестивалентной форме (Cr⁶⁺), токсичен и канцерогенен. Он представляет опасность при вдыхании или проглатывании, особенно в промышленных условиях, где его воздействие является обычным делом.

Является ли хром необходимым для здоровья человека?
Да, хром в трехвалентной форме (Cr³⁺) является важным микроэлементом, который играет определенную роль в метаболизме глюкозы, хотя его точная функция все еще изучается.

Что является основным источником хрома?
Хром в основном получают из хромитовой руды, которая в изобилии встречается в таких странах, как Южная Африка, Индия и Казахстан.