хемијски елемент 24 From Wikipedia, the free encyclopedia
Хром (, лат. ) хемијски је елемент, метал.[4] Електронска конфигурација његовог атома одређује његову припадност групи. Поседује 13 изотопа чије се атомске масе налазе између 45—57. Изотопи 50, 52, 53 и 54 су постојани.[5]
Општа својства | |||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Име, симбол | хром, | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Изглед | сребрноплав, металан | ||||||||||||||||||||||||||||||||
У периодноме систему | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
Атомски број (Z) | 24 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Група, периода | група 6, периода 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Блок | d-блок | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Категорија | прелазни метал | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Рел. ат. маса (Ar) | 51,9961(6)[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Ел. конфигурација | [] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
по љускама | 2, 8, 13, 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Физичка својства | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Агрегатно стање | чврст | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Тачка топљења | 2180 K (1907 °C, 3465 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Тачка кључања | 2944 K (2671 °C, 4840 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Густина при с.т. | 7,19 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
течно ст., на т.т. | 6,3 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Топлота фузије | 21,0 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Топлота испаравања | 347 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Мол. топл. капацитет | 23,35 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Напон паре
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
Атомска својства | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Оксидациона стања | 6, 5, 4, 3, 2, 1, −1, −2, −4 (у зависности од оксидационог стања, кисели, базни, или амфотерни оксид) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Електронегативност | 1,66 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Енергије јонизације | 1: 652,9 kJ/mol 2: 1590,6 kJ/mol 3: 2987 kJ/mol (остале) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Атомски радијус | 128 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Ковалентни радијус | 139±5 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Спектралне линије | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Остало | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Кристална структура | унутрашњецентр. кубична (BCC) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Брзина звука танак штап | 5940 m/s (на 20 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Топл. ширење | 4,9 µm/(m·K) (на 25 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Топл. водљивост | 93,9 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Електроотпорност | 125 Ω·m (на 20 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Магнетни распоред | антиферомагнетичан (радије: )[2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Магнетна сусцептибилност (χmol) | +280,0·10−6 cm3/mol (273 )[3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Јангов модул | 279 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Модул смицања | 115 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Модул стишљивости | 160 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Поасонов коефицијент | 0,21 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Мосова тврдоћа | 8,5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Викерсова тврдоћа | 1060 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Бринелова тврдоћа | 687–6500 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS број | 7440-47-3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Историја | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Откриће и прва изолација | Луј Никола Воклен (1794, 1797) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Главни изотопи | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
Луј Никола Воклен () открио је хром 1797. године.
Хром је заступљен у земљиној кори у количини од око 102 (енг. ), углавном у облику минерала хромита. Намирнице најбогатије хромом су пекарски квасац, кукуруз, кувана јунетина, јабука, црни хлеб, овсене пахуље.
Међународна минералошка организација () категорисала је хром као минерал (систематика по Струнзу: односно по старијој ознаци ), међутим у природи се он врло ретко јавља као самородан. До данас је познато само 10 места где се може пронаћи самородни хром.[6] Због тога се највећи део хрома може наћи искључиво у облику једињења као део минерала хромита (жељезно-хромова руда) у којем се удео хрома креће око 46% у површинским коповима, те нешто мање у јамским коповима. Осим њега, постоје и минерали који садрже много више хрома, попут ферохромида (око 87% хрома) и грималдита (око 61% хрома), али се ти минерали јављају много ређе и у мањим количинама у односу на хромит. По подацима из 2010, била су позната 103 минерала која садрже хром.[7]
По подацима из 2003, Јужноафричка Република производила је око 50% укупне светске производње хрома. Осим ње, значајни произвођачи хрома јесу Казахстан (15,2%), Индија (12,1%), Зимбабве (3,7%) и Финска (3%). По подацима из 2006, Јужноафричка Република произвела је 36% светске производње хрома, Индија 19%, Казахстан 17%, а Бразил, Зимбабве, Турска и Финска заједно 13%. Током Другог светског рата Турска је била најважнији извозник хрома за нацистичку Немачку.[8]
Године 2000. у свету је ископано око 15 милиона тона руде хромита намењеног тржишту. Од те количине добијено је око 4 милиона тона ферохрома, чија је тржишна вредност процењена на око 2,5 милијарди америчких долара. Метални хром врло се ретко може наћи на налазиштима. У руднику Удачна у Русији пронађена је рудна жила кимберлита, који садржи, између осталог, дијаманте. У његовој редуцираној матрици стварају се дијаманти и заостаје метални хром.
Ископана руда хрома се најприје ослободи грубих нечистоћа, земље и камења. У другом кораку следи процес оксидирања при температури од око 1200 °C до хромата:
Натријум хромат се екстрахује помоћу вреле воде, те се са сумпорном киселином преводи у дихромат:
Натријум дихромат се кристализује при хлађењу из раствора као дихидрат. Накнадном редукцијом са угљем добија се хром() оксид:
На крају процеса следи алуминотермијска редукција хром() оксида до металног хрома:
Хром се не може добити из оксидисане руде редукцијом са угљем јер таквом реакцијом настаје хром карбид. Чисти хром због тога се добија електролитичким издвајањем јона 3+ из раствора сумпорне киселине. Одговарајући раствори добијају се растварањем хром()-оксида или ферохрома у сумпорној киселини. Ферохром као полазни материјал у производњи хрома се добија уз претходно одстрањивање жељеза. Хром високе чистоће може се добити даљњим корацима чишћења у тзв. Ван Аркел де Боеровом процесу. Ферохром се добија редукцијом хромита у лучној пећи на температури од око 2800°
Метални хром је сјајнобео метал веома отпоран на корозију, те у присуству ваздуха не тамни. Користи се као спољашњи слој који покрива челичне елементе, поправљајући њихов изглед и штитећи их од корозије. Хром је састојак нерђајућих челика. У елементарном је стању мек, лако се обликује и кује. Он је антиферомагнетичан с Ниловом температуром од 311 .[9]
Хром је најмање растворан од свих метала. Иако има негативни стандардни редокс-потенцијал на површини хрома ствара се пасивно стање, те се не раствара у азотној киселини, ни у царској води, док се у разблаженој хладној хлороводоничној и сумпорној киселини раствара, а растварање у врућим киселинама престаје. При растварању у хлороводичној и сумпорној киселини из њих истискује водоник након што се с његове површине раствори заштитни слој. Најчешћа оксидацијска стања хрома јесу +2, +3 и +6, међу којима је +3 најстабилније.
је нестабилан са конфигурацијом 4. Код ове конфигурације јавља се Јан—Телеров ефекат. Из тог разлога комплекси са често су координирани квадратно или разбијено октаедарски. Раствори 2+ јона стабилни су само кад се добијају из најчистијег хрома добијеног путем електролизе. Једињења снажна су редукцијска средства.[10]
3+ најстабилнији је облик хрома. То се објашњава путем теорије кристалног поља, по којој су при 3 конфигурацији све орбитале запоседнуте само једним неупареним електроном. Оваква конфигурација енергетски је посебно повољна и због тога и стабилна.[10]
као хромат (42−), односно дихромат () користи се као снажно оксидационо средство. Међутим, изузетно је отрован и канцероген. У воденим растворима између оба јона постоји хемијска равнотежа, али она зависи од вредности. Ако се разблажени раствор жутог хрома закисели, добијају се додатни јони +, те се, по Ле Шатељеовом принципу, равнотежа помера на страну дихромата, а раствор добије наранџасту боју.
Хром који се налази у природи састављен је из три стабилна изотопа: 52, 53 и 54, међу којима је 52 највише заступљен (83,789% од природног хрома). Осим њих, откривено је укупно 19 радиоактивних изотопа, међу којима је најстабилнији изотоп 50 с временом полураспада од више од 1,8 × 1017 година, те изотоп 51 с временом полураспада од 27,7 дана. Сви остали радиоизотопи имају времена полураспада краћа од 24 сата, а већина њих краћа и од 1 минуте. Хром има и 2 нуклеарна изомера.[11]
Изотоп 53 је радиогенски производ распада изотопа 53. Изотопски садржај хрома обично се комбинује с изотопским садржајем мангана, а нашли су примену у изотопској геологији. Односи изотопа мангана и хрома у корелацији су с изотопима 26 и 107 те пружају доказе о раној историји Сунчевог система. Варијације у односима изотопа 53/52 и добијених из узорака неколико метеорита дају одређене претпоставке о почетном односу 53/55, те сугерирају да састав изотопа мора да резултира из ин-ситу распада изотопа 53 на диференцираним планетарним телима. На тај начин изотоп 53 даје додатне доказе за процесе нуклеосинтезе непосредно пре коалесценције Сунчевог система.[12]
Најважнија руда хрома је хромит познато као хромит. Ово једињење се користи као активан слој на магнетним тракама. Редукцијом хромита коксом настаје ферохром () који се у металургији користи за добијање других легура које садрже хром.
Раствори соли и поседују веома интензивне боје (зелену и наранџасту) што се користи у фотохемији. Мешавина са сумпорном киселином се користи за прање лабораторијских стакала. Оксид хрома() се користи као за бојење. Соли хрома() су отровне и изазивају рак.
Хром је састојак многих ензима и спада у микроелементе неопходне за живот. Олакшава прелазак глукозе из крви у ћелије. Смањује потребе за инсулином. Смањује ризик од инфаркта пошто спушта ниво холестерола у крви.
Његова дневна употреба би требало да износи минимум 1 милиграм дневно. Недостатак хрома може да изазове развој шећера код одраслих особа и болести транспортног система.
Соли хрома користиле су се још у за време цара Ћин Ши Хуанга у древној Кини да би се побољшао квалитет и постојаност бронзаних мачева. Године 1761. немачки геолог Јохан Готлоб Леман открио је наранџасто-црвени минерал на Уралу који се састојао из олово-хромата (4), а назвао га је црвена оловна руда. Будући да га је идентификовао као једињење олова, жељеза и селена, хром је остао неоткривен. Петер Симон Палас приметио је 1770. у истом подручју црвени оловни минерал, који је због његове црвене боје назвао крокоит (грч. κρόκος // - шафран). Врло брзо порасла је употреба црвене оловне руде као пигмента. Сјајна жута боја, која се добијала из крокоита, хром-жута, касније је постала боја и симбол поштанске службе у готово целој Европи (поштанска жута).
Године 1797. Луј Никола Воклен добио је хром() оксид из крокоита и хлороводоничне киселине. Годину касније издвојио је елементарни хром, деломично чист, редукцијом из хром()-оксида и дрвеног угља. Овај новоизолирани елемент добио је име хром (изведено из грчког χρῶμα - боја), због разноликости боја његових соли у различитим оксидационим стањима. Трагове новог елемента Воклен је успео да докаже чак и у драгом камењу, попут рубина и смарагда.
У 19. веку једињења хрома претежно су кориштена као пигменти боја и за минерално штављење. Крајем 20. века хром и једињења хрома готово су у потпуности кориштени за прављење легура отпорних на корозију и високу температуру (хромирање и хромов челик).
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.