3. Свойства хрома. Теоретическая часть

3.1 Общие сведения

Хром Cr - химический элемент VI группы периодической системы Менделеева, атомный номер 24, атомная масса 51,996, радиус атома 0,0125, радиусы ионов Cr2+ - 0,0084; Cr3+ - 0,0064; Cr4+ - 6,0056. Имеет четыре стабильных изотопа с атомными массами 50, 52, 53, 54, распространенность которых в природе составляет 4,35%, 83,79%, 9,50%, 2,36%. Обычно хром проявляет степени окисления +2, +3, +6 (валентности II, III, VI соответственно) [4].

Рисунок 1- Структура атома хрома

Рисунок 2-Распределение электронов по энергетическим уровням

3.2 Физические свойства

Хром - твердый, довольно тяжелый, пластичный, ковкий металл серо-стального цвета, плавится при 1878±220С, кипит при 24690С [2]. Ничтожные примеси кислорода, азота, углерода резко изменяют физические свойства хрома, в частности он становится хрупким. Получить хром без этих примесей очень трудно. Устойчив к коррозии на воздухе и в воде.

Структура кристаллической решетки объемноцентрированная кубическая.

Хром обладает всеми характерными свойствами металлов - хорошо проводит тепло, почти не оказывает сопротивления электрическому току, имеет присущий большинству металлов блеск. Любопытна одна особенность хрома: при температуре около 37°С многие его физические свойства резко, скачкообразно меняются. В этой температурной точке внутреннее трение хрома достигает максимума, а модуль упругости падает до минимальных значений. Так же внезапно изменяются электропроводность, коэффициент линейного расширения, термоэлектродвижущая сила. Пока ученые не могут достоверно объяснить эту аномалию.

Таблица 1- Физические свойства хрома

Параметр	Значение
Плотность при 200C	7,19 г/см3
Температура плавления	1878±220С
Температура кипения	2469-2480 0C
Теплота парообразования	344,4 кДж/Моль
Теплопроводность	93,7 Вт/(м´К)
Температурный коэффициент линейного расширения	6,2´10-6
Удельное электрическое сопротивление	12,7´10-8Ом´м
Твердость по Бринеллю	687 МПа
Удельная магнитная восприимчивость	+4,45´10-8м/кг3

3.3 Химические свойства

При небольших температурах хром химически мало активен (взаимодействует только с фтором). Выше 6000C взаимодействует с галогенами, серой, азотом, кремнием, бором, углеродом, кислородом. Взаимодействие с кислородом протекает сначала довольно активно, затем, однако, резко замедляется, так как поверхность покрывается тонкой чрезвычайно устойчивой пленкой, препятствующему дальнейшему окислению. Это явление называется пассивированием. При 12000C пленка начинает разрушаться, окисление снова идет быстро. При 20000C хром воспламеняется в кислороде с образованием темно-зеленого оксида Cr2O3.

Хром пассивируется холодными концентрированными H2SO4 и HNO3, однако при сильном нагревании он растворяется в этих кислотах [3]:

2Cr + 6H2SO4(конц.) = Cr2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Cr + 6HNO3(конц.) = Cr(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

Хром растворяется в разбавленных сильных кислотах (HCl и H2SO4). В этих случаях в отсутствии воздуха образуются соли Cr2+, а на воздухе - соли Cr3+:

Cr + 2HCl = CrCl2+ H2

4Cr + 12HCl +3O2 = 4CrCl3 + 6H2O

Нерастворим в H3PO4, HClO4 благодаря образованию защитной пленки.

Таблица 2- Основные химические реакции чистого хрома

Хром реагирует
0…600 0С	600…1200 0С	1200…2000 0С
1. со фтором 2Cr0 + 3F20 = 2Cr+3F3-	1. с галогенами: 2Cr0 + 3Cl20 2Cr+3Cl3-	1. с кислородом: 4Cr + 3O2 2Cr2O3
	2. с серой: 2Cr0 + 3S0 Cr2+2S3-2
	3. с азотом: 2Cr0+ N20 2Cr+3N-3
	4. с кремнием: 4Cr0 + 3Si0 Cr4+3Si3-4
	5. с бором Cr0 + B0 Cr+3B-3
	6. с углеродом 4Cr0 + 3С0 Cr4+3C3-4
	7. с кислородом: 4Cr0 + 3O20 = 2Cr2+3O3-2
	8. с серной кислотой: 2Cr0 + 6H2+SO4-2 = Cr2+3(SO4)3-2 + 3S-2O2 +6H2O

3.4 Соединения хрома

3.4.1 Оксиды