ХРОМ (Cr)

Свойства атома Хрома
Название	Хром / Chromium
Символ	Cr
Номер	24
Атомная масса (молярная масса)	51,9961 (6) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ar] 3d5 4s1
Радиус атома	130 пм
Химические свойства Хрома
Ковалентный радиус	118 пм
Радиус иона	(+6e)52 (+3e)63 пм
Электроотрицательность	1,66 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	-0,74
Степени окисления	6, 3, 2, 0
Энергия ионизации (первый электрон)	652,4 (6,76) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества Хрома
Плотность (при н. у.)	7,19 г/см3
Температура плавления	2130 K
Температура кипения	2945 K
Уд. теплота плавления	21 кДж/моль
Уд. теплота испарения	342 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	23,3 Дж/(K·моль)
Молярный объём	7,23 см3/моль
Кристаллическая решётка простого вещества Хрома
Структура решётки	кубическая
	объёмноцентрированая
Параметры решётки	2,885 Å
Температура Дебая	460 K
Прочие характеристики Хрома
Теплопроводность	(300 K) 93,9 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-47-3

Изотопы хрома — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 15 марта 2013; проверки требуют 6 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 15 марта 2013; проверки требуют 6 правок.

Изотопы хрома — разновидности химического элемента хрома, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы хрома с массовыми числами от 42 до 67 (количество протонов 24, нейтронов от 18 до 43) и 2 ядерных изомера.

Природный хром представляет собой смесь четырех стабильных изотопов:

• ⁵⁰Cr (изотопная распространённость 4,345 %)
• ⁵²Cr (изотопная распространённость 83,789 %)
• ⁵³Cr (изотопная распространённость 9,501 %)
• ⁵⁴Cr (изотопная распространённость 2,365 %).

Среди искусственных изотопов самый долгоживущий ⁵¹Cr (период полураспада 27 суток). Период полураспада остальных не превышает одних суток.

Изотоп ⁵¹Cr применяется в качестве источника нейтрино для испытаний нейтринных телескопов.^[1] Изотоп получают облучением мишеней ⁵⁰Cr в ядерных реакторах.

Символ нуклида	Z(p)	N(n)	Масса изотопа[2] (а. е. м.)	Период полураспада[3] (T1/2)	Спин и чётность ядра[3]
	Энергия возбуждения
42Cr	24	18	42,00643	14 мс	0+
43Cr	24	19	42,99771	21,6 мс	3/2+
44Cr	24	20	43,98555	54 мс	0+
45Cr	24	21	44,97964	50 мс	7/2-
45mCr	50 кэВ			1 мс	3/2+
46Cr	24	22	45,968359	260 мс	0+
47Cr	24	23	46,962900	500 мс	3/2-
48Cr	24	24	47,954032	21,56 ч	0+
49Cr	24	25	48,9513357	42,3 мин	5/2-
50Cr	24	26	49,9460442	стабилен	0+
51Cr	24	27	50,9447674	27,7025 d	7/2-
52Cr	24	28	51,9405075	стабилен	0+
53Cr	24	29	52,9406494	стабилен	3/2-
54Cr	24	30	53,9388804	стабилен	0+
55Cr	24	31	54,9408397	3,497 мин	3/2-
56Cr	24	32	55,9406531	5,94 мин	0+
57Cr	24	33	56,943613	21,1 с	3/2-
58Cr	24	34	57,94435	7,0 с	0+
59Cr	24	35	58,94859	460 мс	5/2-
59m Cr	503,0 кэВ			96 мкс	9/2+
60Cr	24	36	59,95008	560 мс	0+
61Cr	24	37	60,95472	261 мс	5/2-
62Cr	24	38	61,95661	199 мс	0+
63Cr	24	39	62,96186	129 мс	1/2-
64Cr	24	40	63,96441	43 мс	0+
65Cr	24	41	64,97016	27 мс	1/2-
66Cr	24	42	65,97338	10 мс	0+
67Cr	24	43	66,97955	10 мс	1/2-
68Cr	24	44		> 360 нс

Хром — это… Что такое Хром?

Внешний вид простого вещества
Твёрдый металл голубовато-белого цвета
Свойства атома
Имя, символ, номер	Хром / Chromium (Cr), 24
Атомная масса (молярная масса)	51,9961 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ar] 3d5 4s1
Радиус атома	130 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	118 пм
Радиус иона	(+6e)52 (+3e)63 пм
Электроотрицательность	1,66 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	-0.74
Степени окисления	6, 3, 2, 0
Энергия ионизации (первый электрон)	652,4 (6,76) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	7,19 г/см³
Температура плавления	2130 K
Температура кипения	2945 K
Теплота плавления	21 кДж/моль
Теплота испарения	342 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	23,3[1] Дж/(K·моль)
Молярный объём	7,23 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая объёмноцентрированая
Параметры решётки	2,885 Å
Температура Дебая	460 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 93,9 Вт/(м·К)

Хром — элемент побочной подгруппы шестой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 24. Обозначается символом Cr (лат. Chromium). Простое вещество хром (CAS-номер: 7440-47-3) — твёрдый металл голубовато-белого цвета.

История

В 1766 году в окрестностях Екатеринбурга был обнаружен минерал, который получил название «сибирский красный свинец», PbCrO₄. Современное название — крокоит. В 1797 французский химик Л. Н. Воклен выделил из него новый тугоплавкий металл (скорее всего Воклен получил карбид хрома).

Происхождение названия

Название элемент получил от греч. χρῶμα — цвет, краска — из-за разнообразия окраски своих соединений.

Нахождение в природе

Хром является довольно распространённым элементом (0,02 масс. долей, %). Основные соединения хрома — хромистый железняк (хромит) FeO·Cr₂O₃. Вторым по значимости минералом является крокоит PbCrO₄.

Месторождения

Самые большие месторождения хрома находятся в ЮАР (1 место в мире), Казахстане, России, Зимбабве, Мадагаскаре. Также есть месторождения на территории Турции, Индии, Армении^[2], Бразилии, на Филиппинах^[3].

Главные месторождения хромовых руд в РФ известны на Урале (Донские и Сарановское).

Разведанные запасы в Казахстане составляют свыше 350 миллионов тонн (2 место в мире)^[3].

Геохимия и минералогия

Среднее содержание хрома в различных изверженных породах резко непостоянно. В ультраосновных породах (перидотитах) оно достигает 2 кг/т, в основных породах (базальтах и др.) — 200 г/т, а в гранитах десятки г/т. Кларк хрома в земной коре 83 г/т. Он является типичным литофильным элементом и почти весь заключен в минералах типа хромшпинелидов. Хром вместе с железом, титаном, никелем, ванадием и марганцем составляют одно геохимическое семейство.

Различают три основных минерала хрома: магнохромит (Mn, Fe)Cr₂O₄, хромпикотит (Mg, Fe)(Cr, Al)₂O₄ и алюмохромит (Fe, Mg)(Cr, Al)₂O₄. По внешнему виду они неразличимы и их неточно называют «хромиты». Состав их изменчив:

• Cr₂O₃ 18—62 %,
• FeO 1—18 %,
• MgO 5—16 %,
• Al₂O₃ 0,2 — 0,4 (до 33 %),
• Fe₂O₃ 2 — 30 %,
• примеси TiO₂ до 2 %,
• ZnO до 5 %,
• MnO до 1 %; присутствуют также Co, Ni и др.

Собственно хромит, то есть FeCr₂O₄ сравнительно редок. Помимо различных хромитов, хром входит в состав ряда других минералов — хромовой слюды (фуксита), хромового хлорита, хромвезувиана, хромдиопсида, хромтурмалина, хромового граната (уваровита) и др., которые нередко сопровождают руды, но сами промышленного значения не имеют. В экзогенных условиях хром, как и железо, мигрирует в виде взвесей и может накапливаться в глинах. Наиболее подвижной формой являются хроматы.

Получение

Хром встречается в природе в основном в виде хромистого железняка Fe(CrO₂)₂ (хромит железа). Из него получают феррохром восстановлением в электропечах коксом (углеродом):

Феррохром применяют для производства легированных сталей.

Чтобы получить чистый хром, реакцию ведут следующим образом:

1) сплавляют хромит железа с карбонатом натрия (кальцинированная сода) на воздухе:

2) растворяют хромат натрия и отделяют его от оксида железа;

3) переводят хромат в дихромат, подкисляя раствор и выкристаллизовывая дихромат;

4) получают чистый оксид хрома восстановлением дихромата натрия углём:

5) с помощью алюминотермии получают металлический хром:

6) с помощью электролиза получают электролитический хром из раствора хромового ангидрида в воде, содержащего добавку серной кислоты. При этом на катодах совершаются в основном 3 процесса:

• восстановление шестивалентного хрома до трехвалентного с переходом его в раствор;
• разряд ионов водорода с выделением газообразного водорода;
• разряд ионов, содержащих шестивалентный хром, с осаждением металлического хрома;

Физические свойства

В свободном виде — голубовато-белый металл с кубической объемно-центрированной решеткой, а = 0,28845 нм. При температуре 39 °C переходит из парамагнитного состояния в антиферромагнитное (точка Нееля).

Хром имеет твердость по шкале Мооса 5.^[4] Очень чистый хром достаточно хорошо поддаётся механической обработке.

Химические свойства

Характерные степени окисления

Для хрома характерны степени окисления +2, +3 и +6. (см. табл.) Практически все соединения хрома окрашены^[5].

Степень окисления	Оксид	Гидроксид	Характер	Преобладающие формы в растворах	Примечания
+2	CrO (чёрный)	Не существует	Основный	Cr2+ (соли голубого цвета)	Очень сильный восстановитель
+3	Cr2O3(зелёный)	Cr(OH)3	Амфотерный	Cr3+ (зеленые или лиловые соли) [Cr(OH)4]— (зелёный)
+4	CrO2	не существует	Несолеобразующий	—	Встречается редко, малохарактерна
+6	CrO3(красный)	H2CrO4 H2Cr2O7	Кислотный	CrO42- (хроматы, желтые) Cr2O72- (дихроматы, оранжевые)	Переход зависит от рН среды. Сильнейший окислитель, гигроскопичен, очень ядовит.

Простое вещество

Устойчив на воздухе за счёт пассивирования. По этой же причине не реагирует с серной и азотной кислотами. При 2000 °C сгорает с образованием зелёного оксида хрома(III) Cr₂O₃, обладающего амфотерными свойствами.

Синтезированы соединения хрома с бором (бориды Cr₂B, CrB, Cr₃B₄, CrB₂, CrB₄ и Cr₅B₃), с углеродом (карбиды Cr₂₃C₆, Cr₇C₃ и Cr₃C₂), c кремнием (силициды Cr₃Si, Cr₅Si₃ и CrSi) и азотом (нитриды CrN и Cr₂N).

Соединения Cr(+2)

Степени окисления +2 соответствует основный оксид CrO (чёрный). Соли Cr²⁺ (растворы голубого цвета) получаются при восстановлении солей Cr³⁺ или дихроматов цинком в кислой среде («водородом в момент выделения»):

Все эти соли Cr²⁺ — сильные восстановители вплоть до того, что при стоянии вытесняют водород из воды^[6]. Кислородом воздуха, особенно в кислой среде, Cr²⁺ окисляется, в результате чего голубой раствор быстро зеленеет.

Коричневый или желтый гидроксид Cr(OH)₂ осаждается при добавлении щелочей к растворам солей хрома(II).

Синтезированы дигалогениды хрома CrF₂, CrCl₂, CrBr₂ и CrI₂

Соединения Cr(+3)

Степени окисления +3 соответствует амфотерный оксид Cr₂O₃ и гидроксид Cr(OH)₃ (оба — зелёного цвета). Это — наиболее устойчивая степень окисления хрома. Соединения хрома в этой степени окисления имеют цвет от грязно-лилового (ион [Cr(H₂O)₆]³⁺ до зелёного (в координационной сфере присутствуют анионы).

Cr³⁺ склонен к образованию двойных сульфатов вида MICr(SO₄)₂·12H₂O (квасцов)

Гидроксид хрома (III) получают, действуя аммиаком на растворы солей хрома (III):

Можно использовать растворы щелочей, но в их избытке образуется растворимый гидроксокомплекс:

Сплавляя Cr₂O₃ со щелочами получают хромиты:

Непрокаленный оксид хрома(III) растворяется в щелочных растворах и в кислотах:

При окислении соединений хрома(III) в щелочной среде образуются соединения хрома(VI):

То же самое происходит при сплавлении оксида хрома (III) со щелочью и окислителями, или со щелочью на воздухе (рассплав при этом приобретает жёлтую окраску):

Соединения хрома (+4)

При осторожном разложении оксида хрома(VI) CrO₃ в гидротермальных условиях получают оксид хрома(IV) CrO₂, который является ферромагнетиком и обладает металлической проводимостью.

Среди тетрагалогенидов хрома устойчив CrF₄, тетрахлорид хрома CrCl₄ существует только в парах.

Соединения хрома (+6)

Степени окисления +6 соответствует кислотный оксид хрома (VI) CrO₃ и целый ряд кислот, между которыми существует равновесие. Простейшие из них — хромовая H₂CrO₄ и двухромовая H₂Cr₂O₇. Они образуют два ряда солей: желтые хроматы и оранжевые дихроматы соответственно.

Оксид хрома (VI) CrO₃ образуется при взаимодействии концентрированной серной кислоты с растворами дихроматов. Типичный кислотный оксид, при взаимодействии с водой он образует сильные неустойчивые хромовые кислоты: хромовую H₂CrO₄, хромат K₂CrO₄:

До высокой степени полимеризации, как это происходит у вольфрама и молибдена, не доходит, так как полихромовая кислота распадается на оксид хрома(VI) и воду:

Растворимость хроматов примерно соответствует растворимости сульфатов. В частности, желтый хромат бария BaCrO₄ выпадает при добавлении солей бария как к растворам хроматов, так и к растворам дихроматов:

Образование кроваво-красного малорастворимого хромата серебра используют для обнаружения серебра в сплавах при помощи пробирной кислоты.

Известны пентафторид хрома CrF₅ и малоустойчивый гексафторид хрома CrF₆. Также получены летучие оксигалогениды хрома CrO₂F₂ и CrO₂Cl₂ (хромилхлорид).

Соединения хрома(VI) — сильные окислители, например:

Добавление к дихроматам перекиси водорода, серной кислоты и органического растворителя (эфира) приводит к образованию синего пероксида хрома CrO₅L (L — молекула растворителя), который экстрагируется в органический слой; данная реакция используется как аналитическая.

Применение

Хром — важный компонент во многих легированных сталях (в частности, нержавеющих), а также и в ряде других сплавов. Используется в качестве износоустойчивых и красивых гальванических покрытий (хромирование). Хром применяется для производства сплавов: хром-30 и хром-90, незаменимых для производства сопел мощных плазмотронов и в авиакосмической промышленности.

Биологическая роль и физиологическое действие

Хром — один из биогенных элементов, постоянно входит в состав тканей растений и животных. У животных хром участвует в обмене липидов, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов. Снижение содержания хрома в пище и крови приводит к уменьшению скорости роста, увеличению холестерина в крови.

В чистом виде хром довольно токсичен, металлическая пыль хрома раздражает ткани лёгких. Соединения хрома(III) вызывают дерматиты. Соединения хрома(VI) приводят к разным заболеваниям человека, в том числе и онкологическим. ПДК хрома(VI) в атмосферном воздухе 0,0015 мг/м³.

Интересные факты

• Основанный на реальных событиях фильм «Эрин Брокович» режиссёра Стивена Содерберга рассказывает о крупном судебном процессе, связанном с загрязнением окружающей среды шестивалентным хромом, в результате которого у многих людей развились серьёзные заболевания.^[7]

См. также

Примечания

Ссылки

Электрохимический ряд активности металлов
Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Изотопы хрома — это… Что такое Изотопы хрома?



Изотопы хрома

Изотопы хрома — разновидности атомов (и ядер) химического элемента Хрома, имеющие разное содержание нейтронов в ядре.

Таблица изотопов хрома

Символ нуклида	Z(p)	N(n)	Масса изотопа[1] (а. е. м.)	Период полураспада[2] (T1/2)	Спин и чётность ядра[2]
	Энергия возбуждения
42Cr	24	18	42,00643	14 мс	0+
43Cr	24	19	42,99771	21,6 мс	3/2+
44Cr	24	20	43,98555	54 мс	0+
45Cr	24	21	44,97964	50 мс	7/2-
45mCr	50 кэВ			1 мс	3/2+
46Cr	24	22	45,968359	260 мс	0+
47Cr	24	23	46,962900	500 мс	3/2-
48Cr	24	24	47,954032	21,56 ч	0+
49Cr	24	25	48,9513357	42,3 мин	5/2-
50Cr	24	26	49,9460442	стабилен	0+
51Cr	24	27	50,9447674	27,7025 d	7/2-
52Cr	24	28	51,9405075	стабилен	0+
53Cr	24	29	52,9406494	стабилен	3/2-
54Cr	24	30	53,9388804	стабилен	0+
55Cr	24	31	54,9408397	3,497 мин	3/2-
56Cr	24	32	55,9406531	5,94 мин	0+
57Cr	24	33	56,943613	21,1 с	3/2-
58Cr	24	34	57,94435	7,0 с	0+
59Cr	24	35	58,94859	460 мс	5/2-
59mCr	503,0 кэВ			96 мкс	9/2+
60Cr	24	36	59,95008	560 мс	0+
61Cr	24	37	60,95472	261 мс	5/2-
62Cr	24	38	61,95661	199 мс	0+
63Cr	24	39	62,96186	129 мс	1/2-
64Cr	24	40	63,96441	43 мс	0+
65Cr	24	41	64,97016	27 мс	1/2-
66Cr	24	42	65,97338	10 мс	0+
67Cr	24	43	66,97955	10 мс	1/2-

Примечания

Wikimedia Foundation. 2010.

• Изотопы хлора
• Изотопы цезия

Смотреть что такое «Изотопы хрома» в других словарях:

• Изотопы хрома — Изотоп Период полураспада Тип распада: распространенность, % Энергия излучения, Мэв 46Cr 1,1 сек …   Химический справочник

• Подгруппа хрома — Для этой статьи не заполнен шаблон карточка {{химгруппы}}. Вы можете помочь проекту, добавив его …   Википедия

• Сиборгий — 106 Дубний ← Сиборгий → Борий …   Википедия

• Углерод — У этого термина существуют и другие значения, см. Углерод (значения). 6 Бор ← Углерод → Азот …   Википедия

• Калий — 19 Аргон ← Калий → Кальций …   Википедия

• Никель — У этого термина существуют и другие значения, см. Никель (значения). 28 Кобальт ← Никель → Медь …   Википедия

• Борий — 107 Сиборгий ← Борий → Хассий …   Википедия

• Элемент 107 — Борий(Bh) Атомный номер 107 Внешний вид простого вещества Вероятно, серебристо белый или серый металл Свойства атома Атомная масса (молярная масса) [267] а. е. м. (г/моль) Радиус атома …   Википедия

• Фтор — У этого термина существуют и другие значения, см. Фтор (значения). 9 Кислород ← Фтор → Неон …   Википедия

• ВОДОРОД — Н (лат. hydrogenium), самый легкий газообразный химический элемент член IA подгруппы периодической системы элементов, иногда его относят к VIIA подгруппе. В земной атмосфере водород в несвязанном состоянии существует только доли минуты, его… …   Энциклопедия Кольера

Борид хрома — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Монобори́д хро́ма — бинарное неорганическое соединение металла хрома и бора с формулой CrB, жёлтые кристаллы, не растворимые в воде.

Cr+B →T CrB{\displaystyle {\mathsf {Cr+B\ {\xrightarrow {T}}\ CrB}}}

• Магниеборотермический метод^[1]:

Cr2O3+B2O3+6Mg →T=1200K 2CrB+6MgO{\displaystyle {\mathsf {Cr_{2}O_{3}+B_{2}O_{3}+6Mg\ {\xrightarrow {T=1200K}}\ 2CrB+6MgO}}}

• Электролиз расплава смеси 3B₂O₃·2CaO и CaF₂, в которой растворён Cr₂O₃, при 1000 К^[1].

Борид хрома образует жёлтые кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа C mcm, параметры ячейки a = 0,2969 нм, b = 0,7858 нм, c = 0,2932 нм, Z = 4. Атомы хрома образуют в кристаллической структуре трёхгранные призмы, в центрах половины которых находятся атомы хрома, а через остальные призмы проходит зигзагообразная цепочка атомов бора параллельно оси. Аналогичные структуры образуют монобориды VB, NbB, TaB, β-MoB, β-WB, NiB^[1].

Хорошо проводит электрический ток; удельное сопротивление 45,5 мкОм·см при 300 К^[1]. Коэффициент термоЭДС −4,7 мкВ/К при комнатной температуре^[1].

Микротвёрдость моноборида хрома (2200 кГ/мм²) наибольшая среди всех боридов хрома, кроме CrB₂^[1].

Рентгенографическая плотность 6,12 г/см³, пикнометрическая плотность 6,13 г/см^3[1].

Не растворяется в воде.

Устойчив в разбавленной серной кислоте; в концентрированной азотной кислоте пассивируется благодаря образованию плёнки оксида хрома Cr₂O₃. Реагирует с концентрированной соляной кислотой. При нагревании на воздухе начинает окисляться при 500—800°C с образованием оксида хрома(III) и борного ангидрида B₂O₃^[1].

• Известны бориды хрома другого состава: Cr₃B₄, CrB₂, Cr₄B, Cr₂B, Cr₅B₃, Cr₃B₂^[1].

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Зефиров Н.С. и др.. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5. — 783 с. — ISBN 5-85270-310-9.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 2-е изд., испр. — М.-Л.: Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — 871 с.

1. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14} Самсонов Г. В., Серебрякова Т. И., Неронов В. А. Бориды. — М.: Атомиздат, 1975. — 376 с.