Idrossidi e sali di cromo (II) e (III). Composti complessi di cromo (III)
L'idrossido di cromo (II) Cr (OH) 2 si ottiene sotto forma di precipitato giallo trattando soluzioni di sali di cromo (II) con alcali in assenza di ossigeno:
CrСl 2 + 2NaOH = Cr (OH) 2 + 2NaCl
Cr (OH) 2 ha proprietà basiche tipiche ed è un forte agente riducente:
2Cr (OH) 2 + H 2 O + 1 / 2O 2 = 2Cr (OH) 3 ¯
Soluzioni acquose di sali di cromo (II) si ottengono senza accesso all'aria sciogliendo il cromo metallico in acidi diluiti in atmosfera di idrogeno o riducendo sali di cromo trivalente con zinco in un mezzo acido. I sali anidri di cromo (II) sono bianchi e le soluzioni acquose e gli idrati cristallini sono blu.
In termini di proprietà chimiche, i sali di cromo (II) sono simili ai sali ferrosi, ma differiscono da questi ultimi per proprietà riducenti più pronunciate, ad es. più facilmente dei corrispondenti composti ferrosi si ossidano. Ecco perché è molto difficile ottenere e immagazzinare composti di cromo bivalente.
Il cromo (III) idrossido Cr (OH) 3 è un precipitato gelatinoso grigio-verde, si ottiene per azione di alcali su soluzioni di sali di cromo (III):
Cr 2 (SO 4) 3 + 6NaOH = 2Cr (OH) 3 + 3Na 2 SO 4
L'idrossido di cromo (III) ha proprietà anfotere, dissolvendosi come negli acidi per formare sali di cromo (III):
2Cr (OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O e negli alcali con formazione di idrossicromiti: Cr (OH) 3 + NaOH = Na 3
Quando Cr (OH) 3 fusione con alcali, si formano metacromiti e ortocromiti:
Cr (OH) 3 + NaOH = NaCrO 2 + 2H 2 O Cr (OH) 3 + 3NaOH = Na 3 CrO 3 + 3H 2 O
Quando l'idrossido di cromo (III) viene calcinato, si forma ossido di cromo (III):
2Cr (OH) 3 = Cr 2 O 3 + 3H 2 O
I sali di cromo trivalente vengono colorati sia allo stato solido che in soluzioni acquose. Ad esempio, il solfato di cromo (III) anidro Cr 2 (SO 4) 3 è rosso violaceo, le soluzioni acquose di solfato di cromo (III), a seconda delle condizioni, possono cambiare colore dal viola al verde. Ciò è dovuto al fatto che nelle soluzioni acquose il catione Cr 3+ esiste solo sotto forma di ione 3+ idrato a causa della tendenza del cromo trivalente a formare composti complessi. Il colore viola delle soluzioni acquose di sali di cromo (III) è dovuto proprio al catione 3+. Quando riscaldati, i sali complessi di cromo (III) possono
perdono parzialmente acqua, formando sali di vario colore, fino al verde.
I sali di cromo trivalente sono simili ai sali di alluminio per composizione, struttura del reticolo cristallino e solubilità; quindi, per il cromo (III), così come per l'alluminio, è tipica la formazione di allume cromo-potassio KCr (SO 4) 2 12H 2 O, utilizzato per la concia delle pelli e come mordente nei tessuti.
Sali di cromo (III) Cr 2 (SO 4) 3, CrCl 3, ecc. quando conservati all'aria, sono stabili e in soluzioni subiscono idrolisi:
Cr 3+ + 3Сl - + НОН «Cr (ОН) 2+ + 3Сl - + Н +
L'idrolisi procede secondo il primo stadio, ma ci sono sali che sono completamente idrolizzati:
Cr 2 S 3 + H 2 O = Cr (OH) 3 + H 2 S
Nelle reazioni redox in ambiente alcalino, i sali di cromo (III) si comportano come agenti riducenti:
Va notato che nella serie di idrossidi di cromo di vari stati di ossidazione Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - H 2 CrO 4, le proprietà di base sono naturalmente indebolite e le proprietà acide sono rafforzate. Questo cambiamento nelle proprietà è dovuto ad un aumento dello stato di ossidazione e ad una diminuzione dei raggi ionici del cromo. Nella stessa serie, le proprietà ossidanti sono costantemente migliorate. I composti di Cr (II) sono agenti riducenti forti, facilmente ossidabili, trasformandosi in composti di cromo (III). I composti di cromo (VI) sono forti ossidanti, facilmente ridotti a composti di cromo (III). Composti con uno stato di ossidazione intermedio, ad es. i composti di cromo (III) possono, quando interagiscono con forti agenti riducenti, esibire proprietà ossidanti, trasformandosi in composti di cromo (II) e quando interagiscono con forti ossidanti, mostrare proprietà riducenti, trasformandosi in composti di cromo (VI).
Vantaggio del tutor di chimica
continuazione. Cm. nel n. 22/2005; 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 13, 15, 16, 18, 22/2006;
3, 4, 7, 10, 11, 21/2007;
2, 7, 11, 18/2008
LEZIONE 25
10 ° grado(primo anno di corso)
Cromo e suoi composti
1. Posizionare nella tabella di DI Mendeleev, la struttura dell'atomo.
2. Origine del nome.
3. Proprietà fisiche.
4. Proprietà chimiche.
5. Essere nella natura.
6. Metodi di base per l'ottenimento.
7. I più importanti composti di cromo:
a) ossido e idrossido di cromo (II);
b) ossido e idrossido di cromo (III), loro proprietà anfotere;
c) ossido di cromo (VI), acido cromico e dicromico, cromati e dicromati.
9. Proprietà redox dei composti del cromo.
Il cromo si trova in un sottogruppo secondario del gruppo VI della tabella di Mendeleev. Quando si compila la formula elettronica del cromo, è necessario ricordare che a causa della maggiore stabilità della configurazione 3 D 5, si osserva uno scorrimento elettronico per un atomo di cromo e la formula elettronica ha la forma: 1 S 2 2S 2 P 6 3S 2 P 6 4S 1 3D 5 . Nei composti, il cromo può presentare stati di ossidazione +2, +3 e +6 (lo stato di ossidazione +3 è il più stabile):
Chrome prende il nome dalla parola greca crominanza(colore, vernice) a causa del colore brillante e vario dei suoi composti.
Il cromo è un metallo bianco lucido, molto duro, fragile, refrattario. Resistente alla corrosione. Nell'aria, si ricopre di un film di ossido, a causa del quale la superficie diventa opaca.
Proprietà chimiche
In condizioni normali, il cromo è un metallo inattivo e reagisce solo con il fluoro. Ma quando riscaldato, il film di ossido di cromo viene distrutto e il cromo reagisce con molte sostanze semplici e complesse (simili ad Al).
4Cr + 3O 2 2Cr 2 O 3.
Metalli (-).
Non metalli (+):
2Cr + 3Cl 2 2CrCl 3,
2Cr + 3F 2 = 2CrF 3,
2Cr + 3SCr 2 S 3,
H2O (+/–): *
2Cr + 3H 2 O (vapore) Cr 2 O 3 + 3H 2.
Ossidi basici (-).
Ossidi acidi (-).
Motivi (+/–):
2Cr + 6NaOH + 6H 2 O = 2Na 3 + 3H 2.
Acidi non ossidanti (+).
Cr + 2HCl = CrCl2 + H2.
Acidi ossidanti (-). Passivazione.
Sali (+/–):
2Cr + 3CuSO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3Cu,
Cr + CaCl 2 nessuna reazione.
In generale, l'elemento cromo è rappresentato da quattro isotopi con numero di massa 50, 52, 53 e 54. In natura, il cromo si presenta solo sotto forma di composti, i più importanti dei quali sono il minerale di ferro di cromo o cromite (FeOzhCr 2 O 3) e minerale di piombo rosso (PbCrO 4).
Il cromo metallico si ottiene: 1) dal suo ossido mediante l'alluminotermia:
Cr 2 O 3 + 2Al 2Cr + Al 2 O 3,
2) elettrolisi di soluzioni acquose o fusi dei suoi sali:
Dal minerale di ferro di cromo nell'industria si ottiene una lega di ferro con cromo - ferrocromo, che è ampiamente usato nella metallurgia:
FeO Cr 2 O 3 + 4CFe + 2Cr + 4CO.
PREOCCUPAZIONI IMPORTANTI
Il cromo forma tre ossidi e i corrispondenti idrossidi, la cui natura cambia naturalmente con l'aumento dello stato di ossidazione del cromo:
Ossido di cromo(II) (CrO) è un solido rosso brillante o rosso brunastro, insolubile in acqua in condizioni normali, un tipico ossido basico. L'ossido di cromo (II) si ossida facilmente all'aria quando riscaldato e si riduce a cromo puro.
CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O,
4CrO + O 2 2 Cr 2 O 3,
CrO + H2Cr + H2O.
L'ossido di cromo (II) si ottiene per ossidazione diretta del cromo:
2Cr + O2 2CrO.
Idrossido di cromo(II) (Cr (OH) 2) è una sostanza insolubile in acqua gialla, elettrolita debole, presenta proprietà basiche ed è facilmente solubile in acidi concentrati; facilmente ossidabile in presenza di umidità con ossigeno atmosferico; calcinato in aria si decompone con formazione di ossido di cromo (III):
Cr (OH) 2 + 2HCl = CrCl 2 + 2H 2 O,
4Cr (OH) 2 + O 2 2 Cr 2 O 3 + 4H 2 O.
L'idrossido di cromo (II) si ottiene per reazione di scambio tra un sale di cromo (II) e una soluzione alcalina in assenza di ossigeno:
CrCl 2 + 2NaOH = Cr (OH) 2 + 2NaCl.
Ossido di cromo(III) (Cr 2 O 3) presenta proprietà anfotere. È una polvere refrattaria (paragonabile in durezza al corindone) di colore verde, non si scioglie in acqua. Cancerogeno! Si ottiene per decomposizione di dicromato di ammonio, idrossido di cromo (III), riduzione di dicromato di potassio o ossidazione diretta di cromo:
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 N 2 + Cr 2 O 3 + 4H 2 O,
2Cr (OH) 3 Cr 2 O 3 + 3H 2 O,
2K 2 Cr 2 O 7 + 3C2Cr 2 O 3 + 2K 2 CO 3 + CO 2,
4Cr + 3O 2 2Cr 2 O 3.
In condizioni normali, l'ossido di cromo (III) è scarsamente solubile in acidi e alcali; presenta proprietà anfotere quando fuso con alcali o con carbonati di metalli alcalini (formando cromiti); ad alte temperature, l'ossido di cromo (III) può essere ridotto a metallo puro:
Cr 2 O 3 + 2KOH 2KCrO 2 + H 2 O,
Cr 2 O 3 + Na 2 CO 3 2 NaCr O 2 + CO 2,
Cr 2 O 3 + 6HCl = 2CrCl 3 + 3H 2 O,
2Cr 2 O 3 + 3C4Cr + 3CO 2.
Idrossido di cromo(III) (Cr (OH) 3) precipita sotto l'azione di alcali su sali di cromo trivalente (precipitato grigio-verde):
CrCl 3 + 3NaOH (carenza) = Cr (OH) 3 + 3NaCl.
Esibisce proprietà anfotere, dissolvendosi sia in acidi che in eccesso di alcali; termicamente instabile:
Cr (OH) 3 + 3HCl = CrCl 3 + 3H 2 O,
Cr (OH) 3 + 3KOH = K 3,
Cr (OH) 3 + KOH KCrO 2 + 2H 2 O,
2Cr (OH) 3 Cr 2 O 3 + 3H 2 O.
Ossido di cromo(VI) (CrO 3) - una sostanza cristallina di colore rosso scuro, velenosa, presenta proprietà acide. Sciogliamoci bene in acqua, quando questo ossido si scioglie in acqua si formano acidi cromici; come l'ossido acido CrO 3 interagisce con gli ossidi basici e gli alcali; termicamente instabile; è il più forte agente ossidante:
CrO3 + H2O =
2CrO 3 + H 2 O =
CrO 3 + K 2 OK 2 CrO 4,
CrO 3 + 2NaOH = Na 2 CrO 4 + H 2 O,
4CrO 3 2Cr 2 O 3 + 3O 2,
Questo ossido si ottiene dall'interazione di cromati e dicromati secchi con acido solforico concentrato:
K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 (conc.) 2CrO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O,
K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 (conc.) CrO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O.
Cromo e acido dicromico esistono solo in soluzioni acquose, ma formano sali stabili - cromati e dicromati... I cromati e le loro soluzioni sono gialli e i dicromati sono arancioni. Gli ioni cromato e gli ioni dicromato passano facilmente l'uno nell'altro quando il mezzo di soluzione cambia. V ambiente acido i cromati si trasformano in dicromati, la soluzione diventa arancione; in ambiente alcalino i dicromati si trasformano in cromati, la soluzione diventa gialla:
2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4) K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O,
K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH) 2K 2 CrO 4 + H 2 O.
Lo ione è stabile in un ambiente alcalino e in uno acido.
Di
insieme
Di tutti i composti di cromo, i più stabili sono i composti con lo stato di ossidazione del cromo +3. I composti del cromo con uno stato di ossidazione di +2 sono forti agenti riducenti e si ossidano facilmente a +3:
4Cr (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Cr (OH) 3,
4CrCl 2 + 4HCl + O 2 = 4CrCl 3 + 2H 2 O.
I composti contenenti cromo allo stato di ossidazione +6 sono ossidanti forti, mentre il cromo si riduce da +6 a +3:
K 2 Cr 2 O 7 + 3H 2 S + 4H 2 SO 4 = 3S + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O.
Per rilevare l'alcol nell'aria espirata, viene utilizzata una reazione basata sulla capacità ossidante dell'ossido di cromo (VI):
4CrO 3 + 3C 2 H 5 OH 2Cr 2 O 3 + 3CH 3 COOH + 3H 2 O.
Si chiama una soluzione di dicromato di potassio in acido solforico concentrato miscela cromata e viene utilizzato per la pulizia della vetreria chimica.
Test sull'argomento "Cromo e suoi composti"
1. Alcuni elementi formano tutti e tre i tipi di ossidi (basici, anfoteri e acidi). Lo stato di ossidazione dell'elemento nell'ossido anfotero sarà:
a) minimo;
b) massimo;
c) intermedio tra minimo e massimo;
d) può essere qualsiasi.
2. Quando un precipitato di idrossido di cromo (III) appena preparato interagisce con un eccesso di soluzione alcalina, si forma:
a) sale medio; b) sale basico;
c) sale doppio; d) sale complesso.
3. Il numero totale di elettroni a livello pre-esterno dell'atomo di cromo è:
a) 12; b) 13; in 1; d) 2.
4. Quale ossido di metallo è acido?
a) ossido di rame (II); b) ossido di cromo (VI);
c) ossido di cromo (III); d) ossido di ferro (III).
5. Quale massa di dicromato di potassio (in g) è necessaria per l'ossidazione di 11,2 g di ferro in una soluzione di acido solforico?
a) 58,8; b) 14.7; c) 294; d) 29.4.
6. Quale massa d'acqua (in g) deve essere evaporata da 150 g di una soluzione al 10% di cloruro di cromo (III) per ottenere una soluzione al 30% di questo sale?
a) 100; b) 20; c) 50; d) 40.
7. La concentrazione molare di acido solforico nella soluzione è 11,7 mol / l e la densità della soluzione è 1,62 g / ml. La frazione in massa di acido solforico in questa soluzione è (in%):
a) 35,4; b) 98; c) 70,8; d) 11.7.
8. Il numero di atomi di ossigeno in 19,4 g di cromato di potassio è:
a) 0,602 10 23; b) 2.408 10 23;
c) 2,78 10 23; d) 6.02 10 23.
9. Il tornasole mostrerà un colore rosso in soluzione acquosa (sono possibili più risposte corrette):
a) cloruro di cromo (III); b) cloruro di cromo (II);
c) cloruro di potassio; d) acido cloridrico.
10. La transizione da cromato a dicromato avviene in ... ambiente ed è accompagnata dal processo:
a) acido, processo di recupero;
b) acido, non c'è cambiamento negli stati di ossidazione;
c) alcalino, processo di recupero;
d) alcalino, non c'è cambiamento negli stati di ossidazione.
La chiave del test
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| v | G | B | B | G | un | v | B | a, b, d | B |
Compiti qualitativi per l'identificazione delle sostanze 1. Una soluzione acquosa di un po' di sale è stata divisa in due porzioni. Uno di questi è stato trattato con un eccesso di alcali e riscaldato, il gas rilasciato ha cambiato il colore della cartina di tornasole rossa in blu. L'altra parte è stata trattata con acido cloridrico, il gas rilasciato ha causato la torbidità dell'acqua di calce. Quale sale è stato analizzato? Supporta la tua risposta con le equazioni di reazione.
Risposta... Carbonato di ammonio.
2. Quando si aggiungono ammoniaca, solfuro di sodio e nitrato d'argento a una soluzione acquosa della sostanza A (separatamente), si formano precipitati bianchi e due di essi hanno la stessa composizione. Cos'è la sostanza A? Scrivi le equazioni di reazione.
Soluzione
Sostanza A - AlCl 3.
AlCl 3 + 3NH 4 OH = Al (OH) 3 + 3NH 4 Cl,
2AlCl 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O 2Al (OH) 3 + 3H 2 S + 6NaCl,
AlCl 3 + 3AgNO 3 = 3AgCl + Al (NO 3) 3.
Risposta... Cloruro di alluminio.
3. Quando brucia in presenza di ossigeno, il gas incolore A con un odore caratteristico pungente forma un altro gas B, incolore e inodore, che reagisce con il litio a temperatura ambiente per formare il solido C. Identificare le sostanze, annotare le equazioni di reazione.
Soluzione
Sostanza A - NH 3,
sostanza B - N 2,
sostanza - Li 3 N.
4NH 3 + 3O 2 2N 2 + 6H 2 O,
N 2 + 6Li = 2Li 3 N.
Risposta... NH3, N2, Li3N.
4. Il gas incolore A con un caratteristico odore pungente reagisce con un altro gas incolore B che odora di uova marce. Come risultato della reazione, si formano C semplice e una sostanza complessa. La sostanza C reagisce con il rame per formare un sale nero. Identificare le sostanze, dare le equazioni di reazione.
Risposta... SO2, H2S, S.
5. Un gas incolore A con un odore caratteristico pungente, più leggero dell'aria, reagisce con un acido forte B e si forma il sale C, la cui soluzione acquosa non forma precipitati né con cloruro di bario né con nitrato d'argento. Identificare le sostanze, fornire le equazioni di reazione (una delle possibili opzioni).
Risposta... NH3, HNO3, NH4NO3.
6. La sostanza semplice A, formata dagli atomi del secondo elemento più abbondante nella crosta terrestre, reagisce quando riscaldata con ossido di ferro (II), a seguito del quale si forma il composto B, che è insolubile in soluzioni acquose di alcali e acidi ( ad eccezione dell'acido fluoridrico). La sostanza B, una volta fusa con la calce viva, forma un sale insolubile C. Identificare le sostanze, fornire le equazioni di reazione (una delle possibili opzioni).
Risposta... Si, SiO2, CaSiO3.
7. Il composto bruno A, insolubile in acqua, si decompone per riscaldamento formando due ossidi, uno dei quali è l'acqua. Un altro ossido, B, viene ridotto dal carbonio per formare il metallo C, il secondo metallo più abbondante in natura. Identifica le sostanze, scrivi le equazioni di reazione.
Risposta... Fe (OH) 3, Fe 2 O 3, Fe.
8. La sostanza A, che fa parte di uno dei minerali più comuni, quando trattata con acido cloridrico forma il gas B. Quando la sostanza B reagisce quando viene riscaldata con la sostanza semplice C, si forma un solo composto: un gas combustibile incolore e inodore. Identificare le sostanze, dare le equazioni di reazione.
Risposta... CaCO3, CO2, C.
9. Il metallo leggero A, che reagisce con l'acido solforico diluito, ma non reagisce a freddo con l'acido solforico concentrato, reagisce con la soluzione di idrossido di sodio, formando così un gas e un sale B. Quando l'acido cloridrico viene aggiunto alla sostanza B, si forma il sale C Identificare sostanze, dare equazioni reazioni.
Risposta... Al, NaAlO 2, NaCl.
10. La sostanza A è un metallo bianco-argento morbido e ben tagliato, più leggero dell'acqua. Quando la sostanza A interagisce con una sostanza semplice B, si forma il composto C, che è solubile in acqua per formare una soluzione alcalina. Quando la sostanza C viene trattata con acido cloridrico, viene rilasciato un gas dall'odore sgradevole e si forma del sale, che fa diventare viola la fiamma del bruciatore. Identificare le sostanze, dare le equazioni di reazione.
Risposta... K, S, K 2 S.
11. Il gas incolore A con un odore caratteristico pungente viene ossidato dall'ossigeno in presenza di un catalizzatore al composto B, che è un liquido volatile. La sostanza B, reagendo con la calce viva, forma il sale C. Identificare le sostanze, fornire le equazioni di reazione.
Risposta... SO2,SO3,CaSO4.
12. La sostanza semplice A, liquida a temperatura ambiente, reagisce con un metallo leggero bianco-argenteo B, formando il sale C, che, trattato con una soluzione alcalina, dà un precipitato bianco che si dissolve in un eccesso di alcali. Identificare le sostanze, dare le equazioni di reazione.
Risposta... Br2, Al, AlBr 3.
13. Una sostanza gialla, solida e semplice A reagisce con un metallo leggero bianco-argenteo B, determinando la formazione di sale C, che idrolizza completamente in una soluzione acquosa per formare un precipitato bianco e un gas velenoso dall'odore sgradevole. Identificare le sostanze, dare le equazioni di reazione.
Risposta... S, Al, Al 2 S 3.
14. Una semplice sostanza gassosa instabile A si trasforma in un'altra sostanza semplice B, nella cui atmosfera brucia il metallo C; il prodotto di questa reazione è un ossido in cui il metallo si trova in due stati di ossidazione. Identificare le sostanze, dare le equazioni di reazione.
Risposta... O3, O2, Fe.
15. Una sostanza cristallina viola scuro A si decompone per riscaldamento con la formazione di una semplice sostanza gassosa B, nella cui atmosfera la semplice sostanza C brucia, formando un gas incolore e inodore che è incluso in piccole quantità nell'aria. Identificare le sostanze, dare le equazioni di reazione.
Risposta... KMnO4,O2,C.
16. La sostanza semplice A, che è un semiconduttore, reagisce con la sostanza gassosa semplice B per formare il composto C, che non si dissolve in acqua. Quando fusa con alcali, la sostanza C forma composti chiamati vetri solubili. Identificare le sostanze, fornire le equazioni di reazione (una delle possibili opzioni).
Risposta... Si, O2, SiO2.
17. Il gas A velenoso e incolore con un odore sgradevole si decompone per riscaldamento in sostanze semplici, una delle quali B è un solido giallo. La combustione della sostanza B produce un gas C incolore con un odore sgradevole, che scolorisce molte vernici organiche. Identificare le sostanze, dare le equazioni di reazione.
Risposta... H2S,S,SO2.
18. Il composto volatile di idrogeno A brucia nell'aria per formare la sostanza B, che è solubile in acido fluoridrico. Quando la sostanza B si fonde con l'ossido di sodio, si forma un sale solubile in acqua C. Identificare le sostanze, fornire le equazioni di reazione.
Risposta... SiH4, SiO2, Na2SiO3.
19. Il composto A, che è poco solubile in acqua, è bianco, per calcinazione ad alte temperature con carbone e sabbia in assenza di ossigeno, forma un semplice composto B, che esiste in diverse modificazioni allotropiche. Quando questa sostanza viene bruciata nell'aria, si forma il composto C, che si dissolve in acqua per formare un acido in grado di formare tre serie di sali. Identifica le sostanze, scrivi le equazioni di reazione.
Risposta... Ca 3 (PO 4) 2, P, P 2 O 5.
* Il segno +/– significa che questa reazione non avviene con tutti i reagenti o in condizioni specifiche.
Continua
Ricerca nazionale Università politecnica di Tomsk
Istituto risorse naturali Geoecologia e geochimica
Cromo
Per disciplina:
Chimica
Completato:
studente del gruppo 2G41 Tkacheva Anastasia Vladimirovna 29/10/2014
Controllato:
insegnante Stas Nikolay Fedorovich
Posizione nel sistema periodico
Cromo- un elemento di un sottogruppo laterale del 6o gruppo del 4° periodo del sistema periodico di elementi chimici di D.I.Mendeleev con numero atomico 24. È designato dal simbolo Cr(lat. Cromo). sostanza semplice cromo- metallo solido, bianco bluastro. Il cromo è talvolta indicato come metalli ferrosi.
struttura dell'atomo
17 Cl) 2) 8) 7 - schema della struttura dell'atomo
1s2s2p3s3p- formula elettronica
L'atomo si trova nel III periodo e ha tre livelli di energia
L'atomo si trova in VII nel gruppo, nel sottogruppo principale - al livello di energia esterna di 7 elettroni
Proprietà dell'elemento
Proprietà fisiche
Il cromo è un metallo bianco lucido con reticolo cubico a corpo centrato, a = 0,28845 nm, caratterizzato da durezza e fragilità, con densità di 7,2 g/cm 3, uno dei metalli puri più duri (secondo solo a berillio, tungsteno e uranio ), con un punto di fusione di 1903 gradi. E con un punto di ebollizione di circa 2570 gradi. C. Nell'aria, la superficie del cromo è ricoperta da un film di ossido, che lo protegge da un'ulteriore ossidazione. L'aggiunta di carbonio al cromo ne aumenta ulteriormente la durezza.
Proprietà chimiche
Il cromo in condizioni normali è un metallo inerte, quando riscaldato diventa piuttosto attivo.
Interazione con i non metalli
Quando riscaldato sopra i 600 ° C, il cromo brucia in ossigeno:
4Cr + 3O 2 = 2Cr 2 O 3.
Reagisce con il fluoro a 350 ° , con il cloro - a 300 ° , con il bromo - alla temperatura del calore rosso, formando alogenuri di cromo (III):
2Cr + 3Cl 2 = 2CrCl 3.
Reagisce con l'azoto a temperature superiori a 1000°C con formazione di nitruri:
2Cr + N2 = 2CrN
o 4Cr + N 2 = 2Cr 2 N.
2Cr + 3S = Cr2S 3.
Reagisce con boro, carbonio e silicio per formare boruri, carburi e siliciuri:
Cr + 2B = CrB 2 (è possibile la formazione di Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 4),
2Cr + 3C = Cr 2 C 3 (è possibile la formazione di Cr 23 C 6, Cr 7 B 3),
Cr + 2Si = CrSi 2 (è possibile la formazione di Cr 3 Si, Cr 5 Si 3, CrSi).
Non interagisce direttamente con l'idrogeno.
Interazione con l'acqua
In uno stato incandescente finemente suddiviso, il cromo reagisce con l'acqua, formando ossido di cromo (III) e idrogeno:
2Cr + 3H 2 O = Cr 2 O 3 + 3H 2
5interazione con acidi
Nella serie elettrochimica delle tensioni dei metalli, il cromo è fino all'idrogeno, sposta l'idrogeno dalle soluzioni di acidi non ossidanti:
Cr + 2HCl = CrCl 2 + H 2;
Cr + H 2 SO 4 = CrSO 4 + H 2.
In presenza di ossigeno atmosferico si formano sali di cromo (III):
4Cr + 12HCl + 3O 2 = 4CrCl 3 + 6H 2 O.
Gli acidi nitrico e solforico concentrati passivano il cromo. Il cromo può dissolversi in essi solo con un forte riscaldamento, si formano sali di cromo (III) e prodotti di riduzione dell'acido:
2Cr + 6H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O;
Cr + 6HNO 3 = Cr (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.
Interazione con reagenti alcalini
Nelle soluzioni acquose di alcali, il cromo non si dissolve, reagisce lentamente con l'alcali si scioglie con la formazione di cromiti e il rilascio di idrogeno:
2Cr + 6KOH = 2KCrO 2 + 2K 2 O + 3H 2.
Reagisce con fusi alcalini di agenti ossidanti, ad esempio clorato di potassio, mentre il cromo viene convertito in cromato di potassio:
Cr + KClO 3 + 2KOH = K 2 CrO 4 + KCl + H 2 O.
Recupero di metalli da ossidi e sali
Il cromo è un metallo attivo in grado di sostituire i metalli dalle soluzioni dei loro sali: 2Cr + 3CuCl 2 = 2CrCl 3 + 3Cu.
Proprietà di una sostanza semplice
Stabile all'aria grazie alla passivazione. Per lo stesso motivo non reagisce con gli acidi solforico e nitrico. Brucia a 2000°C con formazione di ossido di cromo (III) verde Cr 2 O 3, che ha proprietà anfotere.
Sono stati sintetizzati composti di cromo con boro (boruri Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 2, CrB 4 e Cr 5 B 3), con carbonio (carburi Cr 23 C 6, Cr 7 C 3 e Cr 3 C 2 ), con silicio (silicidi Cr 3 Si, Cr 5 Si 3 e CrSi) e azoto (nitruri CrN e Cr 2 N).
Composti di Cr (+2)
Lo stato di ossidazione +2 corrisponde all'ossido basico CrO (nero). I sali di Cr 2+ (soluzioni blu) si ottengono per riduzione di sali o dicromati di Cr 3+ con zinco in ambiente acido ("con idrogeno al momento dell'isolamento"):
Tutti questi sali di Cr 2+ sono agenti riducenti forti, nella misura in cui spostano l'idrogeno dall'acqua quando si trovano a riposo. L'ossigeno nell'aria, specialmente in un ambiente acido, ossida il Cr 2+, per cui la soluzione blu diventa rapidamente verde.
L'idrossido marrone o giallo di Cr (OH) 2 precipita quando gli alcali vengono aggiunti a soluzioni di sali di cromo (II).
Sono stati sintetizzati dialogenuri di cromo CrF 2, CrCl 2, CrBr 2 e CrI 2
Cr (+3) composti
Lo stato di ossidazione +3 corrisponde all'ossido anfotero Cr 2 O 3 e all'idrossido Cr (OH) 3 (entrambi sono verdi). Questo è lo stato di ossidazione più stabile del cromo. I composti del cromo in questo stato di ossidazione hanno un colore dal lilla sporco (ione 3+) al verde (gli anioni sono presenti nella sfera di coordinazione).
Cr 3+ tende a formare doppi solfati del tipo M I Cr (SO 4) 2 12H 2 O (allume)
L'idrossido di cromo (III) si ottiene agendo con ammoniaca su soluzioni di sali di cromo (III):
Cr + 3NH + 3H2O → Cr (OH) ↓ + 3NH
Puoi usare soluzioni di alcali, ma nel loro eccesso si forma un complesso idrossido solubile:
Cr + 3OH → Cr (OH) ↓
Cr (OH) + 3OH →
Fondendo Cr 2 O 3 con alcali si ottengono cromiti:
Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + H2O
L'ossido di cromo (III) non calcinato si dissolve in soluzioni alcaline e acidi:
Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3H2O
Quando i composti di cromo (III) vengono ossidati in un mezzo alcalino, si formano composti di cromo (VI):
2Na + 3HO → 2NaCrO + 2NaOH + 8HO
Lo stesso accade quando l'ossido di cromo (III) viene fuso con alcali e agenti ossidanti, o con alcali nell'aria (la massa fusa acquisisce così un colore giallo):
2Cr2O3 + 8NaOH + 3O2 → 4Na2CrO4 + 4H2O
Composti di cromo (+4)[
Con l'attenta decomposizione dell'ossido di cromo (VI) CrO 3 in condizioni idrotermali si ottiene l'ossido di cromo (IV) CrO 2 che è ferromagnetico e ha conduttività metallica.
Tra i tetraalogenuri di cromo, CrF 4 è stabile, il tetracloruro di cromo CrCl 4 esiste solo nei vapori.
Composti di cromo (+6)
Lo stato di ossidazione +6 corrisponde all'ossido di cromo (VI) acido CrO 3 e ad un numero di acidi tra i quali esiste un equilibrio. I più semplici sono H 2 CrO 4 cromico e H 2 Cr 2 O 7 bicromico. Formano due serie di sali: cromati gialli e dicromati arancioni, rispettivamente.
L'ossido di cromo (VI) CrO 3 è formato dall'interazione di acido solforico concentrato con soluzioni di dicromato. Un tipico ossido acido, quando interagisce con l'acqua, forma acidi cromici forti e instabili: cromico H 2 CrO 4, dicromico H 2 Cr 2 O 7 e altri isopoliacidi con la formula generale H 2 Cr n O 3n + 1. Un aumento del grado di polimerizzazione si verifica con una diminuzione del pH, cioè un aumento dell'acidità.
DEFINIZIONE
Cromo- il ventiquattresimo elemento della Tavola Periodica. Denominazione - Cr dal latino "chromium". Situato nel quarto periodo, gruppo VIB. Si riferisce ai metalli. Il nucleo ha una carica di 24.
Il cromo è contenuto nella crosta terrestre in una quantità dello 0,02% (in peso). In natura, si presenta principalmente sotto forma di minerale di ferro cromo FeO × Cr 2 O 3.
Il cromo è un metallo duro lucido (Fig. 1), che fonde a 1890 o C; la sua densità è 7,19 g / cm 3. A temperatura ambiente, il cromo è resistente sia all'acqua che all'aria. Gli acidi solforico e cloridrico diluiti dissolvono il cromo per rilasciare idrogeno. Nell'acido nitrico concentrato a freddo, il cromo è insolubile e dopo la lavorazione diventa passivo.
Riso. 1. Cromo. Aspetto esteriore.
Peso atomico e molecolare del cromo
DEFINIZIONE
Peso molecolare relativo della sostanza(M r) è un numero che mostra quante volte la massa di una data molecola è maggiore di 1/12 della massa di un atomo di carbonio, e massa atomica relativa di un elemento(A r) - quante volte la massa media degli atomi di un elemento chimico è maggiore di 1/12 della massa di un atomo di carbonio.
Poiché allo stato libero il cromo esiste sotto forma di molecole monoatomiche di Cr, i valori delle sue masse atomiche e molecolari coincidono. Sono pari a 51,9962.
Isotopi di cromo
È noto che in natura il cromo può essere sotto forma di quattro isotopi stabili 50 Cr, 52 Cr, 53 Cr e 54 Cr. I loro numeri di massa sono rispettivamente 50, 52, 53 e 54. Il nucleo dell'isotopo di cromo 50 Cr contiene ventiquattro protoni e ventisei neutroni, e il resto degli isotopi differisce da esso solo per il numero di neutroni.
Esistono isotopi artificiali di cromo con numeri di massa da 42 a 67, tra cui il più stabile è 59 Cr con un'emivita di 42,3 minuti, nonché un isotopo nucleare.
Ioni di cromo
Al livello energetico esterno dell'atomo di cromo, ci sono sei elettroni, che sono valenza:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1.
Come risultato dell'interazione chimica, il cromo cede i suoi elettroni di valenza, ad es. è il loro donatore e si trasforma in uno ione caricato positivamente:
Cr 0 -2e → Cr 2+;
Cr 0 -3e → Cr 3+;
Cr 0 -6e → Cr 6+.
Molecola e atomo di cromo
Allo stato libero, il cromo esiste sotto forma di molecole monoatomiche di Cr. Ecco alcune proprietà che caratterizzano l'atomo e la molecola di cromo:
Leghe di cromo
Il cromo metallico viene utilizzato per la cromatura e anche come uno dei componenti più importanti degli acciai legati. L'introduzione del cromo nell'acciaio ne aumenta la resistenza alla corrosione sia in mezzi acquosi a temperature normali che in gas a temperature elevate. Inoltre, gli acciai al cromo hanno una maggiore durezza. Il cromo fa parte degli acciai inossidabili, resistenti agli acidi e al calore.
Esempi di problem solving
ESEMPIO 1
ESEMPIO 2
| Esercizio | L'ossido di cromo (VI) del peso di 2 g è stato sciolto in acqua del peso di 500 g Calcolare la frazione in massa di acido cromico H 2 CrO 4 nella soluzione risultante. |
| Soluzione | Scriviamo l'equazione di reazione per la produzione di acido cromico dall'ossido di cromo (VI): CrO3 + H2O = H2CrO4. Trova la massa della soluzione: m soluzione = m (CrO 3) + m (H 2 O) = 2 + 500 = 502 g. n (CrO 3) = m (CrO 3) / M (CrO 3); n (CrO3) = 2/100 = 0,02 mol. Secondo l'equazione di reazione n (CrO 3): n (H 2 CrO 4) = 1: 1, che significa n (CrO 3) = n (H 2 CrO 4) = 0,02 mol. Quindi la massa di acido cromico sarà uguale (massa molare - 118 g / mol): m (H 2 CrO 4) = n (H 2 CrO 4) × M (H 2 CrO 4); m (H 2 CrO 4) = 0,02 × 118 = 2,36 g. La frazione in massa di acido cromico nella soluzione è: ω = m soluto / m soluzione × 100%; ω (H 2 CrO 4) = m soluto (H 2 CrO 4) / m soluzione × 100%; (H 2 CrO 4) = 2,36 / 502 × 100% = 0,47%. |
| Risposta | La frazione in massa dell'acido cromico è dello 0,47%. |
La scoperta del cromo si riferisce al periodo di rapido sviluppo della ricerca chimica e analitica di sali e minerali. In Russia, i chimici hanno mostrato particolare interesse per l'analisi dei minerali trovati in Siberia e quasi sconosciuti nell'Europa occidentale. Uno di questi minerali era il minerale di piombo rosso siberiano (crocoite), descritto da Lomonosov. Il minerale è stato studiato, ma in esso sono stati trovati nient'altro che ossidi di piombo, ferro e alluminio. Tuttavia, nel 1797, Vauckelin, dopo aver bollito un campione finemente macinato del minerale con potassio e carbonato di piombo precipitato, ricevette una soluzione rosso-arancio. Da questa soluzione cristallizzò un sale rosso rubino, dal quale furono isolati l'ossido e il metallo libero, diverso da tutti i metalli conosciuti. Vauquelen lo ha chiamato Cromo ( Cromo ) dal greco- colorazione, colore; la verità qui non era la proprietà del metallo, ma dei suoi sali dai colori vivaci.
Essere nella natura.
Il minerale di cromo più importante di importanza pratica è la cromite, la cui composizione approssimativa corrisponde alla formula FeCrO 4.
Si trova in Asia Minore, negli Urali, nel Nord America, nell'Africa meridionale. Anche il suddetto minerale di crocoite, PbCrO 4, è di importanza tecnica. L'ossido di cromo (3) e alcuni dei suoi altri composti si trovano anche in natura. Nella crosta terrestre il contenuto di cromo in termini di metallo è dello 0,03%. Il cromo si trova nel Sole, nelle stelle, nei meteoriti.
Proprietà fisiche.
Il cromo è un metallo bianco, duro e fragile, estremamente resistente chimicamente agli acidi e agli alcali. Si ossida all'aria e presenta un sottile film di ossido trasparente sulla sua superficie. Il cromo ha una densità di 7,1 g / cm 3, il suo punto di fusione è +1875 0 .
Ricezione.
Con un forte riscaldamento del minerale di ferro di cromo con carbone, cromo e ferro vengono ridotti:
FeO * Cr 2 O 3 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO
Come risultato di questa reazione, si forma una lega di cromo con ferro, che è caratterizzata da un'elevata resistenza. Per ottenere cromo puro, viene ridotto dall'ossido di cromo (3) con alluminio:
Cr 2 O 3 + 2Al = Al 2 O 3 + 2Cr
In questo processo vengono solitamente utilizzati due ossidi: Cr 2 O 3 e CrO 3
Proprietà chimiche.
Grazie al sottile film protettivo di ossido che ricopre la superficie cromata, è altamente resistente agli acidi e alcali aggressivi. Il cromo non reagisce con gli acidi nitrico e solforico concentrati, così come con l'acido fosforico. Il cromo interagisce con gli alcali a t = 600-700 ° C. Tuttavia, il cromo interagisce con gli acidi solforico e cloridrico diluiti, sostituendo l'idrogeno:
2Cr + 3H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2
2Cr + 6HCl = 2CrCl 3 + 3H 2
Ad alte temperature, il cromo brucia in ossigeno, formando ossido (III).
Il cromo caldo reagisce con il vapore acqueo:
2Cr + 3H 2 O = Cr 2 O 3 + 3H 2
Il cromo ad alte temperature reagisce anche con alogeni, alogeni - con idrogeno, zolfo, azoto, fosforo, carbone, silicio, boro, ad esempio:
Cr + 2HF = CrF 2 + H 2
2Cr + N2 = 2CrN
2Cr + 3S = Cr 2 S 3
Cr + Si = CrSi
Le suddette proprietà fisiche e chimiche del cromo hanno trovato la loro applicazione in vari campi della scienza e della tecnologia. Ad esempio, il cromo e le sue leghe vengono utilizzati per ottenere rivestimenti ad alta resistenza e resistenti alla corrosione nell'ingegneria meccanica. Le leghe di ferrocromo sono utilizzate come utensili per il taglio dei metalli. Le leghe cromate hanno trovato applicazione nella tecnologia medica, nella produzione di apparecchiature per il trattamento chimico.
La posizione del cromo nella tavola periodica degli elementi chimici:
Il cromo è a capo del sottogruppo VI del gruppo della tavola periodica degli elementi. La sua formula elettronica è la seguente:
24 Cr IS 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 5 4S 1
Nel riempimento degli orbitali con elettroni sull'atomo di cromo, viene violata la regolarità, secondo la quale l'orbitale 4S dovrebbe essere prima riempito fino allo stato 4S 2. Tuttavia, poiché l'orbitale 3d occupa una posizione energetica più favorevole nell'atomo di cromo, viene riempito fino a un valore di 4d 5. Questo fenomeno si osserva negli atomi di alcuni altri elementi di sottogruppi secondari. Il cromo può presentare stati di ossidazione da +1 a +6. I più stabili sono i composti del cromo con stati di ossidazione +2, +3, +6.
Composti di cromo bivalente.
L'ossido di cromo (II) CrO è una polvere nera piroforica (la piroforicità è la capacità di accendersi nell'aria in uno stato finemente suddiviso). CrO si dissolve in acido cloridrico diluito:
CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O
In aria, quando riscaldato sopra 100 0 С, CrO si trasforma in Cr 2 O 3.
I sali di cromo bivalente si formano sciogliendo il cromo metallico in acidi. Queste reazioni avvengono in un'atmosfera di un gas a bassa attività (ad esempio H 2), perché in presenza di aria il Cr (II) si ossida facilmente a Cr (III).
L'idrossido di cromo si ottiene sotto forma di precipitato giallo per azione di una soluzione alcalina su cloruro di cromo (II):
CrCl 2 + 2NaOH = Cr (OH) 2 + 2NaCl
Cr (OH) 2 ha proprietà basiche ed è un agente riducente. Lo ione Cr2 + idratato è di colore blu pallido. Una soluzione acquosa di CrCl 2 è di colore blu. Nell'aria, in soluzioni acquose, i composti di Cr (II) vengono convertiti in composti di Cr (III). Questo è particolarmente pronunciato per l'idrossido di Cr (II):
4Cr (OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Cr (OH) 3
Composti di cromo trivalente.
L'ossido di cromo (III) Cr 2 O 3 è una polvere refrattaria verde. La durezza è vicina al corindone. In laboratorio, si può ottenere riscaldando il bicromato di ammonio:
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2
Cr 2 O 3 - ossido anfotero, quando la fusione con alcali forma cromiti: Cr 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O
L'idrossido di cromo è anche un composto anfotero:
Cr (OH) 3 + HCl = CrCl 3 + 3H 2 O
Cr (OH) 3 + NaOH = NaCrO 2 + 2H 2 O
Anidro CrCl 3 ha l'aspetto di foglie viola scuro, è completamente insolubile in acqua fredda, si dissolve molto lentamente quando viene bollito. Cromo anidro (III) solfato Cr 2 (SO 4) 3 rosa, anche poco solubile in acqua. In presenza di agenti riducenti forma solfato di cromo viola Cr 2 (SO 4) 3 * 18H 2 O. Sono noti anche idrati di solfato di cromo verde contenenti meno acqua. Allume di cromo KCr (SO 4) 2 * 12H 2 O cristallizza da soluzioni contenenti solfato di cromo viola e solfato di potassio. Una soluzione di allume di cromo diventa verde quando riscaldata a causa della formazione di solfati.
Reazioni con cromo e suoi composti
Quasi tutti i composti di cromo e le loro soluzioni sono intensamente colorati. Avendo una soluzione incolore o un precipitato bianco, molto probabilmente possiamo concludere che non c'è cromo.
- Riscaldiamo fortemente alla fiamma di un bruciatore su una tazza di porcellana una quantità di dicromato di potassio tale da adattarsi alla punta di un coltello. Il sale non rilascerà acqua di cristallizzazione, ma fonderà ad una temperatura di circa 400°C con formazione di un liquido scuro. Lo scaldiamo ancora per qualche minuto a fuoco vivace. Dopo il raffreddamento, sul frammento si forma un precipitato verde. Ne scioglieremo una parte in acqua (diventa gialla) e lasceremo l'altra parte sul frammento. Il sale si decompone per riscaldamento, dando luogo alla formazione di un cromato di potassio giallo solubile K 2 CrO 4 e Cr 2 O 3 verde.
- Sciogliere 3 g di dicromato di potassio in polvere in 50 ml di acqua. Aggiungere un po' di carbonato di potassio a una parte. Si dissolverà con l'evoluzione della CO 2 e il colore della soluzione diventerà giallo chiaro. Il cromato è formato dal dicromato di potassio. Se ora aggiungi una soluzione al 50% di acido solforico in porzioni, apparirà di nuovo il colore rosso-giallo del dicromato.
- Versare 5 ml in una provetta. soluzione di dicromato di potassio, bollire con 3 ml di acido cloridrico concentrato sotto corrente. Il cloro gassoso tossico giallo-verde viene rilasciato dalla soluzione, perché il cromato ossiderà HCl a Cl 2 e H 2 O. Il cromato stesso si trasformerà in cloruro verde di cromo trivalente. Può essere isolato per evaporazione della soluzione e quindi, fuso con soda e salnitro, convertito in cromato.
- Quando si aggiunge una soluzione di nitrato di piombo, precipita il cromato di piombo giallo; quando si interagisce con una soluzione di nitrato d'argento, si forma un precipitato rosso-marrone di cromato d'argento.
- Aggiungere acqua ossigenata alla soluzione di dicromato di potassio e acidificare la soluzione con acido solforico. La soluzione assume un colore blu intenso a causa della formazione di perossido di cromo. Il perossido, agitato con una certa quantità di etere, entrerà nel solvente organico e lo colorerà di blu. Questa reazione è specifica per il cromo ed è molto sensibile. Può rilevare il cromo in metalli e leghe. Prima di tutto, devi sciogliere il metallo. Durante l'ebollizione prolungata con acido solforico al 30% (è possibile aggiungere anche acido cloridrico), il cromo e molti acciai si dissolvono parzialmente. La soluzione risultante contiene solfato di cromo (III). Per poter effettuare la reazione di rilevazione, la neutralizziamo prima con soda caustica. Precipita un idrossido di cromo (III) grigio-verde, che si dissolverà in un eccesso di NaOH e formerà cromite di sodio verde. Filtrare la soluzione e aggiungere il 30% di perossido di idrogeno. Quando riscaldata, la soluzione diventa gialla, poiché la cromite viene ossidata a cromato. L'acidificazione risulterà in un colore blu della soluzione. Il composto colorato può essere estratto agitando con etere.
Reazioni analitiche per ioni cromo.
- Aggiungere una soluzione di NaOH 2M a 3-4 gocce di una soluzione di cloruro di cromo CrCl 3 fino a quando il precipitato inizialmente precipitato si dissolve. Notare il colore del cromite di sodio risultante. Riscaldare la soluzione risultante a bagnomaria. Cosa succede allora?
- Aggiungere un volume uguale di soluzione di NaOH 8M e 3-4 gocce di soluzione di H 2 O 2 al 3% a 2-3 gocce di soluzione di CrCl 3 . Riscaldare la miscela di reazione a bagnomaria. Cosa succede allora? Quale precipitato si forma se si neutralizza la soluzione colorata risultante, aggiungendovi CH 3 COOH e quindi Pb (NO 3) 2?
- Versare 4-5 gocce di soluzioni di solfato di cromo Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 e KMnO 4 in una provetta. Riscaldare la miscela di reazione per alcuni minuti a bagnomaria. Notare il cambiamento di colore nella soluzione. Cosa l'ha causato?
- Aggiungere 2-3 gocce di soluzione di H 2 O 2 a 3-4 gocce di soluzione di K 2 Cr 2 O 7 acidificata con acido nitrico e mescolare. L'apparente colorazione blu della soluzione è dovuta alla comparsa dell'acido percromico H 2 CrO 6:
Cr 2 O 7 2- + 4H 2 O 2 + 2H + = 2H 2 CrO 6 + 3H 2 O
Prestare attenzione alla rapida decomposizione di H 2 CrO 6:
2H 2 CrO 6 + 8H + = 2Cr 3+ + 3O 2 + 6H 2 O
blu verde
L'acido percromico è significativamente più stabile nei solventi organici.
- Aggiungere 5 gocce di alcool isoamilico, 2-3 gocce di soluzione di H 2 O 2 a 3-4 gocce di una soluzione di K 2 Cr 2 O 7 acidificata con acido nitrico e agitare la miscela di reazione. Lo strato di solvente organico che galleggia verso l'alto è colorato in blu brillante. Il colore svanisce molto lentamente. Confrontare la stabilità di H 2 CrO 6 nelle fasi organica e acquosa.
- L'interazione degli ioni CrO 4 2- e Ba 2+ fa precipitare un precipitato giallo di cromato di bario BaCrO 4.
- Il nitrato d'argento forma un precipitato di cromato d'argento rosso mattone con ioni CrO 4 2 .
- Prendi tre provette. Metti 5-6 gocce di soluzione K 2 Cr 2 O 7 in uno di essi, nel secondo - lo stesso volume di soluzione K 2 CrO 4, e nel terzo - tre gocce di entrambe le soluzioni. Quindi aggiungere tre gocce di soluzione di ioduro di potassio a ciascuna provetta. Spiega il risultato ottenuto. Acidificare la soluzione nella seconda provetta. Cosa succede allora? Come mai?
Divertenti esperimenti con i composti del cromo
- Una miscela di CuSO 4 e K 2 Cr 2 O 7 diventa verde quando si aggiunge l'alcali e diventa gialla in presenza di acido. Riscaldando 2 mg di glicerina con una piccola quantità di (NH 4) 2 Cr 2 O 7, seguito dall'aggiunta di alcol, dopo filtrazione si ottiene una soluzione verde brillante che, quando viene aggiunta l'acido, diventa gialla e diventa verde in un mezzo neutro o alcalino.
- Mettere al centro di un barattolo con una "miscela rubino" di termite - accuratamente pestata e posta in un foglio di alluminio Al 2 O 3 (4,75 g) con l'aggiunta di Cr 2 O 3 (0,25 g). Per evitare che il barattolo si raffreddi più a lungo, è necessario seppellirlo sotto il bordo superiore nella sabbia, e dopo aver dato fuoco alla termite e l'inizio della reazione, coprirlo con un foglio di ferro e ricoprirlo di sabbia. Scava il barattolo in un giorno. Di conseguenza, si forma una polvere rosso rubino.
- 10 g di dicromato di potassio vengono triturati con 5 g di sodio o nitrato di potassio e 10 g di zucchero. La miscela viene inumidita e mescolata con collodio. Se la polvere viene premuta in un tubo di vetro, quindi spingi fuori il bastoncino e gli dai fuoco dall'estremità, allora un "serpente" inizierà a strisciare, prima nero e dopo il raffreddamento - verde. Un'asta con un diametro di 4 mm brucia a una velocità di circa 2 mm al secondo e si allunga 10 volte.
- Se si mescolano soluzioni di solfato di rame e dicromato di potassio e si aggiunge una piccola soluzione di ammoniaca, precipiterà un precipitato marrone amorfo della composizione 4CuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O, che si dissolve in acido cloridrico con la formazione di una soluzione gialla, e in eccesso di ammoniaca si ottiene una soluzione verde. Se si aggiunge ulteriore alcol a questa soluzione, si formerà un precipitato verde, che dopo la filtrazione diventa blu e dopo l'essiccazione - blu-viola con scintillii rossi, chiaramente visibili sotto una forte luce.
- L'ossido di cromo rimasto dopo gli esperimenti "vulcano" o "serpente del faraone" può essere rigenerato. Per fare ciò è necessario fondere 8 g di Cr 2 O 3 e 2 g di Na 2 CO 3 e 2,5 g di KNO 3 e trattare la lega raffreddata con acqua bollente. Si ottiene un cromato solubile, che può essere convertito in altri composti di Cr (II) e Cr (VI), compreso il bicromato di ammonio originario.
Esempi di transizioni redox che coinvolgono il cromo e i suoi composti
1. Cr 2 O 7 2- - Cr 2 O 3 - CrO 2 - - Cr O 4 2- - Cr 2 O 7 2-
a) (NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O 
b) Cr 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O
c) 2NaCrO 2 + 3Br 2 + 8NaOH = 6NaBr + 2Na 2 CrO 4 + 4H 2 O
d) 2Na 2 CrO 4 + 2HCl = Na 2 Cr 2 O 7 + 2NaCl + H 2 O
2. Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - CrCl 3 - Cr 2 O 7 2- - CrO 4 2-
a) 2Cr (OH) 2 + 1 / 2O 2 + H 2 O = 2Cr (OH) 3
b) Cr (OH) 3 + 3HCl = CrCl 3 + 3H 2 O
c) 2CrCl 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 O = K 2 Cr 2 O 7 + 2Mn (OH) 2 + 6HCl
d) K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH = 2K 2 CrO 4 + H 2 O
3. CrO - Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - Cr (NO 3) 3 - Cr 2 O 3 - CrO - 2
Cr 2+
a) CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O
b) CrO + H 2 O = Cr (OH) 2
c) Cr (OH) 2 + 1 / 2O 2 + H 2 O = 2Cr (OH) 3
d) Cr (OH) 3 + 3HNO 3 = Cr (NO 3) 3 + 3H 2 O
e) 4Cr (NO 3) 3 = 2Cr 2 O 3 + 12NO 2 + O 2
f) Cr 2 O 3 + 2 NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O
Elemento cromato come artista
I chimici si sono spesso rivolti al problema della creazione di pigmenti artificiali per la pittura. Nei secoli XVIII-XIX fu sviluppata una tecnologia per ottenere molti materiali pittorici. Louis Nicolas Vauquelin nel 1797, che scoprì un elemento precedentemente sconosciuto di cromo nel minerale rosso siberiano, preparò una nuova vernice straordinariamente stabile: il verde cromo. Il suo cromoforo è ossido di cromo (III) idrato. Fu lanciato sotto il nome di "verde smeraldo" nel 1837. Successivamente L. Vauquelen propose diverse nuove vernici: barite, zinco e giallo cromo. Nel tempo, sono stati soppiantati dai pigmenti gialli e arancioni più persistenti a base di cadmio.
Il verde cromo è la vernice più forte e resistente alla luce, resistente ai gas atmosferici. I verdi di cromo macinati in olio hanno un grande potere coprente ed è in grado di essiccare rapidamente, quindi, dal XIX secolo. è ampiamente usato nella pittura. È di grande importanza nella pittura su porcellana. Il fatto è che i prodotti in porcellana possono essere decorati sia con vernice sottosmalto che soprasmalto. Nel primo caso, le vernici vengono applicate sulla superficie di un prodotto solo leggermente cotto, che viene poi ricoperto da uno strato di smalto. Segue la cottura principale ad alta temperatura: per sinterizzare la massa di porcellana e far rifluire lo smalto, i prodotti vengono riscaldati a 1350 - 1450 ° C. Pochissime vernici possono resistere a una temperatura così elevata senza cambiamenti chimici e ai vecchi tempi ce n'erano solo due: cobalto e cromo. L'ossido di cobalto nero applicato sulla superficie di un prodotto in porcellana viene fuso con lo smalto durante la cottura, interagendo chimicamente con esso. Il risultato sono silicati di cobalto blu brillante. Tali stoviglie di porcellana blu, decorate con il cobalto, sono ben note a tutti. L'ossido di cromo (III) non interagisce chimicamente con i componenti dello smalto e si trova semplicemente tra i frammenti di porcellana e lo smalto trasparente con uno strato "opaco".
Oltre al verde cromo, gli artisti usano vernici ottenute da wolkonskoite. Questo minerale del gruppo montmorillonite (un minerale argilloso della sottoclasse dei silicati complessi Na (Mo, Al), Si 4 O 10 (OH) 2 fu scoperto nel 1830 dal mineralogista russo Kemmerer e prese il nome da MN Volkonskaya, figlia del generale N. N. Raevsky, moglie del decabrista SG Volkonsky. Volkonskoite è un'argilla contenente fino al 24% di ossido di cromo, nonché ossidi di alluminio e ferro (III). La variabilità della composizione del minerale, che si trova negli Urali , nelle regioni di Perm e Kirov, determina il suo colore vario: dal colore di un abete invernale oscurato al colore verde brillante di una rana di palude.
Pablo Picasso ha chiesto ai geologi del nostro paese di studiare le riserve di volkonskoite, che conferisce alla vernice un tono unico e fresco. Attualmente è stato sviluppato un metodo per la produzione di wolkonskoite artificiale. È interessante notare che secondo la ricerca moderna, i pittori di icone russi usavano vernici di questo materiale nel Medioevo, molto prima della sua scoperta "ufficiale". I verdi Guinier (creati nel 1837) erano anche popolari tra gli artisti, la cui cromoforma è l'ossido di cromo idrato Cr 2 O 3 * (2-3) H 2 O, in cui parte dell'acqua è legata chimicamente e parte viene adsorbita. Questo pigmento conferisce alla vernice una tonalità smeraldo.
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