

Chrom:

-

podstawowe dane

-

występowanie i otrzymywanie

-

konfiguracja elektronowa atomu

-

właściwości fizyczne

-

właściwości chemiczne



Związki chromu (II)



Związki chromu (III)



Właściwości związków chromu na VI stopniu utlenienia



Podsumowanie

Podstawowe dane

Symbol

Cr

Nazwa łacińska

chromium

Nazwa angielska

chromium

Liczba atomowa

24

Masa atomowa

51,996 u

Elektroujemność

(Pauling)

1,6

Stopnie utlenienia

+2,+3,+6 (+1 ,

+4,+5)

Grupa 6 (VIB)
Okres 4
Blok energetyczny d

Izotopy
Występujący w przyrodzie chrom stanowi mieszaninę czterech różnych
izotopów; żaden z nich nie jest promieniotwórczy (

52

Cr – 84%,

50

Cr –

4,3%,53Cr – 9,5%,

54

Cr -2,3%. Wszystkie sztucznie otrzymane izotopy

są promieniotwórcze i nie mają większego znaczenia praktycznego.

Występowanie i otrzymywanie

Chrom zajmuje pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej
18 miejsce. Zajmuje także 4 miejsce pod względem rozpowszechnienia
wśród pierwiastków uważanych za ważne ze względu na ich rolę
biologiczną i toksyczność.

Występuje jako naturalny składnik skał, minerałów, gleby i wody oraz
gazów i pyłów wulkanicznych a także emisji wywołanej erozją skał i
gleby.

Duża jego ilość jest też emitowana do atmosfery przy wydobyciu rud i
ich przeróbce przez przemysł metalurgiczny i chemiczny.

W przyrodzie występuje w minerałach:
chromicie FeCr

2

O

4

, krokoicie PbCrO

4

, uwarowicie Ca

3

Cr

2

(SiO

4

)

3

, ochrze

chromowej Cr

2

O

3

i chromitycie Fe

2

O

3

×2Cr

2

O

3

.

Otrzymywanie:
Chrom otrzymuje się z rudy chromitowej przez jej prażenie w
obecności węglanu sodu, wymywanie wodą powstałego chromianu
sodu, przeprowadzenie go w dwuchromian (przez zakwaszenie
środowiska) i redukcji tak powstałego związku do tlenku chromu (III)
Cr

2

O

3

.

Dalszą redukcję do wolnego chromu przeprowadza się w procesie
aluminotermii:
Cr

2

O

3

+ 2Al --> Al

2

O

3

+ 2Cr + 109 kal.

Chrom o wysokim stopniu czystości uzyskuje się dzięki elektrolizie.

Aluminotermia - proces metalurgiczny polegający na redukcji
tlenków metali sproszkowanym aluminium; podczas procesu,
w wyniku utleniania aluminium, wydzielają się znaczne ilości ciepła,
co powoduje wzrost temperatury (do 3000°C)

Konfiguracja elektronowa atomu chromu

1

5

6

2

6

2

2

4

3

3

3

2

2

1

s

d

p

s

p

s

s

Dla chromu należałoby oczekiwać konfiguracji 3d

4

4s

2

, jednak

konfiguracja z pięcioma niesparowanymi elektronami o orbitalach 3d
okazuje się energetycznie bardziej korzystna i jeden z elektronów 4s
przechodzi do 3d
( promocja elektronowa).

Promocja elektronów
to zjawisko, które zachodzi w atomach i polega na
międzypoziomowym przeniesieniu elektronu na wolny orbital w celu
uzyskania
trwałej konfiguracji.Zjawisko to pojawia się wtedy, gdy różnica energii
między wypełnianymi poziomami jest niewielka, a zyski energetyczne
wynikające na przykład z większej symetrii orbitali są duże (np. Cu,
Ag, Nb,Ru).

Chrom należy do pierwiastków przejściowych bloku d
( zewnątrzprzejściowych)

Właściwości fizyczne chromu

Znane są dwie odmiany alotropowe chromu. Najpospolitsza -
trwała w temperaturze pokojowej - ma strukturę regularną,
przestrzennie centrowaną. Druga odmiana, trwała w wysokiej
temperaturze ma zwartą strukturę heksagonalną.

Stan skupienia

stały

Budowa

krystaliczna

Barwa

srebrzysta z niebieskawym

odcieniem

Gęstość

7,17 g/cm

3

( metal ciężki)

Twardość

wyjątkowo twardy

Kruchość

kruchy

Ciepło właściwe

450 J/(kg×K)

Temperatura topnienia

1856,85 °C

Temperatura wrzenia

2571,85 °C

Przewodność elektryczna

przewodnik (7,74*10

6

S/m)

Właściwości magnetyczne

paramagnetyk

Właściwości chemiczne chromu



Chrom podobnie jak mangan wykazuje dużą różnorodność połączeń

występując jako pierwiastek stechiometrycznie dwuwartościowy,
trójwartościowy i sześciowartościowy.
Związki chromu na stopniach utlenienia +1, +4 i +5 są trwałe tylko w
stanie stałym, w roztworach wodnych chrom(IV) i (V) ulega
dysproporcjonowaniu na chrom (III) i (VI).



Charakter chemiczny chromu wraz ze wzrostem stopnia utlenienia

zmienia się podobnie jak w przypadku manganu.
Na +II stopniu utlenienia – właściwości metaliczne (Cr

2+

)

Na +III stopniu utlenienia – właściwości amfoteryczne
Na +VI stopniu – właściwości niemetaliczne

stopień utlenienia

II

III

VI

przykład związku

CrO

Cr

2

O

3

CrO

3

przykład związku

Cr(OH)

2

Cr(OH)

3

CrO

4

2-

,Cr

2

O

7

2-

charakter
chemiczny

zasadowy

amfoteryczny kwaśny

własności
miemetaliczne

rosną

własności
utleniające

rosną



W temperaturze pokojowej jest odporny na działanie wody,

fluorowców, siarki, azotu, węgla,



Chrom ma ujemny potencjał standardowy, ale łatwo ulega

pasywacji w stężonych kwasach utleniających.



Reaguje z kwasem solnym lub tlenowymi rozcieńczonymi:

- bez dostępu tlenu – daje sole w których jest

dwuwartościowy

- z dostępem powietrza daje sole w których jest

trójwartościowy



Chrom nie utlenia się na powietrzu, dopiero silnie ogrzany ulega

utlenieniu.

A. Tlenek chromu (II)

Czarny tlenek chromu (II) CrO powstaje w wyniku utleniania
amalgamatu chromu tlenem atmosferycznym. Ogrzewany w
obecności powietrza wiąże tlen i rozżerzając się przechodzi w tlenek
chromu (III) Cr

2

O

3

4CrO +O

2

→ 2Cr

2

O

3

Ma charakter zasadowy

CrO + 2HCl →

CrCl

2

+ H

2

O; CrO + KOH – reakcja nie zachodzi

B. Sole chromu (II)

Są bardzo silnymi reduktorami. Jon Cr

2+

na zimno (w obecności jonów

obcych metali jako katalizatorów), a także w czystym roztworze na
gorąco, rozkłada wodę z wydzieleniem wodoru: Cr

2+

+ H

+

= Cr

3+

+ 1/2

H

2

Roztwory soli mają najczęściej barwę niebieską.

C. Wodorotlenek chromu(II)

Strąca się w postaci ciemno-brunatnego osadu z roztworu Cr

2+

po

dodaniu do niego mocnej zasady.
W czasie odwadniania odszczepia wodór i przechodzi w Cr

2

O

3

.

Amalgamaty to ogólna nazwa stopów metali, w których jednym z podstawowych
składników jest rtęć. Amalgamaty tworzy się poprzez rozpuszczenie innych metali
w rtęci w warunkach otoczenia, stąd stopy te można również uważać za roztwory,
przy czym mogą to być roztwory o ciekłym lub stałym stanie skupienia.

Związki chromu na II stopniu utlenienia

Związki chromu na III stopniu
utlenienia

A. Tlenek chromu(III)

(zielony)

Tlenek chromu(III) wykazuje charakter amfoteryczny

1. Reaguje z kwasami:

2. Reaguje z zasadami:

O

H

3

CrCl

2

HCl

6

O

Cr

2

3

3

2







4

2

3

2

NaCr(OH)

2

O

H

3

NaOH

2

O

Cr







B. Wodorotlenek chromu(III)

1. Reakcja z kwasami:

S: Osad Cr(OH)

3

rozpuścił się dając zielony

roztwór.

W: Wodorotlenek chromu(III) wszedł w reakcję
z HCl

O

H

3

CrCl

HCl

3

Cr(OH)

2

3

3







O

H

Cr

H

3

Cr(OH)

2

3

3











HCl

Osad
Cr(OH)

3

CrCl

3

2.Reakcja z zasadami:

Do osadu Cr(OH)

3

dodano roztwór wodorotlenku

sodu.

S. Osad znika, a ciecz przyjmuje zielone
zabarwienie.

W. Wodorotlenek chromu(III) wszedł w reakcję z
zasadą.





4

3

)

(

)

(

OH

Cr

Na

NaOH

OH

Cr





Na

3

CrO

3

Osad
Cr(OH)

3

NaOH

Wodorotlenek chromu (III)

ma charakter

amfoteryczny

C. Właściwości redukujące chromu(III)

W środowisku zasadowym sól chromu (III) przechodzi w chromian (VI)
(zmiana barwy z zielonej na żółtą)

O

H

8

Cl

6

CrO

2

OH

16

Cl

3

Cr

2

O

H

8

CrO

2

OH

10

O

3H

Cr

2

O

H

8

KCl

6

CrO

2K

KOH

10

O

H

3

CrCl

2

2

2

4

2

3

2

2

4

2

2

3

2

4

2

2

2

3



















































2

4

3

Cr

CrO

UTLENIACZ

OH

Właściwości związków chromu na VI stopniu utlenienia

Związki chromu(VI) są bardzo silnymi utleniaczami.

Tlenek chromu (VI) (tritlenek chromu )

Otrzymywanie: Czerwone kryształy wydzielają się po dodaniu do
roztworu dwuchromianu potasu stężonego kwasu siarkowego.

O

H

SO

K

CrO

2

SO

H

O

Cr

K

2

4

2

3

4

2

7

2

2









Właściwości:



Tlenek o charakterze kwasowym.



Dobrze rozpuszcza się w wodzie z wytworzeniem istniejącego

tylko w roztworze żółtego kwasu chromowego H

2

CrO

4

.



W reakcji z zasadami tworzy sole:



Jest silnym utleniaczem np:

2

3

CO

3

Cr

2

C

3

CrO

2







O

H

CrO

K

KOH

2

CrO

2

4

2

3







2

3

2

3

O

2

/

3

O

Cr

CrO

2





T

O

H

3

O

Cr

N

CrO

2

NH

2

2

3

2

2

3

3









Chromiany i dichromiany(VI) /dwuchromiany (VI)/

Chromiany(VI) - sole kwasu chromowego(VI) H

2

CrO

4

.

Jon CrO

4

2-

ma żółtą barwę i dlatego wszystkie chromiany są

zabarwione na żółto.
Rozpuszczalność chromianów jest zbliżona do rozpuszczalności
analogicznych siarczanów (sole metali alkalicznych oraz magnezu,
wapnia i strontu są łatwo rozpuszczalne w wodzie).

Dichromiany(VI) - sole kwasu dichromowego(VI) H

2

Cr

2

O

7

.

Po dodaniu do roztworu chromianu jakiegokolwiek kwasu, nawet
bardzo słabego, tworzy się dichromian.
Charakteryzują się one barwą pomarańczową.

4

2

CrO

K

7

2

2

O

Cr

K

HCl

Po dodaniu do roztworu chromianu potasu
jakiegokolwiek kwasu, nawet bardzo słabego,
następuje zmiana barwy z żółtej na pomarańczową
wskutek tworzenia się dwuchromianów:

2K

2

CrO

4

+ H

2

SO

4

= K

2

Cr

2

O

7

+ H

2

O + K

2

SO

4

2CrO

4

2-

+ 2H

+

= Cr

2

O

7

2-

+ H

2

O

Po dodaniu do roztworu dichromianu
potasu jonów wodorotlenowych
następuje zmiana barwy z
pomarańczowej na żółtą.

K

2

Cr

2

O

7

+ 2 KOH = 2 K

2

CrO

4

+ H

2

O

Cr

2

O

7

2-

+2OH

-

= 2CrO

4

2-

+ H

2

O

4

2

CrO

K

7

2

2

O

Cr

K

KOH

Przejście jonów dichromianowych w chromianowe i
odwrotnie

Wniosek:

Jony chromianowe (VI) powstają w środowisku lekko
zasadowym,
zaś jony dichromianowe w środowisku kwaśnym.
Jony dichromianowe(VI) mogą przechodzić w jony
chromianowe(VI) i odwrotnie.

Chromiany mają silne właściwości utleniające, szczególnie w
roztworach zakwaszonych. Chrom ze stopnia utlenienia VI redukuje
się do chromu III.

Przykłady:
Utleniają one siarkowodór do wolnej siarki, węgiel do dwutlenku
węgla, itp.,

O

H

15

S

3

Cr

2

O

H

8

S

H

3

O

Cr

2

3

3

2

2

7

2

















O

H

24

CO

3

Cr

4

O

H

16

C

3

O

Cr

2

2

2

3

3

2

7

2

















Dwuchromiany sodu lub potasu topią się podczas ogrzewania, a w
temperaturze białego żaru ulegają rozkładowi w myśl równania:

2

3

2

4

2

7

2

2

3O

+

O

2Cr

+

CrO

4K

O

Cr

4K



Kwas solny ulega utlenieniu do chloru:

2

2

3

7

2

2

3Cl

+

O

7H

+

2CrCl

+

2KCl

14HCl

+

O

Cr

K



Jeżeli roztwór jest zakwaszony kwasem siarkowym, redukcja nastąpi
tylko w obecności środków pochłaniających tlen, a więc redukujących,
np:

O

H

CHO

CH

SO

K

)

(SO

Cr

SO

H

O

Cr

K

OH

H

C

2

3

4

2

3

4

2

4

2

7

2

2

5

2













Podsumowanie



Chrom jest pierwiastkiem należącym do pierwiastków przejściowych
bloku d.



Ze względu na swoja konfigurację elektronową
może występować na stopniach utlenienia od I do VI.



Na stopniach utlenienia I, IV, V tworzy związki trwałe tylko w stanie
stałym.



Związki chromu (II) są silnymi reduktorami, są nietrwałe i ulegają
utlenieniu do związków chromu (III). CrO wykazuje charakter
zasadowy, a jony Cr

2+

barwią roztwory na niebiesko.



Chrom na III stopniu utlenienia tworzy najtrwalsze związki. Cr

2

O

3

i

Cr(OH)

3

wykazują charakter amfoteryczny. Związki na tym stopniu

utlenienia charakteryzują się barwą zieloną.



Tlenek chromu(VI) ma charakter kwasowy. Rozpuszcza się w wodzie
tworząc kwas chromowy(VI) – żółty lub pomarańczowy kwas
dichromowy(VI). Oba nie istnieją w stanie wolnym. Ich sole to
chromiany (śr. OH

-

) i dichromiany (śr. H

3

O

+

)

Związki chromu(VI) są utleniaczami.

1

5

6

2

6

2

2

s

4

d

3

p

3

s

3

p

2

s

2

s

1

K2CrO4

H+

żółty

pomarańczowy

K2Cr2O7

+VI

+VI

OH -

H+

Cr3+

zielony

OH -

utleniacz

reduktor

Dla dociekliwych

Działając nadtlenkiem wodoru (30%) na oziębiony lodem roztwór
dichromianu otrzymuje się peroksochromian (nadtlenochromian),
granatowo – fiołkowe nietrwałe kryształy o wzorze KCrO

6

×H

2

O

- w obecności znacznego nadmiaru KOH strącają się w temperaturze
pokojowej czerwone, dość trwałe kryształy o wzorze K

3

CrO

8

.

Bibliografia

Antoni Basiński - Chemia Nieorganiczna i Ogólna

„Chemia 3”– podręcznik ( zakres rozszerzony) S. Hejwowska, R.
Marcinkowski,J. Staluszka

„ Chemia ogólna i nieorganiczna” A. Bielański

http://pl.wikipedia.org/