Хром обнаружил в 1766 г. в «красной свинцовой руде» (минерале крокоите PbCrО4), привезённой с Урала, русский минералог И. Г. Леман. А в свободном виде металл впервые выделил в 1797 г. французский химик Луи Никола Воклен.
Хром — довольно распространённый элемент. В земной коре его содержится примерно столько же, сколько хлора и ванадия, — 0,02%. Среди минералов хрома преобладает хромовый железняк, или хромит, FeCr2O4. При его восстановлении углём образуется феррохром — сплав хрома с железом: FeCr2O4+4С=Fe+2Cr+4CO. Для получения чистого металла хромистый железняк очищают от железа, переводя хром в высшую степень окисления (+6), и лишь затем восстанавливают его алюминием.
Феррохром (содержащий около 60 % хрома) и чистый хром используются в качестве добавок к сталям: образующийся сплав — хромистая сталь — отличается высокой твёрдостью и устойчив к окислению. Самая популярная марка нержавеющей стали содержит 18% хрома и 6% никеля. Такая сталь используется в химической и нефтехимической промышленности, а также для изготовления бытовых приборов. Сплавы хрома с никелем — нихромы не только устойчивы к коррозии, но и обладают высоким электрическим сопротивлением. Из них изготовляют спирали накаливания электронагревательных приборов. Многие изделия покрывают тонким (0,1 мкм) слоем хрома — хромируют. Хромовое покрытие придаёт изделию красивый внешний вид и защищает его от коррозии.
Название «хром» (от греч. «хрома» — «цвет», «краска»), предложенное Вокленом, подчёркивает разнообразие окраски солей этого металла. Так, в водных растворах соединения хрома (П) имеют небесно-голубой цвет, хрома (III) — фиолетовый или зелёный, хрома (VI) — оранжевый или жёлтый.
При растворении в кислотах-неокислителях, например соляной, хром переходит в степень окисления +2: Cr+2HCl=CrСl2+Н2. Увы, образующийся светло-голубой раствор устойчив лишь в отсутствие кислорода. На воздухе он мгновенно зеленеет, поскольку хром окисляется: 4CrС12+4НСl+О2 = 4CrСl3+2Н2О.
Если соединения хрома(П) проявляют основные свойства, то соединения трёхвалентного хрома амфотерны. Гидроксид хрома (III) Cr(ОН)3, осаждающийся из раствора соли хрома под действием аммиака: CrCl3+3NH3•Н2О=Cr(OH)3¯+3NH4Cl, является' амфотерным основанием. При растворении его в кислотах образуются соли хрома (III): 2Cr(ОН)3+3H2SO4=Cr2(SO4)3+6H2O, а в едких щелочах — гидроксохроматы (III) щелочных металлов (их называют также хромитами): Cr(OH)3+3NaOH=Na3[Cr(OH)6].
В кислой среде соединения хрома (III) довольно устойчивы к окислению, однако в присутствии щёлочи легко окисляются до хроматов:
2Na3[Cr(OH)6]+4NaOH+3Br2=2Na2CrO4+6NaBr+8H2O.
Хроматы — соли жёлтого цвета, производные устойчивой только в очень разбавленных растворах хромовой кислоты Н2CrО4. Хроматы щелочных металлов хорошо растворимы в воде. В кислой среде они переходят в оранжевые дихроматы (бихроматы) — соли двухромовой кислоты Н2Cr2О7:
2Na2CrO4+H2SO4=Na2SO4+Na2Cr2O7+H2O.
При подщелачивании дихромат вновь превращается в хромат: Na2Cr2O7+2NaOH=2Na2CrO4+
+Н2О, и раствор опять становится жёлтым.
Дихромат-ион представляет собой два тетраэдра [CrO4], соединённых общей вершиной. При дальнейшем подкислении раствора дихромата к этим двум тетраэдрам присоединяется третий — образуются тёмно-красные трихроматы (например, К2Cr3О10), затем тетрахроматы (К2Cr4О13) и, наконец, красные кристаллы оксида хрома (VI) CrО3 — ангидрида хромовой и двухромовой кислот.
В кислой среде бихроматы являются сильными окислителями. Продукты их восстановления — ионы Cr3+:
К2Cr2О7+4H2SO4+3K2SO3=Cr2(SO4)3+4K2SO4+4H2O.
При пониженной температуре из образовавшегося раствора удаётся выделить фиолетовые кристаллы хромокалиевых квасцов KCr(SO4)2•12Н2О.
Тёмно-красный раствор, получаемый при добавлении концентрированной серной кислоты к насыщенному водному раствору дихромата калия, называется «хромпик». В лабораториях он служит для мытья и обезжиривания химической посуды. Посуду осторожно ополаскивают хромпиком, который не выливают в раковину, а используют многократно. В конце концов смесь становится зелёной — весь хром в таком растворе уже перешёл в форму Сr3+.
Особенно сильный окислитель — оксид хрома (VI) СrО3. С его помощью можно зажечь спиртовку без спичек: достаточно прикоснуться к смоченному спиртом фитилю палочкой с несколькими кристалликами этого вещества.
При разложении CrО3 может быть получен тёмно-коричневый порошок оксида хрома (IV) CrО2. Он обладает ферромагнитными свойствами и используется в магнитных лентах некоторых типов аудиокассет.
В организме взрослого человека содержится всего около 6 мг хрома. Многие соединения этого элемента (особенно хроматы и дихроматы) токсичны, а некоторые из них являются канцерогенами, т. е. способны вызывать рак.
Хром — серебристо-белый металл, твёрдый и тугоплавкий (tnл=1890 °С). При комнатной температуре он не окисляется на воздухе. Слиток металла устойчив к окислению даже при повышенной температуре, в то время как порошок хрома сгорает на воздухе уже при 300 °С, образуя зелёный оксид хрома (III) Cr2О3.
Окраска соединений хрома:
1 — CrCl2;
2 — [Cr(Н2О)5Cl]Cl2;
3 — [Cr(H2O)6]Cl3;
4 — Cr(ОН) ;
5 — Na3[Cr(OH)6].
Растворы хромата (слева) и дихромата калия легко переходят друг в друга при изменении кислотности среды.
Похожие статьи