Опубликовано Оставить комментарий

Хром как химический элемент таблицы Менделеева

Х Хром является химическим элементом таблицы Менделеева с атомным номером 24 и условным обозначением Cr. Хром представляет собой блестящий твердый хрупкий с характерным серым цветом металл.

Как был открыт хром

Иоганн Готлоб Леманн - человек который открыл хром

История открытия такого химического элемента как хром очень занимательна. Открытие принадлежит немецкому геологу и минерологу Иоганну Готлобу Леманну. Этот мужчина посвятил большую часть своей жизни геологии и минералогии. Он читал лекции в университетах и прочих учебных заведений по своей специальности. В 1754 году его приняли в Королевскую академию наук в Берлине. Он регулярно ездил в горнодобывающие компании от имени правительства и пытался использовать полученный опыт на научно-теоретической основе. Ученый написал множество статей и печатных изданий. Не получив средств за проделанную работу, в 1760 году Леманн принимает предложение русской императрицы Екатерины I занять пост профессора химии и директора Императорского кабинета естествознания в Санкт-Петербурге.

26 июня 1761 года в очередной командировке на рудник находящийся 13 км северозападней Екатеринбурга (Березовское месторождение) Иоганн Леманн обнаружил оранжево-красный минерал. Он неверно предположил, что это был оксид свинца и железа. Позже выяснилось, что минерал является оксидом свинца и хрома(сегодня его название крокоит). Только спустя 36 лет в 1797 году французскому химику и фармацевту удалось получить оксид хрома из оранжево-красной руды найденой в Березовском месторождении. Через год Воклену удалось получить металлический элемент восстановлением оксида хрома углем. Долгое время руда найденная в России являлась единственным источником хрома. В течении 19 века хром применялся исключительно как компонент краски и в солях для загара.

Где и как добывают хром

Хромовая руда

Хром в естественной форме встречается чрезвычайно редко. Исходным материалом для производства хрома является хромитовая руда FeCr2O4. Ежегодно добывается приблизительно 30 миллионов метрических тонн хромитовой руды. Содержание хрома в ней варьируется в пределах 46%. По состоянию на 2018 год было известно только 10 пунктов добычи хромитовой руды. Ведущими поставщиками хромитовой руды являются ЮАР, Казахстан, Турция, Россия и Индия.

Основными продуктами переработки хромитовой руды являются феррохром и металлический хром. Процессы переработки руды для получения этих конечных продуктов значительно отличаются. Для производства феррохрома хромитовая руда в больших количествах восстанавливается в электродуговой печи или внебольших плавильных печах с добавлением алюминия или кремния. Для производства чистого хрома, железо должно быть отделено от хрома в две стадии.

Первая стадия заключается в обжиге, а вторая в выщелачивании. Хромитовую руду нагревают со смесью карбоната кальция и карбоната натрия в присутствии воздуха. Хром окисляется до шестивалентной формы, а железо образует стабильный Fe2O3. Последующее выщелачивание при повышенных температурах растворяет хроматы и оставляет оксид железа. Затем хромат преобразуют с помощью серной кислоты в дихромат. Дихромат превращается в оксид хрома (III) путем восстановления углеродом и затем восстанавливается в алюминотермической реакции с хромом.

Распространенность хрома

Хлорид хрома

Хром является довольно распространенным элементом. В земной коре он занимает 21 место по распространенности. Средняя концентрация хрома в земной коре составляет порядка 100 частей на миллион. В отдельных местах она может достигать до 200 грамм на тонну. Хром довольно распространен в ультраосновных магматических породах. Концентрация в некоторых хромосодержащих минералах превышает 60%. В среднем из тонны магматических пород можно получить 1.5 килограмма чистого хрома.

Хром довольно часто находят в таких горных породах как мусковит или «белая слюда», пироксен, эпидот, хлорит и уваритовый гранат. Мерцающие цвета драгоценных камней, таких как рубин и изумруд, объясняются наличием примесей хрома. Ионы трехвалентного хрома способны окрашивать стекло как в зеленый так и в красный цвет. В пример можно поставить рубин, который окрашивается в красный цвет оксидом хрома Cr2O3. Другими важными хромосодержащими горными породами являются дунит и серппнтин, содержание хрома в которых варьируется от 52% до 70%. Всего известно более 46 минералов содержащих хром.

Применение хрома

Очищенный хром

Применение хрома является не очень широконаправленным. 85% полученого хрома применяется для производства металлических сплавов. Оставшиеся 15% хрома используются в химических, огнеупорных и литейных производствах.

Феррохром является классическим промежуточным материалом для производства специальных сталей, таких как нержавеющие стали и стали на основе никеля. В металлургии хром используется для изготовления твердых и стойких сплавов. Хромирование металлов или гальванирование хромом улучшают коррозийную стойкость, а так же придают эстетический внешний вид изделию.

Некоторые оксиды и соли на основе хрома применяются для окрашивания стекла. В пример можно поставить трехвалентный хром для окрашивания бутылок в зеленый цвет. Так же хроматы и оксиды используются в качестве красящего пигмента в красках и красителях. Красители и краски используются для окрашивания от желто-зеленого до желто-оранжевых цветов. Квасцы, травители и дубильные вещества на основе хрома используются для обработки шкур и кожи животных.

Хром и некоторые его соединения являются катализаторами. Таким образом, в определенных реакциях гидрирования, но также в трикарбонилированной форме в качестве активирующей группы бензола, они допускают многочисленные химические превращения. Дихромат калия является мощным окислителем, который используется в лабораторной химии для очистки следов органики из обрабатываемого материала. В пример можно поставить стекляную посуду.

Интересные факты

Хромат в виде порошка

Интересных фактов связанных с хромом достаточно много. Стоит начать с того, что ионы хрома являются жизненно важными в организме человека. Хромовые микроэлементы влияют на метаболизм сахара в организме человека. Дефицит этого элемента влияет на способность инсулина регулировать сахар в крови. Биологическая роль хрома в организме уже известна, но регулировать его официальная медицина пока еще не научилась.

Производные хрома являются очень токсичными веществами и в больших количествах способны вызывать язвы при контакте. Средняя цена за тонну хрома составляет порядка 350€, по данной французской таможни за 2014 год. С 21 сентября 2017 года хромирование элементов шестивалентным хромом может осуществляться только после разрешения комиссии ЕС. Так же с 2004 года шестивалентный хром запрещен ЕС для использования в электрических сетях и электрооборудовании. Еще одним запрет ЕС от мая 2015 года касается кожаных изделий. Такие изделия, которые контактируют непосредственно с кожей и содержат более 3 мг/кг кожи хрома не могут продаваться на рынках ЕС.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *