Ciri-ciri Chromium, Ciri-ciri dan Kegunaan

The krom (Cr) adalah elemen metalik kumpulan 6 (VIB) jadual berkala. Setiap tahun, tan logam ini dihasilkan dengan mengeluarkan bijih besi kromit atau bijih magnesium (FeCr₂O₄, MgCr₂O₄), yang dikurangkan dengan arang batu untuk mendapatkan logam. Ia sangat reaktif, dan hanya dalam keadaan yang sangat mengurangkan ia dalam bentuk tulennya.

Namanya berasal dari kata Yunani 'chroma', yang bermaksud warna. Ia diberi nama ini kerana warna berganda dan sengit yang dipamerkan oleh sebatian kromium, sama ada organik atau organik; dari pepejal atau penyelesaian hitam, kepada kuning, oren, hijau, ungu, biru dan merah.

Walau bagaimanapun, warna kromium metalik dan karbidanya adalah perak abu-abu. Ciri ini digunakan dalam teknik krom untuk memberi banyak struktur berkelip perak (seperti yang dilihat pada buaya dalam imej di atas). Oleh itu, "mandi dengan krom" pada kepingan diberi kilauan dan rintangan yang hebat terhadap kakisan.

Chromium dalam larutan bertindak balas dengan cepat dengan oksigen di udara untuk membentuk oksida. Bergantung pada keadaan pH dan keadaan oksidatif medium, bilangan pengoksidaan yang berbeza boleh diperoleh, dengan (III) (Cr³⁺) yang paling stabil semua. Akibatnya, kromium (III) oksida (Cr₂O₃) Warna hijau adalah yang paling stabil dari oksidanya.

Oksida ini dapat berinteraksi dengan logam lain di alam sekitar, contohnya, pigmen utama merah Siberia (PbCrO).₄). Pigmen ini berwarna kuning oranye atau merah (mengikut kealkaliannya), dan daripadanya saintis Perancis Louis Nicolas Vauquelin mengasingkan tembaga logam, itulah sebabnya ia dianugerahkan sebagai penemu.

Galian dan oksidanya, serta sebahagian kecil tembaga logam, menjadikan unsur ini menempati kerak bumi yang paling banyak ke-22.

Kimia kromium sangat pelbagai kerana ia boleh membentuk ikatan dengan hampir seluruh jadual berkala. Setiap sebatiannya mempamerkan warna yang bergantung kepada bilangan pengoksidaan, serta spesies yang berinteraksi dengannya. Ia juga membentuk ikatan dengan karbon, campur tangan dalam sebilangan besar sebatian organometal.

[TOC]

Ciri-ciri dan sifat

Chromium adalah logam perak dalam bentuk tulennya, dengan jumlah atom 24 dan berat molekul kira-kira 52 g / mol (⁵²Cr, isotop yang paling stabil).

Memandangkan bon logamnya yang kukuh, ia mempunyai lebur yang tinggi (1907 ° C) dan mendidih (2671 ° C) mata. Juga, struktur kristal menjadikannya logam yang sangat padat (7.19 g / mL).

Ia tidak bertindak balas dengan air untuk membentuk hidroksida, tetapi ia bertindak balas dengan asid. Ia dioksidakan dengan oksigen dari udara, biasanya menghasilkan oksida kromik, yang merupakan pigmen hijau yang digunakan secara meluas..

Lapisan oksida ini mewujudkan apa yang dikenali sebagai penipuan, melindungi logam dari kakisan lebih lanjut, kerana oksigen tidak dapat menembusi sinar metalik.

Konfigurasi elektroniknya ialah [Ar] 4s¹3d⁵, dengan semua elektron tidak berpasangan, dan oleh itu, mempamerkan sifat-sifat paramagnetik. Walau bagaimanapun, pasangan berputar elektronik boleh berlaku jika logam dikenakan suhu rendah, memperoleh sifat-sifat lain seperti antiferromagnetism..

Indeks

• 1 Ciri-ciri dan sifat
• 2 Struktur kimia kromium
• 3 Nombor pengoksidaan
  • 3.1 Cr (-2, -1 dan 0)
  • 3.2 Cr (I) dan Cr (II)
  • 3.3 Cr (III)
  • 3.4 Cr (IV) dan Cr (V)
  • 3.5 Cr (VI): pasangan kromat-dichromate
• 4 Penggunaan kromium
  • 4.1 Sebagai pigmen atau pigmen
  • 4.2 Dalam krom atau metalurgi
  • 4.3 Pemakanan
• 5 Di mana anda berada?
• 6 Rujukan

Struktur kimia kromium

Apakah struktur logam kromium? Dalam bentuk tulen, kromium menggunakan struktur kristal padu yang berpusat pada badan (cc atau bcc, untuk akronim dalam bahasa Inggeris). Ini bermakna bahawa atom kromium terletak di tengah kiub, yang tepinya diduduki oleh kromosom lain (seperti pada gambar di atas).

Struktur ini bertanggungjawab untuk kromium yang mempunyai lebur tinggi dan titik didih, serta kekerasan yang tinggi. Atom tembaga bertindih dengan orbital s dan d mereka untuk membentuk band konduksi mengikut teori band.

Oleh itu, kedua-dua band adalah separuh penuh. Mengapa? Kerana konfigurasi elektroniknya adalah [Ar] 4s¹3d⁵ dan bagaimana orbital boleh memegang dua elektron, dan orbitals sepuluh. Kemudian, hanya separuh daripada kumpulan yang dibentuk oleh tumpang tindih mereka yang diduduki oleh elektron.

Dengan kedua-dua perspektif ini - struktur kristal dan ikatan logam - banyak sifat fizikal logam ini boleh dijelaskan secara teori. Walau bagaimanapun, tidak menjelaskan mengapa kromium boleh mempunyai beberapa negeri atau nombor pengoksidaan.

Ini memerlukan pemahaman yang mendalam tentang kestabilan atom berkenaan dengan putaran elektronik.

Nombor pengoksidaan

Kerana konfigurasi elektronik kromium ialah [Ar] 4s¹3d⁵ boleh mendapat sehingga satu atau dua elektron (Cr^1- dan Cr^2-), atau pergi kehilangannya untuk mendapatkan nombor pengoksidaan yang berlainan.

Oleh itu, jika kromium kehilangan elektron, ia akan menjadi seperti [Ar] 4s⁰3d⁵; jika anda kehilangan tiga, [Ar] 4s⁰3d³; dan jika anda kehilangan mereka semua, [Ar], atau apa yang sama, ia akan menjadi isoelectronic untuk argon.

Chromium tidak kehilangan atau mendapatkan elektron dengan caprice semata-mata: mesti ada spesies yang mendermakan atau menerima mereka untuk pergi dari satu nombor pengoksidaan ke yang lain.

Chromium mempunyai nombor pengoksidaan berikut: -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 dan +6. Daripada mereka, +3, Cr³⁺, ia adalah yang paling stabil dan oleh itu dominan semua; diikuti oleh +6, Cr⁶⁺.

Cr (-2, -1 dan 0)

Ia sangat tidak mungkin kromium akan mendapat elektron, kerana ia adalah logam, dan oleh itu sifatnya adalah untuk mendermakannya. Walau bagaimanapun, ia boleh diselaraskan dengan ligan, iaitu, molekul yang berinteraksi dengan pusat logam melalui pautan datif.

Salah satu yang paling terkenal adalah karbon monoksida (CO), yang membentuk sebatian heksacarbonyl kromium.

Kompaun ini mempunyai formula molekul Cr (CO)₆, dan kerana liganya adalah neutral dan tidak memberikan apa-apa caj, maka Cr mempunyai nombor pengoksidaan 0.

Ini juga boleh diperhatikan dalam sebatian organometal lain seperti bis (benzena) kromium. Di kedua, kromium dikelilingi oleh dua cincin benzena dalam struktur molekul jenis sandwic:

Daripada kedua-dua sebatian organometal ini mungkin timbul banyak lagi Cr (0).

Garam telah dijumpai di mana mereka berinteraksi dengan kation natrium, yang membayangkan bahawa Cr mesti mempunyai nombor pengoksidaan negatif untuk menarik caj positif: Cr (-2), Na₂[Cr (CO)₅] dan Cr (-1), Na₂[Cr₂(CO)₁₀].

Cr (I) dan Cr (II)

Cr (I) atau Cr¹⁺ ia dihasilkan oleh pengoksidaan sebatian organometal yang hanya diterangkan. Ini dicapai oleh ligan pengoksidaan, seperti CN atau NO, dengan itu membentuk, sebagai contoh, kompaun K₃[Cr (CN)₅TIDAK].

Di sini hakikat mempunyai tiga k kation⁺ membayangkan bahawa kompleks kromium mempunyai tiga caj negatif; begitu juga ligan CN^- menyediakan lima caj negatif, supaya antara Cr dan NO mesti menambah dua caj positif (-5 + 2 = -3).

Sekiranya NO adalah neutral, maka ia adalah Cr (II), tetapi ia mempunyai caj positif (NO⁺), dalam kes itu Cr (I).

Sebaliknya, sebatian Cr (II) lebih banyak, iaitu berikut: kromium (II) klorida (CrCl₂), kromat asetat (Cr₂(Atau₂CCH₃)₄), kromium (II) oksida (CrO), kromium (II) sulfida (CrS), dan lain-lain.

Cr (III)

Daripada semua itu adalah kestabilan yang lebih besar, kerana ia sebenarnya merupakan hasil daripada banyak tindak balas oksidan ion kromat. Mungkin kestabilannya disebabkan konfigurasi elektroniknya³, di mana tiga elektron menduduki tiga orbital tenaga rendah berbanding dengan yang lain dua yang lebih bertenaga (mengungkap orbital d).

Sebatian yang paling ketara bagi nombor pengoksidaan ini adalah kromium (III) oksida (Cr₂O₃). Bergantung pada ligan yang diselaraskan kepadanya, kompleks itu akan memaparkan satu warna atau yang lain. Contoh-contoh sebatian ini ialah: [CrCl₂(H₂O)₄] Cl, Cr (OH)₃, CrF₃, [Cr (H₂O)₆]³⁺, dsb..

Walaupun rumus kimia tidak menunjukkannya pada pandangan pertama, kromium biasanya mempunyai sfera koordinasi oktakhedral di kompleksnya; iaitu, ia terletak di tengah octahedron di mana titiknya diletakkan ligan (enam dalam jumlah).

Cr (IV) dan Cr (V)

Senyawa di mana Cr menyertai⁵⁺ mereka sangat sedikit, kerana ketidakstabilan elektronik atom tersebut, selain itu ia mudah dioksidakan kepada Cr⁶⁺, lebih stabil dengan menjadi isoelectronic sehubungan dengan gas mulia argon.

Walau bagaimanapun, sebatian Cr (V) boleh disintesis di bawah keadaan tertentu, seperti tekanan tinggi. Juga, mereka cenderung untuk mengurai pada suhu sederhana, yang menjadikan aplikasi mungkin tidak mungkin kerana mereka tidak mempunyai daya tahan haba. Sebahagian daripada mereka adalah: CrF₅ dan K₃[Cr (O₂)₄] (yang O₂^2- adalah anion peroksida).

Sebaliknya, Cr⁴⁺ Ia agak stabil, mampu mensintesiskan sebatian halogenasinya: CrF₄, CrCl₄ dan CrBr₄. Walau bagaimanapun, mereka juga terdedah kepada penguraian dengan reaksi redoks untuk menghasilkan atom kromium dengan nombor pengoksidaan yang lebih baik (seperti +3 atau +6).

Cr (VI): pasangan kromat-dichromate

2 [CrO₄]^2- + 2H⁺  (Kuning) => [Cr₂O₇]^2- + H₂O (Orange)

Persamaan di atas sepadan dengan dimerisasi asid daripada dua ion kromat untuk menghasilkan dikromat. Variasi pH menyebabkan perubahan dalam interaksi di sekitar pusat logam Cr⁶⁺, terbukti juga dalam warna penyelesaian (dari kuning ke oren atau sebaliknya). Dichromate terdiri daripada jambatan O₃Cr-O-CrO₃.

Sebatian Cr (VI) mempunyai ciri-ciri yang berbahaya dan juga karsinogenik kepada tubuh manusia dan haiwan.

Bagaimana? Kajian menegaskan bahawa CrO ion₄^2- mereka menyebarkan membran sel dengan tindakan protein yang mengangkut sulfat (kedua-dua ion sebenarnya mempunyai saiz yang sama).

Mengurangkan agen dalam sel mengurangkan Cr (VI) ke Cr (III), yang terkumpul dengan tidak menyelaraskan menyelaraskan dengan tapak makromolekul tertentu (seperti DNA).

Mencemari sel oleh lebihan kromium, yang tidak boleh meninggalkan kerana kekurangan mekanisme yang mengangkutnya kembali melalui membran.

Menggunakan Chrome

Sebagai pewarna atau pigmen

Chromium mempunyai pelbagai aplikasi, dari pewarna untuk pelbagai jenis fabrik, kepada pelindung yang menghiasi bahagian logam dalam apa yang dikenali sebagai chrome, yang boleh dilakukan dengan logam tulen, atau dengan sebatian Cr (III) atau Cr (VI).

Chromium fluorida (CrF)₃), sebagai contoh, digunakan sebagai pewarna untuk kain bulu; sulfat kromik (Cr₂(SO₄)₃), bertujuan untuk pewarna enamel, seramik, cat, dakwat, varnis, dan juga berfungsi sebagai logam kromat; dan oksida kromik (Cr₂O₃) juga mencari penggunaan di mana warna hijau yang menarik diperlukan.

Oleh itu, mana-mana mineral kromium dengan warna-warna sengit boleh ditakdirkan untuk mencelupkan struktur, tetapi selepas itu timbul fakta jika sebatian sebatian berbahaya atau tidak untuk alam sekitar atau untuk kesihatan individu.

Malah, sifat beracun digunakan untuk memulihara kayu dan permukaan lain dari serangan serangga.

Dalam chromed atau metalurgi

Begitu juga, sejumlah kecil kromium ditambah kepada keluli untuk menguatkannya daripada pengoksidaan dan untuk meningkatkan kecerahannya. Ini kerana ia mampu membentuk karbida berkulit putih (Cr₃C₂) sangat tahan bertindak balas dengan oksigen di udara.

Kerana krom boleh digilap untuk mendapatkan permukaan berkilat, bersalut krom kemudian mempunyai reka bentuk perak dan warna sebagai alternatif yang lebih murah untuk tujuan ini.

Pemakanan

Beberapa perbahasan sama ada kromium boleh dianggap sebagai elemen penting, iaitu, penting dalam diet harian. Ia terdapat dalam beberapa makanan dalam kepekatan yang sangat kecil, seperti daun hijau dan tomato.

Di samping itu, terdapat makanan tambahan protein yang mengawal aktiviti insulin dan menggalakkan pertumbuhan otot, seperti halnya dengan polinomikinat kromium..

Di manakah ia?

Kromium terdapat dalam pelbagai jenis mineral dan permata seperti rubi dan zamrud. Mineral utama dari mana kromium diekstrak ialah kromit (MCr₂O₄), di mana M boleh menjadi logam lain yang mana kromium oksida dikaitkan. Lombong ini berlimpah di Afrika Selatan, di India, Turki, Finland, Brazil dan negara-negara lain.

Setiap sumber mempunyai satu atau lebih varian kromit. Dengan cara ini, bagi setiap M (Fe, Mg, Mn, Zn, dan sebagainya), mineral kromium berbeza.

Untuk mengeluarkan logam, adalah perlu untuk mengurangkan mineral, iaitu, untuk membuat pusat elektron kromium mendapatkan elektron dengan tindakan agen pengurangan. Ini dilakukan dengan karbon atau aluminium:

FeCr₂O₄ + 4C => Fe + 2Cr + 4CO

Juga, kromit dijumpai (PbCrO₄).

Biasanya, dalam mana-mana mineral di mana Cr³⁺ boleh menggantikan Al³⁺, kedua-duanya dengan radius ionik yang sedikit mirip, membentuk satu kekotoran yang mengakibatkan sumber alam semula jadi yang luar biasa, tetapi berbahaya, logam.

Rujukan

1. Tenenbaum E. Chromium. Diambil dari: chemistry.pomona.edu
2. Wikipedia. (2018). Chromium Diambil dari: en.wikipedia.org
3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (6 April 2018). Apakah Perbezaan Antara Chrome dan Chromium? Diambil dari: thoughtco.com
4. N.V. Mandich (1995). Kimia Chromium. [PDF] Diambil dari: citeseerx.ist.psu.edu
5. Chemistry FreeTexts. Kimia Chromium. Diambil dari: chem.libretexts.org
6. Saul 1. Shupack. (1991). Kimia Kromium dan Beberapa Masalah Analisa Menunjukkan. Ditinjau oleh: ncbi.nlm.nih.gov
7. Advameg, Inc. (2018). Chromium Diambil dari: chemistryexplained.com