CHROMIUM: MGA KATANGIAN, KATANGIAN AT GAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang kromium (Cr) ay isang elemento ng metal ng Grupo 6 (VIB) ng pana-panahong talahanayan. Ang mga tonong metal na ito ay ginagawa taun-taon sa pamamagitan ng pagkuha nito mula sa chromite mineral na bakal o magnesiyo (FeCr ₂ O ₄ , MgCr ₂ O ₄ ), na binabawasan ng karbon upang makuha ang metal. Ito ay napaka-reaktibo, at sa ilalim ng sobrang pagbabawas ng mga kondisyon ay nasa dalisay nitong anyo.

Ang pangalan nito ay nagmula sa salitang Greek na 'chroma', na nangangahulugang kulay. Binigyan ito ng pangalang ito dahil sa maraming at matindi na kulay na ipinakita ng mga compound ng chromium, hindi organikong o organikong; mula sa mga itim na solido o solusyon sa dilaw, orange, berde, lila, asul at pula.

Chrome buwaya. Pilak na Buwaya ng Chrome ng metal na Buwaya ng Chrome. Pinagmulan: Maxpixel

Gayunpaman, ang kulay ng metallic chrome at ang mga karbida nito ay malupit na kulay-abo. Ang katangiang ito ay pinagsamantalahan sa diskarte sa chating plating upang mabigyan ng maraming mga istraktura na pilak na mga sparkle (tulad ng nakikita sa buwaya sa imahe sa itaas). Kaya, sa pamamagitan ng "pagligo ng chrome" ang mga piraso ay binibigyan ng kinang at mahusay na pagtutol sa kaagnasan.

Ang Chromium in solution ay mabilis na umepekto sa oxygen sa hangin upang makabuo ng mga oxides. Depende sa pH at ang mga kondisyon ng oxidative ng daluyan, maaari itong makakuha ng iba't ibang mga numero ng oksihenasyon, na may (III) (Cr ³⁺ ) ang pinaka-matatag sa lahat. Dahil dito, ang berdeng chromium (III) oxide (Cr ₂ O ₃ ) ay ang pinaka-matatag ng mga oxides.

Ang mga oxides na ito ay maaaring makipag-ugnay sa iba pang mga metal sa kapaligiran, na nagiging sanhi, halimbawa, ang pigment na Siberian red lead (PbCrO ₄ ). Ang pigment na ito ay dilaw-orange o pula (ayon sa kabaitan nito), at mula rito ang Pranses na siyentipiko na si Louis Nicolas Vauquelin na nakahiwalay na metal na tanso, na siyang dahilan kung bakit siya iginawad bilang tagahanap nito.

Ang mga mineral at oksido na ito, pati na rin ang isang maliit na bahagi ng metal na tanso ay ginagawang ranggo ng elementong ito ang 22 ng pinaka sagana sa crust ng lupa.

Ang kimika ng kromo ay napaka magkakaibang dahil maaari itong mabuo ang mga bono na may halos buong buong pana-panahong talahanayan. Ang bawat isa sa mga compound nito ay nagpapakita ng mga kulay na nakasalalay sa bilang ng oksihenasyon, pati na rin ang mga species na nakikipag-ugnay dito. Gayundin, ito ay bumubuo ng mga bono na may carbon, namamagitan sa isang malaking bilang ng mga organometallic compound.

Mga katangian at katangian

Ang Chromium ay isang metal na pilak sa dalisay nitong anyo, na may isang atomic na bilang ng 24 at isang molekular na bigat na mga 52 g / mol ( ⁵² Cr, ang pinaka-matatag na isotope).

Ibinigay ang malakas na mga bono ng metal, ito ay may mataas na mga natutunaw na puntos (1907 ºC) at mga punto ng kumukulo (2671 ºC). Gayundin, ang istraktura ng mala-kristal ay ginagawang isang napaka siksik na metal (7.19 g / mL).

Hindi ito reaksyon sa tubig upang makabuo ng mga hydroxides, ngunit gumanti ito sa mga acid. Nag-oxidize ito kasama ang oxygen sa hangin, na karaniwang gumagawa ng chromic oxide, na isang malawak na ginagamit na berdeng pigment.

Ang mga layer ng oxide na ito ay lumikha ng kilala bilang passivation, na pinoprotektahan ang metal mula sa karagdagang kaagnasan, dahil ang oxygen ay hindi maaaring tumagos sa sinus ng metal.

Ang elektronikong pagsasaayos nito ay 4s ¹ 3d ⁵ , sa lahat ng mga elektron na walang bayad, at samakatuwid, ipinapakita nito ang mga katangian ng paramagnetic. Gayunpaman, ang pagmamaneho ng mga elektronikong spins ay maaaring mangyari kung ang metal ay sumasailalim sa mababang temperatura, pagkuha ng iba pang mga pag-aari tulad ng antiferromagnetism.

Ang istrukturang kemikal ng Chromium

Sa pamamagitan ng Orihinal na PNG ni Daniel Mayer, DrBob, na nasubaybayan sa Inkscape ni User: Stannered (Crystal stucture), sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

Ano ang istraktura ng chrome metal? Sa dalisay na anyo nito, ang kromium ay nagpapatunay ng isang istraktura ng kristal na kubiko na nakasentro sa katawan (cc o bcc). Nangangahulugan ito na ang atom ng chromium ay matatagpuan sa gitna ng isang kubo, na ang mga gilid ay inookupahan ng iba pang mga kromo (tulad ng sa imahe sa itaas).

Ang istraktura na ito ay responsable para sa kromium na may mataas na pagkatunaw at mga punto ng kumukulo, pati na rin ang mataas na tigas. Ang mga atom ng Copper ay nag-overlay ng kanilang mga s at d orbitals upang makabuo ng mga banda ng pagpapadaloy ayon sa teorya ng banda.

Kaya, ang parehong mga banda ay kalahati na puno. Bakit? Dahil ang elektronikong pagsasaayos nito ay 4s ¹ 3d ⁵ at bilang s orbital maaari itong maglagay ng dalawang elektron, at ang d orbitals sampung. Kung gayon ang kalahati lamang ng mga banda na nabuo ng kanilang mga overlay ay inookupahan ng mga elektron.

Gamit ang dalawang pananaw na ito - ang mala-kristal na istraktura at ang metal na bono - marami sa mga pisikal na katangian ng metal na ito ay maaaring ipaliwanag sa teorya. Gayunpaman, hindi nagpapaliwanag kung bakit maaaring magkaroon ng iba't ibang mga estado o numero ang oksihenasyon.

Mangangailangan ito ng isang malalim na pag-unawa sa katatagan ng atom na may paggalang sa mga electronic spins.

Bilang ng oksihenasyon

Sapagkat ang pagsasaayos ng elektron ng kromo ay 4s ¹ 3d ⁵ maaari ^itong makakuha ng isa o dalawang elektron (Cr ¹ at Cr ^2- ), o mawala ang mga ito upang makakuha ng iba't ibang mga bilang ng oksihenasyon.

Kaya, kung ang kromium ay nawawala ang isang elektron, magiging 4s ⁰ 3d ⁵ ; kung natalo siya ng tatlo, 4s ⁰ 3d ³ ; at kung nawala ang lahat ng mga ito, o kung ano ang parehong, magiging isoelectronic sa argon.

Ang Chromium ay hindi nawawala o nakakakuha ng mga electron sa pamamagitan lamang ng kapritso: kailangang mayroong isang species na nag-donate o tinatanggap ang mga ito upang pumunta mula sa isang bilang ng oksihenasyon.

Ang Chromium ay may mga sumusunod na numero ng oksihenasyon: -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, at +6. Sa mga ito, +3, Cr ³⁺ , ay ang pinaka-matatag at samakatuwid ay nangingibabaw sa lahat; kasunod ng +6, Cr ⁶⁺ .

Cr (-2, -1 at 0)

Ang Chromium ay lubos na hindi malamang na makakuha ng mga elektron, dahil ito ay isang metal, at samakatuwid ang likas na katangian nito ay upang magbigay ng mga ito. Gayunpaman, maaari itong makipag-ugnay sa mga ligand, iyon ay, mga molekula na nakikipag-ugnay sa metal center sa pamamagitan ng isang dative bond.

Ang isa sa mga kilalang kilala ay ang carbon monoxide (CO), na bumubuo ng hexacarbonyl compound ng chromium.

Ang tambalang ito ay mayroong molekular na formula Cr (CO) ₆ , at dahil ang mga ligand ay neutral at hindi nagbibigay ng anumang singil, kung gayon ang Cr ay may bilang na oksihenasyon na 0.

Maaari rin itong ma-obserbahan sa iba pang mga organometallic compound tulad ng bis (benzene) chromium. Sa huli, ang kromium ay napapalibutan ng dalawang singsing na benzene sa isang istraktura na tulad ng molekular na sandwich:

Ni Ben Mills, mula sa Wikimedia Commons

Maraming iba pang mga Cr (0) compound ay maaaring lumabas mula sa dalawang organometallic compound na ito.

Ang mga asing-gamot ay natagpuan kung saan nakikipag-ugnay sila sa mga cations ng sodium, na nagpapahiwatig na ang Cr ay dapat magkaroon ng isang negatibong numero ng oksihenasyon upang maakit ang mga positibong singil: Cr (-2), Na ₂ at Cr (-1), Na ₂ .

Cr (I) at Cr (II)

Ang Cr (I) o Cr ¹⁺ ay ginawa ng oksihenasyon ng mga organometallic compound na inilarawan lamang. Ito ay nakamit sa pamamagitan ng pag-oxidizing ligand, tulad ng CN o HINDI, sa gayon bumubuo, halimbawa, tambalang K ₃ .

Narito ang katotohanan na mayroong tatlong K ⁺ cations na nagpapahiwatig na ang kromium complex ay may tatlong negatibong singil; gayon din ang ligand CN ^- nag ^- aambag ng limang negatibong singil, upang sa pagitan ng Cr at HINDI dapat silang magdagdag ng dalawang positibong singil (-5 + 2 = -3).

Kung NO ay neutral, pagkatapos ito ay Cr (II), ngunit kung ito ay may positibong charge (NO ⁺ ), pagkatapos ay ito ay Cr (I).

Sa kabilang banda, ang mga tambalang Cr (II) ay higit na sagana, kasama nito ang mga sumusunod: kromium (II) klorida (CrCl ₂ ), chromous acetate (Cr ₂ (O ₂ CCH ₃ ) ₄ ), chromium oxide ( II) (CrO), chromium (II) sulfide (CrS), at marami pa.

Cr (III)

Sa lahat, ito ang isa na may pinakamalaking katatagan, dahil sa katunayan ito ay produkto ng maraming mga oxidative reaksyon ng mga chromate ion. Marahil ang katatagan nito ay dahil sa d ³ electronic na pagsasaayos nito , kung saan ang tatlong elektron ay sumasakop ng tatlong mas mababang lakas na or orbital kumpara sa iba pang dalawang mas masigla (d-orbital pagdodoble).

Ang pinaka-kinatawan na tambalan ng bilang ng oksihenasyon na ito ay ang kromium (III) oxide (Cr ₂ O ₃ ). Depende sa mga ligid na nakikipag-ugnay dito, ang complex ay magpapakita ng isang kulay o iba pa. Ang mga halimbawa ng mga tambalang ito ay: Cl, Cr (OH) ₃ , CrF ₃ , ³⁺ , atbp.

Kahit na ang kemikal na formula ay hindi ipinapakita ito sa unang sulyap, ang kromium ay karaniwang mayroong isang octahedral na koordinasyon ng globo sa mga komplikadong ito; iyon ay, matatagpuan ito sa gitna ng isang octahedron kung saan ang mga vertice nito ay nakaposisyon ng mga ligand (anim sa kabuuan).

Cr (IV) at Cr (V)

Ang mga compound na kung saan ang mga kalahok ng Cr ⁵⁺ ay napakakaunti, dahil sa elektronikong kawalang-tatag ng nasabing atom, bilang karagdagan sa katotohanan na madaling i-oxidized sa Cr ⁶⁺ , mas matatag dahil ito ay isoelectronic na may paggalang sa marangal na argonya ng gas.

Gayunpaman, ang mga compound ng Cr (V) ay maaaring synthesized sa ilalim ng ilang mga kondisyon, tulad ng mataas na presyon. Gayundin, malamang na mabulok sa mga katamtamang temperatura, na ginagawang imposible ang kanilang mga posibleng aplikasyon dahil wala silang thermal resist. Ang ilan sa mga ito ay: CrF ₅ at K ₃ (O ₂ ^2- ay ang peroxide anion).

Sa kabilang banda, ang Cr ⁴⁺ ay medyo mas matatag, na magagawang synthesize ang mga halogenated compound nito: CrF ₄ , CrCl ₄ at CrBr ₄ . Gayunpaman, ang mga ito ay madaling kapitan ng pagkabulok ng mga reaksyon ng redox upang makagawa ng mga atomo ng kromium na may mas mahusay na mga numero ng oksihenasyon (tulad ng +3 o +6).

Cr (VI): ang pares ng chromate-dichromate

2 ^2- + 2H ⁺ (Dilaw) => ^2- + H ₂ O (Orange)

Ang ekwasyon sa itaas ay tumutugma sa acid dimerization ng dalawang chromate ions upang makagawa ng dichromate. Ang pagkakaiba-iba sa pH ay nagdudulot ng pagbabago sa mga pakikipag-ugnayan sa paligid ng metallic center ng Cr ⁶⁺ , maliwanag din sa kulay ng solusyon (mula sa dilaw hanggang orange o vice versa). Ang Dichromate ay binubuo ng isang tulay na O ₃ Cr-O-CrO ₃ .

Ang mga compound ng Cr (VI) ay may mga katangian ng pagiging mapanganib at maging ang carcinogenic sa katawan ng tao at hayop.

Paano? Pinapanatili ng mga pag-aaral na ang CrO ₄ ^2- ion cross cell lamad sa pamamagitan ng pagkilos ng mga protina na transportasyon na sulpate (ang parehong mga ion ay pareho sa laki).

Ang pagbawas ng mga ahente sa loob ng mga cell ay nagbabawas ng Cr (VI) sa Cr (III), na nag-iipon sa pamamagitan ng hindi mapigilan na pag-uugnay sa mga tiyak na site sa macromolecules (tulad ng DNA).

Kapag ang cell ay nahawahan ng labis na chromium, hindi ito maiiwan dahil sa kakulangan ng mekanismo na ibabalik ito sa mga lamad.

Gumagamit ang Chromium

Bilang colorant o pigment

Ang Chromium ay may isang malawak na hanay ng mga aplikasyon, mula sa colorant para sa iba't ibang uri ng tela, hanggang sa protektor na pinalamutihan ang mga bahagi ng metal sa kung ano ang kilala bilang chrome plating, na maaaring gawin gamit ang purong metal, o may mga Cr (III) compound o Cr (VI).

Ang Chromic fluoride (CrF ₃ ), halimbawa, ay ginagamit bilang isang colorant para sa mga tela ng lana; chromic sulfate (Cr ₂ (SO ₄ ) ₃ ), ay ginagamit upang kulayan ang mga enamel, keramika, pintura, inks, barnisan, at nagsisilbi rin sa mga metal na kromo; at chromic oxide (Cr ₂ O ₃ ) ay nahanap din ang paggamit kung saan kinakailangan ang kaakit-akit na berdeng kulay.

Samakatuwid, ang anumang mineral na kromo na may matinding kulay ay maaaring nakalaan upang mantsang isang istraktura, ngunit pagkatapos nito ang katotohanan ay lumitaw kung ang mga compound na ito ay mapanganib o hindi para sa kapaligiran o para sa kalusugan ng mga indibidwal.

Sa katunayan, ang mga nakakalason na katangian nito ay ginagamit upang mapanatili ang kahoy at iba pang mga ibabaw mula sa pag-atake ng insekto.

Sa chrome o metalurhiya

Ang mga maliliit na halaga ng kromo ay idinagdag din sa asero upang palakasin ito laban sa oksihenasyon at pagbutihin ang pagkinang nito. Ito ay dahil sa ang katunayan na ito ay may kakayahang bumubuo ng greyish carbides (Cr ₃ C ₂ ) na napaka-lumalaban kapag tumutugon sa oxygen sa hangin.

Dahil ang chrome ay maaaring makintab sa makintab na ibabaw, ang chrome ay nagtatampok ng mga disenyo ng pilak at kulay bilang isang mas murang kahalili para sa mga hangaring ito.

Nutritional

Ang ilang debate kung ang chromium ay maituturing na isang mahalagang elemento, iyon ay, kailangang-kailangan sa pang-araw-araw na diyeta. Naroroon ito sa ilang mga pagkain sa napakaliit na konsentrasyon, tulad ng mga berdeng dahon at kamatis.

Gayundin, mayroong mga suplemento ng protina na nag-regulate sa aktibidad ng insulin at nagtataguyod ng paglago ng kalamnan, tulad ng kaso sa chromium polynicotinate.

Saan matatagpuan ito?

Pinagmulan: Pixabay

Ang Chromium ay matatagpuan sa iba't ibang uri ng mineral at mga hiyas tulad ng mga rubi at esmeralda. Ang pangunahing mineral na kung saan nakuha ang chromium ay chromite (MCr ₂ O ₄ ), kung saan ang M ay maaaring maging anumang iba pang metal na kung saan nauugnay ang chromium oxide. Ang mga mina na ito ay dumami sa South Africa, India, Turkey, Finland, Brazil at iba pang mga bansa.

Ang bawat mapagkukunan ay may isa o higit pang mga variant ng chromite. Sa paraang ito, para sa bawat M (Fe, Mg, Mn, Zn, atbp.) Ibang lahi ang krimen na mineral.

Upang kunin ang metal kinakailangan upang mabawasan ang mineral, iyon ay, upang gawin ang sentro ng chromium metal makakuha ng mga elektron sa pamamagitan ng pagkilos ng isang pagbabawas ng ahente. Ginagawa ito sa carbon o aluminyo:

FeCr ₂ O ₄ + 4C => Fe + 2Cr + 4CO

Gayundin, natagpuan ang kromite (PbCrO ₄ ).

Karaniwan, sa anumang mineral na kung saan ang kape ng Cr ^{3+ ay} maaaring kapalit ng Al ³⁺ , kapwa may bahagyang katulad na ionic radii, ito ay bumubuo ng isang karumihan na nagreresulta sa isa pang likas na mapagkukunan ng kamangha-manghang, ngunit nakakapinsala, metal.

Mga Sanggunian

1. Tenenbaum E. Chromium. Kinuha mula sa: chemistry.pomona.edu
2. Wikipedia. (2018). Chromium. Kinuha mula sa: en.wikipedia.org
3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (Abril 6, 2018). Ano ang Pagkakaiba sa pagitan ng Chrome at Chromium? Kinuha mula sa: thoughtco.com
4. NV Mandich. (labing siyam na siyamnapu't lima). Chemistry ng Chromium. . Kinuha mula sa: citeseerx.ist.psu.edu
5. Chemistry LibreTexts. Chemistry ng Chromium. Kinuha mula sa: chem.libretexts.org
6. Saul 1. Shupack. (1991). Ang Chemistry ng Chromium at Ilang Mga Problema sa Analytical na Resulta. Sinuri mula sa: ncbi.nlm.nih.gov
7. Advameg, Inc. (2018). Chromium. Kinuha mula sa: chemistryexplained.com