Исследование свойств хрома и его соединений
исходит изменение окраски раствора из желтого в оранжевый.
2K2CrO4 + H2SO4 = K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O
К раствору бихромата калия добавляю щелочь, в результате происходит
изменение окраски раствора из оранжевого в желтый.
K2Cr2O7 + 4NaOH = 2Na2CrO4 + 2KOH + H2O
Вывод: В кислой среде хроматы неустойчивы, ион CrO42- желтого цвета
превращается в ион Cr2O72- оранжевого цвета, а в щелочной среде эта
реакция протекает в обратном направлении
2CrO42- + 2H+ кислая среда((щелочная среда Cr2O72- + H2O.
4.6 Опыт №6. Получение малорастворимых солей хромовых кислот
Приборы и реактивы: раствор хромата калия K2CrO4, раствор бихромата
калия K2Cr2O7, раствор нитрата серебра AgNO3.
Выполнение опыта. Наливаю в одну пробирку раствор хромата калия, в
другую - раствор бихромата калия, и добавляю в обе пробирки раствор нитрата
серебра, в обоих случаях наблюдаю образование красно-бурого осадка.
K2CrO4 + 2AgNO3= Ag2CrO4( + 2KNO3
K2Cr2O7 + AgNO3 ( Ag2CrO4(+ KNO3
Вывод: Растворимые соли хрома при взаимодействии с нитратом серебра
образуют нерастворимый осадок
4.7 Опыт №7. Получение гидроксида хрома
Приборы и реактивы: раствор соли хрома (III) CrCl3, едкий натр
(гидроксид натрия) NaOH.
Выполнение опыта. В пробирку с раствором хлорида хрома (III) по каплям
добавляю раствор едкого натра до образования серо-зеленого осадка.
Вывод: Гидроксид хрома Cr(OH)3 получается при действии на соль
трехвалентного хрома щелочью:
CrCl3 + 3NaOH = Cr(OH)3( + 3NaCl
5. Применение хрома
Основная часть добываемой в мире хромистой руды поступает сегодня на
ферросплавные заводы, где выплавляются различные сорта феррохрома и
металлического хрома.
Хромиты широко используют в огнеупорной промышленности для изготовления
огнеупорного хромитового и хромомагнезитового кирпича. Такой кирпич
химически пассивен, устойчив при температурах выше 22000С, хорошо
выдерживает резкие колебания температур. Магнезитохромитовый кирпич -
отличный огнеупорный материал для футеровки (защитной внутренней облицовки)
мартеновских печей и других металлургических агрегатов. Своды из
хромомагнезитового кирпича выдерживают вдвое больше плавок, чем своды из
упорного кварцевого материала.
Химики используют хромиты для получения бихроматов калия и натрия, а
также хромовых квасцов, которые применяются для дубления кожи, придающего
ей красивый блеск и прочность. Такую кожу называют «хромом», а сапоги из
нее «хромовыми». Растворимые в воде хроматы натрия и калия применяются в
текстильном и кожевенном производстве, как консерванты древесины (они
уничтожают древесные грибки).
Хромовая смесь - сернокислый раствор бихромата калия или натрия
используется для мытья химической посуды в лабораториях. Наиболее часто
применяется раствор содержащей по массе приблизительно 12 частей K2Cr2O7,
70 частей воды и 22 части H2SO4.
Как бы оправдывая свое название, хром принимает деятельное участие в
производстве красителей для стекольной, керамической, текстильной
промышленности. Нерастворимые хроматы некоторых металлов (PbCrO4, ZnCrO4,
SrCrO4) - прекрасные художественные краски. Богатством оттенков - от розово-
красного до фиолетового славится SnCrO4, используемый в живописи по
фарфору.
В мире драгоценных камней рубину принадлежит второе место после алмаза.
Технология получения искусственного рубина заключается в следующем: в оксид
алюминия Al2O3 вводят дозированную добавку оксида хрома (III), - ему-то и
обязаны рубиновые кристаллы своим чарующим цветом. Но искусственные рубины
ценятся не только за свои «внешние данные»: рожденный с их помощью лазерный
луч способен буквально творить чудеса.
Оксид хрома (III) позволил тракторостроителям значительно сократить
сроки обкатки двигателей. Обычно эта операция, во время которой все
трущиеся детали должны «привыкнуть» друг к другу, продолжалась довольно
долго и это, конечно, не очень устраивало работников тракторных заводов.
Выход из положения был найден, когда удалось разработать новую топливную
присадку, в состав которой вошел оксид хрома (III). Секрет действия
присадки прост: при сгорании топлива образуются мельчайшие абразивные
частицы оксида хрома (III), которые, оседая на внутренних стенках цилиндров
и других подвергающихся трению поверхностях, быстро ликвидируют
шероховатости, полируют и плотно подгоняют детали. Эта присадка в сочетании
с новым сортом масла позволила в 30 раз сократить продолжительность
обкатки.
Замена в рабочем слое магнитофонной пленки оксида железа на частицы
оксида хрома (III) позволила резко улучшить качество звучания, пленка стала
надежнее в работе.
Фотоматериалы и лекарства, катализаторы для химических процессов и
металлические покрытия - всюду хром оказывается «при деле». О хромовых
покрытиях следует рассказать подробнее.
5.1 Хромирование
Давно было замечено, что хром не только отличается большой твердостью
(в этом отношении у него нет конкурентов среди металлов), но и хорошо
сопротивляется окислению на воздухе, не взаимодействует с кислотами. Тонкий
слой этого металла попробовали электролитически осаждать на поверхность
изделий из других материалов, чтобы предохранить их от коррозии, царапин и
прочих «травм». Однако хромовые покрытия оказались пористыми, легко
отслаивались и не оправдывали возлагаемых на них надежд.
Почти три четверти века бились ученые над проблемой хромирования, и
лишь в 20-х годах прошлого столетия проблема была решена. Причина неудач
заключалась в том, что используемый при этом электролит содержал
трехвалентный хром, который не мог создать нужное покрытие. А вот его
шестивалентному «собрату» такая задача оказалась по плечу. С этого времени
в качестве электролита начали применять хромовую кислоту - в ней
валентность хрома равна 6. Толщина защитных покрытий (например, на
некоторых наружных деталях автомобилей, мотоциклов, велосипедов) составляет
до 0,1 миллиметра. Но иногда хромовое покрытие используют в декоративных
целях - для отделки часов, дверных ручек и других предметов, не
подвергающихся серьезной опасности. В таких случаях на изделие наносят
тончайший слой хрома (0,0002-0,0005 миллиметра).
Литовские химики разработали способ создания многослойной «кольчуги»
для особо ответственных деталей. Тончайший верхний слой этого покрытия (под
микроскопом его поверхность и в самом деле напоминает кольчугу) состоит из
хрома: в процессе службы он первым «принимает огонь на себя», но пока хром
окисляется, проходят многие годы. Тем временем деталь спокойно несет свою
ответственную службу.
Хромированию подвергаются не только металлические детали, но и изделия
из пластмасс. Подвергнутый испытаниям широко известный полимер -
полистирол, «одетый» в хром, стал прочнее, для него оказались менее
страшными такие известные «враги» конструкционных материалов, как
истирание, изгиб, удар. Само собой разумеется, возрос срок службы деталей.
Существует и другой способ хромирования - диффузионный, протекающий не
в гальванических ваннах, а в печах. Первоначально стальную деталь помещали
в порошок хрома и нагревали в восстановительной атмосфере до высоких
температур. При этом на поверхности детали появлялся обогащенный хромом
слой, по твердости и коррозионной стойкости значительно превосходящий
сталь, из которой сделана деталь. Но при температуре примерно 1000°С
хромовый порошок спекается и, кроме того, на поверхности покрываемого
металла образуются карбиды, препятствующие диффузии хрома в сталь. Пришлось
подыскивать другой носитель хрома; вместо порошка для этой цели начали
использовать летучие галоидные соли хрома - хлорид или иодид, что позволило
снизить температуру процесса. Хлорид (или иодид) хрома получают
непосредственно в установке для хромирования, пропуская пары
соответствующей галоидоводородной кислоты через порошкообразный хром или
феррохром. Образующийся газообразный хлорид обволакивает хромируемое
изделие, и поверхностный слой насыщается хромом. Такое покрытие гораздо
прочнее связано с основным материалом, чем гальваническое.
5.2 Сплавы
Семейство хромовых сплавов весьма многочисленно.
Таблица 3- Основные хромовые сплавы
|Названи|Хром |Железо|Никель|Алюминий|Кобаль|Вольфрам|
|е |Cr | | | |т | |
| | |Fe |Ni |Al |Co |W |
|Феррохр|65% |35 % | | | | |
|ом | | | | | | |
|Нихром |15-30%| |70-85%| | | |
|Хромаль|17-30%|64-79%| |4-6% | | |
|Стеллит|20-25%|1-3% | | |45-60%|5-29% |
Феррохром - сплав хрома с железом, вводимый в жидкую сталь для ее
легирования. Вводить хром в чистом виде в сталь очень затруднительно - он
медленно растворяются в жидком металле, так как температуры его плавления
выше, чем у стали. У феррохрома же температура плавления такая же, как у
стали, или ниже.
Нихромы и хромали, устойчивы в интервале 1000-13000C, обладают высоким
электросопротивлением, используются для изготовления нагревателей в
электрических печах сопротивления.
Добавка к хромоникелевым сплавам кобальта и молибдена придает металлу
способность переносить большие нагрузки при 650-900° С. Из этих
| |  скачать работу |
Исследование свойств хрома и его соединений |
