Получение хромового ангидрида
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
|Название |Хром |Железо |Никель |Алюминий|Кобальт |Вольфрам|
| |Cr |Fe |Ni | |Co | |
| | | | |Al | |W |
|Феррохром |65% |35 % | | | | |
|Нихром |15-30% | |70-85% | | | |
|Хроматы |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 сплавов
делают, например, лопатки газовых турбин.
Стеллит очень твердый сплав, стоек против износа и коррозии; применяется
в металлообрабатывающей промышленности, для изготовления режущих
инструментов.
Комохром - сплав хрома, кобальта и молибдена безвреден для человеческого
организма и поэтому используется в восстановительной хирургии.
Хром входит в состав очень многих марок сталей.
«Нержавейка» - сталь, отлично противостоящая коррозии и окислению,
содержит примерно 17-19% хрома и 8-13% никеля. Но этой стали углерод
вреден: карбидообразующие «наклонности» хрома приводят к тому, что большие
количества этого элемента связываются в карбиды, выделяющиеся на границах
зерен стали, а сами зерна оказываются бедны хромом и не могут стойко
обороняться против натиска кислот и кислорода. Поэтому содержание углерода
в нержавеющей стали должно быть минимальным (не более 0,1%).
При высоких температурах сталь может покрываться «чешуей» окалины. В
некоторых машинах детали нагреваются до сотен градусов. Чтобы сталь, из
которой сделаны эти детали, не «страдала» окалинообразованием, в нее вводят
25-30% хрома. Такая сталь выдерживает температуры до 1000°С.
Хромолибденовые стали используются для создания фюзеляжей самолетов.
Экологические проблемы
(Влияние геологоразведочных работ, добычи и переработки сырья на
окружающую среду)
Хром относится к высоко токсичным веществам. Действие на живой организм
солей хрома сопровождается раздражением кожи или слизистой оболочки, иногда
с образованием язв. Поражают они главным образом верхние дыхательные пути,
легкие и глаза. Оксиды хрома менее токсичны, чем чистый металл.
Таблица 4-Предельно допустимые концентрации оксидов хрома
| |CrO3 |Cr2O3 |
|Разовая в воздухе населенных мест, |0,01 |1,0 |
|мг/м3 | | |
|Суточная в воздухе населенных мест |0,0015 |- |
|мг/м3 | | |
|В воде для хозяйственно-питьевого и |0,1 |1,0 |
|культурно-бытового водоснабжения, | | |
|мг/л | | |
|В воде для рыбохозяйственных целей, |0,1 |0,5 |
|мг/л | | |
При проведении геологоразведочных работ на хромовые руды не требуются
специальные меры по защите окружающей среды. При добыче хромовых руд для
исключения попадания рудной пыли в воздух населенных пунктов следует
выполнять ряд условий: соблюдение определенного расстояния от населенных
пунктов, орошение дорог в карьерах и в складах добытой руды.
Наиболее значительное нарушение окружающей среды связано с переработкой
хромового сырья, при котором в воздух попадает значительное количество пыли
при сухом долблении и сортировке. При мокром обогащении сточные воды
нуждаются в отчистке от хрома, его оксидов, что исключает сброс сточных вод
в водоемы и требует строительства экранированных шламохранилищ.
III. Экспериментальная часть
Ангидрид хрома
Хромовый ангидрид ядовит и является очень сильным окислителем.
Педставляет собой слабо парамагнитные расплывающиеся на воздухе красные (с
фиолетовым оттенком) бипирамидальные орторомбические призмы с плотностью
2,80 г/см3 и температурой плавления 1970 (с легким разложением); при
нагревании выше температуры плавления превращается в красные пары, хорошо
растворим в воде, разлагается при 5500 с выделением водорода, очень сильный
окислитель. При растворении CrO3 в воде образуются сильно кислые токсичные
растворы желтого, оранжевого или красного цвета. Очень разбавленные водные
растворы CrO3 желтого цвета; они содержат двухосновную хромовую кислоту
H2CrO4, устойчивую в нейтральной среде и являющуюся окислителем по
отношению к SO2, H2S, SnCl2, FeSO4 и др. Чем концентрированнее водный
раствор хромового ангидрида, тем более конденсированные кислоты. Окись
хрома (VI) энергично окисляет органические соединения; со спиртами она
образует эфиры хромовой кислоты, способные взрываться.
CrO3 обладает цепочечной структурой из тетраэдров [CrO4], соединенных
ребрами (подобно цепочечным силикатам). Низкая температура плавления (1870
С) свидетельствует о заметном ван-дер-ваальсовом вкладе между цепочками.
Методики получения
Получают хромовый ангидрид действием воды на хлористый хромил CrO2Cl2,
обработкой сильно концентрированных растворов хромата или бихромата калия
избытком конц. серной кислотой, действием HCl на хромат серебра, обработкой
хроматов PbCrO4, BaCrO4, SrCrO4 серной кислотой, действием H2[SiF6] на
K2CrO4, обработкой BaCrO4 избытком HNO3:
CrO2Cl2+H2O> CrO3+2HCl
K2CrO4+H2SO4= CrO3+K2SO4+ H2O
PbCrO4+ H2SO4= CrO3+PbSO4+ H2O
K2CrO4+ H2[SiF6] = CrO3+ K2[SiF6]+ H2O
BaCrO4+2HNO3 = CrO3+ Ba(NO3)2 + H2O
Для очистки CrO3 перекристализовывают из водного раствора и сушат при
700 на пористой пластинке.
Методика используемая в выполнении курсовой работы. Берем навеску 4 г.
бихромата калия насыпают в химический стаканчик на 100 мл и добавляют туда
12 мл воды. Стакан ставят на асбестовую сетку и нагревают небольшим
пламенем горелки до растворения соли. Раствору дают охладиться до 500 С,
после чего из капельной воронки добавляют по каплям 9 мл 96 %-ой серной
кислоты. После добавления кислоты оставляют раствор кристаллизоваться.
Выделившиеся кристаллы хромового ангидрида отфильтровывают на стеклянном
фильтре №2 и при помощи стеклянной палочки переносят в бюкс (не трогать
кристаллы руками!). Выпали мелкие криссталы орнжево-желтого цвета.
K2Cr2O7 + 2H2SO4 = 2CrO3 + K2SO4 + H2O
Литература
1. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И.. Практикум по общей и неорганической
химии. – М.: Высшая школа,1969. – 287с.
2. Угай Я.А..Неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 1989. - 462с
3. Спицин В.И. Практикум по общей и неорганической химии 1984 – 295с
4. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И.. Общая и неорганическая химия. – М.:
Химия, 1994.
5. Некрасов Б.В. Основы общей химии. – М.: Высшая школа, 1974.
6. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия – М.: Высшая школа, 1981.
7. Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия. М.: Мир,
1969.
| |  скачать работу |
Получение хромового ангидрида |
