Хром что за материал

Хром что за материал

Кристаллы (99,999%) хрома различной формы, полученные разложением йодида хрома.

Хром — твёрдый металл голубовато-белого цвета. Хром иногда относят к чёрным металлам. Этот металл способен окрашивать соединения в разные цвета, потому и был назван «хром», что означает «краска». Хром – микроэлемент, необходимый для нормального развития и функционирования человеческого организма. Важнейшая его биологическая роль состоит в регуляции углеводного обмена и уровня глюкозы в крови.

СТРУКТУРА

Кристаллическая структура хрома

В зависимости от типов химической связи — как и все металлы хром имеет металлический тип кристаллической решетки, то есть в узлах решетки находятся атому металла.
В зависимости от пространственной симметрии — кубическая, объемно-центрированная а = 0,28839 нм. Особенностью хрома является резкое изменение его физических свойств при температуре около 37°С. Кристаллическая решетка металла состоит из его ионов и подвижных электронов. Аналогично атом хрома в основном состоянии имеет электронную конфигурацию. При 1830 °С возможно превращение в модификацию с гранецентрированной решеткой, а = 3,69Å.

СВОЙСТВА

Хром имеет твердость по шкале Мооса 9, один из самых твердых чистых металлов (уступает только иридию, бериллию, вольфраму и урану). Очень чистый хром достаточно хорошо поддаётся механической обработке. Устойчив на воздухе за счёт пассивирования. По этой же причине не реагирует с серной и азотной кислотами. При 2000 °C сгорает с образованием зелёного оксида хрома(III) Cr₂O₃, обладающего амфотерными свойствами. При нагревании реагирует со многими неметаллами, часто образуя соединения нестехиометрического состава карбиды, бориды, силициды, нитриды и др. Хром образует многочисленные соединения в различных степенях окисления, в основном +2, +3, +6. Хром обладает всеми характерными для металлов свойствами — хорошо проводит тепло, электрический ток, имеет присущий большинству металлов блеск. Является антиферромагнетиком и парамагнетиком, то есть, при температуре 39 °C переходит из парамагнитного состояния в антиферромагнитное (точка Нееля).

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Самые большие месторождения хрома находятся в ЮАР (1 место в мире), Казахстане, России, Зимбабве, Мадагаскаре. Также есть месторождения на территории Турции, Индии, Армении, Бразилии, на Филиппинах.nГлавные месторождения хромовых руд в РФ известны на Урале (Донские и Сарановское). Разведанные запасы в Казахстане составляют свыше 350 миллионов тонн (2 место в мире)Хром встречается в природе в основном в виде хромистого железняка Fe(CrO₂)₂ (хромит железа). Из него получают феррохром восстановлением в электропечах коксом (углеродом). Чтобы получить чистый хром, реакцию ведут следующим образом:
1) сплавляют хромит железа с карбонатом натрия (кальцинированная сода) на воздухе;
2) растворяют хромат натрия и отделяют его от оксида железа;
3) переводят хромат в дихромат, подкисляя раствор и выкристаллизовывая дихромат;
4) получают чистый оксид хрома восстановлением дихромата натрия углём;
5) с помощью алюминотермии получают металлический хром;
6) с помощью электролиза получают электролитический хром из раствора хромового ангидрида в воде, содержащего добавку серной кислоты.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

ПРИМЕНЕНИЕ

Хром — важный компонент во многих легированных сталях (в частности, нержавеющих), а также и в ряде других сплавов. Добавка хрома существенно повышает твердость и коррозийную стойкость сплавов. Использование Хрома основано на его жаропрочности, твердости и устойчивости против коррозии. Больше всего Хрома применяют для выплавки хромистых сталей. Алюмино- и силикотермический Хром используют для выплавки нихрома, нимоника, других никелевых сплавов и стеллита.
Значительное количество Хрома идет на декоративные коррозионно-стойкие покрытия. Широкое применение получил порошковый Хром в производстве металлокерамических изделий и материалов для сварочных электродов. Хром в виде иона Cr 3+ — примесь в рубине, который используется как драгоценный камень и лазерный материал. Соединениями Хрома протравливают ткани при крашении. Некоторые соли Хрома используются как составная часть дубильных растворов в кожевенной промышленности; PbCrO₄, ZnCrO₄, SrCrO₄ — как художественные краски. Из смеси хромита и магнезита изготовляют хромомагнезитовые огнеупорные изделия.
Используется в качестве износоустойчивых и красивых гальванических покрытий (хромирование).
Хром применяется для производства сплавов: хром-30 и хром-90, незаменимых для производства сопел мощных плазмотронов и в авиакосмической промышленности.

Источник

ХРОМ — блеск и защита

Хром — металл, который видели все. Зеркально-блестящие детали на автомобилях, сверкающая металлом сантехника или детали мебели в стиле хай-тек — все покрыто тонким слоем хрома.

История открытия

История нового металла начинается с исследования Ломоносовым крокоита (красной свинцовой руды). Его изучали русские химики, затем минерал попал в Европу. Тут в него просто влюбился Вокелен.

«чудесный красный цвет, прозрачность и кристаллическая структура … побуждали химиков интересоваться его природой».

Вокелен растворял, возгонял, выпаривал — и получал разноцветные соли. Потому и новый металл назвал хром от (греческого сhrome) — цвет.

Свойства

Хром (Chromium) относится к металлам, он входит в пятерку самых твердых элементов (твердость 8,5 по шкале Мооса).

Все присущие металлам свойства у элемента имеются:

Структура кристаллической решетки объемноцентрированная, кубическая.

Химические свойства:

В природном хроме четыре стабильных изотопа.

Минералы

Некоторые хромсодержащие минералы можно увидеть на прилавках ювелирных магазинов: хромдиопсид, уваровит, хромтурмалин.

В группу хромитов входят алюмохромит, магнохромит, хромпикотит. Они так похожи, что их сложно отличить один от другого.

Промышленное значение имеет хромистый железняк.

Получение

Способы получения зависят от того, какой продукт желательно получить.

Феррохром извлекают из хромистого железняка в электропечах путем восстановления с коксом (углеродом).

Для получения чистого металлического хрома необходимы несколько этапов:

Возможно получение чистого электролитического Cr из раствора CrO3 (формула оксида хрома).

Сплавы

Хромовые сплавы условно делят на 2 категории:

Некоторые марки сплавов:

В состав сплавов часто входят:

Плюсы и минусы металла

Совокупность достоинств и недостатков хрома определяет его место в сферах использования.

К недостаткам можно отнести цену металла (она довольно высока).

Использование

Применение хрома в черной металлургии велико — это около 2/3 общей выплавки металла. Производство хромированных сплавов выгодно — даже небольшие добавки лигатуры сообщают сплаву лучшие качества стойкого металла.

Оставшаяся треть в основном идет на хромирование. Покрытие хромом может быть функциональным, декоративным, или совмещать оба качества.

Сантехническая продукция просто создана для хромирования. Жара, влага, химические вещества не испортят ни смеситель, на душ, ни аксессуары для ванной.

Слой функционального хромирования защищает детали от коррозии, его толщина достигает нескольких миллиметров.

Декоративное хромирование — для красоты, его слой тоненький, всего 0,2-0,7 мкм.

Хромирование бывает:

Стоимость

Цена марки ЭРХ-1 за килограмм — 7500 рублей.

Порошок (марка ПХ-1С) стоит 6000 руб/кг.

Цены указаны на 02.09.2020.

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

Источник

Хром — крайне востребованный металл в металлургии и не только

Хром — простое неорганическое вещество, элемент таблицы Менделеева, металл. Входит в то же семейство, что и железо, марганец, титан, никель.

Свойства

Тугоплавкий металл серебристо-голубого цвета, очень твердый, хотя и хрупкий.
В нормальных условиях не реагирует с водой и кислородом из воздуха. Под действием окислителей покрывается оксидной пленкой, благодаря которой приобретает высокую химическую устойчивость. Не реагирует с растворами щелочей. Тонкоизмельченный хром самовоспаламеняется на воздухе.

Хром проявляет разную степень окисления при образовании соединений: +2, +3, +6. Наиболее устойчивы соединения хрома III. Еще одной интересной особенностью, которая отразилась в названии элемента (греческое «chroma» переводится как цвет), является яркая окраска соединений: от голубой и фиолетовой, до зеленой, изумрудной, желтой, оранжевой, густо-красной.

Хром играет большую роль в процессах обмена, биохимии клеток животных и человека. Он принимает участие в метаболизме углеводов, регулирует количество сахара в крови, усиливает действие инсулина, поэтому нормальное содержание хрома жизненно важно при ожирении, сердечно-сосудистых заболеваниях, диабете.

Чистый хром токсичен, особенно если вдыхать его пыль. Пыль соединений хрома VI (хромового ангидрида) канцерогенна, а пыль и растворы соединений хрома III вызывают раздражения кожи, поэтому при работе с ними надо использовать средства защиты.

Применение

— Три четверти всего полученного хрома идет на нужды металлургии. Хром входит в состав легированных, нержавеющих, особо износостойких, бронированных, оружейных, огнеупорных сталей. Стали с высоким, до 30%, содержанием хрома используются для изготовления корпусов подводных лодок, сейфов, оружейных стволов пушек, металлорежущих инструментов, медицинского и химического оборудования, космических двигателей, деталей плазмотронов.
— Хромированные покрытия придают изделиям красивый внешний вид, устойчивость к коррозии, износостойкость, стойкость к механическим воздействиям. Толщина покрытия, в зависимости от назначения, может колебаться от 0,0002 (для декоративного покрытия) до 0,1 мм (для защиты деталей автомашин и велосипедов).

— Примерно десятая часть всего хрома идет на производство огнеупоров — хромитовых и магнезитохромитовых кирпичей, выдерживающих высокие температуры и резкие перепады температур в течение длительного срока службы. Такие кирпичи применяются при изготовлении металлургических печей, они служат вдвое дольше, чем печи из кварцевых огнеупоров.

— Хром применяется при получении сплавов с особыми свойствами. Сплав Cr + Ni используется при изготовлении нагревательных элементов. Сплав Cr + Ni + Mo + Co способен выдерживать длительные нагрузки при температурах свыше 700°С. Из сплава Cr + Mo + Co делают хирургические инструменты, т.к. он нейтрален к человеческим тканям.

— Хром — перспективный элемент для производства дешевых термоэлементов.

— Натрий двухромовокислый и калий двухромовокислый применяются в спичечном производстве;
в виде растворов — в кожевенной и текстильной промышленности, в деревообрабатывающей индустрии для уничтожения древесных грибков.

— В лабораторной практике хромовой смесью очищают посуду. Обычно в ней используется дихромат калия, реже хромовый ангидрид (мы уже писали о хромовой смеси здесь).

— Соединения хрома — сырье для получения красителей, пигментов и протрав для текстильного, стекольного и керамического производств. Зеленая хромовая краска может выдерживать высокие температуры без вреда для себя, поэтому ее используют для подглазурной росписи (росписи до покрытия глазурью и окончательного обжига). Интересно, что краски на основе хромовых руд применяли для иконописи на Руси еще в средние века, до того, как хром и его руды были открыты официально.

— Хромовые квасцы и другие соединения хрома используются при дублении кожи и получении знаменитой хромовой кожи, блестящей и прочной.

— Окись хрома III используется на тракторных заводах в качестве присадки в топливо для быстрой подгонки деталей новых двигателей.

— Оксид хрома III задействован в процессе выращивания синтетических рубинов особенно насыщенного цвета. Синтетические рубины используются в лазерной технике.

— Оксид хрома VI, хромовый ангидрид — сильнейший окислитель: применяется также для хроматирования оцинкованных поверхностей, в пиротехнике, в химической промышленности.

— Хром применяется в производстве лекарств, биодобавок, средств для похудения, катализаторов, фотоматериалов, индикаторов для аналитической химии.

Полезные при работе с хромом и его пылью средства защиты а также различные соединения хрома, в том числе калий двухромовокислый «Ч» и хромовый ангидрид купить по хорошей цене можно у нас в интернет-магазине «ПраймКемикалсГрупп».

Источник

Хром что за материал

Хром — это элемент побочной подгруппы 6-й группы 4-го периода периодической таблицы Менделеева, 24 — атомный номер, обозначение — Cr.

Хром — это слегка голубоватый серебристо-белый металл. Название происходит от греческого слова chroma и означает цвет (из-за разнообразной окраски соединений хрома). Благодаря своей высокой коррозионной стойкости, является популярным материалом для защиты материалов от воздействия внешней среды.

Хром с железом, марганцем, никелем, титаном, ванадием составляют одно геохимическое семейство. Хром является важным компонентом сплава для нержавеющих жаропрочных сталей. Соединения хрома (VI) крайне токсичны.

Хром устойчив к атмосферной среде, потому что, как и алюминий, он покрыт оксидным слоем, который защищает его от дальнейших реакций. Реагирует с кислотами с образованием соответствующих солей и водорода. При нагревании реагирует с неметаллами, например, с хлором, серой, углеродом и кремнием.

Ионы хрома (часто в сочетании с кислородом) имеют типичные цвета:

История открытия

Эта история началась в 1766 году, когда в окрестностях Екатеринбурга обнаружили новый минерал. Из-за своих особенностей окраски он получил название «сибирский красный свинец», PbCrO4, по-современному «крокоит». А в 1797 году химик из Франции Л. Н. Воклен смог выделить из него тугоплавкий металл. Скорее всего, это был карбид хрома.

Месторождения

Первое место в мире занимает ЮАР. Здесь находятся самые большие месторождения хрома. По разведанным запасам хрома второе место в мире занимает Казахстан — более 350 миллионов тонн. Главные месторождения России находятся на Урале — Донские и Сарановские. Также месторождения существуют в Турции, Армении, Бразилии, Индии, на Филиппинах.

Физические свойства

Хром является одним из тугоплавких металлов. Температура плавления — 1900 С выше, чем у платины (1772 С). Плотность близка к плотности железа и ниобия. Модуль упругости хрома является самым низким по сравнению с молибденом и вольфрамом.

Теплофизические свойства

Для тугоплавких металлов линейный коэффициент теплового расширения обычно низкий, а теплопроводность высокая. Тем не менее, хром не показывает типичное поведение молибдена или вольфрама.

Коэффициент его теплового расширения относительно высок. При температуре 38 С и выше происходит переход от антиферромагнетизма к парамагнетизму и коэффициент теплового расширения очень резко возрастает. Эта температура перехода (температура Неля) является фазовым переходом первого порядка и показывает значительный скачок объема, который сильно влияет на линейный коэффициент теплового расширения.

Механические свойства

Полностью рекристаллизованный хром абсолютно не проявляет пластичности при комнатной температуре, но если хром деформируется или отжигается, материал становится пластичным.

Прочность хрома увеличивается с увеличением деформации и может быть дополнительно увеличена с помощью различных легирующих элементов.

Хром имеет относительно низкую температуру плавления 1900 С по сравнению с другими тугоплавкими металлами — молибденом и вольфрамом. Модуль упругости также является относительно низким. По сравнению с танталом и ниобием — оба имеют более высокую температуру плавления — хром обладает гораздо более высоким модулем упругости.

Химические свойства

Хром известен большинству людей как легирующий элемент из нержавеющей стали и как защитный слой в различных изделиях. Хром образует тонкий прозрачный пассивный слой (Cr2O3) при контакте с любыми агрессивными средами, такими как кислород. Этот защитный слой абсолютно стабилен в нормальной атмосфере и в водной среде. Поэтому использование хрома в качестве декоративного и антикоррозийного слоя очень распространено.

Cr2O3 также надежно защищает хром от агрессивных кислот, таких как серная или азотная кислоты. В двигателях внутреннего сгорания, таких как газовые турбины или дизельные двигатели, хром устойчив к горячим газам при температуре до 1000 С.

Получение

Элемент хром относительно распространен на земле. Наиболее важной рудой является хром железо (хромит) — FeCr2O4. Большие количества хромита добываются в Южной Африке, России, Индии, Бразилии, Финляндии и Турции. Элементарный хром может содержаться в железных метеоритах.

Наиболее важным минералом для промышленного производства хрома является хромит (FeCr2O4). Более половины добываемого в мире хромита поступает из Южной Африки. Двумя наиболее важными продуктами переработки хромита являются феррохром и металлический хром. Крупнейшим потребителем феррохрома является сталелитейная промышленность, которая использует хром для производства нержавеющих сталей.

Металл извлекается промышленным способом из хромитовой руды. Минерал смешивают с содой и известью. Затем он окисляется во вращающейся печи с подачей воздуха. Это приводит к образованию хромата натрия (Na2CrO4), который превращается в дихромат натрия (Na2Cr2O7) с концентрированной серной кислотой. После кристаллизации он реагирует с углеродом (коксом) и серой. Образующийся оксид восстанавливается до хрома с помощью алюминия.

Из него можно получить феррохром, применяющийся для изготовления легированных сталей. Для получения чистого хрома проводят следующие реакции:

Металлический хром получают с помощью алюминотермиии. Но все большее значение сейчас приобретает процесс силикотермии (процесс Перена).

Применение хрома

Металлический хром производится во всем мире в количестве около 20 000 тонн в год. Нержавеющая сталь содержит около 12-15% хрома.

Элементарный хром используется для производства железных сплавов, например, нержавеющая сталь — хром с железом. В зависимости от состава стали называют хромистой сталью, хромоникелевой сталью, молибденовой сталью или вольфрамовой сталью. Хром также необходим для производства металлокерамических материалов.

Хром также используются в качестве катализаторов при пропитке древесины, при производстве аудио- и видеокассет, а также в лазерах. Хром также является исходным материалом для различных огнеупорных материалов и химикатов. Соединения хрома используются в качестве цветных пигментов и для дубления кожи.

Воздействие хрома на здоровье

В организме человека содержится хром в концентрации около 0,03 промилле. Однако суточная доза сильно зависит от диеты и обычно составляет около 15-200 мкг. Поглощение хрома составляет около 0,5-1% от общего объема. Орган, в котором был обнаружен самый высокий уровень хрома — плацента.

Трехвалентный хром — незаменимый микроэлемент для человека. Вместе с инсулином он обеспечивает вывод глюкозы из кровотока и способствует метаболизму липидов. Симптомы диабета могут усугубляться недостатком хрома. Он также содержится в РНК. Однако дефицит хрома — очень редкое явление.

Хром может всасываться через дыхательные пути, пищу и питьевую воду, а также при контакте с кожей. Содержание хрома в воздухе и воде обычно низкое. Хром является важным питательным веществом для человека и его недостаток может вызвать сердечные заболевания, нарушения обмена веществ и диабет. Однако слишком много хрома крайне вредно для здоровья.

Хром (VI) представляет опасность для здоровья человека, особенно для людей, которые работают в сталелитейной и текстильной промышленности и постоянно подвергаются воздействию этого химического вещества. Негативные эффекты хрома (VI) на здоровье:

Воздействие хрома на окружающую среду

Существуют разные типы хрома, которые различаются по своему влиянию на организмы. Хром в форме (III) и (VI) попадает в воздух, почву и воду в результате естественных процессов и деятельности человека. Деятельность человека, которая в наибольшей степени увеличивает уровень хрома (III) — это производство стали, кожи и текстиля.

Хром (VI) в основном используется на химических, кожевенных и текстильных фабриках, а также для покрытия электронных устройств, что увеличивает концентрацию хрома (VI) в воде из-за выброса сточных вод. Хром попадает в воздух при сжигании угля и из-за плохой утилизации отходов. Хром из воздуха возвращается в почву и воду через атмосферные осадки. В почве хром прочно прикреплен к частицам почвы и поэтому не может попасть в грунтовые воды.

Хром (III) — важное вещество для всех организмов. Если суточная доза слишком мала, это может нарушить метаболизм сахара и привести к проблемам с сердцем. Напротив, хром (VI) очень токсичен и может изменять генетический материал и вызывать рак.

Зерновые имеют систему, с помощью которой они могут регулировать абсорбцию хрома таким образом, чтобы не причинить вред. Но если концентрация металла в почве очень высока, этот механизм может выйти из строя, и содержание хрома в зерне возрастет. Подкисление почвы также может влиять на поглощение хрома зерном. Обычно растения поглощают только хром (III), но если концентрация хрома превышает определенное значение, это также приводит к негативным последствиям.

Хром обычно не накапливается в организме рыб, но его высокие уровни, чаще всего в результате попадания металлических изделий в поверхностные воды, могут повредить жабры рыб. У животных хром также может вызывать респираторные заболевания,

Хром (Cr) и вода

Содержание хрома в морской воде сильно колеблется и составляет около 0,2-0,6 частей на миллиард. Речная вода обычно содержит около 1 части на миллиард этого элемента, хотя могут иметь место значительно повышенные концентрации. В фитопланктоне концентрации около 4 частей на миллион в морской рыбе 0,03–2 частей на миллион и около 0,7 частей на миллион в тканях устриц (все значения основаны на сухом веществе).

В растворенном состоянии хром находится либо в неионогенной форме в виде трехвалентного Cr (OH) 3, либо в виде шестивалентного CrO 4.

Как и в каких соединениях хром реагирует с водой?

Элементарный хром не реагирует с водой при комнатной температуре.

Растворимость хрома и / или его соединений в воде

Многие соединения хрома плохо или совсем не растворимы в воде. Соединения хрома (III) не только плохо растворимы, но также в значительной степени связаны с взвешенными веществами. Оксид хрома (III) и гидроксид хрома (III) не растворимы в воде.

Оксид хрома (VI), с другой стороны, является примером водорастворимого соединения.

Как хром попадает в воду?

Хром в свободной форме не встречается в природе. Самый важный минерал, содержащий хром — хромит. Как уже упоминалось, соединения хрома в природе встречаются только в небольших количествах в воде. Однако этот элемент и его соединения могут попадать в поверхностные воды через промышленные сточные воды.

Хром из металлургической промышленности попадает в воду в основном в трехвалентной форме. С другой стороны, шестивалентная форма в промышленных сточных водах в основном поступает в результате кожевенного производства и крашения.

Какие экологические проблемы могут привести к загрязнению воды хромом?

Хром жизненно необходим для некоторых организмов. Однако речь идет только о трехвалентном хроме. В шестивалентной форме он считается очень ядовитым для флоры и фауны. Ионы Cr 3+ практически не присутствуют в воде при значениях pH выше 5, поскольку гидратированный оксид Cr (OH) 3 очень плохо растворяется в воде.

Соединения хрома (VI) стабильны в аэробных условиях, но восстанавливаются до соединений хрома (III) в анаэробных условиях. Обратный процесс также возможен в окислительной среде. Кроме того, большая часть хрома в воде связана с взвешенными веществами.

Соединения хрома (VI) обычно классифицируются как очень опасные для воды. Фитотоксичность хрома до сих пор не выяснена.

Как правило, воздушно-сухие почвы содержат в среднем 2-100 частей на миллион хрома. Растворимость хрома в почве ниже, чем у других потенциально токсичных металлов. Вот почему растения потребляют его относительно мало. Растения обычно содержат около 0,02–1 частей на миллион хрома в пересчете на сухое вещество, при этом значения могут увеличиваться до 14 частей на миллион. Например, во мхах и лишайниках часто обнаруживается относительно высокое содержание хрома.

Источник