Что такое шестивалентный хром

Шестивалентный хром

Шестивалентный хром — химический элемент хром в степени окисления +6. Практически вся хромовая руда обрабатывается через преобразование в дихромат натрия. В 1985 году было произведено примерно 136 000 т. шестивалентного хрома. [1] Другими источниками шестивалентного хрома являются триоксид хрома и различные соли — хроматы и дихроматы. Шестивалентный хром используется при производстве нержавеющих сталей, текстильных красок, консервантов дерева, для хромирования и пр.

Шестивалентный хром является признанным канцерогеном при вдыхании. [2] На многих рабочих местах сотрудники подвержены воздействию шестивалентного хрома, например, при гальваническом хромировании или сварке нержавеющих сталей. [2] В Европейском союзе использование шестивалентного хрома существенно ограничено директивой RoHS.

Токсичность

Шестивалентный хром транспортируется в клетки человеческого организма с помощью сульфатного транспортного механизма благодаря своей близости к сульфатам и хроматам по структуре и заряду. Трёхвалентный хром, более часто встречающийся, не транспортируется в клетки.

Внутри клетки Cr(VI) разлагается к метастабильному пятивалентному хрому (Cr(V)), затем к трехвалентному хрому (Cr(III)). Трехвалентный хром, присоединяясь к протеинам, создает гаптены, которые включают иммунную реакцию. После их появления, чувствительность к хрому не пропадает. В этом случае даже контакт с текстильными изделиями, окрашенными хромсодержащими красками или с кожей, обработанной хромом, может вызвать раздражение кожи. Витамин C и другие агенты реагируют с хроматами и создают Cr(III) внутри клетки. [3]

Продукты шестивалентного хрома являются генотоксичными канцерогенами. Хроническое вдыхание соединений шестивалентного хрома увеличивает риск заболеваний носоглотки, риск рака лёгких. (Лёгкие особенно уязвимы из-за большого количества тонких капилляров). Видимо, механизм генотоксичности вызывается пятивалентным и трехвалентным хромом.

В США предельно допустимая концентрация шестивалентного хрома в воздухе составляет 5 мкг/м³ (0.005 мг/м³). [4] [5] В России предельно допустимая концентрация хрома (VI) существенно ниже 1,5 мкг/м³ (0,0015 мг/м3). [6]

Одним из общепризнанных методов избежания шестивалентного хрома является переход от технологий гальванического хромирования к газотермическому напылению.

Источник

СОДЕРЖАНИЕ

Токсичность

Из 2345 небезопасных товаров, перечисленных Комиссией ЕС по вопросам правосудия, потребителей и гендерного равенства в 2015 году, около 64% ​​были произведены в Китае, а 23% составляли предметы одежды, включая кожаные изделия (и обувь), загрязненные шестивалентным хромом. Хроматные ткани или кожаная обувь, окрашенная хроматом, могут вызвать повышенную чувствительность кожи.

Что касается питьевой воды, Агентство по охране окружающей среды США (EPA) не устанавливает максимального уровня загрязнения (MCL) для шестивалентного хрома.

Восстановление шестивалентного хрома в подземных и питьевых водах

Существует три основных метода восстановления шестивалентного хрома из грунтовых и питьевых вод:

Для снижения токсичности шестивалентного хрома используются методы с использованием химикатов, микробов и растений. Некоторые технологии удаления включают транспортировку загрязненной почвы за пределы площадки на свалку с использованием ионообменных смол для снижения концентраций хрома (VI) до менее определяемого предела и фильтра с гранулированным активированным углем (GAC). Технологии локализации могут использоваться с использованием физических барьеров, таких как растворы, жидкие растворы или шпунтовые сваи.

Воздействие и безопасность

Австралия

Остров Кураганг, Новый Южный Уэльс

Город не был уведомлен о разоблачении до трех дней спустя, в среду утром, и вызвал серьезную общественную полемику, когда Orica раскритиковали за преуменьшение масштабов и возможных рисков утечки. Офис окружающей среды и наследия в Стоктоне собрал 71 образец. В 11 из них обнаружен низкий уровень хрома. Эти 11 проб были взяты в шести жилых кварталах недалеко от завода Orica, две из которых были взяты из проб воды, собранных непосредственно к югу от зоны из шести кварталов.

Специальный комитет по утечке химикатов Orica на острове Корананг опубликовал свой отчет об инциденте в феврале 2012 года. Они пришли к выводу, что подход Orica к устранению последствий утечки был крайне неадекватным. Компания Orica не осознала потенциальное влияние преобладающих ветров на выбросы высотой 60 метров. Компания Orica не провела инспекцию территории сразу по ветру и не уведомила Управление по окружающей среде и наследию до 9 августа 2011 года. В первоначальном отчете Orica в Управление по окружающей среде и наследию не было указано, что выбросы произошли за пределами площадки. В первоначальном отчете для WorkCover Orica не раскрыла информацию о потенциальном воздействии на рабочих, а также о том, что выброшенным веществом был хром (VI). План реагирования на чрезвычайные ситуации компании Orica был недостаточно понятен сотрудниками, особенно в отношении процедур уведомления. Первоначальное уведомление жителей Стоктона было направлено только домохозяйствам, находящимся непосредственно с подветренной стороны выброса, которые также не осознали потенциал загрязнения окружающей территории. Информация, представленная в первоначальном уведомлении, преуменьшала потенциальные риски для здоровья и впоследствии предоставляла неполную информацию, что привело к недоверию между жителями Стоктона и официальными лицами штата Орика.

В 2014 году Orica признала себя виновной по девяти обвинениям в суде по земельным и экологическим вопросам и была оштрафована на 768 000 долларов. Результаты исследования здоровья штата Новый Южный Уэльс показали, что очень маловероятно, что кто-либо в Стоктоне впоследствии заболеет раком в результате инцидента.

Бангладеш

Греция

Восточная Центральная Греция

Химический состав грунтовых вод в восточной части Центральной Греции (центральная часть Эвбеи и долина Асопос ) выявил высокие концентрации шестивалентного хрома в системах подземных вод, иногда превышающие максимально допустимый уровень общего хрома в питьевой воде Греции и ЕС. Загрязнение шестивалентным хромом в Греции связано с промышленными отходами.

Используя GFAAS для общего хрома, комплексный колориметрический метод дифенилкарбазид-Cr (VI) для шестивалентного хрома и пламенный ААС и ICP-MS для других токсичных элементов, их концентрации были исследованы в нескольких пробах подземных вод. Загрязнение воды шестивалентным хромом в центральной части Эвбеи в основном связано с естественными процессами, но есть и антропогенные случаи.

Фивы – Танагра – Бассейн Малакаса (Асопос)

В реке Асопос общее содержание хрома составляло до 13 мкг / л (0,00091 г / имп гал), шестивалентного хрома было менее 5 мкг / л (0,00035 г / имп гал), а другие токсичные элементы были относительно низкими.

Соединенные Штаты

История политики EPA в отношении хрома в Соединенных Штатах

2 декабря 1970 г. было образовано Агентство по охране окружающей среды (EPA). С формированием EPA у федерального правительства были средства и контроль, чтобы влиять на серьезные экологические изменения. После создания EPA в Соединенных Штатах были приняты новаторские законодательные акты, такие как Закон о чистой воде (1972 г.) и Закон о безопасной питьевой воде (1974 г.).

В 1972 году в Федеральный закон о контроле за загрязнением воды (FWPCA) 1948 года были внесены поправки, которые более известны как Закон о чистой воде (CWA). Последующие поправки послужили основой для федерального правительства, чтобы начать регулировать загрязняющие вещества, внедрять стандарты сточных вод и, среди прочего, увеличивать финансирование водоочистных сооружений. Два года спустя, в 1974 году, конгресс принял Закон о безопасной питьевой воде (SDWA). SDWA нацелено на мониторинг и защиту питьевой воды в Соединенных Штатах и ​​источников воды, из которых она поступает.

В 1991 году в рамках SDWA Агентство по охране окружающей среды включило хром в свой список максимальных целевых уровней загрязнения (MCLG), чтобы максимальный уровень загрязнения (MCL) составлял 100 частей на миллиард. В 1996 году в SDWA были внесены поправки, включающие положение, известное как Правило нерегулируемого мониторинга загрязняющих веществ (UCMR). В соответствии с этим правилом EPA составляет список из 30 или менее загрязнителей, которые обычно не регулируются SDWA. Мониторинг хрома проводился в рамках третьего UCMR с января 2013 года по декабрь 2015 года. EPA использует данные из этих отчетов, чтобы помочь в принятии регулирующих решений.

Текущая политика в США

Военное применение

С 2012 по 2015 год Армейская исследовательская лаборатория проводила исследования по замене промывочной грунтовки в рамках усилий Министерства обороны США по устранению использования токсичных промывочных грунтовок в армии. Исследования показали, что грунтовки для стирки содержат опасные загрязнители воздуха и высокие уровни летучих органических соединений.

В результате в 2015 году ARL квалифицировала три альтернативы промывочной грунтовки для использования на армейских складах, установках и ремонтных предприятиях. В результате исследования в 2017 году продукты из хрома были удалены с объектов армии.

За свои усилия по замене промывочной грунтовки исследователи ARL выиграли «Премию Секретаря армии за выдающиеся экологические качества в приобретении оружейных систем» в 2016 финансовом году.

Незавершенные правила в США

EPA в настоящее время ограничивает общее содержание хрома в питьевой воде до 100 частей на миллиард, но не установлено специально для хрома (VI). В том же году Калифорнийское агентство по охране окружающей среды предложило цель в размере 0,2 частей на миллиард, несмотря на закон штата 2001 года, требующий, чтобы стандарт был установлен к 2005 году. Окончательная цель общественного здравоохранения в 0,02 частей на миллиард была установлена ​​в июле 2011 года.

Калифорния

Давенпорт

Paramount

В 2016 году чиновники по контролю качества воздуха начали расследование повышенных уровней шестивалентного хрома в Парамаунт, Калифорния. Город Парамаунт создал проект действий, который включал в себя усиление соблюдения кодекса для помощи инспекторам AQMD и запуск ParamountEnvironment.org для информирования общественности. Со временем усилия SCAQMD и города Парамаунт привели к снижению выбросов до приемлемого уровня.

Хинкли

Иллинойс

Массачусетс

Миссури

Мичиган

Техас

8 апреля 2009 года Комиссия по качеству окружающей среды Техаса (TCEQ) собрала пробы грунтовых вод из внутреннего колодца на улице West County Road 112 в Мидленде, штат Техас (США), в ответ на жалобу жителей на наличие желтой воды. Было обнаружено, что колодец загрязнен хромом (VI). Подземные воды Мидленда достигли более высокого уровня загрязнения, чем установленный EPA максимальный уровень загрязнения (MCL) в 100 частей на миллиард. Нынешний шлейф хрома в подземных водах находится примерно под 260 акрами земли на участке подземных вод West County Road 112. В ответ TCEQ установила системы фильтрации на участках колодцев, которые показали загрязнение хромом.

По состоянию на 2016 год компания TCEQ взяла пробы воды из 235 скважин и установила более 45 систем анионообменной фильтрации на этом участке, который, как было установлено, расположен по адресу 2601 West County Road 112, Мидленд, штат Техас. TCEQ продолжает отбирать образцы из скважин, окружающих территорию, для отслеживания движения шлейфа. Кроме того, они продолжают контролировать эффективность систем анионообменной фильтрации путем отбора проб раз в квартал, а фильтры обслуживаются бесплатно для жителей.

По состоянию на март 2011 г. участок грунтовых вод West County Road 112 был добавлен в Национальный список приоритетов (NPL), также известный как Список суперфондов Агентством по охране окружающей среды США (EPA). С 2011 по 2013 год TCEQ установил мониторы подземных вод и провел отбор проб подземных вод. В 2013 году TCEQ начал отбор проб жилой почвы и подтвердил, что она была загрязнена в результате использования загрязненных грунтовых вод для ухода за садом и газоном.

Согласно EPA, продолжающиеся исследования не установили источник загрязнения, и решения по очистке все еще разрабатываются. Пока такие исследования не будут завершены и не будут приняты меры по восстановлению, жители по-прежнему будут подвергаться риску воздействия на здоровье из-за загрязнения грунтовых вод.

Висконсин

Источник

Шестивалентный хром

Свойства атомаНазвание, символ, номерХром / Chromium (Cr), 24Группа, период, блок16 (устар. 6), 4,
d-элементАтомная масса
(молярная масса)51,9961(6) [1] а. е. м. (г/моль)Электронная конфигурация[Ar] 3d 5 4s 1
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2Радиус атома130 пмХимические свойстваКовалентный радиус118 пмРадиус иона(+6e)52 (+3e)63 пмЭлектроотрицательность1,66 (шкала Полинга)Электродный потенциал−0,74Степени окисления0, +2, +3, +4, +6Энергия ионизации
(первый электрон)652,4 (6,76) кДж/моль (эВ)Термодинамические свойства простого веществаПлотность (при н. у.)7,19 г/см³Температура плавления2130 K (1856,9 °C)Температура кипения2945 K (2671,9 °C)Уд. теплота плавления21 кДж/мольУд. теплота испарения342 кДж/мольМолярная теплоёмкость23,3 [2] Дж/(K·моль)Молярный объём7,23 см³/мольКристаллическая решётка простого веществаСтруктура решёткиКубическая
объёмноцентрированаяПараметры решётки2,885 ÅТемпература Дебая460 KПрочие характеристикиТеплопроводность(300 K) 93,9 Вт/(м·К)Номер CAS7440-47-3

Простое вещество хром (при комнатной температуре) — это твёрдый переходный металл голубовато-белого цвета. Хром иногда относят к чёрным металлам.

Содержание

Происхождение названия

Название «хром» произошло от греч. χρῶμα — цвет, краска — из-за разнообразия окраски соединений этого вещества.

История

Хром открыт во Франции в 1797 году химиком Л. Н. Вокленом, который выделил новый тугоплавкий металл с примесью карбидов. Он прокалил зелёный оксид хрома Cr₂O₃ с углём, а сам оксид получил разложением «Сибирского красного свинца» — минерала крокоита PbCrO₄, добытого на Среднем Урале, в Березовском золоторудном месторождении, и впервые упомянутого в труде М. В. Ломоносова «Первые основания металлургии» (1763 год), как красная свинцовая руда.

Современный способ получения чистого хрома изобретён в 1894 году, он отличается от способа Воклена только видом восстановителя.

В 20-х годах XX века разработан процесс электролитического покрытия железа хромом.

Происхождение и нахождение в природе

Хром появился во Вселенной из-за взрывов белых карликов и взрывов массивных звезд.

Основное соединения хрома — хромистый железняк (хромит) FeO·Cr₂O₃. Вторым по значимости минералом является крокоит PbCrO₄.

Месторождения

Главные месторождения хромовых руд в РФ известны на Урале (Донские и Сарановское).

Геохимия и минералогия

Среднее содержание хрома в различных изверженных породах резко непостоянно. В ультраосновных породах (перидотитах) оно достигает 2 кг/т, в основных породах (базальтах и др.) — 200 г/т, а в гранитах десятки г/т. Кларк хрома в земной коре 83 г/т. Он является типичным литофильным элементом и почти весь заключён в минералах типа хромшпинелидов. Хром вместе с железом, титаном, никелем, ванадием и марганцем составляют одно геохимическое семейство.

Различают три основных минерала хрома: магнохромит (Mg, Fe)Cr₂O₄, хромпикотит (Mg, Fe)(Cr, Al)₂O₄ и алюмохромит (Fe, Mg)(Cr, Al)₂O₄. По внешнему виду они неразличимы, и их неточно называют «хромиты». Состав их изменчив:

Собственно, хромит, то есть FeCr₂O₄ сравнительно редок. Помимо различных хромитов, хром входит в состав ряда других минералов — хромовой слюды (фуксита), хромового хлорита, хромвезувиана, хромдиопсида, хромтурмалина, хромового граната (уваровита) и др., которые нередко сопровождают руды, но сами промышленного значения не имеют. В экзогенных условиях хром, как и железо, мигрирует в виде взвесей и может накапливаться в глинах. Наиболее подвижной формой являются хроматы.

Физические свойства

В свободном виде — голубовато-белый металл с кубической объёмноцентрированной решёткой, a = 0,28845 нм. Ниже температуры 38 °C является антиферромагнетиком, выше переходит в парамагнитное состояние (точка Нееля).

Изотопы

Известны изотопы хрома с массовыми числами от 42 до 67 (количество протонов 24, нейтронов от 18 до 43) и 2 ядерных изомера.

Природный хром состоит из четырёх стабильных изотопов ( 50 Cr (изотопная распространённость 4,345 %), 52 Cr (83.789 %), 53 Cr (9.501 %), 54 Cr (2.365 %)).

Среди искусственных изотопов самый долгоживущий 51 Cr (период полураспада 27 суток). Период полураспада остальных не превышает одних суток.

Химические свойства

Характерные степени окисления

Степень окисления	Оксид	Гидроксид	Характер	Преобладающие формы в растворах	Примечания
+2	CrO (чёрный)	Cr(OH)2 (жёлтый)	Основный	Cr 2+ (соли голубого цвета)	Очень сильный восстановитель
+3	Cr2O3 (зелёный)	Cr(OH)3 (серо-зелёный)	Амфотерный	Cr 3+ (зелёные или лиловые соли)
+4	CrO2	не существует	Несолеобразующий	—	Встречается редко, малохарактерна
+6	CrO3 (красный)	H2CrO4	Кислотный	CrO4 2− (хроматы, жёлтые)	Переход зависит от рН среды. Сильнейший окислитель, гигроскопичен, очень ядовит.

Простое вещество

Хром в виде простого вещества представлет собой металл с голубым оттенком. Он устойчив на воздухе за счёт пассивирования, по этой же причине не реагирует с серной и азотной кислотами.

При нагреве до 2000 °C металлический хром сгорает с образованием зелёного оксида хрома(III) Cr₂O₃, обладающего амфотерными свойствами.

Соединения Cr(+2)

Степени окисления +2 соответствует основный оксид CrO (чёрный). Соли Cr 2+ (растворы голубого цвета) получаются при восстановлении солей Cr 3+ или дихроматов цинком в кислой среде («водородом в момент выделения»):

Коричневый или жёлтый гидроксид Cr(OH)₂ осаждается при добавлении щелочей к растворам солей хрома(II).

Синтезированы дигалогениды хрома CrF₂, CrCl₂, CrBr₂ и CrI₂

Соединения Cr(+3)

Степени окисления +3 соответствует амфотерный оксид Cr₂O₃ и гидроксид Cr(OH)₃ (оба — зелёного цвета). Это — наиболее устойчивая степень окисления хрома. Соединения хрома в этой степени окисления имеют цвет от грязно-лилового (в водных растворах ион Cr 3+ существует в виде аквакомплексов [Cr(H₂O)₆] 3+ ) до зелёного (в координационной сфере присутствуют анионы).

Cr 3+ склонен к образованию двойных сульфатов вида M I Cr(SO₄)₂·12H₂O (квасцов)

Гидроксид хрома (III) получают, действуя аммиаком на растворы солей хрома (III):

C r 3 + + 3 N H 3 + 3 H 2 O → C r ( O H ) 3 ↓ + 3 N H 4 + <\displaystyle <\mathsf +3NH_<3>+3H_<2>O\rightarrow Cr(OH)_<3>\downarrow +3NH_<4>^<+>>>>

Можно использовать растворы щелочей, но в их избытке образуется растворимый гидроксокомплекс:

C r 3 + + 3 O H − → C r ( O H ) 3 ↓ <\displaystyle <\mathsf +3OH^<->\rightarrow Cr(OH)_<3>\downarrow >>> C r ( O H ) 3 + 3 O H − → [ C r ( O H ) 6 ] 3 − <\displaystyle <\mathsf +3OH^<->\rightarrow [Cr(OH)_<6>]^<3->>>>

Сплавляя Cr₂O₃ со щелочами, получают хромиты:

C r 2 O 3 + 2 N a O H → 2 N a C r O 2 + H 2 O <\displaystyle <\mathsf O_<3>+2NaOH\rightarrow 2NaCrO_<2>+H_<2>O>>>

Непрокаленный оксид хрома(III) растворяется в щелочных растворах и в кислотах:

C r 2 O 3 + 6 H C l → 2 C r C l 3 + 3 H 2 O <\displaystyle <\mathsf O_<3>+6HCl\rightarrow 2CrCl_<3>+3H_<2>O>>>

При окислении соединений хрома(III) в щелочной среде образуются соединения хрома(VI):

2 N a 3 [ C r ( O H ) 6 ] + 3 H 2 O 2 → 2 N a 2 C r O 4 + 2 N a O H + 8 H 2 O <\displaystyle <\mathsf <2Na_<3>[Cr(OH)_<6>]+3H_<2>O_<2>\rightarrow 2Na_<2>CrO_<4>+2NaOH+8H_<2>O>>>

То же самое происходит при сплавлении оксида хрома (III) со щёлочью и окислителями, или со щёлочью на воздухе (расплав при этом приобретает жёлтую окраску):

2 C r 2 O 3 + 8 N a O H + 3 O 2 → 4 N a 2 C r O 4 + 4 H 2 O <\displaystyle <\mathsf <2Cr_<2>O_<3>+8NaOH+3O_<2>\rightarrow 4Na_<2>CrO_<4>+4H_<2>O>>>

Соединения хрома (+4)

При осторожном разложении оксида хрома(VI) CrO₃ в гидротермальных условиях получают оксид хрома(IV) CrO₂, который является ферромагнетиком и обладает металлической проводимостью.

Среди тетрагалогенидов хрома устойчив CrF₄, тетрахлорид хрома CrCl₄ существует только в парах.

Соединения хрома (+6)

Степени окисления +6 соответствует кислотный оксид хрома (VI) CrO₃ и целый ряд кислот, между которыми существует равновесие. Простейшие из них — хромовая H₂CrO₄ и двухромовая H₂Cr₂O₇. Они образуют два ряда солей: жёлтые хроматы и оранжевые дихроматы соответственно.

Оксид хрома (VI) CrO₃ образуется при взаимодействии концентрированной серной кислоты с растворами дихроматов. Типичный кислотный оксид, при взаимодействии с водой он образует сильные неустойчивые хромовые кислоты: хромовую H₂CrO₄, дихромовую H₂Cr₂O₇ и другие изополикислоты с общей формулой H₂Cr_nO_3n+1. Увеличение степени полимеризации происходит с уменьшением рН, то есть увеличением кислотности:

2 C r O 4 2 − + 2 H + → C r 2 O 7 2 − + H 2 O <\displaystyle <\mathsf <2CrO_<4>^<2->+2H^<+>\rightarrow Cr_<2>O_<7>^<2->+H_<2>O>>>

Но если к оранжевому раствору K₂Cr₂O₇ прилить раствор щёлочи, как окраска вновь переходит в жёлтую, так как снова образуется хромат K₂CrO₄:

C r 2 O 7 2 − + 2 O H − → 2 C r O 4 2 − + H 2 O <\displaystyle <\mathsf O_<7>^<2->+2OH^<->\rightarrow 2CrO_<4>^<2->+H_<2>O>>>

До высокой степени полимеризации, как это происходит у вольфрама и молибдена, не доходит, так как полихромовая кислота распадается на оксид хрома(VI) и воду:

H 2 C r n O 3 n + 1 → H 2 O + n C r O 3 <\displaystyle <\mathsf Cr_O_<3n+1>\rightarrow H_<2>O+nCrO_<3>>>>

Растворимость хроматов примерно соответствует растворимости сульфатов. В частности, жёлтый хромат бария BaCrO₄ выпадает при добавлении солей бария как к растворам хроматов, так и к растворам дихроматов:

B a 2 + + C r O 4 2 − → B a C r O 4 ↓ <\displaystyle <\mathsf +CrO_<4>^<2->\rightarrow BaCrO_<4>\downarrow >>> 2 B a 2 + + C r 2 O 7 2 − + H 2 O → 2 B a C r O 4 ↓ + 2 H + <\displaystyle <\mathsf <2Ba^<2+>+Cr_<2>O_<7>^<2->+H_<2>O\rightarrow 2BaCrO_<4>\downarrow +2H^<+>>>>

Образование кроваво-красного малорастворимого хромата серебра используют для обнаружения серебра в сплавах при помощи пробирной кислоты.

Известны пентафторид хрома CrF₅ и малоустойчивый гексафторид хрома CrF₆. Также получены летучие оксигалогениды хрома CrO₂F₂ и CrO₂Cl₂ (хромилхлорид).

Соединения хрома(VI) — сильные окислители, например:

K 2 C r 2 O 7 + 14 H C l → 2 C r C l 3 + 2 K C l + 3 C l 2 ↑ + 7 H 2 O <\displaystyle <\mathsf Cr_<2>O_<7>+14HCl\rightarrow 2CrCl_<3>+2KCl+3Cl_<2>\uparrow +7H_<2>O>>>

Добавление к дихроматам перекиси водорода, серной кислоты и органического растворителя (эфира) приводит к образованию синего монопероксида хрома(VI) CrO₅ (CrO(O₂)₂), который экстрагируется в органический слой; данная реакция используется как аналитическая.

Получение

Хром встречается в природе в основном в виде хромистого железняка Fe(CrO₂)₂ (хромит железа). Из него получают феррохром восстановлением в электропечах коксом (углеродом):

F e ( C r O 2 ) 2 + 4 C → F e + 2 C r + 4 C O ↑ <\displaystyle <\mathsf )_<2>+4C\rightarrow Fe+2Cr+4CO\uparrow >>>

Феррохром применяют для производства легированных сталей.

Чтобы получить чистый хром, реакцию ведут следующим образом:

1) сплавляют хромит железа с карбонатом натрия (кальцинированная сода) на воздухе:

4 F e ( C r O 2 ) 2 + 8 N a 2 C O 3 + 7 O 2 → 8 N a 2 C r O 4 + 2 F e 2 O 3 + 8 C O 2 ↑ <\displaystyle <\mathsf <4Fe(CrO_<2>)_<2>+8Na_<2>CO_<3>+7O_<2>\rightarrow 8Na_<2>CrO_<4>+2Fe_<2>O_<3>+8CO_<2>\uparrow >>>

2) растворяют хромат натрия и отделяют его от оксида железа;

3) переводят хромат в дихромат, подкисляя раствор и выкристаллизовывая дихромат:

C r O 4 2 − + 2 H + → C r 2 O 7 2 − <\displaystyle <\mathsf ^<2->+2H^<+>\rightarrow Cr_<2>O_<7>^<2->>>> .

4) получают чистый оксид хрома восстановлением дихромата натрия углём:

N a 2 C r 2 O 7 + 2 C → C r 2 O 3 + N a 2 C O 3 + C O ↑ <\displaystyle <\mathsf Cr_<2>O_<7>+2C\rightarrow Cr_<2>O_<3>+Na_<2>CO_<3>+CO\uparrow >>>

5) с помощью алюминотермии получают металлический хром:

C r 2 O 3 + 2 A l → A l 2 O 3 + 2 C r + 130 k c a l <\displaystyle <\mathsf O_<3>+2Al\rightarrow Al_<2>O_<3>+2Cr+130kcal>>>

6) с помощью электролиза получают электролитический хром из раствора хромового ангидрида в воде, содержащего добавку серной кислоты. При этом на катодах совершаются в основном 3 процесса:

Применение

Хром — важный компонент во многих легированных сталях (в частности, нержавеющих), а также и в ряде других сплавов. Добавка хрома существенно повышает твёрдость и коррозийную стойкость сплавов. Также используется в хром-ванадиевых стальных сплавах.

Используется в качестве износоустойчивых и красивых гальванических покрытий (хромирование).

Хром применяется для производства сплавов хром-30 и хром-90, используемых в производстве сопел мощных плазмотронов и в авиакосмической промышленности.

Биологическая роль и физиологическое действие

Хром — один из биогенных элементов, он входит в состав тканей растений и животных. У животных хром участвует в обмене липидов, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов. Снижение содержания хрома в пище и в крови приводит к уменьшению скорости роста, увеличению холестерина в крови.

В Европейском союзе использование шестивалентного хрома существенно ограничено директивой RoHS.

Шестивалентный хром транспортируется в клетки человеческого организма с помощью сульфатного транспортного механизма благодаря своей близости к сульфатам по структуре и заряду. Трёхвалентный хром, более часто встречающийся, не транспортируется в клетки.

Продукты шестивалентного хрома являются генотоксичными канцерогенами. Хроническое вдыхание соединений шестивалентного хрома увеличивает риск заболеваний носоглотки, риск рака лёгких. (Лёгкие особенно уязвимы из-за большого количества мелких капилляров). Видимо, механизм генотоксичности запускается пяти- и трёхвалентным хромом.

Одним из общепризнанных методов избежания шестивалентного хрома является переход от технологий гальванического хромирования к газотермическому и вакуумному напылению.

См. также

Примечания

There is sufficient evidence in humans for the carcinogenicity of chromium[VI] compounds as encountered in the chromate production, chromate pigment production and chromium plating industries.

Источник