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.
Содержание
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.
Он писал о крокоите:
«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:
- металлический блеск;
- теплопроводность;
- электропроводность.
Структура кристаллической решетки объемноцентрированная, кубическая.
Химические свойства:
- На воздухе покрывается оксидной пленкой (пассивируется).
- С кислотами (азотной и серной) при нормальной температуре не реагирует.
- Соли двухвалентного хрома — отличные восстановители.
- С неметаллами реагирует при высокой температуре, образует карбиды, силициды, нитриды.
В природном хроме четыре стабильных изотопа.
| Свойства атома | |
|---|---|
| Название, символ, номер | Хром / Chromium (Cr), 24 |
| Атомная масса (молярная масса) |
51,9961(6)[1] а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Ar] 3d5 4s1 |
| Радиус атома | 130 пм |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 118 пм |
| Радиус иона | (+6e)52 (+3e)63 пм |
| Электроотрицательность | 1,66 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | −0,74 |
| Степени окисления | 6, 3, 2, 0 |
| Энергия ионизации (первый электрон) |
652,4 (6,76) кДж/моль (эВ) |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность (при н. у.) | 7,19 г/см³ |
| Температура плавления | 2130 K (1856,9 °C) |
| Температура кипения | 2945 K (2671,9 °C) |
| Уд. теплота плавления | 21 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 342 кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 23,3[2] Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 7,23 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | кубическая объёмноцентрированая |
| Параметры решётки | 2,885 Å |
| Температура Дебая | 460 K |
| Прочие характеристики | |
| Теплопроводность | (300 K) 93,9 Вт/(м·К) |
| Номер CAS | 7440-47-3 |
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:
- Хромит железа сплавляют с кальцинированной содой, получая хромат натрия и оксид железа.
- Na2CrO4 растворяют, Fe2O3 удаляют.
- Подкислением переводят хромат в дихромат.
- Восстанавливают дихромат углем, получая оксид хрома.
- При помощи алюминотермии Cr2O3 (хромовую зелень) переводят в металлический хром.
Возможно получение чистого электролитического Cr из раствора CrO3 (формула оксида хрома).
Сплавы
Хромовые сплавы условно делят на 2 категории:
- Низколегированные с содержанием хрома до 1,6%. В таких сплавах увеличены прочность и твердость.
- Высоколегированные, содержание хрома больше 12%. Это нержавеющие сплавы; у них коррозионная устойчивость, как у самой лигатуры.
Некоторые марки сплавов:
- феррохром;
- хромель;
- нихром;
- стеллит;
- Рене 41.
В состав сплавов часто входят:
Плюсы и минусы металла
Совокупность достоинств и недостатков хрома определяет его место в сферах использования.
| Достоинства | Недостатки |
| Устойчив к коррозии | Для получения пластичного металла необходима дополнительная обработка |
| Имеет высокую температуру плавления | Примеси сильно ухудшают качественные характеристики металла |
| Один из самых твердых металлов | Использование в электротехнике ограничивается высокими твердостью и температурой плавления |
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:
- электролитическим;
- химическим;
- вакуумным;
- диффузным.
Стоимость
Цена марки ЭРХ-1 за килограмм — 7500 рублей.
Порошок (марка ПХ-1С) стоит 6000 руб/кг.
Цены указаны на 02.09.2020.
