Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu

Prezentacja na temat: "Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu"— Zapis prezentacji:

1 Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu www.szkolnictwo.pl
Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu mogą być wykorzystywane przez jego Użytkowników wyłącznie w zakresie własnego użytku osobistego oraz do użytku w szkołach podczas zajęć dydaktycznych. Kopiowanie, wprowadzanie zmian, przesyłanie, publiczne odtwarzanie i wszelkie wykorzystywanie tych treści do celów komercyjnych jest niedozwolone. Plik można dowolnie modernizować na potrzeby własne oraz do wykorzystania w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.

2

3 Chrom: - podstawowe dane - występowanie i otrzymywanie - konfiguracja elektronowa atomu - właściwości fizyczne - właściwości chemiczne Związki chromu (II) Związki chromu (III) Właściwości związków chromu na VI stopniu utlenienia Podsumowanie

4 Podstawowe dane Symbol Cr Nazwa łacińska chromium Nazwa angielska
Liczba atomowa 24 Masa atomowa 51,996 u Elektroujemność (Pauling) 1,6 Stopnie utlenienia +2,+3,+6 (+1 ,+4,+5) Podstawowe dane Grupa 6 (VIB) Okres 4 Blok energetyczny d

5 Występowanie i otrzymywanie
Izotopy Występujący w przyrodzie chrom stanowi mieszaninę czterech różnych izotopów; żaden z nich nie jest promieniotwórczy (52Cr – 84%,50Cr – 4,3%,53Cr – 9,5%, 54Cr -2,3%. Wszystkie sztucznie otrzymane izotopy są promieniotwórcze i nie mają większego znaczenia praktycznego. Występowanie i otrzymywanie Chrom zajmuje pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej 18 miejsce. Zajmuje także 4 miejsce pod względem rozpowszechnienia wśród pierwiastków uważanych za ważne ze względu na ich rolę biologiczną i toksyczność. Występuje jako naturalny składnik skał, minerałów, gleby i wody oraz gazów i pyłów wulkanicznych a także emisji wywołanej erozją skał i gleby. Duża jego ilość jest też emitowana do atmosfery przy wydobyciu rud i ich przeróbce przez przemysł metalurgiczny i chemiczny.

6 W przyrodzie występuje w minerałach:
chromicie FeCr2O4, krokoicie PbCrO4, uwarowicie Ca3Cr2(SiO4)3, ochrze chromowej Cr2O3 i chromitycie Fe2O3×2Cr2O3. Otrzymywanie: Chrom otrzymuje się z rudy chromitowej przez jej prażenie w obecności węglanu sodu, wymywanie wodą powstałego chromianu sodu, przeprowadzenie go w dwuchromian (przez zakwaszenie środowiska) i redukcji tak powstałego związku do tlenku chromu (III) Cr2O3. Dalszą redukcję do wolnego chromu przeprowadza się w procesie aluminotermii: Cr2O3 + 2Al --> Al2O3 + 2Cr kal. Chrom o wysokim stopniu czystości uzyskuje się dzięki elektrolizie. Aluminotermia - proces metalurgiczny polegający na redukcji tlenków metali sproszkowanym aluminium; podczas procesu, w wyniku utleniania aluminium, wydzielają się znaczne ilości ciepła, co powoduje wzrost temperatury (do 3000°C)

7 Konfiguracja elektronowa atomu chromu
Chrom należy do pierwiastków przejściowych bloku d ( zewnątrzprzejściowych) Dla chromu należałoby oczekiwać konfiguracji 3d44s2, jednak konfiguracja z pięcioma niesparowanymi elektronami o orbitalach 3d okazuje się energetycznie bardziej korzystna i jeden z elektronów 4s przechodzi do 3d ( promocja elektronowa). Promocja elektronów to zjawisko, które zachodzi w atomach i polega na międzypoziomowym przeniesieniu elektronu na wolny orbital w celu uzyskania trwałej konfiguracji.Zjawisko to pojawia się wtedy, gdy różnica energii między wypełnianymi poziomami jest niewielka, a zyski energetyczne wynikające na przykład z większej symetrii orbitali są duże (np. Cu, Ag, Nb,Ru).

8 Właściwości fizyczne chromu
Znane są dwie odmiany alotropowe chromu. Najpospolitsza - trwała w temperaturze pokojowej - ma strukturę regularną, przestrzennie centrowaną. Druga odmiana, trwała w wysokiej temperaturze ma zwartą strukturę heksagonalną. Stan skupienia stały Budowa krystaliczna Barwa srebrzysta z niebieskawym odcieniem Gęstość 7,17 g/cm3( metal ciężki) Twardość wyjątkowo twardy Kruchość kruchy Ciepło właściwe 450 J/(kg×K) Temperatura topnienia 1856,85 °C Temperatura wrzenia 2571,85 °C Przewodność elektryczna przewodnik (7,74*106 S/m) Właściwości magnetyczne paramagnetyk

9 Właściwości chemiczne chromu
Chrom podobnie jak mangan wykazuje dużą różnorodność połączeń występując jako pierwiastek stechiometrycznie dwuwartościowy, trójwartościowy i sześciowartościowy. Związki chromu na stopniach utlenienia +1, +4 i +5 są trwałe tylko w stanie stałym, w roztworach wodnych chrom(IV) i (V) ulega dysproporcjonowaniu na chrom (III) i (VI). Charakter chemiczny chromu wraz ze wzrostem stopnia utlenienia zmienia się podobnie jak w przypadku manganu. Na +II stopniu utlenienia – właściwości metaliczne (Cr2+) Na +III stopniu utlenienia – właściwości amfoteryczne Na +VI stopniu – właściwości niemetaliczne stopień utlenienia II III VI przykład związku CrO Cr2O3 CrO3 Cr(OH)2 Cr(OH)3 CrO42-,Cr2O72- charakter chemiczny zasadowy amfoteryczny kwaśny własności miemetaliczne rosną własności utleniające

10 W temperaturze pokojowej jest odporny na działanie wody, fluorowców, siarki, azotu, węgla,
Chrom ma ujemny potencjał standardowy, ale łatwo ulega pasywacji w stężonych kwasach utleniających. Reaguje z kwasem solnym lub tlenowymi rozcieńczonymi: - bez dostępu tlenu – daje sole w których jest dwuwartościowy - z dostępem powietrza daje sole w których jest trójwartościowy Chrom nie utlenia się na powietrzu, dopiero silnie ogrzany ulega utlenieniu.

11 Związki chromu na II stopniu utlenienia
Tlenek chromu (II) Czarny tlenek chromu (II) CrO powstaje w wyniku utleniania amalgamatu chromu tlenem atmosferycznym. Ogrzewany w obecności powietrza wiąże tlen i rozżerzając się przechodzi w tlenek chromu (III) Cr2O3 4CrO +O2 → 2Cr2O3 Ma charakter zasadowy CrO + 2HCl → CrCl2 + H2O; CrO + KOH – reakcja nie zachodzi Sole chromu (II) Są bardzo silnymi reduktorami. Jon Cr2+ na zimno (w obecności jonów obcych metali jako katalizatorów), a także w czystym roztworze na gorąco, rozkłada wodę z wydzieleniem wodoru: Cr2+ + H+ = Cr3+ + 1/2 H2 Roztwory soli mają najczęściej barwę niebieską. Wodorotlenek chromu(II) Strąca się w postaci ciemno-brunatnego osadu z roztworu Cr2+ po dodaniu do niego mocnej zasady. W czasie odwadniania odszczepia wodór i przechodzi w Cr2O3. Amalgamaty to ogólna nazwa stopów metali, w których jednym z podstawowych składników jest rtęć. Amalgamaty tworzy się poprzez rozpuszczenie innych metali w rtęci w warunkach otoczenia, stąd stopy te można również uważać za roztwory, przy czym mogą to być roztwory o ciekłym lub stałym stanie skupienia.

12 Związki chromu na III stopniu utlenienia
A. Tlenek chromu(III) (zielony) Tlenek chromu(III) wykazuje charakter amfoteryczny Reaguje z kwasami: 2. Reaguje z zasadami: B. Wodorotlenek chromu(III) 1. Reakcja z kwasami: HCl Osad Cr(OH)3 CrCl3 S: Osad Cr(OH)3 rozpuścił się dając zielony roztwór. W: Wodorotlenek chromu(III) wszedł w reakcję z HCl

13 Wodorotlenek chromu (III)
2.Reakcja z zasadami: Do osadu Cr(OH)3 dodano roztwór wodorotlenku sodu. S. Osad znika, a ciecz przyjmuje zielone zabarwienie. W. Wodorotlenek chromu(III) wszedł w reakcję z zasadą. Na3CrO3 Osad Cr(OH)3 NaOH Wodorotlenek chromu (III) ma charakter amfoteryczny

14 C. Właściwości redukujące chromu(III)
W środowisku zasadowym sól chromu (III) przechodzi w chromian (VI) (zmiana barwy z zielonej na żółtą)

15 Właściwości związków chromu na VI stopniu utlenienia
Związki chromu(VI) są bardzo silnymi utleniaczami. Tlenek chromu (VI) (tritlenek chromu ) Otrzymywanie: Czerwone kryształy wydzielają się po dodaniu do roztworu dwuchromianu potasu stężonego kwasu siarkowego. Właściwości: Tlenek o charakterze kwasowym. Dobrze rozpuszcza się w wodzie z wytworzeniem istniejącego tylko w roztworze żółtego kwasu chromowego H2CrO4. W reakcji z zasadami tworzy sole: Jest silnym utleniaczem np:

16 Chromiany i dichromiany(VI) /dwuchromiany (VI)/
Chromiany(VI) - sole kwasu chromowego(VI) H2CrO4. Jon CrO42- ma żółtą barwę i dlatego wszystkie chromiany są zabarwione na żółto. Rozpuszczalność chromianów jest zbliżona do rozpuszczalności analogicznych siarczanów (sole metali alkalicznych oraz magnezu, wapnia i strontu są łatwo rozpuszczalne w wodzie). Dichromiany(VI) - sole kwasu dichromowego(VI) H2Cr2O7. Po dodaniu do roztworu chromianu jakiegokolwiek kwasu, nawet bardzo słabego, tworzy się dichromian. Charakteryzują się one barwą pomarańczową.

17 2K2CrO4 + H2SO4 = K2Cr2O7 + H2O + K2SO4 2CrO42- + 2H+= Cr2O72- + H2O
Przejście jonów dichromianowych w chromianowe i odwrotnie Po dodaniu do roztworu chromianu potasu jakiegokolwiek kwasu, nawet bardzo słabego, następuje zmiana barwy z żółtej na pomarańczową wskutek tworzenia się dwuchromianów: 2K2CrO4 + H2SO4 = K2Cr2O7 + H2O + K2SO4 2CrO H+= Cr2O72- + H2O Po dodaniu do roztworu dichromianu potasu jonów wodorotlenowych następuje zmiana barwy z pomarańczowej na żółtą. K2Cr2O7 + 2 KOH = 2 K2CrO4 + H2O Cr2O72- +2OH- = 2CrO42- + H2O

18 Wniosek: Jony chromianowe (VI) powstają w środowisku lekko zasadowym, zaś jony dichromianowe w środowisku kwaśnym. Jony dichromianowe(VI) mogą przechodzić w jony chromianowe(VI) i odwrotnie.

19 Chromiany mają silne właściwości utleniające, szczególnie w roztworach zakwaszonych. Chrom ze stopnia utlenienia VI redukuje się do chromu III. Przykłady: Utleniają one siarkowodór do wolnej siarki, węgiel do dwutlenku węgla, itp., Kwas solny ulega utlenieniu do chloru: Dwuchromiany sodu lub potasu topią się podczas ogrzewania, a w temperaturze białego żaru ulegają rozkładowi w myśl równania: Jeżeli roztwór jest zakwaszony kwasem siarkowym, redukcja nastąpi tylko w obecności środków pochłaniających tlen, a więc redukujących, np:

20 Podsumowanie Chrom jest pierwiastkiem należącym do pierwiastków przejściowych bloku d. Ze względu na swoja konfigurację elektronową może występować na stopniach utlenienia od I do VI. Na stopniach utlenienia I, IV, V tworzy związki trwałe tylko w stanie stałym. Związki chromu (II) są silnymi reduktorami, są nietrwałe i ulegają utlenieniu do związków chromu (III). CrO wykazuje charakter zasadowy, a jony Cr2+ barwią roztwory na niebiesko. Chrom na III stopniu utlenienia tworzy najtrwalsze związki. Cr2O3 i Cr(OH)3 wykazują charakter amfoteryczny. Związki na tym stopniu utlenienia charakteryzują się barwą zieloną. Tlenek chromu(VI) ma charakter kwasowy. Rozpuszcza się w wodzie tworząc kwas chromowy(VI) – żółty lub pomarańczowy kwas dichromowy(VI). Oba nie istnieją w stanie wolnym. Ich sole to chromiany (śr. OH-) i dichromiany (śr. H3O+) Związki chromu(VI) są utleniaczami.

21 utleniacz reduktor

22 Dla dociekliwych Działając nadtlenkiem wodoru (30%) na oziębiony lodem roztwór dichromianu otrzymuje się peroksochromian (nadtlenochromian), granatowo – fiołkowe nietrwałe kryształy o wzorze KCrO6 ×H2O - w obecności znacznego nadmiaru KOH strącają się w temperaturze pokojowej czerwone, dość trwałe kryształy o wzorze K3CrO8.

23 Bibliografia Antoni Basiński - Chemia Nieorganiczna i Ogólna „Chemia 3”– podręcznik ( zakres rozszerzony) S. Hejwowska, R. Marcinkowski,J. Staluszka „ Chemia ogólna i nieorganiczna” A. Bielański