Chromas

Panevėžio „Verdenės“ pagrindinė mokykla

Referatas: Chromas

Paruošė: Rasa Matuzaitė

2006

Panevėžys

Turinys

1. Pavadinimo kilmė

2. Savybės

3. Chromo ir jo junginių poveikis žmogaus organizmui

4. Biologinė reikšmė

5. Papildoma

6. Vieta Mendelejevo lentelėje

Pavadinimo kilmė

Pavadinimas chromas yra kilęs iš graikų kalbos žodžio chroma, reiškiančio spalva. Tokiu pavadinimu pabrėžiamas chromo junginių spalvotumės.

Savybės

Tai kietas, baltas, blizgantis metalas. Atsparus korozijai. Itin kietas (grynu chromu galima raižyti stiklą). Jis ir jo junginiai naudojami plieno lydymo gamyklose metalo paviršių padengimui (chromavimui), poligrafijos ir odų apdirbimo, stiklo gamybos pramonėje, įeina į elektrinio suvirinimo elektrodų sudėtį. Chromas yra pplačiai naudojamas plieno legiruojantis priedas, padidinantis kietumą bei atsparumą korozijai, neatskiriama nerūdijančio plieno dalis. Nuodingiausi yra šešiavalenčio chromo junginiai, be to, neseniai įrodyta, kad jie yra kancerogenai, sukeliantys plaučių vėžį.

Chromo ir jo junginių poveikis žmogaus organizmui

Chromo junginiai patenka į organizmą pro kvėpavimo takus ir odą, kaupiasi kepenyse, inkstuose ir endokrininėse liaukose. Išsiskiria iš organizmo su tulžimi ir šlapimu. Apsinuodijimo simptomatika priklauso nuo į organizmą patekusio chromo kiekio. Lengvai apsinuodijus, sudirginama viršutinių kvėpavimo takų gleivinė (sloga, čiaudulys, perštėjimas gerklėje, nosiaryklėje, sausas kkosulys ir kt.). Veikiant didesnėms chromo koncentracijoms, prie minėtų simptomų prisideda kraujavimas iš nosies, kvėpavimo takų gleivinėse atsiranda opelės, gali išopėti ir prakiurti nosies pertvara. Chromo junginiai, veikdami odą, gali sukelti dermatitą, odos išopėjimus. Dėl odos sensibilizacijos chromui gali išsivystyti eegzema. Šalia specifinio poveikio odai ir gleivinėms, chromo junginiai pasižymi ir bendru toksiniu poveikiu. Dažnai pažeidžiamas virškinimo traktas (gastritai, opaligė), inkstai (nefrozė) ir kvėpavimo organai (plaučių uždegimas, bronchinė astma, pneumosklerozė, plaučių vėžys) [1]. Profilaktikai svarbu, kad prie chromavimo vonių būtų tinkamai įrengta efektyvi vietinė ištraukiamoji ir bendra ventiliacija, darbininkai turi dėvėti specdrabužius, gumines pirštines, respiratorius. Rankų odos apsaugai naudojamos specialios pastos, po darbo jos nuplaunamos 5% natrio tiosulfato tirpalu. Galvaninių cechų oro užteršimo chromo anhidridu sumažinimui į elektrolitą pridedama sulfofluorido (C8HF15O3S) arba chromino, kuris neleidžia pastarajam garuoti. Kontraindikacijos darbui su chromu yra viršutinių kvėpavimo takų ligos, nosies pertvaros iškrypimas, plaučių tuberkuliozė, bronchinė astma, egzema. Chromo anhidrido, chromatų ir bichromatų leistina koncentracija darbo patalpų ore – 0,01 mg/m3.

Biologinė reikšmė

Šis mikroelementas padeda ddeginti riebalus, greitina medžiagų apykaitą ir mažina norą smaližiauti. Natūralus chromo šaltinis – rupi duona, bulvės, kukurūzai, juodoji arbata, alaus mielės, daiginti kviečiai, mėsa, vėžiagyviai. Daugiausiai chromo yra neskaldytų grūdų duonoje. Rekomenduojama chromo paros norma – 50-200 mkg.

Papildoma

Nors chromas Žemė plutoje sudaro tik 122 ppm (0,0122%), jis yra vienas iš svarbiausiųjų pramoninių metalų. Ferochromo gamyba iš chromito, Fe(CrO2)2, buvo aptarta paragrafe 24-2. Chromas yra kietas šviesus metalas, kurio paviršių nuo korozijos saugo plonas kompaktiškas oksidų sluoksnelis. Dėl atsparumo korozijai cchromu dengiami kiti metalai.

Plienas chromuojamas CrO3 ir H2SO4 tirpalu vandenyje. Chromo danga ant plieno yra porėta, todėl gali atplyšinėti. To išvengiama Pirmiausiai dengiant apsauginiu vario arba nikelio sluoksneliu ir tik po to dekoratyviniu chromo sluoksniu. Praktinė chromavimo pusė yra gerai išvystyta, tačiau teorinis elektrocheminio chromo nusodinimo procesų aprašymas dar nėra baigtas. Chromavimo efektyvumą mažina tai, kad vienas molis elektronų redukuoja tik 1/6 molio chromo(VI) iki chromo(0). T.y. chromavimui reikia žymiai daugiau elektros energijos, negu kad kitų metalų dangų formavimui.

Chromas, kaip ir vanadis, sudaro kelių oksidacijos laipsnių skirtingų spalvų junginius.

+2 [Cr(H2O)6]2+(aq) mėlynas

+3 (rūgščiame tirpale) [Cr(H2O)6]3+(aq) violetinis (šarminaime tirpale) [Cr(H2O)2(OH)4]-(aq) žalias

+6 (rūgščiame tirpale) Cr2O72-(aq) oranžinis (šarminiame tirpale) CrO42-(aq) geltonas

• Tirpalo spalva gali priklausyti ir nuo kitų tirpale esančių jonų. Pavyzdžiui jeigu tirpale yra didelė Cl- jonų koncentracija, [Cr(H2O)6]3+ virsta [Cr(H2O)4Cl2]+, todėl violetinė spalva pasikeičia į žalią.

Chromo oksidų ir hidroksidų rūgštinės – bazinės savybės yra: CrO yra bazinis, Cr2O3 amfoteris, o CrO3 rūgštinis.

Laisvas chromas tirpsta praskiestose druskos ir sieros rūgštyse sudarydamas Cr2+ jonus. Azoto rūgštis ir kiti stiprūs oksidatoriai pasyvuoja chromą. Manoma, kad pasyvacija susijusi su oksidų sluoksnio, apsaugančio nuo tolimesnio oksidatoriaus veikimo, susidarymu. Lengviausia chromo junginius gaminti iš šarminių metalų chromatų, kuriuose chromo oksidacijos laipsnis +6. Chromatus galima pagaminti tiesiog iš chromito rūdos.

4 Fe(CrO2)2 ++ 8 Na2CO3 + 7 O2(d) 2 Fe2O3 + 8 Na2CrO4 + 8 CO2(d)

Susidaręs natrio chromatas, Na2CrO4, yra pradinė medžiaga pramonei svarbių chromo junginių gamybai.

Kitas Cr(VI) junginys raudonos spalvos oksidas CrO3. Ištirpinus jį vandenyje susidaro stipriai rūgštus tirpalas. Įdomu, kad tirpale susidaro ne chromo rūgštis H2CrO4. Tokios rūgšties niekam nepavyko išskirti. CrO3 su vandeniu sudaro

2 CrO3(k) + H2O 2 H+(aq) + Cr2O72-(aq)

Iš CrO3 vandeninių tirpalų galima iškristalinti dichromato druskas. Šarminant tirpalo spalva keičiasi iš oranžinės į geltoną. Iš šarminių tirpalų galima iškristalinti tik chromato druskas. Vadinasi kuri Cr(VI) forma yra tirpale (CrO42- ar Cr2O72-), priklauso nuo tirpalo pH. Tirpale vykstančius reiškinius aprašo šios išraiškos.

2 CrO42-(aq) + 2 H+(aq) Cr2O72-(aq) + H2O

[Cr2O72-]

Kc = ________________________________________ = 3,2•1014

[CrO42-]2[H+]2

Sutinkamai su Le Chatelier principu tirpalo rūgštinimas yra palankus tiesioginei reakcijai, todėl rūgščiame tirpale dominuoja Cr2O72- jonai. Šarminant tirpalą H+ jonų koncentracija yra mažinama, todėl sąlygos darosi palankesnės atvirkštinei reakcijai, pradeda dominuoti CrO42- jonai. Naudodami lygtį galime apskaičiuoti kiek kurių jonų yra tirpale keičiantis tirpalo pH. Cr2O72- naudojamas įvairioms oksidacijos – redukcijos reakcijoms, o CrO42- – nusodinimo reakcijoms atlikti. Dėl ką tik aptarto reiškinio reakcijas su Cr2O72- ir CrO42- jonais reikia atlikti tiksliai kontroliuojant tirpalo pH.

Šarminiame tirpale chromato jjonai menkai linkę redukuotis.

CrO42-(aq) + H2O + 3e- Cr(OH)3(k) + 5 OH-(aq) Eo = -0.13 V

Dichromato jonai rūgščiame tirpale yra labai geras oksidatorius (Eo = +1,33 V), jie naudojami pramoniniu mastu. Dichromato tirpalais išdirbami kailiai. Pirmiausiai kailis panardinamas į Na2Cr2O7(aq) tirpalą. Pradėjus leisti per tirpalą SO2(d) dichromatas redukuojasi sudarydamas bazinį chromo sulfatą, Cr(OH)SO4. Odos baltymas kolagenas su chromo junginiais sudaro kompleksinius junginius. Oda pasidaro tvirta ir lanksti, atspari puvimui.

Dichromatą lengva redukuoti iki Cr2O3. Labai gražiai atrodo kaitinamo amonio dichromato skilimo reakcija. Amonio dichromate yra ir reduktorius (NH4+) ir oksidatorius (Cr2O72-). Jiems reaguojant susidaro Cr2O3(k), N2(d) ir H2O(d). Reakcijos metu išsiskiria šviesa ir šiluma. Amonio dichromato skilimo reakcija primena ugnikalnio išsiveržimą.

Chromo(II) junginius galima pagaminti redukuojant chromo(III) junginius cinku rūgščiame tirpale arba elektrolitiškai ant švininio katodo. Cr(II) junginiai yra nestabilūs, linkę oksiduotis iki Cr(III) junginių.

Cr3+(aq) + e- Cr2+(aq) Eo = -0,424 V

Todėl Cr2+ jonai gali būti naudojami deguonies priemaišoms iš dujų pašalinti.

4 Cr2+(aq) + O2(d) + 4 H+(aq) 4 Cr3+(aq) + 2 H2O Eoelem = +1,653 V

Nedidelį kiekį laisvo chromo galima pagaminti vykdant termitinę reakciją tarp Cr2O3 ir aliuminio.

Cr2O3 + 2 Al – Al2O3 + 2 Cr

Vieta Mendelejevo lentelėje

Grupės → IA

IIA

IIIB IVB

VB VIB VIIB VIII IB IIB IIIA IVA VA VIA VIIA

↓ Periodas

1 1

2 3

3 11

4 19

5 37

6 55

57-71 72

7 87

89-103 104

105

106

107

108

109

110

Ds 111

112

Uub 113

Uut 114

Uuq 115

Uup 116

Uuh 117

Uus 118

Uuo

Lantanoidai

Aktinoidai

100

101

102

103

Literatūra

http://lt.wikipedia.org/wiki/Chromas

http://lt.wikipedia.org/wiki/Periodin%C4%97_element%C5%B3_lentel%C4%97

Varis

(Cu) Periodinė grupė

Metalas

Atomo numeris 29 Išvaizda

rausvas metalas

Atomo savybės Atominė masė

(Molinė masė)

63,546 а.m.v. (g/mol)

Atomo spindulys

135 (145) pm

Jonizacijos energija

(pirmas elektronas)

745,5 kJ/mol (eV)

Elektronų konfigūracija

3d104s

Cheminės savybės Kovalentinis spindulys

138 pm

Jono spindulys

? pm

Elektroneigiamumas

1,9 (pagal Paulingą)

Elektrodo potencialas

Oksidacijos laipsniai

+1, +2, rečiau +3

Termodinaminės savybės Tankis

8,92 g/cm³

Šiluminė talpa

380 J/(K•mol)

Šiluminis laidumas

401 W/(m•K)

Lydymosi temperatūra

1357,6 K

Lydymosi šiluma

13,05 kJ/mol

Virimo temperatūra

2840 K

Garavimo šiluma

300,3 kJ/mol

Molinis tūris

7,11 cm³/mol

Kristalinė gardelė Kristalinė gardelė

kubinė, tūriškai centruota

Gardelės periodas

? Å