Kroom (Cr) on D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise süsteemi neljanda perioodi kuuenda rühma sekundaarse alamrühma element aatomnumbriga 24 ja aatommassiga 51,996. Kroom on sinakasvalge värvusega kõvametall. Kõrge keemilise vastupidavusega. Kell toatemperatuuril Cr on vee- ja õhukindel. See element on üks olulisemaid teraste tööstuslikul legeerimisel kasutatavaid metalle. Kroomiühenditel on erinevat värvi erksad värvid, mistõttu see sai oma nime. Lõppude lõpuks tähendab "kroom" kreeka keelest "värvi".
On teada 24 kroomi isotoopi vahemikus 42Cr kuni 66Cr. Stabiilsed looduslikud isotoobid on 50Cr (4,31%), 52Cr (87,76%), 53Cr (9,55%) ja 54Cr (2,38%). Kuuest kunstlikust radioaktiivsed isotoobid kõige olulisem on 51Cr poolväärtusajaga 27,8 päeva. Seda kasutatakse isotoopide indikaatorina.
Erinevalt antiikaja metallidest (kuld, hõbe, vask, raud, tina ja plii) on kroomil oma “avastaja”. 1766. aastal leiti Jekaterinburgi lähedusest mineraal, mida kutsuti "Siberi punaseks pliiks" - PbCrO4. 1797. aastal avastas L. N. Vauquelin mineraalkrokoiidist elemendi nr 24, mis on looduslik pliikromaat. Umbes samal ajal (1798. aastal) avastasid Saksa teadlased M. G. Klaproth ja Lowitz raske musta mineraali proovist kroomi. see oli kromiit FeCr2O4), mida leiti Uuralitest. Hiljem, 1799. aastal avastas F. Tassert samast Kagu-Prantsusmaalt leitud mineraalist uue metalli. Arvatakse, et just Tassert suutis esimesena saada suhteliselt puhast metallist kroomi.
Metallkroomi kasutatakse kroomimisel ja ka legeerteraste (eriti roostevaba terase) ühe olulisema komponendina. Lisaks on kroom leidnud rakendust mitmetes teistes sulamites (happe- ja kuumakindlad terased). Lõppude lõpuks suurendab selle metalli lisamine terasesse selle vastupidavust korrosioonile, nii sisse veekeskkonnad tavatemperatuuridel ja gaasides temperatuuril kõrgendatud temperatuurid. Kroomteraseid iseloomustab suurenenud kõvadus. Kroomi kasutatakse termokroomkattes, protsessis, mille käigus Cr kaitsev toime tuleneb õhukese, kuid vastupidava oksiidkile moodustumisest terase pinnale, mis takistab metalli vastasmõju keskkonnaga.
Kroomiühendeid kasutatakse laialdaselt ka tulekindlas tööstuses: avatud koldeahjud ja muud metallurgiaseadmed on vooderdatud magnesiit-kromiittellistega.
Kroom on üks biogeensetest elementidest, mis sisalduvad pidevalt taimede ja loomade kudedes. Taimed sisaldavad kroomi oma lehtedes, kus see esineb madalmolekulaarse kompleksi kujul, mis ei ole seotud subtsellulaarsete struktuuridega. Seni ei ole teadlased suutnud tõestada selle elemendi vajalikkust taimede jaoks. Loomadel osaleb Cr aga lipiidide, valkude (ensüümi trüpsiini osa) ja süsivesikute (glükoosiresistentse faktori struktuurikomponent) metabolismis. Teadaolevalt osaleb biokeemilistes protsessides ainult kolmevalentne kroom. Nagu enamik teisi olulisi toitaineid, satub kroom looma või inimese kehasse toiduga. Selle mikroelemendi vähenemine organismis põhjustab kasvu aeglustumist, järsk tõus vere kolesteroolitase ja perifeersete kudede vähenenud tundlikkus insuliini suhtes.
Samal ajal kl puhtal kujul kroom on väga mürgine metalli tolm Cr ärritab kopsukudet, kroom (III) ühendid põhjustavad dermatiiti. Kroom (VI) ühendid põhjustavad inimesel mitmesuguseid haigusi, sealhulgas vähki.
Kroom on oluline biogeenne element, mis kindlasti sisaldub taimede, loomade ja inimeste kudedes. Selle elemendi keskmine sisaldus taimedes on 0,0005% ja peaaegu kogu see koguneb juurtesse (92-95%), ülejäänu sisaldub lehtedes. Kõrgemad taimed ei talu selle metalli kontsentratsiooni üle 3∙10-4 mol/l. Loomadel jääb kroomi sisaldus vahemikku kümnetuhandik kuni kümnemiljondik protsenti. Kuid planktonis on kroomi akumulatsiooni koefitsient hämmastav - 10 000-26 000 Täiskasvanud inimese kehas on Cr sisaldus vahemikus 6 kuni 12 mg. Veelgi enam, inimese füsioloogiline vajadus kroomi järele pole päris täpselt kindlaks tehtud. See sõltub suuresti toitumisest – suhkrurikast toitu süües suureneb organismi kroomivajadus. Üldiselt arvatakse, et inimene vajab seda elementi umbes 20–300 mcg päevas. Nagu teisedki biogeensed elemendid, võib kroom koguneda keha kudedesse, eriti juustesse. Nendes näitab kroomisisaldus keha selle metalliga varustatuse astet. Kahjuks on vanusega kudedes kroomi “varud” ammendunud, välja arvatud kopsud.
Kroom osaleb lipiidide, valkude (esineb ensüümis trüpsiinis), süsivesikute metabolismis (on glükoosiresistentse faktori struktuurne komponent). See tegur tagab rakuliste retseptorite koostoime insuliiniga, vähendades seeläbi organismi vajadust selle järele. Glükoosi tolerantsustegur (GTF) suurendab insuliini toimet kõigis sellega seotud metaboolsetes protsessides. Lisaks osaleb kroom kolesterooli metabolismi reguleerimises ja on teatud ensüümide aktivaator.
Loomade ja inimeste peamine kroomi allikas on toit. Teadlased on leidnud, et kroomi kontsentratsioon taimses toidus on oluliselt madalam kui loomses toidus. Rikkalikumad kroomi allikad on õllepärm, liha, maks, kaunviljad ja töötlemata täistera. Selle metalli sisalduse vähenemine toidus ja veres toob kaasa kasvukiiruse vähenemise, kolesterooli taseme tõusu veres ja perifeersete kudede tundlikkuse vähenemise insuliini suhtes (diabeedilaadne seisund). Lisaks suureneb risk haigestuda ateroskleroosi ja kõrgema närvitegevuse häiretesse.
Kuid isegi kontsentratsioonidel, mis on murdosa milligrammi kohta kuupmeeter Atmosfääris on kõigil kroomiühenditel organismile toksiline toime. Kroomi ja selle ühenditega mürgitamine on levinud nende valmistamisel, masinaehituses, metallurgias, in tekstiilitööstus. Kroomi mürgisuse aste sõltub selle ühendite keemilisest struktuurist - dikromaadid on toksilisemad kui kromaadid, Cr+6 ühendid on mürgisemad kui Cr+2 ja Cr+3 ühendid. Mürgistusnähtudeks on kuivustunne ja valu ninaõõnes, kurguvalu, hingamisraskused, köha ja sarnased sümptomid. Kui kroomiauru või tolmu on veidi üle, kaovad mürgistusnähud varsti pärast töökojas töö lõpetamist. Pikaajalisel pideval kokkupuutel kroomiühenditega ilmnevad kroonilise mürgistuse tunnused - nõrkus, pidevad peavalud, kehakaalu langus, düspepsia. Algavad häired seedetrakti, kõhunäärme ja maksa töös. Areneb bronhiit, bronhiaalastma ja pneumoskleroos. Ilmuvad nahahaigused - dermatiit, ekseem. Lisaks on kroomiühendid ohtlikud kantserogeenid, mis võivad koguneda kehakudedesse, põhjustades vähki.
Mürgistuse ennetamine hõlmab kroomi ja selle ühenditega töötavate töötajate perioodilisi arstlikke läbivaatusi; ventilatsiooni-, tolmusummutus- ja tolmukogumisseadmete paigaldamine; isikukaitsevahendite (respiraatorid, kindad) kasutamine töötajate poolt.
Tüvi "kroom" selle mõistes "värv", "värv" on osa paljudest sõnadest, mida kasutatakse väga erinevates valdkondades: teaduses, tehnoloogias ja isegi muusikas. Nii paljud fotofilmide nimed sisaldavad seda juurt: "ortokroom", "pankroom", "isopankroom" ja teised. Sõna kromosoom koosneb kahest kreekakeelsest sõnast: chromo ja soma. Sõna otseses mõttes võib seda tõlkida kui "värvitud keha" või "värvitud keha". Struktuurne element kromosoomide kahekordistumise tulemusena rakutuuma interfaasis tekkinud kromosoome nimetatakse “kromatiidideks”. Kromatiin on taime- ja loomarakkude tuumades paiknev kromasoomide aine, mis on intensiivselt värvitud tuumavärvidega. Kromatofoorid on loomade ja inimeste pigmendirakud. Muusikas kasutatakse mõistet “kromaatiline skaala”. “Khromka” on üks vene akordioni liike. Optikas on mõisted "kromaatiline aberratsioon" ja "kromaatiline polarisatsioon". Kromatograafia on füüsikaline ja keemiline meetod segude eraldamiseks ja analüüsimiseks. "Kromoskoop" on seade värvilise kujutise saamiseks, kombineerides optiliselt kaks või kolm värviliselt eraldatud fotopilti, mis on valgustatud spetsiaalselt valitud erivärviliste filtrite kaudu.
Kõige mürgisem on kroom(VI)oksiid CrO3, mis kuulub I ohuklassi. Surmav annus inimesele (suukaudne) 0,6 g. Etanool kokkupuutel värskelt valmistatud CrO3-ga süttib!
Kõige tavalisem roostevaba terase mark sisaldab 18% Cr, 8% Ni, umbes 0,1% C. Sellel on suurepärane korrosiooni- ja oksüdatsioonikindlus ning see säilitab tugevuse kõrgetel temperatuuridel. Sellest terasest valmistati V.I skulptuurirühma ehitamisel kasutatud lehed. Mukhina "Tööline ja kolhoosinaine".
Metallurgiatööstuses kroomteraste tootmisel kasutatud ferrokroom oli 19. sajandi lõpus väga halva kvaliteediga. See on tingitud madalast kroomisisaldusest selles - ainult 7-8%. Siis nimetati seda "Tasmaania malmiks", kuna algne raua-kroomimaak imporditi Tasmaaniast.
Varem mainiti, et kroommaarjast kasutatakse naha parkimisel. Tänu sellele ilmus mõiste "kroomitud" saapad. Kroomiühenditega pargitud nahk omandab sära, läike ja tugevuse.
Paljud laborid kasutavad "kroomsegu" - kaaliumdikromaadi küllastunud lahuse ja kontsentreeritud väävelhappe segu. Seda kasutatakse klaasi ja terasest laboratoorsete klaasnõude pindade rasvatustamiseks. See oksüdeerib rasva ja eemaldab selle jäänused. Lihtsalt käsitse seda segu ettevaatusega, sest tegemist on tugeva happe ja tugeva oksüdeeriva aine seguga!
Tänapäeval kasutatakse puitu ehitusmaterjalina, sest see on odav ja kergesti töödeldav. Kuid tal on palju negatiivsed omadused- vastuvõtlikkus tulekahjudele ja seda hävitavatele seenhaigustele. Kõigi nende hädade vältimiseks immutatakse puitu spetsiaalsete kromaate ja dikromaate sisaldavate ühenditega, millele lisandub tsinkkloriid, vasksulfaat, naatriumarsenaat ja mõned muud ained. Tänu sellistele kompositsioonidele suurendab puit selle vastupidavust seentele ja bakteritele, samuti avatud tulele.
Chrome on printimisel hõivanud erilise niši. 1839. aastal avastati, et naatriumbikromaadiga immutatud paber muutus ereda valguse käes äkitselt pruuniks. Siis selgus, et paberil olevad bikromaatkatted ei lahustu pärast kokkupuudet vees, vaid omandavad niisutamisel sinaka varjundi. Printerid kasutasid seda omadust ära. Soovitud muster pildistati dikromaati sisaldava kolloidse kattega plaadil. Pesemise ajal valgustatud alad ei lahustunud ja valgustamata alad lahustusid ning plaadile jäi muster, millelt oli võimalik printida.
Elemendi nr 24 avastamise ajalugu sai alguse 1761. aastal, kui Jekaterinburgi lähedal asuvast Berezovski kaevandusest (Uurali mägede idajalam) leiti ebatavaline punane mineraal, mis tolmuks jahvatades andis kollase värvuse. Leid kuulus Peterburi ülikooli professorile Johann Gottlob Lehmannile. Viis aastat hiljem toimetas teadlane proovid Peterburi linna, kus ta viis nendega läbi rea katseid. Eelkõige töötles ta ebatavalisi kristalle vesinikkloriidhappega, mille tulemuseks oli valge sade, milles leiti pliid. Saadud tulemuste põhjal nimetas Lehman mineraali Siberi punaseks pliiks. See on lugu krokoiidi (kreeka keelest "krokos" - safran) - loodusliku pliikromaadi PbCrO4 avastamisest.
Sellest leiust huvitatud Peter Simon Pallas, saksa loodusteadlane ja rändur, korraldas ja juhtis Peterburi Teaduste Akadeemia ekspeditsiooni Venemaa südamesse. 1770. aastal jõudis ekspeditsioon Uuralitesse ja külastas Berezovski kaevandust, kus võeti uuritavast mineraalist proove. Rändur ise kirjeldab seda nii: „Seda hämmastavat punast plii mineraali üheski teises maardlas ei leidu. Pulbriks jahvatades muutub see kollaseks ja seda saab kasutada kunstilistes miniatuurides. Saksa ettevõte sai üle kõigist raskustest krokoiidi kaevandamisel ja Euroopasse tarnimisel. Hoolimata asjaolust, et need operatsioonid kestsid vähemalt kaks aastat, liikusid peagi Pariisi ja Londoni aadlike härrasmeeste vankrid peeneks jahvatatud krokoiidiga maalitud. Paljude vana maailma ülikoolide mineraloogiamuuseumide kogud on rikastatud selle mineraali parimate näidetega Venemaa sügavustest. Euroopa teadlased ei suutnud aga mõistatada salapärase mineraali koostist.
See kestis kolmkümmend aastat, kuni 1796. aastal sattus Siberi punase plii proov Pariisi Mineraloogiakooli keemiaprofessori Nicolas Louis Vauquelini kätte. Pärast krokoiidi analüüsimist ei leidnud teadlane selles midagi peale raua, plii ja alumiiniumi oksiidide. Seejärel töötles Vauquelin krokoiiti kaaliumkloriidi (K2CO3) lahusega ja eraldas pärast valge pliikarbonaadi sademe sadestamist tundmatu soola kollase lahuse. Olles teinud mitmeid katseid mineraali töötlemisel erinevate metallide sooladega, aitas professor vesinikkloriidhappest eraldati "punase pliihappe" lahus - kroomoksiid ja vesi (kroomhape esineb ainult lahjendatud lahustes). Selle lahuse aurustamisel saadi rubiinpunased kristallid (kroomanhüdriid). Kristallide edasine kuumutamine grafiittiiglis söe juuresolekul andis palju sulanud halle nõelakujulisi kristalle – uut, senitundmatut metalli. Järgmine katseseeria näitas saadud elemendi suurt tulekindlust ja selle vastupidavust hapetele. Pariisi Teaduste Akadeemia oli avastuse tunnistajaks kohe, kui teadlane andis oma sõprade nõudmisel uuele elemendile nime - kroom (kreeka keelest "värv", "värv") ühendite erinevate varjundite tõttu; see moodustab. Oma edasistes töödes väitis Vauquelin enesekindlalt, et mõnede vääriskivide, aga ka looduslike berüllium- ja alumiiniumsilikaatide smaragdvärv on seletatav kroomiühendite segunemisega neis. Näiteks on smaragd, mis on värvitud roheline värv berüül, milles alumiinium on osaliselt asendatud kroomiga.
On selge, et Vauquelin ei saanud puhast metalli, tõenäoliselt selle karbiide, mida kinnitab helehallide kristallide nõelakujuline kuju. Puhta kroommetalli sai hiljem F. Tassert, arvatavasti 1800. aastal.
Samuti avastasid Klaproth ja Lowitz 1798. aastal Vauquelinist sõltumatult kroomi.
Maa soolestikus on kroom üsna tavaline element, hoolimata asjaolust, et seda ei leidu vabas vormis. Selle clarke (keskmine sisu maakoor) on 8,3,10-3% ehk 83 g/t. Selle jaotus tõugude vahel on aga ebaühtlane. See element on peamiselt iseloomulik Maa vahevööle, tõsiasi on see, et ultramafilised kivimid (peridotiidid), mis on oletatavalt koostiselt meie planeedi vahevööle lähedased, on kõige kroomirikkamad: 2 10-1% ehk 2 kg/t. Sellistes kivimites moodustab Cr massiivsed ja laialivalguvad maagid ning nendega on seotud selle elemendi suurimate maardlate teke. Kroomisisaldus on kõrge ka aluselistes kivimites (basaltid jne) 2 10-2% ehk 200 g/t. Palju vähem Cr leidub happelistes kivimites: 2,5 10-3%, settekivimid (liivakivid) - 3,5 10-3%, kildad sisaldavad ka kroomi - 9 10-3%.
Võib järeldada, et kroom on tüüpiline litofiilne element ja sisaldub peaaegu täielikult Maa sisemuse sügavates mineraalides.
Peamisi kroomi mineraale on kolm: magnokromiit (Mn, Fe)Cr2O4, kromopikotiit (Mg, Fe)(Cr, Al)2O4 ja aluminokromiit (Fe, Mg)(Cr, Al)2O4. Nendel mineraalidel on üks nimi – kroomspinell ja üldvalem (Mg, Fe)O (Cr, Al, Fe)2O3. Kõrval välimus need on eristamatud ja neid nimetatakse ebatäpselt "kromiitideks". Nende koostis on muutuv. Olulisemate komponentide sisaldus varieerub (massiprotsentides): Cr2O3 10,5-62,0; Al2O3 4 kuni 34,0; Fe2O3 1,0 kuni 18,0; FeO 7,0 kuni 24,0; MgO 10,5 kuni 33,0; SiO2 0,4 kuni 27,0; TiO2 lisandid kuni 2; V2O5 kuni 0,2; ZnO kuni 5; MnO kuni 1. Mõned kroomimaagid sisaldavad plaatinarühma elemente 0,1-0,2 g/t ja kulda kuni 0,2 g/t.
Lisaks erinevatele kromiitidele on kroom osa paljudest teistest mineraalidest – kroomvesuvian, kroomklorit, kroomturmaliini, kroomvilgukivi (fuksiit), kroomgranaat (uvaroviit) jne, mis sageli kaasnevad maakidega, kuid ei ole tööstuslikud tähtsust. Kroom on suhteliselt nõrk veesisene. Eksogeensetes tingimustes migreerub kroom, nagu ka raud, suspensioonidena ja võib savidesse sadestuda. Kõige liikuvam vorm on kromaadid.
Praktilise tähtsusega on võib-olla ainult kromiit FeCr2O4, mis kuulub spinellidesse - kuupsüsteemi isomorfsetesse mineraalidesse. üldine valem MO Me2O3, kus M on kahevalentne metalliioon ja Me on kolmevalentne metalliioon. Lisaks spinellidele leidub kroomi ka paljudes märksa vähem levinud mineraalides, näiteks melanokroiit 3PbO 2Cr2O3, vokeleniit 2(Pb,Cu)CrO4(Pb,Cu)3(PO4)2, tarapakait K2CrO4, ditseiit CaIO3 CaCrO4 jt.
Kromiite leidub tavaliselt musta värvi granuleeritud massina, harvemini - oktaeedriliste kristallide kujul, neil on metalliline läige ja need esinevad pidevate masside kujul.
20. sajandi lõpus ulatusid kroomivarud (identifitseeritud) peaaegu viiekümnes selle metalli leiukohaga riigis 1674 miljoni tonnini. Juhtpositsioonil on Lõuna-Aafrika Vabariik - 1050 miljonit tonni, kus peamine. panuse annab Bushveldi kompleks (umbes 1000 miljonit tonni). Kroomivarude osas kuulub teine koht Kasahstanile, kus Aktobe piirkonnas (Kempirsay massiiv) kaevandatakse maaki väga Kõrge kvaliteet. Selle elemendi varud on ka teistel riikidel. Türgi (Gulemanis), Filipiinid Luzoni saarel, Soome (Kemi), India (Sukinda) jne.
Meie riigis on oma arenenud kroomimaardlad Uuralites (Donskoje, Saranovskoje, Khalilovskoje, Alapaevskoje ja paljud teised). Veelgi enam, sisse XIX algus sajandil olid kroomimaakide peamised allikad Uurali maardlad. Alles 1827. aastal avastas ameeriklane Isaac Tison Marylandi ja Pennsylvania piiril suure kroomimaagi leiukoha, mis haaras kaevandusmonopoli paljudeks aastateks. 1848. aastal leiti Türgist Bursa lähedalt kvaliteetse kroomi leiukohad ja peagi (pärast Pennsylvania maardla ammendumist) võttis just see riik üle monopoli rolli. See jätkus kuni 1906. aastani, mil Lõuna-Aafrikas ja Indias avastati rikkalikud kromiidivarud.
Puhta kroomi metalli kogutarbimine on täna ligikaudu 15 miljonit tonni. Elektrolüütilise kroomi – puhtaima – toodang moodustab 5 miljonit tonni, mis moodustab kolmandiku kogutarbimisest.
Kroomi kasutatakse laialdaselt teraste ja sulamite legeerimiseks, andes neile korrosiooni- ja kuumakindluse. Rohkem kui 40% saadud materjalist kulutatakse selliste "supersulamite" tootmiseks. puhas metall. Tuntumad takistussulamid on nikroom Cr-sisaldusega 15-20%, kuumakindlad sulamid - 13-60% Cr, roostevabad sulamid - 18% Cr ja kuullaagriterased 1% Cr. Kroomi lisamine tavalistele terastele parandab neid füüsikalised omadused ja muudab metalli kuumtöötlusele vastuvõtlikumaks.
Metallist kroomi kasutatakse kroomimiseks – õhukese kroomikihi kandmine terassulamite pinnale, et suurendada nende sulamite korrosioonikindlust. Kroomkate peab suurepäraselt vastu niiske atmosfääriõhu, soolase mereõhu, vee, lämmastikhapete ja enamiku orgaaniliste hapete mõjule. Sellistel katetel on kaks eesmärki: kaitsev ja dekoratiivne. Paksus kaitsekatted on umbes 0,1 mm, kantakse need otse tootele ja suurendavad kulumiskindlust. Dekoratiivkatted on esteetilise väärtusega, need kantakse teise metalli (vase või nikli) kihile, mis tegelikult täidab kaitsefunktsiooni. Sellise katte paksus on vaid 0,0002–0,0005 mm.
Erinevates valdkondades kasutatakse aktiivselt ka kroomiühendeid.
Peamist kroomimaaki - kromiit FeCr2O4 kasutatakse tulekindlate materjalide tootmisel. Magnesiit-kromiittellised on keemiliselt passiivsed ja kuumakindlad, taluvad äkilisi korduvaid temperatuurimuutusi, mistõttu kasutatakse neid lahtise koldeahjude võlvide konstruktsioonides ning muude metallurgiaseadmete ja -konstruktsioonide tööruumides.
Kroom(III)oksiidi kristallide - Cr2O3 kõvadus on võrreldav korundi kõvadusega, mis tagab selle kasutamise lihvimis- ja lapituspastade koostistes, mida kasutatakse masinaehituses, juveeli-, optika- ja kellatööstuses. Seda kasutatakse ka teatud hüdrogeenimise ja dehüdrogeenimise katalüsaatorina orgaanilised ühendid. Cr2O3 kasutatakse värvimisel rohelise pigmendina ja klaasi värvimiseks.
Kaaliumkromaati - K2CrO4 kasutatakse naha parkimisel, peitsina tekstiilitööstuses, värvainete tootmisel ja vahavalgendamisel.
Kaaliumdikromaat (kromaatiline) - K2Cr2O7 kasutatakse ka naha parkimisel, peitsina kangaste värvimisel ning on metallide ja sulamite korrosiooniinhibiitor. Kasutatakse tikkude valmistamisel ja laboratoorsetel eesmärkidel.
Kroom(II)kloriid CrCl2 on väga tugev redutseerija, mis oksüdeerub kergesti isegi õhuhapniku toimel ja mida kasutatakse gaasianalüüsis O2 kvantitatiivseks neeldumiseks. Lisaks kasutatakse seda piiratud määral kroomi tootmisel sulasoolade elektrolüüsi ja kromatomeetria abil.
Kroom-kaaliummaarjas K2SO4.Cr2(SO4)3 24H2O kasutatakse peamiselt tekstiilitööstuses - naha parkimiseks.
Veevaba kroomkloriidi CrCl3 kasutatakse kroomkatete katmiseks teraste pinnale keemilise aurustamise teel. lahutamatu osa mõned katalüsaatorid. CrCl3 hüdraadid on peitsiks kangaste värvimisel.
Pliikromaadist PbCrO4 valmistatakse erinevaid värvaineid.
Naatriumdikromaadi lahust kasutatakse terastraadi pinna puhastamiseks ja söövitamiseks enne tsinkimist ning ka messingi heledamaks muutmiseks. Kroomhape saadakse naatriumdikromaadist, mida kasutatakse elektrolüüdina metallosade kroomimisel.
Looduses leidub kroomi peamiselt kroomi rauamaagi kujul FeO∙Cr2O3, kui seda redutseerida söega, saadakse kroomi sulam rauaga – ferrokroom, mida kasutatakse vahetult metallurgiatööstuses kroomteraste tootmisel; . Kroomi sisaldus selles kompositsioonis ulatub 80% (massi järgi).
Kroom(III)oksiidi redutseerimine kivisöega on mõeldud spetsiaalsete sulamite tootmiseks vajaliku suure süsinikusisaldusega kroomi saamiseks. Protsess viiakse läbi elektrikaarahjus.
Puhta kroomi saamiseks valmistatakse esmalt kroom(III)oksiid ja seejärel redutseeritakse see aluminotermilise meetodiga. Sel juhul kuumutatakse pulbristatud või alumiiniumlaastude (Al) ja kroomoksiidi (Cr2O3) segu esmalt temperatuurini 500–600 °C. Seejärel alustatakse redutseerimist baariumi seguga. peroksiid alumiiniumipulbriga või süüdates osa laengust, millele järgneb ülejäänud osa lisamine. Selle protsessi käigus on oluline, et tekkiv soojusenergia oleks piisav kroomi sulatamiseks ja selle räbu eraldamiseks.
Cr2O3 + 2Al = 2Cr + 2Al2O3
Sel viisil saadud kroom sisaldab teatud koguses lisandeid: raud 0,25-0,40%, väävel 0,02%, süsinik 0,015-0,02%. Puhta aine sisaldus on 99,1–99,4%. See kroom on habras ja kergesti pulbriks jahvatav.
Selle meetodi reaalsust tõestas ja demonstreeris juba 1859. aastal Friedrich Wöhler. IN tööstuslikus mastaabis kroomi aluminotermiline redutseerimine sai võimalikuks alles pärast seda, kui see sai juurdepääsetav meetod odava alumiiniumi saamine. Goldschmidt oli esimene, kes arendas ohutul viisil väga eksotermilise (seega plahvatusohtliku) redutseerimisprotsessi reguleerimine.
Kui on vaja saada kõrge puhtusastmega kroomi, kasutab tööstus elektrolüütilisi meetodeid. Elektrolüüs viiakse läbi kroomanhüdriidi, kromoammooniummaarja või kroomsulfaadi ja lahjendatud väävelhappe seguga. Elektrolüüsiprotsessi käigus alumiiniumist või roostevabast terasest katoodidele sadestunud kroom sisaldab lisanditena lahustunud gaase. Puhtuse 99,90–99,995% saab saavutada kõrgtemperatuurse (1500–1700 °C) puhastamise vesinikuvoolus ja vaakumdegaseerimisega. Täiustatud elektrolüütilise kroomi rafineerimise tehnikad eemaldavad toortootest väävli, lämmastiku, hapniku ja vesiniku.
Lisaks on võimalik saada metalli CrCl3 elektrolüüsil või CrF3 sulab segus kaalium-, kaltsium- ja naatriumfluoriididega temperatuuril 900 ° C argooni keskkonnas.
Elektrolüütilise meetodi võimalikkust puhta kroomi saamiseks tõestas Bunsen 1854. aastal, viies kroomkloriidi vesilahuse elektrolüüsile.
Tööstuses kasutatakse puhta kroomi tootmiseks ka silikotermilist meetodit. Sel juhul redutseeritakse kroom oksiidist räni abil:
2Cr2O3 + 3Si + 3CaO = 4Cr + 3CaSiO3
Kroom sulatatakse silikotermiliselt kaareahjudes. Kustutatud lubja lisamine võimaldab teil muuta tulekindla ränidioksiidi madala sulamistemperatuuriga kaltsiumsilikaadi räbuks. Silikotermilise kroomi puhtus on ligikaudu sama kui aluminotermilisel kroomil, kuid loomulikult on ränisisaldus selles veidi suurem ja alumiiniumisisaldus veidi väiksem.
Cr võib saada ka Cr2O3 redutseerimisel vesinikuga 1500°C juures, veevaba CrCl3 redutseerimisel vesiniku, leelis- või leelismuldmetallide, magneesiumi ja tsingiga.
Kroomi saamiseks prooviti kasutada ka teisi redutseerivaid aineid – süsinikku, vesinikku, magneesiumi. Neid meetodeid aga laialdaselt ei kasutata.
Van Arkel-Kuchman-De Boeri protsessis kasutatakse kroom(III)jodiidi lagundamist 1100 °C-ni kuumutatud traadil ja sellele sadestatakse puhas metall.
Kroom on kõva, väga raske, tulekindel, terashalli värvi tempermalmist metall. Puhas kroom on üsna plastiline, kristalliseerub kehakeskses võres, a = 2,885 Å (temperatuuril 20 ° C). Temperatuuril umbes 1830 ° C on suur tõenäosus muutuda modifikatsiooniks näokeskse võrega, a = 3,69 Å. Aatomi raadius 1,27 Å; Cr2+ 0,83 Å, Cr3+ 0,64 Å, Cr6+ 0,52 Å ioonraadiused.
Kroomi sulamistemperatuur sõltub otseselt selle puhtusest. Seetõttu on selle indikaatori määramine puhta kroomi puhul väga raske ülesanne- lõppude lõpuks võib isegi väike lämmastiku või hapniku lisandite sisaldus oluliselt muuta sulamistemperatuuri. Paljud teadlased on seda küsimust aastakümneid uurinud ja saanud tulemusi, mis on üksteisest kaugel: 1513–1920 ° C. Varem oli üldiselt aktsepteeritud, et see metall sulab temperatuuril 1890 ° C, kuid tänapäevased uuringud näitavad temperatuuri 1907 ° C, kroom keeb temperatuuril üle 2500 ° C - andmed on samuti erinevad: 2199 ° C kuni 2671 ° C. Kroomi tihedus on väiksem kui raual; see on 7,19 g/cm3 (temperatuuril 200° C).
Kroomil on kõik metallidele omased põhiomadused – see juhib hästi soojust, elektrivoolutakistus on väga madal, nagu enamikul metallidel, on ka kroomil iseloomulik läige. Lisaks on sellel elemendil üks väga huvitav omadus: fakt on see, et temperatuuril 37° C ei saa selle käitumist seletada – paljudes füüsikalistes omadustes toimub järsk muutus, see muutus on järsu iseloomuga. Kroom, nagu haige inimene temperatuuril 37°C, hakkab mõjuma: kroomi sisehõõrdumine saavutab maksimumi, elastsusmoodul langeb miinimumväärtustele. Elektrijuhtivuse hüppeline väärtus, termoelektromootorjõud ja joonpaisumistegur muutuvad pidevalt. Teadlased ei suuda seda nähtust veel seletada.
Kroomi erisoojusmaht on 0,461 kJ/(kg.K) või 0,11 cal/(g °C) (temperatuuril 25 °C); soojusjuhtivuse koefitsient 67 W/(m K) ehk 0,16 cal/(cm sek °C) (temperatuuril 20 °C). Lineaarpaisumise soojustegur 8,24 10-6 (temperatuuril 20 °C). Kroomi eritakistus temperatuuril 20 ° C on 0,414 μΩ m ja selle elektritakistuse soojustegur vahemikus 20–600 ° C on 3,01 10–3.
Teatavasti on kroom väga tundlik lisandite suhtes – teiste elementide (hapnik, lämmastik, süsinik) väikseimad fraktsioonid võivad kroomi väga hapraks muuta. Ilma nende lisanditeta on kroomi väga raske saada. Sel põhjusel ei kasutata seda metalli ehituslikel eesmärkidel. Kuid metallurgias kasutatakse seda aktiivselt legeermaterjalina, kuna selle lisamine sulamile muudab terase kõvaks ja kulumiskindlaks, kuna kroom on metallidest kõige kõvem - see lõikab klaasi nagu teemant! Kõrge puhtusastmega kroomi Brinelli kõvadus on 7-9 Mn/m2 (70-90 kgf/cm2). Vedru-, vedru-, tööriista-, templi- ja kuullaagriteras on legeeritud kroomiga. Nendes (välja arvatud kuullaagrite terased) on kroom koos mangaani, molübdeeni, nikli ja vanaadiumiga. Kroomi lisamine tavalistele terastele (kuni 5% Cr) parandab nende füüsikalisi omadusi ja muudab metalli kuumtöötlusele vastuvõtlikumaks.
Kroom on antiferromagnetiline, spetsiifiline magnetiline vastuvõtlikkus 3,6 10-6. Elektriline takistus 12,710-8 Ohm. Kroomi lineaarse paisumise temperatuuritegur on 6,210-6. Selle metalli aurustumissoojus on 344,4 kJ/mol.
Kroom on õhus ja vees korrosioonikindel.
Keemiliselt on kroom üsna inertne, see on seletatav vastupidava õhukese oksiidkile olemasoluga selle pinnal. Cr ei oksüdeeru õhus isegi niiskuse juuresolekul. Kuumutamisel toimub oksüdatsioon eranditult metalli pinnal. 1200°C juures kile hävib ja oksüdeerumine toimub palju kiiremini. 2000° C juures põleb kroom, moodustades rohelise kroom(III)oksiidi Cr2O3, millel on amfoteersed omadused. Cr2O3 sulatamisel leelistega saadakse kromiite:
Cr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + H2O
Kaltsineerimata kroom(III)oksiid lahustub kergesti leeliselistes lahustes ja hapetes:
Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O
Ühendites on kroomil peamiselt oksüdatsiooniastmed Cr+2, Cr+3, Cr+6. Kõige stabiilsemad on Cr+3 ja Cr+6. Samuti on mõned ühendid, kus kroomil on oksüdatsiooniaste Cr+1, Cr+4, Cr+5. Kroomiühendid on väga erineva värvusega: valge, sinine, roheline, punane, lilla, must ja paljud teised.
Kroom reageerib kergesti vesinikkloriid- ja väävelhappe lahjendatud lahustega, moodustades kroomkloriidi ja sulfaati ning vabastades vesinikku:
Cr + 2HCl = CrCl2 + H2
Aqua regia ja lämmastikhape passiveerivad kroomi. Veelgi enam, lämmastikhappega passiveeritud kroom ei lahustu lahjendatud väävel- ja vesinikkloriidhappes isegi pärast nende lahustes pikaajalist keetmist, kuid mingil hetkel toimub lahustumine, millega kaasneb vabanenud vesinikust äge vahutamine. See protsess on seletatav asjaoluga, et kroom läheb passiivsest olekust aktiivsesse, milles metall ei ole kaitstud kaitsekile. Veelgi enam, kui lahustumisprotsessi ajal lisatakse uuesti lämmastikhapet, siis reaktsioon peatub, kuna kroom passiveerub uuesti.
Normaaltingimustes reageerib kroom fluoriga, moodustades CrF3. Temperatuuridel üle 600°C toimub koostoime veeauruga, mille tulemuseks on kroom(III)oksiid Cr2O3:
4Cr + 3O2 = 2Cr2O3
Cr2O3 on rohelised mikrokristallid tihedusega 5220 kg/m3 ja kõrge sulamistemperatuuriga (2437°C). Kroom(III)oksiidil on amfoteersed omadused, kuid see on väga inertne ja raskesti lahustuv hapete ja leeliste vesilahustes. Kroom(III)oksiid on üsna mürgine. Nahaga kokkupuutel võib see põhjustada ekseemi ja muid nahahaigusi. Seetõttu on kroom(III)oksiidiga töötamisel hädavajalik kasutada isikukaitsevahendeid.
Lisaks oksiidile on teada ka teisi hapnikuga ühendeid: kaudselt saadud CrO, CrO3. Suurimat ohtu kujutab endast sissehingatav oksiid-aerosool, mis põhjustab ülemiste hingamisteede ja kopsude raskeid haigusi.
Kroom moodustab hapnikku sisaldavate komponentidega suure hulga sooli.
Iseloomulik on see, et kroomi naabreid, nagu kroomi ennast, kasutatakse laialdaselt teraste legeerimiseks.
Kroomi sulamistemperatuur sõltub selle puhtusest. Paljud teadlased püüdsid seda määrata ja said väärtused vahemikus 1513–1920 ° C. Sellist suurt "hajumist" seletatakse peamiselt kroomis sisalduvate lisandite koguse ja koostisega. Praegu arvatakse, et see sulab temperatuuril umbes 1875 ° C. Keemistemperatuur on 2199 ° C. Kroomi tihedus on väiksem kui raual; see on 7,19.
Selle keemilised omadused on sarnased molübdeeni ja volframiga. Selle kõrgeim oksiid CrO3 on happeline, see on kroomhappe anhüdriid H2CrO4. Mineraal, millega alustasime tutvust elemendiga nr 24, on selle happe sool. Lisaks kroomhappele on keemias laialdaselt kasutusel dikroomhape H2Cr2O7;
Kõige tavalisem kroomoksiid Cr2O3 on amfoteerne. Üldiselt sisse erinevad tingimused Valentsid võivad olla vahemikus 2 kuni 6. Laialdaselt kasutatakse ainult kolme- ja kuuevalentseid kroomiühendeid.
Kroomil on kõik metalli omadused – see juhib hästi soojust ja elektrit ning sellel on iseloomulik metalliline läige. Kroomi peamine omadus on vastupidavus hapetele ja hapnikule.
Nende jaoks, kes pidevalt kroomiga tegelevad, on kõneaineks saanud veel üks selle omadus: umbes 37°C temperatuuril muutuvad selle metalli mõned füüsikalised omadused järsult ja järsult. Sellel temperatuuril on selgelt väljendatud sisehõõrde maksimum ja elastsusmooduli miinimum. Peaaegu sama järsult muutuvad elektritakistus, joonpaisumise koefitsient ja termoelektromootorjõud.
Teadlased ei suuda seda anomaaliat veel seletada.
Teada on neli kroomi looduslikku isotoopi. Nende massiarvud on 50, 52, 53 ja 54. Kõige tavalisema isotoobi 52Cr osakaal on umbes 84%.
Ilmselt oleks ebaloomulik, kui kroomi ja selle ühendite kasutamise jutt ei saaks alguse mitte terasest, vaid millestki muust. Kroom on üks olulisemaid mustmetallurgias kasutatavaid legeerivaid elemente. Kroomi lisamine tavalistele terastele (kuni 5% Cr) parandab nende füüsikalisi omadusi ja muudab metalli kuumtöötlusele vastuvõtlikumaks. Vedru-, vedru-, tööriista-, templi- ja kuullaagriteras on legeeritud kroomiga. Nendes (välja arvatud kuullaagrite terased) on kroom koos mangaani, molübdeeni, nikli ja vanaadiumiga. Ja kuullaagrite terased sisaldavad ainult kroomi (umbes 1,5%) ja (umbes 1%). Viimane moodustub erakordse kõvadusega kroomkarbiididega: Cr3C, Cr7C3 ja Cr23C6. Need annavad kuullaagrite terasele kõrge kulumiskindluse.
Kui terase kroomisisaldust tõsta 10%-ni või rohkem, muutub teras oksüdatsiooni- ja korrosioonikindlamaks, kuid siin tuleb mängu tegur, mida võib nimetada süsinikupiiranguks. Süsiniku võime siduda suures koguses kroomi viib terase ammendumiseni selles elemendis. Seetõttu seisavad metallurgid dilemma ees: kas sa tahad saada korrosioonikindlus- vähendada süsinikusisaldust ja kaotada kulumiskindlust ja kõvadust.
Kõige tavalisem roostevaba teras sisaldab 18% kroomi ja 8% niklit. Süsinikusisaldus selles on väga madal - kuni 0,1%. Roostevaba teras talub hästi korrosiooni ja oksüdatsiooni ning säilitab tugevuse kõrgel temperatuuril. Sellisest terasest lehtedest valmistati V. I. Mukhina skulptuurirühm "Tööline ja kolhoosinaine", mis paigaldati Moskvasse saavutuste näituse põhjasissepääsu juurde. Rahvamajandus. Roostevaba terast kasutatakse laialdaselt keemia- ja naftatööstuses.
Kõrge kroomisisaldusega terased (sisaldavad 25–30% Cr) on eriti vastupidavad oksüdatsioonile, kui kõrge temperatuur. Neid kasutatakse kütteahjude osade valmistamiseks.
Nüüd paar sõna kroomipõhiste sulamite kohta. Need sisaldavad rohkem kui 50% kroomi. Neil on väga kõrge kuumakindlus. Neil on aga väga suur puudus, mis tühistab kõik eelised: nad on pinnadefektide suhtes väga tundlikud: piisab, kui tekib kriimustus või mikropragu ja toode vajub koormuse all kiiresti kokku. Enamiku sulamite puhul kõrvaldatakse sellised puudused termomehaanilise töötlemisega, kuid kroomipõhiseid sulameid ei saa sellise töötlusega töödelda. Lisaks on need toatemperatuuril liiga rabedad, mis piirab ka nende kasutamist.
Väärtuslikumad on kroomi ja nikli sulamid (need sisaldavad sageli legeerivaid lisandeid ja muid elemente). Selle rühma kõige levinumad sulamid - nikroomid sisaldavad kuni 20% kroomi (ülejäänud) ja neid kasutatakse tootmiseks kütteelemendid. Nikroomidel on metallide jaoks kõrge elektritakistus, kui vool läbib, muutuvad need väga kuumaks.
Molübdeeni ja koobalti lisamine kroomi-nikli sulamitele võimaldab saada materjale, millel on kõrge kuumuskindlus ja võime taluda suuri koormusi temperatuuril 650–900 ° C. Nendest sulamitest valmistatakse näiteks gaasiturbiini labad. Kuumakindlus on ka 25-30% kroomi sisaldavatel koobalt-kroomisulamitel. Tööstuses kasutatakse kroomi ka korrosioonivastaste ja dekoratiivkatete materjalina.
Element nr 24. Üks kõige enam kõvad metallid. Kõrge keemilise vastupidavusega. Üks olulisemaid legeerteraste tootmisel kasutatavaid metalle. Enamik kroomiühendeid on erksavärvilised ja kõige rohkem erinevad värvid. Selle funktsiooni jaoks nimetati element kroomiks, mis tähendab kreeka keeles "värvi".
Kroomi sisaldava mineraali avastas Jekaterinburgi lähedal 1766. aastal I.G. Lehmann nimetas seda "Siberi punaseks pliiks". Nüüd nimetatakse seda mineraali krokoiidiks. Selle koostis on samuti teada - PbCrO 4. Ja ühel ajal tekitas "Siberi punane plii" teadlaste seas palju lahkarvamusi. Kolmkümmend aastat vaidlesid nad selle koostise üle, kuni lõpuks 1797. aastal eraldas prantsuse keemik Louis Nicolas Vauquelin sellest metalli, mida (muide, pärast mõningast vaidlust) nimetati ka kroomiks.
Vauqueliniga töödeldud krokoiit kaaliumkromaatiga K 2 CO 3: pliikromaat muudeti kaaliumkromaadiks. Seejärel muudeti kaaliumkromaat vesinikkloriidhappe abil kroomoksiidiks ja veeks (kroomhapet leidub ainult lahjendatud lahustes). Kuumutades rohelist kroomoksiidi pulbrit grafiittiiglis kivisöega, sai Vauquelin uue tulekindla metalli.
Pariisi Teaduste Akadeemia oli avastuse tunnistajaks tervikuna. Kuid kõige tõenäolisemalt eraldas Vauquelin mitte elementaarse kroomi, vaid selle karbiidid. Sellest annab tunnistust Vauquelini saadud helehallide kristallide nõelakujuline kuju.
Nime “kroom” pakkusid välja Vauquelini sõbrad, kuid see talle ei meeldinud - metallil polnud erilist värvi. Sõpradel õnnestus aga keemikut veenda, tuues põhjuseks asjaolu, et erksavärvilisi kroomiühendeid saab kasutada head värvid. (Muide, just Vauquelini töödes selgitati esmakordselt mõnede looduslike berüllium- ja alumiiniumsilikaatide smaragdvärvi; nagu Vauquelin avastas, olid need värvitud kroomiühendite lisanditega.) Ja nii võetigi see nimi kasutusele uus element.
Muide, silp "kroom", just "värvilise" tähenduses, sisaldub paljudes teaduslikes, tehnilistes ja isegi muusikalistes terminites. Laialt tuntud on isopankroom-, pankroom- ja ortokroomsed fotofilmid. Sõna "kromosoom" tähendab kreeka keelest tõlgituna "värvilist keha". On "kromaatiline" skaala (muusikas) ja on "kromaatiline" harmooniline.
Kroomi on maapõues üsna palju – 0,02%. Peamine mineraal, millest tööstus kroomi saab, on muutuva koostisega kroomispinell üldvalemiga (Mg, Fe) O · (Cr, Al, Fe) 2 O 3. Kroomimaaki nimetatakse kroomiks või kroomi rauamaagiks (kuna see sisaldab peaaegu alati rauda). Paljudes kohtades on kroomimaakide maardlaid. Meie riigis on tohutud kromiidivarud. Üks suurimaid maardlaid asub Kasahstanis, Aktobe piirkonnas; see avastati 1936. aastal. Uuralites leidub märkimisväärseid kroomimaakide varusid.
Kromiite kasutatakse enamasti ferrokroomi sulatamiseks. See on üks tähtsamaid ferrosulameid*, mis on legeerteraste masstootmiseks hädavajalik.
* Ferrosulamid on rauasulamid koos teiste elementidega, mida kasutatakse peamiselt terase legeerimiseks ja deoksüdeerimiseks. Ferrokroom sisaldab vähemalt 60% Cr.
Tsaari-Venemaa ferrosulameid peaaegu ei tootnud. Mitmed lõunapoolsete tehaste kõrgahjud sulatasid madala protsendisisaldusega (legeeriva metalli) ferrosiliitsiumi ja ferromangaani. Veelgi enam, Lõuna-Uuralites voolavale Satka jõele ehitati 1910. aastal tilluke tehas, mis sulatas väikeses koguses ferromangaani ja ferrokroomi.
Noor Nõukogude riik Esimestel arendusaastatel tuli ferrosulamid importida välismaalt. Selline sõltuvus kapitalistlikest riikidest oli vastuvõetamatu. Juba 1927...1928. Algas nõukogude ferrosulamitehaste ehitamine. 1930. aasta lõpus ehitati Tšeljabinskis esimene suur ferrosulami ahi ja 1931. aastal alustas tööd Tšeljabinski tehas, NSV Liidu ferrosulamitööstuse esmasündinu. 1933. aastal käivitati veel kaks tehast - Zaporožjes ja Zestafonis. See võimaldas peatada ferrosulamite impordi. Nõukogude Liidus korraldati vaid mõne aastaga mitut tüüpi eriteraste tootmist - kuullaagrid, kuumakindlad, roostevabad, autotööstuses kasutatavad, kiirteraste... Kõik need terased sisaldavad kroomi.
Peal XVII kongress Partei rasketööstuse rahvakomissar Sergo Ordzhonikidze ütles: "...kui meil poleks kvaliteetsed terased, meil poleks auto- ja traktoritööstust. Praegu kasutatava kvaliteetse terase maksumus on hinnanguliselt üle 400 miljoni rubla. Kui oleks vaja importida, oleks see 400 miljonit rubla. igal aastal, pagan, satute kapitalistide orjusesse..."
Aktobe põllu baasil asuv tehas ehitati hiljem, Suure ajal Isamaasõda. Esimese ferrokroomi sulatustöö tegi ta 20. jaanuaril 1943. Tehase ehitamisel osalesid Aktjubinski linna töölised. Ehitus kuulutati avalikuks. Uue tehase ferrokroomi kasutati rinde vajadusteks tankide ja relvade metalli tootmiseks.
Aastad on möödunud. Nüüd on Aktobe raudsulamitehas suurim ettevõte, mis toodab kõigi klasside ferrokroomi. Tehas on tootnud kõrgelt kvalifitseeritud riiklikke metallurgiatöötajaid. Aasta-aastalt suurendavad tehas ja kromikaevandused oma võimsust, varustades meie mustmetallurgiat kvaliteetse ferrokroomiga.
Meie riigis on ainulaadne kroomi ja nikli rikaste looduslikult legeeritud rauamaakide leiukoht. See asub Orenburgi steppides. Selle maardla baasil ehitati ja töötab Orsko-Khalilovsky metallurgiatehas. Tehase kõrgahjudes sulatatakse looduslikult legeeritud malm, millel on kõrge kuumakindlus. Osa sellest kasutatakse valamisena, kuid suurem osa saadetakse nikkelteraseks töötlemiseks; kroom põleb ära malmist terase sulatamisel.
Kuubal, Jugoslaavias ja paljudes Aasia ja Aafrika riikides on suured kromiidivarud.
Kromiiti kasutatakse peamiselt kolmes tööstusharus: metallurgia, keemia ja tulekindlad materjalid, kusjuures metallurgia tarbib ligikaudu kaks kolmandikku kogu kromiidist.
Kroomiga legeeritud terasel on suurenenud tugevus ja vastupidavus korrosioonile agressiivses ja oksüdeerivas keskkonnas.
Puhta kroomi saamine on kallis ja töömahukas protsess. Seetõttu kasutatakse terase legeerimiseks peamiselt ferrokroomi, mida saadakse elektrikaarahjudes otse kromiidist. Redutseerija on koks. Kroomioksiidi sisaldus kromiidis peab olema vähemalt 48% ja Cr:Fe suhe peab olema vähemalt 3:1.
Elektriahjus toodetud ferrokroom sisaldab tavaliselt kuni 80% kroomi ja 4...7% süsinikku (ülejäänud on raud).
Kuid paljude kvaliteetsete teraste legeerimiseks on vaja vähese süsinikusisaldusega ferrokroomi (selle põhjuseid käsitletakse allpool peatükis "Kroom sulamites"). Seetõttu töödeldakse osa suure süsinikusisaldusega ferrokroomist spetsiaalselt, et vähendada selle süsinikusisaldust kümnendikku ja sajandikku protsendini.
Elementaarset metallilist kroomi saadakse ka kromiidist. Tehniliselt puhta kroomi (97...99%) tootmine põhineb aluminotermia meetodil, mille avastas juba 1865. aastal kuulus vene keemik N.N. Beketov. Meetodi olemus on oksiidide redutseerimine alumiiniumiga. Reaktsiooniga kaasneb märkimisväärne soojuse eraldumine.
Kuid kõigepealt peate saama puhta kroomoksiidi Cr 2 O 3. Selleks segatakse peeneks jahvatatud kromiit soodaga ja sellele segule lisatakse lubjakivi või raudoksiid. Kogu mass põletatakse ja moodustub naatriumkromaat:
2Cr 2 O 3 + 4Na 2 CO 3 + 3O 2 → 4Na 2 CrO 4 + 4CO 2.
Seejärel leostatakse kaltsineeritud massist veega naatriumkromaat; vedelik filtritakse, aurustatakse ja töödeldakse happega. Tulemuseks on naatriumbikromaat Na 2 Cr 2 O 7 . Redutseerides seda kuumutamisel väävli või süsinikuga, saadakse roheline kroomoksiid.
Metallist kroomi saab puhta kroomoksiidi segamisel alumiiniumipulbriga, kuumutades seda segu tiiglis temperatuurini 500...600°C ja süüdades baariumperoksiidiga Alumiinium võtab kroomoksiidist hapniku ära. See reaktsioon Cr 2 O 3 + 2Al → Al 2 O 3 + 2Сr on kroomi tootmise tööstusliku (aluminotermilise) meetodi aluseks, kuigi loomulikult on tehase tehnoloogia palju keerulisem. Aluminotermiliselt saadud kroom sisaldab kümnendikku protsenti alumiiniumist ja rauda ning sajandikuid protsenti räni, süsinikku ja väävlit.
Tehniliselt puhta kroomi saamiseks kasutatakse ka silikotermilist meetodit. Sel juhul redutseeritakse kroom oksiidist räni toimel vastavalt reaktsioonile 2Сr 2 О 3 + 3Si → 3SiO 2 + 4Сr.
See reaktsioon toimub kaareahjudes. Ränidioksiidi sidumiseks lisatakse laengule lubjakivi. Ränitermilise kroomi puhtus on ligikaudu sama kui aluminotermilisel kroomil, kuigi loomulikult on ränisisaldus selles veidi suurem ja alumiiniumisisaldus veidi väiksem. Kroomi saamiseks prooviti kasutada ka teisi redutseerivaid aineid – süsinikku, vesinikku, magneesiumi. Neid meetodeid aga laialdaselt ei kasutata.
Kõrge puhtusastmega kroom (ligikaudu 99,8%) saadakse elektrolüütiliselt.
Tehniliselt puhast ja elektrolüütilist kroomi kasutatakse peamiselt keeruliste kroomisulamite tootmiseks.
Kroomi aatommass on 51,996. Perioodilises tabelis on see kuuendas rühmas. Selle lähimad naabrid ja analoogid on molübdeen ja volfram. Iseloomulik on see, et kroomi naabreid, nagu kroomi ennast, kasutatakse laialdaselt teraste legeerimiseks.
Kroomi sulamistemperatuur sõltub selle puhtusest. Paljud teadlased on püüdnud seda määrata ja saanud väärtused vahemikus 1513–1920 °C. Selline suur “hajumine” on seletatav eelkõige kroomis sisalduvate lisandite hulga ja koostisega. Praegu arvatakse, et kroom sulab temperatuuril umbes 1875 °C. Keemistemperatuur 2199°C. Kroomi tihedus on väiksem kui raual; see on 7,19.
Keemiliste omaduste poolest on kroom lähedane molübdeenile ja volframile. Selle kõrgeim oksiid CrO 3 on happeline, see on kroomhappe anhüdriid H 2 CrO 4. Mineraalkrokoiit, millega alustasime tutvust elemendiga nr 24, on selle happe sool. Lisaks kroomhappele on keemias laialdaselt kasutusel ka dikroomhape H 2 Cr 2 O 7; Kõige tavalisem kroomoksiid, Cr 2 O 3, on amfoteerne. Üldiselt võib kroomi valents erinevates tingimustes olla vahemikus 2 kuni 6. Laialdaselt kasutatakse ainult kolme- ja kuuevalentse kroomi ühendeid.
Kroomil on kõik metalli omadused – see juhib hästi soojust ja elektrit ning sellel on iseloomulik metalliline läige. Kroomi peamine omadus on vastupidavus hapetele ja hapnikule.
Nende jaoks, kes pidevalt kroomiga tegelevad, on kõneaineks saanud veel üks selle omadus: umbes 37°C temperatuuril muutuvad selle metalli mõned füüsikalised omadused järsult ja järsult. Sellel temperatuuril on selgelt väljendatud sisehõõrde maksimum ja elastsusmooduli miinimum. Peaaegu sama järsult muutuvad elektritakistus, joonpaisumise koefitsient ja termoelektromootorjõud.
Teadlased ei suuda seda anomaaliat veel seletada.
Teada on neli kroomi looduslikku isotoopi. Nende massiarvud on 50, 52, 53 ja 54. Kõige tavalisema isotoobi 52 Cr osakaal on umbes 84%.
Ilmselt oleks ebaloomulik, kui kroomi ja selle ühendite kasutamise jutt ei saaks alguse mitte terasest, vaid millestki muust. Kroom on üks olulisemaid mustmetallurgias kasutatavaid legeerivaid elemente. Kroomi lisamine tavalistele terastele (kuni 5% Cr) parandab nende füüsikalisi omadusi ja muudab metalli kuumtöötlusele vastuvõtlikumaks. Vedru-, vedru-, tööriista-, templi- ja kuullaagriteras on legeeritud kroomiga. Nendes (välja arvatud kuullaagrite terased) on kroom koos mangaani, molübdeeni, nikli ja vanaadiumiga. Ja kuullaagrite terased sisaldavad ainult kroomi (umbes 1,5%) ja süsinikku (umbes 1%). Viimane moodustab kroomiga erakordse kõvadusega karbiidid: Cr 3 C. Cr 7 C 3 ja Cr 23 C 6. Need annavad kuullaagrite terasele kõrge kulumiskindluse.
Kui terase kroomisisaldust tõsta 10%-ni või rohkem, muutub teras oksüdatsiooni- ja korrosioonikindlamaks, kuid siin tuleb mängu tegur, mida võib nimetada süsinikupiiranguks. Süsiniku võime siduda suures koguses kroomi viib terase ammendumiseni selles elemendis. Seetõttu seisavad metallurgid dilemma ees: kui soovite saada korrosioonikindlust, vähendage süsinikusisaldust ja kaotage kulumiskindlus ja kõvadus.
Kõige tavalisem roostevaba teras sisaldab 18% kroomi ja 8% niklit. Süsinikusisaldus selles on väga madal - kuni 0,1%. Roostevaba teras talub hästi korrosiooni ja oksüdatsiooni ning säilitab tugevuse kõrgel temperatuuril. V.I skulptuurirühm valmistati sellisest terasest. Mukhina “Tööline ja kolhoosinaine”, mis on paigaldatud Moskvasse rahvamajanduse saavutuste näituse põhjapoolsesse sissepääsu. Roostevaba terast kasutatakse laialdaselt keemia- ja naftatööstuses.
Kõrge kroomisisaldusega terased (sisaldavad 25...30% Cr) on eriti vastupidavad oksüdatsioonile kõrgel temperatuuril. Neid kasutatakse kütteahjude osade valmistamiseks.
Nüüd paar sõna kroomipõhiste sulamite kohta. Need on sulamid, mis sisaldavad üle 50% kroomi. Neil on väga kõrge kuumakindlus. Kuid neil on väga suur puudus, mis tühistab kõik eelised: need sulamid on pinnadefektide suhtes väga tundlikud: piisab, kui tekib kriimustus või mikropragu ja toode vajub koormuse all kiiresti kokku. Enamiku sulamite puhul kõrvaldatakse sellised puudused termomehaanilise töötlemisega, kuid kroomipõhiseid sulameid ei saa sel viisil töödelda. Lisaks on need toatemperatuuril liiga rabedad, mis piirab ka nende kasutamist.
Väärtuslikumad on kroomi ja nikli sulamid (need sisaldavad sageli legeerivaid lisandeid ja muid elemente). Selle rühma levinumad sulamid - nikroomid sisaldavad kuni 20% kroomi (ülejäänud on nikkel) ja neid kasutatakse kütteelementide valmistamiseks. Nikroomidel on metallide jaoks kõrge elektritakistus, kui vool läbib, muutuvad need väga kuumaks.
Molübdeeni ja koobalti lisamine kroom-nikli sulamitele võimaldab saada kõrge kuumakindlusega materjale, mis taluvad suuri koormusi 650...900°C juures. Nendest sulamitest valmistatakse näiteks gaasiturbiini labad.
Kuumakindlusega on ka 25...30% kroomi sisaldavad koobalt-kroomisulamid. Tööstuses kasutatakse kroomi ka korrosioonivastaste ja dekoratiivkatete materjalina.
Peamist kroomimaaki, kromiiti, kasutatakse ka tulekindlate materjalide tootmisel. Magnesiit-kromiittellised on keemiliselt passiivsed ja kuumakindlad, taluvad korduvaid äkilisi temperatuurimuutusi. Seetõttu kasutatakse neid avatud ahjukatuste projekteerimisel. Magnesiit-kromiitvõlvide vastupidavus on 2...3 korda suurem kui dinasvõlvidel*.
* Dinas on happeline tulekindel tellis, mis sisaldab vähemalt 93% ränidioksiidi. Dinade tulepüsivus on 1680...1730°C. 1952. aastal ilmunud Bolshoi 14. köites Nõukogude entsüklopeedia(2. väljaanne) dinas nimetatakse asendamatuks materjaliks lahtise kaminahjude võlvide jaoks. Seda väidet tuleks pidada aegunuks, kuigi dinast kasutatakse endiselt laialdaselt tulekindla ainena.
Keemikud saavad kromiidist peamiselt kaalium- ja naatriumbikromaate K 2 Cr 2 O 7 ja Na 2 Cr 2 O 7.
Bpkromaadid ja kroommaarjas KCr(SO 4); kasutatakse naha parkimiseks. Siit pärineb nimi "kroomsaapad". Nahk. kroomiühenditega pargitud, kauni läikega, vastupidav ja lihtsalt kasutatav.
Pliikromaadist PbCrO 4. toota erinevaid värvaineid. Naatriumdikromaadi lahust kasutatakse terastraadi pinna puhastamiseks ja söövitamiseks enne tsinkimist ning ka messingi heledamaks muutmiseks. Kromiiti ja teisi kroomiühendeid kasutatakse laialdaselt keraamiliste glasuuride ja klaasi värvainetena.
Lõpuks saadakse kroomhape naatriumdikromaadist, mida kasutatakse elektrolüüdina metallosade kroomimisel.
Kroom jääb ka edaspidi oluliseks terase legeeriva lisandina ja metallkattematerjalina; Keemia- ja tulekindlas tööstuses kasutatavad kroomiühendid ei kaota oma väärtust.
Kroomipõhiste sulamitega on olukord palju keerulisem. Suur haprus ja erakordne keerukus mehaaniline töötlemine Need sulamid ei võimalda veel neid sulameid laialdaselt kasutada, kuigi kuumakindluse ja kulumiskindluse poolest suudavad nad konkureerida mis tahes materjalidega. Viimastel aastatel on kroomi sisaldavate sulamite tootmises välja kujunenud uus suund – legeerimine lämmastikuga. See metallurgias tavaliselt kahjulik gaas moodustab kroomi-nitriididega tugevaid ühendeid. Kroomteraste nitridimine suurendab nende kulumiskindlust ja võimaldab vähendada roostevaba terase nappi nikli sisaldust. Võib-olla saab see meetod üle ka kroomipõhiste sulamite "töötamatusest"? Või tulevad appi teised, seni tundmatud meetodid? Ühel või teisel viisil peame mõtlema, et tulevikus võtavad need sulamid oma väärilise koha tehnoloogia jaoks vajalik materjalid.
Kuna kroom on õhus ja hapetes oksüdatsioonile vastupidav, kantakse seda sageli muude materjalide pinnale, et kaitsta neid korrosiooni eest. Pealekandmismeetod on juba ammu teada - see on elektrolüütiline sadestamine. Kuid elektrolüütilise kroomimise protsessi väljatöötamise alguses tekkisid ootamatud raskused.
On teada, et tavalist galvaniseerimist kasutatakse elektrolüütide abil, milles sadestava elemendi ioonil on positiivne laeng. Kroomiga see ei õnnestunud: katted osutusid poorseks ja koorusid kergesti maha.
Peaaegu kolmveerand sajandit töötasid teadlased kroomimise probleemiga ja alles meie sajandi 20ndatel leidsid nad, et kroomivanni elektrolüüt peaks sisaldama mitte kolmevalentset kroomi, vaid kroomhapet, s.o. kuuevalentne kroom. Tööstusliku kroomimise käigus lisatakse vannile väävel- ja vesinikfluoriidhappe sooli; vabad happeradikaalid katalüüsivad kroomi galvaanilise sadestumise protsessi.
Teadlased pole veel jõudnud üksmeelele kuuevalentse kroomi galvaanilise vanni katoodile sadestamise mehhanismi osas. Eeldatakse, et kuuevalentne kroom muundub esmalt kolmevalentseks kroomiks ja seejärel redutseeritakse metalliks. Kuid enamik eksperte nõustub, et kroom katoodil redutseerub kuuevalentsest olekust kohe. Mõned teadlased usuvad, et selles protsessis osaleb aatomi vesinik, teised aga, et kuuevalentne kroom saab lihtsalt kuus elektroni.
Kroomkatteid on kahte tüüpi: dekoratiivsed ja kõvad. Sagedamini peate tegelema dekoratiivsetega: kella peal, ukse käepidemed ja muud esemed. Siin kantakse kroomikiht mõne muu metalli, enamasti nikli või vase, aluskihile. Terast kaitseb see alamkiht korrosiooni eest ning õhuke (0,0002...0,0005 mm) kroomikiht annab tootele formaalse välimuse.
Kõvad pinnad on ehitatud erinevalt. Kroom kantakse terasele palju paksema kihina (kuni 0,1 mm), kuid ilma alamkihtideta. Sellised katted suurendavad terase kõvadust ja kulumiskindlust ning vähendavad ka hõõrdetegurit.
Kroomikatete pealekandmiseks on veel üks meetod - difusioon. See protsess ei toimu galvaanilistes vannides, vaid ahjudes.
Terasetükk asetatakse kroomipulbrisse ja kuumutatakse redutseerivas atmosfääris. 4 tunni jooksul temperatuuril 1300°C tekib detaili pinnale kroomiga rikastatud kiht paksusega 0,08 mm. Selle kihi kõvadus ja korrosioonikindlus on palju suurem kui terase kõvadus detaili massis. Kuid seda pealtnäha lihtsat meetodit tuli mitu korda täiustada. Terase pinnale tekkisid kroomkarbiidid, mis takistasid kroomi difusiooni terasesse. Lisaks paakub kroomipulber umbes tuhande kraadise temperatuuri juures. Et seda ei juhtuks, lisatakse sellele neutraalset tulekindlat pulbrit. Katsed asendada kroomipulber kroomoksiidi ja kivisöe seguga ei andnud positiivseid tulemusi.
Elujõulisem ettepanek oli kasutada selle lenduvaid halogeniidsooli, näiteks CrCl2, kroomikandjana. Kuum gaas peseb kroomitud toodet ja reaktsioon toimub:
СrСl 2 + Fe ↔ FeСl 2 + Сr.
Lenduvate halogeniidsoolade kasutamine võimaldas alandada kroomimise temperatuuri.
Kroomkloriidi (või jodiidi) saadakse tavaliselt kroomimistehases endas vastava vesinikhalogeniidhappe aurude juhtimisel läbi pulbrilise kroomi või ferrokroomi. Saadud gaasiline kloriid peseb kroomitud toote.
Protsess võtab kaua aega - mitu tundi. Selliselt peale kantud kiht on alusmaterjaliga palju tugevamalt seotud kui galvaaniliselt kantud.
Igas analüüsilaboris on suur pudel tumeda vedelikuga. See on "kroomsegu" - kaaliumdikromaadi küllastunud lahuse ja kontsentreeritud väävelhappe segu. Miks seda vaja on?
Inimese sõrmedel on alati rasv, mis kandub kergesti klaasile. Just neid sadestusi on kroomisegu mõeldud ära pesema. See oksüdeerib rasva ja eemaldab selle jäänused. Kuid seda ainet tuleb käsitseda ettevaatlikult. Paar tilka kroomisegu, mis ülikonnale langeb, võib muuta selle omamoodi sõelaks: segus on kaks ainet ja mõlemad on “röövlid” - tugev hape ja tugev oksüdeerija.
Isegi meie klaasi, alumiiniumi, betooni ja plasti ajastul ei saa jätta puitu tunnustamata suurepäraseks ehitusmaterjal. Selle peamiseks eeliseks on töötlemise lihtsus ja peamisteks puudusteks tuleoht, vastuvõtlikkus seente, bakterite ja putukate poolt hävitamisele. Puitu saab muuta vastupidavamaks, immutades seda spetsiaalsete lahustega, mis sisaldavad tingimata kromaate ja dikromaate, pluss tsinkkloriid, vasksulfaat, naatriumarsenaat ja mõned muud ained. Impregneerimine suurendab oluliselt puidu vastupidavust seentele, putukatele ja leegile.
Illustratsioonid sisse trükitud väljaanded on valmistatud klišeedest - metallplaatidest, millele see kujundus (või õigemini selle peegelpilt) on graveeritud keemiliselt või käsitsi. Enne fotograafia leiutamist graveeriti klišeesid ainult käsitsi; See on töömahukas töö, mis nõuab suuri oskusi.
Kuid juba 1839. aastal toimus avastus, millel ei paistnud olevat trükkimisega mingit pistmist. Leiti, et naatrium- või kaaliumbikromaadiga immutatud paber muutub pärast ereda valgusega valgustamist ootamatult pruuniks. Siis selgus, et paberil olevad bikromaatkatted ei lahustu pärast kokkupuudet vees, vaid omandavad niisutamisel sinaka varjundi. Printerid kasutasid seda omadust ära. Soovitud muster pildistati dikromaati sisaldava kolloidse kattega plaadil. Pesemise käigus valgustatud alad ei lahustunud, kuid valgustamata alad lahustusid ning plaadile jäi muster, millelt oli võimalik printida.
Tänapäeval kasutatakse trükkimisel ka teisi valgustundlikke materjale, bikromaatgeelide kasutamist. Kuid me ei tohiks unustada, et kroom aitas trükkimisel fotomehaanilise meetodi pioneere.
1766. aastal asus tööle keemiaprofessor ja Peterburi Teaduste Akadeemia keemialaboratooriumi juhataja I.G. Lehman kirjeldas Uuralitest Berezovski kaevanduses leitud uut mineraali, mida kutsuti "Siberi punaseks pliiks", PbCrO 4. Tänapäevane nimi on krokoiit. 1797. aastal eraldas prantsuse keemik L. N. Vauquelin sellest uue tulekindla metalli.
Element sai oma nime kreeka keelest. χρῶμα - värv, värv - selle ühendite värvide mitmekesisuse tõttu.
Levinuim kroomimineraal on kroomirauamaak FeCr 2 O 4 (kromiit), mille rikkalikud leiukohad on Uuralites ja Kasahstanis, tähtsuselt teine mineraal on krokoiit PbCrO 4. Kroomi massiosa maakoores on 0,03%. Looduslik kroom koosneb viie isotoobi segust massinumbritega 50, 52, 53, 54 ja 56; Kunstlikult on saadud ka teisi radioaktiivseid isotoope.
Põhilised kogused kroomi saadakse ja kasutatakse rauaga sulami, ferrokroomi kujul, kroomi redutseerimisel koksiga: FeCr 2 O 4 + 4C = Fe + 2Cr + 4CO
Puhas kroom saadakse selle oksiidi redutseerimisel alumiiniumiga: Cr 2 O 3 + 2Al = 2Cr + Al 2 O 3
või kroomiühendite vesilahuste elektrolüüs.
Kroom on hallikasvalge läikiv metall, välimuselt sarnane terasele, mis on üks kõvemaid metalle, r= 7,19 g/cm3, sulamistemperatuur = 2130 K, keemistemperatuur = 2945 K. Kroomil on kõik metallidele omased omadused – see juhib hästi soojust ja elektrit ning sellel on enamikule metallidele omane läige.
Kroom on õhus stabiilne tänu passiveerimisele – kaitsva oksiidkile moodustumisele. Samal põhjusel ei reageeri see kontsentreeritud väävliga ja lämmastikhapped. 2000°C juures põleb see roheliseks kroom(III)oksiidiks Cr 2 O 3 .
Kuumutamisel reageerib see paljude mittemetallidega, moodustades sageli mittestöhhiomeetrilise koostisega ühendeid: karbiidid, boriidid, silitsiidid, nitriidid jne.
Kroom moodustab arvukalt ühendeid erinevates oksüdatsiooniastmetes, peamiselt +2, +3, +6.
Oksüdatsiooniaste +2- aluseline oksiid CrO (must), hüdroksiid Cr(OH) 2 (kollane). Kroom(II) soolad (lahused sinine värv) saadakse kroom(III) soolade redutseerimisel tsingiga happelises keskkonnas. Väga tugevad redutseerivad ained, need oksüdeeritakse aeglaselt vee toimel, vabastades vesiniku.
Oksüdatsiooniaste +3- kroomi kõige stabiilsem oksüdatsiooniaste, sellele vastab: amfoteerne oksiid Cr 2 O 3 ja hüdroksiid Cr (OH) 3 (mõlemad hallrohelised), kroomisoolad (III) - hallroheline või lilla, MCrO2 kromiidid, mis saadakse kroomoksiidi sulatamisel leelistega, tetra- ja heksahüdroksokromaadid(III), mis saadakse kroom(III)hüdroksiidi lahustamisel leeliselahustes (roheline), arvukalt kroomi kompleksühendeid.
Oksüdatsiooniaste +6- kroomi teine iseloomulik oksüdatsiooniaste, see vastab happelisele kroom(VI)oksiidile CrO 3 (punased kristallid, lahustub vees, moodustades kroomhappeid), kroom H 2 CrO 4, dikroomne H 2 Cr 2 O 7 ja polükroomhapped , vastavad soolad: kollased kromaadid ja oranžid dikromaadid. Kroom(VI)ühendid on tugevad oksüdeerivad ained, eriti happelises keskkonnas, taandatuna kroom(III)ühenditeks
Vesilahuses muutuvad kromaadid dikromaatideks, kui keskkonna happesus muutub:
2CrO 4 2- + 2H + Cr 2 O 7 2- + H 2 O, millega kaasneb värvimuutus.
Kroomi ferrokroomina kasutatakse legeeritud terase (eriti roostevaba terase) ja muude sulamite tootmisel. Kroomisulamid: kroom-30 ja kroom-90, mis on asendamatud võimsate plasmapõletite düüside tootmiseks ja kosmosetööstuses, nikliga sulam (nikroom) - kütteelementide tootmiseks. Suures koguses kroomi kasutatakse kulumiskindla ja ilusana galvaanilised katted(kroomitud).
Kroom on üks biogeensetest elementidest ja sisaldub pidevalt taimede ja loomade kudedes. Loomadel osaleb kroom lipiidide, valkude (ensüümi trüpsiini osa) ja süsivesikute metabolismis. Kroomisisalduse vähenemine toidus ja veres toob kaasa kasvukiiruse vähenemise ja kolesterooli tõusu veres.
Puhtal kujul on kroom üsna mürgine; metallitolm ärritab kopsukudet. Kroom(III)ühendid põhjustavad dermatiiti. Kroom(VI) ühendid põhjustavad inimesel mitmesuguseid haigusi, sealhulgas vähki. Kroomi(VI) MPC atmosfääriõhus 0,0015 mg/m 3
Kononova A.S., Nakov D.D., Tjumeni Riiklik Ülikool, rühm 501(2), 2013
Allikad:
Kroom (element) // Wikipedia. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Chrome (juurdepääsu kuupäev: 01.06.2014).
Populaarne keemiliste elementide raamatukogu: kroom. // URL:
Ja rasvad.
Teadlaste sõnul mõjutavad kolesterooli taset kroom. Element Seda peetakse biogeenseks, see tähendab, et see on vajalik kehale, mitte ainult inimesele, vaid ka kõigile imetajatele.
Kroomi puudumisel nende kasv aeglustub ja kolesterool "hüppab". Norm on 6 milligrammi kroomi inimese kogukaalust.
Aine ioone leidub kõigis keha kudedes. Sa peaksid saama 9 mikrogrammi päevas.
Saate neid võtta mereandidest, pärl odrast, peedist, maksast ja pardilihast. Tooteid ostes räägime teile kroomi muudest eesmärkidest ja omadustest.
Kroomi omadused
Chrome - keemiline element metallidega seotud. Aine värvus on hõbesinine.
Elemendil on 24. aatomnumber või, nagu öeldakse, aatomnumber.
Arv näitab prootonite arvu tuumas. Mis puutub selle läheduses pöörlevatesse elektronidesse, siis neil on eriline vara- ebaõnnestuda.
See tähendab, et üks või kaks osakest võivad liikuda ühelt alamtasandilt teisele.
Selle tulemusena suudab 24. element 3. alamtasandi poolenisti täita. Saadakse stabiilne elektrooniline konfiguratsioon.
Elektronide rike on haruldane nähtus. Peale kroomi meenuvad ehk ainsad , , ja .
Nagu 24. aine, on need keemiliselt mitteaktiivsed. Aatom ei jõua siis stabiilsesse olekusse, et kõigiga reageerida.
Normaalsetes tingimustes kroom on perioodilisuse tabeli element, mida saab ainult “ära segada”.
Viimane on 24. aine antipood ja on maksimaalselt aktiivne. Reaktsiooni käigus tekib fluoriid kroom.
Element, omadused millest arutatakse, ei oksüdeeru, ei karda niiskust ja tulekindlaid materjale.
Viimane omadus "viivitab" kuumutamisel võimalikke reaktsioone. Seega algab interaktsioon veeauruga alles 600 kraadi Celsiuse järgi.
Tulemuseks on kroomoksiid. Algab ka reaktsioon, andes 24. elemendi nitriidi.
600 kraadi juures on võimalikud ka mitmed sulfiidiga ühendid ja nende moodustumine.
Temperatuuri tõstmisel 2000 kraadini süttib kroom kokkupuutel hapnikuga. Põlemise tulemuseks on tumeroheline oksiid.
See sade reageerib kergesti lahuste ja hapetega. Koostoime tulemuseks on kroomkloriid ja sulfiid. Kõik 24. aine ühendid on reeglina erksavärvilised.
Puhtal kujul põhiline kroomielementide omadused-toksilisus. Metallitolm ärritab kopsukudet.
Võib ilmneda dermatiit, see tähendab allergilised haigused. Sellest lähtuvalt on parem mitte ületada keha kroomi normi.
Samuti on olemas standard elemendi 24 sisaldusele õhus. Ühe kuupmeetri atmosfääri kohta peaks olema 0,0015 milligrammi. Normi ületamist loetakse reostuseks.
Kroommetallil on suur tihedus - rohkem kui 7 grammi kuupsentimeetri kohta. See tähendab, et aine on üsna raske.
Metall on ka üsna kõrge. See sõltub elektrolüüdi temperatuurist ja voolutihedusest. Tundub, et seened ja hallitus austavad seda.
Kui immutate puitu kroomi koostisega, ei hakka mikroorganismid seda hävitama. Ehitajad kasutavad seda.
Nad on rahul ka sellega, et töödeldud puit põleb halvemini, sest kroom on tulekindel metall. Me räägime teile lähemalt, kuidas ja kus mujal seda saab rakendada.
Kroomi pealekandmine
Kroom on legeerelement sulatamise ajal. Pea meeles, et tavatingimustes 24. metall ei oksüdeeru ega roosteta?
Teraste alus on . Ta ei saa selliste omadustega kiidelda. Sellepärast lisatakse kroomi, mis suurendab korrosioonikindlust.
Lisaks vähendab 24. aine lisamine kriitilist jahutuskiiruse punkti.
Sulatamiseks kasutatakse silikotermilist kroomi. See on 24. elemendi duett nikliga.
Lisanditena on kasutatud räni,. Nikkel vastutab selle elastsuse ja kroom oksüdatsioonikindluse ja kõvaduse eest.
Kombineeri kroom ja s. Tulemuseks on ülikõva stelliit. Lisandid sellele on molübdeen ja.
Koostis on kallis, kuid vajalik masinaosade pindamiseks, et suurendada nende kulumiskindlust. Stellite pihustatakse ka töömasinatele.
Reeglina kasutatakse dekoratiivseid korrosioonikindlaid katteid kroomiühendid.
Kasuks tuleb nende ere värvivalik. Metallkeraamikas pole värvi vaja, seetõttu kasutatakse pulbrilist kroomi. Seda lisatakse näiteks tugevuse huvides alumisele kroonide kihile.
Kroomi valem– komponent. See on rühma mineraal, kuid sellel pole tavalist värvi.
Uvaroviit on kivi ja kroom muudab selle selliseks. Pole saladus, et neid kasutatakse.
Kivi roheline sort pole erand ja seda hinnatakse kõrgemalt kui punast, kuna see on haruldane. Samuti taandub see veidi standardseteks.
See on ka pluss, sest mineraalseid sisetükke on raskem kriimustada. Kivi lõigatakse lihvitud, st nurkade moodustamise teel, mis suurendab valguse mängu.
Kroomi kaevandamine
Mineraalidest pole kasulik kroomi ekstraheerida. Enamikku 24. elemendiga kasutatakse täielikult.
Lisaks on kroomi sisaldus reeglina madal. Aine ekstraheeritakse põhiliselt maakidest.
Seotud ühega neist avamine kroom. Ta leiti Siberist. 18. sajandil leiti sealt krokoiiti. See on punane pliimaak.
Selle alus on , teine element on kroom. Saksa keemikul nimega Lehmann õnnestus see avastada.
Krokoiidi avastamise ajal viibis ta Peterburis, kus viis läbi katseid. Nüüd saadakse 24. element kroomoksiidi kontsentreeritud vesilahuste elektrolüüsil.
Võimalik on ka sulfaadi elektrolüüs. Need on 2 viisi, kuidas saada kõige puhtam kroom. Molekul oksiid või sulfaat hävitatakse tiiglis, kus algsed ühendid süüdatakse.
24. element eraldatakse, ülejäänud läheb räbu. Jääb üle vaid kroom kaarekujuliselt sulatada. Nii ekstraheeritakse puhtaim metall.
Saada on ka teisi viise kroomi element näiteks selle oksiidi redutseerimine räniga.
Kuid see meetod annab metalli koos suur summa lisandeid ja pealegi on see kallim kui elektrolüüs.
Kroomi hind
2016. aastal on kroomi hind endiselt vähenemas. Jaanuar algas 7450 dollarilt tonni kohta.
Suve keskpaigaks küsitakse 1000 kilogrammi metalli kohta vaid 7100 tavalist ühikut. Andmed edastas Infogeo.ru.
See tähendab, et arvestati Venemaa hindadega. Kroomi ülemaailmne hind ulatus peaaegu 9000 dollarini tonni kohta.
Madalaim suvemark erineb Venemaa omast vaid 25 dollari võrra ülespoole.
Kui me ei pea silmas tööstussektorit, näiteks metallurgiat, vaid kroomi kasulikkus kehale, saab uurida apteekide pakkumisi.
Niisiis maksab 24. aine “Pikolinaat” umbes 200 rubla. “Cartnitin Chrome Forte” eest küsivad nad 320 rubla. See on 30 tableti pakendi hinnasilt.
Turamiin-kroom võib kompenseerida ka 24. elemendi puudujääki. Selle maksumus on 136 rubla.
Muide, kroom on osa narkootikumide, eriti marihuaana tuvastamise testidest. Üks test maksab 40-45 rubla.
