ქრომი

ქრომი (ქიმიური სიმბოლო — Cr) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეოთხე პერიოდის, მეექვსე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მეექვსე ჯგუფის თანაური ქვეჯგუფის, VIბ) ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია 24, ატომური მასა — 51.996, tდნ — 1907 °C, tდუღ — 2671 °C, სიმკვრივე — 7.15 გ/სმ3. მაგარი მოვარდისფრო-თეთრი ფერის ლითონი.
ისტორია
1766 წელს ეკატერინბურგის მახლობლად იქნა აღმოჩენილი მინერალი, რომელმაც მიიღო სახელწოდება „ციმბირული წითელი ტყვია“, PbCrO4. თანამედროვე სახელია — კროკოიტი. 1797 წელს ფრანგმა ქიმიკოსმა ლუი ვოკლენმა შეძლო მისგან გამოეყო ახალი ძნელად დნობადი ლითონი (ალბათ ვოკლენმა პირველად მიიღო ქრომის კარბიდი).
სახელწოდების წარმომავლობა
სახელწოდება ელემენტმა მიიღო ბერძნული — ფერისაგან, საღებავი — მისი ნაერთების მრავალშეფერილობის გამო.
ბუნებაში
ქრომი საკმაოდ გავრცელებული ელემენტია (0,02 მასური წილი, %). ქრომის ძირითადი ნაერთია — ქრომიტი ქრომული რკინა FeO·Cr2O3. მნიშვნელობით მეორე მინერალია კროკოიტი PbCrO4.
საბადოების მდებარეობა
ქრომის ყველაზე დიდი საბადოები მდებარეობს სამხრეთ აფრიკის რესპუბლიკაში, (პირველი ადგილი მსოფლიოში), ყაზახეთში, რუსეთში, ზიმბაბვეში, მადაგასკარზე. საბადოები განლაგებულია თურქეთის, ინდოეთის, სომხეთის ტერიტორიაზეც, ასევე ბრაზილიაში, ფილიპინებზე.
ქრომის მადნების მთავარი საბადოები რუსეთში ცნობილია ურალზე (დონსკის და სარანოვსკის).
ყაზახეთში ქრომის დაზვერილი მარაგი შეადგენს 350 მლნ. ტონაზე მეტს (მეორე ადგილი მსოფლიოში).
გეოქიმია და მინერალოგია
ქრომის საშუალო შემცველობა სხვადასხვა ქანებში მკვეთრად ცვალებადია. ულტრაფუძე ქანებში (პერიდოტიტებში) ის აღწევს 2 კგ/ტ, ფუძე ქანებში (ბაზალტებში და სხვა) — 200 გრ/ტ, ხოლო გრანიტებში ათეული გრ/ტ. დედამიწის ქერქში 83 გრ/ტ. ქრომი რკინასთან, ნიკელთან, ვანადიუმთან და მანგანუმთან ერთად წარმოადგენენ ერთ გეოქიმიურ ოჯახს.
განარჩევენ ქრომის სამ ძირითად მინერალს: მაგნოქრომიტი (Mn, Fe)Cr2O4, ქრომპიკოტიტი (Mg, Fe)(Cr, Al)2O4 და ალუმოქრომიტი (Fe, Mg)(Cr, Al)2O4. გარეგნულად ერთმანეთისაგან არ განირჩევიან და მათ არაზუსტად „ქრომიტებს“ უწოდებენ. მათი შემადგენლობა ცვალებადია:
Cr2O3 18—62 %,
FeO 1—18 %,
MgO 5—16 %,
Al2O3 0,2 — 0,4 (33 %-მდე),
Fe2O3 2 — 30 %,
მინარევები TiO2 2 %-მდე,
V2O5 0,2 %-მდე,
ZnO 5 %-მდე,
MnO 1 %-მდე; არის ასევე Co, Ni და სხვა.
თვითონ ქრომიტი, ანუ FeCr2O4 შედარებით იშვიათია. ქრომიტების გარდა, ქრომი შედის სხვა მთელი რიგი მინერალების შემადგენლობაში - ქრომიან ფიქალებში (ფუქსიტა), ქრომიანი ქლორიტში, ქრომვეზუვიანაში, ქრომდიოფსიდში, ქრომტურმალინში, ქრომიან ძოწში (უვაროვიტი) და სხვა, რომლებიც ხშირად თანსდევს მადნებს, მაგრამ თვითონ სამრეწველო მნიშვნელობა არ ააქვთ. ქრომი როგორც რკინა მიგრირებს, რომელიც ბოლოს გროვდება თიხებში. ყველაზე მოძრავ ფორმას წარმოადგენს ქრომატები.
მიღება
ქრომი ბუნებაში გვხვდება ძირითადად ქრომიანი რკინის სახით Fe(CrO2)2 (რკინის ქრომიტი). მისგან ელექტროღუმელებში კოქსით (ნახშირბადით) აღდგენისას იღებენ ფეროქრომს:
FeO · Cr2O3 + 4C → Fe + 2Cr + 4CO↑
ფეროქრომი გამოიყენება ლეგირებული ფოლადების წარმოებისათვის.
რომ მივიღოთ სუფთა ქრომი, რეაქცია მიმდინარეობს შემდეგნაირად:
1) რკინის ქრომიტს ადნობენ ნატრიუმის კარბონატთან ერთად (კალცინირებული სოდა) ჰაერზე:
4Fe(CrO2)2 + 8Na2CO3 + 7O2 → 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8CO2↑
2) ნატრიუმის ქრომატს ხსნიან და გამოყოფენ რკინის ოქსიდისაგან;
3) ქრომატები გადაჰყავთ დიქრომატში, ხსნარის ამჟავებით და დიქრომატის გამოკრისტალებით;
4) მიიღებენ სუფთა ქრომის ოქსიდს, დიქრომატის ნახშირით აღდგენის ხშერხით:
Na2Cr2O7 + 2C → Cr2O3 + Na2CO3 + CO↑
5) ალუმინოთერმიის დახმარებით მიიღებენ ლითონურ ქრომს:
Cr2O3+ 2Al → Al2O3 + 2Cr + 130 კკალ
6) ქრომიანი ანჰიდრიდის წყლის ხსნარიდან ელექტროლიზის დახმარებით იღებენ ელექტროლიტურ ქრომს, რომელიც შეიცავს დანამატს - გოგირდმჟავას. ამ დროს კათოდებზე მიმდინარეობს ძირითადად 3 პროცესი:
ექვს ვალენტიანი ქრომის აღდგენა სამ ვალენტიანამდე და მისი გადასვლა ხსნარში;
წყალბადის იონების განმუხტვა აიროვანი წყალბადის გამოყოფით;
ექვსვალენტიანი ქრომის შემცველი იონების განმუხტვები, ლითონური ქრომის დალექვით;
Cr2O72− + 14Н+ + 12е− = 2Cr + 7H2O
ფიზიკური და ქიმიური თვისებები
თავისუფალი სახით — მოცისფრო-თეთრი ფერის ლითონი, კუბური მოცულობა-ცენტრირებული კრისტალური მესერით, а = 0,28845 ნმ. 39 °C ტემპერატურისას გადადის პარამაგნიტური მდგომარეობიდან ანტიფერომაგნეტიკურ მდგომარეობაზე (ნეელის წერტილი).
ქრომი (მინარევებით) წარმოადგენს ერთ-ერთ ყველაზე მაგარ ლითონს, რომელიც მხოლოდ ვოლფრამს უთმობს უპირატესობას (სიმაგრე მოოსის სკალით 8.5). ძალიან სუფთა ქრომი საკმაოდ კარგად ექვემდებარება მექანიკურ დამუშავებას.
მდგრადია ჰაერზე. 2000 °C ტემპერატურისას იწვის მწვანე ფერის ქრომის ოქსიდის (III) წარმოქმნით Cr2O3, რომელიც ამფოტერული თვისებებით ხასიათდება. Cr2O3-ის შედნობით ტუტეებთან მიიღება ქრომატები:
Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + H2O.
გაუხურებელი ქრომის ოქსიდი (III) ადვილად იხსნება ტუტეებისა და მჟავეების ხსნარებში:
Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3Н2О.
ქრომის კარბონილის თერმული დაშლისას Cr(СО)6 მიიღებენ წითელ ფუძე ოქსიდს CrO. ყავისფერ ან ყვითელ ჰიდროქსიდს Cr(OH)2 სუსტი ფუძე თვისებებით, ილექება ქრომის (II) მარილებში ტუტეების ხსნარების დამატებით.
ქრომის ოქსიდის (VI) ფრთხილი დაშლით CrO3 ჰიდროთერმულ პირობებში მიიღებენ ქრომის ოქსიდს (IV) rO2, რომელიც წარმოადგენს ფერომაგნეტიკს და ფლობს ლითონური გამტარობით.
კონცენტრირებულ გოგირდმჟავასა და დიქრომატების ხსნარებს შორის ურთიერთქმედებით წარმოიქმნება წითელი ან იისფერ-მოწითალო ფერის ქრომის ოქსიდების (VI) კრისტალები CrO3. ტიპური მჟავა ოქსიდი, წყალთან ურთიერთქმედებით ის წარმოქმნის ძლიერ არამდგრად ქრომიან მჟავეებს: ქრომიან H2CrO4, დიქრომ H2Cr2O7 და სხვა იზოპოლმჟავეებს საერთო ფორმულით H2CrnO3n+1. პოლიმერიზაციის ხარისხის გაზრდა მიმდინარეობს рН-ის შემცირებით, ანუ მჟავიანობის გაზრდით:
2K2CrO4 + H2SO4 → K2Cr2O7 + K2SO4 + Н2О.
მაგრამ ნარინჯისფერ K2Cr2O7-ის ხსნარს ჩაუმატებთ ტუტეს ხსნარს, ისევ გაყვითლდება, ეს იმიტომ რომ ისევ წარმოიქმნება კალიუმის ქრომატი K2CrO4:
K2Cr2O7 + 2KOH → 2K2CrO4 + Н2О.
ამასთან პოლიმერიზაციის უმაღლეს ხარისხამდე არ მიდის, როგორც ეს ხდება ვოლფრამთან და მოლიბდენთან, პოლიქრომული მჟავა იშლება ქრომის ოქსიდად (VI) და წყლად:
H2CrnO3n+1 → H2О + nCrO3
ცნობილია ჰალოგენიდები, რომლებიც შეესაბამებიან ქრომის სხვადასხვა დაჟანგვის ხარისხს. ქრომის სინთეზირებული დიჰალოგენიდები CrF2, CrCl2, CrBr2 და CrI2 და ტრიჰალოგენიდები CrF3, CrCl3, CrBr3 და CrI3. მაგრამ ანალოგიური ალუმინისა და რკინის ნაერთებისგან განსხვავებით ქრომის თრიქლორიდი CrCl3 და ტრიბრომიდი CrBr3 აქროლადი არაა.
ქრომის ტეტრაჰალოგენიდებში მდგრადია CrF4, ქრომის ტეტრაქლორიდი CrCl4 არსებობს მხოლოდ ორთქლის სახით. ცნობილია ქრომის პენტაფტორიდი CrF5 და ნაკლებად მდგრად ქრომის ჰექსაფტორიდი CrF6.
მიღებულია და დახასიათებულია ქრომის ოქსიჰალოგენიდები CrO2F2 და CrO2Cl2.
ქრომის ნაერთები სინთეზირებულები არიან ბრომთან (ბორიდები Cr2B, CrB, Cr3B4, CrB2, CrB4 და Cr5B3), ნახშირბადთან (კარბიდებთან Cr23C6, Cr7C3 და Cr3C2), სილიციუმთან (სილიციდები Cr3Si, Cr5Si3 და CrSi) და აზოტთან (ნიტრიდები CrN და Cr2N).
ხსნარებში ყველაზე მდგრადებია ქრომის (III) ნაერთები. ქრომს დაჟანგვის ამ ხარისხში შეესაბამება როგორც კათიონური ფორმა, ისე ანიონური ფორმები, მაგალითად ტუტე გარემოში არსებული ანიონი [Cr(OH)6]3−.
ქრომის (III) ნაერთების დაჟანგვით ტუტე გარემოში ცარმოიქმნება ქრომის (VI) ნაერთები:
2Na3[Cr(OH)6] + 3H2O2 → 2Na2CrO4 + 2NaOH + 8H2O.
ყვითელ ხსნარებში, რომლებიც შეიცავენ ქრომატ-იონებს, ბარიუმის მარილების ხსნარების დამატებით წარმოიქმნება ყვითელი ნალექი ბარიუმის ქრომატი BaCrO4:
Ba2+ + CrO42− → BaCrO4↓.
ქრომის ნაერთები (VI) — ძლიერი დამჟანგავებია, მაგალითად:
K2Cr2O7 + 14HCl → 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2↑ + 7H2O.
დიქრომატებში წყალბადის ზეჟანგის, გოგირდმჟავის და ორგანული გამხსნელების დამატებით წარმოიქმნება ქრომის ლურჯი პეროქსიდი CrO5L (L - გამხსნელის მოლეკულა); ეს რეაქცია გამოიყენება როგორც ანალიტიკური.
გამოყენება
ქრომი — წარმოადგენს მნიშვნელოვან შემადგენელ კომპონენტს ბევრ ლეგირებულ ფოლადში (კერძოდ კი, უჟანგავ ფოლადებში), ასევე სხვა მრავალი ფოლადის შენადნობებში. გამოიყენება როგორც გაცვეთის მიმართ მდგრადი და ლამაზ გალვანურ დაფარვაში (ქრომირება). ქრომი გამოიყენება შენადნობების ქრომ-30 და ქრომ-90-ის წარმოებაში.
ბიოლოგიური როლი და ფიზიოლოგიური მოქმედება
ქრომი — ერთ ერთი ბიოგენური ელემენტია, მუდმივად შედის მცენარეებისა და ცხოველების ქსოვილების შემადგენლობაში. ცხოველებში ქრომი მონაწილეობს ლიპიდების, ცილების მიმოცვლაში (შედის ფერმენტების - ტრიფსინის შემადგენლობაში, ნახშირწყლებში. ქრომისშემცველობის შემცირება საკვებში და სისხლში იწვევს ზრდის სიჩქარის შენელებას, ქოლესტერინის ზდრას სისხლში.
სუფთა სახით ქრომი საკმაოდ ტოქსიკურია, ლითონური ქრომის მტვერი აღიზიანებს ფილტვების ქსოვილებს. ქრომის ნაერთები (III) იწვევს დერმატიტს. ქრომის ნაერთები(VI) - იწვევენ ადამიანის სხვადასხვაგვარ დაავადებებს, მათ შორის ონკოლოგიურს. ქრომის(VI) მაქსიმალურად დასაშვები კონცენტრაცია მდკ ატმოსფერულ ჰაერშიр 0,0015 მგრ/მ³.
საინტერესო ფაქტები
ქრომი წარმოადგენს ყველაზე მაგარ ლითონს ყველა სუფთა ლითონს შორის (მინარევების გარეშე). ქრომის პიკოლინატი შედის დასუსტების საშუალებების შემადგენლობაში.
იხილეთ აგრეთვე
:კატეგორია:ქრომის ნაერთები
რესურსები ინტერნეტში
ქრომი Webelements-ზე
ქრომი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში
ქრომის საბადოები
ქრომის თვისებები
სქოლიო