Objaviteľ: Louis Nicolas Vauquelin (1798)
T. topenia
1907 °C
T. varu
2671 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
51.9962 u
Atómový polomer
140 pm
Hustota
7190 kg/m³
Elektronegativita
1.66
Ionizačná energia
652.9 kJ/mol
Elektrónová afinita
65.21 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Načítavajú sa molekulárne štruktúry...
Základná charakteristika
- Objavil a izoloval ho francúzsky chemik Louis Nicolas Vauquelin v roku 1798.
- Je to tvrdý, lesklý kov striebristo-bielej farby s vysokým leskom.
- Patrí medzi prechodné prvky.
- Vyznačuje sa vysokou odolnosťou voči korózii vďaka tvorbe tenkej, hustej a veľmi stabilnej pasivačnej vrstvy oxidu (najmä Cr₂O₃).
- Je pomerne reaktívny, ale pasivácia ho účinne chráni; rozpúšťa sa v neoxidujúcich kyselinách (napr. HCl, zriedená H₂SO₄), ale je odolný voči koncentrovanej HNO₃ (pasivuje sa).
- Najbežnejšie a najstabilnejšie oxidačné stavy sú +III (zlúčeniny sú zvyčajne zelené alebo fialové) a +VI (zlúčeniny sú žlté alebo oranžové, silne oxidačné). Známy je aj menej stabilný stav +II (zlúčeniny sú modré, silne redukčné).
- V oxidačnom stave +III tvorí komplexy najčastejšie s koordinačným číslom 6 a oktaedrickou geometriou (napr. chlorid hexaakvachromitý [Cr(H₂O)₆]Cl₃).
- V oxidačnom stave +VI tvorí často tetraedrické oxoanióny s koordinačným číslom 4 (napr. chromanový anión CrO₄²⁻ v chromane draselnom K₂CrO₄).
- Tvorí veľké množstvo farebných zlúčenín, čo dalo prvku aj jeho názov (gr. chroma = farba).
- V prírode sa vyskytuje najmä v mineráli chromit (FeCr₂O₄), ktorý je hlavným zdrojom chrómu. Chróm taktiež dodáva sýtu červenú farbu niektorým drahokamom, napr. rubínu.
- Hlavné využitie nachádza pri galvanickom pokovovaní (chrómovanie) na vytvorenie lesklého, tvrdého a korózii odolného povrchu.
- Je dôležitou súčasťou mnohých zliatin, najmä nehrdzavejúcich ocelí (zvyšuje ich tvrdosť a odolnosť voči korózii) a iných špeciálnych ocelí.
- Zlúčeniny chrómu sa používajú ako pigmenty (napr. chromová žlť, chromová zeleň), pri činení koží a ako katalyzátory.
- Niektoré zlúčeniny chrómu(VI) sú toxické a karcinogénne.
Výroba chrómu link
Priemyselná výroba chrómu prebieha hlavne dvoma metódami:
- Aluminotermická redukcia: Oxid chromitý (Cr₂O₃), získaný spracovaním chromitovej rudy, sa redukuje hliníkom.
\( \ce{Cr2O3(s) + 2Al(s) ->[\text{t}] 2Cr(s) + Al2O3(s)} \)
- Elektrolýza: Elektrolýza vodných roztokov chromitých solí (napr. síranu chromitého).
Pre oceliarstvo sa často vyrába zliatina ferochróm redukciou chromitu uhlíkom.
Kovový chróm a pasivácia link
Jednou z najdôležitejších vlastností kovového chrómu je jeho schopnosť pasivácie. Na vzduchu alebo v oxidačnom prostredí (napr. pôsobením konc. HNO₃) sa povrch chrómu spontánne pokrýva extrémne tenkou (nanometre), súvislou, neporéznou a chemicky veľmi odolnou vrstvou oxidu, prevažne Cr₂O₃. Táto pasivačná vrstva účinne chráni kov pod ňou pred ďalším kontaktom s okolitým prostredím a teda pred koróziou. Práve tento jav je základom vynikajúcej koróznej odolnosti nehrdzavejúcich ocelí (obsahujú >10,5 % Cr) a chrómovaných povrchov.
Využitie chrómu a jeho zlúčenín link
- Metalurgia: Kľúčová zložka nehrdzavejúcich ocelí (spolu s Ni) a iných legovaných ocelí (zvýšenie tvrdosti, odolnosti voči opotrebeniu a teplote), superzliatin.
- Pokovovanie: Ochranné a dekoratívne chrómové vrstvy (chrómovanie) na kovových súčiastkach (automobilový priemysel, sanitárna technika).
- Pigmenty: Stabilné a farebné zlúčeniny ako Cr₂O₃ (chrómová zeleň), PbCrO₄ (chrómová žlť – málo rozpustná). Použitie niektorých je obmedzené kvôli toxicite Cr(VI).
- Katalyzátory: Cr₂O₃ sa používa ako katalyzátor v rôznych priemyselných procesoch.
- Činenie koží: Soli Cr(III), najmä síran chromitý, sú najpoužívanejšími činidlami.
- Oxidačné činidlá: Dichromany (K₂Cr₂O₇, Na₂Cr₂O₇) a CrO₃ v laboratóriu a priemysle (toxicita!).
- Magnetické médiá: Oxid chromičitý (CrO₂) na výrobu magnetofónových pások.
- Žiaruvzdorné materiály: Oxid chromitý (Cr₂O₃) patrí medzi dôležité žiaruvzdorné oxidy.
Oxid chromitý link
Oxid chromitý (Cr₂O₃) je zelený, veľmi stabilný a nerozpustný prášok s amfotérnym charakterom a vysokou teplotou topenia (cca 2400 °C). Používa sa ako permanentný zelený pigment („chrómová zeleň“), ako katalyzátor a ako žiaruvzdorný materiál. Pripravuje sa termickým rozkladom dichromanu amónneho alebo redukciou dichromanov sírou:
\( \ce{(NH4)2Cr2O7(s) ->[\text{t}] Cr2O3(s) + N2(g) + 4H2O(g)} \)
\( \ce{K2Cr2O7(s) + S(s) ->[\text{t}] Cr2O3(s) + K2SO4(s)} \)
Rozklad dichromanu amónneho je známy ako experiment „chemická sopka“ kvôli objemnému zelenému „popolu“ (Cr₂O₃) a iskrám, ktoré pri reakcii vznikajú.
Hydroxid chromitý link
Hydroxid chromitý (Cr(OH)₃), presnejšie hydratovaný oxid Cr₂O₃·xH₂O, je sivozelená gélovitá zrazenina s amfotérnym charakterom. Zráža sa pri pH okolo 5. Rozpúšťa sa v kyselinách za vzniku hexaakvachromitých iónov a v nadbytku silných zásad (pri pH > 13–14) za vzniku hydroxochromitanov:
\( \ce{Cr(OH)3(s) + 3H3O+(aq) -> [Cr(H2O)6]^3+(aq)} \)
\( \ce{Cr(OH)3(s) + 3OH-(aq) -> [Cr(OH)6]^3-(aq)} \)
Zlúčeniny Cr(III) link
Chromité soli a komplexy sú zvyčajne zelené alebo fialové. Základnou zložkou vodných roztokov je ión [Cr(H₂O)₆]³⁺. Patria sem napríklad chlorid chromitý (CrCl₃). Pripravuje sa reakciou chrómu s chlórom alebo zahrievaním Cr₂O₃ s chloridom uhličitým (CCl₄). Existuje vo viacerých hydratovaných formách, ktoré sa líšia farbou podľa toho, či sú ióny Cl⁻ viazané priamo na Cr³⁺ v koordinačnej sfére alebo sú mimo nej (napr. fialový [Cr(H₂O)₆]Cl₃, zelený [CrCl₂(H₂O)₄]Cl·2H₂O). Ďalšie soli sú síran chromitý (Cr₂(SO₄)₃) a kamenec chromito-draselný (KCr(SO₄)₂·12H₂O). Cr(III) tvorí veľké množstvo kineticky inertných (pomaly reagujúcich) koordinačných zlúčenín, napr. aj [Cr(NH₃)₆]³⁺ alebo [Cr(CN)₆]³⁻.
Oxid chrómový link
Oxid chrómový (CrO₃) je tmavočervená, hygroskopická kryštalická látka. Pripravuje sa reakciou koncentrovanej H₂SO₄ s nasýteným roztokom dichromanu:
\( \ce{K2Cr2O7(aq) + 2H2SO4(\text{konc.}) -> 2CrO3(s) + 2KHSO4(aq) + H2O(l)} \)
Je anhydridom kyseliny chrómovej a dichrómovej. Je to veľmi silné oxidačné činidlo (používané v organickej syntéze) a je toxický a karcinogénny.
Chrómany a dichrómany link
Chrómany (žlté, CrO₄²⁻) a dichrómany (oranžové, Cr₂O₇²⁻) sú soli odvodené od kyseliny chrómovej a dichrómovej. Chrómany vznikajú napr. oxidáciou Cr(III) v zásaditom prostredí alebo reakciou CrO₃ so zásadou. Vo vodnom roztoku medzi nimi existuje rovnováha závislá od pH:
\( \ce{2CrO4^2-(aq) + 2H+(aq) <=> Cr2O7^2-(aq) + H2O(l)} \)
V kyslom prostredí prevládajú dichrómany, v zásaditom chrómany. U chrómu sa kondenzačné reakcie prakticky zastavia pri diméri Cr₂O₇²⁻. Dichrómany (napr. K₂Cr₂O₇) sú silné oxidačné činidlá používané v analytickej chémii (chromatometria) a organickej syntéze. Sú vysoko toxické a karcinogénne. Málo rozpustný chróman olovnatý (PbCrO₄) sa používa ako žltý pigment (chrómová žlť).
Zlúčeniny Cr(II) link
Chromnaté zlúčeniny (Cr²⁺), napríklad chlorid chromnatý (CrCl₂), sú zvyčajne modré. Sú to silné redukčné činidlá a na vzduchu sú nestabilné (oxidujú sa na Cr³⁺).
