クロムの特性、特性および用途



の クロム （Ｃｒ）は周期表第６族（ＶＩＢ）の金属元素である。毎年、この金属のトンはクロマイト鉄鉱石またはマグネシウム鉱石（FeCr）を抽出することによって生産されています2○4, MgCr2○4これは、石炭で還元されて金属を得る。それは非常に反応的であり、そして非常に還元的な条件においてのみそれはその純粋な形である。.

その名前はギリシャ語の「彩度」に由来し、色を意味します。無機化合物であろうと有機化合物であろうと、クロム化合物によって示される複数の濃い色のためにこの名前が付けられました。固体または黒の溶液から、黄色、オレンジ、緑、紫、青、赤まで.

しかし、金属クロムとその炭化物の色は灰色がかった銀です。この機能は、クロムの技術で使用され、多くの構造物が銀色に点滅します（上の画像のワニに見られるものなど）。したがって、作品への「クロム入浴」は光沢と耐食性に優れています.

溶液中のクロムは空気中の酸素と急速に反応して酸化物を形成する。培地のｐＨおよび酸化条件に応じて、（ＩＩＩ）（Ｃｒ）を用いて異なる酸化数を得ることができる。3+）最も安定しています。その結果、酸化クロム（III）2○3）緑色はその酸化物の中で最も安定しています.

これらの酸化物は、環境中の他の金属と相互作用し、例えばシベリアの赤鉛顔料（PbCrO）に由来します。4）この顔料は黄橙色または赤（アルカリ度による）で、それからフランスの科学者Louis Nicolas Vauquelinが金属銅を単離したことから、発見者として選ばれました。.

その鉱物と酸化物、そして金属銅のごく一部は、この元素を地球の地殻の22番目に豊富に占めるようにします。.

クロムの化学は、周期表のほぼ全体と結合を形成できるため、非常に多様です。それぞれの化合物は酸化の数とそれと相互作用する種に依存する色を呈します。それはまた炭素との結合を形成し、多数の有機金属化合物に介在する。.

[目次]

特徴とプロパティ

クロムは純粋な形の銀の金属で、原子番号24、分子量約52 g / mol（52その最も安定な同位体）.

その強い金属結合を考えると、それは高い融点（1907℃）と沸点（2671℃）を持っています。また、その結晶構造はそれを非常に高密度の金属にします（7.19 g / mL）.

水と反応して水酸化物を形成することはありませんが、酸とは反応します。それは空気からの酸素で酸化され、通常広く使用されている緑色顔料である酸化クロムを生成します。.

これらの酸化物層は、 不動態化, 酸素が金属の副鼻腔に浸透することはできないので、さらなる腐食から金属を保護する.

その電子構成は[Ar] 4sです13D5, すべての電子は不対であり、したがって常磁性を示す。しかし、金属が低温にさらされると電子スピンのペアリングが起こり、反強磁性などの他の特性が得られます。.

索引

  • 1特徴と性質
  • 2クロムの化学構造
  • 3酸化数
    • 3.1 Cr（-2、-1、0）
    • 3.2 Cr（I）とCr（II）
    • 3.3 Cr（III）
    • 3.4 Cr（IV）とCr（V）
    • 3.5 Cr（VI）：クロメート - ジクロメートペア
  • 4クロムの用途
    • 4.1染料または顔料として
    • 4.2クロムか冶金
    • 4.3栄養
  • 5あなたはどこにいますか?
  • 6参考文献

クロムの化学構造

クロム金属の構造は？純粋な形では、クロムは体を中心とした立方晶系の結晶構造をとる（英語の頭字語ではccまたはbcc）。これは、クロム原子が立方体の中心に位置していることを意味します（上の図のように）その端は他の色で占められています。.

この構造は、高い融点および沸点、ならびに高い硬度を有するクロムの原因である。バンド理論によると、銅原子はs軌道とd軌道を重ねて伝導帯を形成します。.

したがって、両方のバンドは半分いっぱいです。なんで？その電子構成は[Ar] 4sなので13D5 そしてどのようにして軌道sは2つの電子を持つことができ、そして軌道d 10。そして、それらの重なりによって形成されたバンドの半分だけが電子によって占められている。.

結晶構造と金属結合というこの2つの観点から、この金属の物理的性質の多くは理論的に説明できます。しかしながら、クロムがいくつかの酸化状態または数を有することができる理由はどちらも説明していない.

これは電子スピンに関して原子の安定性の深い理解を必要とするでしょう.

酸化数

クロムの電子配置は[Ar] 4sなので13D5 1つか2つまでの電子を得ることができます（Cr1- とCr2-）、または異なる酸化数を取得するためにそれらを失う行きます.

したがって、クロムが電子を失うと、それは[Ar] 4sのようになります。03D5;あなたが3個負けた場合、[Ar] 4s03D3;もしあなたがそれらすべてを失ったら、[Ar]、あるいは同じことであれば、それはアルゴンと等電子である.

クロムは、単なるカプリスによって電子を失うことも、獲得することもありません。ある酸化数から別の酸化数に進むためにそれらを提供または受け入れる種が存在しなければなりません。.

クロムの酸化数は、-2、-1、0、+ 1、+ 2、+ 3、+ 4、+ 5、+ 6です。それらのうち、+ 3、Cr3+, それは最も安定しており、それゆえすべての中で優勢です。続いて+6、Cr6+.

Cr（-2、-1、0）

クロムは金属なので、クロムが電子を獲得することはほとんどありません。したがって、その性質はそれらを寄付することです。しかしながら、それは配位子、すなわち配位子結合を介して金属中心と相互作用する分子と配位することができる。.

最もよく知られているものの1つは一酸化炭素（CO）で、クロムのヘキサカルボニル化合物を形成します。.

この化合物は分子式Ｃｒ（ＣＯ）を有する。6, 配位子は中性で電荷を与えないので、Ｃｒの酸化数は０である。.

これはビス（ベンゼン）クロムのような他の有機金属化合物においても観察され得る。後者では、クロムはサンドイッチ型の分子構造で2つのベンゼン環に囲まれています。

これら二つの有機金属化合物のうち、Cr（0）の他の多くのものが生じる可能性がある。.

それらがナトリウムカチオンと相互作用するところで塩が発見された。それは正電荷を引き付けるためにCrが負の酸化数を持たなければならないことを意味する：Cr（-2）、Na2[Cr（CO）5]およびCr（-1）、Na2[Cr2（CO）10年].

Cr（I）とCr（II）

Cr（I）またはCr1+ それは今述べた有機金属化合物の酸化によって製造される。これは、CNまたはNOなどの配位子を酸化することによって達成され、したがって、例えば化合物Kを形成する。3[Cr（CN）5いいえ].

ここに3つのKカチオンがあるという事実+ クロム錯体は3つの負電荷を持つことを意味します。同様にCN配位子- 5つの負電荷を提供するので、CrとNOの間に2つの正電荷を追加する必要があります（-5 + 2 = -3）。.

NOが中性の場合はCr（II）ですが、正の電荷を持ちます（NO+）、その場合はCr（I）.

一方、Ｃｒ（ＩＩ）の化合物はより豊富であり、それらの中には以下のものがある：塩化クロム（ＩＩ）（ＣｒＣｌ）2）、酢酸クロム（Cr）2（または2CCH3）4）、酸化クロム（II）（CrO）、硫化クロム（II）（CrS）など.

Cr（III）

それが実際にはクロメートイオンの多くの酸化剤反応の生成物であるので、それはとりわけより高い安定性のものである。おそらくその安定性は、その電子構成によるものです。3, 3つの電子が他の2つのよりエネルギーの高い電子と比較してより低いエネルギーの3つのd軌道を占める（展開しているd軌道）.

この酸化数の最も代表的な化合物は酸化クロム（III）（Cr）です。2○3）それに配位している配位子に依存して、錯体は一つの色または他の色を示すであろう。これらの化合物の例は以下の通りである。2（H2O）4] Cl、Cr（OH）3, CrF3, [Cr（H2O）6]3+, 等.

一見すると化学式では示されていませんが、クロムは通常その錯体中に八面体配位圏を持ちます。つまり、頂点が配位子に位置する八面体の中心にあります（合計6個）。.

Cr（IV）とCr（V）

Crが関与する化合物5+ それらは、それがＣｒに容易に酸化されることを除いて、前記原子の電子的不安定性のために非常に少ない。6+, アルゴン希ガスに関して等電子であることによりはるかに安定.

しかしながら、Ｃｒ（Ｖ）化合物は、高圧などの特定の条件下で合成することができる。また、それらは適度な温度で分解する傾向があり、それはそれらが熱抵抗を持たないのでそれらの可能な用途を不可能にする。それらのいくつかは以下のとおりです。5 とK3[Cr（O2）4]（O22- 過酸化物アニオンです）.

一方、Cr4+ それは比較的安定であり、そのハロゲン化化合物を合成することができる：ＣｒＦ4, CrCl4 とCrBr4. しかしながら、それらはまた酸化還元反応による分解を受けやすく、より良い酸化数（＋３または＋６など）を有するクロム原子を生成する。.

Cr（VI）：クロメート - ジクロメートペア

2 [CrO4]2- + 2H+  （黄）=> [Cr2○7]2- + H2O（オレンジ）

上記の式は、二クロム酸塩を生成するための２つのクロム酸イオンの酸二量化に対応する。 ｐＨの変動は、Ｃｒの金属中心の周りの相互作用に変化を引き起こす。6+, 溶液の色（黄色からオレンジ色、またはその逆）でも証明されています。二クロム酸塩は橋Oからなる3Cr-O-CrO3.

Ｃｒ（ＶＩ）の化合物は、人体および動物に対して有害であり、さらには発がん性であるという特徴を有する。.

どうですか？研究はCrOイオンが主張する42- それらは、硫酸塩を輸送するタンパク質の作用によって細胞膜を通過します（両方のイオンは実際には同じ大きさです）.

細胞内の還元剤はCr（VI）をCr（III）に還元します。Cr（III）は高分子の特定の部位（DNAなど）と不可逆的に協調して蓄積します。.

過剰なクロムで細胞を汚染した、これは膜を通してそれを輸送するメカニズムの欠如のために去ることができない.

Chromeが使う

染料または顔料として

クロムは、さまざまな種類の布地のための染料から、純金属で、またはCr（III）またはCr（III）またはCr（VI）.

フッ化クロム（CrF）3）は、例えば、羊毛布用の着色剤として使用される。硫酸クロム（Cr2（SO4）3）は、エナメル、セラミック、塗料、インク、ワニスを着色することを意図しており、金属をクロメート処理するのにも役立つ。と酸化クロム（Cr2○3）その魅力的な緑色が必要とされる用途にも.

したがって、色の濃いクロム鉱物であれば、構造物を染色することができますが、それ以降は、これらの化合物が危険であるか、環境や個人の健康に悪影響を及ぼさないのであれば事実が発生します.

実際には、その有毒な特性は、昆虫の攻撃から木材や他の表面を保護するために使用されています.

クロームメッキまたは冶金

同様に、鋼を酸化に対して強化しそしてその明るさを改良するために少量のクロムが鋼に添加される。これは、灰色がかった炭化物（Cr3C2）空気中の酸素と反応しにくい.

光沢のある表面を得るためにクロムを磨くことができるので、クロムメッキはこれらの目的のためのより安価な代替として銀のデザインと色を持っています.

栄養

クロムが必須の要素、すなわち毎日の食事療法に不可欠であると見なすことができるかどうかについてのいくつかの議論があります。緑の葉やトマトなど、ごく一部の食品には非常に少ない濃度で含まれています。.

さらに、ポリニコチン酸クロムの場合のように、インスリンの活性を調節し、筋肉の成長を促進するタンパク質サプリメントがあります。.

それはどこですか?

クロムは、ルビーやエメラルドなどの多種多様なミネラルや宝石に含まれています。クロムが抽出される主な鉱物はクロマイト（MCr2○4ここで、Ｍは、酸化クロムが結合している他の任意の金属であり得る。これらの鉱山は南アフリカ、インド、トルコ、フィンランド、ブラジルなどの国々にあります.

各供給源は、クロマイトの一つ以上の変種を有する。このように、各Ｍ（Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎなど）に対して異なるクロム鉱物が生じる。.

金属を抽出するためには、鉱物を還元すること、すなわち還元剤の作用によってクロムの金属中心に電子を獲得させることが必要である。これはカーボンまたはアルミニウムで行われます。

FeCr2○4 + 4C => Fe + 2Cr + 4CO

クロマイトも発見された（PbCrO4）.

通常、Crイオンが存在するあらゆる鉱物で3+ Alを取り替えることができます3+, 両方ともわずかに似たイオン半径を持ち、この驚くべき、しかし有害な金属のもう一つの天然源をもたらす不純物を構成する.

参考文献

  1. テネンバウムE. クロム. 撮影者：chemistry.pomona.edu
  2. ウィキペディア（２０１８）。クロム撮影元：en.wikipedia.org
  3. アン・マリー・ヘルメンスティン博士（2018年4月6日） ChromeとChromiumの違いは何ですか？撮影者：thoughtco.com
  4. N.V.マンディッチ（1995）。クロムの化学[PDF]撮影者：citeseerx.ist.psu.edu
  5. 化学ライブラリテキスト。クロムの化学撮影者：chem.libretexts.org
  6. ソール1。シュパック。 （1991）。クロムの化学とその結果としての分析的問題レビュー投稿者：ncbi.nlm.nih.gov
  7. Advameg、Inc.（2018）。クロム撮影者：chemistryexplained.com