Как был открыт элемент

Физические свойства

Хром – серебристый металл с плотностью 7200 кг/м³. В свободном виде — голубовато-белый металл с кубической объемно-центрированной решеткой, а = 0,28845 нм, z = 2, пространств. При температуре 39 °C (312 К) переходит из парамагнитного состояния в антиферромагнитное (точка Нееля).
Хром является самым твердым металлом (твердость по шкале Мооса 8.5).
При обычных температурах существует в виде -модификации и имеет кубическую объемно-центрированную решетку[10].
Атомный объем хрома численно равен 7,23 см, плотность – 7,19 г/см³. Ионизационный потенциал – 652,83 кДж/моль, удельная теплоемкость – 22,550 Дж/г•моль•К, энтропия кристаллического состояния – 23,56, а газообразного 174,33 при температуре 298 К. Некоторые свойства элемента приведены в виде таблиц с указанием на различные источники [5].
Таблица 1. [2].

Элемент	Атомный номер	Температура плавления, К				Температура кипения, К
		[3]	[16]	[7]	Рекомендованная	[3]	[16]	[7]	Рекомендованная
Cr	24	2148	2130	2130	2130	2472	2945	2958	2950

Таблица 2.

Радиусы элемента, 10^-10м

Элемент	Атомные	Металлические		Ковалентные	Ионные
		[16]	[11]	[16]	заряд	Ri	заряд	Ri
Cr	1,85	1,27	1,28	1,18	+3	0,69	+6	0,52

Таблица 3. [2].

Элемент	Коэффициент теплопроводности [3]		Электроотрицательность элемента, эВ		Электропроводность
	Т,К	Коэффициент, Вт/(м•К)	[6]	[16]	0,0774
Cr	293	67	1,6	1,66

Вывод. Хром – серебристый металл с плотностью 7200 кг/м3. В свободном виде — голубовато-белый металл с кубической объемно-центрированной решеткой, а = 0,28845 нм, z = 2, пространств. При температуре 39 °C (312 К) переходит из парамагнитного состояния в антиферромагнитное.

Химические свойства элемента и его соединений

Электронная конфигурация [Ar] 3d⁵ 4s¹. Как известно, в природе мало элементов с атомными массами, которые совпадают с атомными массами, указанными в периодической системе. Чаще эти численные значения складываются как средняя масса всех изотопов. И хром не исключение. Средняя атомная масса ₂₄Cr 51,99616, во всей массе хрома на его изотоп ⁵⁰Cr приходится 4,31% массы, на ⁵²Cr – 83,76%, ⁵³Cr – 9,55%, ⁵⁴Cr – 2,38% [5].
Изотоп ⁵¹Cr радиоактивен, распадается с захватом орбитальных электронов (с выделением -квантов), а период его полураспада 27,7 суток.
Таблица 4. Масса и энергия образования изотопов.

Изотоп	Масса, 1/12 m ^12C	Погрешность	Энергия образования, кэВ	Погрешность	Коэффициент захвата тепловых нейтронов
^48Cr	47,953760	210	411710	200	-
^49Cr	48,951271	12	422101	16	-
^50Cr	49,9460507	45	435035	12	16,3
^51Cr	50,9447859	45	444284	12	3,1
^52Cr	51,9405137	36	456335	12	0,73
^53Cr	52,9406511	37	464278	13	17,5
^54Cr	53,9388794	48	474000	13	0,3
^55Cr	54,941080	150	480020	140	-
^56Cr	55,940640	160	488500	150	-

Таблица 5. [16]

Атом	Потенциалы ионизации атома, эВ								Сродство к электрону
	1 эВ	2 эВ	3 эВ	4 эВ	5 эВ	6 эВ	7 эВ	8 эВ	эВ	кДж
24Cr	6,7653	16,498	32,12	50,9	72,4	96,0	167,6	193,9	0,98 0,35	95 34

Химически хром довольно инертен вследствие образования на его поверхности прочной тонкой пленки оксида. Он не окисляется на воздухе даже в присутствии влаги, а при нагревании окисление проходит только на поверхности. Хром пассивируется разбавленной и концентрированной азотной кислотой, царской водкой, и даже при кипячении металла с этими реагентами растворяется лишь незначительно. Пассивированный азотной кислотой хром, в отличие от металла без защитного слоя, не растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах даже при длительном кипячении в растворах этих кислот. Тем не менее, в определенный момент начинается быстрое растворение, сопровождающееся вспениванием от выделяющегося водорода – из пассивной формы хром переходит в активированную, не защищенную пленкой оксида:
Cr + 2HCl → CrCl₂ + H₂↑
Если в процессе растворения добавить азотной кислоты, то реакция сразу прекращается – хром снова пассивируется.
При нагревании металлический хром соединяется с галогенами, серой, кремнием, бором, углеродом и некоторыми другими элементами:
Cr + 2F₂ → CrF₄ (с примесью CrF₅)
2Cr + 3Cl₂ → 2CrCl₃
2Cr + 3S → Cr₂S₃
Cr + C → смесь Cr₂₃C₆ + Cr₇C₃.
При нагревании хрома с расплавленной содой на воздухе, нитратами или хлоратами щелочных металлов получаются соответствующие хроматы(VI):
2Cr + 2Na₂CO₃ + 3O₂ → 2Na₂CrO₄ + 2CO₂.
Хром устойчив на воздухе (однако тонкоизмельченный пирофорен) и к действию воды. Нагретый в кислороде до ~ 300°С сгорает с образованием Сr₂О₃. Растворы щелочей на хром не действуют, расплавленные щелочи в отсутствие воздуха очень медленно реагируют с выделением Н₂. Фтор действует на хром выше 350°С. Сухой хлор начинает реагировать при температуре выше 300° С, влажный хлор начинает действовать уже с 80°С. Бром и йод действуют на хром при температуре красного каления, также как HF и HCl.
При 2000°C сгорает с образованием зелёного оксида хрома(III) Cr₂O₃, обладающего амфотерными свойствами. Сплавляя Cr₂O₃ со щелочами получают хромиты:
Cr₂O₃ + 2NaOH → 2NaCrO₂ + H₂O. Хром в соединениях проявляет степени окисления: +2, +3, +4, +6. У хрома наиболее стабильной является степень окисления +3.
Растворы солей хрома (II) можно получить взаимодействием металлического хрома кислот–неокислителей:
Cr + 2H+ → Cr₂+ + H₂↑,
или восстановлением соединений хрома (III) цинком:
2CrCl₃ + Zn → ZnCl₂ + 2CrCl₂
Растворы солей хрома (II) окрашены в синий цвет аквакомплекса [Cr(H₂O)₆]²⁺ . При термическом разложении карбонила хрома Cr(СО)₆ получают красный основной оксид хрома(II) CrO. Коричневый или желтый гидроксид Cr(OH)₂ со слабоосновными свойствами осаждается при добавлении щелочей к растворам солей хрома(II).
Для того чтобы избежать окисления Cr²⁺ в Cr³⁺, эксперимент чаще всего проводят в сосуде, закрытом пробкой, снабженной клапаном Бунзена (это резиновая трубка, закрытая с одного конца, с прорезью, через которую выходят пары, если в сосуде повышается давление, что препятствует прониканию атмосферного кислорода внутрь сосуда) или под слоем бензола.
Безводные соли Сr(П) бесцветны. Водные растворы имеют небесно-голубой цвет; из них выделяют кристаллы различных гидратированных солей — CrS0₄•5H₂0, CrС1₂•4Н₂0, CrВr₂•6Н₂0, Cr(С10₄)₂•6Н_гО и [Cr(ОСОСН₃)₂]•2Н₂0. Соединения Cr(П) — сильные восстановители. Наиболее распространенный среди них K₄[Cr(CN)₃] — кристаллическое соединение синего цвета; водные растворы его окрашены в красно-оранжевый цвет и устойчивы только в течение ~ 3 часов. Они быстро восстанавливают до металлов соединения Ag(I), Pb(II), Hg(II), T1(I), Bi(III), As(V), Sb(V), Sn(IV), Te(IV), медленно - Cu(I), Cu(II), Cd(II). Наиболее устойчивым соединением является ацетат хрома (II). Он имеет структуру димера, в котором два атома хрома непосредственно связаны между собой (Cr—Cr). Такие связи характерны для переходных элементов.
Ацетат хрома представляет собой одно из самых распространенных, самых устойчивых и легкодоступных соединений Cr(П). Он выпадает в виде трудно растворимого красного кристаллического вещества при приливании раствора хлорида Cr(П) к очень концентрированному раствору ацетата натрия [9].
H ₃C

C CH₃

C
O O
O O
H₂O Cr Cr OH₂

O O
O O
C
C
H₃C CH₄
Рисунок 1. [9].