Почему Хром металл

XPOM (Chromium), Cr (от греч. Chroma — цвет, краска; из-за разнообразия окраски соединений Х. * а. chromium, chrome; н. Chrom; ф. chrome; и. cromo), — химический элемент VI группы периодической системы Менделеева, атомный номер 24, атомная масса 51,9961. Природный хром состоит из 4 стабильных изотопов: 50 Cr (4,35%), 52 Cr (83,79%), 53 Cr (9,50%) и 54 Cr (2,36%); известно 9 искусственных радиоактивных изотопов хрома с массовыми числами от 45 до 57, из которых наибольшее значение как изотопный индикатор имеет 51 Cr (Т1/2 27,71 суток). Хром открыт в 1797 французским химиком Л. Н. Вокленом и независимо от него в 1798 немецким учёным М. Г. Клапротом.

• Физические свойства
• Химические свойства
• Получение
• Применение хрома

Физические свойства хрома

В свободном состоянии хром пластичный металл голубовато-серебристого цвета. До 1830°С для него характерна объёмноцентрированная кубическая кристаллическая решётка (а = 0,2885 нм) — а-Cr, при более высоких температурах — гранецентрированная кубическая решётка (а = 0,369 нм) — Я-Cr. Плотность 7190 кг/м 3 , t плавления 1890°С, t кипения 2677°С; молярная теплоёмкость 23,35 Дж/(моль•К); удельное электрическое сопротивление 18,9•10 -4 Ом•м; температурный коэффициент линейного расширения 5,88•10 -6 К -1 , теплопроводность 67,0 Вт/(м•К). Хром антиферромагнитен, удельная магнитная восприимчивость 3,6•10 -6 .

Хром — Самый ТВЕРДЫЙ МЕТАЛЛ НА ЗЕМЛЕ!

Химические свойства хрома

В соединениях обычно проявляет степени окисления +2, +3, +6, однако известны соединения, где хром имеет степени окисления + 1, +4 и +5. Химически малоактивен. При обычных условиях устойчив к кислороду и воде, но соединяется с фтором. При температуре выше 600°С взаимодействует с водой, азотом, углеродом, серой. Со многими металлами даёт сплавы.

Легко реагирует с разбавленными соляной и серной кислотами, концентрированная азотная кислота и царская водка пассивируют хром. Соединения двухвалентного хрома — восстановители, соединения шестивалентного хрома — сильные окислители. Многие соединения хрома яркой окраски.

Получение хрома

После сплавления хромшпинелидов с содой (поташем) и обработки серной кислотой и серой получают триоксид CrO3 или сесквиоксид Cr2О3. Металлический хром получают путём электролиза концентрированных растворов CrO, или Cr2(SO4)3 в H2SO4, а также путём восстановления Cr2О3 алюминием в присутствии CaCrO4 и CrO3 в вакууме или в атмосфере водорода.

Применение и использование

Применение хрома основано на его жаропрочности, твёрдости и устойчивости к коррозии. Больше всего хром используют для выплавки хромистых (нержавеющих) сталей и сплавов (нихром и др.). Значительное количество хрома идёт на декоративные коррозионно-стойкие покрытия (хромирование).

Порошковый хром используется при производстве материалов для сварочных электродов, огнеупоров, лазерных материалов. Соли хрома — составная часть дубильных растворов в кожевенной промышленности, хроматы свинца (PbCrO4), цинка (ZnCrO4) и стронция (SrCrO4) применяют как художественные краски.

Источник: www.mining-enc.ru

Применение металла хром и его соединений в строительстве и машиностроении

Кристаллы (99,999%) хрома различной формы, полученные разложением йодида хрома.

— твёрдый металл голубовато-белого цвета. Хром иногда относят к чёрным металлам. Этот металл способен окрашивать соединения в разные цвета, потому и был назван «хром», что означает «краска». Хром – микроэлемент, необходимый для нормального развития и функционирования человеческого организма. Важнейшая его биологическая роль состоит в регуляции углеводного обмена и уровня глюкозы в крови.

1. Структура
2. Свойства
3. Запасы и добыча
4. Происхождение
5. Применение
6. Классификация
7. Физические свойства
8. Оптические свойства
9. Кристаллографические свойства

Смотрите так же:

— структура и физические свойства

СТРУКТУРА

Кристаллическая структура хрома

В зависимости от типов химической связи — как и все металлы хром имеет металлический тип кристаллической решетки, то есть в узлах решетки находятся атому металла. В зависимости от пространственной симметрии — кубическая, объемно-центрированная а = 0,28839 нм. Особенностью хрома является резкое изменение его физических свойств при температуре около 37°С.

Кристаллическая решетка металла состоит из его ионов и подвижных электронов. Аналогично атом хрома в основном состоянии имеет электронную конфигурацию. При 1830 °С возможно превращение в модификацию с гранецентрированной решеткой, а = 3,69Å.

История открытия

История нового металла начинается с исследования Ломоносовым крокоита (красной свинцовой руды). Его изучали русские химики, затем минерал попал в Европу. Тут в него просто влюбился Вокелен.

Кристаллы хрома различной формы

Он писал о крокоите:

«чудесный красный цвет, прозрачность и кристаллическая структура … побуждали химиков интересоваться его природой».

Вокелен растворял, возгонял, выпаривал — и получал разноцветные соли. Потому и новый металл назвал хром от (греческого сhrome) — цвет.

СВОЙСТВА

Хром имеет твердость по шкале Мооса 9, один из самых твердых чистых металлов (уступает только иридию, бериллию, вольфраму и урану). Очень чистый хром достаточно хорошо поддаётся механической обработке. Устойчив на воздухе за счёт пассивирования. По этой же причине не реагирует с серной и азотной кислотами.

При 2000 °C сгорает с образованием зелёного оксида хрома(III) Cr2O3, обладающего амфотерными свойствами. При нагревании реагирует со многими неметаллами, часто образуя соединения нестехиометрического состава карбиды, бориды, силициды, нитриды и др. Хром образует многочисленные соединения в различных степенях окисления, в основном +2, +3, +6. Хром обладает всеми характерными для металлов свойствами — хорошо проводит тепло, электрический ток, имеет присущий большинству металлов блеск. Является антиферромагнетиком и парамагнетиком, то есть, при температуре 39 °C переходит из парамагнитного состояния в антиферромагнитное (точка Нееля).

В состав сплавов часто входят:

• марганец;
• алюминий;
• кремний;
• вольфрам;
• кобальт.

ПРИМЕНЕНИЕ

Хром — важный компонент во многих легированных сталях (в частности, нержавеющих), а также и в ряде других сплавов. Добавка хрома существенно повышает твердость и коррозийную стойкость сплавов. Использование Хрома основано на его жаропрочности, твердости и устойчивости против коррозии. Больше всего Хрома применяют для выплавки хромистых сталей.

Алюмино- и силикотермический Хром используют для выплавки нихрома, нимоника, других никелевых сплавов и стеллита. Значительное количество Хрома идет на декоративные коррозионно-стойкие покрытия. Широкое применение получил порошковый Хром в производстве металлокерамических изделий и материалов для сварочных электродов.

Хром в виде иона Cr3+ — примесь в рубине, который используется как драгоценный камень и лазерный материал. Соединениями Хрома протравливают ткани при крашении. Некоторые соли Хрома используются как составная часть дубильных растворов в кожевенной промышленности; PbCrO4, ZnCrO4, SrCrO4 — как художественные краски.

Из смеси хромита и магнезита изготовляют хромомагнезитовые огнеупорные изделия. Используется в качестве износоустойчивых и красивых гальванических покрытий (хромирование). Хром применяется для производства сплавов: хром-30 и хром-90, незаменимых для производства сопел мощных плазмотронов и в авиакосмической промышленности.

Хром (англ. Chromium) — Cr

Молекулярный вес	52.00 г/моль
Происхождение названия	от греч. χρῶμα — цвет, краска — из-за разнообразия окраски своих соединений.
IMA статус	действителен

Использование

Применение хрома в черной металлургии велико — это около 2/3 общей выплавки металла. Производство хромированных сплавов выгодно — даже небольшие добавки лигатуры сообщают сплаву лучшие качества стойкого металла.

Рекомендуем: СВИНЕЦ — необходимая болезнь цивилизаций

Оставшаяся треть в основном идет на хромирование. Покрытие хромом может быть функциональным, декоративным, или совмещать оба качества.

Сантехническая продукция просто создана для хромирования. Жара, влага, химические вещества не испортят ни смеситель, на душ, ни аксессуары для ванной.

Познавательно: часто защитный слой наносят на предварительно созданную «грунтовку» из меди и никеля.

Слой функционального хромирования защищает детали от коррозии, его толщина достигает нескольких миллиметров.

Декоративное хромирование — для красоты, его слой тоненький, всего 0,2-0,7 мкм.

Хромирование бывает:

• электролитическим;
• химическим;
• вакуумным;
• диффузным.

Интересно: разработан способ газоплазменного напыления, делающий процесс хромирования безопасным.

Источник: instrumentbaza.ru

Почему хром металл

«О сколько нам открытий чудных. »
Познавательные книги для детей: прошлое и настоящее
Хром — загадочный «X» (свойства и применение металла)
Имя: hochu_vse_snat
Текущий месяц
Метки (общий указатель)

23-сент-2011 01:00 am

«Китайская грамота»

Перелистайте любой металлургический справочник, и среди многочис­ленных марок сталей вы, безусловно, не раз встретите такие, в которые входит буква «X»: Х18Н10Т, Х12М, 0Х23Ю5, ШХ15, 8Х4В4Ф1, Х14Г14НЗТ, 12Х2НВФА, ЗОХМЮА и многие другие. Для несведущего в этой области человека такой «тайный шифр» понятен не больше, чем китайские иерогли­фы. Но, как музыкант, читая ноты, слышит притаившуюся в них музыку, так и металлург легко разбирается в этих на первый взгляд случайных комбинациях букв и цифр. Даже беглого взгляда достаточно, чтобы увидеть общее для перечисленных марок сталей: все они в том или ином количестве содержат элемент хром (о чем свидетельствует буква «X»).
Вместе со своими «коллегами» по легированию — никелем, вольфра­мом, молибденом, ванадием, титаном, цирконием, ниобием и другими элементами — хром позволяет выплавлять стали самого разнообразного назначения. Применяемая в современной технике сталь должна многое «уметь»: сопротивляться колоссальным давлениям, противостоять химиче­ским «агрессорам», не зная усталости, выдерживать длительные перегруз­ки, обладать хорошей обрабатываемостью, не бояться ни жары и ни холода. В эту богатую гамму свойств стали вносит свою лепту и хром. .

Фортуна благосклонна

. Фортуна оказалась достаточно благосклонной к новому металлу. Высо­кая температура плавления хрома, его чрезвычайно большая твердость, легкость образования сплавов с другими металлами, в частности с железом, заинтересовали прежде всего металлургов. Годы не охладили этого интере­са: и в наши дни среди разнообразных направлений использования хрома металлургия по-прежнему продолжает занимать ведущее место.

«Вызывающее» поведение

Хром обладает всеми характерными свойствами металлов — хорошо проводит тепло, почти не оказывает сопротивления электрическому току, имеет присущий большинству металлов блеск. Любопытна одна особен­ность хрома: при температуре около 37°С он ведет себя явно «вызыва­юще» — многие его физические свойства резко, скачкообразно меняются. В этой температурной точке внутреннее трение хрома достигает максиму­ма, а модуль упругости падает до минимальных значений же внезап­но изменяются электропроводность, кооффициент линейного расширения, термоэлектродвижущая сила. Пока ученые не могут объяснить эту анома­лию.

Углерод противопоказан

Сталь покрывается «чешуей»

При высоких температурах сталь может покрываться «чешуей» ока­лины. В некоторых машинах детали нагреваются до сотен градусов. Чтобы сталь, из которой сделаны эти детали, не «страдала» окалинообразованием, в нее вводят 25—30% хрома. Такая сталь выдерживает температуры до 1000° С!
В качестве нагревательных элементов успешно служат сплавы хрома с никелем — нихромы. Добавка к хромоникелевым сплавам кобальта и молибдена придает металлу способность переносить большие нагрузки при 650—900° С. Из этих сплавов делают, например, лопатки газовых турбин. Сплав кобальта, молибдена и хрома («комохром») безвреден для человечес­кого организма и поэтому используется в восстановительной хирургии.

Чувствительные сплавы

Одна из американских фирм недавно создала новые материалы, маг­нитные свойства которых изменяются под влиянием температуры. Эти материалы, основу которых составляют соединения марганца, хрома и сурьмы, по мнению ученых, найдут применение в различных автоматичес­ких устройствах, чувствительных к колебаниям температуры, и смогут заменить более дорогие термоэлементы.
Основная часть добываемой в мире хромистой руды поступает сегодня на ферросплавные заводы, где выплавляются различные сорта феррохрома и металлического хрома. .
. Хромиты широко используют и в огнеупорной промышленности. Магнезитохромитовый кирпич — отличный огнеупорный материал для футе­ровки мартеновских печей и других металлургических агрегатов. Этот материал обладает высокой термостойкостью, ему не страшны многократ­ные резкие изменения температуры.

Хромовые сапоги

Химики используют хромиты для получения бихроматов калия и нат­рия, а также хромовых квасцов, которые применяются для дубления кожи, придающего ей красивый блеск и прочность. Такую кожу называют «хро­мом», а сапоги из нее «хромовыми».
Как бы оправдывая свое название, хром принимает деятельное участие в производстве красителей для стекольной, керамической, текстильной промышленности.

Боги проливают кровь

Каждый вечер над Москвой вспыхивают рубиновые звезды Кремля. В мире драгоценных камней рубину принадлежит второе место после алмаза. По древнему индийскому преданию, рубины образовались из ка­пель крови, пролитой богами: «Падают капли тяжелой крови на лоно реки, в глубокие воды, в отражение прекрасных пальм. И назвалась река с тех пор Раванагангой, и загорелись с тех пор эти капли крови, превращенные в камни рубина, и горели они с наступлением темноты сказочным огнем, горящим внутри, и пронизывались воды этими огненными лучами. », — так рассказывает о происхождении рубина древняя восточная легенда.
В наши дни технология получения чудесного красного камня значительно упрости­лась и богам уже не надо проливать свою священную кровь: для этого в окись алюминия вводят дозированную добавку окиси хрома, — ему-то и обязаны рубиновые кристаллы своим чарующим цветом. Но искусственные рубины ценятся не только за свои «внешние данные»: рожденный с их помощью лазерный луч способен буквально творить чудеса. Подобно вол­шебному лучу, созданному гиперболоидом инженера Гарина и богатой фантазией Алексея Толстого, луч лазера может разрезать любые металлы с той же легкостью, с какой ножницы режут бумагу, или прошивать в алмазах, корундах и других «крепких орешках» тончайшие отверстия, не проявляя при этом ни малейшего почтения к их всемирно известной твердости.

Вне конкуренции

Окись хрома позволила тракторостроителям значительно сократить сроки обкатки двигателей. Обычно эта операция, во время которой все трущиеся детали должны «привыкнуть» друг к другу, продолжалась довольно долго и это, конечно, не очень устраивало работников тракторных заводов. Выход из положения был найден, когда удалось разработать новую топливную присадку, в состав которой вошла окись хрома. Секрет действия присадки прост: при сгорании топлива образуются мельчайшие абразивные частицы окиси хрома, которые, оседая на внутренних стенках цилиндров и других подвергающихся трению поверхностях, быстро ликвидируют шероховатости, полируют и плотно подгоняют детали. Эта присадка в соче­тании с новым сортом масла позволила в 30 раз сократить продолжитель­ность обкатки.
Недавно окись хрома приобрела еще одну интересную «специаль­ность»: в США изготовлена экспериментальная магнитофонная пленка, рабочий слой которой содержит не частицы окиси железа, как обычно, а частицы окиси хрома. Замена оказалась удачной — качество звучания резко улучшилось, пленка стала надежнее в работе. Новинкой в первую очередь предполагается обеспечить блоки магнитной памяти электронно-вычисли­тельных машин.
Фотоматериалы и лекарства, катализаторы для химических процессов и металлические покрытия — всюду хром оказывается «при деле». О хро­мовых покрытиях следует, пожалуй, рассказать подробнее.

Надежды не оправдываются

Давно было замечено, что хром не только отличается большой твер­достью (в этом отношении у него нет конкурентов среди металлов), но и хорошо сопротивляется окислению на воздухе, не взаимодействует с кислотами. Тонкий слой этого металла попробовали электролитически осаждать на поверхность изделий из других материалов, чтобы предохра­нить их от коррозии, царапин и прочих «травм». Однако хромовые покры­тия оказались пористыми, легко отслаивались и не оправдывали возлага­емых на них надежд.

Хромовая «броня»

Почти три четверти века бились ученые над проблемой хромирования, и лишь в 20-х годах нашего столетия проблема была решена. Причина неудач заключалась в том, что используемый при этом электролит содер­жал трехвалентный хром, который не мог создать нужное покрытие. А вот его шестивалентному «собрату» такая задача оказалась по плечу.

С этого времени в качестве электролита начали применять хромовую кислоту — в ней валентность хрома равна 6. Толщина защитных покрытий (например, на некоторых наружных деталях автомобилей, мотоциклов, велосипедов) составляет до 0,1 миллиметра. Но иногда хромовое покрытие используют в декоративных целях — для отделки часов, дверных ручек и других пред­метов, не подвергающихся серьезной опасности. В таких случаях на изде­лие наносят тончайший слой хрома (0,0002—0,0005 миллиметра).
Существует и другой способ хромирования — диффузионный, протека­ющий не в гальванических ваннах, а в печах. Первоначально стальную деталь помещали в порошок хрома и нагревали в восстановительной атмосфере до высоких температур. При этом на поверхности детали появ­лялся обогащенный хромом слой, по твердости и коррозионной стойкости значительно превосходящий сталь, из которой сделана деталь. Но (и здесь нашлись свои «но») при температуре примерно 1000°С хромовый порошок спекается и, кроме того, на поверхности покрываемого металла образуются карбиды, препятствующие диффузии хрома в сталь. Пришлось подыскивать другой носитель хрома; вместо порошка для этой цели начали использовать летучие галоидные соли хрома — хлорид или иодид, что позволило снизить температуру процесса.
Хлорид (или иодид) хрома получают непосредственно в установке для хромирования, пропуская пары соответствующей галоидоводородной кис­лоты через порошкообразный хром или феррохром. Образующийся газо­образный хлорид обволакивает хромируемое изделие, и поверхностный слой насыщается хромом. Такое покрытие гораздо прочнее связано с основ­ным материалом, чем гальваническое.
Литовские химики разработали способ создания многослойной «коль­чуги» для особо ответственных деталей. Тончайший верхний слой этого покрытия (под микроскопом его поверхность и в самом деле напоминает кольчугу) состоит из хрома: в процессе службы он первым «принимает огонь на себя», но пока хром окисляется, проходят многие годы. Тем време­нем деталь спокойно несет свою ответственную службу.
До последнего времени хромировали только металлические детали. А недавно советские ученые научились наносить хромовую «броню» на изделия из пластмасс. Подвергнутый испытаниям широко известный поли­мер — полистирол, «одетый» в хром, стал прочнее, для него оказались менее страшными такие известные «враги» конструкционных материалов, как истирание, изгиб, удар. Само собой разумеется, возрос срок службы деталей.
Хромовая «броня» пригодилась даже такому эталону твёрдости, каким по праву считается алмаз. Дело в том, что далеко не все добытые алмазы могут быть использованы для изготовления обрабатывающего инстру­мента: как правило, природные алмазы имеют множество тончайших трещинок, которые делают камни непригодными для установки на резцы или буровые коронки: как только такой инструмент касался металла или твердой породы, алмаз рассыпался на мелкие осколки. Кроме того, кристаллики природных алмазов часто выскакивали из державки инстру­мента. Чтобы устранить этот недостаток, ученые предложили покрывать алмазы тонкой пленкой хрома, довольно плотно соединяющегося и с алма­зом, и с медной державкой.
Металлизованный алмаз был подвергнут испытаниям. И что же выяс­нилось? Алмаз не только надежно держался в инструменте, но и срок службы самого кристалла возрос в несколько раз. Когда этот кристалл исследовали под микроскопом, на одной из граней обнаружили довольно глубокую трещинку, «зацементированную» пленкой, покрывавшей камень.

Оказалось, что атомы хрома, соединившись с углеродом алмаза, образова­ли на его поверхности твердые карбиды, причем хром проник и в тре­щинку, стенки которой также покрылись карбидной «броней». А слой чистого хрома, прилегающий к державке, образовал с медью сплав, бла­годаря чему алмаз прочно закрепился в инструменте. Так с помощью хрома удалось «убить двух зайцев»: инструмент стал долговечнее, а алмаз — прочнее. алмаза.

Англичане понимают толк.

. Прежде чем закончить рассказ о хроме, мы вновь обратимся к воспо­минаниям В. С. Емельянова. «Года два назад, — писал ученый в 1967 году, — я узнал глубоко взволновавшую меня новость, оставшуюся в нашей стране — увы! — незамеченной. Мы продали партию феррохрома Англии — стране, которая всегда была для нас символом технического прогресса. И вот теперь Англия покупает наш феррохром! Англичане понимают толк в том, что покупают».

С. Венецкий. Загадочный «X» / Рассказы о металлах

• Tags: * Венецкий С., МЕТАЛЛУРГИЯ, ТЕРМОДИНАМИКА, ФИЗИКА, ХИМИЯ, алмаз, краски, металлы — хром, сплавы, сталь, трактор, хромирование

Источник: hochu-vse-snat.livejournal.com