크롬의 특성, 특성 및 용도



그 크롬 (Cr)은 주기율표 제 6 족 (VIB)의 금속 원소이다. 매년,이 금속 톤은 크롬 철광석 또는 마그네슘 광석 (FeCr2O4, MgCr2O4), 석탄으로 환원되어 금속을 얻는다. 그것은 매우 반응성이 있으며 아주 환원 조건에서만 순수한 형태입니다.

그 이름은 색을 의미하는 그리스어 'chroma'에서 파생됩니다. 이 이름은 무기 화합물이든 유기 화합물이든간에 크롬 화합물이 나타내는 강렬하고 강렬한 색상 때문에이 이름이 붙여졌습니다. 고체 또는 검은 색 용액에서 노란색, 주황색, 녹색, 보라색, 파란색 및 빨간색으로.

그러나 금속 크롬과 그 탄화물의 색상은 잿빛 은색입니다. 이 기능은 크롬 구조에서은 구조가 위의 이미지에서 악어처럼 보임을 나타냅니다. 따라서, 조각에 "크롬을 함유 한 목욕"은 광택과 부식에 대한 큰 내성을 부여합니다.

용액 내의 크롬은 공기 중의 산소와 빠르게 반응하여 산화물을 형성합니다. 배지의 pH 및 산화 조건에 따라, 상이한 산화 수를 얻을 수 있는데, (III) (Cr3+) 모두의 가장 안정. 그 결과, 산화 크롬 (III) (Cr2O3) 녹색은 그 산화물 중에서 가장 안정하다.

이러한 산화물은 환경에서 예를 들어 Siberian red lead pigment (PbCrO)와 같은 다른 금속과 상호 작용할 수 있습니다.4). 이 안료는 황색 주황색이나 적색 (알칼리도에 따라)이며, 프랑스 과학자 Louis Nicolas Vauquelin이 금속 구리를 분리하여 발견 자로 선정 된 이유입니다.

그것의 무기물과 산화물은, 금속 구리의 작은 부분뿐만 아니라, 지구의 지각의 22 번째를 점유하는이 성분을한다.

크롬의 화학은 주기율표의 거의 전부와 결합을 형성 할 수 있기 때문에 매우 다양합니다. 각각의 화합물은 산화수와 상호 작용하는 화학 종뿐만 아니라 산화수에 따라 색이 변합니다. 또한 탄소와 결합하여 다수의 유기 금속 화합물에 개재한다..

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특성 및 특성

크롬은 원자 번호 24와 분자량이 약 52 g / mol 인 순수한 형태의은 금속입니다 (52Cr, 가장 안정한 동위 원소).

금속 결합이 강하기 때문에 용융 (1907 ° C) 및 비등 (2671 ° C) 점이 있습니다. 또한 결정 구조로 인해 매우 조밀 한 금속 (7.19 g / mL).

수산화물을 형성하기 위해 물과 반응하지 않지만 산과 반응합니다. 그것은 공기에서 산소와 함께 산화되어 일반적으로 널리 사용되는 녹색 안료 인 산화 크롬을 생성합니다..

이 산화물 층은 패시베이션, 산소가 금속 부비동을 관통 할 수 없기 때문에 금속을 더 부식으로부터 보호한다..

전자 구성은 [Ar] 4s입니다.13d5, 모든 전자가 페어 화되지 않고, 따라서 상자성 속성을 나타낸다. 그러나 금속이 저온에 노출되어 반 강자성과 같은 다른 특성을 얻으면 전자 스핀이 쌍을 이룰 수 있습니다..

색인

  • 1 특성 및 특성
  • 2 크롬의 화학 구조
  • 3 산화 수
    • 3.1 Cr (-2, -1 및 0)
    • 3.2 Cr (I) 및 Cr (II)
    • 3.3 Cr (III)
    • 3.4 Cr (IV) 및 Cr (V)
    • 3.5 Cr (VI) : 크로메이트 - 디 크로메이트 쌍
  • 4 크롬 사용
    • 4.1 염료 또는 안료로서
    • 4.2 크롬 또는 야금
    • 4.3 영양
  • 5 너는 어디 있니??
  • 6 참고 문헌

크롬의 화학 구조

크롬 금속의 구조는 무엇입니까? 크롬은 순수한 형태로 몸체 중앙에 입방 결정 구조 (cc 또는 bcc, 영문 약어)를 사용합니다. 이것은 크롬 원자가 입방체의 중심에 위치하고 그 가장자리가 다른 크롬으로 채워져 있음을 의미합니다 (위 이미지에서와 같이).

이 구조는 고 융점 및 비점뿐만 아니라 높은 경도를 갖는 크롬을 담당합니다. 구리 원자는 밴드 이론에 따라 전도 띠를 형성하기 위해 s 및 d 오비탈을 겹칩니다..

따라서, 두 밴드는 절반 만 찼습니다. 왜? 전자 구성이 [Ar] 4s이기 때문에13d5 궤도 s가 2 개의 전자를 어떻게 잡을 수 있는지, 그리고 궤도는 어떻게 열 수 있는가? 그 다음, 겹치는 부분에 의해 형성된 밴드의 절반만이 전자로 채워진다..

이 두 가지 관점 - 결정질 구조와 금속 결합 -이 금속의 많은 물리적 특성은 이론적으로 설명 될 수 있습니다. 그러나 크롬은 여러 가지 산화 상태 또는 수를 가질 수있는 이유를 설명하지 못합니다..

이것은 전자 스핀에 대한 원자의 안정성에 대한 깊은 이해를 요구할 것이다..

산화 수

크롬의 전자 배열이 [Ar] 4s이기 때문에13d5 1 개 또는 2 개의 전자를 얻을 수 있음 (Cr1- 및 Cr2-), 다른 산화 수치를 얻기 위해 잃어 버리게됩니다..

따라서 크롬이 전자를 잃으면 [Ar] 4s와 같을 것이다.03d5; 3 개를 잃으면 [Ar] 4s03d3; 그리고 만약 당신이 그것들을 모두 잃어 버리면, [Ar], 또는 그것과 같은 것은 아르곤에 등가적일 것입니다..

크롬은 단순한 변태에 의해 전자를 잃거나 얻지는 않습니다 : 한 산화수에서 다른 산화수로 기증하거나 받아들이는 종이 있어야합니다.

크롬은 -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 및 +6의 산화 수치를가집니다. 그들 중 +3, Cr3+, 그것은 가장 안정적이며 따라서 모두의 우위입니다; +6, Cr6+.

Cr (-2, -1 및 0)

크롬은 금속이므로 전자를 얻지 못할 가능성이 큽니다. 따라서 크롬의 성질은 금속을 기증하는 것입니다. 그러나 그것은 리간드, 즉 계시 연결을 통해 금속 중심과 상호 작용하는 분자와 조화 될 수 있습니다.

가장 잘 알려진 것 중 하나는 일산화탄소 (CO)이며, 이는 크롬의 헥사 카르 보닐 화합물.

이 화합물은 분자식이 Cr (CO)6, 리간드가 중성이고 임의의 전하를 제공하지 않기 때문에, Cr은 0의 산화 수를 갖는다.

이는 비스 (벤젠) 크롬과 같은 다른 유기 금속 화합물에서도 관찰 될 수 있습니다. 후자의 경우 크롬은 샌드위치 형 분자 구조에서 두 개의 벤젠 고리로 둘러싸여 있습니다.

이 두 가지 유기 금속 화합물 중 Cr (0).

나트륨 양이온과 상호 작용하는 곳에서 염이 발견되었는데, 이는 양전하를 끌어 들이기 위해 Cr이 음의 산화수를 가져야 함을 의미합니다. Cr (-2), Na2[Cr (CO)5] 및 Cr (-1), Na2[Cr2(CO)10].

Cr (I) 및 Cr (II)

Cr (I) 또는 Cr1+ 이는 앞서 기술 된 유기 금속 화합물의 산화에 의해 생성된다. 이것은 CN 또는 NO와 같은 리간드를 산화시켜, 예를 들어 화합물 K를 형성함으로써 달성된다3[Cr (CN)5NO].

여기에 3 개의 K 양이온+ 크롬 착물이 3 개의 음전하를 갖는다는 것을 의미한다; 마찬가지로 CN 리간드- 5 개의 음전하를 제공하므로, Cr과 NO 사이에 2 개의 양전하가 추가되어야한다 (-5 + 2 = -3).

NO가 중성이면 Cr (II)이지만 양전하를 띤다 (NO+), 그 경우 Cr (I).

한편, Cr (II)의 화합물은보다 풍부하며 그중 다음과 같다 : 크롬 (II) 클로라이드 (CrCl2), 초산 크롬 (Cr2(또는2CCH3)4), 산화 크롬 (II) (CrO), 황화 크롬 (II).

Cr (III)

그것은 사실 크롬 산염 이온의 많은 산화제 반응의 산물이기 때문에 더 큰 안정성 중 하나입니다. 아마도 그 안정성은 전자 구성 때문일 것입니다.3, 3 개의 전자가 다른 2 개의 에너지보다 더 낮은 에너지의 3 d 궤도를 차지한다 (펼치는 궤도).

이 산화수의 가장 대표적인 화합물은 산화 크롬 (III) (Cr2O3). 조정 된 리간드에 따라 복합체는 하나의 색 또는 다른 색을 표시합니다. 이들 화합물의 예는 다음과 같다 : [CrCl2(H2O)4] Cl, Cr (OH)3, CrF3, [Cr (H2O)6]3+, 등..

화학 공식은 처음에는 그것을 보여주지 않지만, 크롬은 일반적으로 그 복합물에 8 면체 배위 구를 가지고있다; 즉, 정점이 배위 된 팔면체의 중앙에 위치하고 (총 6 개).

Cr (IV) 및 Cr (V)

Cr이 참여하는 화합물5+ 상기 원자의 전자 불안정성으로 인하여 매우 적다. 게다가 Cr로 쉽게 산화된다.6+, 아르곤 희귀 가스와 관련하여 등전위 적으로 훨씬 안정하다..

그러나, Cr (V) 화합물은 고압과 같은 특정 조건 하에서 합성 될 수있다. 또한, 이들은 적당한 온도에서 분해되는 경향이있어 내열성이 없기 때문에 가능한 응용이 불가능합니다. 그들 중 일부는 다음과 같습니다 : CrF5 및 K3[Cr (O2)4] (O22- 과산화물 음이온 임).

반면에 Cr4+ 상대적으로 안정되어 할로겐 화합물을 합성 할 수 있습니다 : CrF4, CrCl4 및 CrBr4. 그러나 산화 환원 반응에 의해 분해되기 쉽기 때문에 더 나은 산화 수 (예 : +3 또는 +6)를 갖는 크롬 원자를 생성하며,.

Cr (VI) : 크로메이트 - 디 크로메이트 쌍

2 [CrO4]2- + 2H+  (노란색) => [Cr2O7]2- + H2O (오렌지색)

위의 방정식은 중크롬산염을 생성하기위한 두 가지 크로메이트 이온의 산 이합체 화에 해당합니다. pH의 변화는 Cr의 금속 중심 주위의 상호 작용을 변화시킨다.6+, 또한 용액의 색상 (황색에서 오렌지색으로 또는 그 반대)에서 입증되었습니다. 다이 크로메이트는 다리 O3Cr-O-CrO3.

Cr (VI) 화합물은 인체 및 동물에 유해하고 심지어 발암 성이 있다는 특성이 있습니다.

어떻게? 연구에 의하면 CrO 이온42- 그들은 황산염을 운반하는 단백질의 작용에 의해 세포막을 가로 지른다 (두 이온은 실제로 비슷한 크기를 가진다).

세포 내의 물질을 환원시키는 것은 Cr (Ⅵ)을 Cr (Ⅲ)로 환원 시키며, 이는 거대 분자 (예 : DNA)의 특정 부위와 비가 역적으로 배위함으로써 축적되며,.

과량의 크롬으로 세포를 오염 시켰습니다. 막을 통해 다시 수송하는 메커니즘이 없어서이 세포를 떠날 수 없습니다..

Chrome 사용

염료 또는 안료로

Chromium은 다양한 유형의 직물 용 염료에서 순수 금속으로 또는 크롬 (III) 또는 크롬 (III)의 화합물을 사용하여 수행 할 수있는 크롬으로 금속 부품을 장식하는 보호에 이르기까지 다양한 용도로 사용됩니다. Cr (VI).

불화 크롬 (CrF)3)는 양모 옷감의 착색제로 사용됩니다. 황산 크롬 (Cr2(SO4)3)는 에나멜, 도자기, 페인트, 잉크, 니스를 착색하기위한 것이며 또한 금속을 크로메이트하는 역할을합니다. 및 크롬 산화물 (Cr2O3) 또한 매력적인 초록색이 필요한 곳에 사용합니다.

그러므로, 강렬한 색을 띠는 크롬 광물은 구조를 염색 할 수 있지만 그 후에 상기 화합물이 환경 또는 개인의 건강에 위험하거나 그렇지 않은 경우 사실이 발생합니다.

사실, 독성은 나무와 다른 표면을 곤충 공격으로부터 보호하기 위해 사용됩니다..

크롬 또는 야금

마찬가지로 소량의 크롬이 강철에 첨가되어 산화를 방지하고 밝기를 향상시킵니다. 이는 회백색 탄화물 (Cr3C2) 공기 중의 산소와 반응하기에 매우 강한.

크롬은 빛나는 표면을 얻기 위해 광택을 낼 수 있기 때문에 크롬 도금은 이러한 목적을 위해 더 저렴한 대안으로 은색 디자인과 색상을 사용합니다..

영양

크롬이 필수 요소로 간주 될 수 있는지, 즉 매일식이 요법에서 필수 불가결 한 요소인지에 대한 논쟁이 있습니다. 그것은 녹색 잎과 토마토와 같은 아주 작은 농도의 일부 음식에 존재합니다.

또한 크롬 폴리 니코 티 네이트와 마찬가지로 인슐린의 활성을 조절하고 근육 성장을 촉진시키는 단백질 보충제가 있습니다..

어디 있니??

크롬은 루비와 에메랄드와 같은 다양한 미네랄과 보석에서 발견됩니다. 크롬이 추출되는 주요 광물은 크로 마이트 (MCr2O4), 여기서 M은 산화 크롬이 결합 된 다른 금속 일 수있다. 이 광산은 남아프리카 공화국, 인도, 터키, 핀란드, 브라질 및 기타 국가에서 풍부합니다..

각 소스에는 하나 이상의 크롬 산염 변종이 있습니다. 이러한 방식으로, 각각의 M (Fe, Mg, Mn, Zn 등)에 대해 상이한 크롬 미네랄이 발생한다.

금속을 추출하기 위해서는 환원제의 작용에 의해 크롬의 금속 중심이 전자를 얻게하는 광물을 줄이는 것이 필요하다. 탄소 또는 알루미늄으로 이루어집니다.

FeCr2O4 + 4C => Fe + 2Cr + 4CO

또한, 크로 마이트가 발견된다 (PbCrO4).

보통, Cr 이온이 존재하는 모든 광물에서3+ 알을 대체 할 수있다.3+, 둘 다 약간 비슷한 이온 반경을 가진이 놀라운, 그러나 유해한 금속의 또 다른 자연적인 근원을 가져 오는 불순물을 구성한다..

참고 문헌

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  2. 위키 백과. (2018). 크롬 출처 : en.wikipedia.org
  3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (2018 년 4 월 6 일). Chrome과 Chromium의 차이점은 무엇입니까? 촬영 장소 : thoughtco.com
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  5. 화학 LibreTexts. Chromium의 화학. 가져온 것 : chem.libretexts.org
  6. 사울 1. 수패. (1991). 크롬의 화학 및 일부 결과 분석 문제. 검토 자 : ncbi.nlm.nih.gov
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