Хром: незаменимый микроэлемент, свойства и практические применения

Хром — минерал. Называется «незаменимым микроэлементом», так как малые количества хрома необходимы для здоровья человека. Существует две формы хрома. Трехвалентный хром содержится в пище и добавках, безопасен для людей. Другая форма — шестивалентный хром — известный токсин, вызывающий кожные проблемы и рак легких. Здесь рассматриваем только трехвалентный хром.

Хром используют при дефиците хрома. Также для диабета, высокого холестерина, гормонального расстройства с кистами на яичниках (СПКЯ) и других состояний, но достоверных научных доказательств эффективности для большинства нет. В этой статье обсуждаем хром как металл, его свойства и применение.

Что такое хром как металл?

Хром — химический элемент с символом Cr и атомным номером 24. Первый элемент 6-й группы. Стальной-серый, блестящий, твердый и хрупкий переходный металл. Хром — главный добавок в нержавеющей стали, придающий антикоррозионные свойства.

Хром ценят как металл, который можно полировать до зеркального блеска, сохраняя стойкость к потемнению. Полированный хром отражает почти 70% видимого спектра и почти 90% инфракрасного излучения.

Хромовая сталь ценятся за высокую коррозионную стойкость и твердость. Важное достижение в сталеплавлении — открытие того, что сталь можно сделать высокостойкой к коррозии и изменению цвета добавлением металлического хрома для получения нержавеющей стали. Нержавеющая сталь и хромовое покрытие вместе составляют 85% коммерческого использования.

Промышленное производство хрома идет из хромитовой руды (преимущественно FeCr₂O₄) в феррохром — железо-хромовый сплав — алюмотермическими или силикотермическими реакциями.

Феррохром затем используют для сплавов вроде нержавеющей стали. Чистый хромовый металл получают иным процессом: обжиг и выщелачивание хромита для отделения от железа, затем восстановление углеродом и алюминием.

Группа	6	Температура плавления	1907 °C, 3465 °F, 2180 K
Период	4	Температура кипения	2671 °C, 4840 °F, 2944 K
Блок	d	Плотность (г/см³)	7,15
Атомный номер	24	Относительная атомная масса	51,996
Состояние при 20 °C	Твердое	Ключевые изотопы	⁵²Cr
Электронная конфигурация	[Ar] 3d⁵4s¹	CAS номер	7440-47-3

Кто открыл хром?

Хром открыт (1797) французским химиком Никола-Луи Воклен и изолирован как металл годом позже; назван за разноцветные соединения. Он получил оксид хрома (CrO₃) смешением крокоита с соляной кислотой (HCl).

Хотя он считал, что метода изоляции хрома еще не существует, Воклен был приятно удивлен в 1798 году, обнаружив, что может получить металлический хром простым нагревом оксида хрома в угольной печи. Сегодня хром получают в основном нагреванием минерала хромит (FeCr₂O₄) в присутствии алюминия или кремния.

Свойства хрома

Хром — блестящий, хрупкий, твердый металл. Цвет серебристо-серый, может быть высоко полирован. Не тускнеет на воздухе, при нагревании горит и образует зеленый хромовый оксид. Хром нестабилен в кислороде, немедленно образуя тонкий оксидный слой, непроницаемый для кислорода и защищающий металл под ним.

Температура плавления хрома 1857±20 °C, кипения 2672 °C, удельная гравитация 7,18–7,20 (20 °C), валентности обычно 2, 3 или 6. Металл блестящий стальной-серый, принимает высокий полировку. Твердый и стойкий к коррозии.

Хром имеет высокую температуру плавления, стабильную кристаллическую структуру и умеренное тепловое расширение. Все хромовые соединения окрашены. Хромовые соединения токсичны.

Хромовый металл — химический элемент символом Cr и атомным номером 24. Первый элемент 6-й группы. Хром — довольно активный металл. Не реагирует с водой, но реагирует с большинством кислот. Соединяется с кислородом при комнатной температуре, образуя оксид хрома (Cr₂O₃). Оксид хрома образует тонкий слой на поверхности металла, защищая его от дальнейшей коррозии.

Обработка хрома

Хром (Cr) — блестящий, твердый, рефрактерный металл, плавящийся при 1857 °C (3375 °F) и кипящий при 2672 °C (4842 °F). В чистом виде стойок к обычной коррозии, поэтому применяется как гальваническое защитное покрытие для других металлов. Растворяется в неокисляющих минеральных кислотах, но не в царской воде или азотной кислоте, которые пассивируют металл.

Поскольку хром и хромосодержащие сплавы хрупки при комнатной температуре, их применение ограничено. Главное потребление — как легирующая добавка к железу. В количествах 10–26% хром придает стали коррозионную стойкость; также улучшает закаляемость, износостойкость и высокотемпературную прочность.

Как минерал хромит, хром широко используется как огнеупорный материал. Другие хромовые химикаты — пигменты и дубילные агенты.

Применение хрома

Твердый, серебристый металл с синеватым отливом. Хром используют для закалки стали, производства нержавеющей стали (названой так, так как не ржавеет) и получения нескольких сплавов.

Хромовое покрытие дает полированное зеркальное завершение стали. Хромированные детали авто и грузовиков (бамперы) когда-то были очень распространены. Можно хромировать пластики, часто в сантехнических арматурах.

Около 90% всей кожи дубят с хромом. Однако отходы токсичны, ищут альтернативы. Хромовые соединения — промышленные катализаторы и пигменты (ярко-зеленый, желтый, красный, оранжевый). Рубины получают красный цвет от хрома, стекло с хромом — изумрудно-зеленое.

Хром как элемент и его применения

У хрома множество применений. Некоторые:

• Фторид хрома (CrF₃): печать, окраска, мольная защита шерстяных тканей
• Оксид хрома (Cr₂O₃): зеленый пигмент (краситель) в красках, битумной кровеле, керамических материалах; огнеупорные кирпичи; абразив
• Сульфат хрома (Cr₂(SO₄)₃): зеленый пигмент в красках, керамике, глазурях, лаках, чернилах; хромирование
• Борид хрома (CrB): огнеупор; высокотемпературный электрический проводник
• Диоксид хрома (CrO₂): покрытие для магнитных лент («хромовые» ленты)
• Хексакарбонил хрома (Cr(CO)₆): катализатор; добавка в бензин

Часто задаваемые вопросы

Для чего используется хромовый металл?

Твердый, серебристый металл с синеватым отливом. Хром закаляет сталь, производят нержавеющую сталь (названу так, как не ржавеет), получают несколько сплавов. Хромовое покрытие дает полированное зеркальное завершение стали.

Хром — дешевый металл?

Как блестящий элемент, хром почти непобедим: дешев, легко гальванируется, не корродирует и, конечно, очень блестит. Серебро тоже блестит, но быстро потемнеет.

Насколько прочен хромовый металл?

С рейтингом 8,5 по шкале Мооса хром — самый твердый металл на планете (легко опережает титан, оцененный всего в 6).

Является ли хром токсичным металлом?

Хром как чистый металл не имеет неблагоприятного эффекта. Небольшой токсичный эффект приписывается трехвалентному хрому при очень больших дозах. Острая и хроническая токсичность хрома в основном вызваны шестивалентными соединениями.

Токсичен ли хром для людей?

Исследования на людях ясно установили, что вдыхаемый хром (VI) — канцероген для человека, повышает риск рака легких. Животные эксперименты показали, что хром (VI) вызывает опухоли легких при вдыхании.

Хороший ли металл хром?

Нержавеющая сталь и хромовое покрытие (гальваническое с хромом) вместе составляют 85% коммерческого использования. Хром также высоко ценится как металл, который можно высоко полировать, сохраняя стойкость к потемнению.

Хром природный или синтетический?

Природно встречается в соединениях в земной коре. Однако потребление высоких доз хрома в загрязненной питьевой воде или вдыхание паров нагретого элемента может вызвать язвы, рак и другие проблемы со здоровьем.

5 применений хрома?

Применения хрома в химической промышленности. Основное — гальваника, дубильство, печать, окраска, медицина, топливо, катализаторы, окислители, спички, ингибиторы коррозии металлов. Одновременно металлический хром стал одним из важнейших гальванических металлов.

Можно ли ковать хром?

Чистый хром (как многие другие цветные металлы) закаляется при деформации. Это делает его неподходящим для ковки — получающееся лезвие было бы очень хрупким.

Что плохого в хроме?

Хром VI — самая опасная форма, может вызывать аллергические реакции, кожную сыпь, раздражение носа, носовые кровотечения, язвы, ослабление иммунитета, изменение генетического материала, повреждение почек и печени, вплоть до смерти.

Токсичен ли хромовый налет (ржавчина)?

Фактически, в пересчете на грамм, хром не считается особенно токсичным по сравнению с другими металлами, даже при попадании внутрь.

Токсичен ли хром в нержавеющей стали?

Токсикологические исследования показывают, что пероральные дозы никеля и хрома могут вызывать кожные неблагоприятные реакции (дерматит). Дополнительные диетические источники, такие как выщелачивание из нержавеющей посуды при приготовлении пищи, не 잘 изучены.

Стойк ли хром к коррозии?

Хотя хром корродирует похожим образом, его оксид Cr₂O₃ образует твердый поверхностный слой, предотвращающий реакцию кислорода с железом. Более коррозионностойкие нержавеющие стали (в строительстве) содержат молибден и хром.

Почему хром предотвращает ржавление?

Хром соединяется с кислородом раньше железа, образуя слой хромового оксида. Этот слой высоко стойок к коррозии, предотвращает ржавление и защищает базовый металл.

Какой металл хром?

Хром (Cr), химический элемент 6-й группы (VIb) периодической таблицы, твердый стальной-серый металл, принимающий высокий полировку, используемый в сплавах для повышения прочности и коррозионной стойкости.

Хороший ли проводник электричества хром?

Хром. Не очень хороший электрический проводник, но имеет применения в этой области. Борид хрома (CrB) используется как высокотемпературный электрический проводник. Есть много других применений для этого металла.

Как делают хром?

Чистый хром производят либо термическим восстановлением Cr₂O₃ алюминием, либо электролизом трехвалентных растворов хрома. Алюмотермический процесс начинается с обжига мелкой руды, соды, извести на воздухе при 1100 °C (2000 °F).

Почему хром в нержавеющей стали?

Хром критичен для производства нержавеющей стали. Большинство нержавейки содержит ~18% хрома; он закаляет и закаляет сталь, повышает стойкость к коррозии, особенно при высоких температурах. Хромосодержащие пигменты попадают в косметику.

Читайте также

• Что такое чугун? Типы, свойства, применение
• Материал графит | Свойства, применение, типы графита