Теоретическое введение. Хром – элемент VI В группы

Хром – элемент VI В группы. Строение его электронной оболочки 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹. У атома хрома шесть валентных электронов: один на 4s- подуровне последнего уровня (4s¹)и пять на 3d –подуровне предпоследнего энергетического уровня (3d⁵). В атоме ₄₂Mo достраивается d-подуровень предпоследнего уровня. При этом у атома молибдена электронная конфигурация (n-1)d⁵s¹, а у атома вольфрама 5d⁴6s². Максимальная степень окисления этих металлов +6.Для молибдена и вольфрама характерна в соединениях промежуточная степень окисления +4, для хрома +3. В химических соединениях хром проявляет различные степени окисления : +2, +3, +6; наиболее устойчивая степень окисления хрома +3. Хром – твердый блестящий металл, плавящийся при 1890⁰С; плотность его 7,19 г/см³. При комнатной температуре хром устойчив по отношению к воде и воздуху. В ряду стандартных электродных потенциалов хром стоит между цинком и железом. Стандартный электродный потенциал хрома φ⁰= -0,71. В, поэтому хром растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах с выделением водорода и образованием солей хрома Cr³⁺. Азотная кислота, концентрированная серная, царская водка пассивируют хром, увеличивая его потенциал до +1,2 В (по отношению к стандартному водному электроду). Пассивированный хром подобен благородным металлам. Атомные и ионные радиусы молибдена и вольфрама близки по значению, поэтому эти металлы сходны по физическим и химическим свойствам, но существенно отличаются от хрома. При переходе от хрома к вольфраму восстановительная активность металлов несколько понижается. Молибден и вольфрам отличаются слабо выраженными свойствами пассивироваться. Кислород взаимодействует с этим металлами при температуре выше 600⁰С. Молибден и вольфрам окисляется фтором при обычной температуре, а хром при нагревании; молибден и вольфрам растворяются только в азотной, концентрированной серной кислотах и “царской водке” при нагревании. Для молибдена и вольфрама устойчивы оксиды MoO₂, WO₂, MoO₃ и WO₃. Оксид MoO₃ плохо растворим в воде; с водой он образует малорастворимую молибденовую кислоту. Оксид WO₃ еще менее растворим в воде. Оба эти соединения, проявляя кислотные свойства, взаимодействуют со щелочами, образуя соли - молибдаты и вольфраматы.

Хром образует три оксида: CrO (основной), Cr₂O₃ (амфотерный) и CrO₃ (кислотный). Соответственно этим трем оксидам известны и гидроксиды хрома. Основной гидроксид Cr(OH)₂, как и все соединения хрома со степенью окисления +2, неустойчив, в реакциях является сильным восстановителем, легко окисляется кислородом воздуха с образованием Cr(OH)₃.

4Cr(OH)₂↓ + O₂ + 2H₂O = 4Cr(OH)₃

Гидроксид Cr(OH)₃ имеет амфотерный характер и растворяется в кислотах с образованием солей хрома (III), а в щелочах – с образованием растворов гидроксохромитов:

Cr(OH)₃↓+ 3NaOH = Na₃[Cr(OH)₆]

Cr(OH)₃↓+ 3OH– = [Cr(OH)₆]³–

или

Cr(OH)₃↓ + OH–= [Cr(OH)₄]^–

Соли хрома (III) в водных растворах сильно гидролизованы создают кислую реакцию среды и легко превращаются в основные соли:

CrCl₃+ H₂O ↔ CrOHCl₂+ HCl

или

Cr³⁺+ H₂O ↔ CrOH²⁺+ H⁺

Гидролиз сульфида и карбоната хрома протекает необратимо с образованием гидроксида хрома и сероводородной или угольной кислот. Хром в щелочной среде является хорошим восстановителем, в присутствии окислителей соли Cr(III) они легко переходят в хроматы:

2K₃[Cr(OH)₆] + 3Br₂+ 4KOH= 2K₂CrO₄+ 6KBr + 8H₂O

или

[Cr(OH)₆]^3-+ 2OH--3ē = CrO Теоретическое введение. Хром – элемент VI В группы - student2.ru + 4Н₂О

Кислотному оксиду хрома CrO₃соответствуют две кислоты: хромовая H₂CrO₄и двухромовая H₂Cr₂O₇. Обе кислоты существуют только в растворе, но соли их устойчивы. Соли хромовой кислоты называются хроматами, а двухромовой – дихроматами. Хромат-ион СrO Теоретическое введение. Хром – элемент VI В группы - student2.ru желтого цвета, а дихромат-ион Cr₂O₇²- оранжевого цвета. Хроматы могут обратимо переходить в дихроматы:

_Н⁺

2CrO₄^2-+H⁺ Теоретическое введение. Хром – элемент VI В группы - student2.ru Cr₂O₇^2- + OH-