История открытия элемента

Содержание

Содержание.................................................................................................................................. 3

Введение........................................................................................................................................ 4

История открытия элемента................................................................................................. 5

Физические свойства.................................................................................................................. 8

Химические свойства элемента и его соединений.............................................................. 10

Соединения двухвалентного хрома.................................................................................... 13

Соединения трехвалентного хрома.................................................................................... 17

Соединения четырехвалентного хрома............................................................................. 21

Соединения шестивалентного хрома................................................................................. 23

Распространение в природе.................................................................................................... 29

Получение................................................................................................................................... 31

Анализ соединений хрома........................................................................................................ 35

Применение................................................................................................................................ 37

Влияние на организм человека................................................................................................ 40

Заключение................................................................................................................................. 47

Список используемой литературы........................................................................................ 48

Введение

Актуальность темы заключается в том, чтона сегодняшний день является важным систематизация знаний о химическом элементе хроме и его соединениях. Хром имеет важное региональное промышленное значение – например, Рязанский кожевенный завод, где при хромовом дублении используются основной сульфат хрома, сульфат и карбонат натрия.

Целью данной работы является описание химического элемента VI группы периодической таблицы элементов - ₂₄Cr .

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) изучение истории открытия элемента;

2) исследование его физических свойств;

3) детальное изучение химических свойств;

4) изучение свойств, которые проявляет элемент в соединениях;

5) изучение степени и мест распространения;

6) описание способов получения хрома;

7) описание способов определения элемента в соединениях и пробах;

8) изучение возможностей применения;

9) изучение влияния на организм.

История открытия элемента

Своеобразной родиной хрома оказалась Сибирь. В 1761 профессор химии Петербургского университета Иоганн Готтлоб Леман у восточного подножия Уральских гор на Березовском руднике обнаружил замечательный красный минерал, который при измельчении в порошок давал яркую желтую окраску. В 1766 Леман привез образцы минерала в Петербург. Обработав кристаллы соляной кислотой, он наблюдал прекрасный изумрудно-зеленый цвет раствора, получил белый осадок, в котором обнаружил свинец, загрязненный, по его мнению, примесями. Леман назвал минерал сибирским красным свинцом (plomb rouge de Sibérie), теперь известно, что это был крокоит (от греческого «krokos» – шафран) – природный хромат свинца PbCrO₄.

Немецкий путешественник и естествоиспытатель Петер Симон Паллас (Peter Simon Pallas) (1741–1811) возглавил экспедицию Петербургской Академии наук в центральные регионы России и в 1770 побывал на Южном и Среднем Урале, в том числе на Березовском руднике и, подобно Леману, заинтересовался крокоитом. Паллас писал: «Этот удивительный красный свинцовый минерал не встречается более ни в одном месторождении. При растирании в порошок становится желтым, и может быть использован в художественной миниатюре. Эта свинцовая руда бывает разного цвета, но чаще имеет цвет киновари. Кристаллы этого тяжелого минерала, имеющие форму неправильных пирамид, вкраплены в кварц, словно маленькие рубины…» [13]. Несмотря на редкость и трудность доставки крокоита с Березовского рудника в Европу (на это уходило почти два года), использование минерала в качестве красящего вещества было оценено по достоинству. В Лондоне и Париже конца XVII в. Все знатные особы ездили на каретах, покрашенных мелко растертым крокоитом, кроме того, лучшие образцы сибирского красного свинца пополняли коллекции многих минералогических кабинетов Европы.

В 1796 образец крокоита попал к профессору химии Парижской минералогической школы Никола Луи Вокелену (1763–1829), который проанализировал минерал, но не нашел в нем ничего кроме оксидов свинца, железа и алюминия. Продолжая исследования сибирского красного свинца, Вокелен прокипятил минерал с раствором поташа и после отделения белого осадка карбоната свинца получил желтый раствор неизвестной соли, которая, по его мнению, содержала калиевую соль неизвестной кислоты. При обработке его солью свинца образовывался желтый осадок, солью ртути – красный, а при добавлении хлорида олова раствор становился зеленым. Разлагая крокоит минеральными кислотами, он получил раствор «кислоты красного свинца», упаривание которой давало рубиново-красные кристаллы (сейчас понятно, что это был хромовый ангидрид). Прокалив их с углем в графитовом тигле, обнаружил после реакции множество сросшихся серых игольчатых кристаллов неизвестного до того времени металла. Вокелен констатировал высокую тугоплавкость металла и его устойчивость по отношению к кислотам.

Вокелен назвал новый элемент хромом (от греческого chromium – цвет, окраска), ввиду множества образуемых им разноцветных соединений. На основании своих исследований Вокелен впервые констатировал, что изумрудная окраска некоторых драгоценных камней объясняется примесью в них соединений хрома. Например, природный смарагд представляет собой окрашенный в глубокий зеленый цвет берилл, в котором алюминий частично замещен хромом.

Скорее всего, Вокеленом был получен не чистый металл, а его карбиды, о чем свидетельствует игольчатая форма полученных кристаллов, но Парижская Академия наук тем не менее зарегистрировала открытие нового элемента, и сейчас Вокелен справедливо считается первооткрывателем элемента № 24.

В 1798 Ловиц и Клапрот независимо от Вокелена обнаружили хром в образце тяжелого черного минерала (это был хромит FeCr₂O₄), найденного на Урале, но значительно севернее Березовского месторождения. В 1799 г. Ф.Тассерт (Tassaert) обнаружил новый элемент в том же минерале, найденном на юго-востоке Франции. Считается, что именно Тассерту впервые удалось получить относительно чистый металлический хром [13].

Вывод. Иоганн Готтлоб Леман у восточного подножия Уральских гор на Березовском руднике обнаружил красный минерал, который при измельчении в порошок давал яркую желтую окраску. Обработав кристаллы соляной кислотой, он наблюдал прекрасный изумрудно-зеленый цвет раствора, получил белый осадок, в котором обнаружил свинец, загрязненный, по его мнению, примесями. Леман назвал минерал сибирским красным свинцом (plomb rouge de Sibérie), теперь известно, что это был крокоит (от греческого «krokos» – шафран) – природный хромат свинца PbCrO₄.

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 a-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

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			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.