Хром

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: ⁵⁰Cr (4,35%), ⁵²Cr (83,79%), ⁵³Cr (9,50%) и ⁵⁴Cr (2,36%); известно 9 искусственных радиоактивных изотопов хрома с массовыми числами от 45 до 57, из которых наибольшее значение как изотопный индикатор имеет ⁵¹Cr (Т_1/2 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 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/м³, 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.

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.

Среднее содержание хрома в земной коре 8,3•10^-3% (по массе). Хром — характерный элемент ультраосновных пород, с которыми связаны все промышленные месторождения этого металла. Количество хрома в ультраосновных породах составляет 2•10^-1%; основные породы (2•10^-2%), средние (5• 10^-3%) и кислые горные породы (2,5•10^-3%) содержат меньше хром, осадочные породы 1•10^-2%. Известно более 20 минералов хрома, из которых промышленно важными являются хромшпинелиды.

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.