クロム、化学元素：記述、特性、公式および特性

クロムは原子番号24の化学元素です。硬く光沢があり、灰色のスチールの金属で、磨きがよく、退色しません。 ステンレス鋼などの合金やコーティングとして使用されます。 人体は砂糖の代謝に少量の三価クロムを必要とするが、Cr（VI）は非常に毒性が高い。

様々なクロム化合物、例えば酸化クロム（III）およびクロム酸鉛は、明るく着色され、塗料および顔料に使用される。 ルビーの赤色は、この化学元素の存在によるものです。 いくつかの物質、特に 重クロム酸カリウム および 重 亜硫酸ナトリウムは、有機化合物を酸化するために使用される酸化剤であり（硫酸と一緒に）、実験室皿を洗浄する。 さらに、酸化クロム（VI）は、磁気テープの製造に使用される。

発見と語源

化学元素クロムの発見の歴史は以下の通りである。 1761年、ヨハン・ゴットロブ・レーマンはウラル山脈でオレンジ色の鉱物を発見し、それを「シベリアの赤い鉛」と呼んだ。 それは誤ってセレンと鉄との鉛の化合物であると特定されたが、その物質は実際には化学式PbCrO _4で鉛クロメートであった。 今日はミネラルクラウンとして知られています。

1770年にピーター・シモン・パラスは、レーマンが赤鉛鉱物を発見した場所を訪問しました。この鉱物は、塗料中の顔料に非常に有用な性質を持っていました。 シベリアの赤い鉛をペイントとして使用することは急速に進んでいます。 さらに、Crocoteの明るい黄色がファッショナブルになりました。

1797年、ニコラス・ルイス・ボーケリンは赤い鉛鉱石のサンプルを受け取りました。 Crocoteを塩酸と混合することにより、彼はCrO ₃酸化物を得た。 化学元素としてのクロムは1798年に単離された。 Voklenは酸化物を木炭で加熱することによってそれを受け取った。 彼はまた、ルビーやエメラルドのような貴石の痕跡を検出することができました。

1800年代、Crは主に塗料と日焼け塩の組成に使用されました。 現在、金属の85％が合金に使用されています。 残りは、化学工業、耐火材料およびファウンドリ業界で使用されています。

化学元素クロムの発音は、ギリシャ語のχρμμαに対応します。これは、χρμμαから得ることができる多数の色の化合物のために、「色」を意味します。

抽出と生産

要素はクロマイト（FeCr ₂ O ₄ ）から作られています。 世界のこの鉱石の約半分が南アフリカで採掘されています。 さらに、カザフスタン、インド、トルコは主要生産国です。 探鉱されたクロマイトの堆積物は十分であるが、地理的にはカザフスタンと南部アフリカに集中している。

天然金属クロムの析出物はまれであるが、そうである。 例えば、それはロシアのUdachnaya鉱山で採掘されます。 それはダイヤモンドが豊富な キンバーライトパイプで あり、還元環境は純粋なクロムとダイヤモンドを形成するのに役立っています。

金属の工業生産のために、クロマイト鉱石は溶融アルカリ（苛性ソーダ、NaOH）で処理される。 同時に、クロム酸ナトリウム（Na ₂ CrO ₄ ）が形成され、これは、炭素によってCr ₂ O ₃酸化物に還元される。 金属は、アルミニウムまたはシリコンの存在下で酸化物を加熱することによって得られる。

2000年には約1500万トンのクロマイト鉱石が採掘され、400万トンのクロム鉄合金の70％がフェロクロムに加工され、およそ25億ドルの市場価値があった。

主な特徴

クロムの化学元素の特徴は、それが周期表の第4周期の遷移金属であり、バナジウムとマンガンの間に位置するという事実による。 VIグループに含まれています。 それは1907℃の温度で融解する。 酸素の存在下では、クロムは急速に酸化物の薄い層を形成し、金属が酸素とのさらなる相互作用から保護する。

遷移元素として、異なる比で物質と反応する。 従って、それは異なる 酸化度を 有する化合物を形成 する。 クロムは基底状態が+2、+ 3、+6の化学元素であり、そのうち+3が最も安定している。 さらに、まれに、状態+1、+4、+5が観測されます。 酸化状態+6のクロム化合物は強い酸化剤である。

Chromeはどのような色ですか？ 化学元素は 陽極酸化されたアルミニウムに ルビー色合いを与える。 金属 を 研磨する ために使用されるCr ₂ O _3は 、「クロムグリーン」と呼ばれる顔料としても使用される。 その塩はガラスをエメラルドグリーンの色で着色します。 クロムは、その存在がルビーを赤色にする化学元素である。 したがって、合成ルビーの製造に使用されます。

同位体

クロム同位体は、原子量が43〜67である。通常、この化学元素は、3つの安定した形態、すなわち、 ⁵² Cr、 ⁵³ Crおよび⁵⁴ Crからなる。 これらのうち、 ⁵² Crが最も一般的である（全天然クロムの83.8％）。 さらに、19の放射性同位体が記載されているが、その中で最も安定なものは半減期が1.8×10 ¹⁷年を超える⁵⁰ Crである。 ⁵¹ Crでは、半減期は27.7日であり、他のすべての放射性同位体では24時間を超えず、ほとんどが1分未満である。 要素には2つのメタ状態もあります。

地殻内のクロムの同位体は、原則として、地質学に応用されるマンガンの同位体を伴う。 ⁵³ Crが放射性崩壊⁵³ Mnに形成される。 Mn / Cr同位体比は、太陽系の初期の歴史に関する他の情報を支持する。 異なる隕石からの⁵³ Cr / ⁵² CrとMn / Cr比の変化は、新しい原子核が太陽系の形成直前に作られたことを証明している。

化学元素クロム：性質、化合物の式

三酸化クロムとしても知られている酸化クロム（III）は、この化学元素の4つの酸化物の1つです。 それはクロマイトから得られる。 エナメルおよびガラス塗装のための顔料として使用されるとき、緑色化合物は一般に「クロムグリーン」と呼ばれる。 酸化物は酸に溶解し、塩を形成し、溶融したアルカリ - クロマイトに溶ける。

二クロム酸カリウム

K ₂ Cr ₂ O ₇は強力な酸化剤であり、実験室器具を有機材料から浄化するための手段として好まれる。 これを行うには、飽和溶液を 濃硫酸 で使用し ます。 しかし時々、後者のより高い溶解度に基づいて、重クロム酸ナトリウムで置き換えられる。 さらに、それは有機化合物の酸化プロセスを調節し、第一級アルコールをアルデヒドに変換し、次いで二酸化炭素に変換することができる。

重クロム酸カリウムはクロムの皮膚炎を引き起こす可能性があります。 クロムはおそらく感作の原因であり、特に手や前腕の皮膚炎の発症につながり、慢性で治療が困難である。 Cr（VI）の他の化合物と同様に、重クロム酸カリウムは発癌性である。 手袋と適切な保護具を使用して取り扱う必要があります。

クロム酸

この化合物は、仮定的なH ₂ CrO ₄構造を有する。 クロム酸や二クロム酸は自然界には存在しませんが、その陰イオンはさまざまな物質に含まれています。 販売されている "クロム酸"は、実際には酸無水物 - 三酸化物CrO ₃です。

鉛クロム（II）

PbCrO ₄は明るい黄色を呈し、実質的に水に不溶である。 このため、イエロークラウンと呼ばれる着色顔料としての用途がありました。

Crおよび五価結合

クロムは、五価結合を形成する能力によって区別される。 この化合物は、Cr（I）および炭化水素ラジカルによって生成される。 2つのクロム原子の間に5価の結合が形成される。 その式はAr-Cr-Cr-Arと書くことができ、Arは特定の芳香族基である。

アプリケーション

クロムは化学的要素であり、その特性は様々な異なる用途を提供しており、そのいくつかは以下に列挙されている。

これは金属に耐食性と光沢のある表面を与えます。 したがって、クロムは、ステンレス鋼のような合金の一部であり、例えば、カトラリーに使用される。 クロムめっきの塗布にも使用されます。

クロムは様々な反応の触媒です。 それから、レンガを燃やすための形が作られます。 彼の塩は皮膚を日焼けさせる。 二クロム酸カリウムは、有機化合物、例えばアルコールおよびアルデヒドの酸化ならびに実験室用器具の洗浄に使用される。 布地の染色の定着剤として機能し、写真や写真印刷にも使用されています。

CrO ₃は、 酸化鉄 を有するフィルムよりも優れた特性を有する磁気テープ（例えば、オーディオ記録用）の製造に使用される 。

生物学における役割

三価クロムは、人体内の糖の代謝に必要な化学的要素です。 対照的に、六価クロムは非常に有毒である。

予防措置

金属クロムおよびCr（III）化合物は一般的に健康に有害であるとは考えられていませんが、Cr（VI）を含む物質は摂取または吸入すると有毒になります。 これらの物質のほとんどは目、皮膚、粘膜を刺激します。 一定の曝露に曝されると、クロム（VI）化合物は未処理のまま放置すると眼の損傷を引き起こすことがある。 さらに、それは認識された発癌物質です。 この化学元素の致死量は、茶さじの約半分です。 世界保健機関（WHO）の勧告によると、飲料水中のCr（VI）の最大許容濃度は0.05 mg / lである。

クロム化合物は染料および皮膚の日焼けに使用されるので、環境洗浄および修復が必要な放棄された工業用物体の土壌および地下水によく見られる。 Cr（VI）を含むプライマーは、航空宇宙産業および自動車産業において依然として広く使用されている。

要素のプロパティ

クロムの主な物性は以下の通りです：

• 原子番号：24。
• 原子量：51,996。
• 融点：1890℃
• 沸点：2482℃
• 酸化度：+2、+3、+6。
• 電子構成：[Ar] 3d ⁵ 4s ¹ 。