Химия - это просто

Популярно о химии

· Что такое химия
· Периодическая таблица

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

· Водород
· Бор
· Углерод
· Азот
· Кислород
· Алюминий
· Кремний
· Фосфор
· Сера
· Хлор
· Хром
· Марганец
· Железо
· Медь
· Цинк
· Серебро
· Золото
· Ртуть

ОБЩАЯ ХИМИЯ

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Оксид хрома CrO(II)

Низший оксид для элементов 6-й группы состава MeO получен только для хрома.

Физические свойства CrO(II):

• тугоплавкий порошок черного цвета;
• нерастворим в воде;
• устойчив на воздухе.

Химические свойства CrO(II):

• типичный основной оксид;
• реагирует с кислотами:
  CrO+2HCl = CrCl₂+H₂O;
• является сильным восстановителем;
• воспламеняется при нагревании или растирании на воздухе, сгорая до Cr₂O₃;
• при высокой температуре (1000°C) "забирает" кислород у углекислого газа:
  
• 2CrO+CO₂ → Cr₂O₃+CO;
• в инертной атмосфере нагревание CrO (700°C) приводит к диспропорционированию:
  3CrO → Cr₂O₃+Cr
• CrO(II) получают путем воздействия на амальгаму хрома кислородом воздуха:
  2Cr+O₂ = 2CrO

Гидроксид хрома Cr(OH)₂(II)

Физические свойства Cr(OH)₂(II):

• вещество коричнево-желтого цвета;
• нерастворим в воде;
• быстро окисляется на воздухе.

Химические свойства Cr(OH)₂(II):

• проявляет оснОвные свойства;
• реагирует с кислотами:
  Cr(OH)₂+H₂SO₄ = CrSO₄+2H₂O
• Cr(OH)₂(II) получают, как продукт реакции солей хрома с щелочью в отсутствии кислорода:
  CrCl₂+2NaOH = Cr(OH)₂↓+2NaCl

Соединения хрома со степенью окисления +2 являются неустойчивыми, легко окисляются кислородом воздуха в более устойчивые соединения хрома со степенью окисления +3:
4Cr(OH)₂+O₂+2H₂O = 4Cr(OH)₃

Оксид хрома Cr₂O₃(III) - хромовая охра

Cr₂O₃ в мелкоизмельченном состоянии применяют в качестве абразивного материала (паста ГОИ), зеленого пигмента, катализатора в органическом синтезе. Оксид хрома (III) является основной добавкой к корунду при выращивании искусственных рубинов, используемых в ювелирной промышленности и часовом деле, а также в качестве лазерного материала в оптоэлектронике.

Физические свойства Cr₂O₃(III):

• тугоплавкий порошок серо-зеленого цвета, имеющий структуру корунда (α-Al₂O₃);
• нерастворим в воде;
• обладает высокой твердостью;
• меняет свой цвет от светло-зеленого до черного в зависимости от размеров кристаллов;
• при н.у. является полупроводником;
• при нагревании порошок приобретает коричневый цвет, при охлаждении зеленая окраска возвращается;
• Cr₂O₃ с корундом образует твердые растворы, в которых катионы хрома и алюминия заполняют пустоты анионной решетки, такие твердые растворы с содержанием Cr₂O₃ до 10% имеют красный цвет, и в природе известны под названием рубин, который является драгоценным камнем-минералом. Твердые растворы в которых содержание оксида хрома превышает 10%, имеют зеленый цвет (окраска твердого раствора зависит от расстояния связи металл-кислород).

Химические свойства Cr₂O₃(III):

• Cr₂O₃ амфотерный оксид - самое устойчивое соединение хрома;
• при н.у. плохо растворим в кислотах и щелочах;
• при сплавлении с щелочами (карбонатами щелочных металлов) образует метахромиты:
  Cr₂O₃+2KOH = 2KCrO₂+H₂O
  Cr₂O₃+Na₂CO₃ = 2NaCrO₂+CO₂↑
• с кислотами образует соли:
  Cr₂O₃+6HCl = 2CrCl₃+3H₂O
• с щелочами образует комплексные соединения хрома:
  Cr₂O₃+6KOH+3H₂O = 2K₂[Cr(OH)₆]
• в промышленности Cr₂O₃ получают восстановлением дихромата калия серой или коксом:
  K₂Cr₂O₇+S = Cr₂O₃+K₂SO₄
• Cr₂O₃ также можно получить разложением дихромата аммония или прокаливанием гидроксида хрома:
  (NH₄)Cr₂O₇ = Cr₂O₃+N₂+4H₂O
  2Cr(OH)₃ = Cr₂O₃+3H₂O

Гидроксид хрома Cr(OH)₃(III)

Физические свойства Cr(OH)₃(III):

• амфотерный малоустойчивый гидроксид различной окраски (голубой, фиолетовой, зеленой), которая зависит от условий получения;
• имеет различную химическую активность;
• плохо растворим в воде.

Химические свойства Cr(OH)₃(III):

• реагирует с кислотами с образованием солей:
  Cr(OH)₃+3H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃+6H₂O
• реагирует с щелочами с образованием комплексных соединений хрома:
  Cr(OH)₃+NaOH = Na[Cr(OH)₄]
• осаждается при действии щелочей на соли хрома:
  Cr(OH)₃+3NaOH = Cr(OH)₃↓+3NaCl
• выпавший в осадок гидрооксид хрома растворим в кислотах:
  Cr(OH)₃+3HCl = CrCl₃+3H₂O
• и в избытке щелочей:
  Cr(OH)₃+3NaOH = Na₃[Cr(OH)₆]

Оксид хрома CrO₂(IV) (диоксид хрома)

Диоксид хрома применяется в производстве элементов памяти для компьютеров.

• все диоксиды элементов 6-й группы (Cr, Mo, W) имеют структуру рутила;
• не реагируют с водой и щелочами;
• диоксид хрома имеет черную окраску, обладает металлической проводимостью, является ферромагнетиком;
• диоксиды, как промежуточный прдукт реакции, получают при разложении или восстановлении высших оксидов (VI) соответствующих металлов, при темературах 250°(Cr), 450°C(Mo), 600°C(W):
  3(NH₄)Cr₂O₇ → 6CrO₂+2N₂+9H₂O+2NH₃
  MoO₃+H₂ → MoO₂+H₂O
  WO₃+H₂ → WO₂+H₂O
• диоксид хрома получают нагреванием Cr₂O₃ в кислороде при 300°C и высоком давлении;
• устойчивость диоксида возрастает в ряду от хрома к вольфраму.

Оксид хрома CrO₃(VI) (хромовый ангидрид)

Физические свойства CrO₃(VI):

• кристаллы красно-фиолетового цвета;
• разлагаются при комнатной температуре;
• расплывается на воздухе по причине высокой гигроскопичности;
• хорошо растворим в воде.

Химические свойства CrO₃(VI):

• CrO₃(VI) является кислотным оксидом;
• растворяясь в воде, образует хромовые кислоты:
  • хромовая кислота: CrO₃+H₂O(изб) = H₂CrO₄
  • дихромовая кислота: 2CrO₃+H₂O(нед) = H₂Cr₂O₇
• реагирует с основаниями:
  CrO₃+2KOH = K₂CrO₄+H₂O
• CrO₃ окисляет углерод, серу, фосфор, йод, образуя оксид хрома (III):
  4CrO₃+3S = 3SO₂+2Cr₂O₃
• нагретый до температуры выше 250°C, триоксид хрома разлагается на молекулярный кислород и оксид хрома (III):
  4CrO₃ = 2Cr₂O₃+3O₂

Триоксид хрома получают действием концентрированной серной кислоты на концентрированные растворы хроматов/дихроматов калия/натрия:
K₂Cr₂O₇+H₂SO₄ = 2CrO₃↓+K₂SO₄+H₂O

Гидроксиды хрома

К гидроксидам хрома относятся две кислоты - хромовая и дихромовая, существующие только в водных растворах, но образующие очень устойчивые соли - хроматы и дихроматы соответственно. Хроматы окрашивают раствор в желтый цвет; дихроматы - в оранжевый.

Кислоты образуются в результате взаимодействия с водой триоксида хрома - если вода присутствует в избытке, образуется хромовая кислота, если в недостатке - дихромовая:
CrO₃+H₂O(изб) = H₂CrO₄
2CrO₃+H₂O(нед) = H₂Cr₂O₇

Примечательно, что хромат-ионы и дихромат-ионы при изменении среды растворов без проблем переходят друг в друга, меняя при этом окраску раствора:

• в кислой среде хроматы переходят в дихроматы, меняя желтый цвет раствора на оранжевый:
  2CrO₄^2-+2H⁺ ↔ Cr₂O₇^2-+H₂O
  2K₂CrO₄+H₂SO₄ ↔ K₂Cr₂O₇+K₂SO₄+H₂O
• в щелочной среде все происходит наоборот - дихроматы переходят в хроматы, а оранжевый цвет раствора меняется на желтый:
  Cr₂O₇^2-+2OH^- ↔ 2CrO₄^2-+H₂O
  K₂Cr₂O₇+2KOH = 2K₂CrO₄+H₂O

Хроматы получают сплавлением хромистого железняка или оксида хрома (III) с карбонатами в присутствии кислорода (t=1000°C):
4Fe(CrO₂)₂+8Na₂CO₃+7O₂ = 8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂

Дихроматы получают из растворов хроматов, подкисляя их.