Химия - это просто

Популярно о химии

Что такое химия
Периодическая таблица:
· · Металлы
· · Неметаллы
· · Атомы 1(Ia) группы
· · Атомы 2(IIa) группы
· · Атомы 4(IVb) группы
· · Атомы 5(Vb) группы
· · Атомы 6(VIb) группы
· · Атомы 13(IIIa) группы
· · Атомы 14(IVa) группы
· · Атомы 15(Va) группы
· · Атомы 16(VIa) группы
· · Атомы 17(VIIa) группы
· · Атомы 18(0) группы
· · Переходные металлы

ОБЩАЯ ХИМИЯ

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Атомы элементов 6(VIb) группы

Электронные формулы инертных газов:

• He - 1s²;
• Ne - 1s²2s²2p⁶;
• Ar - 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶;
• Kr - [Ar]3d¹⁰4s²4p⁶;
• Xe - [Kr]4d¹⁰5s²5p⁶;

• Получение и применение Cr, Mo, W

В 6 группу (VIb группу по старой классификации) периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева входят 4 элемента: хром, молибден, ванадий, сиборгий (см. таблицу выше). Это металлы, имеющие по 6 валентных электронов.

Самым распространенным в природе элементом 6-й группы является хром (0,012% по массе), а молибден (0,0003%) и вольфрам (0,0001%) относятся к редким и рассеянным элементам.

Важнейшие промышленные минералы хрома:

• хромистый железняк FeCr₂O₄
• крокоит PbCrO₄
• хромовая охра Cr₂O₃

Молибден и вольфрам находятся в природе в составе полевых шпатов и пироксенов.

Важнейшие минералы молибдена:

• молибденит MoS₂
• вульфенит PbMoO₄
• повеллит CaMoO₄

Важнейшие минералы вольфрама:

• шеелит CaWO₄
• вольфрамит (Fe,Mn)WO₄

Первым, как ни странно, был открыт молибден (обычно, в группах первым открывался элемент с наименьшим порядковым номеров в Периодической таблице) - это сделал в 1778 году швед К.Шееле, получивший из молибденита оксид молибдена MoO₃, из которого четырьмя годами позже Р.Хьельм выделил чистый молибден, название которого с греческого переводится, как "свинец".

Примерно в это же время был открыт и вольфрам - в 1781 году тот же К.Шееле со своим коллегой Т.Вергманом выделили оксид нового элемента из шеелита, а через два года испанцы Дж. и Ф. д'Элуар выделили этот же элемент из вольфрамита. Свое название вольфрам получил от немецкого Wolf Rahm (волчья пена) - средневековые металлурги отмечали, что вольфрамит "пожирает" олово, как "волк пожирает овцу" - в процессе выплавки олова, большая его часть терялась в виде шлаковых отходов, поскольку вольфрамит препятствовал восстановлению этого металла.

Хром был открыт только в 1797 году французом Л. Вокленом, который получил раствор желтого цвета в процессе кипячения крокоита (который французу прислал русский геолог Паллас) с поташом:

3PbCrO4+3K2CO3+H2O = Pb3(CO3)2(OH)2↓+3K2CrO4+CO2↑

Из полученного раствора химик выделил хромат калия, затем, хромовый ангидрид из которого углем восстановил хром.

Сиборгий был синтезирован в 1974 году. Сделали это независимо друг от друга американская группа исследователей из Беркли, которой руководил А.Гиорсо, и советские ученые под руководством Г.Н.Флёрова. Элемент получил свое название в честь американского ученого Г. Сиборга.

Радиусы атомов и ионов элементов 6 группы, по аналогии с элементами 4 и 5 групп, возрастают в группе сверху-вниз, от хрома к молибдену, а затем, практически не меняются от молибдена к вольфраму, по причине, так называемого, лантаноидного сжатия. Однако, в отличие от пар цирконий-гафний и ниобий-тантал, пара молибден-вольфрам имеет гораздо более сильные различия в своих свойствах, что объясняется ослаблением влияния лантаноидного сжатия на свойства атомов, по мере удаления от третьей группы.

Элементы 6-й группы могут проявлять степени окисления в широком диапазоне - от -4 до +6, при этом устойчивость соединений в высших степенях окисления возрастает в ряду от хрома к вольфраму.

Примеры ионов и соединений элементов 6-й группы в различных степенях окисления:

• -4: Na₄[Cr(CO)₄]
• -2: Na₂[Cr(CO)₅], Na₂[W(CO)₅]
• -1: Na₂[Cr₂(CO)₁₀], Na₂[Mo₂(CO)₅]
• 0: Cr(CO)₆, W(CO)₆
• +2: CrF₂, CrS, [Mo₂Cl₈]^4-, (CH₃)₂W(P(CH₃)₃)₄
• +3: [CrCl₄]^-, [Cr(NH₃)₆]³⁺, [Mo₂(HPO₄)₄]^2-
• +4: K₂[CrF₆], [WCl₆]^2-
• +5: K₂[CrOCl₅], [WF₆]^-
• +6: CrO₄^2-, CrF₆, MoO₄^2-

Физические свойства Cr, Mo, W

• металлы светло-серого цвета с объемно-центрированной кубической кристаллической решеткой;
• вольфрам является одним из самых тяжелых и тугоплавких металлов;
• все металлы являются парамагнетиками, хорошими электропроводниками, обладают очень высокой твердостью;
• чистые металлы обладают высокой пластичностью (снижается сверху-вниз в группе), которая резко снижается при наличии даже небольшого кол-ва примесей.

Химические свойства Cr, Mo, W

Химические свойства хрома подробно описаны на странице "Хром".

Молибден и вольфрам не растворяются в кислотах-неокислителях, несмотря на тот факт, что эти металлы стоят левее водорода в ряду напряжений металлов.

Смесь концентрированных азотной и плавиковой кислот переводит вольфрам и молибден в раствор:

W+8HF+2HNO3 = H2WF8+2NO↑+4H2O

Молибден, в отличие от вольфрама, взаимодействует с горячими концентрированными растворами азотной и серной кислоты и в царской водке.

Металлы 6-й группы не взаимодействуют с щелочами, но растворяются в их расплавах в присутствии окислителей:

Mo+3KNO3+2KOH = K2MoO4+3KNO2+H2O

Мелкоизмельченные порошки металлов 6-й группы при нагревании до 900°C реагируют с водяным паром, содержащимся в воздухе, образуя соответствующие оксиды:

2Cr+3H2O → Cr2O3+3H2

При высоких температурах металлы 6-й группы реагируют с неметаллами, при этом, молибден и вольфрам, как правило, окисляются до степени окисления +6, а хром - до +3.

В атмосфере фторида хром превращается в трифторид CrF₃, молибден и вольфрам - в высшие фториды MoF₆, WF₆. При хлорировании образуются CrCl₃, MoCl₅, WCl₆.

С серой элементы 6-й группы окисляются до сульфидов (Cr₂S₃) и дисульфидов (MoS₂, WS₂).

С углеродом и азотом хром, молибден и вольфрам образуют жаропрочные и очень твердые соединения: карбиды (Cr₂C, MoC...) и нитриды (Cr₂N, Mo₅N₂, WN...).

Гидриды металлов 6-й группы являются неустойчивыми соединениями и образуются при очень высоком давлении водорода. Но, в то же время, водород очень хорошо растворяется в хроме (250:1).

См. далее: Получение и применение хрома, молибдена, ванадия...