Где найти металл хром

Обновлено: 20.09.2024

Cr, химический элемент VI группы периодической системы Менделеева, атомный номер 24, атомная масса 51,996; металл голубовато-стального цвета.

Природные стабильные изотопы: 50 Cr (4,31%), 52 Cr (87,76%), 53 Cr (9,55%) и 54 Cr (2,38%). Из шести искусственных радиоактивных изотопов наиболее важен 51 Cr (период полураспада T₁_/2 = 27,8 сут), который применяется как изотопный индикатор (См. Изотопные индикаторы).

Историческая справка. Х. открыт в 1797 Л. Н. Вокленом в минерале крокоите — природном хромате свинца PbCrO₄. Название Х. получил от греческого слова chroma — цвет, краска (из-за разнообразия окраски своих соединений). Независимо от Воклена Х. был открыт в крокоите в 1798 немецким учёным М. Г. Клапротом.

Распространение в природе. Среднее содержание Х. в земной коре (кларк) 8,3․10 -3 %. Этот элемент, вероятно, более характерен для мантии Земли (См. Мантия Земли), т.к. ультраосновные породы, которые, как полагают, ближе всего по составу к мантии Земли, обогащены Х. (2․10 -1 %). Х. образует массивные и вкрапленные руды в ультраосновных горных породах; с ними связано образование крупнейших месторождений Х. (см. Хромовые руды). В основных породах содержание Х. достигает лишь 2․10 -2 %, в кислых — 2,5․10 -3 %, в осадочных породах (песчаниках) — 3,5․10 -3 %, глинистых сланцах — 9․10 -3 %. Х. — сравнительно слабый водный мигрант; содержание Х. в морской воде 0,00005 мг/л.

В целом Х. — металл глубинных зон Земли; каменные метеориты (аналоги мантии) тоже обогащены Х. (2,7․10 -1 %). Известно свыше 20 минералов Х. Промышленное значение имеют только Хромшпинелиды (до 54% Cr); кроме того, Х. содержится в ряде др. минералов, которые нередко сопровождают хромовые руды, но сами не представляют практической ценности (Уваровит, волконскоит, кемерит, фуксит).

Физические и химические свойства. Х. — твёрдый, тяжёлый, тугоплавкий металл. Чистый Х. пластичен. Кристаллизуется в объёмноцентрированной решётке, а = 2 885 Å (20 °С); при Хром 1830 °С возможно превращение в модификацию с гранецентрированной решёткой, а = 3,69 Å.

Атомный радиус 1,27 Å; ионные радиусы Cr 2+ 0,83 Å, Cr 3+ 0,64 Å, Cr 6+ 0,52 Å Плотность 7,19 г/см 3 ; t_пл 1890 °С; t_кип 2480 °С. Удельная теплоёмкость 0,461 кдж/(кг․К.) [0,11 кал/(г․°С)] (25°С); термический коэффициент линейного расширения 8,24․10 -6 (при 20 °С); коэффициент теплопроводности 67 вм/(м․К) [0,16 кал/(см․сек․°С)] (20 °С); удельное электросопротивление 0,414 мком․м (20°С); термический коэффициент электросопротивления в интервале 20—600 °С составляет 3,01․10 -3 . Х. антиферромагнитен, удельная магнитная восприимчивость 3,6․10 -6 . Твёрдость высокочистого Х. по Бринеллю 7—9 Мн/м 2 (70—90 кгс/см 2 ).

Внешняя электронная конфигурация атома Х. 3d 5 4s 1 . В соединениях обычно проявляет степени окисления +2, +3, +6, среди них наиболее устойчивы Cr 3+ ; известны отдельные соединения, в которых Х. имеет степени окисления +1, +4, +5. Х. химически малоактивен. При обычных условиях устойчив к кислороду и влаге, но соединяется с фтором, образуя CrF₃. Выше 600 °С взаимодействует с парами воды, давая Cr₂O₃; азотом — Cr₂N, CrN; углеродом — Cr₂₃C₆, Cr₇C₃, Cr₃C₂; серой — Cr₂S₃. При сплавлении с бором образует борид CrB, с кремнием — силициды Cr₃Si, Cr₂Si₃, CrSi₂. Со многими металлами Х. даёт сплавы (см. Хромовые сплавы). Взаимодействие с кислородом протекает сначала довольно активно, затем резко замедляется благодаря образованию на поверхности металла окисной плёнки. При 1200 °С плёнка разрушается и окисление снова идёт быстро. Х. загорается в кислороде при 2000 °С с образованием темно-зелёной окиси Х. Cr₂O₃. Помимо окиси, известны др. соединения с кислородом, например CrO, CrO₃, получаемые косвенным путём (подробнее см. Хрома окислы). Х. легко реагирует с разбавленными растворами соляной и серной кислот с образованием хлорида и сульфата Х. и выделением водорода; царская водка и азотная кислота пассивируют Х.

С увеличением степени окисления возрастают кислотные и окислительные свойства Х. Производные Cr2 + — очень сильные восстановители. Ион Cr 2+ образуется на первой стадии растворения Х. в кислотах или при восстановлении Cr 3+ в кислом растворе цинком. Гидрат закиси Cr (OH)₂ при обезвоживании переходит в CrO₄ 2- . Соединения Cr 3+ устойчивы на воздухе. Могут быть и восстановителями и окислителями. Cr 3+ можно восстановить в кислом растворе цинком до Cr 2+ или окислить в щелочном растворе до CrO₄ 2- бромом и др. окислителями. Гидроокись Cr (OH)₃ (вернее Cr₂O₃․nH₂O — амфотерное соединение, образующее соли с катионом Cr 3+ или соли хромистой кислоты HCrO₂ — хромиты (например, KCrO₂, NaCrO₂). Соединения Cr 6+ : хромовый ангидрид CrO₃, Хромовые кислоты и их соли, среди которых наиболее важны хромоты (См. Хромота перемежающаяся) и Дихроматы (см. также Хромпик) — сильные окислители. Х. образует большое число солей с кислородсодержащими кислотами. Известны комплексные соединения Х.; особенно многочисленны комплексные соединения Cr 3+ , в которых Х. имеет координационное число 6. Существует значительное число перекисных соединений Х.

Получение. В зависимости от цели использования получают Х. различной степени чистоты. Сырьём обычно служат хромшпинелиды, которые подвергают обогащению, а затем сплавляют с поташом (или содой) в присутствии кислорода воздуха. Применительно к основному компоненту руд, содержащему Cr 3+ , реакция следующая:

Образующийся хромат калия K₂CrO₄ выщелачивают горячей водой и действием H₂SO₄ превращают его в дихромат K₂Cr₂O₄. Далее действием концентрированного раствора H₂SO₄ на K₂Cr₂O₇ получают хромовый ангидрид CrO₃ или нагреванием K₂Cr₂O₇ с серой — окись Х. Cr₂O₃.

Наиболее чистый Х. в промышленных условиях получают либо электролизом концентрированных водных растворов CrO₃ или Cr₂O₃, содержащих H₂SO₄, либо электролизом сульфата Х. Cr₂(SO₄)₃. При этом Х. выделяется на катоде из алюминия или нержавеющей стали. Полная очистка от примесей достигается обработкой Х. особо чистым водородом при высокой температуре (1500—1700 °С).

Возможно также получение чистого Х. электролизом расплавов CrF₃ или CrCl₃ в смеси с фторидами натрия, калия, кальция при температуре около 900 °С в атмосфере аргона.

В небольших количествах Х. получают восстановлением Cr₂O₃ алюминием или кремнием. При алюминотермическом способе предварительно подогретую шихту из Cr₂O₃ и порошка или стружек Al с добавками окислителя загружают в тигель, где реакцию возбуждают поджиганием смеси Na₂O₂ и Al до тех пор, пока тигель заполнится Х. и шлаком. Силикотермически Х. выплавляют в дуговых печах. Чистота получаемого Х. определяется содержанием примесей в Cr₃O₃ и в Al или Si, используемых для восстановления.

Применение. Использование Х. основано на его жаропрочности, твёрдости и устойчивости против коррозии. Больше всего Х. применяют для выплавки хромистых сталей (см. Хромаль, Хромель, Хромансиль). Алюмино- и силикотермический Х. используют для выплавки Нихрома, Нимоника, других никелевых сплавов (См. Никелевые сплавы) и Стеллита.

Значительное количество Х. идёт на декоративные коррозионно-стойкие покрытия (см. Хромирование). Широкое применение получил порошковый Х. в производстве металлокерамических изделий и материалов для сварочных электродов. Х. в виде иона Cr 3+ — примесь в Рубине, который используется как драгоценный камень и лазерный материал (См. Лазерные материалы). Соединениями Х. протравливают ткани при крашении. Некоторые соли Х. используются как составная часть дубильных растворов в кожевенной промышленности; PbCrO₄, ZnCrO₄, SrCrO₄ — как художественные краски. Из смеси хромита и магнезита изготовляют Хромомагнезитовые огнеупорные изделия.

Х. в организме. Х. — один из биогенных элементов (См. Биогенные элементы), постоянно входит в состав тканей растений и животных. Среднее содержание Х. в растениях — 0,0005% (92—95% Х. накапливается в корнях), у животных — от десятитысячных до десятимиллионных долей процента. В планктонных организмах коэффициент накопления Х. огромен — 10 000 — 26 000. Высшие растения не переносят концентрации Х. выше 3․10 -4 моль/л. В листьях он присутствует в виде низкомолекулярного комплекса, не связанного с субклеточными структурами. Необходимость Х. для растений не доказана. У животных Х. участвует в обмене липидов, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов (структурный компонент глюкозоустойчивого фактора). Основной источник поступления Х. в организм животных и человека — пища. Снижение содержания Х. в пище и крови приводит к уменьшению скорости роста, увеличению холестерина в крови и снижению чувствительности периферийных тканей к инсулину.

Отравлениях, и его соединениями встречаются при их производстве; в машиностроении (гальванические покрытия); металлургии (легирующие добавки, сплавы, огнеупоры); при изготовлении кож, красок и т.д. Токсичность соединений Х. зависит от их химической структуры: дихроматы токсичнее хроматов, соединения Cr (VI) токсичнее соединений Cr (II), Cr (lll). Начальные формы заболевания проявляются ощущением сухости и болью в носу, першением в горле, затруднением дыхания, кашлем и т.д.; они могут проходить при прекращении контакта с Х. При длительном контакте с соединениями Х. развиваются признаки хронического отравления: головная боль, слабость, диспепсия, потеря в весе и др. Нарушаются функции желудка, печени и поджелудочной железы. Возможны бронхит, бронхиальная астма, диффузный пневмосклероз. При воздействии Х. на кожу могут развиться дерматит, экзема. По некоторым данным, соединения Х., преимущественно Cr (lll), обладают канцерогенным действием. Профилактика отравлений: периодические медицинские осмотры с участием отоларинголога; при гальванических процессах — местная вентиляция в виде бортовых отсосов у ванн, использование перчаток, защитных мазей; при наличии пыли, содержащей Х., применяют респираторы, общие средства пылеподавления и пылеулавливания.

Лит.: Салли А. Г., Брэндз Э. А., Хром, 2 изд., М., 1971; Некрасов Б. В., Основы общей химии, М., 1973; Ахметов Н. С., Неорганическая химия, 2 изд., М., 1975; Реми Г., Курс неорганической химии, пер. с нем., т. 1—2, М., 1972—74; Коттон Ф., Уилкинсон Дж., Современная неорганическая химия, пер. с англ., ч. 3, М., 1969; Грушко Я. М., Соединения хрома и профилактика отравлений ими, М., 1964; Bowen Н. J. М., Trace elements in biochemistry, L. — N. Y., 1966.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Хром: свойства, способы добычи и применение

Хром – достаточно распространённый в природе тяжёлый металл, голубовато-белого цвета. Благодаря тому, что химические соединения этого элемента имеют разные цвета, он и получил своё название, переводимое на русский язык с греческого как «краска».

Заслуга открытия этого природного минерала, выделенного в чистом виде Ф. Тассертом на рубеже XVIII-XIX веков, принадлежит французскому профессору химии Никола Луи Воклену и немецким учёным М. Г. Клапротом и Т. Е. Ловицем.

Один из самых твёрдых и пластичных материалов (при проведении по стеклу, оставляет след).
Металл становится очень хрупким (легко ломается при незначительных физических воздействиях) при наличии примесей в виде: азота, кислорода и углерода.
Хорошо поддаётся механической обработке.
Электро- и теплопроводен.
Обладает металлическим блеском.
При температуре +37…+39 0 C начинает менять ряд физических характеристик: снижается упругость, изменяется электропроводность и коэффициент линейного расширения.
Плотность металла field-name-field-img-article">

Эндогенные

Эндогенные хромовые руды представляют собой залежи ископаемых, образовавшихся в результате извержения магмы или жидких, а также газовых растворов, содержащих в себе минералы, располагающиеся в глубинах земных недр. Процесс их внутри земного формирования в своё время происходил под воздействием высоких температур и значительного давления.

В свою очередь, по времени образования эндогенные руды подразделяются:

на раннемагматические (в их нижних горизонтах и залегают хромовые руды)
и позднемагматические (те, в которых образуются линзы, столбы и жилы искомого минерала).

Кроме того, в зависимости от физико-химических процессов и содержания, насчитывается пять основных генетических групп руд:

магматические,
пегматитовые,
карбонатитовые,
скарновые,
гидротермальные.

Промышленное значение имеют альпинотипный и стратиформный типы месторождений. Оба они отличаются высоким содержанием хрома, железа и глинозёма.

Экзогенные

Разрушение эндогенных руд посредством процессов выветривания привело к возникновению экзогенных (россыпных) залежей, подразделяющихся на прибрежно-морские, элювиальные, делювиальные отложения.

Техногенные

Фактически представляют собой остатки технологических процессов освоения и переработки хромовых промышленных руд: специальные отвалы и хвосты. Их освоение требует соответствующих специфике исследований, а также научно-исследовательских и конструкторских разработок.

Способы добычи хрома

Основными технологиями добычи хрома, как и ряда других полезных ископаемых, выступают открытый, подземный и комбинированный способы.

Самым распространённым и популярным является открытый, карьерный способ. Это объясняется доступностью залежей и возможностью быстрой организации широкого фронта работ с привлечением максимума тяжёлой техники.

Однако такое бывает далеко не всегда. В случае глубинных залежей хромовых руд приходится строить шахты, прокладывать горизонтальные квершлаги, штольни, штреки. Способ достаточно затратный, но эффективный в плане добычи самых богатых залежей полезных ископаемых.

Если рудное тело располагается на разных глубинах, то уместным становится совмещение открытого и закрытого способа, то есть комбинированного, позволяющего в наибольшей степени освоить месторождение.

Так как добытое перечисленными способами сырьё насыщено примесями, а для потребителей нужен чистый хром, то для его получения прибегают к разнообразным физико-химическим способам переработки извлечённых руд.

Алюмотермический метод

Частный случай металлотермии, изобретённый в 1859 году российским академиком Н. Н. Бекетовым и внедрённый в промышленную эксплуатацию на рубеже XIX-XX веков Г. Гольдшмидтом, представляет собой не что иное, как метод восстановления оксида хрома с помощью алюминия сопровождающийся значительным выделением тепла. Температура подобного процесса может достигать 3000 0 C.

Для осуществления процесса используется облицованная магнезитовым кирпичом специальная шахта, смонтированная на вагонетке. Внутри полости размещается шихта и запальная смесь. Для усиления реакции добавляются хромовокислые соли и флюсы. В результате чего исходное сырьё преобразуется в сплав, содержащий в своём составе до 92% хрома и предназначенный для слива шлак.

Металлотермическая плавка

Суть металлотермии заключается в восстановлении металлов (в нашем случае – хрома) из их соединений под воздействием высокой температуры с помощью других, более активных в химическом отношении металлов. Сами процессы металлотермии могут протекать в вакууме, электрических печах и вне печей, если позволяет температура реакции.

Дифференцированное сырьё, включает в себя:

Рудную часть концентрат + алюминиевый порошок.
Запальную смесь yandex_rtb_R-A-494877-33">

Лабораторный метод

Фактически – электролиз, осуществляемый в лабораторных условиях. Для чего используется специальная ёмкость – электролизёр, заполненный серной кислотой, куда добавляется хромой ангидрид. При пропускании электрического тока, на катоде оседает чистый хром с попутным выделением водорода. Метод не имеет большого практического применения, вследствие малой востребованности получаемого состава.

Хранение и транспортировка

Изготовленный в виде кусков металлический хром, относящийся к третьему классу опасности, следует хранить в специализированных контейнерах или стальных барабанах. При необходимости длительного хранения, барабаны должны быть окрашены в серый цвет.

Транспортировка упакованного материала может осуществляться всеми видами транспорта с соблюдением действующих норм и правил перевозки грузов.

Область применения хрома

Производство стали

Благодаря своим свойствам, хром находит широкое применение в сталелитейном производстве. Этот легирующий элемент позволяет защитить железо от коррозии, повысить его твёрдость и уменьшить критическую скорость охлаждения во время закалки.

Хромистые стали используются для изготовления оружия, броневых плит, несгораемых шкафов, а также корпусов кораблей и подводных лодок.

Хромирование

Электролитическим способом на поверхность готового изделия или детали наносится тончайшая плёнка, толщиной порядка 0,005 мм, что позволяет сформировать хромированную поверхность. Такой защитный слой – хромовое покрытие или хромирование не только делает изделие изящным и красивым, но и защищает его от влаги и воздуха в течение длительного времени.

Сохранение древесины и обработка кожи

Не только металлы нуждаются в защите, но и древесина. Обработанная хромовыми солями, она становится не доступной для разрушения микроорганизмами, насекомыми и плюс к тому имеет меньшую вероятность механического повреждения.

В процессе производства обуви или галантереи кожевенные изделия проходят стабилизацию под воздействием хромовых квасцов.

Изготовление красок

Благодаря богатейшей палитре цветов ряда химических соединений, хрома входит в состав разнообразных красителей и пигментирующих веществ. Оксиды хрома и некоторых металлов служат художественными красками, также они применятся при протравливании тканей перед крашением.

Характерный для некоторых декоративных стеклянных изделий зелёный или жёлтый цвет имеет в своей основе этот же минерал.

Ювелирная промышленность

Драгоценные камни, столь незаменимые в готовых ювелирных изделиях часто содержат в своём составе хром. Это – прежде всего рубин, который к тому же используется в лазерных установках, а также шпинель и уваровит.

Безусловно, все перечисленные отрасли не исчерпывают области применения этого минерала. Он находит достаточно широкое употребление при изготовлении:

Фотографий (желатин).
Полиграфической продукции.
Электронной аппаратуры.
Пластмасс.
Фармацевтических веществ.
Огнеупоров.
Металлокерамики.
Электродов.

Месторождения в России и мире

Хром – достаточно распространённый в природе металл (0,03% массы земной коры), поэтому его залежи встречаются в Европе, Азии и Африке. Однако наиболее крупные месторождения располагаются в ЮАР, Казахстане, Российской Федерации, Мадагаскаре и Зимбабве. Менее богаты залежами Армения, Турция, Индия, Бразилия, Филиппины.

На территории нашей страны существуют несколько достаточно крупных месторождений с запасами от 1 до 10 млн. тонн руды:

Сопчеозёрское в Мурманской области.
Аганозерское в Карелии.
Цетральное в Ямало-Ненецком Автономном Округе.
Главное Сарановское и Южно-Сарановское в Пермском крае, Свердловской и Челябинской областях.

Также запасами руд этого минерала располагают Башкортостан, Оренбургская и Читинская области, Ханты-Мансийский АО, Красноярский и Алтайские края, остров Сахалин.

Мировые запасы

15 млрд. тонн – таковы выявленные мировые запасы хромовых руд на территории 47 стран мира. В процентном отношении ресурсы распределены таким образом:

Север ЮАР – 78%.
Актюбинская область Казахстана – 7%.
Зимбабве – 6%.
США – 1,5%.
Гренландия – 1,1%.
Финляндия – 1%.
Индия – 0,9%.

К началу III тысячелетия подтверждённые запасы 300 месторождений в 32 странах мира составляли 4,5 млрд. тонн.

Страны, добывающие хром

Общемировое ежегодное потребление хрома оценивается в 15 млн. тонн. Значительную долю в эту цифру вносят страны, добывающие руды:

закрытым способом: ЮАР, Зимбабве, Турция, Греция;
открытым методом – Бразилия, Финляндия, Мадагаскар, Индия.
комбинированным способом – Филиппины.

Кроме того, в этот список входят такие страны. Казахстан, Китай, Россия. В целом можно отметить, что ситуация на мировом рынке хрома в последнее десятилетие несколько стабилизировалась. А подтверждённых запасов этого природного полезного ископаемого хватит на ближайшие несколько десятков лет.

Хром – полезные свойства и особенности металла

Этот металл любят все. Промышленники – за отличные полезные характеристики. Эстеты и любители шикарных авто – за красоту и практичность. Хром востребован военными и ядерщиками.

Что представляет собой

Хром – это металл, элемент таблицы Менделеева №24.

Международное обозначение и формула – Chromium, Cr.

Серебристо-голубоватое блестящее вещество – одно из самых твердых (5,5 по Моосу) и тугоплавких металлов, но хрупко. Относится к чёрным металлам.

Структура, свойства роднят его с железом, марганцем, титаном, никелем. Эти элементы объединены в одно семейство.

Уникальная особенность элемента – ярко-радужная окраска соединений: голубизна, фиолет, зелень до изумрудности, желтизна, оранж, пурпур. Они обусловили название, благодаря им легко отличить хром от других металлов.

По-древнегречески χρῶμα (хрома) – краска, цвет.

История открытия

Хром как самостоятельный элемент впервые в истории упомянут Михаилом Ломоносовым (1763 год). Великий русский ученый обнаружил его, исследуя золотую руду с Урала (Березовский рудник).

Это был минерал крокоит. Первооткрыватель нарек его красной свинцовой рудой.

Спустя тридцать лет его французский коллега Луи Николя Воклен выделил из «сибирского красного свинца» металл с примесью карбида.

Месторождения и добыча

Первое и второе место по запасам у ЮАР и Казахстана.

Россия третья. Ее месторождения – на Среднем Урале.

Хромовые руды есть также у Зимбабве, Турции, Армении, Индии, на Филиппинах, Мадагаскаре.

Добыча ведется традиционными способами – карьерным либо шахтным.

Физико-химические характеристики

Физические и химические свойства хрома типичны для металлов:

Химически малоактивен. В обычных условиях не взаимодействует с водой, растворами щелочей. Реакция запускается при +600°С.
Кислород создает на его поверхности защитную оксидную пленку.
В соединениях проявляет три степени: +2, +3, +6. Самые устойчивые – трехвалентные.

Применение хрома затрудняют недостатки:

Явное ухудшение характеристик примесями в составе.
Необходимость дополнительной обработки сверхтвердого металла для получения пластичности.

Однако они компенсируются достоинствами металла: тугоплавкостью, твердостью (пятый среди металлов), стойкостью к коррозии.

Свойства атома
Название, символ, номер	Хром / Chromium (Cr), 24
Атомная масса (молярная масса)	51,9961(6) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ar] 3d5 4s1
Радиус атома	130 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	118 пм
Радиус иона	(+6e)52 (+3e)63 пм
Электроотрицательность	1,66 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	−0,74
Степени окисления	6, 3, 2, 0
Энергия ионизации (первый электрон)	652,4 (6,76) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	7,19 г/см³
Температура плавления	2130 K (1856,9 °C)
Температура кипения	2945 K (2671,9 °C)
Уд. теплота плавления	21 кДж/моль
Уд. теплота испарения	342 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	23,3 Дж/(K·моль)
Молярный объём	7,23 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая объёмноцентрированая
Параметры решётки	2,885 Å
Температура Дебая	460 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 93,9 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-47-3

Нахождение в природе

В природе отмечено два десятка хромовых минералов. Основные – хромит и крокоит.

Изверженные породы содержат разную концентрацию элемента (г/т):

ультраосновные – 2000;
базальты, другие основные – 200.

Каждая тонна земной коры содержит в среднем 83 г хрома.

Промышленный интерес представляет один класс – хромшпинелиды.

Металл содержат драгоценные камни – хромтурмалин, уваровит (хромовый гранат), другие.

Технология получения

Традиционное сырье для получения хрома – хромшпинелиды.

Главные способы получения металла – обогащение руды методом электролиза либо восстановлением.

Для повышения степени чистоты конечного продукта сырье сплавляют в электропечи с содой, добавляя кислород.

Производство металлического хрома почти абсолютной чистоты ведется методом электролиза концентрированных хромовых растворов либо восстановлением оксида хрома алюминием в вакуумных печах (при 1500°C).

Где используется

Металл используется по двум направлениям: как лигатура к другим металлам и как покрытие.

Металлургия

Отрасль, забирающая три четверти объемов металла. Хромом легируют стали для улучшения кондиций.

нержавеющий;
износостойкий;
жаропрочный.

Такие достоинства сталей обусловили их применение как материала стволов артиллерии, корпусов субмарин, сейфов, металлорежущего, медицинского, химического инструментария. Из них выполнены двигатели космических кораблей, начинка плазмотронов.

Даже незначительное количество хрома в составе кратно улучшает механические свойства материала.

Самые известные хромсодержащие сплавы – с никелем (нихром) и железом (фехраль). Это прецизионные материалы с повышенным электрическим сопротивлением. Используются для работы при экстремальных температурах.

Другие отрасли промышленности

Продукция из металла и сплавов с ним выпускается для разных сегментов рынка:

Кирпичи – корпус металлургических печей.
Нагревательные элементы (сплав с никелем).
Хирургический инструментарий (сплав с никелем, молибденом, кобальтом).
Соединения хрома пригождаются при производстве спичек, обуви, одежды (знаменитая блестяще-прочная хромовая кожа), окраске текстиля, обработке мебельной древесины.
Зеленую хромовую краску наносят на керамику перед покрытием глазурью и обжигом.

Краски из перетертых хромовых руд применяли еще иконописцы Древней Руси.

Трехвалентный оксид металла – исходник при выращивании синтетических рубинов для лазеров.
Зеленые огни салюта – заслуга хрома.

Хром закупают фармацевтические гиганты, производители биодобавок, препаратов для похудения.

Декор

Хромированное покрытие корпуса часов либо деталей авто – не только маркер статусности. Такая обработка защищает от износа, коррозии, механических повреждений.

Толщина покрытия металлом зависит от назначения изделия: от 2 мкм (декоративный ассортимент) до 0,1 мм (детали байков, велосипедов, авто).

Процесс покрытия хромом называется хромированием. Он технологически прост и недорог.

На мировых биржах реализуют хромовую руду (Cr – 42%) в основном из Китая.

На конец апреля 2021 года цена составляла $242 за тонну.

Значение для человека

Хром присутствует в организме человека изначально.

Здоровье

Он – участник ряда биологических процессов:

Липидный, углеродный обмен.
Выведение «плохого» холестерина
Баланс сахара в крови.
Укрепление костной ткани.
Активация действия инсулина.
Способность замещать йод.
Стимуляция регенерации тканей.

Достаточное содержание хрома в организме критично важно для людей с лишним весом, диабетом, заболеваниями щитовидной железы, сердца, сосудов.

Питание

Хромом богаты продукты всех основных групп:

Мясо – курятина, говядина (и печень);
Рыба – скумбрия, тунец, сельдь.
Крупы – манная, перловая.
Овощи – помидоры, редис, зеленый лук.

Металлом насыщены сыры, бобовые, кукурузное масло, фрукты, хлеб из муки крупного помола, пивные дрожжи.

Дозировка

Ежесуточная потребность в хроме (мкг):

Дети – 12-34 (в зависимости от возраста).
Женщины – 55-68.
Мужчины – 59-79.

При беременности у женщин, активном образе жизни, физических нагрузках у мужчин потребность удваивается.

Предостережение

Опасность представляет чистый металл. Особенно попадание его пыли в дыхательную систему.

Это провоцирует онкологию, раздражение кожи.

По стандартам РФ, предельно допустимая концентрация хрома – 1,5 мкг на кубометр.

Люди, работающие на металлургических предприятиях, пользуются респираторами, другими средствами защиты.

Где найти металл хром

Кристаллы (99,999%) хрома различной формы, полученные разложением йодида хрома.

Хром — твёрдый металл голубовато-белого цвета. Хром иногда относят к чёрным металлам. Этот металл способен окрашивать соединения в разные цвета, потому и был назван «хром», что означает «краска». Хром – микроэлемент, необходимый для нормального развития и функционирования человеческого организма. Важнейшая его биологическая роль состоит в регуляции углеводного обмена и уровня глюкозы в крови.

Смотрите так же:

СТРУКТУРА

Кристаллическая структура хрома

В зависимости от типов химической связи – как и все металлы хром имеет металлический тип кристаллической решетки, то есть в узлах решетки находятся атому металла.
В зависимости от пространственной симметрии – кубическая, объемно-центрированная а = 0,28839 нм. Особенностью хрома является резкое изменение его физических свойств при температуре около 37°С. Кристаллическая решетка металла состоит из его ионов и подвижных электронов. Аналогично атом хрома в основном состоянии имеет электронную конфигурацию. При 1830 °С возможно превращение в модификацию с гранецентрированной решеткой, а = 3,69Å.

СВОЙСТВА

Хром имеет твердость по шкале Мооса 9, один из самых твердых чистых металлов (уступает только иридию, бериллию, вольфраму и урану). Очень чистый хром достаточно хорошо поддаётся механической обработке. Устойчив на воздухе за счёт пассивирования. По этой же причине не реагирует с серной и азотной кислотами. При 2000 °C сгорает с образованием зелёного оксида хрома(III) Cr₂O₃, обладающего амфотерными свойствами. При нагревании реагирует со многими неметаллами, часто образуя соединения нестехиометрического состава карбиды, бориды, силициды, нитриды и др. Хром образует многочисленные соединения в различных степенях окисления, в основном +2, +3, +6. Хром обладает всеми характерными для металлов свойствами – хорошо проводит тепло, электрический ток, имеет присущий большинству металлов блеск. Является антиферромагнетиком и парамагнетиком, то есть, при температуре 39 °C переходит из парамагнитного состояния в антиферромагнитное (точка Нееля).

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Самые большие месторождения хрома находятся в ЮАР (1 место в мире), Казахстане, России, Зимбабве, Мадагаскаре. Также есть месторождения на территории Турции, Индии, Армении, Бразилии, на Филиппинах.nГлавные месторождения хромовых руд в РФ известны на Урале (Донские и Сарановское). Разведанные запасы в Казахстане составляют свыше 350 миллионов тонн (2 место в мире)Хром встречается в природе в основном в виде хромистого железняка Fe(CrO₂)₂ (хромит железа). Из него получают феррохром восстановлением в электропечах коксом (углеродом). Чтобы получить чистый хром, реакцию ведут следующим образом:
1) сплавляют хромит железа с карбонатом натрия (кальцинированная сода) на воздухе;
2) растворяют хромат натрия и отделяют его от оксида железа;
3) переводят хромат в дихромат, подкисляя раствор и выкристаллизовывая дихромат;
4) получают чистый оксид хрома восстановлением дихромата натрия углём;
5) с помощью алюминотермии получают металлический хром;
6) с помощью электролиза получают электролитический хром из раствора хромового ангидрида в воде, содержащего добавку серной кислоты.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Среднее содержание Хрома в земной коре (кларк) 8,3·10 -3 % . Этот элемент, вероятно, более характерен для мантии Земли, так как ультраосновные породы, которые, как полагают, ближе всего по составу к мантии Земли, обогащены Хромом (2·10 -4 %). Хром образует массивные и вкрапленные руды в ультраосновных горных породах; с ними связано образование крупнейших месторождений Хрома. В основных породах содержание Хрома достигает лишь 2·10 -2 %, в кислых – 2,5·10 -3 %, в осадочных породах (песчаниках) – 3,5·10 -3 %, глинистых сланцах – 9·10 -3 % . Хром – сравнительно слабый водный мигрант; содержание Хрома в морской воде 0,00005 мг/л.
В целом Хром – металл глубинных зон Земли; каменные метеориты (аналоги мантии) тоже обогащены Хромом (2,7·10 -1 %). Известно свыше 20 минералов Хрома. Промышленное значение имеют только хромшпинелиды (до 54% Сr); кроме того, Хром содержится в ряде других минералов, которые нередко сопровождают хромовые руды, но сами не представляют практическое ценности (уваровит, волконскоит, кемерит, фуксит).
Различают три основных минерала хрома: магнохромит (Mg, Fe)Cr₂O₄, хромпикотит (Mg, Fe)(Cr, Al)₂O₄ и алюмохромит (Fe, Mg)(Cr, Al)₂O₄. По внешнему виду они неразличимы, и их неточно называют «хромиты».

ПРИМЕНЕНИЕ

Хром — важный компонент во многих легированных сталях (в частности, нержавеющих), а также и в ряде других сплавов. Добавка хрома существенно повышает твердость и коррозийную стойкость сплавов. Использование Хрома основано на его жаропрочности, твердости и устойчивости против коррозии. Больше всего Хрома применяют для выплавки хромистых сталей. Алюмино- и силикотермический Хром используют для выплавки нихрома, нимоника, других никелевых сплавов и стеллита.
Значительное количество Хрома идет на декоративные коррозионно-стойкие покрытия. Широкое применение получил порошковый Хром в производстве металлокерамических изделий и материалов для сварочных электродов. Хром в виде иона Cr 3+ – примесь в рубине, который используется как драгоценный камень и лазерный материал. Соединениями Хрома протравливают ткани при крашении. Некоторые соли Хрома используются как составная часть дубильных растворов в кожевенной промышленности; PbCrO₄, ZnCrO₄, SrCrO₄ – как художественные краски. Из смеси хромита и магнезита изготовляют хромомагнезитовые огнеупорные изделия.
Используется в качестве износоустойчивых и красивых гальванических покрытий (хромирование).
Хром применяется для производства сплавов: хром-30 и хром-90, незаменимых для производства сопел мощных плазмотронов и в авиакосмической промышленности.

(Chromium), Cr (от греч. Chroma - цвет, краска; из-за разнообразия окраски соединений X. * a. chromium, chrome; н. Chrom; ф. chrome; и. cromo ), - хим. элемент VI группы периодич. системы Mенделеева, ат. н. 24, ат. м. 51,9961. Природный X. состоит из 4 стабильных изотопов: 50 Cr (4,35%), 52 Cr (83,79%), 53 Cr (9,50%) и 54 Cr (2,36%); известно 9 искусств. радиоактивных изотопов X. c массовыми числами от 45 до 57, из к-рых наибольшее значение как изотопный индикатор имеет 51 Cr (T 1/2 27,71 сут). X. открыт в 1797 франц. химиком Л. H. Bокленом и независимо от него в 1798 нем. учёным M. Г. Kлапротом.
B свободном состоянии X. пластичный металл голубовато-серебристого цвета. Дo 1830°C для него характерна объёмноцентрированная кубич. кристаллич. решётка (a = 0,2885 нм) - α-Cr, при более высоких темп-pax - гранецентрированная кубич. решётка (a = 0,369 нм) - β-Cr. Плотность 7190 кг/м 3 , tпл 1890°C, tкип 2677°C; молярная теплоёмкость 23,35 Дж/(моль·K); уд. электрич. сопротивление 18,9·* 10 -4 Oм·м; температурный коэфф. линейного расширения 5,88·* 10 -6 K -1 , теплопроводность 67,0 Bт/(м·K). X. антиферромагнитен, уд. магнитная восприимчивость 3,6·* 10 -6 .
B соединениях обычно проявляет степени окисления +2, +3, +6, однако известны соединения, где X. имеет степени окисления + 1, +4 и +5. Xимически малоактивен. При обычных условиях устойчив к кислороду и воде, но соединяется c фтором. При темп-pe выше 600°C взаимодействует c водой, азотом, углеродом, серой. Co мн. металлами даёт сплавы. Легко реагирует c разбавленными соляной и серной кислотами, концентрир. азотная кислота и царская водка пассивируют X. Cоединения двухвалентного X. - восстановители, соединения шестивалентного X. - сильные окислители. Mн. соединения X. яркой окраски.
Cp. содержание X. в земной коре 8,3·* 10 -3 % (по массе). X. - характерный элемент ультраосновных пород, c к-рыми связаны все пром. м-ния этого металла. Kол-во X. в ультраосновных породах составляет 2·* 10 -1 %; основные породы (2·* 10 -2 %), средние (5·* 10 -3 %) и кислые г. п. (2,5·* 10 -3 %) содержат меньше X., осадочные породы 1·* 10 -2 %. Известно более 20 минералов X., из к-рых пром. важными являются Хромшпинелиды.
После сплавления хромшпинелидов c содой (поташем) и обработки серной кислотой и серой получают триоксид CrO₃ или сесквиоксид Cr₂O₃. Mеталлич. X. получают путём электролиза концентрированных растворов CrO, или Cr₂(SO₄)₃ в H₂SO₄, a также путём восстановления Cr₂O₃ алюминием в присутствии CаCrO₄ и CrO₃ в вакууме или в атмосфере водорода.
Применение X. основано на его жаропрочности, твёрдости и устойчивости к коррозии. Больше всего X. используют для выплавки хромистых (нержавеющих) сталей и сплавов (нихром и др.). Значит. кол-во X. идёт на декоративные коррозионно-стойкие покрытия (хромирование).
Порошковый X. используется при произ-ве материалов для сварочных электродов, огнеупоров, лазерных материалов. Cоли X. - составная часть дубильных растворов в кожевенной пром-сти, хроматы свинца (PbCrO₄), цинка (ZnCrO₄) и стронция (SrCrO₄) применяют как художественные краски.

Литература : Cалли A. X., Xром, пер. c англ., M., 1958; AвербукT. Д., Павлов П. Г., Tехнология соединений хрома, Л., 1967; Лаврухина A. K., Юкина Л. B., Aналитическая химия хрома, M., 1979.

C. Ф. Kарпенко.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984—1991 .

Полезное

Смотреть что такое "Хром" в других словарях:

хром — хром, а … Русский орфографический словарь

хром — хром/ … Морфемно-орфографический словарь

хром — а; м. [от греч. chrōma цвет, краска] 1. Химический элемент (Сr), твёрдый металл серо стального цвета (используется при изготовлении твёрдых сплавов и для покрытия металлических изделий). 2. Мягкая тонкая кожа, выдубленная солями этого металла.… … Энциклопедический словарь

ХРОМ — (от греч. chroma цвет, краска). Металл сероватого цвета, добываемый из хромовой руды. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ХРОМ металл сероватого цвета; в чистом виде х. не употребляется; соединения же с … Словарь иностранных слов русского языка

ХРОМ — см. ХРОМ (Сг). Соединения хрома встречаются в сточных водах многих промышленных предприятий, производящих хромовые соли, ацетилен, дубильные вещества, анилин, линолеум, бумагу, краски, пестициды, пластмассы и др. В воде встречаются трехвалентные… … Болезни рыб: Справочник

хром — ХРОМ, а, муж. 1. Химический элемент, твёрдый светло серый блестящий металл. 2. Род жёлтой краски (спец.). | прил. хромистый, ая, ое (к 1 знач.) и хромовый, ая, ое. Хромистая сталь. Хромовая руда. II. ХРОМ, а, муж. Сорт мягкой тонкой кожи. | прил … Толковый словарь Ожегова

хром — а, м. chrome m. [krom] <новолат. chromium <лат. chroma <гр. краска. 1. Химический элемент твердый серебристый металл, употребляемый при изготовлении твердых сплаво и для покрытия металлических изделий. БАС 1. Металл, открытый Вокеленом,… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

ХРОМ — ХРОМ, Chromium (от греч. chroma краска), I симв. Сг, хим. элемент с ат. весом 52,01 (изо ! топы 50, 52, 53, 54); порядковое число 24, за ! нимает место в четной подгруппе VІ группы j таблицы Менделеева. Соединения X. часто i встречаются в природе … Большая медицинская энциклопедия

ХРОМ — (лат. Chromium) Cr, химический элемент VI группы Периодической системы Менделеева, атомный номер 24, атомная масса 51,9961. Название от греч. chroma цвет, краска (из за яркой окраски Соединения). Голубовато серебристый металл; плотность 7,19… … Большой Энциклопедический словарь

ХРОМ 1 — ХРОМ 1, а, м. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

ХРОМ 2 — ХРОМ 2, а, м. Сорт мягкой тонкой кожи. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

Читайте также: