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.

Хром металл

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.

Хром

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.

Свойства металла Хром

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.

Получают продукт:

  • 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.

Применение Хрома

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.

Цены

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:

  1. Липидный, углеродный обмен.
  2. Выведение «плохого» холестерина
  3. Баланс сахара в крови.
  4. Укрепление костной ткани.
  5. Активация действия инсулина.
  6. Способность замещать йод.
  7. 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.

Хромовая «пудра» самовоспламеняется на воздухе.

Рейтинг автора
Автор статьи
Петрова Вероника Александровна
Мне 36 и я специалист в области минералогии. Сейчас я в декрете и всё свободное время посвящаю самоцветам. В этом блоге я делюсь информацией про камни и их свойства — присоединяйтесь, задавайте вопросы и пишите комментарии!
Написано статей
430
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...

Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: