Получение хромового ангидрида

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра неорганической химии

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Получение хромового ангидрида.

Руководитель Селина Н.А

Студентка группы 3111 Колоколова Н.В

Иркутск, 2002

Содержание стр.

Содержание……..…………………………………………………………2

I. Теоретическая часть………………………………………………..…3

1. Общая характеристика подгруппы хрома……………………………3

II. Литературный обзор…………………………………………………..4

1. Историческая справка………………………………………………….4

2. Распрастранение в природе……………………………………………5

3. Свойства хрома……………………...………………………………….5

3.1. Общие сведения……………………………………………………5

3.2. Получение………………………………………………………….5

3.3. Физические свойства………………………………………….…..6

3.4. Химические свойсвта………………………………………….….6

4. Соединения хрома……………………………………………………..8

4.1. Оксиды…………………………………………………………….8

4.2. Гидроксиды………………………………………………………..8

4.3. Кислоты……………………………………………………………8

5. Применение…………………………………………………………….9

5.1. Хромирование……………………………………………………..10

5.2. Сплавы……………………………………………………………..11

6. Экологические проблемы……………………………..……………….11

III. Экспериментальная часть……………………………..………………13

Литература….………………………………………………………………14

I. Теоретическая часть

1. Общая характеристика подгруппы хрома

В побочную подгруппу шестой группы входят хром, молибден и вольфрам.

Таблица 1.

Элемент Порядковый номер в периодической системе элементов Конфиг.внешн. и предвнешнего электр. Слоев Радиус, нм Перв.потенц. ион., атомов кДж/моль

атома иона

Э+6

Cr 24 3s23p63d54s1 0,127 0,035 653

Mo 42 4s24p64d55s1 0,139 0,065 690

W 74 5s25p65d46s2 0,140 0,065 770

Как видно из данных, приведенных в Таблице 1, в ряду Cr – Mo – W возрастают потенциалы ионизации, т.е. с увеличением зарядов ядер происходит уплотнение электронных оболочек их атомов. В особенности сильное при переходе от молибдена к вольфраму. Хром, молибден и вольфрам относятся к d – элементам. Имея на внешнем уровне один или два электрона (хром и молибден – один s – электрон, вольфрам – два s – электрона), рассматриваемые элементы, в отличии от элементов главной подгруппы VI группы, обладают преимущественно металлическими свойствами. Сходство между элементами главной и побочной подгруппы VI группы проявляется только в соединениях с высшей степенью окисления (6).

В соединениях элементы подгруппы хрома проявляют следующие положительные степени окисления: Cr – 2, 3, 4 (5), 6; Mo – (2), 3, 4, 5, 6 и W – 2, (3), 4, 5, 6.

Элементы подгруппы хрома проявляют также степени окисления +5, +4, +3, +2. Но наиболее типичны соединения высшей степени окисления, которые во многом весьма похожи на соответствующие соединения серы. С водородом элементы подгруппы хрома соединений не образуют.

С ростом порядкового номера в подгруппе возрастает температура плавления металлов. Вольфрам плавится при 3390 °С. Это самый тугоплавкий металл. Поэтому его используют для изготовления нитей в электрических лампочках накаливания.

Металлы подгруппы хрома в обычных условиях весьма устойчивы к воздействию воздуха и воды. При нагревании взаимодействуют с кислородом, галогенами, азотом, фосфором, углем, кремнием и др. Известны их многочисленные сплавы с другими металлами. Сплавы и сами металлы — весьма ценные материалы современной техники.

По физическим и химическим свойствам молибден и вольфрам сходны между собой и несколько отличаются от хрома. Химическая активность металлов в ряду хром — молибден — вольфрам заметно понижается.

II. Литературный обзор

1. Историческая справка

В 1766 году петербургский профессор химии И.Г.Леман описал новый минерал, найденный на Урале на Березовском руднике, в 15 километрах от Екатеринбурга. Обрабатывая камень соляной кислотой, Леман получил изумрудно-зеленый раствор, а в образовавшемся белом осадке обнаружил свинец. Спустя несколько лет, в 1770 году, Березовские рудники описал академик П.С.Паллас. «Березовские копи, - писал он, - состоят из четырех рудников, которые разрабатываются с 1752 года. В них наряду с золотом добываются серебро и свинцовые руды, а также находят замечательный красный свинцовый минерал, который не был обнаружен больше ни в одном другом руднике России. Эта свинцовая руда бывает разного цвета (иногда похожего на цвет киновари), тяжелая и полупрозрачная... Иногда маленькие неправильные пирамидки этого минерала бывают вкраплены в кварц подобно маленьким рубинам. При размельчении в порошок она дает красивую желтую краску...». Минерал был назван «сибирским красным свинцом». Впоследствии за ним закрепилось название «крокоит».

Образец этого минерала был в конце XVIII века привезен Палласом в Париж. Крокоитом заинтересовался известный французский химик Луи Никола Воклен. В 1796 году он подверг минерал химическому анализу. «Все образцы этого вещества, которые имеются в нескольких минералогических кабинетах Европы, - писал Воклен в своем отчете, - были получены из этого (Березовского) золотого рудника. Раньше рудник был очень богат этим минералом, однако говорят, что несколько лет назад запасы минерала в руднике истощились и теперь этот минерал покупают на вес золота, в особенности, если он желтый. Образцы минерала, не имеющие правильных очертаний или расколотые на кусочки, годятся для использования их в живописи, где они ценятся за свою желто-оранжевую окраску, не изменяющуюся на воздухе... Красивый красный цвет, прозрачность и кристаллическая форма сибирского красного минерала заставила минералогов заинтересоваться его природой и местом, где он был найден; большой удельный вес и сопутствующая ему свинцовая руда, естественно, заставляли предполагать о наличии свинца в этом минерале...»

В 1797 году Воклен повторил анализ. Растертый в порошок крокоит он поместил в раствор углекислого калия и прокипятил. В результате опыта ученый получил углекислый свинец и желтый раствор, в котором содержалась калиевая соль неизвестной тогда кислоты. При добавлении к раствору ртутной соли образовывался красный осадок, после реакции со свинцовой солью появлялся желтый осадок, а введение хлористого олова окрашивало раствор в зеленый цвет. После осаждения соляной кислотой свинца Воклен выпарил фильтрат, а выделившиеся красные кристаллы (это был оксид шестивалентного хрома) смешал с углем, поместил в графитовый тигель и нагрел до высокой температуры. Когда опыт был закончен, ученый обнаружил в тигле множество серых сросшихся металлических иголок, весивших в 3 раза меньше, чем исходное вещество. Так впервые был выделен новый элемент. Один из друзей Воклена предложил ему назвать элемент хромом (по-гречески «хрома» - окраска) из-за яркого разнообразного цвета его соединений. Сначала Воклену не понравилось предложенное название, поскольку открытый им металл имел скромную серую окраску и как будто не оправдывал своего имени. Но друзья все же сумели уговорить Воклена и, после того как французская Академия наук по всей форме зарегистрировала его открытие, химики всего мира внесли слово «хром» в списки известных науке элементов.

В 1854 году удалось получить чистый металлический хром электролизом водных растворов хлорида хрома. В металлургии, где расход хрома для легирования сталей очень велик, используют не сам хром, а его сплав с железом - феррохром. Впервые феррохром был получен в 1820 году восстановлением смеси оксидов железа и хрома древесным углем в тигле. В 1865 году был выдан первый патент на хромистую сталь.

2. Распрастранение в природе.

Среднее содержание хрома в земной коре 83 г/т, по массе содержание хрома в земной коре составляет 0,035%, в воде морей и океанов 210-5 мг/л. Хром обнаружен на Солнце, звездах и в метеоритах.

Мировые подтвержденные запасы хромовых руд составляют 1,8 млрд. т. Более 60% сосредоточено в ЮАР. Крупными запасами обладают Зимбабве, Казахстан Турция, Индия, Бразилия. Руды хрома имеются в Новой Каледонии, на Кубе, в Греции, Югославии. В то же время такие промышленные страны, как Англия, Франция, ФРГ, Италия, Швеция, совершенно лишены хромового сырья, а США и Канада располагают лишь очень бедными рудами. Запасы хромовых руд России сосредоточены главным образом в группе Сарановских месторождений (Верблюжьегорское, Алапаевское, Халиловское и др.) на Урале (Пермская область) и составляют 6,4 млн. т. (0,36% от мировых запасов).

Добыча хромовых руд в мире составляет около 12 млн. т. в год, в том числе 108 тыс. т. в России. Главные производители товарной хромовой руды - ЮАР, Казахстан, на долю которых приходится более 60% добычи сырья ежегодно.

В Красноярском крае месторождения хрома отсутствуют. Но на правом берегу р.Енисей, в устье р.Березовой (к югу от устья р. Подкаменная Тунгуска) есть рудопроявление с выходом пород 1,54 м, возраст пород оценивается в 500 млн. лет. Содержание чистого хрома в руде порядка 42% .

По содержанию Cr2O3 хромовые руды подразделяются на очень богатые (более 65%), богатые (65-52%), средние