Характеристика и получение хрома

Одна из самых наглядных тем: у каждой степени окисления свой цвет.

1. Строение и положение в ПС

Хром (Cr) находится в 4-м периоде, VI группе (побочной подгруппе). Порядковый номер 24.

Особенность электронной конфигурации

У атома хрома наблюдается "проскок" электрона с 4s-подуровня на 3d-подуровень, что обеспечивает более устойчивое состояние (наполовину заполненный d-подуровень).

...3d⁵4s¹

Вопрос 1: Электронное строение

Проверка

Напишите электронную конфигурацию внешних слоев атома хрома ($Cr$) и иона хрома ($Cr^{3+}$). В чем заключается особенность строения атома хрома?

Ответ: $Cr$: $3d^5 4s^1$. $Cr^{3+}$: $3d^3$.

Пояснение: У атома хрома наблюдается "проскок" электрона: один электрон с 4s-подуровня переходит на 3d-подуровень для образования наполовину заполненного $3d^5$, что энергетически более выгодно.

2. Физические свойства

Хром — твердый металл голубовато-белого цвета с характерным металлическим блеском.

Плотность: 7,19 г/см³ — тяжелый металл.
Температура плавления: 1907°C — один из самых тугоплавких металлов.
Твердость: один из самых твердых чистых металлов — способен царапать стекло. По шкале Мооса твердость ≈ 8,5 (у алмаза — 10).
Проводимость: обладает хорошей тепло- и электропроводностью.
Коррозионная стойкость: на воздухе покрывается тонкой оксидной пленкой Cr₂O₃, которая защищает металл от дальнейшего окисления. Именно поэтому хром используют для декоративного покрытия других металлов (хромирование).

Вопрос 1: Физические свойства

Проверка

Вспомните физические свойства хрома. В каком виде он используется в промышленности для защиты других металлов?

Ответ: Хром — самый твердый металл (царапает стекло). Применяется для хромирования деталей.

3. Способы получения

В природе встречается в виде минерала хромистого железняка (FeO·Cr₂O₃).

Интересный факт

Знаете ли вы, что красный цвет рубина и зеленый цвет изумруда обусловлены примесями ионов хрома (Cr³⁺) в кристаллической решетке корунда (Al₂O₃) и берилла? Хром — настоящий "художник" в мире драгоценных камней!

1. Алюмотермия (основной способ получения чистого хрома):

Cr₂O₃ + 2Al t°→ 2Cr + Al₂O₃

2. Восстановление коксом (получение феррохрома):

FeO·Cr₂O₃ + 4C t°→ Fe + 2Cr + 4CO↑

Вопрос 1: Получение хрома (Уравнения)

Проверка

Напишите уравнения реакций получения чистого хрома из оксида хрома (III):

Методом алюминотермии
Силикотермией

Ответ:

$Cr_2O_3 + 2Al \xrightarrow{t^\circ} Al_2O_3 + 2Cr$
$2Cr_2O_3 + 3Si \xrightarrow{t^\circ} 3SiO_2 + 4Cr$