क्रोमियम

ऐतिहासिक सन्दर्भ

धात्विक क्रोमियम को एल्यूमीनियम (एल्युमिनोथर्मी) का उपयोग करके इसके ऑक्साइड से कम करके प्राप्त किया जाता है:

इस प्रयोजन के लिए क्रोमियम लौह अयस्क का उपयोग किया जाता है। सबसे पहले, इसे ऑक्सीजन की उपस्थिति में सोडा के साथ जोड़ा जाता है, और फिर परिणामी सोडियम क्रोमेट को कार्बन के साथ क्रोमियम ऑक्साइड में अपचयित किया जाता है:

क्रोमियम और उसके यौगिकों के गुण। क्रोम एक सफेद, चमकदार धातु है जिसमें भूरे रंग का रंग होता है, जिसमें अत्यधिक कठोरता और लोच होती है। कमरे के तापमान पर यह पानी और हवा के प्रति प्रतिरोधी है।

रासायनिक रूप से, धातु के रूप में क्रोमियम एक अपचायक एजेंट है। प्रतिक्रिया स्थितियों के आधार पर, यह परिवर्तनशील ऑक्सीकरण अवस्थाएँ प्रदर्शित कर सकता है; राज्य +2, +3, +6 स्थिर हैं।

सामान्य परिस्थितियों में, क्रोमियम ऑक्सीजन के प्रति प्रतिरोधी होता है, जिसके साथ संपर्क गर्म होने पर ही होता है। उन्हीं परिस्थितियों में, क्रोमियम क्लोरीन, सल्फर, नाइट्रोजन और सिलिकॉन के साथ भी प्रतिक्रिया करता है। उदाहरण के लिए:

आमतौर पर, क्रोमियम की सतह पर सीआर 20 3 ऑक्साइड की घनी परत होती है, जो धातु को आगे ऑक्सीकरण से बचाती है। यह निष्क्रिय सतह ही कारण है कि सामान्य तापमान पर नाइट्रिक एसिड और एक्वा रेजिया के साथ क्रोमियम की कोई परस्पर क्रिया नहीं होती है।

क्रोमियम तनु हाइड्रोक्लोरिक और सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रोजन छोड़ता है और Cr(II) लवण बनाता है, जो तेजी से ऑक्सीकरण होकर Cr(III) लवण में बदल जाता है:

क्रोमियम यौगिकों में अक्सर निम्नलिखित स्थानिक संरचना होती है:

ऑक्सीजन के साथ, क्रोमियम ऑक्साइड की एक श्रृंखला बनाता है, जो धातु के ऑक्सीकरण की डिग्री के आधार पर, बुनियादी, उभयचर या अम्लीय गुण प्रदर्शित करता है।

क्रोमियम (II) ऑक्साइड CrO में मूल गुण होते हैं। HC1 के साथ परस्पर क्रिया करते समय, यह CrCl 2 बनाता है।

हाइड्रोजन के प्रभाव में, CrO धात्विक क्रोमियम में बदल जाता है; जब वायुमंडलीय ऑक्सीजन के प्रभाव में गर्म किया जाता है, तो यह Cr 203 में बदल जाता है।

ऑक्साइड CrO, CrCl 2 से बनने वाले हाइड्रॉक्साइड Cr(OH) से मेल खाता है:

Cr(OH)2 एक पीला पदार्थ है। यह प्रकृति में क्षारीय है और एसिड के साथ प्रतिक्रिया में संबंधित Cr(P) लवण बनाता है।

सीआर 2+ आयन इतना मजबूत कम करने वाला एजेंट है कि यह पानी से हाइड्रोजन को विस्थापित करने में सक्षम है:

Cr(P) वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है, इसलिए CrCl का एक समाधान:! उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन को अवशोषित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है:

Cr(P) यौगिकों के जलीय घोल नीले होते हैं।

क्रोमियम (III) ऑक्साइड Cr 2 0 3 एम्फोटेरिक ऑक्साइड से संबंधित है।

यह क्रोमियम ऑक्साइड (U1) के कैल्सीनेशन, या अमोनियम डाइक्रोमेट के अपघटन, या क्रोमियम (III) हाइड्रॉक्साइड के थर्मल अपघटन द्वारा प्राप्त किया जाता है:

क्रोमियम (III) हाइड्रॉक्साइड Cr(OH) ;j क्रोमियम लवण पर क्षार की क्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है; इस मामले में, Cr(OH) 3 नीले-भूरे अवक्षेप के रूप में निकलता है:

Cr(OH) 3 में उभयधर्मी गुण होते हैं। एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड की तरह, Cr(OH) 3 एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके Cr(III) लवण बनाता है, और क्षार के साथ क्रोमाइट बनाता है:

मेटा- या ऑर्थोक्रोमाइट्स, जो संबंधित एसिड के लवण हैं - HCl0 2 (मेटाक्रोमिक) और H 3 Cr0 3 (ऑर्थोक्रोमिक), क्रोमियम ऑक्साइड (III) को क्षार या सोडा के साथ मिलाने से बनते हैं:

इसलिए, Cr(OH) 3 को एम्फोटेरिक हाइड्रॉक्साइड माना जाना चाहिए:

क्षारीय वातावरण में मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों के प्रभाव में, क्रोमियम (III) यौगिक क्रोमियम (U1) यौगिकों - क्रोमेट्स में बदल जाते हैं:

सीआर 3 * आयन को कई जटिल यौगिकों की विशेषता है, जिसमें दुर्लभ अपवादों के साथ, 6 की समन्वय संख्या दिखाई देती है। इन जटिल यौगिकों की मुख्य विशेषता जलीय घोलों में उनकी गतिज स्थिरता है।

नीला-बैंगनी हेक्साक्वा आयन [Cr(H 2 0) 6 ] 3+ कई क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स का हिस्सा है: CrCl 3 -6H 2 0, KCr(S0 4) 2 -12H 2 0, आदि। इस धनायनित संकुल की तैयारी को निम्नलिखित समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

cationic Cr(III) कॉम्प्लेक्स की संरचना pH, तापमान और सांद्रता के आधार पर भिन्न हो सकती है, और इसलिए उनका रंग बैंगनी से हरे रंग में बदल जाता है। जैसे ही जटिल धनायन में H 2 0 अणुओं को प्रतिस्थापित किया जाता है, उदाहरण के लिए, क्लोरीन के साथ, CrCl 3 6H 2 0 के विभिन्न आइसोमेरिक रूप बन सकते हैं:

लिगेंड के रूप में अमीन वाले कॉम्प्लेक्स सबसे अधिक संख्या में हैं। उनमें सभी संभावित प्रकार के समावयवता वाले यौगिक पाए गए। मोनोन्यूक्लियर कॉम्प्लेक्स के अलावा, उदाहरण के लिए 2+, पॉलीन्यूक्लियर कॉम्प्लेक्स भी हो सकते हैं, जिसमें दो या दो से अधिक धातु परमाणु हाइड्रॉक्सिल पुलों के माध्यम से जुड़े होते हैं।

आयनिक कॉम्प्लेक्स - क्रोमेट्स - संरचना में भिन्न होते हैं और निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं का उपयोग करके प्राप्त किए जा सकते हैं:

आयनिक कॉम्प्लेक्स का रंग लिगैंड की प्रकृति पर निर्भर करता है: 3_ - पन्ना हरा, [CrCl 6 ] 3_ - गुलाबी-लाल, और 3_ - पीला।

आयनिक कॉम्प्लेक्स [Cr(OH) 6 ]:1 " कई लवण बनाता है - हाइड्रॉक्सोक्रोमेट्स, ठोस अवस्था में स्थिर, और समाधान में - केवल अत्यधिक क्षारीय वातावरण में।

निर्जल सीआर(III) यौगिक संरचना और गुणों में क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स से भिन्न होते हैं। इस प्रकार, निर्जल नमक CrCl 3 में एक बहुलक परत संरचना होती है, जबकि CrCl 3 -6H 2 0 में एक द्वीप संरचना होती है। CrCl 3, CrC1 3 -6H 2 0 के विपरीत, पानी में बहुत धीरे-धीरे घुलता है। जलीय घोल में Cr(PT) यौगिक आमतौर पर हाइड्रोलाइज्ड होते हैं, और इस प्रक्रिया के पहले चरण में जटिल आयन [Cr(H 2 0)0H| 3+:

इसके बाद, इन परिसरों का पोलीमराइजेशन हो सकता है। Cr 2 S 3 सल्फाइड और कार्बोनेट Cr 2 (C0 3) 3 की विशेषता और भी अधिक अस्थिरता है। इस प्रकार, Cr 2 S 3 और Cr 2 (C0 3) 3 को जलीय घोल से विनिमय प्रतिक्रियाओं द्वारा प्राप्त नहीं किया जा सकता है, क्योंकि ये यौगिक, Cr (OH) 3 की तुलना में उनकी अधिक घुलनशीलता के कारण, पूरी तरह से हाइड्रोलाइज्ड होते हैं:

क्रोमियम ऑक्साइड (U1) Cr0 3 गहरे लाल रंग का एक क्रिस्टलीय पदार्थ है। यह डाइक्रोमेट्स पर सांद्र H 2 S0 4 की क्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है:

Cr0 3 में Cr0 4 टेट्राहेड्रा द्वारा निर्मित एक श्रृंखला संरचना है।

Cr0 3 एक विशिष्ट अम्लीय ऑक्साइड है। यह पानी में आसानी से घुलकर क्रोमिक एसिड H 2 Cr0 4 और डाइक्रोमिक एसिड 11 2 Cr 20 7 का घोल बनाता है, जिसके बीच एक संतुलन स्थापित होता है:

बढ़ते तनुकरण के साथ, संतुलन HCr0 4 के निर्माण की ओर स्थानांतरित हो जाता है

pH > 7 पर क्षारीय घोल में, Cr0 3 पीले रंग का टेट्राहेड्रल क्रोमेट आयन Cr() 4 बनाता है। पीएच रेंज 2 से 6 तक, एचसीएल0 4 आयन और नारंगी-लाल डाइक्रोमेट आयन सीआर 2 0| .

क्षारीय वातावरण में निम्नलिखित प्रक्रियाएँ होती हैं:

संतुलन की स्थिति न केवल पीएच पर निर्भर करती है, बल्कि धनायनों की प्रकृति पर भी निर्भर करती है जो अघुलनशील क्रोमेट (बीए 2+, पीबी 2+ और एजी* धनायनों से क्रोमेट बनाते हैं) बना सकते हैं।

इस प्रकार, अम्लों का योग संतुलन को बाईं ओर स्थानांतरित कर देता है, और क्षार का योग संतुलन को दाईं ओर स्थानांतरित कर देता है:

यह डाइक्रोमेट्स से क्रोमेट्स के उत्पादन का आधार है, और इसके विपरीत:

Cr(VI) यौगिक ऑक्सीकरण एजेंट हैं। अम्लीय वातावरण में, डाइक्रोमेट आयन Cr 2 0 2 मजबूत ऑक्सीकरण गुण प्रदर्शित करता है, जिसे Cr(III) में घटाया जाता है:

गर्म होने पर Cr(VI) की उच्च ऑक्सीडेटिव गतिविधि K 2 Cr 2 0 7 और केंद्रित HC1 के बीच प्रतिक्रिया में प्रकट होती है:

यह प्रतिक्रिया कम मात्रा में क्लोरीन के उत्पादन के लिए सुविधाजनक है। जब तापन बंद हो जाता है तो क्लोरीन का निकलना भी बंद हो जाता है। बहुत मजबूत कम करने वाले एजेंटों की कार्रवाई से, सीआर (VI) डेरिवेटिव को तटस्थ और थोड़ा क्षारीय मीडिया में कम किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, (NH^S) के साथ परस्पर क्रिया गर्म करने पर होती है:

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि क्षारीय वातावरण में सीआर (VI) के ऑक्सीकरण गुण अम्लीय वातावरण की तुलना में बहुत कम स्पष्ट होते हैं। इस प्रकार, अम्लीय और क्षारीय समाधानों में, यौगिक Cr(III) और Cr(VI) विभिन्न रूपों में मौजूद होते हैं: अम्लीय वातावरण में, Cr 3+ या Cr 7 0 2- आयन प्रबल होते हैं, और क्षारीय वातावरण में, |Cr( OH) आयन प्रबल होते हैं। | 3 या CC 2, और इसलिए Cr(III) यौगिकों का Cr(VI) में और इसके विपरीत अंतर-रूपांतरण माध्यम की प्रतिक्रिया के आधार पर होता है:

अम्लीय वातावरण में

क्षारीय वातावरण में

इससे यह पता चलता है कि अम्लीय वातावरण में Cr(VI) के ऑक्सीकरण गुण व्यक्त होते हैं, और क्षारीय वातावरण में Cr(III) के कम करने वाले गुण व्यक्त होते हैं:

क्रोमिक एसिड H 2 Cr0 4 डाइक्रोमिक एसिड की तुलना में बहुत कमजोर है। तो, एच 2 सीआरओ के लिए, को,= 3 10 7, और एच 2 सीआर 2 0 7 के लिए को, = 2 10" 2 .

H 2 Cr 2 0 7 क्रोमियम आइसोपॉलीएसिड का सबसे सरल प्रतिनिधि है, जो सामान्य सूत्र raE0 3 *tH 2 0 (जहाँ) के अनुरूप है पी > टी)और आयोलिक्रोमेट्स के लवण के रूप में जाना जाता है। तो, नारंगी-लाल डाइक्रोमेट्स को छोड़कर (टी = 1, पी= 2) गहरे लाल ट्राइक्रोमेट प्राप्त हुए (टी = 1, एन = 3) और भूरा-लाल टीएस-ट्रैक्रोमैट्स (डब्ल्यू = 1, पी = 4).

क्रोमेट्स पर एसिड की क्रिया से पॉलीक्रोमेट्स बनते हैं:

जब क्षार आयोलिक्रोमेट्स के समाधान पर कार्य करते हैं, तो क्रोमेट्स के अंतिम गठन के साथ विपरीत प्रक्रिया होती है।

Cr(VI) पॉलीएसिड और पॉलीअनियन की बड़ी श्रृंखला नहीं बनाता है, जिसे आयन के आकार और कई Cr=0 बांड बनाने की इसकी प्रवृत्ति द्वारा समझाया गया है।

H 2 0 2 के साथ बातचीत करते समय क्रोमियम को गैर-ऑक्साइड यौगिकों के निर्माण की विशेषता होती है:

नीले ऑक्साइड-डाइपरऑक्साइड क्रोमियम (U1) के अलावा, CrO-क्रोमियम निम्नलिखित संरचना के पेरोक्सोएसिड H 2 Cr 2 0 12,11 2 Cr 2 0 8 और H 2 Cr 0 6 के लवण बनाता है (चित्र 6.1)।

चावल। 6.1.पेंटाइरॉक्सोडिक्रोमिक एसिड एच, सीआर 2 ओ एल 2 की संरचना

अम्ल H 2 Cr 2 0 |2 नीले रंग का लवण बनाता है, और P, Cr, 0 8 - लाल रंग का।

क्रोमियम पेरोक्साइड यौगिक ईथरियल घोल में स्थिर होते हैं; जलीय घोल में वे अस्थिर होते हैं और ऑक्सीजन के निकलने और CrO2 आयनों (क्षारीय वातावरण में) या Cr(111) यौगिकों (अम्लीय वातावरण में) के निर्माण के साथ आसानी से विघटित हो जाते हैं। यह माना जाता है कि ईथर में क्रोमियम (U1) ऑक्साइड-डाइनरोक्साइड Cr0 5 की स्थिरता शीर्ष पर एक ऑक्सीजन परमाणु के साथ एक पीएसएन-टागोनल पिरामिड के आकार में एक कॉम्प्लेक्स के गठन के कारण होती है (चित्र 6.2)।

चावल। 6.2.ईथर में क्रोमियम (U1) ऑक्साइड-डाइपरऑक्साइड Cr0 3 की संरचना, जहां L एक ईथर या पानी का अणु है

अम्लीय माध्यम में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ डाइक्रोमेट घोल का उपचार करके यह कॉम्प्लेक्स प्राप्त किया जा सकता है:

ईथर परत को नीला रंग देकर, पेरोक्सो कॉम्प्लेक्स के गठन का अनुमान लगाया जा सकता है। यह प्रतिक्रिया बहुत संवेदनशील और विशिष्ट है और इसलिए डाइक्रोमेट आयन का पता लगाने के लिए विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

क्रोमेट आयन के लिए गुणात्मक प्रतिक्रियाएं (Cr0 4 ~)

क्रोमियम का तकनीकी उपयोग सर्वविदित है: एक मिश्र धातु योज्य के रूप में, क्रोमियम का उपयोग व्यापक रूप से उच्च शक्ति वाले स्टील, निकल और तांबे मिश्र धातुओं के उत्पादन के लिए किया जाता है। क्रोमेट्स और डाइक्रोमेट्स का व्यापक रूप से चमड़ा, कपड़ा, पेंट और फार्मास्युटिकल उद्योगों में उपयोग किया जाता है। लेड क्रोमेट PBCrO 4, जिसे पीला क्राउन कहा जाता है, का उपयोग पेंट बनाने में किया जाता है। डाइक्रोमेट्स K 2 Cr 2 0 7 और Na 2 Cr 2 0 7 -2H 2 0, जिन्हें क्रोमियम शिखर के रूप में जाना जाता है, विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में उपयोग किए जाते हैं।

ठंडे और संकेंद्रित H2 S0 1 में संतृप्त K 2 Cr 2 0 7 के घोल की समान मात्रा के मिश्रण को क्रोमियम मिश्रण कहा जाता है और इसका उपयोग जोरदार ऑक्सीकरण के लिए किया जाता है।

सभी क्रोमियम यौगिक बहुत जहरीले होते हैं!

क्रोमियम की खोज लवण और खनिजों के रासायनिक और विश्लेषणात्मक अध्ययन के तेजी से विकास के काल से हुई है। रूस में, रसायनज्ञों ने साइबेरिया और पश्चिमी यूरोप में लगभग अज्ञात पाए जाने वाले खनिजों के विश्लेषण में विशेष रुचि ली। इन खनिजों में से एक साइबेरियाई लाल सीसा अयस्क (क्रोकोइट) था, जिसका वर्णन लोमोनोसोव ने किया था। खनिज की जांच की गई, लेकिन इसमें सीसा, लोहा और एल्यूमीनियम के ऑक्साइड के अलावा कुछ भी नहीं पाया गया। हालाँकि, 1797 में, वौकेलिन ने खनिज के बारीक पिसे हुए नमूने को पोटाश और अवक्षेपित लेड कार्बोनेट के साथ उबालकर नारंगी-लाल रंग का एक घोल प्राप्त किया। इस घोल से उन्होंने एक रूबी-लाल नमक को क्रिस्टलीकृत किया, जिसमें से सभी ज्ञात धातुओं से भिन्न ऑक्साइड और मुक्त धातु को अलग किया गया। वाउक्वेलिन ने उसे बुलाया क्रोमियम (क्रोम ) ग्रीक शब्द से- रंगना, रंगना; सच है, यहाँ जो अभिप्राय था वह धातु की संपत्ति नहीं था, बल्कि उसके चमकीले रंग के लवण थे.

प्रकृति में होना.

व्यावहारिक महत्व का सबसे महत्वपूर्ण क्रोमियम अयस्क क्रोमाइट है, जिसकी अनुमानित संरचना FeCrO ​​​​4 सूत्र से मेल खाती है।

यह एशिया माइनर, यूराल, उत्तरी अमेरिका और दक्षिणी अफ्रीका में पाया जाता है। उपर्युक्त खनिज क्रोकोइट - PbCrO 4 - तकनीकी महत्व का भी है। क्रोमियम ऑक्साइड (3) और इसके कुछ अन्य यौगिक भी प्रकृति में पाए जाते हैं। पृथ्वी की पपड़ी में धातु के रूप में क्रोमियम की मात्रा 0.03% है। क्रोमियम सूर्य, तारों और उल्कापिंडों में पाया गया है।

भौतिक गुण.

क्रोम एक सफेद, कठोर और भंगुर धातु है, जो अम्ल और क्षार के प्रति अत्यधिक रासायनिक प्रतिरोधी है। हवा में यह ऑक्सीकृत हो जाता है और सतह पर ऑक्साइड की एक पतली पारदर्शी फिल्म बन जाती है। क्रोमियम का घनत्व 7.1 ग्राम/सेमी3 है, इसका गलनांक +1875 0 C है।

रसीद।

जब क्रोमियम लौह अयस्क को कोयले के साथ दृढ़ता से गर्म किया जाता है, तो क्रोमियम और लोहा कम हो जाते हैं:

FeO * Cr 2 O 3 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO

इस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, एक क्रोमियम-लौह मिश्र धातु बनती है, जो उच्च शक्ति की विशेषता है। शुद्ध क्रोमियम प्राप्त करने के लिए, इसे एल्यूमीनियम के साथ क्रोमियम (3) ऑक्साइड से कम किया जाता है:

Cr 2 O 3 + 2Al = Al 2 O 3 + 2Cr

इस प्रक्रिया में, आमतौर पर दो ऑक्साइड का उपयोग किया जाता है - Cr 2 O 3 और CrO 3

रासायनिक गुण।

क्रोम की सतह को कवर करने वाली ऑक्साइड की पतली सुरक्षात्मक फिल्म के कारण, यह आक्रामक एसिड और क्षार के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी है। क्रोमियम सांद्र नाइट्रिक और सल्फ्यूरिक एसिड के साथ-साथ फॉस्फोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। क्रोमियम t = 600-700 o C पर क्षार के साथ परस्पर क्रिया करता है। हालांकि, क्रोमियम हाइड्रोजन को विस्थापित करते हुए तनु सल्फ्यूरिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ क्रिया करता है:

2Cr + 3H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2
2Cr + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2

उच्च तापमान पर, क्रोमियम ऑक्सीजन में जलता है, जिससे ऑक्साइड (III) बनता है।

गर्म क्रोमियम जलवाष्प के साथ प्रतिक्रिया करता है:

2Cr + 3H 2 O = Cr 2 O 3 + 3H 2

उच्च तापमान पर, क्रोमियम हैलोजन के साथ, हैलोजन हाइड्रोजन, सल्फर, नाइट्रोजन, फॉस्फोरस, कार्बन, सिलिकॉन, बोरॉन के साथ भी प्रतिक्रिया करता है, उदाहरण के लिए:

सीआर + 2एचएफ = सीआरएफ 2 + एच 2
2Cr + N2 = 2CrN
2Cr + 3S = Cr 2 S 3
सीआर + सी = सीआरएसआई

क्रोमियम के उपरोक्त भौतिक और रासायनिक गुणों ने विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विभिन्न क्षेत्रों में अपना अनुप्रयोग पाया है। उदाहरण के लिए, क्रोमियम और इसके मिश्र धातुओं का उपयोग मैकेनिकल इंजीनियरिंग में उच्च शक्ति, संक्षारण प्रतिरोधी कोटिंग्स का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। फेरोक्रोम के रूप में मिश्रधातु का उपयोग धातु-काटने के उपकरण के रूप में किया जाता है। क्रोम मिश्र धातुओं ने चिकित्सा प्रौद्योगिकी और रासायनिक तकनीकी उपकरणों के निर्माण में आवेदन पाया है।

रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी में क्रोमियम की स्थिति:

क्रोमियम तत्वों की आवर्त सारणी के समूह VI के द्वितीयक उपसमूह का प्रमुख है। इसका इलेक्ट्रॉनिक सूत्र इस प्रकार है:

24 करोड़ आईएस 2 2एस 2 2पी 6 3एस 2 3पी 6 3डी 5 4एस 1

क्रोमियम परमाणु में ऑर्बिटल्स को इलेक्ट्रॉनों से भरने में, उस पैटर्न का उल्लंघन होता है जिसके अनुसार 4S ऑर्बिटल्स को पहले 4S 2 अवस्था में भरना चाहिए। हालाँकि, इस तथ्य के कारण कि 3d कक्षक क्रोमियम परमाणु में अधिक अनुकूल ऊर्जा स्थिति रखता है, यह मान 4d 5 तक भर जाता है। यह घटना द्वितीयक उपसमूहों के कुछ अन्य तत्वों के परमाणुओं में देखी जाती है। क्रोमियम +1 से +6 तक ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित कर सकता है। ऑक्सीकरण अवस्था +2, +3, +6 वाले क्रोमियम यौगिक सबसे अधिक स्थिर होते हैं।

द्विसंयोजक क्रोमियम के यौगिक.

क्रोमियम (II) ऑक्साइड CrO एक पायरोफोरिक काला पाउडर (पाइरोफोरिसिटी - बारीक कुचली हुई अवस्था में हवा में प्रज्वलित होने की क्षमता) है। CrO तनु हाइड्रोक्लोरिक एसिड में घुल जाता है:

CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O

हवा में, जब 100 0 C से ऊपर गर्म किया जाता है, तो CrO Cr 2 O 3 में बदल जाता है।

जब क्रोमियम धातु अम्ल में घुलती है तो डाइवैलेंट क्रोमियम लवण बनते हैं। ये प्रतिक्रियाएँ कम सक्रिय गैस (उदाहरण के लिए H 2) के वातावरण में होती हैं, क्योंकि वायु की उपस्थिति में, Cr(II) से Cr(III) तक ऑक्सीकरण आसानी से होता है।

क्रोमियम (II) क्लोराइड पर क्षार घोल की क्रिया से क्रोमियम हाइड्रॉक्साइड पीले अवक्षेप के रूप में प्राप्त होता है:

CrCl 2 + 2NaOH = Cr(OH) 2 + 2NaCl

Cr(OH) 2 में बुनियादी गुण हैं और यह एक कम करने वाला एजेंट है। हाइड्रेटेड Cr2+ आयन हल्का नीला है। CrCl2 का जलीय घोल नीले रंग का होता है। जलीय घोल में हवा में, Cr(II) यौगिक Cr(III) यौगिकों में बदल जाते हैं। यह विशेष रूप से Cr(II) हाइड्रॉक्साइड में उच्चारित किया जाता है:

4Cr(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Cr(OH) 3

त्रिसंयोजक क्रोमियम यौगिक.

क्रोमियम (III) ऑक्साइड Cr 2 O 3 एक दुर्दम्य हरा पाउडर है। इसकी कठोरता कोरण्डम के समान होती है। प्रयोगशाला में इसे अमोनियम डाइक्रोमेट को गर्म करके प्राप्त किया जा सकता है:

(एनएच 4) 2 सीआर 2 ओ 7 = सीआर 2 ओ 3 + एन 2 + 4 एच 2

Cr 2 O 3 एक उभयधर्मी ऑक्साइड है, जब क्षार के साथ जुड़कर यह क्रोमाइट बनाता है: Cr 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O

क्रोमियम हाइड्रॉक्साइड भी एक उभयधर्मी यौगिक है:

सीआर(ओएच) 3 + एचसीएल = सीआरसीएल 3 + 3एच 2 ओ
Cr(OH) 3 + NaOH = NaCrO 2 + 2H 2 O

निर्जल सीआरसीएल 3 गहरे बैंगनी रंग की पत्तियों की तरह दिखता है, ठंडे पानी में पूरी तरह से अघुलनशील है, और उबालने पर बहुत धीरे-धीरे घुल जाता है। निर्जल क्रोमियम (III) सल्फेट Cr 2 (SO 4) 3 गुलाबी रंग का होता है और पानी में भी खराब घुलनशील होता है। कम करने वाले एजेंटों की उपस्थिति में, यह बैंगनी क्रोमियम सल्फेट Cr 2 (SO 4) 3 *18H 2 O बनाता है। कम पानी वाले हरे क्रोमियम सल्फेट हाइड्रेट भी जाने जाते हैं। क्रोमियम फिटकरी KCr(SO 4) 2 *12H 2 O बैंगनी क्रोमियम सल्फेट और पोटेशियम सल्फेट युक्त घोल से क्रिस्टलीकृत होता है। क्रोमियम फिटकरी का घोल गर्म करने पर सल्फेट बनने के कारण हरा हो जाता है।

क्रोमियम और उसके यौगिकों के साथ प्रतिक्रियाएँ

लगभग सभी क्रोमियम यौगिक और उनके घोल गहरे रंग के होते हैं। रंगहीन घोल या सफेद अवक्षेप होने पर, हम उच्च संभावना के साथ यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि क्रोमियम अनुपस्थित है।

1. आइए एक चीनी मिट्टी के कप पर बर्नर की लौ में पोटेशियम डाइक्रोमेट की इतनी मात्रा गर्म करें जो चाकू की नोक पर फिट हो जाए। नमक क्रिस्टलीकरण का पानी नहीं छोड़ेगा, बल्कि लगभग 400 0 C के तापमान पर पिघलकर एक गहरा तरल बन जाएगा। आइए इसे तेज़ आंच पर कुछ और मिनट तक गर्म करें। ठंडा होने के बाद टुकड़े पर हरे रंग का अवक्षेप बन जाता है। आइए इसके एक भाग को पानी में घोलें (यह पीला हो जाता है), और दूसरे भाग को टुकड़े पर छोड़ दें। गर्म करने पर नमक विघटित हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप घुलनशील पीला पोटेशियम क्रोमेट K 2 CrO 4 और हरा Cr 2 O 3 बनता है।
2. 50 मिलीलीटर पानी में 3 ग्राम पाउडर पोटेशियम बाइक्रोमेट घोलें। एक भाग में थोड़ा सा पोटैशियम कार्बोनेट मिलाएं। CO2 निकलने पर यह घुल जाएगा और घोल का रंग हल्का पीला हो जाएगा। क्रोमेट का निर्माण पोटैशियम डाइक्रोमेट से होता है। यदि आप अब भागों में 50% सल्फ्यूरिक एसिड घोल मिलाते हैं, तो डाइक्रोमेट का लाल-पीला रंग फिर से दिखाई देगा।
3. एक परखनली में 5 मिलीलीटर डालें। पोटेशियम बाइक्रोमेट घोल, दबाव में 3 मिलीलीटर सांद्र हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ उबालें। घोल से पीली-हरी जहरीली क्लोरीन गैस निकलती है क्योंकि क्रोमेट एचसीएल को सीएल 2 और एच 2 ओ में ऑक्सीकृत कर देगा। क्रोमेट स्वयं हरे त्रिसंयोजक क्रोमियम क्लोराइड में बदल जाएगा। इसे घोल को वाष्पित करके अलग किया जा सकता है, और फिर, सोडा और साल्टपीटर के साथ मिलाकर क्रोमेट में परिवर्तित किया जा सकता है।
4. जब लेड नाइट्रेट का घोल मिलाया जाता है, तो पीला लेड क्रोमेट अवक्षेपित हो जाता है; सिल्वर नाइट्रेट के घोल के साथ परस्पर क्रिया करने पर सिल्वर क्रोमेट का एक लाल-भूरा अवक्षेप बनता है।
5. पोटेशियम बाइक्रोमेट घोल में हाइड्रोजन पेरोक्साइड मिलाएं और सल्फ्यूरिक एसिड के साथ घोल को अम्लीकृत करें। क्रोमियम पेरोक्साइड के निर्माण के कारण घोल गहरा नीला रंग प्राप्त कर लेता है। जब एक निश्चित मात्रा में ईथर के साथ हिलाया जाता है, तो पेरोक्साइड एक कार्बनिक विलायक में बदल जाएगा और इसे नीला रंग देगा। यह प्रतिक्रिया क्रोमियम के लिए विशिष्ट है और बहुत संवेदनशील है। इसका उपयोग धातुओं और मिश्र धातुओं में क्रोमियम का पता लगाने के लिए किया जा सकता है। सबसे पहले, आपको धातु को भंग करने की आवश्यकता है। 30% सल्फ्यूरिक एसिड (आप हाइड्रोक्लोरिक एसिड भी मिला सकते हैं) के साथ लंबे समय तक उबालने के दौरान, क्रोमियम और कई स्टील्स आंशिक रूप से घुल जाते हैं। परिणामी घोल में क्रोमियम (III) सल्फेट होता है। पता लगाने की प्रतिक्रिया को अंजाम देने में सक्षम होने के लिए, हम पहले इसे कास्टिक सोडा से बेअसर करते हैं। ग्रे-हरा क्रोमियम (III) हाइड्रॉक्साइड अवक्षेपित होता है, जो अतिरिक्त NaOH में घुलकर हरा सोडियम क्रोमाइट बनाता है। घोल को छान लें और 30% हाइड्रोजन पेरोक्साइड मिलाएं। गर्म होने पर, घोल पीला हो जाएगा क्योंकि क्रोमाइट क्रोमेट में ऑक्सीकरण हो जाता है। अम्लीकरण के कारण घोल नीला दिखाई देगा। रंगीन यौगिक को ईथर के साथ हिलाकर निकाला जा सकता है।

क्रोमियम आयनों के लिए विश्लेषणात्मक प्रतिक्रियाएँ।

1. प्रारंभिक अवक्षेप के घुलने तक क्रोमियम क्लोराइड घोल CrCl 3 की 3-4 बूंदों में 2M NaOH घोल मिलाएं। बनने वाले सोडियम क्रोमाइट के रंग पर ध्यान दें। परिणामी घोल को पानी के स्नान में गर्म करें। क्या होता है?
2. CrCl 3 घोल की 2-3 बूंदों में बराबर मात्रा में 8 M NaOH घोल और 3% H 2 O 2 घोल की 3-4 बूंदें मिलाएं। प्रतिक्रिया मिश्रण को पानी के स्नान में गर्म करें। क्या होता है? यदि परिणामी रंगीन घोल को उदासीन कर दिया जाए, उसमें CH 3 COOH मिलाया जाए और फिर Pb(NO 3) 2 मिलाया जाए तो कौन सा अवक्षेप बनता है?
3. क्रोमियम सल्फेट Cr 2 (SO 4) 3, IMH 2 SO 4 और KMnO 4 के घोल की 4-5 बूंदें टेस्ट ट्यूब में डालें। प्रतिक्रिया मिश्रण को पानी के स्नान में कई मिनट तक गर्म करें। घोल के रंग में परिवर्तन पर ध्यान दें। इसका क्या कारण है?
4. नाइट्रिक एसिड से अम्लीकृत K 2 Cr 2 O 7 घोल की 3-4 बूंदों में H 2 O 2 घोल की 2-3 बूंदें डालें और मिलाएँ। घोल का उभरता हुआ नीला रंग परक्रोमिक एसिड H 2 CrO 6 की उपस्थिति के कारण होता है:

Cr 2 O 7 2- + 4H 2 O 2 + 2H + = 2H 2 CrO 6 + 3H 2 O

H2CrO6 के तीव्र अपघटन पर ध्यान दें:

2H 2 CrO 6 + 8H+ = 2Cr 3+ + 3O 2 + 6H 2 O
नीला हरा रंग

कार्बनिक विलायकों में परक्रोमिक एसिड अधिक स्थिर होता है।

1. नाइट्रिक एसिड से अम्लीकृत K 2 Cr 2 O 7 घोल की 3-4 बूंदों में आइसोमाइल अल्कोहल की 5 बूंदें, H 2 O 2 घोल की 2-3 बूंदें मिलाएं और प्रतिक्रिया मिश्रण को हिलाएं। शीर्ष पर तैरने वाली कार्बनिक विलायक की परत चमकीले नीले रंग की होती है। रंग बहुत धीरे-धीरे फीका पड़ता है। कार्बनिक और जलीय चरणों में H 2 CrO 6 की स्थिरता की तुलना करें।
2. जब CrO 4 2- Ba 2+ आयनों के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो बेरियम क्रोमेट BaCrO 4 का एक पीला अवक्षेपण अवक्षेपित होता है।
3. सिल्वर नाइट्रेट CrO42 आयनों के साथ एक ईंट-लाल सिल्वर क्रोमेट अवक्षेप बनाता है।
4. तीन टेस्ट ट्यूब लें। उनमें से एक में K 2 Cr 2 O 7 घोल की 5-6 बूंदें डालें, दूसरे में K 2 CrO 4 घोल की समान मात्रा डालें और तीसरे में दोनों घोल की तीन बूंदें डालें। फिर प्रत्येक परखनली में पोटेशियम आयोडाइड घोल की तीन बूंदें डालें। अपना परिणाम स्पष्ट करें. दूसरी परखनली में घोल को अम्लीकृत करें। क्या होता है? क्यों?

क्रोमियम यौगिकों के साथ मनोरंजक प्रयोग

1. CuSO 4 और K 2 Cr 2 O 7 का मिश्रण क्षार मिलाने पर हरा हो जाता है, और अम्ल की उपस्थिति में पीला हो जाता है। 2 मिलीग्राम ग्लिसरॉल को (NH 4) 2 Cr 2 O 7 की थोड़ी मात्रा के साथ गर्म करने और फिर अल्कोहल मिलाने पर, छानने के बाद एक चमकीला हरा घोल प्राप्त होता है, जो एसिड मिलाने पर पीला हो जाता है, और तटस्थ या क्षारीय में हरा हो जाता है। पर्यावरण।
2. थर्माइट के साथ टिन के डिब्बे के केंद्र में एक "रूबी मिश्रण" रखें - सावधानी से पीसें और सीआर 2 ओ 3 (0.25 ग्राम) के अतिरिक्त के साथ एल्यूमीनियम पन्नी अल 2 ओ 3 (4.75 ग्राम) में रखें। जार को अधिक समय तक ठंडा होने से रोकने के लिए, इसे ऊपरी किनारे के नीचे रेत में दबाना आवश्यक है, और थर्माइट में आग लगने और प्रतिक्रिया शुरू होने के बाद, इसे लोहे की चादर से ढक दें और इसे रेत से ढक दें। एक दिन में घड़ा खोदकर निकाल लें। परिणाम एक लाल रूबी पाउडर है.
3. 10 ग्राम पोटेशियम डाइक्रोमेट को 5 ग्राम सोडियम या पोटेशियम नाइट्रेट और 10 ग्राम चीनी के साथ पीस लें। मिश्रण को गीला करके कोलोडियन के साथ मिलाया जाता है। यदि पाउडर को एक ग्लास ट्यूब में संपीड़ित किया जाता है, और फिर छड़ी को बाहर धकेल दिया जाता है और अंत में आग लगा दी जाती है, तो एक "सांप" रेंगना शुरू कर देगा, पहले काला, और ठंडा होने के बाद - हरा। 4 मिमी व्यास वाली एक छड़ी लगभग 2 मिमी प्रति सेकंड की गति से जलती है और 10 बार फैलती है।
4. यदि आप कॉपर सल्फेट और पोटेशियम डाइक्रोमेट के घोल को मिलाते हैं और थोड़ा अमोनिया घोल मिलाते हैं, तो 4СuCrO 4 * 3NH 3 * 5H 2 O संरचना का एक अनाकार भूरा अवक्षेप बनेगा, जो हाइड्रोक्लोरिक एसिड में घुलकर पीला घोल बनाता है, और अधिक मात्रा में अमोनिया का हरा घोल प्राप्त होता है। यदि आप इस घोल में आगे अल्कोहल मिलाते हैं, तो एक हरा अवक्षेप बनेगा, जो छानने के बाद नीला हो जाता है, और सूखने के बाद लाल चमक के साथ नीला-बैंगनी हो जाता है, जो तेज रोशनी में स्पष्ट रूप से दिखाई देता है।
5. "ज्वालामुखी" या "फिरौन के सांप" प्रयोगों के बाद बचे क्रोमियम ऑक्साइड को पुनर्जीवित किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, आपको 8 ग्राम Cr 2 O 3 और 2 ग्राम Na 2 CO 3 और 2.5 ग्राम KNO 3 को फ्यूज करना होगा और ठंडे मिश्र धातु को उबलते पानी से उपचारित करना होगा। परिणाम एक घुलनशील क्रोमेट है, जिसे मूल अमोनियम डाइक्रोमेट सहित अन्य Cr(II) और Cr(VI) यौगिकों में परिवर्तित किया जा सकता है।

क्रोमियम और उसके यौगिकों से जुड़े रेडॉक्स संक्रमण के उदाहरण

1. सीआर 2 ओ 7 2--- सीआर 2 ओ 3-- सीआरओ 2 - -- सीआरओ 4 2--- सीआर 2 ओ 7 2-

ए) (एनएच 4) 2 सीआर 2 ओ 7 = सीआर 2 ओ 3 + एन 2 + 4एच 2 ओ बी) Cr 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O
ग) 2NaCrO 2 + 3Br 2 + 8NaOH = 6NaBr + 2Na 2 CrO 4 + 4H 2 O
डी) 2Na 2 CrO 4 + 2HCl = Na 2 Cr 2 O 7 + 2NaCl + H 2 O

2. सीआर(ओएच) 2 -- सीआर(ओएच) 3 -- सीआरसीएल 3 -- सीआर 2 ओ 7 2- -- सीआरओ 4 2-

ए) 2Cr(OH) 2 + 1/2O 2 + H 2 O = 2Cr(OH) 3
बी) सीआर(ओएच) 3 + 3एचसीएल = सीआरसीएल 3 + 3एच 2 ओ
सी) 2CrCl 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 O = K 2 Cr 2 O 7 + 2Mn(OH) 2 + 6HCl
डी) के 2 सीआर 2 ओ 7 + 2 केओएच = 2 के 2 सीआरओ 4 + एच 2 ओ

3. सीआरओ - सीआर (ओएच) 2 - सीआर (ओएच) 3 - सीआर (एनओ 3) 3 - सीआर 2 ओ 3 - सीआरओ - 2
सीआर 2+

ए) सीआरओ + 2एचसीएल = सीआरसीएल 2 + एच 2 ओ
बी) सीआरओ + एच 2 ओ = सीआर (ओएच) 2
सी) सीआर(ओएच) 2 + 1/2ओ 2 + एच 2 ओ = 2सीआर(ओएच) 3
डी) सीआर(ओएच) 3 + 3एचएनओ 3 = सीआर(एनओ 3) 3 + 3एच 2 ओ
ई) 4Сr(NO 3) 3 = 2Cr 2 O 3 + 12NO 2 + O 2
ई) सीआर 2 ओ 3 + 2 NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O

एक कलाकार के रूप में क्रोमियम तत्व

रसायनज्ञ अक्सर पेंटिंग के लिए कृत्रिम रंगद्रव्य बनाने की समस्या की ओर रुख करते हैं। 18वीं-19वीं शताब्दी में, कई चित्रकला सामग्री के उत्पादन की तकनीक विकसित की गई थी। 1797 में लुई निकोलस वाउक्वेलिन, जिन्होंने साइबेरियाई लाल अयस्क में पहले से अज्ञात तत्व क्रोमियम की खोज की, ने एक नया, उल्लेखनीय रूप से स्थिर पेंट तैयार किया - क्रोम हरा। इसका क्रोमोफोर हाइड्रस क्रोमियम (III) ऑक्साइड है। इसका उत्पादन 1837 में "एमराल्ड ग्रीन" नाम से शुरू हुआ। बाद में, एल. वाउक्वेलिन ने कई नए पेंट प्रस्तावित किए: बैराइट, जिंक और क्रोम येलो। समय के साथ, उन्हें अधिक स्थायी पीले और नारंगी कैडमियम-आधारित पिगमेंट द्वारा प्रतिस्थापित किया गया।

ग्रीन क्रोम सबसे टिकाऊ और प्रकाश प्रतिरोधी पेंट है जो वायुमंडलीय गैसों के प्रति संवेदनशील नहीं है। तेल में मौजूद क्रोमियम हरी जमीन में बहुत अधिक आवरण शक्ति होती है और यह जल्दी सूखने में सक्षम होती है, यही कारण है कि इसका उपयोग 19वीं शताब्दी से किया जा रहा है। पेंटिंग में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। चीनी मिट्टी की पेंटिंग में इसका बहुत महत्व है। तथ्य यह है कि चीनी मिट्टी के उत्पादों को अंडरग्लेज़ और ओवरग्लेज़ पेंटिंग दोनों से सजाया जा सकता है। पहले मामले में, पेंट को केवल हल्के ढंग से जलाए गए उत्पाद की सतह पर लगाया जाता है, जिसे बाद में शीशे की परत से ढक दिया जाता है। इसके बाद मुख्य, उच्च तापमान फायरिंग होती है: चीनी मिट्टी के द्रव्यमान को सिंटर करने और शीशे का आवरण पिघलाने के लिए, उत्पादों को 1350 - 1450 0 सी तक गरम किया जाता है। बहुत कम पेंट रासायनिक परिवर्तनों के बिना और पुराने में इतने उच्च तापमान का सामना कर सकते हैं उन दिनों उनमें से केवल दो थे - कोबाल्ट और क्रोम। चीनी मिट्टी के उत्पाद की सतह पर लगाया गया काला कोबाल्ट ऑक्साइड फायरिंग के दौरान शीशे के साथ फ़्यूज़ हो जाता है, और रासायनिक रूप से इसके साथ संपर्क करता है। परिणामस्वरूप, चमकीले नीले कोबाल्ट सिलिकेट बनते हैं। हर कोई इस कोबाल्ट से सजाए गए नीले चीनी मिट्टी के बर्तन को अच्छी तरह से जानता है। क्रोमियम (III) ऑक्साइड ग्लेज़ के घटकों के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया नहीं करता है और बस चीनी मिट्टी के टुकड़ों और पारदर्शी ग्लेज़ के बीच एक "अंधा" परत के रूप में स्थित होता है।

क्रोम हरे रंग के अलावा, कलाकार वोल्कोनस्कोइट से प्राप्त पेंट का उपयोग करते हैं। मोंटमोरिलोनाइट्स के समूह से यह खनिज (जटिल सिलिकेट्स Na(Mo,Al), Si 4 O 10 (OH) 2 के उपवर्ग का एक मिट्टी का खनिज, 1830 में रूसी खनिजविज्ञानी केमेरर द्वारा खोजा गया था और इसका नाम एम.एन. वोल्कोन्सकाया के सम्मान में रखा गया था। बोरोडिनो की लड़ाई के नायक जनरल एन.एन. रवेस्की की बेटी, डिसमब्रिस्ट एस.जी. वोल्कोन्स्की की पत्नी। वोल्कोनस्कोइट एक मिट्टी है जिसमें 24% क्रोमियम ऑक्साइड, साथ ही एल्यूमीनियम और आयरन (III) ऑक्साइड होते हैं। रचना उरल्स, पर्म और किरोव क्षेत्रों में पाया जाने वाला खनिज असंगत है। इसके विविध रंग निर्धारित करता है - सर्दियों के गहरे देवदार के रंग से लेकर दलदली मेंढक के चमकीले हरे रंग तक।

पाब्लो पिकासो ने वोल्कोनस्कोइट के भंडार का अध्ययन करने के अनुरोध के साथ हमारे देश के भूवैज्ञानिकों की ओर रुख किया, जो एक विशिष्ट ताज़ा टोन का पेंट पैदा करता है। वर्तमान में, कृत्रिम वोल्कोन्सकोइट के उत्पादन की एक विधि विकसित की गई है। यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि, आधुनिक शोध के अनुसार, रूसी आइकन चित्रकारों ने इसकी "आधिकारिक" खोज से बहुत पहले, मध्य युग में इस सामग्री से पेंट का उपयोग किया था। गिनीयर ग्रीन्स (1837 में निर्मित), जिसका क्रोमोफॉर्म क्रोमियम ऑक्साइड हाइड्रेट सीआर 2 ओ 3 * (2-3) एच 2 ओ है, जहां पानी का कुछ हिस्सा रासायनिक रूप से बंधा होता है और कुछ सोख लिया जाता है, कलाकारों के बीच भी काफी लोकप्रिय था। यह रंगद्रव्य पेंट को पन्ना रंग देता है।

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क्रोमियम एक संक्रमण धातु है जिसका उपयोग इसकी ताकत और गर्मी और संक्षारण प्रतिरोध के कारण उद्योग में व्यापक रूप से किया जाता है। यह लेख आपको इस संक्रमण धातु के कुछ महत्वपूर्ण गुणों और उपयोगों की समझ देगा।

क्रोमियम संक्रमण धातुओं की श्रेणी में आता है। यह एक कठोर लेकिन भंगुर स्टील-ग्रे धातु है जिसका परमाणु क्रमांक 24 है। इस चमकदार धातु को आवर्त सारणी के समूह 6 में रखा गया है, और इसे "Cr" प्रतीक द्वारा नामित किया गया है।

क्रोमियम नाम ग्रीक शब्द क्रोमिया से लिया गया है, जिसका अर्थ है रंग।

अपने नाम के अनुरूप, क्रोमियम कई गहरे रंग के यौगिक बनाता है। आज, लगभग सभी व्यावसायिक रूप से उपयोग किए जाने वाले क्रोमियम को लौह क्रोमाइट या क्रोमियम ऑक्साइड (FeCr2O4) से निकाला जाता है।

क्रोमियम के गुण

• क्रोमियम पृथ्वी की पपड़ी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व है, लेकिन यह कभी भी अपने शुद्ध रूप में नहीं पाया जाता है। मुख्य रूप से क्रोमाइट खदानों जैसी खदानों से निकाला जाता है।

• क्रोमियम 2180 K या 3465°F के तापमान पर पिघलता है, और क्वथनांक 2944 K या 4840°F होता है। इसका परमाणु भार 51.996 ग्राम/मोल है, और मोह पैमाने पर यह 5.5 है।

• क्रोमियम कई ऑक्सीकरण अवस्थाओं में होता है, जैसे +1, +2, +3, +4, +5, और +6, जिनमें से +2, +3, और +6 सबसे आम हैं, और +1, +4 , ए +5 एक दुर्लभ ऑक्सीकरण है। +3 ऑक्सीकरण अवस्था क्रोमियम की सबसे स्थिर अवस्था है। क्रोमियम (III) को हाइड्रोक्लोरिक या सल्फ्यूरिक एसिड में मौलिक क्रोमियम को घोलकर तैयार किया जा सकता है।

• यह धातु तत्व अपने अद्वितीय चुंबकीय गुणों के लिए जाना जाता है। कमरे के तापमान पर, यह एंटीफेरोमैग्नेटिक ऑर्डर प्रदर्शित करता है, जो अपेक्षाकृत कम तापमान पर अन्य धातुओं में दिखाया जाता है।

• एंटीफेरोमैग्नेटिज्म वह है जहां पड़ोसी आयन जो चुंबक की तरह व्यवहार करते हैं, एक सामग्री के माध्यम से विरोधी या एंटीपैरलल तंत्र से जुड़ते हैं। परिणामस्वरूप, चुंबकीय परमाणुओं या आयनों द्वारा निर्मित चुंबकीय क्षेत्र विपरीत दिशा में संरेखित चुंबकीय परमाणुओं या आयनों को रद्द करते हुए एक दिशा में उन्मुख होता है, ताकि सामग्री किसी भी बाहरी बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को प्रदर्शित न करे।

• 38°C से ऊपर के तापमान पर, क्रोमियम अनुचुंबकीय हो जाता है, अर्थात यह बाहरी रूप से लागू चुंबकीय क्षेत्र की ओर आकर्षित होता है। दूसरे शब्दों में, क्रोमियम 38°C से ऊपर के तापमान पर बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की ओर आकर्षित होता है।

• क्रोम हाइड्रोजन उत्सर्जन के अधीन नहीं है, यानी, परमाणु हाइड्रोजन के संपर्क में आने पर यह भंगुर नहीं होता है। लेकिन नाइट्रोजन के संपर्क में आने पर यह अपनी प्लास्टिसिटी खो देता है और भंगुर हो जाता है।

• क्रोम संक्षारण के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी है। जब धातु हवा में ऑक्सीजन के संपर्क में आती है तो उसकी सतह पर एक पतली सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म बन जाती है। यह परत आधार सामग्री में ऑक्सीजन के प्रसार को रोकती है और इस प्रकार इसे आगे क्षरण से बचाती है। इस प्रक्रिया को निष्क्रियता कहा जाता है, क्रोमियम के साथ निष्क्रियता एसिड को प्रतिरोध देती है।

• क्रोमियम के तीन मुख्य आइसोटोप हैं, जिन्हें 52Cr, 53Cr और 54Cr कहा जाता है, जिनमें से 52CR सबसे आम आइसोटोप है। क्रोमियम अधिकांश अम्लों के साथ प्रतिक्रिया करता है, लेकिन पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। कमरे के तापमान पर, यह ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके क्रोमियम ऑक्साइड बनाता है।

आवेदन

स्टेनलेस स्टील का उत्पादन

अपनी कठोरता और संक्षारण प्रतिरोध के कारण क्रोम के उपयोग की विस्तृत श्रृंखला है। इसका उपयोग मुख्य रूप से तीन उद्योगों में किया जाता है - धातुकर्म, रसायन और दुर्दम्य। इसका व्यापक रूप से स्टेनलेस स्टील बनाने के लिए उपयोग किया जाता है क्योंकि यह जंग को रोकता है। आज यह स्टील्स के लिए एक अत्यंत महत्वपूर्ण मिश्रधातु सामग्री है। इसका उपयोग नाइक्रोम बनाने के लिए भी किया जाता है, जिसका उपयोग उच्च तापमान झेलने की क्षमता के कारण प्रतिरोध हीटिंग तत्वों में किया जाता है।

सतह कोटिंग

एसिड क्रोमेट या डाइक्रोमेट का उपयोग सतहों को कोट करने के लिए भी किया जाता है। यह आमतौर पर इलेक्ट्रोप्लेटिंग विधि का उपयोग करके किया जाता है जिसमें धातु की सतह पर क्रोमियम की एक पतली परत लगाई जाती है। एक अन्य विधि क्रोम प्लेटिंग है, जिसके माध्यम से क्रोमेट्स का उपयोग कुछ धातुओं जैसे एल्यूमीनियम (अल), कैडमियम (सीडी), जिंक (जेडएन), चांदी और मैग्नीशियम (एमजी) पर एक सुरक्षात्मक परत लगाने के लिए किया जाता है।

लकड़ी का संरक्षण और चमड़े की टैनिंग

क्रोमियम (VI) लवण विषैले होते हैं, इसलिए इनका उपयोग लकड़ी को कवक, कीड़ों और दीमकों द्वारा क्षति और विनाश से बचाने के लिए किया जाता है। क्रोमियम (III), विशेष रूप से क्रोमियम एलम या पोटेशियम सल्फेट, का उपयोग चमड़ा उद्योग में किया जाता है क्योंकि यह चमड़े को स्थिर करने में मदद करता है।

रंजक और रंजक

क्रोमियम का उपयोग रंगद्रव्य या रंजक बनाने के लिए भी किया जाता है। अतीत में क्रोम येलो और लेड क्रोमेट का व्यापक रूप से रंगद्रव्य के रूप में उपयोग किया जाता था। पर्यावरणीय चिंताओं के कारण, इसके उपयोग में काफी गिरावट आई और अंततः इसकी जगह लेड और क्रोम पिगमेंट ने ले ली। अन्य रंगद्रव्य क्रोमियम, लाल क्रोमियम, हरे क्रोमियम ऑक्साइड पर आधारित होते हैं, जो पीले और प्रशिया नीले रंग का मिश्रण है। कांच को हरा रंग देने के लिए क्रोमियम ऑक्साइड का उपयोग किया जाता है।

कृत्रिम माणिक का संश्लेषण

पन्ने का हरा रंग क्रोम के कारण है। क्रोमियम ऑक्साइड का उपयोग सिंथेटिक माणिक के उत्पादन के लिए भी किया जाता है। प्राकृतिक माणिक कोरंडम या एल्यूमीनियम ऑक्साइड क्रिस्टल होते हैं जो क्रोमियम की उपस्थिति के कारण लाल रंग के हो जाते हैं। सिंथेटिक या मानव निर्मित माणिक सिंथेटिक कोरन्डम क्रिस्टल पर क्रोमियम (III) को डोपिंग करके बनाए जाते हैं।

जैविक कार्य

क्रोमियम (III) या त्रिसंयोजक क्रोमियम मानव शरीर में आवश्यक है, लेकिन बहुत कम मात्रा में। ऐसा माना जाता है कि यह लिपिड और शर्करा चयापचय में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। वर्तमान में इसका उपयोग कई आहार अनुपूरकों में किया जाता है जो कई स्वास्थ्य लाभों का दावा करते हैं, हालांकि, यह एक विवादास्पद मुद्दा है। क्रोमियम की जैविक भूमिका का पर्याप्त परीक्षण नहीं किया गया है, और कई विशेषज्ञों का मानना ​​है कि यह स्तनधारियों के लिए महत्वपूर्ण नहीं है, जबकि अन्य इसे मनुष्यों के लिए एक आवश्यक सूक्ष्म पोषक तत्व के रूप में देखते हैं।

अन्य उपयोग

उच्च गलनांक और ताप प्रतिरोध क्रोम को एक आदर्श अग्निरोधक सामग्री बनाते हैं। इसका उपयोग ब्लास्ट भट्टियों, सीमेंट भट्टियों और धातु भट्टियों में किया गया है। कई क्रोमियम यौगिकों का उपयोग हाइड्रोकार्बन प्रसंस्करण के लिए उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है। क्रोमियम (IV) का उपयोग ऑडियो और वीडियो कैसेट में उपयोग किए जाने वाले चुंबकीय टेप का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।

हेक्सावलेंट क्रोमियम या क्रोमियम (VI) को एक विषाक्त और उत्परिवर्तजन पदार्थ कहा जाता है, और क्रोमियम (IV) अपने कैंसरकारी गुणों के लिए जाना जाता है। क्रोमेट नमक कुछ लोगों में एलर्जी का कारण भी बनता है। स्वास्थ्य और पर्यावरण संबंधी चिंताओं के कारण, दुनिया के विभिन्न हिस्सों में क्रोमियम यौगिकों के उपयोग पर कुछ प्रतिबंध लगाए गए हैं।

क्रोमियम (Cr), मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली के समूह VI का एक रासायनिक तत्व। यह एक संक्रमण धातु है जिसका परमाणु क्रमांक 24 और परमाणु द्रव्यमान 51.996 है। ग्रीक से अनुवादित, धातु के नाम का अर्थ है "रंग"। धातु का नाम उसके विभिन्न यौगिकों में निहित रंगों की विविधता के कारण पड़ा है।

क्रोमियम की भौतिक विशेषताएं

धातु में एक ही समय में पर्याप्त कठोरता और भंगुरता होती है। मोह पैमाने पर, क्रोमियम की कठोरता 5.5 आंकी गई है। इस सूचक का मतलब है कि क्रोमियम में यूरेनियम, इरिडियम, टंगस्टन और बेरिलियम के बाद आज ज्ञात सभी धातुओं की तुलना में अधिकतम कठोरता है। साधारण पदार्थ क्रोमियम की विशेषता नीले-सफ़ेद रंग की होती है।

धातु कोई दुर्लभ तत्व नहीं है. पृथ्वी की पपड़ी में इसकी सांद्रता द्रव्यमान के हिसाब से 0.02% तक पहुँच जाती है। शेयरों क्रोमियम कभी भी अपने शुद्ध रूप में नहीं पाया जाता है। यह खनिजों और अयस्कों में पाया जाता है, जो धातु निष्कर्षण का मुख्य स्रोत हैं। क्रोमाइट (क्रोमियम लौह अयस्क, FeO*Cr 2 O 3) को मुख्य क्रोमियम यौगिक माना जाता है। एक और काफी सामान्य, लेकिन कम महत्वपूर्ण खनिज क्रोकोइट PbCrO 4 है।

धातु को 1907 0 C (2180 0 K या 3465 0 F) के तापमान पर आसानी से पिघलाया जा सकता है। 2672 0 C के तापमान पर यह उबलता है। धातु का परमाणु द्रव्यमान 51.996 g/mol है।

क्रोमियम अपने चुंबकीय गुणों के कारण एक अद्वितीय धातु है। कमरे के तापमान पर, यह एंटीफेरोमैग्नेटिक ऑर्डर प्रदर्शित करता है, जबकि अन्य धातुएं इसे बेहद कम तापमान पर प्रदर्शित करती हैं। हालाँकि, यदि क्रोमियम को 37 0 C से ऊपर गर्म किया जाता है, तो क्रोमियम के भौतिक गुण बदल जाते हैं। इस प्रकार, विद्युत प्रतिरोध और रैखिक विस्तार गुणांक में महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है, लोचदार मापांक न्यूनतम मूल्य तक पहुंच जाता है, और आंतरिक घर्षण काफी बढ़ जाता है। यह घटना नील बिंदु के पारित होने से जुड़ी है, जिस पर सामग्री के एंटीफेरोमैग्नेटिक गुण पैरामैग्नेटिक में बदल सकते हैं। इसका मतलब है कि पहला स्तर पार कर लिया गया है, और पदार्थ की मात्रा में तेजी से वृद्धि हुई है।

क्रोमियम की संरचना एक शरीर-केंद्रित जाली है, जिसके कारण धातु को भंगुर-नमनीय अवधि के तापमान की विशेषता होती है। हालाँकि, इस धातु के मामले में, शुद्धता की डिग्री बहुत महत्वपूर्ण है, इसलिए, मान -50 0 C - +350 0 C की सीमा में है। जैसा कि अभ्यास से पता चलता है, क्रिस्टलीकृत धातु में कोई लचीलापन नहीं होता है, लेकिन नरम होता है एनीलिंग और मोल्डिंग इसे लचीला बनाते हैं।

क्रोमियम के रासायनिक गुण

परमाणु में निम्नलिखित बाह्य विन्यास है: 3d 5 4s 1. एक नियम के रूप में, यौगिकों में क्रोमियम में निम्नलिखित ऑक्सीकरण अवस्थाएँ होती हैं: +2, +3, +6, जिनमें से Cr 3+ सबसे बड़ी स्थिरता प्रदर्शित करता है। इसके अलावा, ऐसे अन्य यौगिक भी हैं जिनमें क्रोमियम पूरी तरह से अलग ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है, अर्थात् : +1 , +4, +5.

धातु विशेष रूप से रासायनिक रूप से प्रतिक्रियाशील नहीं है। जब क्रोमियम सामान्य परिस्थितियों के संपर्क में आता है, तो धातु नमी और ऑक्सीजन के प्रति प्रतिरोध प्रदर्शित करती है। हालाँकि, यह विशेषता क्रोमियम और फ्लोरीन के यौगिक - सीआरएफ 3 पर लागू नहीं होती है, जो 600 0 सी से अधिक तापमान के संपर्क में आने पर जल वाष्प के साथ संपर्क करता है, जिससे प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप सीआर 2 ओ 3 बनता है, साथ ही नाइट्रोजन भी बनता है। , कार्बन और सल्फर।

जब क्रोमियम धातु को गर्म किया जाता है, तो यह हैलोजन, सल्फर, सिलिकॉन, बोरॉन, कार्बन और कुछ अन्य तत्वों के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिसके परिणामस्वरूप क्रोमियम की निम्नलिखित रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं:

Cr + 2F 2 = CrF 4 (CrF 5 के मिश्रण के साथ)

2Cr + 3Cl 2 = 2CrCl 3

2Cr + 3S = Cr 2 S 3

क्रोमियम को हवा में पिघले हुए सोडा, नाइट्रेट या क्षार धातुओं के क्लोरेट के साथ गर्म करके क्रोमेट प्राप्त किया जा सकता है:

2Cr + 2Na 2 CO 3 + 3O 2 = 2Na 2 CrO 4 + 2CO 2।

क्रोमियम विषाक्त नहीं है, जो इसके कुछ यौगिकों के बारे में नहीं कहा जा सकता है। जैसा कि ज्ञात है, इस धातु की धूल, यदि यह शरीर में प्रवेश करती है, तो फेफड़ों में जलन पैदा कर सकती है; यह त्वचा के माध्यम से अवशोषित नहीं होती है। लेकिन, चूंकि यह अपने शुद्ध रूप में नहीं होता है, इसलिए मानव शरीर में इसका प्रवेश असंभव है।

क्रोमियम अयस्क के खनन और प्रसंस्करण के दौरान त्रिसंयोजक क्रोमियम पर्यावरण में छोड़ा जाता है। क्रोमियम को संभवतः वजन घटाने के कार्यक्रमों में उपयोग किए जाने वाले आहार अनुपूरक के रूप में मानव शरीर में पेश किया जाता है। क्रोमियम, +3 की संयोजकता के साथ, ग्लूकोज संश्लेषण में एक सक्रिय भागीदार है। वैज्ञानिकों ने पाया है कि क्रोमियम के अत्यधिक सेवन से मानव शरीर को कोई विशेष नुकसान नहीं होता है, क्योंकि यह अवशोषित नहीं होता है, हालांकि, यह शरीर में जमा हो सकता है।

हेक्सावलेंट धातु से युक्त यौगिक अत्यंत विषैले होते हैं। उनके मानव शरीर में प्रवेश करने की संभावना क्रोमेट्स के उत्पादन, वस्तुओं की क्रोम प्लेटिंग और कुछ वेल्डिंग कार्यों के दौरान प्रकट होती है। ऐसे क्रोमियम का शरीर में प्रवेश गंभीर परिणामों से भरा होता है, क्योंकि जिन यौगिकों में हेक्सावलेंट तत्व मौजूद होता है वे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट होते हैं। इसलिए, वे पेट और आंतों में रक्तस्राव का कारण बन सकते हैं, कभी-कभी आंतों में छिद्र भी हो सकता है। जब ऐसे यौगिक त्वचा के संपर्क में आते हैं, तो जलन, सूजन और अल्सर के रूप में मजबूत रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं।

आउटपुट पर प्राप्त होने वाली क्रोमियम की गुणवत्ता के आधार पर, धातु के उत्पादन के लिए कई तरीके हैं: क्रोमियम ऑक्साइड के केंद्रित जलीय घोल का इलेक्ट्रोलिसिस, सल्फेट्स का इलेक्ट्रोलिसिस, और सिलिकॉन ऑक्साइड के साथ कमी। हालाँकि, बाद वाली विधि बहुत लोकप्रिय नहीं है, क्योंकि यह भारी मात्रा में अशुद्धियों के साथ क्रोमियम का उत्पादन करती है। इसके अलावा, यह आर्थिक रूप से भी व्यवहार्य नहीं है।

निर्देश

क्रोमियम अल्ट्रामैफिक चट्टानों में बड़े पैमाने पर अयस्कों का निर्माण करता है, और यह एक रासायनिक तत्व है जो पृथ्वी के आवरण में अधिक आम है। यह हमारे ग्रह के गहरे क्षेत्रों की एक धातु है, इसमें पत्थर के उल्कापिंड भी समृद्ध हैं।

20 से अधिक क्रोमियम खनिज ज्ञात हैं, लेकिन केवल क्रोम स्पिनल्स ही औद्योगिक महत्व के हैं। इसके अलावा, क्रोमियम अयस्कों के साथ आने वाले कई खनिजों में क्रोमियम पाया जाता है, लेकिन उनका स्वयं कोई व्यावहारिक मूल्य नहीं है।

क्रोमियम पौधों और जानवरों के ऊतकों का हिस्सा है; पत्तियों में यह कम आणविक परिसर के रूप में मौजूद होता है, और प्रोटीन, लिपिड और कार्बोहाइड्रेट के चयापचय में शामिल होता है। भोजन में क्रोमियम की मात्रा कम होने से विकास दर में कमी आती है और परिधीय ऊतकों की संवेदनशीलता में कमी आती है।

क्रोमियम शरीर-केंद्रित जाली में क्रिस्टलीकृत होता है। लगभग 1830°C के तापमान पर, यह एक मुख-केंद्रित जाली के साथ एक संशोधन में बदल सकता है। यह तत्व रासायनिक रूप से निष्क्रिय है; क्रोमियम सामान्य परिस्थितियों में ऑक्सीजन और नमी के प्रति प्रतिरोधी है।

ऑक्सीजन के साथ क्रोमियम की अंतःक्रिया पहले सक्रिय होती है, फिर धातु की सतह पर ऑक्साइड फिल्म बनने के कारण तेजी से धीमी हो जाती है। फिल्म 1200°C पर नष्ट हो जाती है, जिसके बाद ऑक्सीकरण तेजी से होने लगता है। लगभग 2000°C तापमान पर, क्रोमियम एक गहरे हरे रंग का ऑक्साइड बनाता है।

क्रोमियम आसानी से सल्फ्यूरिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के पतले घोल के साथ प्रतिक्रिया करके क्रोमियम सल्फेट और क्लोराइड का उत्पादन करता है, जो हाइड्रोजन छोड़ता है। यह धातु ऑक्सीजन युक्त अम्लों के साथ कई लवण बनाती है। क्रोमिक एसिड और उनके लवण मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट हैं।

क्रोमियम उत्पादन के लिए कच्चा माल क्रोम स्पिनेल है; उन्हें समृद्ध किया जाता है और फिर वायुमंडलीय ऑक्सीजन की उपस्थिति में पोटेशियम कार्बोनेट के साथ जोड़ा जाता है। परिणामी पोटेशियम क्रोमेट को सल्फ्यूरिक एसिड की क्रिया के तहत गर्म पानी से निक्षालित किया जाता है, जिससे यह डाइक्रोमेट में बदल जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड के एक केंद्रित समाधान के प्रभाव में, डाइक्रोमेट से क्रोमिक एनहाइड्राइड प्राप्त होता है।

औद्योगिक परिस्थितियों में, शुद्ध क्रोमियम क्रोमियम सल्फेट या उसके ऑक्साइड के संकेंद्रित जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जाता है। क्रोमियम एल्यूमीनियम या स्टेनलेस स्टील से बने कैथोड पर छोड़ा जाता है। जिसके बाद धातु को 1500-1700°C के तापमान पर शुद्ध हाइड्रोजन से उपचारित करके अशुद्धियों को साफ किया जाता है। कम मात्रा में, क्रोमियम ऑक्साइड को सिलिकॉन या एल्यूमीनियम के साथ कम करके क्रोमियम प्राप्त किया जा सकता है।

क्रोमियम का उपयोग इसके संक्षारण प्रतिरोध और गर्मी प्रतिरोध पर आधारित है। इसकी एक महत्वपूर्ण मात्रा का उपयोग सजावटी कोटिंग्स के लिए किया जाता है; क्रोमियम पाउडर का उपयोग धातु-सिरेमिक उत्पादों के उत्पादन के साथ-साथ वेल्डिंग इलेक्ट्रोड के लिए सामग्री के लिए किया जाता है।