ХРОМ

ХРОМ (лат. Cromium), Сг, хим. элемент
VI группы периодич. системы Менделеева, ат. н. 24, ат. м. 51,996; металл
голубовато-стального цвета.

Природные стабильные изотопы: ⁵⁰Сг
(4,31%), ⁵²Сг (87,76%), ⁵³Сг (9,55%) и ⁵⁴Сг
(2,38%). Из шести искусственных радиоактивных изотопов наиболее важен ⁵¹Сг
(периодполураспада T1/2 = 27,сym), к-рый применяется как изотопный
индикатор.

Историческая справка. X. открыт в 1797
Л. Н. Вокленом в минерале крокоите - природном хромате свинца РbСгО4.
Назв. X. получил от греч. слова chroma - цвет, краска (из-за разнообразия
окраски своих соединений). Независимо от Воклена X. был открыт в крокоите
в 1798 нем. учёным М. Г. Клапротом.

Распространение в природе. Ср. содержание
X. в земной коре (кларк) 8,3-10-³% . Этот элемент, вероятно,
более характерен для мантии Земли, т. к. ультраосновные породы,
к-рые, как полагают, ближе всего по составу к мантии Земли, обогащены X.
(2-10⁴%). X. образует массивные и вкрапленные руды в ультраосновных
горных породах; с ними связано образование крупнейших месторождений X.
(см. Хромовые руды). В основных породах содержание X. достигает
лишь 2-10-²%, в кислых -2,5-10-³%, в осадочных породах
(песчаниках) - 3,5-10-³%, глинистых сланцах - 9-10-³%
. X.- сравнительно слабый водный мигрант; содержание X. в мор. воде 0,00005
мг/л.

В целом X.- металл глубинных зон Земли;
каменные метеориты (аналоги мантии) тоже обогащены X. (2,7-10-¹%).
Известно св. 20 минералов X. Пром. значение имеют только хромшпинели-ды
(до
54% Сr); кроме того, X. содержится в ряде др. минералов, к-рые нередко
сопровождают хромовые руды, но сами не представляют практич. ценности
(ува-ровит,
волконскоит,
кемерит, фуксит). А. И. Перельман.

Физические и химические свойства. X.- твёрдый,
тяжёлый, тугоплавкий металл. Чистый X. пластичен. Кристаллизуется в объём-ноцентрированной
решётке, а = 2,885А (20 °С); при 1830 °С возможно превращение в модификацию
с гргшецентриро-ванной решёткой, а = 3,69А.

Атомный радиус 1,2?А; ионные Радиусы Сг²⁺
0,83А, Сг³⁺0,64А, Сг⁶⁺0,52 А. Плотность 7,19 г/см³;
tпл
1890 °С; tкип 2480 °С. Удельная теплоёмкость 0,461 кдж/(кг*К)
[0,11
кал/(г*°С)] (25°С); термич. коэффициент линейного расширения 8,24-10^-6
(при 20 °С); коэффициент теплопроводности 67 вm/(м*К) [0,16 кал
(см*сек *°С)] (20 °С); удельное электросопротивление 0,414
мком*м(20
°С);
термич. коэффициент электросопротивления в интервале 20-600 °С составляет
3,01-10^-3. X. анти-ферромагнитеи, удельная магнитная восприимчивость
3,6- 10^-6. Твёрдость высокочистого X. по Бринеллю 7-9 Мн/м*
(70-90 кгс/см²).

Внешняя электронная конфигурация атома
X. 3d⁵4s^l. В соединениях обычно проявляет степени
окисления +2, +3, +6, среди них наиболее устойчивы Сr³⁺; известны
отдельные соединения, в к-рых X. имеет степени окисления +1, +4, +5. X.
химически малоактивен. При обычных условиях устойчив к кислороду и влаге,
но соединяется с фтором, образуя CrFс парами воды, давая СrCrN; углеродом - СrСrс бором образует борид СrВ, с кремнием - силициды CrCrSiХромовые сплавы).
Взаимодействие
с кислородом протекает сначала довольно активно, затем резко замедляется
благодаря образованию на поверхности металла окис-ной плёнки. При 1200
°С плёнка разрушается и окисление снова идёт быстро. X. загорается в кислороде
при 2000 °С с образованием темно-зелёной окиси X. СrПомимо окиси, известны др. соединения с кислородом, напр. СO, СrОполучаемые косвенным путём (подробнее см. Хрома окислы). X. легко
реагирует с разбавленными растворами соляной и серной к-т с образованием
хлорида и сульфата X. и выделением водорода; царская водка и азотная к-та
пассивиру-ют X.

С увеличением степени окисления возрастают
кислотные и окислительные свойства X. Производные Сr²⁺- очень
сильные восстановители. Ион Сr²⁺ образуется на первой стадии
растворения X. в к-тах или при восстановлении Сr³⁺ в кислом
растворе цинком. Гидрат закиси Сr(ОН)в Сr3+ устойчивы на
воздухе. Могут быть и восстановителями и окислителями. Сr³⁺
можно восстановить в кислом растворе цинком до Сr²⁺ или окислить
в щелочном растворе до СrО2 бромом и др. окислителями.
Гидроокись Сr(ОН)- амфотерное соединение, образующее соли с катионом Сr³⁺ или
соли хромистой к-ты НСrОNaCrO6+: хромовый ангидрид СrОхромовые
кислоты и их соли, среди к-рых наиболее важны хроматы
и дихроматы
(см.
также Хромпик) - сильные окислители. X. образует большое число солей
с кислородсодержащими к-тами. Известны комплексные соединения X.; особенно
многочисленны комплексные соединения Сr³⁺, в к-рых X. имеет
координационное число 6. Существует значит, число перекисных соединений
X.

Получение. В зависимости от цели использования
получают X. различной степени чистоты. Сырьём обычно служат хромшпинелиды,
к-рые подвергают обогащению, а затем сплавляют с поташом (или содой) в
присутствии кислорода воздуха. Применительно к осн. компоненту руд, содержащему
Сr³+, реакция след.:

2FeCr2О4 + 4K2CO3 + 3,5О2 = = 4К2СrО4 + Fе2О3 + 4СО2.

Образующийся хромат калия Квыщелачивают горячей водой и действием Hего в дихромат Кконцентрированного раствора Hполучают хромовый ангидрид Сс серой - окись X. С

Наиболее чистый X. в пром. условиях получают
либо электролизом концентрированных водных растворов СrОСrэлектролизом сульфата X. Crэтом X. выделяется на катоде из алюминия или нержавеющей стали. Полная
очистка от примесей достигается обработкой X. особо чистым водородом при
высокой темп-ре (1500-1700 °С).

Возможно также получение чистого X. электролизом
расплавов CrFкалия, кальция при темп-ре ок. 900 ⁰С в атмосфере аргона.

В небольших количествах X. получают восстановлением
Сrспособе предварительно подогретую шихту из Сrи порошка или стружек Аl с добавками окислителя загружают в тигель, где
реакцию возбуждают поджиганием смеси Naтех пор, пока тигель заполнится X. и шлаком. Силикотермически X. выплавляют
в дуговых печах. Чистота получаемого X. определяется содержанием примесей
в Сr

В пром-сти в больших масштабах производятся
сплавы X.- феррохром и силикохром.

Применение. Использование X. основано на
его жаропрочности, твёрдости и устойчивости против коррозии. Больше всего
X. применяют для выплавки хромистых сталей (см. Хромалъ, Хромель, Хромансилъ).
Алюмино-
и сили-котермич. X. используют для выплавки нихрома, нимоника,
других
никелевых
сплавов и стеллита.

Значительное кол-во X. идёт на декоративные
коррозионно-стойкие покрытия (см. Хромирование). Широкое применение
получил порошковый X. в производстве металлокерамич. изделий и материалов
для сварочных электродов. X. в виде иона Сг³⁺-примесь в рубине,
к-рый
используется как драгоценный камень и лазерный материал. Соединениями
X. протравливают ткани при крашении. Нек-рые соли X. используются как составная
часть дубильных растворов в кожевенной пром-сти; PbCrOSrCrO- как художественные краски. Из смеси хромита и магнезита изготовляют
хромомагнезитовыеогнеупорные
изделия.

Соединения X. (особенно производные Сг⁶+)
токсичны. А. Б. Сучков.

X. в организме. X.- один из биогенных
элементов, постоянно входит в состав тканей растений и животных. Ср.
содержание X. в растениях -0,0005% (92-95% X. накапливается в корнях),
у животных - от десятитысячных до десятимиллионных долей процента. В планктонных
организмах коэфф. накопления X. огромен - 10 000-26 000. Высшие растения
не переносят концентрации X. выше 3-10-⁴ моль/л. В листьях
он присутствует в виде низкомолекулярного комплекса, не связанного с суоклеточ-ными
структурами. Необходимость X. для растений не доказана. У животных X. участвует
в обмене липидов, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов
(структурный компонент глюко-зоустойчивого фактора). Основной источник
поступления X. в организм животных и человека - пища. Снижение содержания
X. в пище и крови приводит к уменьшению скорости роста, увеличению холестерина
в крови и снижению чувствительности периферийных тканей к инсулину. М.
Я. Школьник. Отравлениях, и его соединениями встречаются при их произ-ве;
в машиностроении (гальванич. покрытия); металлургии (легирующие добавки,
сплавы, огнеупоры); при изготовлении кож, красок и т. д. Токсичность соединений
X. зависит от их хим. структуры: дихроматы токсичнее хроматов, соединения
Сг (VI) токсичнее соединений Сг(II), Сг(III). 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
X. При длит, контакте с соединениями X. развиваются признаки хронич. 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 X. на кожу могут развиться
дерматит, экзема. По нек-рым данным, соединениях., преим. Cr(III), обладают
канцерогенным действием. Профилактика отравлений: периодич. мед. осмотры
с участием отоларинголога; при гальванич. процессах - местная вентиляция
в виде бортовых отсосов у ванн, использование перчаток, защитных мазей;
при наличии пыли, содержащей X., применяют респираторы, общие средства
пылеподавления и пылеулавливания.

А. А. Каспаров.

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; Ре ми 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; В о w
e n H. J. М., Trace elements in biochemistry, L. -N. Y., 1966.