Атом и молекула хрома. Формула хрома. Строение хрома:
Хром (лат. Chromium, от греч. χρῶμα – «цвет», «краска») – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Cr и атомным номером 24. Расположен в 6-й группе (по старой классификации – побочной подгруппе шестой группы), четвертом периоде периодической системы.
Хром – амфотерный металл. Относится к группе переходных металлов. Относится к чёрным металлам.
Хром обозначается символом Cr.
Как простое вещество хром при нормальных условиях представляет собой твёрдый металл голубовато-белого цвета.
Молекула хрома одноатомна.
Химическая формула хрома Cr.
Электронная конфигурация атома хрома 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1. Потенциал ионизации (первый электрон) атома хрома равен 652,87 кДж/моль (6,76651(4) эВ).
Строение атома хрома. Атом хрома состоит из положительно заряженного ядра (+24), вокруг которого по четырем оболочкам движутся 24 электрона. При этом 23 электрона находятся на внутреннем уровне, а 1 электрон – на внешнем. Поскольку хром расположен в четвертом периоде, оболочек всего четыре. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. Третья – внутренняя оболочка представлена s-, р- и d-орбиталями. Четвертая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внутреннем энергетическом уровне атома хрома на 3d-орбитали находится пять неспаренных электронов. На внешнем энергетическом уровне атома хрома – на s-орбитали находится один неспаренный электрон. В свою очередь ядро атома хрома состоит из 24 протонов и 28 нейтронов.
Радиус атома хрома (вычисленный) составляет 166 пм.
Атомная масса атома хрома составляет 51,9961(6) а. е. м.
Основные характеристики
Характеристика химического элемента хрома обусловлена тем, что он является переходным металлом четвертого периода таблицы Менделеева и расположен между ванадием и марганцем. Входит в VI группу. Плавится при температуре 1907 °С. В присутствии кислорода хром быстро образует тонкий слой оксида, который защищает металл от дальнейшего взаимодействия с кислородом.
Как переходный элемент, он реагирует с веществами в различных соотношениях. Таким образом он образует соединения, в которых имеет различные степени окисления. Хром – химический элемент с основными состояниями +2, +3 и +6, из которых +3 является наиболее устойчивым. Кроме того, в редких случаях наблюдаются состояния +1, +4 и +5. Соединения хрома в степени окисления +6 представляют собой сильные окислители.
Какого цвета хром? Химический элемент придает анодированному алюминию рубиновый оттенок. Сг2O3, используемый для полировки металла, также применяется в качестве пигмента под названием «хромовая зелень». Его соли окрашивают стекло в изумрудно-зеленый цвет. Хром – химический элемент, присутствие которого делает рубин красным. Поэтому он используется в производстве синтетических рубинов.
Валентность Cr
Атомы хрома в соединениях проявляют валентность VI, V, IV, III, II, I.
Валентность хрома характеризует способность атома Cr к образованию хмических связей. Валентность следует из строения электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании химических соединений называются валентными электронами. Более обширное определение валентности это:
Число химических связей, которыми данный атом соединён с другими атомами
Валентность не имеет знака.
Изотопы
| нуклид | масса 15 | Период полураспада 15 | Ядерный Спин 15 | энергия связи |
|---|---|---|---|---|
| 42Cr | 42.00643(32)# | 14(3) ms [13(+4-2) ms] | 0+ | 314.63 MeV |
| 43Cr | 42.99771(24)# | 21.6(7) ms | (3/2+) | 331.08 MeV |
| 44Cr | 43.98555(5)# | 54(4) ms [53(+4-3) ms] | 0+ | 350.33 MeV |
| 45Cr | 44.97964(54) | 50(6) ms | 7/2-# | 363.99 MeV |
| 46Cr | 45.968359(21) | 0.26(6) s | 0+ | 382.31 MeV |
| 47Cr | 46.962900(15) | 500(15) ms | 3/2- | 395.97 MeV |
| 48Cr | 47.954032(8) | 21.56(3) h | 0+ | 411.49 MeV |
| 49Cr | 48.9513357(26) | 42.3(1) min | 5/2- | 422.36 MeV |
| 50Cr | 49.9460442(11) | СТАБИЛЬНЫЙ | 0+ | 435.09 MeV |
| 51Cr | 50.9447674(11) | 27.7025(24) d | 7/2- | 445.02 MeV |
| 52Cr | 51.9405075(8) | СТАБИЛЬНЫЙ | 0+ | 456.82 MeV |
| 53Cr | 52.9406494(8) | СТАБИЛЬНЫЙ | 3/2- | 464.89 MeV |
| 54Cr | 53.9388804(8) | СТАБИЛЬНЫЙ | 0+ | 474.83 MeV |
| 55Cr | 54.9408397(8) | 3.497(3) min | 3/2- | 481.04 MeV |
| 56Cr | 55.9406531(20) | 5.94(10) min | 0+ | 489.11 MeV |
| 57Cr | 56.943613(2) | 21.1(10) s | (3/2-) | 494.38 MeV |
| 58Cr | 57.94435(22) | 7.0(3) s | 0+ | 501.52 MeV |
| 59Cr | 58.94859(26) | 460(50) ms | 5/2-# | 505.87 MeV |
| 60Cr | 59.95008(23) | 560(60) ms | 0+ | 512.08 MeV |
| 61Cr | 60.95472(27) | 261(15) ms | 5/2-# | 516.42 MeV |
| 62Cr | 61.95661(36) | 199(9) ms | 0+ | 522.63 MeV |
| 63Cr | 62.96186(32)# | 129(2) ms | (1/2-)# | 526.04 MeV |
| 64Cr | 63.96441(43)# | 43(1) ms | 0+ | 531.32 MeV |
| 65Cr | 64.97016(54)# | 27(3) ms | (1/2-)# | 533.80 MeV |
| 66Cr | 65.97338(64)# | 10(6) ms | 0+ | 539.08 MeV |
| 67Cr | 66.97955(75)# | 10# ms [>300 ns] | 1/2-# | 541.56 MeV |
Значения, отмеченные # не чисто получены из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично от систематических тенденций. Спины с аргументами слабые присваивания заключены в круглые скобки.
Связующие
Электроотрицательность (Полинг шкала):6 1.66 Electropositivity (Полинг шкала): 2.34 сродства к электрону:7 0.666 eV Окисление Штаты: +3,2,6 Рабочая функция:8 4.40 eV = 7.0488E-19 J
| ионизационный потенциал | eV 9 | kJ/mol |
|---|---|---|
| 1 | 6.7665 | 652.9 |
| 2 | 16.4857 | 1590.6 |
| 3 | 30.96 | 2987.2 |
| 4 | 49.16 | 4743.2 |
| 5 | 69.46 | 6701.9 |
| 6 | 90.6349 | 8744.9 |
| 7 | 160.18 | 15455.0 |
| 8 | 184.7 | 17820.8 |
| ионизационный потенциал | eV 9 | kJ/mol |
| 9 | 209.3 | 20194.4 |
| 10 | 244.4 | 23581.0 |
| 11 | 270.8 | 26128.2 |
| 12 | 298 | 28752.6 |
| 13 | 354.8 | 34233.0 |
| 14 | 384.168 | 37066.6 |
| 15 | 1010.6 | 97508.1 |
| 16 | 1097 | 105844.4 |
ионизационный потенциал eV 9 kJ/mol 17 1185 114335.1 18 1299 125334.4 19 1396 134693.5 20 1496 144342.0 21 1634 157657.0 22 1721.4 166089.8 23 7481.7 721874.1 24 7894.81 761733.2
Применение
Хром — важный компонент во многих легированных сталях (в частности, нержавеющих), а также и в ряде других сплавов. Добавка хрома существенно повышает твёрдость и коррозийную стойкость сплавов. Также используется в хром-ванадиевых стальных славах.
Используется в качестве износоустойчивых и красивых гальванических покрытий (хромирование).
Хром применяется для производства сплавов хром-30 и хром-90, используемых в производстве сопел мощных плазмотронов и в авиакосмической промышленности.
Марки хрома и сплавов
Для нужд промышленности используется как чистый металл с большим содержанием Cr, так и его сплав с железом – феррохром. Ниже перечислены марки чистого Cr.
- Х99Н1, Х99Н2, Х99Н4, Х99Н5 – хром с содержанием Cr не менее 99% и примесью N; поставляется в виде кусков и частиц.
- ЭРХ-0, ЭРХ-1, ЭРХ-2 – хром высокой чистоты с минимальным содержанием Cr 99,99%, 99,95% и 99,95% соответственно; производится в форме чешуек или порошка.
- ПХ-1, ПХ-2 – металлический хром в виде порошка с 99,12% и 98,8% Cr соответственно.