Страница 15 из 41
С увеличением степени окисления возрастают кислотные и окислительные свойства Х. Производные Cr2+ — очень сильные восстановители. Ион Cr2+ образуется на первой стадии растворения Х. в кислотах или при восстановлении Cr3+ в кислом растворе цинком. Гидрат закиси Cr (OH)2 при обезвоживании переходит в CrO4 2- . Соединения Cr3+ устойчивы на воздухе. Могут быть и восстановителями и окислителями. Cr3+ можно восстановить в кислом растворе цинком до Cr2+ или окислить в щелочном растворе до CrO4 2- бромом и др. окислителями. Гидроокись Cr (OH)3 (вернее Cr2 O3 ×nH2 O — амфотерное соединение, образующее соли с катионом Cr3+ или соли хромистой кислоты HCrO2 — хромиты (например, KCrO2 , NaCrO2 ). Соединения Cr6+ : хромовый ангидрид CrO3 , хромовые кислоты и их соли, среди которых наиболее важны хромоты и дихроматы (см. также Хромпик ) — сильные окислители. Х. образует большое число солей с кислородсодержащими кислотами. Известны комплексные соединения Х.; особенно многочисленны комплексные соединения Cr3+ , в которых Х. имеет координационное число 6. Существует значительное число перекисных соединений Х.
Получение. В зависимости от цели использования получают Х. различной степени чистоты. Сырьём обычно служат хромшпинелиды, которые подвергают обогащению, а затем сплавляют с поташом (или содой) в присутствии кислорода воздуха. Применительно к основному компоненту руд, содержащему Cr3+ , реакция следующая:
2FeCr2 O4 + 4К2 СО3 + 3,5O2 = 4K2 CrO4 + Fe2 O3 + 4CO2 .
Образующийся хромат калия K2 CrO4 выщелачивают горячей водой и действием H2 SO4 превращают его в дихромат K2 Cr2 O4 . Далее действием концентрированного раствора H2 SO4 на K2 Cr2 O7 получают хромовый ангидрид CrO3 или нагреванием K2 Cr2 O7 с серой — окись Х. Cr2 O3 .
Наиболее чистый Х. в промышленных условиях получают либо электролизом концентрированных водных растворов CrO3 или Cr2 O3 , содержащих H2 SO4 , либо электролизом сульфата Х. Cr2 (SO4 )3 . При этом Х. выделяется на катоде из алюминия или нержавеющей стали. Полная очистка от примесей достигается обработкой Х. особо чистым водородом при высокой температуре (1500—1700 °С).
Возможно также получение чистого Х. электролизом расплавов CrF3 или CrCl3 в смеси с фторидами натрия, калия, кальция при температуре около 900 °С в атмосфере аргона.
В небольших количествах Х. получают восстановлением Cr2 O3 алюминием или кремнием. При алюминотермическом способе предварительно подогретую шихту из Cr2 O3 и порошка или стружек Al с добавками окислителя загружают в тигель, где реакцию возбуждают поджиганием смеси Na2 O2 и Al до тех пор, пока тигель заполнится Х. и шлаком. Силикотермически Х. выплавляют в дуговых печах. Чистота получаемого Х. определяется содержанием примесей в Cr3 O3 и в Al или Si, используемых для восстановления.
В промышленности в больших масштабах производятся сплавы Х. — феррохром и силикохром .
Применение. Использование Х. основано на его жаропрочности, твёрдости и устойчивости против коррозии. Больше всего Х. применяют для выплавки хромистых сталей (см. Хромаль , Хромель , Хромансиль ). Алюмино- и силикотермический Х. используют для выплавки нихрома , нимоника , других никелевых сплавов и стеллита .
Значительное количество Х. идёт на декоративные коррозионно-стойкие покрытия (см. Хромирование ). Широкое применение получил порошковый Х. в производстве металлокерамических изделий и материалов для сварочных электродов. Х. в виде иона Cr3+ — примесь в рубине , который используется как драгоценный камень и лазерный материал . Соединениями Х. протравливают ткани при крашении. Некоторые соли Х. используются как составная часть дубильных растворов в кожевенной промышленности; PbCrO4 , ZnCrO4 , SrCrO4 — как художественные краски. Из смеси хромита и магнезита изготовляют хромомагнезитовые огнеупорные изделия .
Соединения Х. (особенно производные C6+ ) токсичны.
А. Б. Сучков.
Х. в организме. Х. — один из биогенных элементов , постоянно входит в состав тканей растений и животных. Среднее содержание Х. в растениях — 0,0005% (92—95% Х. накапливается в корнях), у животных — от десятитысячных до десятимиллионных долей процента. В планктонных организмах коэффициент накопления Х. огромен — 10 000 — 26 000. Высшие растения не переносят концентрации Х. выше 3×10-4 моль/л. В листьях он присутствует в виде низкомолекулярного комплекса, не связанного с субклеточными структурами. Необходимость Х. для растений не доказана. У животных Х. участвует в обмене липидов, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов (структурный компонент глюкозоустойчивого фактора). Основной источник поступления Х. в организм животных и человека — пища. Снижение содержания Х. 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 производстве; в машиностроении (гальванические покрытия); металлургии (легирующие добавки, сплавы, огнеупоры); при изготовлении кож, красок и т.д. Токсичность соединений Х. зависит от их химической структуры: дихроматы токсичнее хроматов, соединения Cr (VI) токсичнее соединений Cr (II), Cr (lll). 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 Х. При длительном контакте с соединениями Х. развиваются признаки хронического 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 Х. на кожу могут развиться дерматит, экзема. По некоторым данным, соединения Х., преимущественно Cr (lll), обладают канцерогенным действием. Профилактика отравлений: периодические медицинские осмотры с участием отоларинголога; при гальванических процессах — местная вентиляция в виде бортовых отсосов у ванн, использование перчаток, защитных мазей; при наличии пыли, содержащей Х., 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; Реми 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; Bowen Н. J. М., Trace elements in biochemistry, L. — N. Y., 1966.