Chromowce
Do grupy chromowców zaliczamy pierwiastki 6 grupy układu okresowego: chrom, molibden, wolfram i seaborg ( Rys. 1 ).
W Tabela 1 podano najważniejsze właściwości chromowców.
Występowanie i otrzymywanie
Chrom występuje w przyrodzie w ilości 0,02 \( \% \), zawartość molibdenu wynosi 0,00015 \( \% \), natomiast wolframu 0,00016 \( \% \). Seaborg jest pierwiastkiem nietrwałym, pierwszy raz otrzymano go w 1974 roku w Berkeley (USA) [1]. Odkrycie to potwierdzono w Dubnej (ZSRR, obecnie Rosja).
Chrom w przyrodzie występuje w postaci chromitu \( FeCr_2O_4 \) oraz krokoitu \( PbCrO_4 \). Cr(III) można znaleźć w minerałach glinu i niektórych glinokrzemianach, zielony kolor szmaragdów oraz czerwony rubinów to zasługa niewielkiej ilości chromu.
Molibden występuje w postaci siarczku - molibdenitu \( MoS_2 \) oraz molibdenianów: wulfenitu \( PbMoO_4 \) i powellitu \( CaMoO_4 \).
Wolfram w przyrodzie tworzy głównie wolframiany, jak wolframit \( (Fe,Mn)WO_4 \) i szelit \( CaWO_4 \).
Chrom otrzymuje się najczęściej w postaci ferrochromu w wyniku redukcji chromitu węglem:
Molibden uzyskuje się z siarczku po wstępnym wyprażeniu w powietrzu:
a następnie redukcji tlenku wodorem w temperaturze 800-1400K:
Wolfram otrzymuje się podobnie, jak molibden, po wstępnej przeróbce przez redukcję tlenku wodorem:
Właściwości fizyczne
Metaliczny chrom jest błękitno-białym metalem, bardzo odpornym na korozję ( Rys. 2 ).
Molibden jest srebrzystobiałym wysokotopliwym metalem o wysokiej twardości.
Wolfram w formie metalicznej ma ciemnoszare zabarwienie. Metal ten wykazuje najwyższą temperaturę topnienia spośród wszystkich pierwiastków. W temperaturze bliskiej 0K staje się nadprzewodnikiem.
Właściwości chemiczne
Związki chromu na różnych stopniach utlenienia różnią się zabarwieniem ( Rys. 3 ).
Chrom jest metalem odpornym na korozję na skutek pasywacji tlenkiem chromu (III) w reakcji z tlenem z powietrza
Mo również ulega pasywacji.
Dzięki pasywacji jest odporny na działanie tlenu, wody, zasad, kwasów, a nawet wody królewskiej.
Molibden stosuje się jako dodatek w stalach wysokoodpornych i wysokotemperaturowych (np. stopy marki Hastelloy są bardzo odporne na wysoką temperaturę i korozję w roztworach chlorków). Jest stosowany w celu poprawy hartowności oraz zwiększenia twardości wtórnej. Stopy z zawartością Mn są używane w przemyśle lotniczym i zbrojeniowym oraz elektronicznym. Dodatek Mo w stali kwasoodpornej powoduje jej odporność na korozję wżerową, powodowaną obecnością chlorków ( Rys. 4 ).
Izotop 99Mo znajduje zastosowanie w przemyśle nuklearnym.
Wolfram, jako dodatek stopowy do stali, w znaczny sposób polepsza jej odporność na ścieranie i poprawia właściwości wytrzymałościowe. Stosowany jest jako dodatek do wysokogatunkowej szybkotnącej stali do wyrobu noży do skrawania metali, z jego stopów sporządza się elektrody lamp elektronowych i rentgenowskich, włókna żarowe itp. W piecach wolframowych można uzyskiwać temperatury powyżej 2300K.
Najważniejsze związki
\( FeCr_2O_4 \) chromit, posiada silne własności diamagnetyczne, stosowany był jako aktywna warstwa w taśmach magnetycznych.
Sole Cr(III) i Cr(VI) są wykorzystywane w fotochemii i technikach kolorymetrycznych.
\( Cr_2O_3 \) tlenek chromu (III) (zieleń chromowa) jest używany jako pigment, służy do barwienia szkła i szkliwa.
\( K_2SO_4·Cr_2(SO_4)_3 ⋅24H_2O \) ałun chromowo-potasowy stosowany jest w przemyśle garbarskim.
\( PbCrO_4 \) chromian ołowiu jest używany jako żółta farba mineralna, właśnie temu pigmentowi zawdzięczają kolory "Słoneczniki" Van Gogha, [2].
\( K_2Cr_2O_7 \) dwuchromian potasu rozpuszczony w stężonym kwasie siarkowym (chromianka) ma silne właściwości utleniające. ( Rys. 5 )
\( WC \) węglik wolframu dzięki wysokiej twardości służy do wyrobu materiałów ściernych i narzędzi - jest głównym składnikiem widii (wiertła widiowe), ze względu na wysoką twardość i ciężar właściwy znalazł zastosowanie w pociskach przeciwpancernych z utwardzanym rdzeniem.
Związki chrom (VI) są rakotwórcze, powodują podrażnienie i uczulenie skóry. W przypadku niektórych zawodowych źródeł narażenia na chrom (np. przemysł żelazochromowy, produkcja pigmentów chromowych, garbarni) zaobserwowano zwiększone ryzyko zachorowania na raka płuc i raka zatok przynosowych [4]. Związki chromu są także związane z chorobą sercowo-naczyniową.
Molibden jest także mikroelementem, gra ważną rolę w metabolizmie roślin, znajduje się również w enzymach.Bibliografia
1. A. Ghiorso, J. M. Nitschke, J. R. Alonso, C. T. Alonso, M. Nurmia, G. T. Seaborg, E. K. Hulet, R. W. Lougheed: Element 106, Physics Review Letters (1974) 33, p. 1490.2. L. Monico, K. Janssens, E. Hendriks, F. Vanmeert, G. Van der Snickt, M. Cotte, G. Falkenberg, B. G. Brunetti, C. Miliani: Evidence for Degradation of the Chrome Yellows in Van Gogh’s Sunflowers: A Study Using Noninvasive In Situ Methods and Synchrotron-Radiation-Based X-ray Techniques, Angewandte Chemie International Edition (2015) 54, p. 13923
3. N. Suksomboon, N. Poolsup, A. Yuwanakorn: Systematic review and meta-analysis of the efficacy and safety of chromium supplementation in diabetes, Joural of Clinical Pharmacy and Therapeutics (2014) 39, p. 292, dostęp:15.09.2021
4. Y. Motarjemi, G. Moy, E. Todd: Encyclopedia of Food Safety, vol. 2, Academic Press 2013.