Loading...
 

Chromowce

Do grupy chromowców zaliczamy pierwiastki 6 grupy układu okresowego: chrom, molibden, wolfram i seaborg ( Rys. 1 ).

Pierwiastki grupy chromowców.
Rysunek 1: Pierwiastki grupy chromowców.

W Tabela 1 podano najważniejsze właściwości chromowców.

Tabela 1: Właściwości chromowców.
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:

(1)
\( FeCr_2O_4 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO \)

Molibden uzyskuje się z siarczku po wstępnym wyprażeniu w powietrzu:

(2)
\( 2MoS_2+ 7O_2 = 2MoO_3 + 4SO_2 \)

a następnie redukcji tlenku wodorem w temperaturze 800-1400K:

(3)
\( MoO_3 + 3H_2 = Mo + 3H_2O \)

Wolfram otrzymuje się podobnie, jak molibden, po wstępnej przeróbce przez redukcję tlenku wodorem:

(4)
\( WO_3 + 3H_2 = W + 3H_2O \)

Właściwości fizyczne

Metaliczny chrom jest błękitno-białym metalem, bardzo odpornym na korozję ( Rys. 2 ).
Molibden jest srebrzystobiałym wysokotopliwym metalem o wysokiej twardości.

Chrom i molibden w formie pierwiastkowej.
Rysunek 2: Chrom i molibden w formie pierwiastkowej.

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 ).

Kolory związków chromu w zależności od stopnia utlenienia.
Rysunek 3: Kolory związków chromu w zależności od stopnia utlenienia.

Chrom jest metalem odpornym na korozję na skutek pasywacji tlenkiem chromu (III) w reakcji z tlenem z powietrza

(5)
\( 2Cr + 3O_2 = Cr_2O_3 \)

Mo również ulega pasywacji.

(6)
\( Mo + O_2 = MoO_2 \)

Dzięki pasywacji jest odporny na działanie tlenu, wody, zasad, kwasów, a nawet wody królewskiej.


Chrom stosowany jest jako zewnętrzna, nanoszona galwanicznie, warstwa pokrywająca elementy stalowe, poprawiająca ich wygląd oraz chroniąca przed korozją. Ze względu na własności pasywne stanowi dodatek stopowy stali nierdzewnych i kwasoodpornych, np. stal 18/8 - 18 \( \% \) Cr, 8 \( \% \) Ni. Poprawia także odporność na ścieranie, twardość, a więc również odporność na zużycie.

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 ).

Widoczne plamy korozji wżerowej na stali chromowej, spowodowane zbyt niską zawartością molibdenu.
Rysunek 4: Widoczne plamy korozji wżerowej na stali chromowej, spowodowane zbyt niską zawartością molibdenu.

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 )

Struktury jonu chromianowego oraz dwuchromianowego.
Rysunek 5: Struktury jonu chromianowego oraz dwuchromianowego.

\( WC \) 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.


Chrom jest mikroelementem niezbędnym do życia. Ułatwia przenikanie glukozy z krwi do komórek oraz zmniejsza zapotrzebowanie na insulinę, jest również odpowiedzialny za poziom cholesterolu w organizmie. Jest zalecanym suplementem diety stosowanej w cukrzycy. Zmniejsza ryzyko zawału serca i rozwoju miażdżycy, bierze udział w metabolizmie białek oraz syntezie kwasów tłuszczowych i obniża stężenie całkowitego cholesterolu [3].

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.

Ostatnio zmieniona Czwartek 14 z Kwiecień, 2022 07:25:58 UTC Autor: Urszula Lelek-Borkowska
Zaloguj się/Zarejestruj w OPEN AGH e-podręczniki
Czy masz już hasło?

Hasło powinno mieć przynajmniej 8 znaków, litery i cyfry oraz co najmniej jeden znak specjalny.

Przypominanie hasła

Wprowadź swój adres e-mail, abyśmy mogli przesłać Ci informację o nowym haśle.
Dziękujemy za rejestrację!
Na wskazany w rejestracji adres został wysłany e-mail z linkiem aktywacyjnym.
Wprowadzone hasło/login są błędne.