Хром

Хром —элемент побочной подгруппы шестой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 24. Обозначается символом Cr (Chromium). Простое вещество хром (CAS-номер: 7440-47-3) — твёрдый металл голубовато-белого цвета.

История

Схема атома хрома

В 1766 году в окрестностях Екатеринбурга был обнаружен минерал, который получил название «сибирский красный свинец», PbCrO4. Современное название — крокоит. В 1797 французский химик Л. Н. Воклен выделил из него новый тугоплавкий металл (скорее всего Воклен получил карбид хрома).

Происхождение названия

Название элемент получил от греч. χρῶμα — цвет, краска — из-за разнообразия окраски своих соединений.

Добыча

Главные месторождения хромовых руд в РФ известны на Урале (Донские и Сарановское).

Разведанные запасы в Казахстане составляют свыше 350 млн. т (или 1 место в мире)

Получение

Хром встречается в природе в основном в виде хромистого железняка Fe(CrO₂)₂ (хромит железа). Из него получают феррохром восстановлением в электропечах коксом (углеродом):

FeO · Cr₂O₃ + 4C → Fe + 2Cr + 4CO↑

Феррохром применяют для производства легированных сталей.

Чтобы получить чистый хром, реакцию ведут следующим образом:

1) сплавляют хромит железа с карбонатом натрия (кальцинированная сода) на воздухе:

2) растворяют хромат натрия и отделяют его от оксида железа;

3) переводят хромат в дихромат, подкисляя раствор и выкристаллизовывая дихромат;

4) получают чистый оксид хрома восстановлением дихромата углём:

Na₂Cr₂O₇ + 2C → Cr₂O₃ + Na₂CO₃ + CO↑

5) с помощью алюминотермии получают металлический хром:

Cr₂O₃+ 2Al → Al₂O₃ + 2Cr + 130 ккал

6) с помощью электролиза получают электролитический хром из раствора хромового ангидрида в воде, содержащего добавку серной кислоты. При этом на катодах совершаются в основном 3 процесса:

• 
  восстановление шестивалентного хрома до трехвалентного с переходом его в раствор;
• 
  разряд ионов водорода с выделением газообразного водорода;
• 
  разряд ионов, содержащих шестивалентный хром, с осаждением металлического хрома;

Cr₂O₇²⁻ + 14Н⁺ + 12е⁻ = 2Cr + 7H₂O

Физические и химические свойства

В свободном виде — голубовато-белый металл с кубической объемно-центрированной решеткой, а = 0,28845 нм. При температуре 39 °C переходит из парамагнитного состояния в антиферромагнитное (точка Нееля).

Хром является самым твердым металлом (твердость по шкале Мооса 8.5).

Устойчив на воздухе. При 2000 °C сгорает с образованием зелёного оксида хрома(III) Cr2O3, обладающего амфотерными свойствами. Сплавляя Cr2O3 со щелочами получают хромиты:

Cr₂O₃ + 2NaOH → 2NaCrO₂ + H₂O.

Непрокаленный оксид хрома(III) легко растворяется в щелочных растворах и в кислотах:

Cr₂O₃ + 6HCl → 2CrCl₃ + 3Н₂О.

При термическом разложении карбонила хрома Cr(СО)₆ получают красный основной оксид хрома(II) CrO. Коричневый или желтый гидроксид Cr(OH)₂ со слабоосновными свойствами осаждается при добавлении щелочей к растворам солей хрома(II).

При осторожном разложении оксида хрома(VI) CrO₃ в гидротермальных условиях получают оксид хрома(IV) CrO₂, который является ферромагнетиком и обладает металлической проводимостью.

При взаимодействии концентрированной серной кислоты с растворами дихроматов образуются красные или фиолетово-красные кристаллы оксида хрома(VI) CrO₃. Типичный кислотный оксид, при взаимодействии с водой он образует сильные неустойчивые хромовые кислоты: хромовую H₂CrO₄, дихромовую H₂Cr₂O₇ и другие.

Известны галогениды, соответствующие разным степеням окисления хрома. Синтезированы дигалогениды хрома CrF₂, CrCl₂, CrBr₂ и CrI₂ и тригалогениды CrF₃, CrCl₃, CrBr₃ и CrI₃. Однако, в отличие от аналогичных соединений алюминия и железа, трихлорид CrCl₃ и трибромид CrBr₃ хрома нелетучи.

Среди тетрагалогенидов хрома устойчив CrF₄, тетрахлорид хрома CrCl₄ существует только в парах. Известен гексафторид хрома CrF₆.

Получены и охарактеризованы оксигалогениды хрома CrO₂F₂ и CrO₂Cl₂.

Синтезированы соединения хрома с бором (бориды Cr₂B, CrB, Cr₃B₄, CrB₂, CrB₄ и Cr₅B₃), с углеродом (карбиды Cr₂₃C₆, Cr₇C₃ и Cr₃C₂), c кремнием (силициды Cr₃Si, Cr₅Si₃ и CrSi) и азотом (нитриды CrN и Cr₂N).

В растворах наиболее устойчивы соединения хрома(III). В этой степени окисления хрому соответствуют как катионная форма, так и анионные формы, например, существующий в щелочной среде анион [Cr(OH)₆]³⁻.

При окислении соединений хрома(III) в щелочной среде образуются соединения хрома(VI):

2Na₃[Cr(OH)₆] + 3H₂O₂ → 2Na₂CrO₄ + 2NaOH + 8H₂O.

Хрому(VI) отвечает ряд существующих только в водных растворах кислот: хромовая H₂CrO₄, дихромовая H₂Cr₂O₇, трихромовая H₃Cr₃O₁₀ и другие, которые образуют соли — хроматы, дихроматы, трихроматы и т. д.

В зависимости от кислотности среды анионы этих кислот легко превращаются друг в друга. Например, при подкислении жёлтого раствора хромата калия K₂CrO₄ образуется оранжевый дихромат калия K₂Cr₂O₇:

2K₂CrO₄ + 2HCl → K₂Cr₂O₇ + 2KCl + Н₂О.

Но если к оранжевому раствору K₂Cr₂O₇ прилить раствор щёлочи, как окраска вновь переходит в жёлтую так как снова образуется хромат калия K₂CrO₄:

K₂Cr₂O₇ + 2KOH → 2K₂CrO₄ + Н₂О.

При добавлении к жёлтому раствору, содержащему хромат-ионы, раствора соли бария выпадает жёлтый осадок хромата бария BaCrO₄:

Ba²⁺ + CrO₄^2- → BaCrO₄↓.

Соединения хрома(VI) — сильные окислители, например:

K₂Cr₂O₇ + 14HCl → 2CrCl₃ + 2KCl + 3Cl₂↑ + 7H₂O.

Применение

Хром важный компонент во многих легированных сталях (в частности, нержавеющих), а также и в ряде других сплавов. Используется в качестве износоустойчивых и красивых гальванических покрытий (хромирование). Хром применяется для производства сплавов: хром-30 и хром-90, незаменимых для производства сопел мощных плазмотронов и в авиакосмической промышленности.

Биологическая роль и физиологическое действие

Хром — один из биогенных элементов, постоянно входит в состав тканей растений и животных. У животных хром участвует в обмене липидов, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов. Снижение содержания хрома в пище и крови приводит к уменьшению скорости роста, увеличению холестерина в крови.

Металлический хром практически нетоксичен, но металлическая пыль хрома раздражает ткани лёгких. Соединения хрома(III) вызывают дерматиты. Соединения хрома(VI) приводят к разным заболеваниям человека, в том числе и онкологическим. ПДК хрома(VI) в атмосферном воздухе 0,0015 мг/м³.

Соединения хрома

Хромтау

Хром. Химия хрома и его соединений

Хром

1. Положение хрома в периодической системе химических элементов
2. Электронное строение хрома
3. Физические свойства
4. Нахождение в природе
5. Способы получения
6. Качественные реакции
7. Химические свойства

Оксид хрома (III)

Оксид хрома (II)

Оксид хрома (VI)

Гидроксид хрома (III)

Гидроксид хрома (II)

Соли хрома

Хром

Положение в периодической системе химических элементов

Хром расположен в 6 группе  (или в  побочной подгруппе VI группы в короткопериодной форме ПСХЭ) и в четвертом периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение атома хрома

Электронная конфигурация  хрома в основном состоянии:

+24Cr 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹ 1s  2s 2p

3s   3p    4s     3d 

Примечательно, что у атома хрома уже в основном энергетическом состоянии происходит провал (проскок) электрона с 4s-подуровня на 3d-подуровень.

Физические свойства 

Хром – твердый металл голубовато-белого цвета. Очень чистый хром поддается механической обработке.  В природе встречается в чистом виде и широко применяется в различных отраслях науки, техники и производства. Чаще всего хром применяется, как компонент сплавов, которые используются при изготовлении медицинского или химического технологического оборудования и приборов.

Изображение с портала top10a.ru

Температура плавления 1890^оС, температура кипения 2680^оС, плотность хрома 7,19 г/см³.

Нахождение в природе

Хром – довольно распространенный металл в земной коре (0,012 масс.%). Основной минерал, содержащий хром – хромистый железняк FeO·Cr₂O₃ (или Fe(CrO₂)₂).

Способы получения 

Хром получают из хромита железа. Для восстановления используют кокс:

Fe(CrO₂)₂   +  4C   →    Fe   +    2Cr +   4CO

Еще один способ получения хрома: восстановление из оксида алюминием (алюмотермия):

2Al   +   Cr₂O₃  →   2Cr   +  Al₂O₃

Качественные реакции

Качественная реакция на ионы хрома +2 – взаимодействие избытка солей хрома (II) с щелочами. При этом образуется коричневый аморфный осадок гидроксида хрома (II).

Например, хлорид хрома (II) взаимодействует с гидроксидом натрия:

CrCl₂   +   2NaOH   →   Cr(OH)₂   + 2NaCl

Качественная реакция на ионы хрома +3 – взаимодействие избытка солей хрома (III) с щелочами. При этом образуется серо-зеленый аморфный осадок гидроксида хрома (III).

Например, хлорид хрома (III) взаимодействует с гидроксидом калия:

CrCl₃   +   3KOH   →   Cr(OH)₃   + 3KCl

При дальнейшем добавлении щелочи амфотерный гидроксид хрома (III) растворяется с образованием комплексной соли:

Cr(OH)₃   +   3KOH   →  K₃[Cr(OH)₆]

Обратите внимание,  если мы поместим соль хрома (III) в избыток раствора щелочи, то осадок гидроксида хрома (III) не образуется, т.к. в избытке щелочи соединения хрома (III) сразу переходят в комплекс:

CrCl₃   +   6KOH   →   K₃[Cr(OH)₆]   + 3KCl

Соли хрома можно обнаружить с помощью водного раствора аммиака. При взаимодействии растворимых солей хрома (II) с водным раствором аммиака также образуется коричневый осадок гидроксида хрома (II).

CrCl₂ + 2NH₃  + 2H₂O   →   Cr(OH)₂↓ + 2NH₄Cl

Cr²⁺ + 2NH₃   +  2H₂O    →   Cr(OH)₂↓ + 2NH₄⁺

При взаимодействии растворимых солей хрома (III) с водным раствором аммиака также образуется серо-зеленый осадок гидроксида хрома (III).

CrCl₃ + 3NH₃   +  3H₂O     →    Cr(OH)₃↓ + 3NH₄Cl

Cr³⁺ + 3NH₃    +  3H₂O    →    Cr(OH)₃ ↓ + 3NH₄⁺

Химические свойства

В соединениях хром может проявлять степени окисления от +1 до +6. Наиболее характерными являются соединения хрома со степенями окисления +3 и +6. Менее устойчивы соединения хрома со степенью окисления +2. Хром образует комплексные соединения с координационным числом 6.

1. При комнатной температуре хром химически малоактивен из-за образования на его поверхности тонкой прочной оксидной пленки. При нагревании оксидная пленка хрома разрушается, и он реагирует практически со всеми неметаллами: кислородом, галогенами, серой, азотом, кремнием, углеродом, фосфором.

1.1. При взаимодействии хрома с галогенами образуются галогениды:

2Cr  +  3Cl₂  → 2CrCl₃

1.2. Хром реагирует с серой с образованием сульфида хрома:

2Cr  +  3S  → Cr₂S₃

1.3. Хром взаимодействует с фосфором. При этом образуется бинарное соединение – фосфид хрома:

Cr  +   P   →  CrP

1.4. С азотом хром реагирует при нагревании до 1000^оС с образованием нитрида:

2Cr  +  N₂   →   2CrN

1.5. Хром не взаимодействует с водородом.

1.6. Хром взаимодействует с кислородом с образованием оксида:

4Cr  +  3O₂  →  2Cr₂O₃

2. Хром взаимодействует и со сложными веществами:

2.1. Хром реагирует с парами воды в раскаленном состоянии:

2Cr  +  3H₂O _(пар)  → Cr₂O₃  +  3H₂

2.2. В ряду напряжений хром находится левее водорода и поэтому в отсутствии воздуха может вытеснить водород из растворов минеральных кислот (соляной и разбавленной серной кислоты), образуя соли хрома (II).

Например, хром бурно реагирует с соляной кислотой:

Cr   +  2HCl    →   CrCl₂   +  H₂↑

В присутствии кислорода образуются соли хрома (III):

4Cr   +   12HCl  +  3O₂   →   4CrCl₃   +  6H₂O

2.3. При обычных условиях хром не реагирует с концентрированной серной кислотой из-за пассивации – образования плотной оксидной пленки. При нагревании реакция идет, образуются оксид серы (IV), сульфат хрома (III) и вода:

2Cr  +  6H₂SO₄   →   Cr₂(SO₄)₃  +  3SO₂  +  6H₂O

2.4. Хром не реагирует при обычных условиях с концентрированной азотной кислотой также из-за пассивации.

Только при сильном нагревании концентрированная азотная кислота растворяет хром:

Cr  +  6HNO₃   →   Cr(NO₃)₃  +  3NO₂  +  3H₂O

2.5. Растворы щелочей на хром практически не действуют.

2.6. Однако хром способен вытеснять многие металлы, например медь, олово, серебро и др. из растворов их солей.

Например, хром реагирует с хлоридом меди с образованием хлорида хрома (III) и меди:

2Cr   +   3CuCl₂   →    2CrCl₃   +  3Cu

Восстановительные свойства хрома также проявляются при взаимодействии его с сильными окислителями: пероксидом натрия, нитратами и нитритами, хлоратами в щелочной среде.

Например, при сплавлении хрома с хлоратом калия в щелочи хром окисляется до хромата калия:

Cr  + KClO₃  + 2KOH  →  K₂CrO₄  + KCl  +  H₂O

Хлорат калия и нитрат калия также окисляют хром:

2Cr  + KClO₃   →   Cr₂O₃  +  KCl

2Cr  + 3KNO₃   →   Cr₂O₃  +  3KNO₂

Оксид хрома (III)

Способы получения

Оксид хрома (III) можно получить различными методами:

1. Термическим разложением гидроксида хрома (III): 

2Cr(OH)₃   →   Cr₂O₃   +  3H₂O

2. Разложением дихромата аммония:

(NH₄)₂C₂O₇    →    Cr₂O₃   +   N₂   +   4H₂O           

 3. Восстановлением дихромата калия углеродом (коксом) или серой:

2K₂Cr₂O₇   +   3C     →   2Cr₂O₃   +   2K₂CO₃   +   CO₂

K₂Cr₂O₇   +   S    →     Cr₂O₃   +   K₂SO₄

Химические свойства

Оксид хрома (III) – типичный амфотерный оксид. При этом оксид химически довольно инертен. В высокодисперсном состоянии с трудом взаимодействует с кислотами и щелочами.

1. При сплавлении оксида хрома (III) с основными оксидами активных металлов образуются соли-хромиты.

Например, оксид хрома (III) взаимодействует с оксидом натрия:

Na₂O  +  Cr₂O₃  → 2NaCrO₂

2. Оксид хрома (III) взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в расплаве образуются соли—хромиты, а в растворе реакция практически не идет. При этом оксид хрома (III) проявляет кислотные свойства.

Например, оксид хрома (III) взаимодействует с гидроксидом натрия в расплаве с образованием хромита натрия и воды:

2NaOH  + Cr₂O₃  → 2NaCrO₂ +  H₂O

3. Оксид хрома (III) не взаимодействует с водой.

4. Оксид хрома (III) проявляет слабые восстановительные свойства. В щелочных расплавах окислителей окисляется до соединений хрома (VI).

Например, оксид хрома (III) взаимодействует с нитратом калия в щелочной среде:

Cr₂O₃  +  3KNO₃  +  4KOH   →  2K₂CrO₄  +   3KNO₂   +   2H₂O

Оксид хрома (III) окисляется бромом в присутствии гидроксида натрия:

Cr₂O₃  +  3Br₂  +  10NaOH  →  2Na₂CrO₄  +   6NaBr   +   5H₂O

Озоном или кислородом:

Сr₂O₃  +  O₃  +  4KOH     →   2K₂CrO₄  +  2H₂O

Cr₂O₃  +  3O₂ +   4Na₂CO₃  →   2Na₂CrO₄  + 4CO₂

Нитраты и хлораты в расплаве щелочи также окисляют оксид хрома (III):

Сr₂O₃  +  3NaNO₃  +  2Na₂CO₃   →  2Na₂CrO₄  +  2CO₂  +  3NaNO₂

Cr₂O₃  +   KClO₃    +   2Na₂CO₃    →    2Na₂CrO₄  +  KCl    +  2CO₂

5. Оксид хрома (III) в высокодисперсном состоянии при сильном нагревании взаимодействует с сильными кислотами.

Например, оксид хрома (III) реагирует с серной кислотой:

Cr₂O₃   +  3H₂SO₄   →  Cr₂(SO₄)₃   +  3H₂O

6. Оксид хрома (III) проявляет слабые окислительные свойства при взаимодействии с более активными металлами.

Например, оксид хрома (III) реагирует с алюминием (термит):

2Al  +  Cr₂O₃  →  Al₂O₃  +  2Cr

Реакция очень экзотермическая, сопровождается выделением большого количества света:

Материал с сайта pikabu.ru

Если сжечь большой объем термита в тигле, то можно получить металлический хром:

Материал с сайта pikabu.ru

7. Оксид хрома (III) – твердый, нелетучий. А следовательно, он вытесняет более летучие оксиды (как правило, углекислый газ) из солей при сплавлении.

Например, из карбоната калия:

Cr₂O₃  +  K₂CO₃ → 2KCrO₂  +  CO₂

Оксид хрома (II)

Химические свойства

Оксид хрома (II) имеет основный характер, ему соответствует гидроксид хрома (II), обладающий основными свойствами.

1. При обычной температуре устойчив на воздухе, выше 100°С окисляется кислородом. Все соединения хрома (II) – сильные восстановители.

4CrO  +  O₂     →   2Cr₂O₃

2. При высоких температурах оксид хрома (II) диспропорционирует:

3CrO   →   Cr  +  Cr₂O₃

3. Оксид хрома (II) не взаимодействует с водой.

4. Оксид хрома (II) проявляет основные свойства. Взаимодействует с сильными кислотами и кислотными оксидами.

Например, оксид хрома (II) взаимодействует с соляной кислотой:

CrO  +  2HCl   →  CrCl₂  +  H₂O

И с серной кислотой:

CrO  +  H₂SO₄   →   CrSO₄  +  H₂O

Оксид хрома (VI)

Оксид хрома (VI) CrO₃ – темно-красное кристаллическое вещество. Гигроскопичен, расплывается на воздухе, малоустойчив, разлагается при нормальных условиях.

Способы получения

Оксид хром (VI) можно получить действием концентрированной серной кислоты на сухие хроматы или дихроматы:

Na₂Cr₂O₇   +  2H₂SO₄  →  2CrO₃  + 2NaHSO₄ + H₂O          

Химические свойства

Оксид хрома (VI) – кислотный. Сильно ядовит. Оксиду хрома (VI) соответствуют хромовая (H₂CrO₄) и дихромовая (H₂Cr₂O₇) кислоты.

Изображение с портала chemres.ru

1. При взаимодействии оксида хрома (VI) с водой образуется хромовые кислоты:

CrO₃  +  Н₂O   →  Н₂CrO₄

2CrO₃  +  Н₂O  →   Н₂Cr₂O₇

2. Оксид хрома (VI) проявляет кислотные свойства. Взаимодействует с основаниями и основными оксидами.

Например, оксид хрома (VI) взаимодействует с гидроксидом калия с образованием хромата калия:

CrO₃ + 2KOH  → K₂CrO₄ + H₂O

Или с оксидом лития с образованием хромата лития:

CrO₃  +  Li₂O   →   Li₂CrO₄

3. Оксид хрома (VI) – очень сильный окислитель: окисляет углерод, серу, иод, фосфор, превращаясь при этом в оксид хрома (III).

Например, сера окисляется до оксида серы (IV):

4CrO₃  +  3S   →   2Cr₂O₃  +  3SO₂↑   

Оксид хрома (VI) также окисляет сложные вещества, например, сульфиты:

2CrO₃  +   3K₂SO₃  +  3H₂SO₄  →  3K₂SO₄    +   Cr₂(SO₄)₃    +  3H₂O

И некоторые органические веществ, например, этанол:

4CrO₃   +   C₂H₅OH   +   6H₂SO₄   →  2Cr₂(SO₄)₂   +   2CO₂   +   9H₂O

Гидроксид хрома (III)

Гидроксид хрома (III) Cr(OH)₃ – это твердое вещество серо-зеленого цвета.

Способы получения

1. Гидроксид хрома (III) можно получить действием раствора аммиака на соли хрома (III).

Например, хлорид хрома (III) реагирует с водным раствором аммиака с образованием гидроксида хрома (III) и хлорида аммония:

CrCl₃  +  3NH₃  +  3H₂O   →   Cr(OH)₃  +  3NH₄Cl

2. Пропусканием углекислого газа, сернистого газа или сероводорода через раствор гексагидроксохромата калия:

K₃[Cr(OH)₆]  +  3CO₂   →   Cr(OH)₃↓   +   3KHCO₃

Чтобы понять, как протекает эта реакция, можно использовать несложный прием: мысленно разбить сложное вещество K₃[Cr(OH)₆] на составные части: KOH и Cr(OH)₃. Далее мы определяем, как реагирует углекислый газ с каждым из этих веществ, и записываем продукты их взаимодействия. Т.к. Cr(OH)₃ не реагирует с СО₂, то мы записываем справа Cr(OH)₃  без изменения. Гидроксид калия реагирует с избытком углекислого газа с образованием гидрокарбоната калия

3. Гидроксид хрома (III) можно получить действием недостатка щелочи на избыток соли хрома (III).

Например, хлорид хрома (III) реагирует с недостатком гидроксида калия с образованием гидроксида хрома (III) и хлорида калия:

CrCl₃  +  3KOH_{(недост)}  →  Cr(OH)₃↓ +  3KCl

4. Также гидроксид хрома (III) образуется при взаимодействии растворимых солей хрома (III) с растворимыми карбонатами, сульфитами и сульфидами. Сульфиды, карбонаты и сульфиты хрома (III) необратимо гидролизуются в водном растворе.

Например: бромид хрома (III) реагирует с карбонатом натрия. При этом выпадает осадок гидроксида хрома (III), выделяется углекислый газ и образуется бромид натрия:

2CrBr₃  +  3Na₂CO₃  + 3H₂O   →   2Cr(OH)₃↓  +  3CO₂↑ +  6NaBr

Хлорид хрома (III) реагирует с сульфидом натрия с образованием гидроксида хрома (III), сероводорода и хлорида натрия:

2CrCl₃  +  3Na₂S  +  6H₂O  →   2Cr(OH)₃  +  3H₂S↑  +  6NaCl

Химические свойства

1. Гидроксид хрома (III) реагирует с растворимыми кислотами. При этом образуются средние соли.

Например, гидроксид хрома (III) взаимодействует с соляной кислотой с образованием хлорида хрома (III):

Cr(OH)₃  +   3HCl  →   CrCl₃  +  3H₂O

2Cr(OH)₃  +  3H₂SO₄   →  Cr₂(SO₄)₃  +  6H₂O

Cr(OH)₃  +  3HBr  →   CrBr₃  +  3H₂O

2. Гидроксид хрома (III) взаимодействует с кислотными оксидами сильных кислот.

Например, гидроксид хрома (III) взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата хрома (III):

2Cr(OH)₃  +  3SO₃  →  Cr₂(SO₄)₃  + 3H₂O

3. Гидроксид хрома (III) взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в растворе образуются комплексные соли. При этом гидроксид хрома (III) проявляет кислотные свойства.

Например, гидроксид хрома (III) взаимодействует с избытком гидроксидом натрия  с образованием гексагидроксохромата:

Cr(OH)₃  +  3NaOH  →  Na₃[Cr(OH)₆]

4. Гидроксид хрома (III) разлагается при нагревании:

2Cr(OH)₃  →  Cr₂O₃ + 3H₂O

5. Под действием окислителей в щелочной среде переходит в хромат.

Например, при взаимодействии с бромом в щелочной среде гидроксид хрома (III) окисляется до хромата:

2Cr(OH)₃  +  3Br₂  +  10KOH   →  2K₂CrO₄  +   6KBr   +   8H₂O

Гидроксид хрома (II)

Способы получения

1. Гидроксид хрома (II) можно получить действием раствора аммиака на соли хрома (II).

Например, хлорид хрома (II) реагирует с водным раствором аммиака с образованием гидроксида хрома (II) и хлорида аммония:

CrCl₂  +  2NH₃  +  2H₂O   →   Cr(OH)₂  +  2NH₄Cl

2. Гидроксид хрома (II) можно получить действием щелочи на соли хрома (II).

Например, хлорид хрома (II) реагирует с гидроксидом калия с образованием гидроксида хрома (II) и хлорида калия:

CrCl₂  +  2KOH  →  Cr(OH)₂↓ +  2KCl

Химические свойства

1. Гидроксид хрома (II) проявляет основные свойства. В частности, реагирует с растворимыми кислотами.

Например, гидроксид хрома (II) взаимодействует с соляной кислотой с образованием хлорида хрома (II). Соли хрома (II) окрашивают раствор в синий цвет.

Cr(OH)₂  +   2HCl  →   CrCl₂  +  2H₂O

2. Гидроксид хрома (II) взаимодействует с кислотными оксидами сильных кислот.

Например, гидроксид хрома (II) взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата хрома (II):

Cr(OH)₂  +  SO₃   →  CrSO₄  + H₂O

3. Гидроксид хрома (II) – сильный восстановитель.

Например, под действием кислорода воздуха гидроксид хрома (II)  окисляется до гидроксида хрома (III):

4Cr(OН)₂  +  O₂  +  2Н₂О   →   4Cr(OН)₃

Соли хрома

Соли хрома (II)

Все соли хрома (II) – сильные восстановители. В растворах окисляются даже кислородом воздуха.

Например, хлорид хрома (II) окисляется кислородом в растворе в присутствии щелочи до соединений хрома (III):

4CrCl₂  +  O₂  +  20KOH  +  2H₂O  →   4K₃[Cr(OH)₆]  +  8KCl 

Концентрированные кислоты-окислители (азотная и серная) также окисляют соединения хрома (II):

CrCl₂  + 4HNO_3(конц) → Cr(NO₃)₃  + NO₂↑ + 2HCl↑ + H₂O   

2CrCl₂ + 4H₂SO_4(конц) → Cr₂(SO₄)₃ + SO₂↑ + 4HCl↑ +2H₂O

Соли хрома (III)

Хром с валентностью III образует два типа солей:

• Соли, в которых хром (III) является катионом. Например, хлорид хрома (III) CrCl₃.
• Соли, в которых хром (III) входит в состав кислотного остатка – хромиты и гидроксокомплексы хрома (III). Например, хромит калия, KCrO₂. или гексагидроксохромат (III) калия K₃[Cr(OH)₆].

1. Соли хрома (III) проявляют слабые восстановительные свойства. окисляются под действием сильных окислителей в щелочной среде.

Например, бром в присутствии гидроксида калия окисляет хлорид хрома (III):

2CrCl₃  +  3Br₂   +  16KOH   →  2K₂CrO₄  +   6KBr   +  6KCl  +  8H₂O

или сульфат хрома (III):

Cr₂(SO₄)₃  +  3Br₂   +  16NaOH  →  2Na₂CrO₄  +  6NaBr  +  3Na₂SO₄   +  8H₂O

Пероксид водорода в присутствии щелочи также окисляет соли хрома (III):

2CrCl₃  +  3H₂O₂   +   10NaOH   →  2Na₂CrO₄  +   6NaCl    +  8H₂O

Cr₂(SO₄)₃  +  3H₂O₂  +  10NaOH   →  2Na₂CrO₄  +  3Na₂SO₄  +  8H₂O

Даже перманганат калия в щелочной среде окисляет соли хрома (III):

Cr₂(SO₄)₃  +  6KMnO₄   +  16KOH    →  2K₂CrO₄   +  6K₂MnO₄   +   3K₂SO₄  +  8H₂O

Комплексные соли хрома (III) также окисляются сильными окислителями в присутствии щелочей.

Например, гексагидроксохроматы окисляются бромом в щелочи:

2Na₃[Cr(OH)₆]  +  3Br₂  +  4NaOH  →  2Na₂CrO₄   +  6NaBr  +  8H₂O

2K₃[Cr(OH)₆]  +  3Br₂   +  4KOH   →  2K₂CrO₄  +  6KBr  +  8H₂O

Оксид свинца (IV) также окисляет хромиты:

2KCrO₂ + 3PbO₂ + 8KOH  →  2K₂CrO₄ + 3K₂PbO₂ + 4H₂O

2. Соли хрома (III) в щелочной среде образуют гидроксид хрома (III), который сразу растворяется, образуя гидроксокомплекс.

2CrCl₃  +  6KOH  →   2Cr(OH)₃  +   6KCl

Cr(OH)₃  +  3KOH  →   K₃[Cr(OH)₆]

3. Более активные металлы вытесняют  хром (III) из солей.

Например, цинк реагирует с хлоридом хрома (III):

2CrCl₃  +  Zn  →  2CrCl₂  +  ZnCl₂

Гидролиз солей хрома (III)

Растворимые соли хрома (III) и сильных кислот гидролизуются по катиону. Гидролиз протекает ступенчато и обратимо, т.е. чуть-чуть:

I ступень: Cr³⁺ + H₂O = CrOH²⁺ + H⁺

II ступень: CrOH²⁺ + H₂O = Cr(OH)₂⁺ + H⁺

III ступень: Cr(OH)₂⁺ + H₂O = Cr(OH)₃ + H⁺

Однако  сульфиды, сульфиты, карбонаты хрома (III) и их кислые соли гидролизуются необратимо, полностью, т.е. в водном растворе не существуют, а разлагаются водой в момент образования.

Например, при сливании растворов солей хрома (III) и сульфита, гидросульфита, карбоната или сульфида натрия протекает взаимный гидролиз:

Cr₂(SO₄)₃  +  6NaHSO₃   →   2Cr(OH)₃  +  6SO₂  +  3Na₂SO₄

2CrBr₃  +  3Na₂CO₃  + 3H₂O   →   2Cr(OH)₃↓  +  CO₂↑ +  6NaBr

2Cr(NO₃)₃  +  3Na₂CO₃  +  3H₂O  →   2Cr(OH)₃↓  +  6NaNO₃  +  3CO₂↑

2CrCl₃  +  3Na₂CO₃  +  3H₂O  →  2Cr(OH)₃↓  +  6NaCl  +  3CO₂↑

Cr₂(SO₄)₃  +  3K₂CO₃  +  3H₂O  →   2Cr(OH)₃↓  +  3CO₂↑  +  3K₂SO₄

2CrCl₃  +  3Na₂S  +  6H₂O →  2Cr(OH)₃  +  3H₂S↑  +  6NaCl

Более подробно про гидролиз можно прочитать в соответствующей статье.

Хромиты

Соли, в которых хром (III) входит в состав кислотного остатка (хромиты) — образуются из оксида хрома (III) при сплавлении с щелочами и основными оксидами:

Cr₂O₃ + Na₂O → 2NaCrO₂

Для понимания свойств хромитов их удобно мысленно разделить на два отдельных вещества.

Например, хромит натрия мы поделим мысленно на два вещества: оксид хрома (III) и оксид натрия.

NaСrO₂ разделяем на Na₂O и Cr₂O₃

При этом очевидно, что хромиты реагируют с кислотами. При недостатке кислоты образуется гидроксид хрома (III):

NaCrO₂   +   HCl _{(недостаток)}    +   H₂O  →   Cr(OH)₃   +   NaCl

В избытке кислоты гидроксид хрома (III) не образуется:

NaCrO₂   +   4HCl _{(избыток)}  →   CrCl₃   +   NaCl   + 2H₂O

NaCrO₂  +  4HCl   →   CrCl₃  +  NaCl  +  2H₂O

NaCrO₂  +  4HNO₃    →   Cr(NO₃)₃  +  NaNO₃  +  2H₂O

2NaCrO₂  +  4H₂SO₄    →   Cr₂(SO₄)₃   +  Na₂SO₄  +  4H₂O

Под действием избытка воды хромиты гидролизуются:

NaCrO₂   +   2H₂O  →  Cr(OH)₃↓ +   NaОН

Соли хрома (VI)

Оксиду хрома (VI) соответствуют две кислоты – хромовая Н₂CrO₄  и дихромовая  Н₂Cr₂O₇. Поэтому хром в степени окисления +6 образует два типа солей: хроматы и дихроматы.

Например, хромат калия K₂CrO₄ и дихромат калия K₂Cr₂O₇.

1. Различить эти соли довольно легко: хроматы желтые, а дихроматы оранжевые. Хроматы устойчивы в щелочной среде, а дихроматы устойчивы в кислой среде.

При добавлении к хроматам кислот они переходят в дихроматы.

Например, хромат калия взаимодействует с серной кислотой и разбавленной соляной кислотой с образованием дихромата калия:

2K₂CrO₄ + H₂SO_4(разб.)  →   K₂Cr₂O₇ + K₂SO₄ + H₂O

2K₂CrO₄ + 2HCl_(разб.)  →  K₂Cr₂O₇ + 2KCl + H₂O

И наоборот: дихроматы реагируют с щелочами с образованием хроматов.

Например, дихромат калия взаимодействует с гидроксидом калия с образованием хромата калия:

K₂Cr₂O₇   +  2KOH  →  2K₂CrO₄ + H₂O

Видеоопыт взаимных переходов хроматов и дихроматов при добавлении кислоты или щелочи можно посмотреть здесь.

2. Хроматы и дихроматы проявляют сильные окислительные свойства. При взаимодействии с восстановителями они восстанавливаются до соединений хрома (III).

В нейтральной среде хроматы и дихроматы восстанавливаются до гидроксида хрома (III).

Например, дихромат калия реагирует с сульфитом натрия в нейтральной среде:

K₂Cr₂O₇  +  3Na₂SO₃  +  4H₂O  →  2Cr(OH)₃↓    +  3Na₂SO₄   +   2KOH

Хромат калия окисляет сульфид аммония:

2K₂CrO₄    +   3(NH₄)₂S    +   2H₂O    →   2Cr(OH)₃↓  +   3S↓   +    6NH₃↑   +   4KOH

При взаимодействии с восстановителями в щелочной среде хроматы и дихроматы образуют комплексные соли.

Например, хромат калия окисляет гидросульфид аммония в щелочной среде:

2K₂CrO₄  +  3NH₄HS  +  2H₂O  +  2KOH   →  3S  +  2K₃[Cr(OH)₆]  +  3NH₃ 

Хромат натрия окисляет сернистый газ:

2Na₂CrO₄   +  3SO₂  +  2H₂O  +  8NaOH  →  2Na₃[Cr(OH)₆]  +  3Na₂SO₄

Хромат натрия окисляет сульфид натрия:

2Na₂CrO₄   +  3Na₂S   +  8H₂O  →  3S  +  2Na₃[Cr(OH)₆]  +  4NaOH

При взаимодействии с восстановителями в кислой среде хроматы и дихроматы образуют соли хрома (III).

Например, дихромат калия окисляет сероводород в присутствии серной кислоты:

3H₂S  +  K₂Cr₂O₇   +  4H₂SO₄   →  K₂SO₄    +   Cr₂(SO₄)₃   +   3S   +  7H₂O

Дихромат калия окисляет йодид калия, фосфид кальция, соединения железа (II), сернистый газ,  концентрированную соляную кислоту:

K₂Cr₂O₇  +  7H₂SO₄   +  6KI  →   Cr₂(SO₄)₃    +   3I₂   +  4K₂SO₄  +   7H₂O

8K₂Cr₂O₇  +  3Ca₃P₂   +  64HCl  →  3Ca₃(PO₄)₂  +  16CrCl₃  + 16KCl   +   32H₂O

K₂Cr₂O₇  +  7H₂SO₄  +  6FeSO₄  →  Cr₂(SO₄)₃  +  3Fe₂(SO₄)₃   +  K₂SO₄  +  7H₂O

K₂Cr₂O₇  +  4H₂SO₄  +  3KNO₂  →  Cr₂(SO₄)₃   +  3KNO₃   +  K₂SO₄   +  4H₂O

K₂Cr₂O₇  +   3SO₂  +  8HCl   →  2KCl  +   2CrCl₃    +   3H₂SO₄  +   H₂O

K₂Cr₂O₇   +  14HCl  →  3Cl₂  +  2CrCl₃     +   7H₂O   +  2KCl

Хром — общая характеристика элемента, химические свойства хрома и его соединений

Хром — элемент побочной подгруппы 6-ой группы 4-го периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 24. Обозначается символом Cr (лат. Chromium). Простое вещество хром— твёрдый металл голубовато-белого цвета.

Химические свойства хрома

При обычных условиях хром реагирует только со фтором. При высоких температурах (выше 600°C) взаимодействует с кислородом, галогенами, азотом, кремнием, бором, серой, фосфором.

4Cr + 3O₂  –^t°  →2Cr₂O₃

2Cr + 3Cl₂  –^t°→  2CrCl₃

2Cr + N₂  –^t°→  2CrN

2Cr + 3S   –^t°→  Cr₂S₃

В раскалённом состоянии реагирует с парами воды:

2Cr + 3H₂O → Cr₂O₃ + 3H₂

Хром растворяется в разбавленных сильных кислотах (HCl, H₂SO₄)

В отсутствии воздуха образуются соли Cr²⁺, а на воздухе – соли Cr³⁺.

Cr + 2HCl → CrCl₂ + H₂­

2Cr + 6HCl + O₂ → 2CrCl₃ + 2H₂O + H₂­

Наличие защитной окисной плёнки на поверхности металла объясняет его пассив-ность по отношению к концентрированным растворам кислот – окислителей.

Соединения хрома

Оксид хрома (II) и гидроксид хрома (II) имеют основной характер.

Cr(OH)₂ + 2HCl → CrCl₂ + 2H₂O

Соединения хрома (II) — сильные восстановители; переходят в соединения хрома (III) под действием кислорода воздуха.

2CrCl₂ + 2HCl → 2CrCl₃ + H₂­

4Cr(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Cr(OH)₃ 

Оксид хрома (III) Cr₂O₃ – зелёный, нерастворимый в воде порошок. Может быть получен при прокаливании гидроксида хрома (III) или дихроматов калия и аммония:

2Cr(OH)₃  –^t°→  Cr₂O₃ + 3H₂O

4K₂Cr₂O₇  –^t°→  2Cr₂O₃ + 4K₂CrO₄ + 3O₂­

(NH₄)₂Cr₂O₇  –^t°→  Cr₂O₃ + N₂­+ 4H₂O­ (реакция «вулканчик»)

Амфотерный оксид. При сплавлении Cr₂O₃ со щелочами, содой и кислыми солями получаются соединения хрома со степенью окисления (+3):

Cr₂O₃ + 2NaOH → 2NaCrO₂ + H₂O

Cr₂O₃ + Na₂CO₃ → 2NaCrO₂ + CO₂­

При сплавлении со смесью щёлочи и окислителя получают соединения хрома в степени окисления (+6):

Cr₂O₃ + 4KOH + KClO₃ → 2K₂CrO₄+ KCl + 2H₂O

Гидроксид хрома (III) Сr(ОН)₃ . Амфотерный гидроксид. Серо-зеленый, разлагается при нагревании, теряя воду и образуя зеленый метагидроксид СrО(ОН). Не растворяется в воде. Из раствора осаждается в виде серо-голубого и голубовато-зеленого гидрата. Реагирует с кислотами и щелочами, не взаимодействует с гидратом аммиака.

Обладает амфотерными свойствами — растворяется как в кислотах, так и в щелочах:

2Cr(OH)₃ + 3H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 6H₂O                                 Сr(ОН)₃ + ЗН⁺ = Сr³⁺ + 3H₂O

Cr(OH)₃ + KOH → K[Cr(OH)₄] ,                                                Сr(ОН)₃ + ЗОН^— _(конц.) = [Сr(ОН)₆]^3-

Cr(OH)₃ + KOH → KCrO₂+2H₂O                                 Сr(ОН)₃ + МОН = МСrO_2(зел.) + 2Н₂O       (300—400 °С, М = Li, Na)

Сr(ОН)₃→(120^oC –H₂O) СrO(ОН) →(430-1000⁰С –H₂O) Cr₂O₃

2Сr(ОН)₃ + 4NаОН_(конц.) + ЗН₂O_2(конц.) =2Na₂СrO₄ + 8Н₂0

Получение: осаждение гидратом аммиака из раствора солей хрома(Ш):

Сr³⁺ + 3(NH₃ Н₂O) = Сr(ОН)₃↓ + ЗNН⁴⁺

Cr₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 2Cr(OH)₃ ↓+ 3Na₂SO₄ (в избытке щелочи — осадок растворяется)

Соли хрома (III) имеют фиолетовую или тёмно-зелёную окраску. По химическим свойствам напоминают бесцветные соли алюминия.

Соединения Cr (III) могут проявлять и окислительные, и восстановительные свойства:

Zn + 2Cr⁺³Cl₃ → 2Cr⁺²Cl₂ + ZnCl₂

2Cr⁺³Cl₃ + 16NaOH + 3Br₂ → 6NaBr + 6NaCl + 8H₂O + 2Na₂Cr⁺⁶O₄

Соединения шестивалентного хрома

Оксид хрома (VI) CrO₃ — ярко-красные кристаллы, растворимые в воде.

Получают из хромата (или дихромата) калия и H₂SO₄(конц.).

K₂CrO₄ + H₂SO₄ → CrO₃ + K₂SO₄ + H₂O

K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → 2CrO₃ + K₂SO₄ + H₂O

CrO₃ — кислотный оксид, со щелочами образует жёлтые хроматы CrO₄^2-:

CrO₃ + 2KOH → K₂CrO₄ + H₂O

В кислой среде хроматы превращаются в оранжевые дихроматы Cr₂O₇^2-:

2K₂CrO₄ + H₂SO₄ → K₂Cr₂O₇ + K₂SO₄ + H₂O

В щелочной среде эта реакция протекает в обратном направлении:

K₂Cr₂O₇ + 2KOH → 2K₂CrO₄ + H₂O

Дихромат калия – окислитель в кислой среде:

К₂Сr₂O₇ + 4H₂SO₄ + 3Na₂SO₃ = Cr₂(SO₄)₃ + 3Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 4H₂O

K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ + 3NaNO₂ = Cr₂(SO₄)₃ + 3NaNO₃ + K₂SO₄ + 4H₂O

K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ + 6KI = Cr₂(SO₄)₃ + 3I₂ + 4K₂SO₄ + 7H₂O

K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ + 6FeSO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 3Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O

Хромат калия К₂ CrО₄. Оксосоль. Желтый, негигроскопичный. Плавится без разложения, термически устойчивый. Хорошо растворим в воде (желтая окраска раствора отвечает иону СrO₄^2-), незначительно гидролизуется по аниону. В кислотной среде переходит в К₂Cr₂O₇. Окислитель (более слабый, чем К₂Cr₂O₇). Вступает в реакции ионного обмена.

     Качественная реакция на ион  CrO₄^2- — выпадение желтого осадка хромата бария, разлагающегося в сильнокислотной среде. Применяется как протрава при крашении тканей, дубитель кож, селективный окислитель, реактив в аналитической химии.

Уравнения важнейших реакций:

2K₂CrO₄+H₂ SO_4(30%)=K₂Cr₂O₇ +K₂SO₄ +H₂O

2K₂CrO_4(т)+16HCl_{(конц.,гор.)} =2CrCl₃+3Cl₂↑+8H₂O+4KCl

2K₂CrO₄+2H₂O+3H₂S=2Cr(OH)₃↓+3S↓+4KOH

2K₂CrO₄+8H₂O+3K₂S=2K[Сr(ОН)₆]+3S↓+4KOH

2K₂CrO₄+2AgNO₃=KNO₃+Ag₂CrO_{4(красн.)}↓

Качественная реакция:

К₂СгO₄ + ВаСl₂ = 2КСl + ВаCrO₄↓

2ВаСrO₄(т)+ 2НСl _(разб.) = ВаСr₂O_7(p)+ ВаС1₂ + Н₂O

Получение: спекание хромита с поташом на воздухе:

4(Сr₂Fe^‖‖)O₄ + 8К₂CO₃ + 7O₂ = 8К₂СrO₄ + 2Fе₂O₃ + 8СO₂ (1000 °С)

Дихромат калия K2Cr₂O₇ .  Оксосоль. Техническое название хромпик. Оранжево-красный, негигроскопичный. Плавится без разложения, при дальнейшем нагревании разлагается. Хорошо растворим в воде  (оранжевая окраска раствора отвечает иону Сr₂O₇^2- ). В щелочной среде образует К₂CrO₄ . Типичный окислитель в растворе и при сплавлении. Вступает в реакции ионного обмена.

     Качественные реакции — синее окрашивание эфирного раствора в присутствии Н₂O₂ , синее окрашивание водного раствора при действии атомарного водорода.

Применяется как дубитель кож, протрава при крашении тканей, компонент пиротехнических составов, реагент в аналитической химии, ингибитор коррозии металлов, в смеси с Н₂SO₄ (конц.) — для мытья химической посуды.

Уравнения важнейших реакций:

4К₂Cr₂O₇=4K₂CrO₄+2Cr₂O₃+3O₂  (500-600^o C)

K₂Cr₂O_7(т)+14HCl _(конц) =2CrCl₃+3Cl₂↑+7H₂O+2KCl  (кипячение)

K₂Cr₂O_7(т)+2H₂SO_4(96%) ⇌2KHSO₄+2CrO₃+H₂O   (“хромовая смесь”)

K₂Cr₂O₇+KOH _{(конц )} =H₂O+2K₂CrO₄

Cr₂O₇^2- +14H⁺ +6I^— =2Cr³⁺ +3I₂↓+7H₂O

Cr₂O₇^2- +2H⁺ +3SO_2(г)=2Cr³⁺ +3SO₄^2- +H₂O

Cr₂O₇^2- +H₂O +3H₂S_(г)=3S↓+2OH^— +2Cr₂(OH)₃↓

Cr₂O₇^2- _{(конц )}+2Ag⁺_(разб.) =Ag₂Cr₂O_{7 (т. красный)}↓

Cr₂O₇^2-_(разб.) +H₂O +Pb²⁺=2H⁺ + 2PbCrO_{4 (красный)}↓

K₂Cr₂O_7(т) +6HCl+8H⁰(Zn)=2CrCl_2(син)+7H₂O+2KCl

     Получение: обработка К₂СrO₄  серной кислотой:

2К₂СrO₄ + Н₂SO_4(30%) = К₂Cr₂O₇ + К₂SO₄ + Н₂O

Устинова Марина. Получение безводного хлорида хрома (III) из его кристаллогидрата

Проблема исследования: при прокаливании кристаллогидрат не обезвоживается, а переходит в другие координационные изомеры. При прокаливании выше 300 градусов образуется оксид хрома.

Я растерла в ступке кристаллогидрат CrCl₃*6H₂O до порошка. В лаборатории он присутствовал в виде изомера темно-зеленого цвета [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl*2H₂O. Порошок я прокаливала на горелке в фарфоровом тигле. Сначала при 110 градусах вещество плавится. При 200 оно начинает кипеть и переходить в другой изомер фиолетового цвета, образующийся сверху пленкой:

[Cr(H₂O)₄Cl₂]⁺ + 2H₂O = [Cr(H₂O)₆]³⁺ + 2Cl^–

Не допускаем увеличения температуры выше t кипения, чтобы не образовался оксид хрома (III):

[Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl*2H₂O = Cr₂O₃ + 6HCl + 9H₂O

Заканчиваем прокаливание после затвердевания расплава. Счищаем из полученного продукта фиолетовую «корочку».

Продукт может содержать основную соль, т.к. происходит обратимый гидролиз:

CrCl₃ + H₂O = Cr(OH)Cl₂ + HCl

Константа гидролиза: 1,12*10⁻⁴

Далее насыпаем фиолетовую «корочку» в лодочку, которую помещаем в реакционную трубку. Пропускаем через трубку до появления ярко-фиолетовой окраски безводного хлорида хрома (III) сухой хлороводород, полученный в колбе Вюрца по реакции

H₂SO₄ + NaCl = HCl + NaHSO₄

HCl смещает равновесие гидролиза влево, так как HCl – продукт гидролиза CrCl₃

Выводы:

1. Получить в лаборатории безводный хлорид хрома (III) непросто

2. Безводный CrCl₃ долго растворяется в воде, так как должен образоваться сначала гидратный комплекс. Но мой растворился за 5 секунд, значит, большинство продукта состояло из кристаллогидрата

3. Изучены температуры перехода координационных изомеров CrCl₃*6H₂O

4. Появилась гипотеза, что безводный CrCl₃ лучше получать при низких температурах (0  ̊С )

Устинова презентация

Электролитическое получение хрома — Справочник химика 21

    Из производных хрома и его аналогов применяются главным образом соединения самого хрома. Так, СггОз используется для приготовления красок и как катализатор, СЮз — Для электролитического получения хрома и хромированных изделий. [c.568]

    Электролитическое получение хрома [c.313]

    В некоторых случаях на электроде реагирует не ион, переносимый к нему током, а, наоборот, уносимый от него. Так, на катоде может восстанавливаться анион, например, в случае электролитического получения хрома из раствора хромовой кислоты (восстанавливается анион СггОу). На аноде может окисляться катион, например Ре Ре». В таких случаях электрический перенос ионов не только не способствует поступлению реагирующего вещества к электроду, а, наоборот, препятствует ему. Тогда для катодной поляризации (восстановление аниона на катоде) [c.447]

    С целью промышленного производства рассматривались два метода электролитического получения хрома из растворов его трехвалентных солей и из раствора хромовой кислоты. Материалом для приготовления электролитов в обоих случаях служит феррохром, который растворяется химически или электрохимически. [c.285]

    Электролитическое получение хрома из растворов хромовой кислоты, представляющее собой один из наиболее интересных вопросов электрохимий металлов, в настоящее время получило широкое применение. [c.520]

    Из производных хрома и его аналогов применяются главным образом соединения самого хрома. Так, СггОз исполь зуется для приготовления красок и как катализатор, СгОз— для электролитического получения хрома и хромирования изделий. Соединения хрома применяются в химическом анализе и синтезе. [c.359]

    Хромовые квасцы находят широкое применение в кожевенной промышленности, при дублении кож, как протрава при крашении, а также при электролитическом получении хрома. Они образуются, как и другие двойные соли, при совместной кристаллизации сульфата хрома с каким-либо другим сульфатом. [c.456]

    Первые исследования в области электролитического получения хрома из растворов хромовой кислоты принадлежат Г. Либрейху и Э. Мюллеру Первый рассматривал процесс как ступенчатое восстановление СгОз через Сг + и Сг + до металла. Э. Мюллер обосновывал непосредственный разряд шестивалентного хрома до металла. Он же высказался за существование пленки основных хроматов хрома, образующихся в. непосредственной близости к катоду. [c.516]

    Плотность металлического хрома 7,2 г/сж при 20°, т. пл. 1855°, т. кип. 2642°, твердость 5 по шкале Мооса (или л 90 кгЬьм-по Бринелю для электролитически полученного хрома). Хром парамагнитен и в компактном состоянии ковок, тягуч, вязок, поддается обработке давлением. При загрязнении (углеродом, водородом и т. д.) хром становится твердым, хрупким, ломким обработка давлением при этом невозможна. [c.231]

    Р. И. Агладзе рекомендует для электролитического получения хрома следующие условия а) католит, г/л Сг2(504)з — 82, СгЗОд — 60, (ЫН4)2504 — 234, pH == 2,3 б) ано-лит, г/л СгОз — 56, Сг2(804)д — 14, (ЫН4).,80., — 58, НгЗО,, — 287—336 в) температура — 50—55° С, плотность тока 800—1200 А/м . При этом выход по току составляет около 40%. Расход электроэнергии на получение одной тонны электролитического хрома (включая анодное растворение феррохрома) составляет примерно 50 ООО кВт ч. Более подробно электролитическое получение хрома описано в работе [12]. [c.70]

ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК ХРОМА, ОКИСИ ХРОМА И ОКСИКАРБИДА ХРОМА ПО МОС-ТЕХНОЛОГИИ | Опубликовать статью ВАК, elibrary (НЭБ)

Родионова Н.А.¹, Шмидко И.Н.², Родионов Е.В.³

¹Кандидат физико-математических наук, ²ORCID: 0000-0002-5411-501X, Соискатель, Институт физики полупроводников им.В.Е. Лашкарева Национальной Академии наук Украины, ³Аспирант, Национальный университет пищевых технологий

ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК ХРОМА, ОКИСИ ХРОМА И  ОКСИКАРБИДА ХРОМА ПО МОС-ТЕХНОЛОГИИ

Аннотация

Работа посвящена технологии получения пленок оксида и оксикарбида хрома из металлорганических соединений с использованием окислителя. В работе описываются созданные лабораторные установки для получения пленок на основе хрома и возможного их легирования. Проведенные исследования по изменению соотношения МОС-хром–окислитель, а также легирование рядом примесей дало возможность изменить микротвердость получаемых пленок.

Ключевые слова: оксид и оксикарбида хрома, металлорганические соединения.

Rodionova N.A.¹, Shmidko I.N.², Rodionov E.V.³

¹ PhD in Physics and Mathematics, ² ORCID: 0000-0002-5411-501X, Postgraduate student, V.E. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, National Academy of Science of Ukraine, ³ Postgraduate student, National University Of Food Technologies

OPTICAL PROPERTIES OF CHROMIUM OXIDE FILMS, OBTAINED BY THE MOC TECHNOLOGY

Abstract

This work is dedicated to the production technology of oxide films and oxycarbide chromium organometallic compounds using an oxidant. It describes laboratory settings for production of such films based on chromium and its possible alloying. The results of performed research on MOC-chromium-oxidant ratio change, as well as a number of different additions to alloying, indicates the way to regulate a value of micro-hardness of the produced films

Keywords: oxide and oxycarbide chromium films, organometallic compounds.

Введение

Применение оксидов и оксикарбидов хрома в виде тонких пленок широко известно[1]. Эти пленки используются в качестве укрепляющих покрытий металлоизделий и режущего инструмента в электронной технике.

Метод получения пленок хрома и оксида хрома можно условно поделить на два принципа их получения: вакуумными технологиями и разложением металлорганических соединений[2,3].

Пленки оксидов и оксикарбидов хрома, получаемые из металлоорганических соединений не требуют сложной вакуумной техники, более универсальна[4].  С помощью данной технологии можно менять свойства получаемых пленок, причем, не только механические и оптические, но и электрофизические, такие как величины удельного сопротивления в широких пределах, температурного коэффициента сопротивления в широких пределах, температурного коэффициента сопротивления, типа проводимости и т.д.[5-7].

Данная работа посвящена технологическим особенностям получения пленок хрома, оксида и оксикарбида хрома с использованием бис-ареновых МОС и окислителей при получении оксидов и оксикарбидов.

Методика эксперимента

Методика получения пленок различных материалов по МОС-технологии состоит из двух основных моментов.

Первая часть включает в себя перевод металлорганического соединения в парообразное состояние, в котором оно транспортируется к поверхности нагретой подложки, при этом качественные и количественные параметры определяются следующими факторами: линейной скоростью потоков паров, давлением в потоке, вязкостью и температурой продуктов распада.

Вторым моментом получения пленок является адсорбция молекул МОС на поверхность нагретой подложки, а затем и растущей пленки.

Если при получении покрытий при напылении в вакууме адсорбированные атомы металла на поверхности подложки образуют первоначально зародышевые центры кристаллизации, а затем островковую и кристаллическую структуру конечной пленки, – адсорбция в условиях осаждения их паровой фазы МОС имеет ряд характерных особенностей: высокие температуры в реакционной камере и на поверхности положки, большой размер молекулы МОС, дипольные моменты отдельных частей молекулы и т.д.

Когда молекула МОС захвачена поверхностью, то происходит рассеивание кинетической энергии, так как температура пара МОС значительно ниже температуры подложки, поэтому, термолизируясь, молекула получает от подложки кинетическую энергию. При этом процесс получения металлической пленки по сравнению с вакуумным напылением значительно осложняется из-за состава и величины адсорбированной молекулы, что при ее распаде может приводить к загрязнению получаемой пленки продуктами распада. При этом при достаточной температуре подложки, получают не только оксидную, но и окси-карбидную фракции.

Рис. 1 – Схема установки для получения пленок черного хрома

Для проведения экспериментальных осаждений пленок оксида хрома нами были изготовлены две экспериментальных установки, отличительной особенностью которых является способ транспортировки паров МОС в зону разложения и получения пленок.

В первом случае пары МОС поступали в реакторную зону за счет разряжения, создаваемого с помощью систем откачки (вакуумный насос с фильтрами) и зоны разложения МОС (Рис.1).

Методика получения пленок оксида хрома в окислительной среде из металлорганического соединения биэтилбензохрома следующая: в реакционной камере (1), на кассетах (2) устанавливаются подложки, камера герметизируется и производится откачка воздуха до вакуума 5*10^-2 мм.рт.ст. форвакуумным насосом (7), после чего подложки нагреваются до температуры термораспада МОС 450-500⁰С посредством нагревателя (4), который выполнен в виде спирали на внешней поверхности реакционной камеры (1).

После нагрева реакционной камеры, нагревается ёмкость (5) с металлорганическим соединением посредством нагревателя (12) и доводится до температуры испарения МОС. Затем открывается кран подачи паров МОС через дозатор в реакционную камеру и осуществляется распад МОС-хрома на нагретых поверхностях подложек. При этом металлическая составляющая в виде окислов и карбидов адсорбируется на нагретой поверхности, а органическая – вымораживается в азотной ловушке (10).

Контроль температуры осуществляется с помощью термопары и контрольно-измерительного прибора (13,14). Контроль вакуума осуществляется вакуумметром (8,9). После окончания процесса осаждения пленки закрывают кран подачи МОС и отключают нагреватели. Когда температура подложки становится равной 30-40⁰С камеру разгерметизируют, и подложки с покрытием вынимают.

Во втором случае использовался газ-носитель, подаваемый под давлением в зону образования паров МОС и транспортирующий их в реакционную зону (Рис. 2).

Рис. 2 – Блок-схема двухканальной установки для получения пленок оксикарбида хрома с использованием газотранспортера.

1 – источник газа носителя, 2 – регулятор расхода, 3 – система подогрева, 4 – смеситель, 5 и 5` – источники МОС, 6 и 6` – системы нагрева тигля, 7 и 7` – регуляторы подачи паров МОС, 8 – система создания однородности потока газов, 9 – реактор, 10 – подложка держатель с образцом, 11 – нагреватель подложек, 12 – фильтр, 13 – регулятор скорости откачки, 14 – откачная система.

Вторая созданная установка была значительно более универсальной. В ней имелось три нагревательных тигля, позволяющие использовать три разных МОС и имеющие различные температурные испарения. В качестве газа-транспортера может использоваться как инертный, так и реакционный газ, например, окислитель (воздух или кислород).

Для предотвращения охлаждения нагретых паров МОС и их обратного возвращения в твердое состояние, газ-транспортер предварительно подогревается до температуры выше температуры паров МОС, но ниже температуры термодеструкции МОС.

На каждом трубопроводе газа-транспортера и паров МОС стоят регуляторы давления и количества паров. Все три канала поставки паров МОС из трех разных источников снабжены заслонками, позволяющими перекрывать любой из каналов перед поступлением газов-носителей с пара МОС в смеситель и затем в реакционную зону, где находится подложка, на которую планируется осаждение пленки, получаемой из МОС.

Подложка нагревается температуры, выше температуры разложения МОС, а улучшение термодинамического равновесия обеспечивается нагретым газом-носителем. Продукты распада и газ-носитель принудительно удаляется из реакционной зоны. Использование трехканальной установки для получения пленок из металлорганических соединений в нашем случае позволяет получать пленки оксида хрома, оксикарбида хрома и легировать их в процессе работы, например, Al, Mo, Ni или другими примесями.

Имеется возможность одновременного легирования двумя примесями, а так же получения многослойной пленочной структуры.

Рассчитав, или экспериментально получив скорость роста плёночного покрытия, можно периодически останавливая подачу паров МОС в реакционную камеру, добиться получения пленок методом эпитаксии «атомными слоями»[8].

Металлорганические соединения МОС – это вещества, молекулы которых содержат связи металл-углерод. Связь между металлом и органической частью молекулы МОС можно представить как два вида электронного взаимодействия:

а) металлорганические соединения, содержащие G-связи металл-углерод;

б) металлорганические соединения, образованные за счет заполнения d-оболочек металла π электронами ненасыщенных систем.

Однако, металлорганические соединения переходных металлов, содержащие G-связи малостабильны. Для них более характерными являются образования π-комплексов с органическими радикалами [9]. Используемый нами дибензолхром является именно таким МОС (Рис. 3). В стандартных условиях молекула МОС-хрома всегда термодинамически устойчива [10,11]. Для получения пленок оксида хрома разложение паров нейтральных бис-ареновых π-комплексов хрома (к которым относится и дибензолхром) производят при использовании в качестве окислителя многоатомного спирта (глицерин, этиленгликоль и т.п.) при их отношении от 1,0 до 10.

Рис. 3 – Молекула дибензолхрома

Кроме дибензолхрома мы получаем пленки оксида хрома из других бис-ареновых МОС хрома. Однако получаемые из бискулмолхрома пленки получились менее прочными при испытании их на истирание при малых нагрузках. Использование бис-бензолхрома в установке (Рис. 2) приводило к неполному разложению МОС-соединения и соответственно к загрязнению получаемой пленки оксида хрома продуктами распада МОС-соединения.

В литературе [12] описываются способы получения пленок хрома термическим разложением арентрикарбонильных соединений хрома. Они разлагаются при температурах 400-500 ⁰С с образованием зеркальной металлической пленки. Однако скорость роста пленки хрома крайне мала и составляет порядка 2÷5 Å/сек. Для увеличения скорости роста пленки хрома из бис-бензолхрома нами использовался катализатор в виде CrI₂, который подавался в зону разложения МОС-хрома [12].

Выбор соотношений скоростей подачи паров МОС-хрома, окислителя и катализатора позволили получить окисно-хромовую пленку насыщенного черного цвета.

Нарушение выбранных соотношений и проведение процесса вне указанных граничных условий приводило или к получению порошкообразных осадков зеленого цвета (Cr₂O₃) при более высоких скоростях подачи окислителя, или к получению тонких пленок коричневого цвета при низком соотношении скоростей.

В установке (Рис. 1) процесс проводят в диапазоне температур  420-460⁰С при остаточном давлении 10^-2-10 мм.рт.ст. Продукты распада собирают в азотной ловушке для предотвращения попадания в атмосферу. Используя выбранные скорости подачи паров МОС и количественный состав окислителя, были получены пленки черного цвета, обладающие определенными физико-механическими свойствами.

По схеме (Рис. 1) наибольшая скорость разложения и наибольшая чистота металла при разложении бис-бензолхрома получилась при пониженном давлении 5*^10-2-10^-1 мм.рт.ст. Была получена равномерная зеркальная пленка хрома. При этом, скорость осаждения достигла 10-12 мг/час*см². При изменении сопротивления полученных пленок, было установлена их зависимость от температуры разложения: при повышении температуры от 300 до 450⁰С сопротивление пленки возрастало с 6 до 11-12 Ом/□ (при одинаковой толщине пленки 0,5 мкм), при одинаковой скорости осаждении при более высокой температуре сопротивлении возрастало до 20-30 Ом/□.

Адгезия пленок хрома, оксида хрома и оксикарбида хрома, полученных по МОС технологии из паровой фазы, очень высокая, однако сильно зависит от чистоты поверхности независимо от материала подложки: стекло, сталь или ситалл. Микротвердость пленок хрома достигает величины 1500 кг/мм². Пленки оксида хрома имеют твердость 800-2000 кг/мм², а при увеличении в составе пленки углерода до 10%, оксикарбидные пленки имеют твердость 1400-2200 кг/мм².

Вводя в состав реакционной смеси МОС на основе ацетилацетонатов Al, Mo, Va можно получить следующие значения микротвердости с МОС-Al – 2100-2300 кг/мм², МОС-Mo – 2300-2500 кг/мм², МОС-Va – 2400-2700 кг/мм².

В Таблице 1 приведены данные получаемых пленок оксида хрома от состава: окислитель-МОС-хром.

Таблица 1. Данные получаемых пленок оксида хрома

Выводы

Таким образом, имея концентрацию окислителя в составе исходных компонент МОС-окислитель, можно управлять свойствами получаемой пиролитической пленки. Незначительное количество окислителя (10-20%) в реакционной камере приводит, в основном, к образованию карбидных фаз в оксикарбиде хрома, что способствует получению высокопрочных покрытий.

Введение значительного количества окислителя (30-50%) в состав исходных компонент способствует, в основном, оксидной фазы хрома, что приводит к разрыхлению получаемой пленки и, как следствие, к уменьшению микротвердости.

Литература

1. В. Ф. Корзо, В. А. Курочкин, В. П. Демин. / Пленки из элементоорганических соединений в радиоэлектронике / – Москва: Энергия, 1973. – 192 с.
2. Г. Разуваев, Б. Грибов, Г. Домрачев, Б. Саламатин, Металлоорганические соединения в электронике / Москва: Наука, 1972.
3. Харвуд, Дж. / Промышленное применение металлоорганических соединений / Д. Харвуд . – : Химия , 1970 . – 350 с.
4. В. Ф. Корзо, В. Н. Черняев / Диэлектрические пленки в микроэлектронике / – М.: Энергия, 1977. – 368 с.
5. В.П.Васильченко, М.Я.Рахлин, В.Е.Родионов / Получение диэлектрических слоев из металлорганических соединений и их применение и свойства / Уч. записки ТГУ, Тарту, №908, 1999, С.85-100
6. Родионова Н.А., Шмидко И.Н., Родионов Е.В. / Оптические характеристики пленок оксида хрома, полученных по МОС технологии / Research Journal of International Studies, Екатеринбург, №7 (38), 2015 г., С.40-43.
7. Родионова Н.А., Шмидко И.Н., Родионов Е.В. / Механические свойства пленок оксида хрома в зависимости от технологических факторов / Research Journal of International Studies, Екатеринбург, №7 (38), 2015 г., С.44-46.
8. Ави Дауах / Электрические свойства тонкопленочных структур, полученных методом эпитаксии атомными слоями / Journal of Applied Physics, 1993, V.74, No 9, P.5575
9. Федоренко А.И. / Эффекты межфазного взаимодействия в тонких пленках / Диссертация доктора физ.-мат. наук, 1978, Харьков, ХПИ.
10. Берсукер И.Б. / Электронное строение и свойства координационных соединений / — Л.: Химия, 1986. — 288 с.
11. Рабинович И.Б., Нистратов В.П. / Трактат по химии и химическим технологиям / вып.1, 1974, С.16-28
12. Грибов Б.Г., Румянцева В.П., Травкин Н.н. и др. Получение пленок хрома термическим разложением галоидных производных бис-ареновых соединений хрома // Электронная техника, 1971. Т. 3, вып. 1. С. 21-24.

References

1. V. F. Korzo, V. A. Kurochkin, V. P. Demin. / Plenki iz jelementoorganicheskih soedinenij v radiojelektronike / – Moskva: Jenergija, 1973. – 192 s.
2. G. Razuvaev, B. Gribov, G. Domrachev, B. Salamatin, Metalloorganicheskie soedinenija v jelektronike / Moskva: Nauka, 1972.
3. Harvud, Dzh. / Promyshlennoe primenenie metalloorganicheskih soedinenij / D. Harvud . – : Himija , 1970 . – 350 s.
4. V. F. Korzo, V. N. Chernjaev / Dijelektricheskie plenki v mikrojelektronike / – M.: Jenergija, 1977. – 368 s.
5. V.P.Vasil’chenko, M.Ja.Rahlin, V.E.Rodionov / Poluchenie dijelektricheskih sloev iz metallorganicheskih soedinenij i ih primenenie i svojstva / Uch. zapiski TGU, Tartu, №908, 1999, S.85-100
6. Rodionova N.A., Shmidko I.N., Rodionov E.V. / Opticheskie harakteristiki plenok oksida hroma, poluchennyh po MOS tehnologii / Research Journal of International Studies, Ekaterinburg, №7 (38), 2015 g., S.40-43.
7. Rodionova N.A., Shmidko I.N., Rodionov E.V. / Mehanicheskie svojstva plenok oksida hroma v zavisimosti ot tehnologicheskih faktorov / Research Journal of International Studies, Ekaterinburg, №7 (38), 2015 g., S.44-46.
8. Avi Dauah / Jelektricheskie svojstva tonkoplenochnyh struktur, poluchennyh metodom jepitaksii atomnymi slojami / Journal of Applied Physics, 1993, V.74, No 9, P.5575
9. Fedorenko A.I. / Jeffekty mezhfaznogo vzaimodejstvija v tonkih plenkah / Dissertacija doktora fiz.-mat. nauk, 1978, Har’kov, HPI.
10. Bersuker I.B. / Jelektronnoe stroenie i svojstva koordinacionnyh soedinenij / — L.: Himija, 1986. — 288 s.
11. Rabinovich I.B., Nistratov V.P. / Traktat po himii i himicheskim tehnologijam / vyp.1, 1974, S.16-28
12. Gribov B.G., Rumjanceva V.P., Travkin N.n. i dr. Poluchenie plenok hroma termicheskim razlozheniem galoidnyh proizvodnyh bis-arenovyh soedinenij hroma // Jelektronnaja tehnika, 1971. T. 3, vyp. 1. S. 21-24.

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ ИЗ СМЕСЕЙ ПОРОШКОВ КАРБИДА ХРОМА С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СВЯЗКОЙ ВЗРЫВНЫМ ПРЕССОВАНИЕМ | Крохалев

1. Zum Gahr K.H. Microstructure and wear of materials. Vol. 10. Amsterdam: Elsevier, 1987.

2. Wang D.-Y., Weng K.-W., Chang C.-L., Ho W.-Y. Synthesis of Cr3C2 coatings for tribological applications // Surf. Coat. Technol. 1999. No. 120—121. P. 622—628.

3. Li J.-F., Huang J.-Q., Zhang Y.-F., Ding C.-X. Tribological properties of plasma-sprayed coatings under waterlubricated sliding // J. Inorg. Mater. 1998. No. 13. P. 519—520.

4. Krokhalev A.V., Kharlamov V.O., Lysak V.I., Kuz’min S.V. Friction and wear on hard alloy coatings of the Cr3C2—Ti system over silicified graphite in water // J. Mater. Sci. 2017. Vol. 52. Iss. 17. P. 10261—10272.

5. Groover M.P. Fundamentals of modern manufacturing: Materials, processes and systems. 4th ed. Danvers: John Wiley & Sons, Inc., 2010.

6. Альтшулер Л.В., Трунин Р.Ф., Урлин В.Д., Фортов В.Е., Фунтиков А.И. Развитие в России динамических методов исследований высоких давлений // Успехи физ. наук. 1999. Т. 169. No. 3. C. 323—344.

7. Рогозин В.Д. Взрывная обработка порошковых материалов. Волгоград: ВолгГТУ, 2002.

8. Pruemmer R.A., Balakrishna Blat T., Siva Kumar K., Hokamoto K. Explosive compaction of powders and composites. Science Publishers, 2006.

9. Лысак В.И., Крохалев А.В., Кузьмин С.В., Рогозин В.Д., Каунов А.М. Прессование порошков взрывом. М.: Машиностроение, 2015.

10. Meyers M. Shock waves: equations of state, in dynamic behavior of materials. N.Y.: John Wiley and Sons, Inc., 1994.

11. Lee S.H., Hokamoto K. WC/Co coating on a mild steel substrate through underwater shock compaction using a self combustible material layer // Mater. Trans. 2007. Vol. 48. No. 1. P. 80—83.

12. Яковлев И.В., Оголихин В.М., Шемелин С.Д. Взрывное изготовление металлокерамических защитных контейнеров // Вестн. Перм. нац. иссл. политехн. ун-та. Машиностроение, материаловедение. 2012. T. 14. C. 55—60.

13. Buzyurkin A.E., Kraus E.I., Lukyanov Ya.L. Explosive compaction of WC + Co mixture by axisymmetric scheme // J. Phys.: Conf. Ser. 2015. Vol. 653. No. 1. P. 012036.

14. Бондарь М.П., Нестеренко В.Ф. Деформации на контактах и критерии образования соединения при импульсных воздействиях // Физика горения и взрыва. 1991. Т. 27. No. 3. C. 103—117.

15. Staver А.М. Metallurgical effects under shock compression of powder materials // Shock waves and high-strain-rate phenomena in metals. Concepts and applications / Eds. M.A. Meyers, L.E. Murr. N.Y.; London: Plenum Press, 1981. Р. 865—880.

16. Бондарь М.П. Компактирование взрывом: тип микроструктуры контактных границ, созданный при образовании прочной связи // Физика горения и взрыва. 2004. Т. 40. No. 4. С. 131—140.

17. Бондарь М.П., Ободовский Е.С., Псахье С.Г. Изучение особенностей микроструктуры зоны контактного взаимодействия частиц порошков при динамическом прессовании // Физ. мезомеханика. 2004. Т. 7. No. 3. С. 17—23.

18. Лысак В.И., Кузьмин С.В. Сварка взрывом. М.: Машиностроение, 2005.

19. Каракозов Э.С. Соединение металлов в твердой фазе. М.: Металлургия, 1976.

20. Красулин Ю.Л., Назаров Г.3. Микросварка давлением. М.: Металлургия, 1976.

21. Крохалев А.В., Авдеюк О.А., Приходьков К.В., Савкин А.Н., Кузьмин С.В., Лысак В.И. Технология взрывного плакирования заготовок твердыми сплавами // Вестн. машиностроения. 2013. No. 11. C. 45—48.

22. Kaunov A.M., Bukin V.M. Explosive application of coatings // Sov. Powder Metall. Met. Ceram. 1984. Vol. 23. No. 1. P. 42—45.

Обработка хрома | Британника

Обработка хрома , подготовка руды для использования в различных продуктах.

Хром (Cr) — блестящий, твердый, тугоплавкий металл, плавящийся при 1857 ° C (3375 ° F) и кипящий при 2672 ° C (4842 ° F). В чистом виде он устойчив к обычной коррозии, что позволяет применять его в качестве гальванического защитного покрытия для других металлов. Он растворяется в неокисляющих минеральных кислотах, но не в царской водке или азотной кислоте, которые пассивируют металл.

Поскольку хром и богатые хромом сплавы хрупкие при комнатной температуре, их применение ограничено. Безусловно, наибольшее потребление приходится на легирующую добавку к железу. В количестве от 10 до 26 процентов хром придает стали коррозионную стойкость; он также используется для улучшения закаливаемости, износостойкости и жаропрочности.

Как минерал хромит, хром широко используется в качестве огнеупорного материала. Другие химические вещества хрома используются в качестве пигментов и дубильных веществ.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

История

Хром необычен среди металлов тем, что его руды и химические соединения широко использовались задолго до получения чистого металла. Еще в 1800 году они использовались для изготовления пигментов и химикатов для дубления кожи, а в 1879 году они успешно использовались в качестве огнеупоров для футеровки сталеплавильных печей.

Металлический хром был открыт французским химиком Луи-Николя Воклен в 1797 году; На следующий год он выделил металл путем восстановления углерода крокоита, или красного свинца, хроматного минерала, чей блестящий оттенок вдохновил Воклена дать металлу его нынешнее название (от греческого chrōmos , «цвет»).Хромсодержащее железо было впервые произведено в середине XIX века, а первое использование хрома в качестве легирующего агента при производстве стали произошло во Франции в 1860-х годах. В 1893 году Анри Муассан плавил хромовую руду и углерод в электрической печи и произвел феррохром; это оставалось основой современного коммерческого метода производства сплава, даже несмотря на то, что этот метод постоянно развивался под влиянием меняющихся рынков, технологий и сырья. В 1898 году немецкий химик Ганс Гольдшмидт получил чистый хром путем алюминотермического восстановления оксида хрома; силикотермический процесс производства низкоуглеродистого феррохрома был разработан в 1907 году.Металлический хром был получен электролизом в 1854 году, но этот метод не нашел широкого коммерческого применения до столетия спустя.

Хотя хром присутствует во многих полезных ископаемых, единственной коммерчески добываемой рудой является хромит. Этот минерал шпинель в идеале состоит из оксида железа и оксида хрома с химическим составом FeO · Cr ₂ O ₃ , но в природе он часто встречается с оксидом магния (MgO), замещающим FeO, и оксидом алюминия (A1 ₂ O ₃ ) или оксид железа (Fe ₂ O ₃ ), заменяющий Cr ₂ O ₃ .Также присутствуют другие минералы, такие как кремнезем (SiO ₂ ).

К началу 21 века Южная Африка, Индия, Казахстан и Турция стали ведущими производителями хромита в мире. Основная часть запасов хромита находится в слоистых отложениях (тонкие, ровные слои, покрывающие большую площадь), но также важны грушевидные отложения (разрозненные стручковидные образования разного размера).

Горно-обогатительная промышленность

Хромитовые месторождения разрабатываются как подземным, так и наземным способом.Большая часть руды достаточно богата для непосредственного использования: для производства феррохрома предпочтительна богатая кусковая руда, содержащая более 46 процентов Cr ₂ O ₃ и имеющая соотношение хрома и железа более 2: 1, но также используются руды с более низким соотношением и всего 40% Cr ₂ O ₃ . (Руды с высоким содержанием глинозема предпочтительны для переработки в огнеупорный кирпич.) Поскольку мелкодисперсные руды, которые не плавятся эффективно, подвергаются более широкой эксплуатации, для их агломерации для более удовлетворительного использования в печах применяется ряд процессов.Мелкие частицы могут быть смешаны с флюсами и коксом (основным источником углерода), а затем предварительно нагреты или «восстановлены» перед загрузкой в ​​электроплавильную печь.

Если углерод и Cr ₂ O ₃ объединить в молярном соотношении 3: 1 и подвергнуть воздействию повышенной температуры, произойдет ряд окислительно-восстановительных реакций, в результате которых будет образована серия карбидов хрома и, наконец, 2080 ° C (3775 ° F), чистый хром и окись углерода. (Это произойдет при давлении в 1 атмосферу или около 100 кПа, но снижение давления приведет к снижению всех температур реакции.) Эта теоретическая реакция не учитывает наличие в коммерческой практике примесей в металле и шлаке, которые могут изменять температуру реакции и сами вызывать нежелательные реакции. По этой причине, хотя феррохром с очень низким содержанием углерода (менее 0,1 процента) в принципе может быть получен за одну стадию плавки, на практике не весь углерод удаляется из-за присутствия в нем магнезии, оксида алюминия и кремнезема. руда и использование кремнезема в качестве флюса для снижения температуры плавления шлака.Поэтому на практике первичным продуктом обычно является высокоуглеродистый феррохром, который впоследствии может быть очищен до низкоуглеродистого продукта. Если желателен чистый хром, железо должно быть удалено из руды или из промежуточного феррохромового продукта с помощью гидрометаллургических методов ( см. Ниже ).

Большинство руд, выплавляемых с использованием кокса в электропечи, дают металлы, насыщенные углеродом. Для феррохрома точка насыщения составляет примерно 9 процентов, но фактическое содержание углерода зависит от состояния руды и состава шлака.Например, из кусковой тугоплавкой руды и шлака, содержащих примерно равные количества магния, оксида алюминия и кремнезема, получается феррохром, содержащий от 4 до 6 процентов углерода и менее 1,5 процента кремния. Это результат высоких температур, создаваемых вязким шлаком, медленно реагирующей объемной рудой и, возможно, рафинированием расплавленного металла нерастворенной рудой в шлаке. Когда скорость реакции восстановления увеличивается за счет использования мелкозернистой руды или когда шлак делается менее вязким путем добавления извести в расплав, уровень углерода в феррохроме приближается к насыщению.

При добавлении в шихту большего количества кремнезема образуется так называемый заряженный феррохром, насыщенный углеродом сплав с повышенным содержанием кремния. Некоторые южноафриканские руды производят загружаемый феррохром, содержащий 52–54 процента хрома, 6–7 процентов углерода и 2–4 процента кремния; руды из Зимбабве с более высоким соотношением хрома и железа дают продукт, содержащий 63–67 процентов хрома, 5–7 процентов углерода и 3–6 процентов кремния.

Во время плавки высокоуглеродистого или загружаемого феррохрома шлак и металл выпускаются из печи в ковш и разделяются путем декантации или снятия шлама.Извлечение хрома из руды варьируется: при хорошей работе 90 процентов извлекается в расплавленный металл; из 10 процентов, оставшихся в шлаке, часть находится в металлической форме и может быть извлечена с помощью методов переработки полезных ископаемых. Плавка шихтового феррохрома потребляет 4000 киловатт-часов электроэнергии на тонну произведенного сплава по сравнению с 4600 киловатт-часами на тонну высокоуглеродистого феррохрома.

Феррохром кремний

Если кремнезем добавляется в шихту до тех пор, пока его вес не сравняется с массой руды, в процессе плавки образуется так называемый феррохромовый кремний.Этот сплав, содержащий 38–42 процента кремния и менее 0,1 процента углерода, используется в качестве раскислителя при производстве нержавеющей стали и в качестве промежуточного материала при производстве низкоуглеродистого феррохрома. Из-за того, что для восстановления кремнезема до кремния требуется больше энергии, выплавка феррохромового кремния потребляет 7600 киловатт-часов на тонну продукта.

Феррохром низкоуглеродистый

Когда хромит и известь плавятся в открытой электродуговой печи и затем контактируют с феррохромом кремнием, образуется низкоуглеродистый (0.05 процентов) феррохром может быть получен. В альтернативном процессе высокоуглеродистый феррохром окисляется, а затем смешивается с дополнительным высокоуглеродистым феррохромом. Брикетированная смесь помещается в большую вакуумную печь, которая нагревается графитовыми резисторами до 1400 ° C (2550 ° F) при пониженном давлении 30 Па. Углерод удаляется из сплава (образуя окись углерода) до уровня всего 0,01 процента.

Хром металлический

Чистый хром получают либо термическим восстановлением Cr ₂ O ₃ алюминием, либо электролизом растворов трехвалентного хрома.

Алюминотермический процесс начинается с обжига мелкозернистой руды, соды и извести на воздухе при температуре 1100 ° C (2000 ° F). При этом образуется кальцин, содержащий хромат натрия, который выщелачивается из нерастворимой пустой породы, а затем восстанавливается и осаждается в виде Cr ₂ O ₃ . Cr ₂ O ₃ смешивают с мелкодисперсным алюминиевым порошком, загружают в футерованный огнеупором контейнер и поджигают. При сгорании быстро возникает температура, превышающая 2000 ° C (3600 ° F), что обеспечивает чистое отделение хрома от шлака.Чистота металла от 97 до 99 процентов хрома зависит от исходных материалов.

В процессе электролиза измельченный высокоуглеродистый феррохром выщелачивается смесью восстановленного анолита (электролитический раствор, рециркулируемый с анодной стороны плавильной ячейки), маточного раствора хромовых квасцов на основе раствора сульфата аммония, рециркулируемого с более поздней стадии. в процессе и серная кислота. Полученную суспензию охлаждают, а кремнезем и другие нерастворенные твердые вещества отфильтровывают из раствора.Железо образует кристаллы неочищенного двухвалентного сульфата аммония, которые также отфильтровываются. Затем маточный раствор осветляют в фильтр-прессе, и около 80 процентов хрома удаляют осаждением в виде хромовых квасцов аммония. Маточный раствор направляют обратно в контур выщелачивания, в то время как кристаллы хромовых квасцов растворяются в горячей воде и поступают в катодную часть электролитической ячейки. Ячейка разделена диафрагмой, чтобы предотвратить смешивание образующейся на аноде хромовой и серной кислот с католитом (катодным электролитом).При прохождении электрического тока от свинцового анода к тонкому катодному листу из нержавеющей стали на катод наносится хром, который каждые 72 часа снимается с листа, запаивается в банки из нержавеющей стали и нагревается до 420 ° C ( 790 ° F) для удаления воды и водорода. Этот электролитический хром содержит 0,5 процента кислорода, что слишком много для некоторых применений; объединение его с углеродом и нагрев брикетов до 1400 ° C (2550 ° F) при 13 паскалях снижает содержание кислорода до 0,02 процента, в результате чего получается металл более 99.Чистота 9 процентов.

Ведущие страны-производители хрома | Южная Африка первая

Китай потребляет больше всего хрома из всех наций на Земле. Но какие страны производят больше всего хрома? Южная Африка выходит вперед с большим отрывом.

Хром — твердый, хрупкий серый металл с высокой температурой плавления и устойчивостью к коррозии.

Эти характеристики делают его ключевым элементом в производстве нержавеющей стали.Фактически производители хрома продают сталелитейной промышленности около 60 процентов своей продукции.

Сталелитейная промышленность потребляет хром косвенно, поскольку для производства нержавеющей стали требуется феррохром, сплав хрома и железа, содержащий от 50 до 70 процентов хрома по весу. По сути, хром используется для производства феррохрома, который затем используется для производства стали.

Китай является крупнейшим потребителем хрома в мире, а также ведущим производителем нержавеющей стали в мире.Однако в азиатской стране нет собственного производства хрома. Китай также имеет ограниченный выбор в отношении импорта хрома — последний отчет Геологической службы США по хрому показывает, что только пять стран произвели этот металл в 2020 году.

Южная Африка является домом для подавляющего большинства мировых залежей хромита и является крупнейшим производителем феррохрома и хромитовой руды. Многие страны зависят от Южной Африки в импорте хрома.

Вот краткий обзор пяти ведущих стран-производителей хрома за прошлый год и их вклада в мировое производство хрома.В целом, мировое производство хрома в 2020 году снизилось по сравнению с аналогичным периодом прошлого года и составило 40 миллионов метрических тонн (МТ).

1. Южная Африка

Добыча на рудниках: 16 млн. Т

Южная Африка произвела 16 миллионов тонн хрома в 2020 году. Хотя ее объем производства был немного ниже уровня 2019 года, страна по-прежнему значительно опередила остальных мировых производителей хрома.

Для производства хрома требуется много энергии — раньше это было проблемой в Южной Африке, так как в стране иногда есть проблемы с электроснабжением.«Производство феррохрома требует больших затрат электроэнергии, поэтому ограниченное электроснабжение и рост цен на электроэнергию в Южной Африке, а также временные закрытия, связанные с пандемией COVID-19, также могут повлиять на производство феррохрома», — поясняет Геологическая служба США.

2. Казахстан

Добыча: 6,7 млн ​​т

В прошлом году Казахстан произвел 6,7 млн ​​т хрома, что соответствует уровню 2019 года. Одним из основных предприятий по добыче хрома в стране является рудник и завод Вокшод, принадлежащие Yildirim Group.

Диверсифицированная горнодобывающая компания Eurasian Resources Group также широко представлена ​​на рынке хрома в Казахстане. Подразделение ферросплавов компании включает «Казхром», который, в свою очередь, состоит из четырех операционных компаний: Донской горно-обогатительный комбинат, Актюбинский завод ферросплавов, Аксуский завод ферросплавов и горнодобывающее предприятие «Казмарганец».

3. Турция

Добыча: 6,3 млн т

Крупнейшая страна-производитель хрома В Турции производство металла резко упало в 2020 году, составив 6 единиц.3 миллиона метрических тонн по сравнению с 10 миллионами метрических тонн в 2019 году.

Yildirim Group также является крупным игроком в турецкой хромовой промышленности через компанию Eti Krom, которую она приобрела в 2004 году. Eti Krom — крупнейший в мире производитель твердой кусковой товарной хромовой руды и единственный поставщик хромовой руды в Турции, который может извлекать хром из любых материалов. весь год. Yildirim Group заявляет, что Eti Krom является единственным производителем высокоуглеродистого феррохрома в Турции.

4. Индия

Добыча: 4 млн т

Производство хрома в Индии в 2020 году составило 4 миллиона тонн, что немного ниже 4.14 миллионов метрических тонн в 2019 году. Мало информации об индийском хромовом пространстве. В прошлом обзоре минерального сырья для хрома Геологическая служба США сообщила, что хромовые ферросплавы производятся на заводах в штатах Андхра-Прадеш, Чхаттисгарх, Гуджарат, Одиша и Западная Бенгалия.

Tata Steel (NSE: TATASTEEL, BSE: 500470) имеет подразделение ферросплавов и минералов; Tata Tiscrome подпадает под этот зонтик и ведет операции в Odisha.

5. Финляндия

Рудное производство: 2.4 миллиона MT

Финляндия впервые вошла в список стран-производителей хрома в 2018 году с объемом производства 2,2 млн тонн. В 2020 году в скандинавской стране было произведено 2,4 миллиона тонн.

Основным предприятием по производству хрома в Финляндии является рудник Кеми, принадлежащий мировому производителю нержавеющей стали Outokumpu (FWB: OUTA). «Как и в Казахстане и Индии, производство хромита в Финляндии интегрировано с внутренним производством феррохрома», — говорится в отчете Roskill. «Это контрастирует с Южной Африкой, где большая часть поставок хромита в настоящее время потребляется Китаем.”

Однако финское производство хрома по-прежнему направляется в Китай и даже Индию, на долю которого приходится от 20 до 25 процентов производства феррохрома Outokumpu.

Не забудьте подписаться на нас @INN_Resource, чтобы получать новости в реальном времени!

Раскрытие информации о ценных бумагах: Я, Мелисса Пистилли, не владею прямыми инвестициями ни в одной компании, упомянутой в этой статье.

• Мировое производство хрома 2020

• Мировое производство хрома 2020 | Statista

Другая статистика по теме

Пожалуйста, создайте учетную запись сотрудника, чтобы иметь возможность отмечать статистику как избранную.Затем вы можете получить доступ к своей любимой статистике через звездочку в заголовке.

Зарегистрироваться

Пожалуйста, авторизуйтесь, перейдя в «Моя учетная запись» → «Администрирование».
После этого вы сможете отмечать статистику как избранную и использовать персональные статистические оповещения.

Аутентифицировать

Сохранить статистику в формате.Формат XLS

Вы можете загрузить эту статистику только как Премиум-пользователь.

Сохранить статистику в формате .PNG

Вы можете загрузить эту статистику только как премиум-пользователь.

Сохранить статистику в формате .PDF

Вы можете загрузить эту статистику только как премиум-пользователь.

Показать ссылки на источники

Как премиум-пользователь вы получаете доступ к подробным ссылкам на источники и справочной информации об этой статистике.

Показать подробные сведения об этой статистике

Как премиум-пользователь вы получаете доступ к справочной информации и сведениям о выпуске этой статистики.

Статистика закладок

Как только эта статистика будет обновлена, вы сразу же получите уведомление по электронной почте.

Да, сохранить в избранное!

… и облегчить мне исследовательскую жизнь.

Изменить параметры статистики

Для использования этой функции вам понадобится как минимум Единственная учетная запись .

Базовая учетная запись

Познакомьтесь с платформой

У вас есть доступ только к базовой статистике.

Эта статистика не учтена в вашем аккаунте.

Единая учетная запись

Идеальная учетная запись начального уровня для индивидуальных пользователей

• Мгновенный доступ к 1-метровой статистике
• Скачать в формате XLS, PDF и PNG
• Подробные ссылок

$ 59 39 $ / месяц *

в первые 12 месяцев

Корпоративный аккаунт

Полный доступ

Корпоративное решение, включающее все функции.

* Цены не включают налог с продаж.

Самая важная статистика

Самая важная статистика

Самая важная статистика

Самая важная статистика

Самая важная статистика

самая важная статистика Самая важная статистика

Дополнительная статистика

Узнайте больше о том, как Statista может поддержать ваш бизнес.

Геологическая служба США. (5 февраля 2021 г.). Мировое производство хрома с 2010 по 2020 год (в 1000 метрических тонн) * [График]. В Statista. Получено 1 июня 2021 г. с сайта https://www.statista.com/statistics/598320/mine-production-of-chromium-worldwide/

Геологическая служба США. «Шахтное производство хрома во всем мире с 2010 по 2020 год (в 1000 метрических тонн) *». Диаграмма. 5 февраля 2021 года. Statista. По состоянию на 1 июня 2021 г. https://www.statista.com/statistics/598320/mine-production-of-chromium-worldwide/

Геологическая служба США.(2021 г.). Мировое производство хрома с 2010 по 2020 год (1000 метрических тонн) *. Statista. Statista Inc. Дата обращения: 1 июня 2021 г. https://www.statista.com/statistics/598320/mine-production-of-chromium-worldwide/

Геологическая служба США. «Мировое производство хрома с 2010 по 2020 год (в 1000 метрических тонн) *». Statista, Statista Inc., 5 февраля 2021 г., https://www.statista.com/statistics/598320/mine-production-of-chromium-worldwide/

Геологическая служба США, Добыча хрома во всем мире с 2010 по 2020 гг. ( в 1000 метрических тонн) * Statista, https: // www.statista.com/statistics/598320/mine-production-of-chromium-worldwide/ (последнее посещение 1 июня 2021 г.)

• Мировое производство хромовых рудников по странам 2020

• Мировое производство хромовых рудников по странам 2020 | Statista

Другая статистика по теме

Пожалуйста, создайте учетную запись сотрудника, чтобы иметь возможность отмечать статистику как избранную.
Затем вы можете получить доступ к своей любимой статистике через звездочку в заголовке.

Зарегистрироваться

Пожалуйста, авторизуйтесь, перейдя в «Моя учетная запись» → «Администрирование».
После этого вы сможете отмечать статистику как избранную и использовать персональные статистические оповещения.

Аутентифицировать

Сохранить статистику в формате .XLS

Вы можете загрузить эту статистику только как премиум-пользователь.

Сохранить статистику в формате .PNG

Вы можете загрузить эту статистику только как премиум-пользователь.

Сохранить статистику в формате .PDF

Вы можете загрузить эту статистику только как премиум-пользователь.

Показать ссылки на источники

Как премиум-пользователь вы получаете доступ к подробным ссылкам на источники и справочной информации об этой статистике.

Показать подробные сведения об этой статистике

Как премиум-пользователь вы получаете доступ к справочной информации и сведениям о выпуске этой статистики.

Статистика закладок

Как только эта статистика будет обновлена, вы сразу же получите уведомление по электронной почте.

Да, сохранить в избранное!

… и облегчить мне исследовательскую жизнь.

Изменить параметры статистики

Для использования этой функции вам понадобится как минимум Единственная учетная запись .

Базовая учетная запись

Познакомьтесь с платформой

У вас есть доступ только к базовой статистике.

Эта статистика не учтена в вашем аккаунте.

Единая учетная запись

Идеальная учетная запись начального уровня для индивидуальных пользователей

• Мгновенный доступ к 1-метровой статистике
• Скачать в формате XLS, PDF и PNG
• Подробные ссылок

$ 59 39 $ / месяц *

в первые 12 месяцев

Корпоративный аккаунт

Полный доступ

Корпоративное решение, включающее все функции.

* Цены не включают налог с продаж.

Самая важная статистика

Самая важная статистика

Самая важная статистика

Самая важная статистика

Самая важная статистика

самая важная статистика Самая важная статистика

Дополнительная статистика

Узнайте больше о том, как Statista может поддержать ваш бизнес.

Геологическая служба США. (5 февраля 2021 г.). Мировое производство хрома в 2020 году в разбивке по странам (в 1000 метрических тонн) [График]. В Statista. Получено 1 июня 2021 г. с сайта https://www.statista.com/statistics/1040991/mine-production-of-chromium-worldwide-by-country/

Геологическая служба США. «Мировое производство хрома в 2020 году в разбивке по странам (в 1000 метрических тонн)». Диаграмма. 5 февраля 2021 года. Statista. По состоянию на 01 июня 2021 г. https://www.statista.com/statistics/1040991/mine-production-of-chromium-worldwide-by-country/

Геологическая служба США.(2021 г.). Мировое производство хрома в 2020 году в разбивке по странам (1000 метрических тонн). Statista. Statista Inc. Дата обращения: 1 июня 2021 г. https://www.statista.com/statistics/1040991/mine-production-of-chromium-worldwide-by-country/

Геологическая служба США. «Мировое производство хрома в 2020 году по странам (в 1000 метрических тонн)». Statista, Statista Inc., 5 февраля 2021 г., https://www.statista.com/statistics/1040991/mine-production-of-chromium-worldwide-by-country/

Геологическая служба США, Добыча хрома во всем мире в 2020 г., по странам (в 1000 метрических тонн), Statista, https: // www.statista.com/statistics/1040991/mine-production-of-chromium-worldwide-by-country/ (последнее посещение — 1 июня 2021 г.)

Статистика и информация по хрому

Хром (Cr) широко применяется в металлах , химикаты и огнеупоры. Это один из самых важных стратегических и критических материалов нации. Использование хрома в чугуне, стали и цветных сплавах улучшает закаливаемость и устойчивость к коррозии и окислению. Использование хрома для производства нержавеющей стали и цветных сплавов — два наиболее важных его применения.Другие области применения — легированная сталь, нанесение покрытий на металлы, пигменты, обработка кожи, катализаторы, обработка поверхностей и огнеупоры.

Подпишитесь, чтобы получать уведомление по электронной почте, когда публикация добавляется на эту страницу.

Ежемесячные публикации

Обследования горнодобывающей промышленности

Ежегодные публикации

Обзоры минерального сырья

Ежегодник полезных ископаемых

Специальные публикации

• Chromium
  Отчет открытого файла 2001-381
• Хром — национальная перспектива добычи полезных ископаемых
  Отчет открытого файла 2007-1167
• Исследование жизненного цикла хрома
  U.S. Информационный циркуляр горного управления 9411
• Хром — делает нержавеющую сталь нержавеющей
  Информационный бюллетень 2010-3089
• Влияние цен на сырьевые товары на Cr, Cu, Mn, Mo, Ni и сталь
  Отчет открытого файла 2007–1257
• Факторы, влияющие на цену Al, Cd, Co, Cu, Fe, Ni, Pb, редкоземельных элементов и Zn
  Отчет открытого файла 2008-1356
• Исследования потоков для вторичной переработки металлических товаров в США
  C-1196-A-M
• Историческая статистика минералов и сырьевых товаров в Соединенных Штатах
  Серия данных 140
• Цены на металлы в США до 2010 года
  Отчет о научных исследованиях 2012-5188
• Статистический сборник
• U.S. Зависимость от полезных ископаемых — статистический сборник по добыче, потреблению и торговле минералами в США и мире, 1990-2010 гг.
  Отчет открытого файла 2013-1184
• Другие источники информации
  • Бойл, Э. Х., младший, Шилдс, Д. Дж., И Вагнер, Л. А., 1993, Доступность хрома в странах с рыночной экономикой и анализ сетевой модели потока мирового предложения хрома: Информационный циркуляр 9337 Горного управления США, 131 стр.
  • DeYoung, J.H., Jr., Lee, M.P., and Lipin, B.R., 1984, Сводный отчет о международной инвентаризации стратегических полезных ископаемых — Хром: U.С. Циркуляр геологической службы 930-Б, 41 стр.
  • Папп, Дж. Ф., и Липин, Б. Р., 2006, Хромит в Когеле, Дж. Э., Триведи, Северная Каролина, Баркер, Дж. М. и Друковски, С. Т. Промышленные минералы и горные породы — Товары, рынки и использование, 7-е издание, AIME, Общество для Горнодобывающая промышленность, металлургия и разведка, Inc., Литтлтон, Колорадо, стр. 309-333.
  • Папп, Дж. Ф., 1988, Переработка суперсплавов 1976-1986 гг., Райхман, Д. Н., Дуль, Г. М., Антолович, С., и Лунд, К., Труды 6-го Международного симпозиума по суперсплавам, Чемпион, Пенсильвания, 18-22 сентября, 1988, Металл.Soc., AIME, Warrendale, PA, 1988, стр. 367-376.
  • Папп, Дж. Ф., 1991, Хром, никель и другие легирующие элементы в нержавеющей и жаропрочной стали, производимой в США: Информационный циркуляр 9275 Горного управления США, 41 стр.
  • Папп, Дж. Ф., 1993, Хром, в Персонале, Отдел минерального сырья, Вторичные металлы в Соединенных Штатах: Специальная публикация Горного бюро США, стр. 9-11.
  • Папп, Дж. Ф., 1993, Хром, в штате, Отрасль промышленных минералов и Отрасль металлов, Применение промышленных минералов и металлов в химической промышленности: U.С. Специальная публикация Горного бюро, стр. 35-40.
  • Папп, Дж. Ф., 1993, Хром, в Персонале, Отрасль металлов и Отрасль промышленных минералов, Цены на металлы в Соединенных Штатах до 1991 г .: Специальная публикация Горного бюро США, стр. 29-31.
  • Папп, Дж. Ф., 1994, исследование жизненного цикла хрома: Информационный циркуляр 9411 Горного управления США, 41 стр.
  • Папп, Дж. Ф., 1994, Хромит в Карре, Д. Д. Промышленные минералы и горные породы, 6-е издание, AIME, Общество горнодобывающей, металлургической и геологоразведочной промышленности, Литтлтон, Колорадо, стр.209-228.
  • Папп, Дж. Ф., 1995, Металлический хром: Информационный циркуляр 9430 Горного управления США, 64 стр.

Ссылки

Хром

— Обзор рынка — Roskill

Хром получают из минерала хромита, единственного в настоящее время его промышленного месторождения. Хромит используется непосредственно в промышленных литейных и огнеупорных песках или превращается в бихромат натрия для дальнейшей переработки в другие химические вещества и металлический хром, но основное потребление приходится на феррохромовые печи для производства сплава, используемого в сталелитейной промышленности.Более 95% потребления хрома приходится на металлургические отрасли, причем только нержавеющая сталь составляет 78% потребления. Феррохром — это промежуточный сплав хрома и железа, используемый в сталелитейной промышленности. Большая часть феррохрома производится в виде высокоуглеродистого феррохрома и шихтового хрома, 80-90% которого потребляется непосредственно в нержавеющей стали.

Пандемия COVID-19 оказала различное региональное воздействие на цепочку поставок хрома, но тенденция к восстановлению была подкреплена восстановлением производства нержавеющей стали в Китае во второй половине года до рекордных месячных уровней.По оценкам, общий спрос на хром в 2020 году снизился почти на 6% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года, но тенденции восстановления заставят спрос 2021 года снова превысить уровни 2019 года и вернуться к тенденциям, существовавшим до COVID-19, к 2022 году. С восстановлением спроса и ростом затрат цены на хромовую продукцию снизились. превратился в всплеск после более чем года подавления и избытка предложения на рынках.

Рынки хромита и феррохрома внимательно следят за развитием событий в Китае, где рост производства феррохрома (требующий импортных кормов) опередил другие регионы-производители.В Южной Африке сосредоточено более 75% мировых запасов и ресурсов хромита, и на ее долю приходится примерно 60% годовой мировой добычи хромовой руды. В основе роста поставок из Южной Африки лежат попутные мелкозернистые хромитовые хвосты из руды металлов платиновой группы (МПГ) UG2. С 2019 года почти вся руда UG2, добываемая для МПГ, перерабатывается для извлечения содержащегося в ней хромита, и, поскольку ожидается, что рынок МПГ будет расти до 2021 года, ожидается, что на рынок поступит дополнительная руда UG2.Растущие объемы хромита UG2 меняют отрасль и ее структуру затрат, поскольку китайские заводы по выплавке феррохрома и, в свою очередь, заводы по производству нержавеющей стали уделяют основное внимание этому продукту с более низким содержанием (более низкое соотношение Cr: Fe).

Хромит

UG2 прочно занимает место в самом нижнем квартиле мировых поставок хромита и поддерживает конкурентоспособность производства феррохрома в Китае. В частности, заводы по производству феррохрома в Южной Африке теперь работают по паритету затрат с наиболее эффективными заводами в Китае.Поставщикам из Южной Африки грозит переломный момент в виде закрытия печей, поскольку тарифы на электроэнергию продолжают расти. Принимая во внимание это, правительство Южной Африки рассматривает возможность введения экспортной пошлины на руды, которая вернет стоимость китайских заводов, зависящих от южноафриканских руд, обратно в немилость.

Остальной мир внимательно следит за развитием событий в Южной Африке и Китае, поскольку экспортная пошлина способствует только поставкам хромита и феррохрома за пределы этих двух стран.На Казахстан, Индию, Турцию, Финляндию и Зимбабве вместе приходится более 30% мировых поставок хромита, что составляет остальных основных производителей. Они представляют собой основные источники поставок, которые могут заменить южноафриканскую продукцию в случае экспортной пошлины.

Хромит специального сорта для нишевого химического, литейного и огнеупорного секторов также может измениться вместе с тенденциями в области хромита металлургического сорта. Поскольку на эти сектора приходится только около 4% мирового спроса, доступность и стоимость предложения тесно связаны с потребностями сталелитейного сектора.Кроме того, было показано, что дешевый хромит UG2 пригоден для потребления в этих отраслях.

После нескольких лет роста спроса на 5-10% в год, до 2020 года, обусловленного производством нержавеющей стали, рынок хрома, по прогнозам, быстро восстановится выше уровней 2019 года и перейдет в период более умеренного роста спроса на 2-3%. py с 2022 г. Благодаря тщательному анализу предложения, затрат, спроса, торговли и цен, включая исторические тенденции и подробные десятилетние прогнозы, Roskill предлагает вам ваш исчерпывающий отчет по хрому.

Специалисты Roskill ответят на ваши вопросы…

• • Как хромит UG2 повлиял на сектор и как это будет развиваться в будущем?
  • Как экспортная пошлина на южноафриканские руды повлияет на отрасль?
  • Как будет развиваться феррохромовая промышленность Китая в течение 14-й пятилетки?
  • Каковы ключевые проблемы, связанные с устойчивостью и ESG в цепочке поставок хрома?
  • Какие факторы влияют на цены на хромовую продукцию и каковы будут цены до 2031 года?

Подпишитесь сейчас и получите:

• • Комплексный отчет с прогнозами на десять лет
  • Доступ для пяти пользователей с помощью Roskill Interactive
  • Ежеквартальные обновления прогнозов спроса, предложения и цен
  • Загружаемые данные, графики и таблицы
  • Сводная презентация основных выводов отчета
  • Доступ к специалистам Roskill по ключевым вопросам рынка
  • Доступ к эксклюзивным официальным документам и слайдам, подготовленным командой Roskill

NJDEP SRWM — Места отходов химического производства хромата округа Гудзон Справочная информация

.