Chuyên đề Nhôm – crom – kẽm

phương gồm những ion Cr3+ chiếm 2/3 lỗ trống bát diện được tạo nên giữa hai mặt phẳng đó. Các lớp lên kết với nhau bằng lực Van-de-van nên tinh thể dễ bóc thành lớp. Cấu tạo của một lớp tinh thể CrCl3 tạo nên bằng các nhóm bát diện CrCl6 nối với nhau qua ba cạnh chung Mô hình đóng gói chặt chẽ của ion Clorua trong cấu trúc tinh thể của CrCl3 Muối khan khó tan trong nước lạnh, tan chậm trong nước nóng nhưng tan rất nhanh khi có mặt ion Cr2+. Điều này giải thích là trong quá trình tan, ion Cr2+ ở trong dung dịch chuyển electron qua cầu nối clo đến Cr3+ nằm ở bề mặt tinh thể. Ion Cr2+ vừa tạo nên rời bề mặt tinh thể và sẽ tiếp tục tương tác với ion Cr3+ mới nằm ở bề mặt tinh thể… Từ dung dịch nước, muối crom (III) clorua kết tinh dưới dạng hidrat tinh thể CrCl3.6H2O. Hidrat này có 3 dạng đồng phân khác nhau về cấu tạo, màu sắc và độ dẫn điện mol. Các hình thức phổ biến nhất của CrCl3 là một hexahydrate có màu xanh đậm với công thức [CrCl2(H2O)4]Cl.2H2O. Hai hydrat khác được biết, màu xanh nhạt [CrCl(H2O)5]Cl2.H2O và tím [Cr(H2O)6]Cl3. a) b) Crom (III) clorua Crom (III) clorua khan Crom (III) clorua dyhidrat Hexaaquacrom(III) clorua [Cr(H2O)6]Cl3 là những tinh thể màu tím xanh, tan trong nước cho dung dịch màu tím, khó tan trong rượu, ete và axeton. Nó không mất nước khi sấy khô trên axit sunfuric đặc những cả ba ion Cl- đều tạo ngay kết tủa với ion Ag+. Cloropentaaquacrom(III) clorua [CrCl(H2O)5]Cl2.H 2O là những tinh thể màu lục, hút ẩm mất một phân tử H2O khi sấy trên axit sunfuaric đặc và có hai ion Cl- tạo ngay kết tủa với ion Ag+. Diclorrotetraaquacrom(III) clorua [CrCl2(H2O)4]Cl.2H2O là những tinh thể màu lục thẫm, hút ẩm mất hai phân tử H2O khi sấy trên axit sunfuaric đặc và có một ion Cl- tạo ngay kết tủa với ion Ag+ Trong dung dịch nước có cân bằng giữa ba dạng đồng phân của CrCl3.6H2O: [Cr(H2O)6]Cl3 [CrCl(H2O)5]Cl2.H 2O [CrCl2(H2O)4]Cl.2H2O. Cân bằng này phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của dung dịch. Trong dung dịch loãng và nguội, dạng màu tím bền còn trong dung dịch đặc nóng, dạng màu lục bền. Gần đây bằng phương pháp sắc ký trao đổi ion người ta đã tách được dạng đồng phân thứ tư có màu đỏ và công thức là [Cr(H2O)3Cl3].3H2O nhưng chưa nghiên cứu nhiều như ba dạng đông phân trên. Tinh thể hidrat CrCl3.6H2O khi đun nóng trên 250oC ở trong khí quyển Cl2 hay HCl sẽ mất hết nước biến thành muối khan. Trong dung dịch, crom (III) clorua có thể kết hợp với clorua kim loại kiềm tạo nên phức chất màu đỏ-hồng. Ví dụ: CrCl3 + 3KCl K3[CrCl]6 Clorua crom (III) được sử dụng như là tiền thân của nhiều hợp chất vô cơ của crom, ví dụ crom dibenzen (0) , một chất tương tự của ferrocen : Trong phòng thí nghiệm, CrCl3 khan được điều chế bằng tác dụng trực tiếp của khí clo và crom kim loại ở 600oC hoặc tác dụng với khí clo với hỗn hợp của CrCl3 và than ở 800oC hoặc tác dụng của CCl4 với Cr2O3 ở 700-800oC: 2Cr + 3Cl2 2CrCl3 Cr2O3 + 3C + 3CCl4 4CrCl3 + 3CO 2Cr2O3 + 3CCl4 4CrCl3 + 3CO2 IV. HỢP CHẤT CỦA CROM (VI): 1. Crom (VI) oxit: Crom (VI) oxit hay crom trioxit (CrO3) là những tinh thể hình kim màu đỏ sẫm, hút mạnh và rất độc đối với con người. Đây là chất polime có cấu tạo mạch thẳng tạo nên bới tứ diện CrO4 nối với nhau qua hai nguyên tử O chung. Cấu tạo của CrO3 Mạng tinh thể CrO3 Khác với Cr2O3, crom trioxit kém bền, ở trên nhiệt độ nóng chảy đã mất bớt oxi tạo nên một số oxit trung gian và đến 450oC biến thành Cr2O3: CrO3 Cr3O8 Cr2O5 CrO2 Cr2O3 CrO3 nóng chảy ở 197oC, phân hủy ở 220oC. Độ tan trong nước: 61,7 g/100 ml (0°C) , 63 g/100 ml (25°C) , 67,45 g/100 ml (100°C). Crom (VI) có thể hòa tan trong axit sulfuric , axit nitric , etyl alcohol , etyl ete, axit axetic , axeton. Crom trioxit là chất oxi hóa rất mạnh, nó oxi hóa được I2, S, P, C, CO, HBr, HI,… và nhiều hợp chất hữu cơ; phản ứng thường gây nổ. Rượu etylic bốc cháy khi tiếp xúc với tinh thể CrO3. Trong tổng hợp hữu cơ, người ta thường dùng dung dịch của CrO3 trong axit axetic băng để làm chất oxi hóa Vd: 2CrO3 + 2NH3 → Cr2O3 + N2+ 3H2O 2CrO3 + 3RCH 2OH → Cr2O3 + 3RCHO + 3H2O Crom trioxit bốc cháy trong etanol CrO3 phân hủy ở 450oC: 4CrO3 2Cr2O3 + 3O2 CrO3 là anhidric axit, tan trong nước cho axit: dung dịch loãng có màu vàng chứa axit cromic (H2CrO4) và dung dịch đặc có màu từ da cam đến đỏ chứa axit policromic (đicromic, tricromic, tetracromic): CrO3 + H2O → H2CrO4 2CrO3 + H2O → H2Cr2O7 3CrO3 + H2O → H2Cr3O10 4CrO3 + H2O → H2Cr4O13 Vì vậy khi no tác dụng với dung dịch kiềm nó có thể tạo nên cac muối cromat, đicromat, tricromat,… Crom trioxit còn là một nguyên liệu để điều chế Pyridinium dichromate bằng cách cho pyridine tác dụng với crom trioxit trong nước: Điều chế: Crom trioxit tạo nên khi cho axit sunfuric đặc tác dụng với dung dịch bão hòa của cromat hay đicromat kim loại kiềm rồi để nguội để tác tinh thể ra. K2Cr2O7 + H2SO4 → 2CrO3 + K2SO4 + H2O Phòng thí nghiệm hóa hoc thường dùng hỗn hợp sunfocromic gồm hai thể tích bằng nhau của axit sunfuric đặc và dung dịch K2Cr2O7 bão hòa để rửa sạch chất hữu cơ bám trên thành những dụng cụ thủy tinh như bình cầu, ống sinh hàn, cốc,… Công cụ rửa đó dựa vào khả năng oxi hóa mạnh của CrO3 được tạo nên trong hỗn hợp. Để tinh chế CrO3 người ta kết tinh lại từ dung dịch nước và sấy khô ở 70oC. 2. Axit cromic và axit policromic: Dung dịch axit cromic H2CrO4 có màu vàng, dung dịch axit đicromic H2Cr2O7 có màu da cam, dung dịch axit tricromic H2Cr3O10 và axit tetracromic H2Cr4O13 có màu đỏ. Tất cả nhũng axit này chỉ tồn tại ở trong dung dịch. Muối của chúng bền hơn, có thể tách ra dưới dạng tinh thể. Các axit và muối đều rất đôc với người. Axit đicromic H2Cr2O7 Axit cromic H2CrO4 Na2CrO4 có màu vàng Axit cromic có độ mạnh trung bình, muối của nó được gọi là cromat. Muối cromat kim loại kiềm, amoni và magie tan nhiều trong nước cho dung dịch màu vàng, các muối cromat của kim loại kiềm thổ và kim loại nặng đều ít tan, ít tan nhất là Ag2CrO4 (tinh thể màu đỏ), BaCrO4 (tinh thể màu vàng), PbCrO4 (tinh thể màu vành, tích số tan là 1,8.10-14). Khi được axit hóa, dung dịch cromat biến thành đicromat, nếu được oxi hóa mạnh hơn nữa dung dịch đậm đặc đicromat biến thành tricromat rồi tetracromat, nghĩa là quá trình ngưng tụ tăng lên khi giảm pH của dung dịch: 2CrO42- + 2H+ Cr2O72- + H2O 3Cr2O72- + 2H+ 2Cr3O102- + H2O Khi được kiềm hóa, dung dịch policromat lần lượt biến trở ngược lại và sau cùng thành cromat. Axit cromic là chất oxi hóa mạnh, oxi hóa được SO2, H2S, SnCl2, FeSO4, HCl,… Muối cromat bền trong môi trường kiềm nhưng oxi hóa mạnh trong môi trường axit: 2CrO42- + 16H+ + 6e 2Cr3+ + 8H2O Eo = 1,33V CrO42- + 4H2O + 3e Cr(OH)3 + 5OH- Eo = -0,13V Phương pháp chung để điều chế cromat là oxi hóa hợp chất crom (III) trong môi trường kiềm (dung dịch hoặc thể nóng chảy) hoặc tác dụng của CrO3 với dung dịch kiềm. Những muối cromat và đicromat thường gặp nhất là Na2CrO4, K2CrO4, Na2Cr2O7 K2Cr2O7 và (NH4)2Cr2O7. 3. Kali cromat và kali đicromat: Kali cromat là chất ở dạng những tinh thể tà phương màu vàng, đồng hình với K2SO4 và nóng chảy ở 968oC. Trong không khí ẩm, kali cromat không chảy rữa như Na2CrO4, tan nhiều trong nước (63g ở 20oC) cho dung dịch màu vàng (màu của ion CrO42-), tan trong SO2 lỏng, không tan trong rượu etylic và ete. Khi tác dụng với axit, kali cromat biến thành đicromat rồi tricromat và tetracromat theo các phản ứng: 2K2CrO4 + H2SO4 K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O. 3K2Cr2O7 + H2SO4 2K2Cr3O10 + K2SO4 + H2O. 4K2Cr3O10 + H2SO4 3K2Cr4O13 + K2SO4 + H2O. Cromat kali (K2CrO4) là một hóa chất chỉ thị màu vàng được sử dụng để xác định nồng độ của các ion Clorua trong dung dịch muối với nitrat bạc (AgNO3). Nó là một lớp chất gây ung thư và có thể gây ung thư về đường hô hấp. Kali cromat Kali đicromat là chất ở dạnh những tinh thể tam tà màu đỏ-da cam, nóng chảy ở 398oC và ở 500oC đã bị phân hủy: 4K2Cr2O7 4K2CrO4 + 2Cr2O3 + 3O2 Kali đicromat Kali đicromat không chảy rửa trong không khí ẩm như natri đicromat, dễ tan trong nước cho dung dịch có màu da cam (màu của ion Cr2O72-), có vị đắng, tan trong SO2 lỏng và không tan trong rượu etylic. Muối này có độ tan thay đổi nhiều theo nhiệt độ (12,5g ở 20oC và 100g ở 100oC) nên rất dễ kết tinh lại trong nước. Kali đicromat tác dụng với dung dịch kiềm biến thành kali cromat, màu da cam của dung dịch trở lại màu vàng: K2Cr2O7 + 2KOH 2K2CrO4 + H2O Sự chuyển hóa lẫn nhau giữa muối cromat và đicromat được giải thích là ion CrO42- dễ kết hợp với proton của axit tạo thành ion HCrO4- rồi những io này dễ trùng hợp biến thành ion Cr2O72- và H2O, các quá trình đều là thuận nghịch: 2CrO42- + 2H+ 2HCrO4- Cr2O72- + H2O Cân bằng này rất nhạy cảm với sự biến đổi pH của dung dịch: trong môi trường axit, cân bằng dịch chuyển về bên phải và trong môi trường kiềm, về bên trái. Tương tự như vậy khi thêm lân lượt các dung dịch BaCl2, Bi(NO3)3 và AgNO3 vào dung dịch cromat hay đicromat kim loại kiềm, luôn luôn thu được những kết tủa BaCrO4 ( không được BaCr2O7 vì muối này tan nhiều hơn ), Ag2CrO4 và có thể cả Ag2Cr2O7 ( vì độ tan của hai muối này không khác nhau quá nhiều).Cả hai muối K2CrO4 và K2Cr2O7 đều có tính oxi hóa mạnh, nhất là trong môi trường axit, chúng oxi hóa giống như axit cromic. K2Cr2O7 + 14HCl 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2 + H2O Khi oxi hóa trong môi trường trung tính, cromat thường tạo nên Cr(OH)3: 2K2CrO4 + 3(NH4)2S + 2H2O 2Cr(OH)3 + 3S + 6NH3 + 4KOH Ở trạng thái rắn, kali cromat và kali đicromat có thể oxi hóa S, P, C khi đun nóng: K2Cr2O7 + 2C K2CO3 + Cr2O3 + CO Điều chế: Kali đicromat được điều chế từ quặng cromit theo quy trình chuyển hóa sau: Cromit natri cromat natri đicromat kali đicromat Trong giai đoạn một, dùng không khí oxi hóa hỗn hợp đã nghiệm mịn cromit, soda và đá vôi được đun nóng trong lò quay ở nhiệt độ 1000-1300oC: 4Fe(CrO2)2 + 8Na2CO3 + 7O2 8NaCrO4 + 2Fe2O3 + 8CO2 Đá vôi ở đây có vai trò làm chi hỗn hợp phản ứng trở nên xốp để có thể xúc tác nhiều với oxi không khí. Trong giai đoạn 2, hòa tan hỗn hợp sản phẩm phản ứng để có dung dịch Na2CrO4 rồi axit hóa để chuyển cromat thành đicromat Trong giai đoạn 3, chuyển Na2Cr2O7 thành K2Cr2O7 là muối ít tan hơn ở nhiệt độ thường bằng phản ứng trao đổi: Na2Cr2O7 + 2KCl K2Cr2O7 + 2NaCl 4. Crom (IV) peoxit: Khi chế hóa dung dịch cromat kim loại kiềm với dung dịch ete của hỗn hợp H2O2 30% và H2SO4 loãng người ta thu được dung dịch màu xanh chứa CrO5 tạo nên theo phản ứng: H2CrO4 + 2H2O2 CrO5 + 3H2O Peoxit này chỉ tồn tại trong dung dịch ete, không tách ra được dưới dạng tự do. Công thức cấu tạo của Crom IV peoxit Dung dịch crom peoxit Crom peoxit kém bền, phân hủy dễ dàng giải phóng oxi khi tác dụng với các dung dịch axit, kiềm và KMnO4: CrO5 + KOH → K2CrO4 + H2O + O2 4CrO5 + 6H2SO4 → 2Cr2(SO4)3 + 6H2O + 7O2 4KMnO4 + 5CrO5 + 6H2SO4 → 5H2CrO4 + 2K2SO4 + 4MnSO4 + H2O + 10O2 Crom kim loại kiềm phản ứng với hydro peroxit và axit để cung cấp cho peroxide crom, nước, muối kim loại của axit. M2CrO4 + 2H2O2 + 2H+ → CrO5 + 3H2O + 2M+ IV. ỨNG DỤNG CỦA CROM VÀ HỢP CHẤT CỦA CHÚNG: 1. Luyện kim: Các tác dụng tăng cường hình thành cacbua kim loại ổn định tại biên giới hạt và sự gia tăng mạnh mẽ trong chống ăn mòn khiến cho crom trở thành một vật liệu quan trọng để chế tạo thép. Thép có chất lượng cao có chứa từ 3 đến 5% crôm. Thép không gỉ , hợp kim chống ăn mòn kim loại chính, được hình thành khi crom được bổ sung sắt ở nồng độ đủ, thường là trên 11%. Ngoài ra dựa trên hợp kim nickel-tăng trong sức mạnh do sự hình thành của riêng biệt, kim loại hạt cacbua ổn định tại biên giới hạt. Ví dụ, Inconel 718 chứa crom 18,6%. Bởi vì các tính chất nhiệt độ cao tuyệt vời của những niken siêu hợp , họ được sử dụng trong động cơ phản lực và tua bin khí thay cho vật liệu phổ biến cấu trúc. Độ cứng tương đối cao và chống ăn mòn của crom được hoàn toàn làm cho nó một lớp phủ bề mặt tốt, vẫn là "phổ biến" kim loại sơn có độ bền kết hợp tuyệt vời. Một lớp mỏng của crom được lắng đọng trên bề mặt kim loại bằng cách mạ điện kỹ thuật. Có hai phương pháp lắng đọng: mỏng, dưới 1 độ dày micron, lớp này được gửi bằng crom mạ , và được sử dụng cho các bề mặt trang trí. Nếu bề mặt chịu mài mòn làm cần thiết sau đó lớp crôm dày hơn bị lắng đọng. Cả hai phương pháp thường sử dụng cromat có tính axít hoặc các dicromat . Để ngăn chặn sự thay đổi năng lượng tiêu thụ trong trạng thái ôxi hóa, sử dụng sunfat Crom (III) đang được phát triển, nhưng đối với hầu hết các ứng dụng, quá trình thành lập được sử dụng. 2. Thuốc nhuộm và sắc tố Khoáng chất crocoit ( chì cromat PbCrO4) được sử dụng như là một sắc tố màu vàng ngay sau khi phát hiện ra nó. Sau khi một phương pháp tổng hợp đã trở thành bắt đầu từ crôm thêm phong phú, chrome màu vàng , cùng với màu vàng cadmium , một trong những sắc tố màu vàng được sử dụng nhiều nhất. Các sắc tố không làm suy giảm hình ảnh nhưng nó chuyển sang đậm dafn do sự hình thành của oxit crom (III). Nó có một màu sắc mạnh mẽ, và đã được sử dụng cho xe buýt trường học ở Mỹ và Bưu điện ở châu Âu. Việc sử dụng của chrome vàng giảm do mối quan tâm về môi trường, an toàn và được thay thế bởi các sắc tố hữu cơ hoặc các lựa chọn thay thế miễn phí từ chì và crôm. Các sắc tố khác dựa trên crôm, ví dụ, màu đỏ tươi sắc tố chrome màu đỏ, mà là một cromat chì cơ bản (PbCrO4 Pb(OH)2. Một cromat sắc tố rất quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong các công thức sơn lót kim loại kẽm cromat, bây giờ thay thế bằng photphat kẽm. Một mồi rửa được xây dựng để thay thế các thực hành nguy hiểm của pretreating cơ quan máy bay bằng nhôm với dung dịch axít photphoric. Điều này tetroxychromate kẽm được sử dụng phân tán trong một giải pháp của polyvinyl butyral . Một giải pháp 8% acid phosphoric trong dung môi đã được bổ sung ngay trước khi ứng dụng. Nó được tìm thấy rằng rượu dễ dàng bị oxy hóa là một thành phần thiết yếu. Một lớp mỏng khoảng 10-15 micron đã được áp dụng, chuyển từ vàng đến xanh lục đậm khi nó đã được chữa khỏi. Hiện vẫn còn một dấu hỏi như cơ chế chính xác. Chrome màu xanh lá cây là một hỗn hợp của màu xanh Phổ và chrome màu vàng , trong khi các cơ rôm oxit màu xanh lá cây là Crom (III) oxit . [33] Một màu đỏ đạt được bằng cách pha tạp chất crom (III) thành các tinh thể corundum , sau đó được gọi là ruby. Vì vậy, crom được sử dụng trong sản xuất hồng ngọc tổng hợp. Oxit crôm cũng được sử dụng như là một màu xanh lá cây trong glassmaking và như là một men trong gốm. xanh crom oxit là cực kỳ ánh sáng nhanh chóng và như vậy được sử dụng trong toàn cho lớp phủ. Đây cũng là thành phần chính trong IR sơn phản ánh, được sử dụng bởi các lực lượng vũ trang, sơn xe, để cung cấp cho họ cùng một phản xạ hồng ngoại như lá xanh. 3. Gỗ chất bảo quản. Vì độc tính của chúng, muối crom (VI) được sử dụng cho bảo quản gỗ. Ví dụ, đồng chromated arsenate (CCA) được sử dụng để bảo vệ gỗ khỏi nấm sâu, côn trùng tấn công gỗ, bao gồm mối , mọt biển. Các công thức có chứa crom dựa trên oxit CrO3 từ 35,3% và 65,5%. Tại Hoa Kỳ, 65.300 tấn của CCA giải pháp đã được sử dụng vào năm 1996. 4. Thuộc da Muối crom (III), đặc biệt là phèn crôm và crom (III) sulfat , được sử dụng trong thuộc da. Crom (III) ổn định da bởi qua liên kết các sợi collagen . Chromium da thuộc có thể chứa từ 4 đến 5% của crom, được ràng buộc chặt chẽ với các protein. 5. Chịu nhiệt vật liệu Điện trở suất cao và điểm nóng chảy cao làm cho crôm và crom (III) oxit một vật liệu cho các ứng dụng nhiệt độ cao, chịu lửa, như lò cao , lò nung xi măng , khuôn mẫu cho việc sa thải những viên gạch và cát đúc đúc kim loại. Trong các ứng dụng, vật liệu chịu lửa được làm từ hỗn hợp của crôm và magiê. Việc sử dụng đang giảm bởi vì các quy định môi trường do khả năng của sự hình thành của crom (VI). 6. Chất xúc tác Một số hợp chất crom được sử dụng như là chất xúc tác cho các chế biến các hidrocacbon. Ví dụ các chất xúc tác Phillips cho sản xuất polyethylene là hỗn hợp của crom và silicon dioxide hoặc hỗn hợp của crom và oxit titan và nhôm . Oxit hỗn hợp Fe-Cr được sử dụng như nhiệt độ cao các chất xúc tác cho phản ứng sự thay đổi khí nước . Đồng-crôm là một hữu ích hydro hóa chất xúc tác. 7. Một số sử dụng khác Chromium (IV) oxit (CrO2) là một hợp chất từ tính . Lý tưởng hình dạng bất đẳng hướng của nó , trong đó phổ biến kháng cao và từ hóa còn sót lại, một hợp chất cao hơn γ-Fe2O3. Oxit crom (IV) được sử dụng để sản xuất băng từ được sử dụng trong băng âm thanh hiệu suất cao và các tiêu chuẩn băng cassette âm thanh . Cromat có thể ngăn chặn sự ăn mòn của thép trong điều kiện ẩm ướt, và do đó cromat được thêm vào để khoan bùn. [45] Crom (III) oxit là đánh bóng kim loại được gọi là màu xanh lá cây rouge. Axít cromic là một tác nhân oxy hóa mạnh mẽ và là một hợp chất hữu ích để làm sạch dụng cụ thủy tinh phòng thí nghiệm của bất kỳ dấu vết của các hợp chất hữu cơ. Nó được điều chế tại chỗ bằng cách hòa tan đicromat kali trong axit sulfuric đậm đặc, sau đó được sử dụng để rửa bộ máy.Natri đicromat đôi khi được sử dụng vì tính hòa tan cao hơn (50g/L so với 200g/L tương ứng). Kali dicromat là một hóa chất tinh khiết , được sử dụng làm sạch phòng thí nghiệm thủy tinh và như là một đại lý titrating. Nó cũng được sử dụng như là một cầm màu để thuốc nhuộm trên vải. & Đọc thêm: 1. Lịch sử tìm thấy crom và hợp chất của chúng: Vũ khí tìm thấy trong các hố chôn lấp có niên đại từ cuối thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên Tần triều đại của quân đội đất nung gần Tây An , Trung Quốc đã được phân tích bởi các nhà khảo cổ học. Mặc dù bị chôn vùi cách đây hơn 2.000 năm, cổ đồng lời khuyên của các bu lông nỏ và kiếm được tìm thấy tại trang web cho thấy không có dấu hiệu của sự ăn mòn, bởi vì bằng đồng được phủ một lớp crôm. Chromium sau đó đến sự chú ý của phương Tây trong thế kỷ 18. Ngày 26 tháng bảy năm 1761, Johann Gottlob Lehmann đã tìm thấy một khoáng chất màu đỏ da cam trong các mỏ Beryozovskoye trong dãy núi Ural mà ông đặt tên Siberian chì đỏ. Mặc dù bị xác định nhầm như là một hợp chất chì với các thành phần selen và sắt , các khoáng sản crocoit ( cromat chì ) với một công thức PbCrO4. Năm 1770, Peter Simon Pallas đến cùng một khu vực như Lehmann và tìm thấy một khoáng sản chì màu đỏ có các tính chất hữu ích như là một chất màu trong sơn . Việc sử dụng chì đỏ Siberi làm chất nhuộm sơn đã phát triển nhanh chóng. Một sắc tố màu vàng sáng được thực hiện từ crocoit trở thành thời thượng. Năm 1797, Louis Nicolas Vauquelin nhận được các mẫu của crocoit quặng . Ông sản xuất crom trioxide (CrO3) bằng cách trộn crocoit với axít clohiđric . Năm 1798, Vauquelin phát hiện ra rằng ông có thể cô lập crom kim loại bằng cách nung ôxít trong lò than củi. Ông cũng có thể phát hiện dấu vết của crom trong quý đá quý , chẳng hạn như hồng ngọc hay ngọc lục bảo . Trong những năm 1800, crom được sử dụng chủ yếu như một thành phần của sơn và thuộc da muối. Trước tiên, crocoit từ Nga là nguồn chính, nhưng trong năm 1827, một khoản tiền gửi crôm lớn hơn đã được phát hiện gần Baltimore , Hoa Kỳ . Điều này làm cho Hoa Kỳ sản xuất lớn nhất các sản phẩm crôm đến năm 1848 khi tiền gửi lớn của crôm được tìm thấy gần Bursa , Thổ Nhĩ Kỳ . Chromium còn nổi tiếng với vẻ rực rỡ của nó khi đánh bóng. Nó được sử dụng như một lớp phủ bảo vệ và trang trí trên các bộ phận xe hơi, đồ đạc hệ thống ống nước, các bộ phận nội thất và các mặt hàng khác, thường được áp dụng bằng điện . Crom được sử dụng cho mạ điện càng sớm như năm 1848, nhưng sử dụng này chỉ trở nên phổ biến với sự phát triển của một quá trình cải thiện vào năm 1924. Hợp kim kim loại chiếm 85% của việc sử dụng crôm. Phần còn lại được sử dụng trong công nghiệp hóa chất và ngành công nghiệp vật liệu chịu lửa và đúc . 2. Độc tính của crom và hợp chất của chúng: A.SƠ LƯỢC VỀ KẼM: Kẽm là nguyên tố kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm IIB, chu kì 4, có số hiệu nguyên tử là 30 trong bảng tuần hoàn. Trong các hợp chất, Zn có số oxi hóa là +2. Đây cũng là số oxi hóa cao nhất của kẽm vì kẽm không thể mất thêm điện tử d sau khi mất 2 điện tử ns2. Ngoài ra, Zn còn có tầng áp chót chứa 18 điện tử. Tầng này tương đối bền. (do sự gia tăng một proton ở nhân làm cho tầng này bị giữ lại chặt). Kẽm là một trong những nguyên tố đứng cuối cùng trong ba dãy nguyên tố d. Nguyên tử của nó có các obitan d đã điền đủ 10 electron , cấu hình tương đối bền. Nguyên tố Số hiệu nguyên tử Cấu hình electron nguyên tử Năng lượng ion hóa ( eV ) Bán kính nguyên tử ( ) Thế điện cực chuẩn. ( V ) I1 I2 I3 Kẽm 30 [Ar] 3d104s2 9,39 17,96 39,90 1,39 -0,763 Một số đặc điểm của nguyên tố kẽm. Năng lượng ion hóa thứ ba rất cao đã làm cho năng lượng sonvat hóa hay năng lượng tạo thành mạng lưới tinh thể không đủ để làm bền được cho trạng thái oxi hóa +3 nên trạng thái oxi hóa cao nhất của kẽm là +2. Tổng năng lượng ion hóa thứ nhất và thứ hai của nguyên tử của nguyên tố này lớn hơn nhiều so với nguyên tố nhóm IIA ở trong cùng chu kì. Bởi vậy, so với Ca, Sr và Ba, nguyên tố này kém hoạt động hóa học hơn nhiều. Nếu ta định nghĩa kim loại chuyển tiếp là nguyên tố mà nguyên tử của nó ở trạng thái trung hòa hoặc ở một trạng thái oxi hóa nào đó có obitan d hay f chưa điền đủ electron như Cu, Ag hay Au thì Zn không phải là kim loại chuyển tiếp. Thật vậy kẽm khác với kim loại chuyển tiếp ở một số tính chất. Ví dụ như nó là kim loại mềm và dễ nóng chảy, về mặt hóa học thì Zn hoạt động mạnh hơn Cu, Ag. Nhưng kẽm giống với kim loại chuyển tiếp ở chỗ có khả năng tạo nên những phức chất, nhất là với amoniac, amin, ion halogenua và ion xianua. Tuy nhiên ngay trong những phức chất với ion CN- , khả năng tạo liên kết giữa kim loại và phối tử vẫn kém hơn kim loại chuyển tiếp. Hợp chất của nguyên tố này tương đối độc. B. TÍNH CHẤT CỦA KẼM: I. Tính chất lí học: Kẽm là kim loại màu trắng bạc nhưng ở trong không khí ẩm, nó dần dần bị bao phủ bởi màng oxit nên mất ánh kim. Trong thiên nhiên, kẽm có 5 đồng vị bền, trong đó Zn chiếm 50.9%. Kẽm là kim loại mềm và dễ nóng chảy. Kim loại Nhiệt độ nóng chảy ( 0C ). Nhiệt độ sôi. ( 0C ) Nhiệt độ thăng hoa ( kJ/mol ) Tỉ khối Độ dẫn điện Zn 419,5 906 140 7,13 16 Hằng số vật lý của kim loại kẽm. Nguyên nhân của tính dễ nóng chảy và tương đối dễ bay hơi của kim loại này là tương tác yếu giữa các nguyên tử trong kim loại, gây nên bởi cấu hình tương đối bền d10 cản trở các electron d tham gia vào liên kết kim loại. Kẽm tạo nên rất nhiều hợp kim. Một trong những hợp kim của kẽm quan trọng đối với thực tế là thau. Đặc biệt trong bụi kẽm thường có chứa 80-90% Zn, 5-15% ZnO, chứa những lượng thay đổi Cd, Pb và Fe, đôi khi chứa những lượng nhỏ As, Sb, Cu, SiO2 luôn luôn có gần 0.4% kẽm nitrua Zn3N2. Zn có cơ cấu lục lăng đặc biến dạng, cơ cấu này thường tương đối không chặt chẽ so với cơ cấu lập phương mặt tâm. Vì dãy hóa trị đầy đủ điện tử và có cơ cấu lục lăng đặc nên Zn có tính dẫn điện, dẫn nhiệt và tính cơ học kém hơn hẳn kim loại nhóm IB. Cấu trúc tinh thể của kẽm. Hóa học lập thể của kẽm ở trạng thái hóa trị hai: Chỉ số phối trí. Hình học. Các hợp chất thí dụ. 2 Thẳng hàng Zn(CH3)2 4 Tứ diện Phẳng [Zn(CN)4]2-, ZnCl2 (r), ZnO Bis (gricinil) Zn 5 Lưỡng tháp Tháp vuông Terpy ZnCl2, [Zn(SCN) tren]+ Zn(acac)2.H2O 6 Bát diện [Zn(NH3)6]2+ (chỉ ở trạng thái rắn) 8 Thập nhị diện (Ph4As)2 Zn (NO3)4 Bởi vì ta không có hiệu ứng an định trường ligand trong ion Zn2+ do phụ tầng d đầy đủ của nó nên hóa học lập thể của nó được xác định bởi sự khảo sát về độ lớn, các lực tĩnh điện và các lực nối cộng hóa trị. Thí dụ: ZnO kết tinh trong mạng tinh thể trong đó ion Zn2+ nằm ở trong lỗ trống tứ diện được bao quanh bởi 4 ion oxit. ZnCl2 kết tinh ít nhất trong 3 dạng đa hình trong đó có các nguyên tử Zn bị phối trí tứ diện. Trong các phức chất, Zn thường có chỉ số phối trí 5. II.Tính chất hóa học: Zn có điện thế E0 âm, Zn là kim loại có tính hoàn nguyên khá mạnh. Kẽm là kim loại có tính khử khá mạnh. 1) Tác dụng với oxi: Trong không khí ẩm, kẽm bền ở nhiệt độ thường nhờ có màng oxit bảo vệ. Lớp này phủ kín lên bề mặt làm cản trở sự oxit hóa không tiếp tục vào trong sâu được. Với thời gian lâu dài thì lớp này biến thành lớp cacbonat có tính bazo. Nhưng ở nhiệt độ cao, kẽm cháy mãnh liệt tạo thành oxit, cho ngọn lửa màu lam sáng chói. Zn + O2 ZnO. 2) Tác dụng với một số phi kim khác: Zn + Cl2 ZnCl2. Zn + S ZnS. ........ 3) Tác dụng với nước: Ở nhiệt độ thường, kẽm bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, ở nhiệt độ cao khử hơi nước biến thành oxit. Zn + H2O Zn