Реферати українською » Химия » Хімічний елемент хром


Реферат Хімічний елемент хром

Страница 1 из 2 | Следующая страница

>Хром

 


Елемент №24. Одна з найбільш твердих металів. Володіє високої хімічної стійкістю. Одне з найважливіших металів, які у виробництві легованих сталей. Більшість сполук хрому має яскраву забарвлення, причому найрізноманітніших квітів. За цю особливість елемент і називався хромом, що у перекладі із грецької означає «фарба».

Як його знайшли

 

Мінерал, у якому хром, відкрили біля Єкатеринбурга в 1766 р. І.Г.Леманном й названо «сибірським червоним свинцем». Нині це мінерал називаєтьсякрокоитом. Відомий та її склад –РbCrО4. На свого часу «сибірський червоний свинець» викликала чимало розбіжностей серед учених. Тридцять років сперечалися про його, поки, нарешті, в 1797 р. французький хімік Луї НіколаВоклен не виділив із нього метал, який (теж, до речі, після деяких суперечок) назвали хромом.

>Воклен обробивкрокоитпоташем До2>CO3: хромат свинцю перетворився на хромат калію. Потім із допомогою соляної кислоти хромат калію було перетворено на окис хрому і воду (хромова кислота існує лише у розбавлених розчинах).Нагрев зелений порошок окису хрому вграфитовом тиглі з вугіллям,Воклен отримав новий тугоплавкий метал.

Паризька академія наук за всією формою засвідчила відкриття. Але, швидше за все,Воклен виділив не елементарний хром, якекарбиди. Про це свідчатьиглообразная форма отриманихВокленомсветлосерих кристалів.

Назва «хром» запропонували друзіВоклена, але це їй немає сподобалося – метал не вирізнявся особливим кольором. Проте друзям вдалося вмовити хіміка, посилаючись на можливість з яскраво забарвлених сполук хрому можна одержувати хороші фарби. (До речі, саме у роботахВоклена вперше пояснена смарагдова забарвлення деяких природних силікатів берилію і алюмінію; їх, як з'ясувавВоклен, фарбували домішки сполук хрому.) Ось і утвердилось за новим елементом цю назву.

Між іншим, стиль «хром», саме у сенсі «забарвлений», входить в численні наукові, технічні і навіть музичні терміни. Широко відомі фотоплівки «>изопанхром», «>панхром» і «>ортохром». Слово «хромосома» у перекладі грецького означає «тіло, яке забарвлюється». Є «хроматична» гама (музикою) це і є гармоніка «>хромка».

Де він перебуває

 

У земної корі хрому значна частина – 0,02%. Основний мінерал, з яких промисловість отримує хром, – це хромовашпинель змінного складу із загальною формулою (>Mg, Fe) Про · (>Сr,Al,Fе)2>O3.Хромовая руда називаєтьсяхромитов чихромистого залізняку (тому що майже завжди містить і залізо). Поклади хромових руд є в багатьох місцях. У нашій країні має величезні запасамихромитов. Одне з великих родовищ перебуває у Казахстані, у районіАктюбинска; воно відкрито в 1936 р. Значні запаси хромових руд є і Уралі.

>Хромити йдуть здебільшого на виплавкуферрохрома. Це – одне із найбільш важливих феросплавів, абсолютно необхідний виробництва легованих сталей.

>Ферросплави – сплави заліза коїться з іншими елементами, застосовуваними головним обрядом для легування і розкиснення стали.Феррохром містить щонайменше 60%Cr.

Царська Росія майже виробляла феросплавів. На кількох доменних печах південних заводів виплавлялинизкопроцентние (полегирующему металу) феросиліцій і феромарганець. До того ж річціСатке, що тече на Південному Уралі, в 1910 р. побудували малюсінький заводик,виплавлявший мізерні кількості феромарганцю іферрохрома.

Молодий Радянської країні роки розвитку доводилося ввозити феросплави з-за кордону. Така залежність від капіталістичних країн була неприпустимій. Вже 1927...1928 рр. почалося спорудження радянських феросплавних заводів. Наприкінці 1930 р. було побудовано першу велика феросплавна піч в Челябінську, а 1931 р. став до ладу Челябінський завод – первісток феросплавної промисловості СРСР. У 1933 р. відпустили решта 2 заводу – у Запоріжжі таЗестафони. Це й дозволило припинити ввезення феросплавів. Усього кілька років у Радянському Союзі було організовано виробництво безлічі видів спеціальних сталей – шарикопідшипникової,жароупорной, нержавіючої, автотракторній, швидкорізальної... В мені весь ці стали входить хром.

На XVII з'їзді партії нарком важкої промисловості Серго Орджонікідзе говорив: «...якби в нас потребу не було якісних сталей, не було б автотракторній промисловості. Вартість витрачених нами зараз якісних сталей визначається понад сотні млн крб. Якби треба було ввозити, це – 400 млн крб. щорічно, ви, чорт забирай, в кабалу потрапили до капіталістам...»

Завод з урахуваннямАктюбинского родовища побудований пізніше, у роки Великої Вітчизняної війни. Першу плавкуферрохрома дав 20 січня 1943 р. У спорудженні заводу брали участь трудящі містаАктюбинска. Будівництво було оголошено народної.Феррохром нового заводу йшов виготовлення металу для танків і гармат, потреб фронту.

Минали роки. ЗаразАктюбинский феросплавний завод – найбільше підприємство, що випускаєферрохром всіх марок. На заводі зросли висококваліфіковані національні кадри металургів. З кожним роком підприємство іхромитовие рудники нарощують потужність, забезпечуючи нашу чорну металургію високоякіснимферрохромом.

У нашій країні є унікальне родовищеприроднолегированних залізних руд, багатих хромом і нікелем. Вона знаходиться в оренбурзьких степах. На базі цього родовища побудований й працюєОрско-Халиловский металургійний комбінат. У доменних печах комбінату виплавляютьприроднолегированний чавун, у якого високоїжароупорностью. Частково його використав вигляді лиття, але більшу частину відправляють на переділ в нікелеву сталь; хром при виплавкою сталі з чавуну вигорає.

>Большими запасамихромитов мають Куба, Югославія, багато країн Африки й Азії.

Як його отримують

 

>Хромит застосовується переважно у трьох галузях промисловості: металургії, хімії та у виробництві вогнетривів, причому металургія споживає приблизно дві третини всьогохромита.

Сталь, легована хромом, має підвищеної міцністю, стійкістю проти корозії в агресивних і окисних середовищах.

Одержання чистого хрому – шляхом і трудомісткий процес. Тож легування стали застосовують переважноферрохром, який одержують у дугових електропечах безпосередньо зхромита.Восстановителем служить кокс. Зміст окису хрому вхромите має не нижче 48%, аотношениеCr: Fe щонайменше 3: 1.

Отриманий в електропечіферрохром зазвичай містить до 80% хрому і 4...7% вуглецю (інше – залізо).

Для легування багатьох якісних сталей потрібенферрохром, у якому мало вуглецю (причини цього – нижче, у розділі «>Хром в сплавах»). Тому частинависокоуглеродистогоферрохрома піддають спеціальної обробці, щоб знизити зміст вуглецю у ньому до десятих і сотої частки відсотка.

Зхромита отримують користь елементарний, металевий хром. Виробництво технічно чистого хрому (97...99%) грунтується на методіалюминотермии, відкритому ще 1865 р. відомим російським хіміком М.М.Бекетовим. Сутність методу – у відновленні окислів алюмінієм, реакція супроводжується значним виділенням тепла.

Але попередньо треба отримати чисту окис хромуСr2Про3. І тому тонко подрібненийхромит змішують з содою і додають до цю суміш вапняк чи окис заліза. Уся маса обпікається, причому утворюється хромат натрію:

>2Сr2Про3 +4Na2>CO3 +3О2 4Na2>CrO4 +4CO2.

Потім хромат натріювищелачивают з обпаленої маси водою; щілин фільтрують,упаривают і обробляють кислотою. У результаті виходить біхромат натріюNa2>Cr2>O7. Відбудовуючи його сірої чи вуглецем при нагріванні, отримують зелену окис хрому.

Металевий хром можна отримати роботу, якщо чисту окис хрому змішати з порошком алюмінію, нагріти цю суміш в тиглі до500...600°C і підпалити з допомогою перекису барію, Алюміній забирає в окису хрому кисень. Ця реакціяСr2Про3 +2Аl Аl2>O3 +2Сr – основа промислового (>алюминотермического) способу отримання хрому, хоча, звісно, заводська технологія виявляється значно складнішим.Хром, отриманийалюминотермически, містить алюмінію і заліза десяті частки відсотка, а кремнію, вуглецю і сірки – соті частки відсотка.

Використовують такожсиликотермический спосіб отримання технічно чистого хрому. І тут хром з окису відновлюється кремнієм за реакцією

>2Сr2Про3 +3Si 3SiO2 +4Сr.

Ця реакція відбувається у дугових печах. Для зв'язування кремнезему в шихту додають вапняк. Чистотасиликотермического хрому майже така сама, як іалюминотермического, хоча, зрозуміло, у якому кремнію трохи вища, а алюмінію трохи нижче. Для отримання хрому намагалися застосувати й інші відновники – вуглець, водень, магній. Але ці способи не отримали поширення.

>Хром високого рівня чистоти (приблизно 99,8%) отримуютьелектролитически.

Технічно чистий і електролітичний хром йде головним чином виробництво складних хромових сплавів.

>Константи й поліпшуючи властивості хрому

 

Атомна маса хрому 51,996. Уменделеевской таблиці вона обіймає місце у шостий групі. Його найближчі сусіди і аналоги – молібден і вольфрам. Характерно, що сусіди хрому, як і і вона сама, широко застосовуються для легування сталей.

Температура плавлення хрому залежить з його чистоти. Чимало дослідників намагалися її знайти й отримали значення від 1513 до1920°C. Такий великий «розкид» пояснюється передусім кількістю і складом які у хромі домішок. Зараз вважають, що хром плавиться за нормальної температури близько1875°C. Температура кипіння2199°C. Щільність хрому менше, ніж заліза; вона дорівнює 7,19.

По хімічним властивостями хром близький домолибдену і вольфрамові. Вищий окисел йогоCrО3 – кислотний, це – ангідрид хромової кислоти М2>CrО4. Мінералкрокоит, із якого ми починали ознайомлення з елементом №24, – сіль цієї кислоти. Крім хромової, відомадвухромовая кислота H2>Cr2>O7, в хімії широко застосовуються її солі –бихромати. Найпоширеніший окисел хромуCr2Про3 –амфотерен. Взагалі-то за умов хром може виявляти валентності від 2 до 6. Широко задіяні лише сполуки трьох- ішестивалентного хрому.

>Хром має усіма властивостями металу – добре проводить тепла і електричний струм, має характерний металевий блиск. Головна особливість хрому – його опірність дії кислот і кисню.

З цією, хто постійно оперує хромом, стала притчею у язицех ще одне його особливість: за нормальної температури близько37°C деякі фізичні властивості цього металу різко, стрибкоподібно змінюються. Під час цієї температурі – явно виражений максимум внутрішнього тертя і мінімум модуля пружності. Майже також різко змінюютьсяелектросопротивление, коефіцієнт лінійного розширення,термоелектродвижущая сила.

Пояснити цю аномалію науковці поки що неспроможні.

Відомі чотири природних ізотопу хрому. Їх масові числа 50, 52, 53 і 54. Частка найпоширенішого ізотопу 52>Cr – близько 84%

>Хром в сплавах

 

Мабуть, було б протиприродним, якби оповідання про застосуванні хрому та її сполук почався не зі стали, і з чогось іншого.Хром – одне із найбільш важливих легуючих елементів, застосовуваних чорної металургії. Добавка хрому до звичайнихсталям (до 5%Сr) покращує їх фізичні властивості і робить метал більш сприйнятливою термічній обробці.Хромомлегируют пружинні, ресорні, інструментальні,штамповие ішарикоподшипниковие стали. Вони (крімшарикоподшипникових сталей) хром присутній разом із марганцем, молібденом, нікелем, ванадієм. Ашарикоподшипниковие стали містять лише хром (близько 1,5%) і вуглець (близько 1%). Останній утворює з хромомкарбиди виняткової твердості:Cr3З.Cr7З3 іCr23З6. Вони надають шарикопідшипникової стали високу зносостійкість.

Якщо зміст хрому в стали підвищити до 10% і більше, сталь стає більш стійкої до окислювання і корозії, але тут набирає чинності чинник, що можна назвати вуглецевим обмеженням. Здатність вуглецю пов'язувати велику кількість хрому призводить до збідніння стали цим елементом. Тому металурги виявляються постала дилема: хочеш отриматикоррозионную стійкість –уменьшай зміст вуглецю і утрачай на зносостійкості і твердості.

Нержавіюча сталь найпоширеніша марки містить 18% хрому і побачили 8-го% нікелю. Зміст вуглецю у ній дуже невелика – до 0,1%.Нержавеющие стали добре протистоять корозії і окислювання, зберігають міцність при високих температур. З аркушів такий стали зроблено скульптурна група В.І. Мухіної «Робітник і колгоспниця», яка встановлена у Москві у Північного входу на Виставку досягнень народного господарства.Нержавеющие стали широко використовують у хімічної промисловості та нафтової промисловості.

>Високохромистие стали (містять 25...30%Cr) мають особливої стійкістю до окислювання за високої температури. Їх застосовують виготовлення деталей нагрівальних печей.

Тепер кілька слів про сплавах з урахуванням хрому. Це сплави, містять понад 50 відсотків% хрому. Вони мають дуже високимжаропрочностью. Однак вони є дуже великі недолік, який зведе нанівець всі переваги: ці сплави дуже чутливі до поверховим дефектів: досить з'явитисяцарапине,микротрещине, і виріб швидко зруйнується під навантаженням. Більшість сплавів подібні недоліки усуваютьсятермомеханической обробкою, але сплави з урахуванням хрому такій обробці не піддаються. З іншого боку, занадто тендітні при кімнатної температурі, що також обмежує можливості їх застосування.

Більше цінні сплави хрому з нікелем (у яких часто вводяться яклегирующие добавки та інші елементи). Найпоширеніші сплави цієї групи –нихроми містять до 20% хрому (інше нікель) і застосовуються виготовлення нагрівальних елементів. Унихромов – велике для металівелектросопротивление, при пропущенні струму вони сильно нагріваються.

Добавка дохромоникелевим сплавів молібдену і кобальту дозволяє їм отримати матеріали, які мають високоїжаропрочностью, здатністю виносити великих навантажень при650...900°C. З положень цих сплавів роблять, наприклад, лопатки газових турбін.

>Жаропрочностью, мають такожхромокобальтовие сплави, містять 25...30% хрому. Промисловість використовує хром як і матеріал для антикорозійних і декоративних покриттів.

Головна хромова руда –хромит використовують і у виробництві вогнетривів.Магнезитохромитовие цеглини хімічно пасивні ітермостойки, вони витримують багаторазові різкі зміни температур. Тому і використав конструкціях склепінь мартенівських печей. Стійкістьмагнезитохромитових склепінь в 2...3 рази більше, ніждинасових.

>Динас – кислий вогнетривкий цегла, у якому незгірш від 93% кремнезему.Огнеупорностьдинаса1680...1730°C. У яка вийшла 1952 р. 14-му томі Великий Радянської Енциклопедії (2-ге видання) динас названо незамінним матеріалом для склепінь мартенівських печей. Це твердження можна вважати застарілим, хоча динас і він широко застосовується у якістьогнеупора.

Хіміки отримують зхромита переважнобихромати калію і натрію До2>Cr2>O7 іNa2>Cr2>O7.

>Бпхромати і хромові галунKCr(SO4); застосовуються длядубления шкіри. Звідси й йде назва «хромові» чоботи. Шкіра.дубленная хромовими сполуками, має гарним блиском, міцна та зручна використання.

З хромату свинцюРbCrО4. виготовляють різні барвники.Раствором біхромату натрію очищують і цькують поверхню сталевого дроту передцинкованием, і навітьосветляют латунь.Хромит та інші сполуки хрому широко застосовують у ролі барвників керамічної глазурі і скла.

Нарешті, з біхромату натрію отримуютьхромовую кислоту, що використовується як електроліту прихромировании металевих деталей.

Що ж далі?

 

>Хром у майбутньому збереже своє значеннялегирующая добавка до сталі та як дляметаллопокритий; не втратять цінності й сполуки хрому, використовувані у хімічній і вогнетривкої промисловості.

Набагато складніше стан справ зі сплавами з урахуванням хрому. Велика тендітність і виняткова складність механічного оброблення доки дозволяють широко застосовувати ці сплави, хоча щодожаропрочности і зносостійкості можуть позмагатися із будь-якими матеріалами. Останніми роками позначився новий направлення у виробництвіхромсодержащих сплавів – легування їх азотом. Цей зазвичай шкідливий в металургії газ утворює з хромом міцні сполуки –нитриди.Азотированиехромистих сталей підвищує їх

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

  • Реферат на тему: Хімічний мову
    Федеральне агентство за освітою Калузький державний педагогічний університет ім. >К.Э.
  • Реферат на тему: Хімічна рівновага
    Хімічне рівновагу. Якщо змішати газоподібні водень і кисень, то взаємодія з-поміж них у звичайних
  • Реферат на тему: Хімія без вибухів
    >УЛЬЯНОВСКИЙ ІНСТИТУТ ПІДВИЩЕННЯ КВАЛІФІКАЦІЮ І >ПЕРЕПОДГОТОВКИ >РАБОТНИКОВ ОСВІТИ ПРОГРАМА >КУРСА
  • Реферат на тему: Хімія білка
    ХІМІЯ >БЕЛКА >Биохимия - це наука про хімічних і фізико-хімічних процесах, які у живих організмах й
  • Реферат на тему: Хімія в пошуках альтернативних джерел енергії
    Федеральне агентство за освітою й науці РФ Омський Державний >Педагогогический Університет Кафедра

Нові надходження

Замовлення реферату

Реклама

Навігація