§ 50.1. Злучэнні хрому ў розных ступенях акіслення: Злучэнні хрому ў розных ступенях акіслення

§ 50.1. Злучэнні хрому ў розных ступенях акіслення

Паводле правілаў запаўнення атамных арбіталей атам хрому павінен мець электронную канфігурацыю 3d⁴4s². Аднак з прычыны ўстойлівасці d⁵-стану энергетычна больш выгадным аказваецца пераход аднаго электрона з 4s-падузроўню на 3d-падузровень. Таму электронная канфігурацыя атама хрому [Ar]3d⁵4s¹.

У адпаведнасці з гэтым для хрому ў злучэннях з іншымі элементамі дазволены ступені акіслення ад 0 да +6. З іх да ўстойлівых адносяцца +3 і +6, прычым ступень акіслення +3 самая ўстойлівая.

Пра ўстойлівасць менавіта гэтых ступеней акіслення сведчыць састаў прыродных злучэнняў хрому: хромавы жалязняк (хром) $Fe Cr with plus 3 on top subscript 2 straight O subscript 4$ , кракаіт $Pb Cr with plus 6 on top straight O subscript 4$ , хромавая вохра $Cr with plus 3 on top subscript 2 straight O subscript 3$ . Яны з’яўляюцца крыніцамі прамысловага атрымання хрому.

Металічны хром атрымліваюць двума спосабамі: металатэрмічным аднаўленнем і электролізам.

Металатэрмічны спосаб заснаваны на аднаўленні Сr₂О₃ алюмініем або крэмніем:

Cr₂O₃ + 2Al $not stretchy rightwards arrow with t on top$ Al₂O₃ + 2Cr + Q.

Хром — серабрыста-белы бліскучы метал з высокай тэмпературай плаўлення.

Пры нармальных умовах хром хімічна надзвычай устойлівы. Яго нізкая хімічная актыўнасць тлумачыцца ўтварэннем на паверхні масіўнага металу тонкай шчыльнай аксіднай плёнкі, якая перашкаджае дзеянню хімічных рэагентаў.

Актыўнасць хрому павышаецца пры награванні. Пры тэмпературы вышэйшай за 400 °С ён згарае ў кіслародзе з утварэннем Cr₂O₃.

Паколькі хром у радзе актыўнасці металаў размешчаны да вадароду, ён раствараецца ў разбаўленых растворах кіслот. Пры гэтым хром утварае солі, у якіх знаходзіцца ў ступені акіслення +3:

2Cr + 3H₂SО_4(разб) = Cr₂(SО₄)₃ + 3Н₂↑.

У азотнай і канцэнтраванай сернай кіслотах хром пасівіруецца і раствараецца толькі пры награванні:

2Cr + 6H₂SО_4(канц) $not stretchy rightwards arrow with t on top$ Cr₂(SО₄)₃ + 3SО₂↑ + 6Н₂О.

Гідраксід хрому(III) валодае амфатэрнымі ўласцівасцямі і раствараецца ў кіслотах з утварэннем солей хрому. У шчолачах утвараецца ізумрудна-зялёны раствор гексагідроксахрамату:

$Cr left parenthesis OH right parenthesis subscript 3 space plus stack space 3 NaOH space space space space equals space stack Na subscript 3 left square bracket Cr left parenthesis OH right parenthesis subscript 6 right square bracket. with гексагідроксахрамат space натрыю below with space below space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space space$

У найвышэйшай ступені акіслення (+6) хром утварае аксід CrO₃, якому, як паказана вышэй, адпавядаюць дзве кіслаты — хромавая Н₂CrO₄ і дыхромавая H₂Cr₂O₇. Яны існуюць толькі ў растворы.

У ступені акіслення +6 хром утварае два віды солей — храматы (з аніёнам $CrO subscript 4 superscript 2 minus end superscript$ ) і дыхраматы (з аніёнам $Cr subscript 2 straight O subscript 7 superscript 2 minus end superscript$ ). У кіслых растворах існуюць пераважна дыхраматы, якія афарбоўваюць растворы ў аранжавы колер, а ў шчолачных — храматы, якія афарбоўваюць растворы ў жоўты колер (мал. 118.1).

Злучэнні, у якіх хром знаходзіцца ў найніжэйшых ступенях акіслення, выступаюць у якасці адноўнікаў, у найвышэйшай — акісляльнікаў, у прамежкавых — як адноўнікаў, так і акісляльнікаў.

Прадукт аднаўлення злучэнняў хрому ў найвышэйшай ступені акіслення (+6) залежыць ад рН асяроддзя. У кіслым асяроддзі Cr(VI) аднаўляецца да ступені акіслення +3 з утварэннем солей:

4CrO₃ + C₂H₅OH + 6H₂SO₄ = 2Cr₂(SO₄)₃ + 2CO₂ + 9H₂O.

У нейтральным асяроддзі ўтвараецца Cr₂O₃:

4CrO₃ + C₂H₅OH = 2Cr₂O₃ + 2CO₂ + 3H₂O.