Chromium và hợp chất của chromium

I. Vị trí, cấu tạo và tính chất vật lý của chromium

1. Vị trí và cấu tạo của chromium

- Thuộc nhóm VIB, chu kì 4, số thứ tự 24, là kim loại chuyển tiếp.

- Cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹

- Số oxi hóa: +1 đến + 6 (số oxi hóa bền: +2, +3, +6)

2. Tính chất vật lý của chromium

- Màu trắng ánh bạc, cứng nhất trong tất cả các kim loại.

- Khối lượng riêng lớn, khó nóng chảy.

II. Tính chất hóa học của chromium

Ở nhiệt độ thường chromium rất trơ. Khi đun nóng nó tác dụng tốt hơn, chromium có tính khử.

1. Tác dụng với phi kim

Giống như aluminium (Al), trong không khí, chromium tạo ra màng mỏng chromium (III) oxide bền vững bảo vệ.

4Cr  +  3 O₂  \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2 Cr₂O₃

2Cr  +  3Cl₂   \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2CrCl₃

2. Tác dụng với nước

Chromium không tác dụng với nước ở điều kiện thường do có lớp màng oxide mỏng, bền bảo vệ. Vì vậy người ta thường mạ chromium lên sắt để bảo vệ sắt không bị ăn mòn và dùng chromium để chế tạo thép không gỉ.

3. Tác dụng với dung dịch acid

a. Với acid HCl, H₂SO_{4 loãng} tạo muối Cr(II)

Cr + 2HCl → CrCl₂ + H₂

b. Với acid H₂SO₄ đặc nóng, HNO₃ đặc nóng tạo muối Cr(III)

2Cr  + 6H₂SO_{4 (đặc)} \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) Cr₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

Cr  +  6HNO_3 (đặc) \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) Cr(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

Chú ý: Chromium bị thụ động hóa trong H₂SO₄ đặc nguội và HNO₃ đặc, nguội.

4. Tác dụng với dung dịch muối

Chromium trực tiếp đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối.

Cr  +  2AgNO₃ → Cr(NO₃)₂ + 2Ag

III. Ứng dụng của chromium

-  Dùng mạ các chi tiết máy.

-  Sản xuất thép chromium:

+ Thép có chứa 18% Cr là thép không gỉ (inox).

+ Thép chứa từ 25-30% Cr có tính siêu cứng dù ở nhiệt độ cao.

IV. Hợp chất của Chromium (II)

1. Chromium (II) oxide - CrO

- CrO là oxide base: CrO + 2HCl → CrCl₂ + H₂

- CrO có tính khử, để lâu trong không khí bị oxi hóa thành Cr₂O₃

2. Chromium (II) hydroxide - Cr(OH)₂

- Là chất rắn màu vàng

- Có tính khử, trong không khí dễ bị oxi hóa thành Cr(OH)₃

4Cr(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Cr(OH)₃

- Cr(OH)₂ là base: Cr(OH)₂ + 2HCl → CrCl₂ + 2H₂O

3. Muối chromium (II)

Muối chrom (II) có tính khử mạnh: 2CrCl₂ + Cl₂ → 2CrCl₃

V. Hợp chất của chromium (III)

1. Chromium (III) oxide - Cr₂O₃

- Là oxide lưỡng tính, tan trong acid và kiềm đặc

- Cr₂O₃ được dùng để tạo màu lục cho đồ sứ, đồ thủy tinh.

2. Chromium (III) hydroxide - Cr(OH)₃

Cr(OH)₃ là hydroxide lưỡng tính, tan được trong dung dịch acid và dung dịch kiềm

Cr(OH)₃ + NaOH → Na[Cr(OH)₄]

Cr(OH)₃ + 3HCl → CrCl₃ + 3H₂O

3. Muối chromium (III)

- Muối chromium(III) có tính oxi hóa và tính khử.

- Trong môi trường acid, muối chromium (III) có tính oxi hóa và dễ bị khử thành muối chromium (II)

2Cr³⁺ + Zn → 2Cr²⁺ + Zn

- Trong môi trường kiềm, muối chromium (III) có tính khử

2Cr³⁺ + 3Br₂ + 16OH^- → 2CrO₄^2- + 6Br^- + 8H₂O

- Phèn chromium (III) potasssium sulfate, CTHH: K₂SO₄.Cr₂(SO₄)₃.24H₂O có màu xanh tím, dùng để thuộc da, làm chất cầm màu.

VI. Hợp chất của chromium (VI)

1. Chromium (VI) oxide - CrO₃

- CrO₃ là chất rắn, màu đỏ thẫm.

- CrO₃ có tính oxi hóa rất mạnh. Một số chất như S, P, C, NH₃, C₂H₅OH,… bốc cháy khi tiếp xúc với CrO₃

2CrO₃ + 2NH₃ → Cr₂O₃ + N₂ + 3H₂O

- CrO₃ là oxide acid, tác dụng với nước tạo thành hỗn hợp acid

CrO₃ + H₂O → H₂CrO₄ (chromic acid)

2CrO₃ + H₂O → H₂Cr₂O₇ (dichromic acid)

2. Muối chromate và dichromate

- Muối chromate (CrO₄^2-) có màu vàng, muối dichromate (Cr₂O₇^2-) có màu da cam.

- Muối chromate và dichromate có thể chuyển hóa lẫn nhau theo môi trường:

Khi thêm dung dịch acid vào muối chromate (màu vàng) sẽ tạo thành dichromate (màu da cam). Ngược lại, khi thêm dung dịch kiềm vào muối dichromate, sẽ tạo thành chromate.