Chrom

Chrom to twardy, błękitno-biały metal.

Konfiguracja elektronowa atomu chromu: [Ar] 4s¹ 3d⁵.

W związkach chrom występuje na stopniach utlenienia: II, III i VI.

 

Konfigurację jonu chromu w zależności od stopnia utlenienia w związku przedstawiono poniżej:

II	III	VI
[Ar]3d4	[Ar]3d3	[Ar]

Chrom jest dość aktywny chemicznie. Na powietrzu pokrywa się warstewką tlenku chromu(III) – pasywacja. Wskutek tej ochronnej warstewki tlenku, mimo że jest metalem o ujemnym potencjale elektrochemicznym, w temperaturze pokojowej nie reaguje z wodą, a w reakcji z kwasem solnym i rozcieńczonym siarkowym(VI) tworzy – obok wydzielonego wodoru – związki na II stopniu utlenienia (warunki beztlenowe) lub III stopniu utlenienia(warunki tlenowe), np.
Cr + 2 HCl → CrCl₂ + H₂
2 Cr + 6 HCl + O₂ → 2 CrCl₃ + H₂ +2 H₂O

Chrom pod wpływem stężonego kwasu azotowego(V) i siarkowego(VI) ulega pasywacji.

W temperaturze czerwonego żaru reaguje z parą wodną:
2 Cr + 3 H₂O → Cr₂O₃ + 3 H₂

Powstał tlenek chromu(III), który obok tlenku chromu(II) CrO i tlenku chromu(VI) CrO3 stanowi jeden z 3 podstawowych tlenków chromu. Ich charakter chemiczny zmienia się ze zmianą stopnia utlenienia chromu:

• CrO – charakter zasadowy
• Cr₂O₃ – charakter amfoteryczny
• CrO₃ – charakter kwasowy

Tlenek chromu(II) – czarna substancja – reaguje z kwasami, np.
CrO + 2 HCl → CrCl₂ + H₂O

Tlenek ten po ogrzaniu w obecności tlenu rozżarza się i przechodzi w tlenek chromu(III):
4 CrO + O₂ → 2 Cr₂O₃

Roztwory wodne rozpuszczalnych soli chromu(II) są niebieskie, a soli chromu(III) są szarozielone.

Wodorotlenek chromu(II) – ciemnobrunatna substancja – posiada właściwości zasadowe, czyli reaguje z kwasami, np.
Cr(OH)₂ + 2 HCl → CrCl₂ + 2 H₂O

Tlenek chromu(III) – szarozielona substancja – posiada właściwości amfoteryczne. Potwierdzają to poniższe równania reakcji:
Cr₂O₃ + 6 HCl → 2 CrCl₃ + 3 H₂O
Cr₂O₃ + 2 NaOH + 3 H₂O → 2 Na[Cr(OH)₄]
tetrahydroksochromian(III) sodu

Tlenek ten powstaje podczas termicznego rozkładu wodorotlenku chromu(III):
2 Cr(OH)₃ → Cr₂O₃ + 3 H₂O

Wodorotlenek chromu(III) to szarozielony, galaretowaty osad o właściwościach amfoterycznych. Wytrąca się z roztworów soli chromu(III) pod wpływem amoniaku, np.
CrCl₃ + 3 NH₃ + 3 H₂O → Cr(OH)₃ + 3 NH₄Cl
Cr(OH)₃ + 3 HCl → CrCl₃ + 3 H₂O
Cr(OH)₃ + 3 NaOH → Na₃[Cr(OH)₆]
heksahydroksochromian(III) sodu

Tlenek chromu(VI) – pomarańczowo-czerwona substancja, o charakterze kwasowym, reaguje z wodą tworząc silny, istniejący tylko w roztworze kwas chromowy(VI):
CrO₃ + H₂O → H₂CrO₄

Zakwaszenie tego roztworu spowoduje utworzenie szeregu kwasów polichromowych(VI), z których najważniejszy to kwas dichromowy(VI) H₂Cr₂O₇, również istniejący tylko w roztworze wodnym. Sole tych najważniejszych kwasów to odpowiednio chromiany(VI)– barwa żółta i dichromiany(VI) – barwa pomarańczowa, które można otrzymać w następujących reakcjach:
CrO₃ + 2 NaOH → Na₂CrO₄ + H₂O
chromian(VI) sodu

Chromian(VI) w środowisku kwaśnym jest związkiem nietrwałym i przechodzi w pomarańczowy dichromian(VI):
2 K₂CrO₄ + 2 HCl = K₂Cr₂O₇ + 2 KCl + H₂O

Dichromian(VI) w środowisku zasadowym jest związkiem nietrwałymi przechodzi w żółty chromian(VI):
K₂Cr₂O₇ + 2 KOH = 2 K₂CrO₄ + H₂O

Podsumowując można stwierdzić, że w roztworze wodnym obserwuje się zależność występowania jonów chromianowych(VI)i dichromianowych(VI) od pH roztworu.

Chromiany(VI) i dichromiany(VI) posiadają właściwości utleniające,np.
3 Na₂SO₃ + K₂Cr₂O₇ + 4 H₂SO₄ → 3 Na₂SO₄ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 4 H₂O

Niektóre sole chromu ulegają termicznemu rozkładowi, np.
(NH₄)₂Cr₂O₇ → N₂ ↑ + Cr₂O₃ + 4 H₂O
Doświadczenie to nosi nazwę „wulkanu chemicznego”.

Właściwości utleniająco-redukujące związków chromu zmieniają się ze zmianą stopnia utlenienia chromu w związku:

• związki chromu(II) są reduktorami.
• związki chromu(III) w zależności od doboru pozostałych reagentów mogą pełnić rolę utleniacza, jak i reduktora,
• związki chromu(VI) są utleniaczami.