VI группа побочная подгруппа Периодической системы Д. И. Менделеева (хром, молибден, вольфрам)

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУ ВПО «Нижегородский государственный педагогический университет»

Курсовая работа на тему:

«VI группа побочная подгруппа Периодической системы Д. И. Менделеева

(хром, молибден, вольфрам)»

Выполнила:

студентка III курса ЕГФ

Безрукова А. И.

Проверил:

доцент кафедры н/х и МОХ

Тростин В. Л.

Нижний Новгород

2011

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..1

Глава I. Хром

1. Распространение в природе…………………………………………………...4

2. Физические свойства…………………………………………………………..5

3. Химические свойства………………………………………………………….7

4. Соединения хрома……………………………………………………………..9

              4.1 Оксиды………………………………………………………………….9

              4.2 Гидроксиды……………………………………………………………11

              4.3 Кислоты………………………………………………………………..12

              4.4 Соли……………………………………………………………………12

5. Получение……………………………………………………………………..13

6. Применение…………………………………………………………………....16

              6.1 Хромирование…………………………………………………………17

              6.2 Сплавы…………………………………………………………………18

Глава II. Молибден

1. Распространение в природе…………………………………………………..21

2. Физические и химические свойства…………………………………………21

3. Важнейшие соединения………………………………………………………26

4. Получение и применение молибдена и его соединений…………………....30

Глава III. Вольфрам

1. Распространение в природе…………………………………………………..34

2. Физические свойства………………………………………………………….34

3. Химические свойства…………………………………………………………35

4. Важнейшие соединения………………………………………………………36

5. Получение и применение вольфрама и его соединений……………………37

Литература……………………………………………………………………….40

Введение

Побочную подгруппу VI группы Периодической системы Д. И. Менделеева составляют металлы: хром, молибден и вольфрам. Хром возглавляет побочную подгруппу 4 группы. Его электронная формула +24Cr 1s2|2s2|2p6|3s2|3p6|3d5|4s1

На внешнем энергетическом уровне атомов хрома и молибдена содержится по одному электрону, вольфрама — два электрона, что обусловливает металлический характер этих элементов и отлично от элементов главной подгруппы. В соответствии с числом валентных электронов они проявляют максимальную степень окисления +6 и образуют оксиды типа RO3, которым соответствуют кислоты общей формулы H2RO4. Сила кислот закономерно снижается от хрома к вольфраму. Большинство солей этих кислот в воде малорастворимо, хорошо растворяются только соли щелочных металлов и аммония.

Элементы подгруппы хрома проявляют также степени окисления +5, +4, +3, +2. Но наиболее типичны соединения высшей степени окисления, которые во многом весьма похожи на соответствующие соединения серы. С водородом элементы подгруппы хрома соединений не образуют.

С ростом порядкового номера в подгруппе возрастает температура плавления металлов. Вольфрам плавится при 3390 °С. Это самый тугоплавкий металл. Поэтому его используют для изготовления нитей в электрических лампочках накаливания.

Металлы подгруппы хрома в обычных условиях весьма устойчивы к воздействию воздуха и воды. При нагревании взаимодействуют с кислородом, галогенами, азотом, фосфором, углем, кремнием и др. Известны их многочисленные сплавы с другими металлами. Сплавы и сами металлы — весьма ценные материалы современной техники.

По физическим и химическим свойствам молибден и вольфрам сходны между собой и несколько отличаются от хрома. Химическая активность металлов в ряду хром — молибден — вольфрам заметно понижается.

Хром был открыт в период бурного развития химико-аналитических исследований солей и минералов. В 1766 г. Профессор химии И. Г. Лемманн в Петербурге впервые исследовал «красный сибирский минерал». В те времена этот минерал был обнаружен лишь на Березовском руднике, в 15 км от нынешнего Свердловска. Сейчас этот минерал называют крокоитом, его состав PbCrO4. В то время он послужил причиной разногласий среди ученых. Спорили о его составе более 30 лет, пока французский химик Луи Никола Вокелен не выделил из него металл. Название элемента предложили друзья Л. Вокелена, но оно ему сначала не понравилось, так как металл не отличался ярким цветом. Однако им удалось убедить химика именно в этом названии металла: многие соединения хрома ярко окрашены (греческое слово «хрома» означает цвет, краска). В чистом виде хром был выделен в 1854 г. Немецким химиком Р. Бунзеном при электролизе хлорида хрома CrCl3.

Молибден. Однажды шведскому химику Карлу Шееле прислали для исследования несколько кусков мягкого темно-серого камня под названием «молибдены». Этим словом, начиная со средних веков, вплоть до XVII в., называли минералы: сульфид свинца (галенит) и графит.

Когда химик исследует вещество, он, прежде всего, испытывает действие на него огня, воды, кислот и щелочей. Поэтому К. Шееле, приступив к анализу «молибдены», сначала нагрел ее в пламени. Выделяющийся оксид серы SO2 позволил ему сделать вывод, что в минерале есть сера. Небольшое количество оставшегося от прокаливания желто-белого остатка К. Шееле бросил в стакан с кипящей водой, и остаток почти весь растворился. Это не был оксид свинца, так как последний не растворялся даже в горячей воде. К. Шееле попробовал каплю раствора на вкус: во рту ощущался кислый вкус. Он внес в стакан с исследуемой жидкостью каплю лакмуса: раствор окрасился в красный цвет. Не оставалось сомнений, что в минерале содержится какой-то неизвестный элемент, оксид которого с горячей водой образует кислоту. Так впервые в 1778 г. К. Шееле получил кислородное соединение молибдена MoO3.

В 1790 г. Французский химик Б. Пелльетье выделил из минерала в смеси с различными примесями металлический молибден. Чистый же металл был получен Йенсом Якобом Берцелиусом в 1817 г., и  назван молибденом, а минерал его – молибденитом.

Вольфрам впервые был получен также Карлом Шееле в 1781 г. В минерале, который тогда называли тунгустеном, а впоследствии в честь К. Шееле стали называть шеелитом. Этот тяжелый камень был известен металлургам еще в XIV-XVI вв. Он обычно встречался вместе с оловянным камнем. Горняки и металлурги того времени, занимавшиеся добычей олова, заметили, что присутствие этой тяжелой руды уменьшает выход чистого олова. Поэтому в Скандинавии минерал стали называть «тунгустен», т. е. «пожирающий олово», а в Европе – «вольфрам» (от немецких слов «вольф» - волк и «рум» - пена), что означало «пена разъяренного волка».

К. Шееле не получил вольфрам как индивидуальное вещество, он только выделил из минерала его оксид WO3. В 1783 г. Испанцы браться Ж. Эльгуайр и Ф. Эльгуайр получили металл в чистом виде. Они и назвали его вольфрамом, хотя до сих пор во Франции и Англии этот элемент называют тунгустеном. В России вольфрам впервые был обнаружен в отечественных рудах в 1788 г.

Глава I. Хром.

1. Распространение в природе.

Хром встречается в виде соединений в различных минералах. Наиболее распространен минерал хромит, или хромистый железняк FeCr204, богатые месторождения которого имеются на Урале и в Казахстане. Массовая доля хрома в земной коре составляет 0,03%. Хром обнаружен на Солнце, звездах и в метеоритах.

...Еще в 1766 году петербургский профессор химии И. Г. Леман описал новый минерал, найденный на Урале на Березовском руднике, в 15 километрах от Екатеринбурга. Обрабатывая камень соляной кислотой, Леман получил изумрудно-зеленый раствор, а в образовавшемся белом осадке обнаружил свинец. Спустя несколько лет, в 1770 году, Березовские рудники описал академик П. С. Паллас. «Березовские копи, — писал он, — состоят из четырех рудников, которые разрабатываются с 1752 года. В них наряду с золотом добываются серебро и свинцовые руды, а также находят замечательный красный свинцовый минерал, который не был обнаружен больше ни в одном другом руднике России. Эта свинцовая руда бывает разного цвета (иногда похожего на цвет киновари), тяжелая и полупрозрачная... Иногда маленькие неправильные пирамидки этого минерала бывают вкраплены в кварц подобно маленьким рубинам. При размельчении в порошок она дает красивую желтую краску...».

В 1936 году в Казахстане, в районе Актюбинска, были найдены огромные залежи хромита — основного промышленного сырья для производства феррохрома. В годы войны на базе этого месторождения был построен Актюбинский ферросплавный завод, который впоследствии стал крупнейшим предприятием по выпуску феррохрома и хрома всех марок.

Богат хромистой рудой и Урал. Здесь расположено большое число месторождений этого металла: Сарановское, Верблюжьегорское, Алапаевское, Монетная дача, Халиловское и др. По разведанным запасам хромистых руд Россия занимает ведущее место в мире.

Руды хрома имеются в Турции, Индии, Новой Каледонии, на Кубе, в Греции, Югославии, некоторых странах Африки. В то же время такие промышленные страны, как Англия, Франция, ФРГ, Италия, Швеция, Норвегия, совершенно лишены хромового сырья, а США и Канада располагают лишь очень бедными рудами, практически не пригодными для производства феррохрома. Всего же на долю хрома приходится 0,02% земной коры.

2. Физические свойства.

Хром — серовато-белый блестящий металл по внешнему виду похож на сталь. Из металлов он самый твердый, его плотность 7,19 г/см3, т. пл. 1855 °С. Природный хром состоит из смеси пяти изотопов с массовыми числами 50, 52, 53, 54 и 56. Радиоактивные изотопы получены искусственно.

Хром обладает всеми характерными свойствами металлов — хорошо проводит тепло, почти не оказывает сопротивления электрическому току, имеет присущий большинству металлов блеск. Любопытна одна особенность хрома: при температуре около 37°С он ведет себя явно «вызывающе» — многие его физические свойства резко, скачкообразно меняются. В этой температурной точке внутреннее трение хрома достигает максимума, а модуль упругости падает до минимальных значений. Так же внезапно изменяются электропроводность, коэффициент линейного расширения, термоэлектродвижущая сила. Пока ученые не могут объяснить эту аномалию.

Даже незначительные примеси делают хром очень хрупким, поэтому в качестве конструкционного материала его практически не применяют, зато как легирующий элемент он издавна пользуется у металлургов почетом. Небольшие добавки его придают стали твердость и износостойкость. Такие свойства присущи шарикоподшипниковой стали, в состав которой, наряду с хромом (до 1,5%), входит углерод (около 1%). Образующиеся в ней карбиды хрома отличаются исключительной твердостью — они-то и позволяют металлу уверенно сопротивляться одному из опаснейших врагов — износу. Устойчив к коррозии на воздухе и в воде. Структура кристаллической решетки объемноцентрированная кубическая.

Таблица 1- Физические свойства хрома

3. Химические свойства.

Хром может проявлять в соединениях различные степени окисления — от +1 до +6; из них наиболее устойчивы соединения хрома со степенями окисления +2, +3, +6. Таким образом, в образовании химических связей участвует не только электрон внешнего уровня, но и пять электронов d-подуровня второго снаружи уровня.

Как и у алюминия, на поверхности хрома образуется оксидная пленка Сr2О3. Поэтому хром в разбавленных серной и соляной кислотах начинает растворяться не сразу, а после растворения оксидной пленки:

Cr + 2H+=Cr5+ + H2­

В азотной и концентрированной серной кислотах хром не растворяется, так как его оксидная пленка упрочняется, т. е. хром переходит в пассивное состояние. По этой же причине не взаимодействуют с хромом разбавленные серная и соляная кислоты, содержащие растворенный кислород. Хром пассивируется холодными концентрированными H2SO4 и HNO3, однако при сильном нагревании он растворяется в этих кислотах:

2Cr + 6H2SO4(конц.) = Cr2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Cr + 6HNO3(конц.) = Cr(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

Пассивацию хрома можно устранить очисткой поверхности металла.

При высокой температуре хром горит в кислороде, образуя оксид Cr2О3. Раскаленный хром реагирует с парами воды:

2Cr + ЗН2О = Cr2О3 + ЗН2 ­

Металлический хром при нагревании реагирует также с галогенами, галогеноводородами, серой, азотом, фосфором, углем, кремнием и бором. Например:

Cr + 2HF = CrF2 + H2 ­; 2Cr + N2 = 2CrN

2Cr + 3S = Cr2S3; Cr + Si = CrSi

На воздухе хром совершенно не изменяется. Поэтому хромом с помощью электролиза его соединений покрывают — хромируют — стальные изделия для предохранения их от ржавления и механического износа. Эти же качества хром придает своим сплавам с железом — хромистым сталям. К ним относится нержавеющая сталь, содержащая около 12% хрома.

В быт нержавеющая сталь вошла в виде вилок, ножей и других предметов домашнего обихода. Блестящие, серебристого цвета полосы нержавеющей стали украшают арки станции «Маяковская» Московского метрополитена.

При химических реакциях атом хрома может отдавать, кроме единственного электрона наружного слоя, до 5 электронов предпоследнего слоя, т. е. проявлять высшую степень окисления (+6). Но, как и все элементы с достраивающимся предпоследним слоем атома, хром проявляет несколько значений степеней окисления, т. е. кроме высшего и низшие значения, а именно + 2 и + 3. У металлов с переменной валентностью, как и у элементов одного и того же периода, например III, с возрастанием степени окисления уменьшается радиус иона.

4. Соединения хрома

4.1 Оксиды

Оксид хрома (II) CrO (основной) – это твердое вещество черного цвета, взаимодействующее только с кислотами, сильный восстановитель, чрезвычайно неустойчив в присутствии влаги и кислорода. Практического значения не имеет.

Оксид хрома (III) Cr2O3 (амфотерный) – твердое вещество темно-зеленого цвета, тугоплавкое, температура плавления его 2265°С. Благодаря своей интенсивной окраске и большой устойчивости к атмосферным влияниям он служит прекрасным материалом для изготовления масляных красок – «хромовой зелени». Оксид Cr2O3 входит также в состав полирующих средств. Его можно получить в условиях лаборатории разложением дихромата аммония:

(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O – 516.6 кдж/моль

В воде оксид хрома (III) нерастворим. Амфотерная природа его проявляется лишь при сплавлении с соответствующими соединениями.

Cr2O3 + H2SO4 = Cr2(SO4)3 + H2O

Cr2O3 + 2NaOH = Na2CrO4 + H2O

Образуется при нагревании некоторых соединений хрома (VI), например:

4CrO3 = 2Cr2O3 + 3О2

(NH4)2Cr2O7  = Cr2O3 + N2 + 4H2O

4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

Оксид хрома (III) используется для восстановления металлического хрома невысокой чистоты с помощью алюминия (алюминотермия) или кремния (силикотермия):

Cr2O3 +2Al = Al2O3 +2Cr

2Cr2O3 + 3Si = 3SiO3 + 4Cr

Оксид хрома (VI) CrO3 (кислотный) – темно-малиновые игольчатые кристаллы, ядовит. Получают действием избытка концентрированной H2SO4 на насыщенный водный раствор бихромата калия следующим образом. Наливают в стакан или пробирку 3-5 мл насыщенного раствора дихромата калия и приливают по каплям 5-8 мл концентрированной серной кислоты, охлаждая стакан холодной водой:

K2Cr2O7 + 2H2SO4 = 2CrO3 + 2K2SO4 + H2O

Выпадают темно-красные кристаллы оксида хрома (VI). После охлаждения раствора их отфильтровывают на воронке со стеклянным фильтрующим дном или на асбесте.

Оксид хрома (VI) - сильный окислитель, одно из самых токсичных соединений хрома.

При растворении CrO3 в воде образуется хромовая кислота H2CrO4

CrO3 + H2O = H2CrO4

Кислотный оксид хрома, реагируя со щелочами, образует желтые хроматы CrO42-.

CrO3 + 2KOH = K2CrO4 + H2O

4.2 Гидроксиды

Гидроксид хрома (II) Cr(OH)2 – твердое вещество желтого цвета, проявляет основные свойства, легко вступает в реакцию с кислотами, образуя соответствующие соли. Гидроксид Cr(OH)2 и соли хрома (II) являются сильными восстановителями. Они легко окисляются кислородом воздуха, а при отсутствии окислителя постепенно разлагают воду:

2CrCl2 + 2H2O = 2Cr(OH)Cl2 + H2

Гидроксид хрома (III) Cr(OH)3 – кристаллическое вещество синего цвета, обладает амфотерными свойствами, растворяясь как в кислотах (ведет себя как основание):

2Cr(OH)3 + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 6H2O

так и в щелочах (ведет себя как кислота):

Cr(OH)3 + KOH = K[Cr(OH)4]

Cr(OH)3 + NaOH = NaCrO2 + 2H2O

При прокаливании гидроксида хрома (III) образуется оксид хрома (III) Cr2O3.

2Cr(OH)3  = Cr2O3 + 3H2O

Нерастворим в воде.

Его можно получить действием раствора гидроксида аммония на раствор сульфата хрома (III):

Cr2SO4 + 6NH4OH = 2Cr(OH)3 + 3(NH4)2SO4

4.3 Кислоты

Кислоты хрома, отвечающие его степени окисления +6 и различающиеся соотношением числа молекул CrO3 и H2O, существуют только в виде растворов. При растворении кислотного оксида CrO3, образуется монохромовая кислота (просто хромовая) H2CrO4.

CrO3 + H2O = H2CrO4

Подкисление раствора или увеличение в нем CrO3 приводит к кислотам общей формулы nCrO3 H2O при n=2, 3, 4 это, соответственно, ди-, три-, тетрохромовые кислоты. Самая сильная из них - дихромовая, то есть H2Cr2O7. Хромовые кислоты и их соли- сильные окислители и ядовиты.

Хромовая кислота H2CrO4 в свободном состоянии не выделена; существует только в водном растворе, являясь кислотой средней силы. Соли ее называют хроматами. В водном растворе они окрашены в желтый цвет.

Дихромовая кислота H2Cr2O7 известна тоже только в водном растворе, но соли ее (дихроматы) являются обычными хромовыми препаратами и широко используются для получения различных соединений хрома. Большинство дихроматов окрашено в красно-оранжевый цвет.

4.4 Соли

Различают два вида солей: хромиты и хроматы

Хромитами с общей формулой RCrO2 называются соли хромистой кислоты HCrO2.

Cr(OH)3 + NaOH = NaCrO2 + 2H2O

Хромиты обладают различной окраской - от темно-коричневой до совершенно черной и обычно встречаются в виде сплошных массивов. Хромит мягче многих других минералов, температура плавления хромита зависит от его состава 1545-17300С. Хромит имеет металлический блеск и почти нерастворим в кислотах.

Хроматы - соли хромовых кислот. Это твердые кристаллические вещества. Так, хромат калия K2CrO4 всегда кристаллизуется в виде лимонно-желтых ромбических кристаллов, хорошо растворимых в воде. Соли монохромовой кислоты H2CrO4 называют монохроматами (хроматы) R2CrO4, соли дихромовой кислоты H2Cr2O7 дихроматы (бихроматы) - R2Cr2O7. Монохроматы обычно окрашены в желтый цвет. Они устойчивы только в щелочной среде, а при подкислении превращаются в оранжево-красные дихроматы:

2Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O

Дихромат калия K2Cr2O7 образует оранжевые триклинные кристаллы. Растворимость его в воде при обычной температуре мала и возрастает с повышением температуры. Поэтому соль легко очистить перекристаллизацией. В настоящее время дихромат калия получают обменной реакцией, добавляя к раствору дихромата натрия хлорид калия:

Na2Cr2O7 + 2KCl = K2Cr2O7 + 2NaCl

Хромат аммония (NH4)2CrO4 и дихромат аммония (NH4)2Cr2O7 – твердые вещества. Первое – желтого цвета, второе – оранжевого. Они менее устойчивы, чем соответствующие соли калия. При нагревании до 200°С они разлагаются с образованием зеленого оксида хрома (III).

5. Получение

Металлический хром получают восстановлением оксида хрома (III) при нагревании с алюминием:

Сr2О3 + 2Аl = Аl2О3 +2Сr

Металлический хром получают также электролизом водных растворов соединений хрома.

Основная часть добываемой в мире хромистой руды поступает сегодня на ферросплавные заводы, где выплавляются различные сорта феррохрома и металлического хрома.

Впервые феррохром был получен в 1820 году восстановлением смеси окислов железа и хрома древесным углем в тигле. В 1854 году удалось получить чистый металлический хром электролизом водных растворов хлорида хрома. К этому же времени относятся и первые попытки выплавить углеродистый феррохром в доменной печи. В 1865 году был выдан первый патент на хромистую сталь. Потребность в феррохроме начала резко расти.

Важную роль в развитии производства феррохрома сыграл электрический ток, точнее электротермический способ получения металлов и сплавов. В 1893 году французский ученый Муассан выплавил в электропечи углеродистый феррохром, содержащий 60% хрома и 6% углерода.

В дореволюционной России ферросплавное производство развивалось черепашьими темпами. Мизерные количества ферросилиция и ферромарганца выплавляли доменные печи южных заводов. В 1910 году на берегу реки Сатки (Южный Урал) был построен маленький электрометаллургический завод «Пороги», который стал производить феррохром, а затем и ферросилиций. Но об удовлетворении нужд своей промышленности не могло быть и речи: потребность России в ферросплавах приходилось почти полностью покрывать ввозом их из других стран.

6. Применение

Основная часть добываемой в мире хромистой руды поступает сегодня на ферросплавные заводы, где выплавляются различные сорта феррохрома и металлического хрома.

Хромиты широко используют в огнеупорной промышленности для изготовления огнеупорного хромитового и хромомагнезитового кирпича. Такой кирпич химически пассивен, устойчив при температурах выше 22000С, хорошо выдерживает резкие колебания температур. Магнезитохромитовый кирпич - отличный огнеупорный материал для футеровки (защитной внутренней облицовки) мартеновских печей и других металлургических агрегатов. Своды из хромомагнезитового кирпича выдерживают вдвое больше плавок, чем своды из упорного кварцевого материала.

Химики используют хромиты для получения бихроматов калия и натрия, а также хромовых квасцов, которые применяются для дубления кожи, придающего ей красивый блеск и прочность. Такую кожу называют «хромом», а сапоги из нее «хромовыми». Растворимые в воде хроматы натрия и калия применяются в текстильном и кожевенном производстве, как консерванты древесины (они уничтожают древесные грибки).

Хромовая смесь - сернокислый раствор бихромата калия или натрия используется для мытья химической посуды в лабораториях. Наиболее часто применяется раствор содержащей по массе приблизительно 12 частей K2Cr2O7, 70 частей воды и 22 части H2SO4.

Как бы оправдывая свое название, хром принимает деятельное участие в производстве красителей для стекольной, керамической, текстильной промышленности. Нерастворимые хроматы некоторых металлов (PbCrO4, ZnCrO4, SrCrO4) - прекрасные художественные краски. Богатством оттенков - от розово-красного до фиолетового славится SnCrO4, используемый в живописи по фарфору.

В мире драгоценных камней рубину принадлежит второе место после алмаза. Технология получения искусственного рубина заключается в следующем: в оксид алюминия Al2O3 вводят дозированную добавку оксида хрома (III), - ему-то и обязаны рубиновые кристаллы своим чарующим цветом. Но искусственные рубины ценятся не только за свои «внешние данные»: рожденный с их помощью лазерный луч способен буквально творить чудеса.

Оксид хрома (III) позволил тракторостроителям значительно сократить сроки обкатки двигателей. Обычно эта операция, во время которой все трущиеся детали должны «привыкнуть» друг к другу, продолжалась довольно долго и это, конечно, не очень устраивало работников тракторных заводов. Выход из положения был найден, когда удалось разработать новую топливную присадку, в состав которой вошел оксид хрома (III). Секрет действия присадки прост: при сгорании топлива образуются мельчайшие абразивные частицы оксида хрома (III), которые, оседая на внутренних стенках цилиндров и других подвергающихся трению поверхностях, быстро ликвидируют шероховатости, полируют и плотно подгоняют детали. Эта присадка в сочетании с новым сортом масла позволила в 30 раз сократить продолжительность обкатки.

Замена в рабочем слое магнитофонной пленки оксида железа на частицы оксида хрома (III) позволила резко улучшить качество звучания, пленка стала надежнее в работе.

Фотоматериалы и лекарства, катализаторы для химических процессов и металлические покрытия - всюду хром оказывается «при деле». О хромовых покрытиях следует рассказать подробнее.

6.1 Хромирование

Давно было замечено, что хром не только отличается большой твердостью (в этом отношении у него нет конкурентов среди металлов), но и хорошо сопротивляется окислению на воздухе, не взаимодействует с кислотами. Тонкий слой этого металла попробовали электролитически осаждать на поверхность изделий из других материалов, чтобы предохранить их от коррозии, царапин и прочих «травм». Однако хромовые покрытия оказались пористыми, легко отслаивались и не оправдывали возлагаемых на них надежд.

Почти три четверти века бились ученые над проблемой хромирования, и лишь в 20-х годах прошлого столетия проблема была решена. Причина неудач заключалась в том, что используемый при этом электролит содержал трехвалентный хром, который не мог создать нужное покрытие. А вот его шестивалентному «собрату» такая задача оказалась по плечу. С этого времени в качестве электролита начали применять хромовую кислоту - в ней валентность хрома равна 6. Толщина защитных покрытий (например, на некоторых наружных деталях автомобилей, мотоциклов, велосипедов) составляет до 0,1 миллиметра. Но иногда хромовое покрытие используют в декоративных целях - для отделки часов, дверных ручек и других предметов, не подвергающихся серьезной опасности. В таких случаях на изделие наносят тончайший слой хрома (0,0002-0,0005 миллиметра).

Литовские химики разработали способ создания многослойной «кольчуги» для особо ответственных деталей. Тончайший верхний слой этого покрытия (под микроскопом его поверхность и в самом деле напоминает кольчугу) состоит из хрома: в процессе службы он первым «принимает огонь на себя», но пока хром окисляется, проходят многие годы. Тем временем деталь спокойно несет свою ответственную службу.

Хромированию подвергаются не только металлические детали, но и изделия из пластмасс. Подвергнутый испытаниям широко известный полимер - полистирол, «одетый» в хром, стал прочнее, для него оказались менее страшными такие известные «враги» конструкционных материалов, как истирание, изгиб, удар. Само собой разумеется, возрос срок службы деталей.

Существует и другой способ хромирования - диффузионный, протекающий не в гальванических ваннах, а в печах. Первоначально стальную деталь помещали в порошок хрома и нагревали в восстановительной атмосфере до высоких температур. При этом на поверхности детали появлялся обогащенный хромом слой, по твердости и коррозионной стойкости значительно превосходящий сталь, из которой сделана деталь. Но при температуре примерно 1000°С хромовый порошок спекается и, кроме того, на поверхности покрываемого металла образуются карбиды, препятствующие диффузии хрома в сталь. Пришлось подыскивать другой носитель хрома; вместо порошка для этой цели начали использовать летучие галоидные соли хрома - хлорид или иодид, что позволило снизить температуру процесса. Хлорид (или иодид) хрома получают непосредственно в установке для хромирования, пропуская пары соответствующей галоидоводородной кислоты через порошкообразный хром или феррохром. Образующийся газообразный хлорид обволакивает хромируемое изделие, и поверхностный слой насыщается хромом. Такое покрытие гораздо прочнее связано с основным материалом, чем гальваническое.

6.2 Сплавы

Семейство хромовых сплавов весьма многочисленно.

Основные хромовые сплавы