Кислотно-основной характер оксидов и гидроксидов хрома (II), (III), способы получения и свойства. Соли хрома (III), получение и свойства; квасцы; хромиты; получение, свойства

Для хрома характерны степени окисления +3 и в меньшей мере+6, а для молибдена и вольфрама, наиболее характерна высшая степень окисления, т.е. +6. Возможны также соединения хрома и его аналогов со степенью окисления 0, +1, +2, +4, +5.

При низких степенях окисления для хрома более характерны катионные комплексы, а при высоких– анионные комплексы.

Соединения Сr(II) получают восстановлением соединений Сr(III), например водородом в момент его выделения в растворе или нагреванием в атмосфере H2.

Наиболее устойчивой степенью окисления хрома является +3. Координационное число хрома(III) равно шести, а его структурные единицы имеют форму октаэдров. Большинство соединений хрома(III) интенсивно окрашены.

Оксид хрома (III) Cr2O3 - темно-зеленогоцвета порошок, нерастворимый в воде, кислотах и щелочах. Для превращения его в водорастворимое соединение используют обычно предварительное сплавление с К2S2О7 или щелочью.

По кристаллической структуре Cr2O3 подобен оксиду алюминия и также является амфотерным оксидом.

Получают Cr2O3 синтезом из простых веществ, а также термическим разложением гидроксида, дихромата аммония или восстановлением дихроматов щелочных металлов углеродом или серой.

 

Так как Сr2O3 нерастворим в воде, его гидроксид Cr (OH)3 можно получить, например, действуя раствором аммиака на раствор соли Сr (III). При этом образуется серо-голубойаморфный осадок переменного состава, который хорошо растворяется в кислотах и щелочах.

В растворе соли хрома(III) в большей или меньшей степени гидролизуются с образованием гидроксо-аквакомплексов, которые в дальнейшем могут участвовать в процессе полимеризации.

Из водных растворов соли хрома (III) выделяются в виде кристаллогидратов, фиолетовые СrCl3 ×6H2O, CrBr3 ×6H2O;сине-фиолетовые квасцы M Cr (SO4)2×12H2O

Хромиты (хромовые руды) — природные минеральные агрегаты, содержащие хром в концентрациях и количествах, при которых экономически целесообразно извлечение металлического хрома и его соединений.

Темно-красный СrO3 получают при действии на раствор дихромата калия K2Cr2O7 концентрированной серной кислоты.

Триоксид хрома, его свойства, хромовые кислоты; хоматы и дихроматы; их взаимные переходы, получение и свойства.

Соединения хрома (VI) – сильные окислители. В окислительно-восстановительных реакциях они переходят в производные хрома(III)

Темно-красный СrO3 получают при действии на раствор дихромата калия K2Cr2O7 концентрированной серной кислоты.

К2Сr2О7+ Н2SO4= K2SO4+ 2CrO3+ H2O

При нагревании CrO3 легко разлагается с выделением кислорода. Энергичный окислитель и со многими веществами может реагировать со взрывом. Он очень ядовит!

Триоксид хрома CrO3 легко растворяется в воде с образованием сильной хромовой кислоты:

CrO3 + H2O= H2CrO4

Способность иона CrO4 к полимеризации выражена в меньшей степени, тем не менее известны, например, K2Cr2O7 – дихромат. Все они содержат анионы, образованные тетраэдрами, соединенными в цепь. Полихроматы образуются при действии кислот на хроматы. Наибольшее значение имеют дихроматы, которые в отличие от желтых хроматов имеют красно-оранжевую окраску и лучше растворимы в воде.

Взаимные переходы хромата и дихромата можно выразить уравнением обратимой реакции:

2CrO4 2H 2HCrO4 Cr2O72 H2O.

Это равновесие очень подвижно и может быть смещено при изменении характера среды или прибавлении ионов Ва2+, Рb2+, Аg+ вследствие осаждения менее растворимых хроматов.

Соединения молибдена и вольфрама – оксиды и гидроксиды; вольфраматы и молибдаты, способы получения и свойства; изополи- и гетерополикислоты и их соли. Применение простых веществ и соединений.

 

Окислительные свойства производных Мо (VI) и W (VI) проявляются лишь при взаимодействии с наиболее сильными восстановителями. Таким образом в ряду соединений Сr(VI) – Мо(VI) – W(VI) ослабевают окислительные и кислотные свойства.

Кислотная природа МоО3 иWO3 проявляется при растворении в щелочах:

ЭО3 + 2КОН= К2ЭО4 + Н2О

Молибденовую Н2МоО4 и вольфрамовую Н2WO4 кислоты получают из солей, соли молибденовой и вольфрамовой кислот бесцветны.

Для Мо(VI) и W (VI) известны многочисленные производные полимерных оксоанионов весьма сложного состава и строения.

При действии щелочей на H2MoO4 (H2WO4) или при сплавлении MoO3 (WO3) со щелочами в зависимости от соотношения количеств реагентов образуются молибдаты (вольфраматы) и изополимолибдаты (изополивольфраматы).

Изополисоединения имеют различный состав, который зависит от условий (температура, концентрация раствора, рН, длительность воздействия).

Для Мо и W характерно образование гетерополикислот, т.е. поликислот, содержащих в анионе, кроме кислорода и молибдена (или вольфрама), еще другой элемент (фосфор, кремний, бор, теллур и др.). Гетерополи соединения образуются при подкислении смеси двух или нескольких простых солей.

 

Применение: Хром, молибден, вольфрам и их соединения широко используются в различных отраслях техники. Металлы применяются в качестве легирующих добавок к сталям. Стали, содержащие хром, молибден, вольфрам, отличаются высокой жаропрочностью, твердостью, износостойкостью, коррозионной устойчивостью.

 

Молибден - незаменимый материал электровакуумной техники, так как он обладает высокой прочностью, очень тугоплавок и впаивается в стекло.

 

Многие соединения Сr, Мо, W применяют в качестве катализаторов, а MoS2 - важный полупроводниковый материал.