Chromi

"Chromium" chuyển hướng đến đây. Đừng nhầm lẫn vớiChromium (trình duyệt).

Chromi,24Cr
Quang phổ vạchcủa chromi
Tính chất chung
Tên,ký hiệu	Chromi, Cr
Hình dạng	Ánh bạc
Chromi trongbảng tuần hoàn
- ↑ Cr ↓ Mo Vanadi←Chromi→Mangan
Số nguyên tử(Z)	24
Khối lượng nguyên tử chuẩn(±)(Ar)	51,9961(6)
Phân loại	kim loại chuyển tiếp
Nhóm,phân lớp	6,d
Chu kỳ	Chu kỳ 4
Cấu hình electron	[Ar] 3d54s1
mỗi lớp	2, 8, 13, 1
Tính chất vật lý
Màu sắc	Ánh bạc
Trạng thái vật chất	Chất rắn
Nhiệt độ nóng chảy	2180K​(1907 °C, ​3465 °F)
Nhiệt độ sôi	2944 K ​(2671 °C, ​4840 °F)
Mật độ	7,19g·cm−3(ở 0 °C, 101.325kPa)
Mật độ ở thể lỏng	ở nhiệt độ nóng chảy: 6,3 g·cm−3
Nhiệt lượng nóng chảy	21,0kJ·mol−1
Nhiệt bay hơi	339,5 kJ·mol−1
Nhiệt dung	23,35 J·mol−1·K−1
Áp suất hơi P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ở T (K) 1656 1807 1991 2223 2530 2942
Tính chất nguyên tử
Trạng thái oxy hóa	6,5, 4,3,2,1, 0, -1, -2, -4​Acidmạnh
Độ âm điện	1,66 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa	Thứ nhất: 652,9 kJ·mol−1 Thứ hai: 1590,6 kJ·mol−1 Thứ ba: 2987 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trị	thực nghiệm: 128pm
Bán kính liên kết cộng hóa trị	139±5 pm
Thông tin khác
Vận tốc âm thanh	que mỏng: 5940 m·s−1(ở 20 °C)
Độ giãn nở nhiệt	4,9 µm·m−1·K−1(ở 25 °C)
Độ dẫn nhiệt	93,9 W·m−1·K−1
Điện trở suất	ở 20 °C: 125 n Ω·m
Tính chất từ	Phản sắt từ(gần giống:Sóng mật độ xoay tròn)
Mô đun Young	279 GPa
Mô đun cắt	115 GPa
Mô đun khối	160 GPa
Hệ số Poisson	0,21
Độ cứng theo thang Mohs	8,5
Độ cứng theo thang Vickers	1060 MPa
Độ cứng theo thang Brinell	1120 MPa
Số đăng ký CAS	7440-47-3
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính:Đồng vị của Chromi
Iso NA Chu kỳ bán rã DM DE(MeV) DP 50Cr 4.345% 50Cr ổn định với 50neutron 51Cr Tổng hợp 27,7025ngày ε – 51V γ 0.320 – 52Cr 83.789% 52Cr ổn định với 28neutron 53Cr 9.501% 53Cr ổn định với 29neutron 54Cr 2.365% 54Cr ổn định với 30neutron

Chromi(bắt nguồn từ từ tiếng Phápchrome/kʁom/,cách viết cũ:crôm)là mộtnguyên tố hóa họctrongbảng tuần hoàncó ký hiệuCrvàsố hiệu nguyên tửbằng 24, là nguyên tố đầu tiên của nhóm 6, là 1kim loạicứng, giòn, có độ nóng chảy cao. Bề mặt chromi được bao phủ bởi 1 lớp màng mỏng Cr₂O₃,nên có ánh bạc và khả năng chống trầy xước cao.

Hợp chấtchromi được sử dụng lần đầu tiên bởi ngườiTrung Quốcvào khoảng 2000 năm trước, thuộc triều đạinhà Tần.Cụ thể khi khai quậtLăng mộ Tần Thủy Hoàngngười ta đã tìm thấy một số thanh kiếm với lưỡi kiếm được phủ bởi 1 lớp Cr₂O₃dày 10-15micromet,lớp này làm nhiệm vụ bảo vệthanh kiếmkhỏi các tác nhân oxy hóa củamôi trườngtừ bên ngoài trong hơn 2000 năm. Trễ hơn, ở phương Tây, vào năm 1761, khoáng sảnCrocoit(ngoài ra còn được biết đến với tên khác làChìđỏSiberia) được dùng như 1 chất màu trong hội họa, ở dạng bột vụn thìkhoáng sảnnày cómàu vàng,trong khi ở dạng tinh thể thì cómàu đỏ.Vào năm 1797,Louis Nicolas Vauquelinđã điều chế thành công Cr kim loại ở dạng đơn chất từ quặng của nó, mặc dù vẫn còn lẫn khá nhiều tạp chất khiến chokim loạirất giòn, không thể sử dụng vào mục đíchthương mại.Thay vào đó quặng Chromite (thành phần chính là FeCr₂O₄,được biết đến với tên khác làFerrochrome) được sử dụng nhiều hơn trong các ngành công nghiệpluyện kim,từ quặng chromic sau khi tinh chế và người ta dùngphản ứng nhiệt nhômđể điều chế Cr. Chromi được coi là 1kim loạicógiá trịcao bởi tính chống ăn mòn tốt, và độ cứng rất cao, nên nó được dùng như 1 nguyên tố điều chất thêm vào thép nhằm cải thiện khả năng chống ăn mòn và tăng độ cứng, thép có thêm Cr được gọi làthép không gỉhayInox.

Hằng năm, Cr kim loại dùng trong mạ điện và sản xuất thép chiếm đến 85% sản lượng Cr trên toàn thế giới.

Đặc trưng

Chromi là mộtkim loạicứng, mặt bóng, màu xám thép với độ bóng cao và nhiệt độ nóng chảy cao. Nó là chất không mùi, không vị và dễ rèn. Các trạng tháioxy hóaphổ biến của chromi là +2, +3 và +6, với +3 là ổn định nhất. Các trạng thái +1, +4 và +5 là khá hiếm. Các hợp chất của chromi với trạng thái oxy hóa +6 là những chất có tính oxy hóa mạnh và độc tính cao. Trongkhông khí,chromi đượcoxythụ động hóa, tạo thành một lớp mỏng oxide bảo vệ trên bề mặt, ngăn chặn quá trình oxy hóa tiếp theo đối với kim loại ở phía dưới.Chromi có mạng tinh thể lập phương tâm khối

Ứng dụng

Các công dụng của chromi:

• Trong ngànhluyện kim,để tăng cường khả năng chống ăn mòn và đánh bóng bề mặt:
  • như là một thành phần củahợp kim,chẳng hạn trongthép không gỉđể làm dao, kéo.
  • trongmạ chromi,
  • trong quá trìnhanode hóa(dương cực hóa)nhôm,theo nghĩa đen là chuyển bề mặt nhôm thànhruby.
• Làm thuốc nhuộm vàsơn:
  • Chromi(III) oxide(Cr₂O₃) là chất đánh bóng kim loại với tên gọi phấn lục.
  • Các muối chromi nhuộm màu cho thủy tinh thành màu xanh lục củangọc lục bảo.
  • Chromi là thành phần tạo ra màu đỏ củahồng ngọc,vì thế nó được sử dụng trong sản xuất hồng ngọc tổng hợp.
  • tạo ra màu vàng rực rỡ của thuốc nhuộm và sơn
• Là mộtchất xúc tác.
• Chromitđược sử dụng làm khuôn để nunggạch,ngói.
• Các muối chromi được sử dụng trong quá trìnhthuộc da.
• Kali dichromat(K₂Cr₂O₇) là mộtthuốc thửhóa học, được sử dụng trong quá trình làm vệ sinh các thiết bị bằng thủy tinh trong phòng thí nghiệm cũng như trong vai trò của một tác nhân chuẩn độ. Nó cũng được sử dụng làmthuốc cẩn màu(ổn định màu) cho các thuốc nhuộm vải.
• Chromi(IV) oxide(CrO₂) được sử dụng trong sản xuấtbăng từ,trong đóđộ kháng từcao hơn so với các băng bằng oxidesắttạo ra hiệu suất tốt hơn.
• Trong thiết bị khoan giếng như làchất chống ăn mòn.
• Trong y học, như là chất phụ trợ ăn kiêng để giảm cân, thông thường dưới dạng chlorrua chromi(III) haypicolinat chromi(III)(CrCl₃).
• Hexacarbonyl chromi (Cr(CO)₆) được sử dụng làm phụ gia choxăng.
• Chromi boride (CrB) được sử dụng làm dây dẫn điện chịu nhiệt độ cao.
• Chromi sulfat (III) (Cr₂(SO₄)₃) được sử dụng như là chất nhuộm màu xanh lục trong các loại sơn, đồgốm sứ,véc nivàmựccũng như trong quy trình mạ chromi.

Làm hợp chất nickel-chromi dùng trong bàn ủi, bếp điện,... (vì nó có nhiệt độ hoạt động khoảng 1000-1100 độ C)

Lịch sử

Vào ngày 26 tháng 7 năm 1761, Johann Gottlob Lehmann đã tìm thấy một khoáng chất màu đỏ da cam tại khu vực thuộcdãy núi Uralvà ông đặt tên cho nó làchì đỏ Siberi.Mặc dù bị xác định nhầm là hợp chất củachìvới các thành phầnselenvàsắt,nhưng trên thực tế nó là chromiat chìvới công thức PbCrO₄,ngày nay được biết dưới tên gọi khoáng chấtcrocoit.

Năm 1770,Peter Simon Pallasđến cùng một khu vực như Lehmann và tìm thấy khoáng chất "chì" đỏ có các tính chất rất hữu ích để làm chất nhuộm màu trong các loại sơn. Việc sử dụng chì đỏ Siberi làm chất nhuộm sơn đã phát triển rất nhanh. Chất nhuộm màu vàng sáng sản xuất từ crocoit trở thành màu trongthời trang.

Năm 1797,Louis Nicolas Vauquelinnhận được các mẫu vật chứa quặng crocoit. Ông đã sản xuất đượcoxidechromi với công thức hóa học CrO₃,bằng cách trộn crocoit vớiacid chlorhydric.Năm 1798, Vauquelin phát hiện ra rằng ông có thể cô lập chromi kim loại bằng cách nung oxide trong lò than củi.Ông cũng phát hiện được các dấu vết của chromi trong các loạiđá quý,chẳng hạn như tronghồng ngọchayngọc lục bảo.

Trongthế kỷ XIX,chromi được sử dụng chủ yếu như là thành phần trong các loại sơn và trong các muối để thuộc da, nhưng hiện nay ứng dụng chủ yếu của nó là trong các hợp kim và việc này chiếm tới 85% sản lượng chromi. Phần còn lại được sử dụng trongcông nghiệp hóa chấtvà các ngành sản xuấtvật liệu chịu lửavà đúc kim loại.

Vai trò sinh học

Chromi hóa trị ba (Cr (III) hay Cr³⁺) là yêu cầu với khối lượng rất nhỏ cho quá trìnhtrao đổi chấtcủađườngtrong cơ thể người và sự thiếu hụt nó có thể sinh ra bệnh gọi làthiếu hụt chromi.Ngược lại, chromi hóa trị sáu lại rất độc hại và gây đột biến gen khi hít phải. Cr (VI) vẫn chưa được xác nhận là chất gâyung thưkhi hít phải[1],nhưng ở trạng thái dung dịch nó đã được xác nhận là gây raviêm da tiếp xúcdị ứng (ACD).

Gần đây, người ta nhận thấy rằng chất bổ sung ăn kiêngphổ biến là phức chất củapicolinatchromi sinh ra các tổn thươngnhiễm sắc thểở các tế bào củachuột đồng(phân họ Cricetinae).TạiHoa Kỳ,các hướng dẫn ăn kiêng đã hạ mức tiêu thụ chromi hàng ngày từ 50-200 µg cho người lớn xuống 35 µg (đàn ông) và 25 µg (phụ nữ).

Phổ biến

Crocoit(PbCrO₄)

Quặng chromi

Chromi là nguyên tố phổ biến thứ 21 trong vỏ Trái Đất với nồng độ trung bình 100ppm.Các hợp chất chromi được tìm thấy trong môi trường dobào mòncác đá chứa chromi và có thể được cung cấp từ nguồn núi lửa. Nồng độ trong đất nằm trong khoảng 1 đến 3000 mg/kg, trong nước biển từ 5 đến 800 µg/lit, và trong sông và hồ từ 26 µg/lit đến 5,2 mg/lit.

Chromi được khai thác dưới dạng quặng chromit (FeCr₂O₄).Gần một nửa quặng chromit trên thế giới được khai thác tạiNam Phi,bên cạnh đóKazakhstan,Ấn ĐộvàThổ Nhĩ Kỳcũng là các khu vực sản xuất đáng kể. Các trầm tích chromit chưa khai thác có nhiều, nhưng về mặt địa lý chỉ tập trung tại Kazakhstan và miền namchâu Phi.

Khoảng 15 triệu tấn quặng chromit dưới dạng có thể đưa ra thị trường được sản xuất vào năm 2000, và được chuyển hóa thành khoảng 4 triệu tấn chromi-sắt với giá trị thị trường khoảng trên 2,5 tỷ đô la Mỹ vào năm này.

Mặc dù các trầm tích chromi tự nhiên (chromi nguyên chất) là khá hiếm, nhưng một vài mỏ chromi kim loại tự nhiên đã được phát hiện.Mỏ Udachnaya tạiNgasản xuất các mẫu của chromi kim loại tự nhiên. Mỏ này là các mạch ống chứa đákimberlitgiàukim cương,và môi trường khử đã đưa ra sự hỗ trợ cần thiết để sản sinh ra cả chromi kim loại lẫn kim cương.

Mối quan hệ giữa Cr(III) và Cr(VI) phụ thuộc chủ yếu vàopHvà các đặc điểmoxy hóacủa vị trí quặng, nhưng trong hầu hết các trường hợp Cr(III) là loại chủ yếu,mặc dù ở một vài nơinước ngầmcó thể chứa tới 39 µg trong tổng chromi với 30 µg là Cr(VI).

Sản xuất

Chromi thu được ở quy mô thương mại bằng cách nung quặng với sự có mặt củanhôm(phản ứng nhiệt nhôm) haysilic.

Hợp chất

Kali dichromatlà một chất oxy hóa mạnh và là hợp chất ưa thích để làm vệ sinh các đồ bằng thủy tinh trong phòng thí nghiệm ra khỏi dấu vết của các chất hữu cơ. Nó được sử dụng dưới dạng dung dịch bão hòa trongacid sulfuricđậm đặc để rửa các thiết bị đó. Tuy nhiên, đối với mục đích này thì dung dịchnatri dichromatđôi khi cũng được sử dụng do độ hòa tan cao hơn của nó (5 g/100 ml ở kali dichromat với 20 g/100 ml ởnatri dichromat).

Màu lục chromi làchromi(III) oxide(Cr₂O₃) màu lục, được sử dụng trong công việc vẽ trên men cũng như trong việc hãm màu thủy tinh.

Màu vàng chromi là chất nhuộm màu vàng có công thức PbCrO₄,được các họa sĩ hay thợ sơn sử dụng.

Acid chromiccó cấu trúc giả thuyết là H₂CrO₄.Cả acid chromic lẫn acid dichromic đều không có trong tự nhiên, nhưng cácanioncủa chúng được tìm thấy trong nhiều loại hợp chất chứa chromi.Chromi trioxide(CrO₃) là trạng tháianhydridecủa acid chromic, được buôn bán trong công nghiệp dưới tên gọi "acid chromic".

Xem thêmCác hợp chất Chromi.

Liên kết năm lần

Chromi đáng chú ý vì khả năng tạo ra liên kết cáccộng hóa trịnăm lần. Trong bài viết trên tạp chíScience,Tailuan Nguyen,một nghiên cứu sinh làm việc cùngPhilip PowertạiĐại học California, Davisđã miêu tả quá trình tổng hợp hợp chất của chromi(I) và gốchydrocarbon,được thể hiện thông quanhiễu xạ tia Xlà có chứaliên kết nămvới độ dài 183,51(4) pm (1,835 angstrom) kết nối 2 nguyên tử chromi tại trung tâm. Điều này được thực hiện thông qua việc sử dụngphối thểmột răng cực kỳ kềnh càng, mà với kích thước của nó có thể ngăn cản sự kết hợp tiếp theo. Hiện tại, chromi là nguyên tố duy nhất mà các liên kết năm lần đã được quan sát.

Hợp chất cócấu trúc Lewisnhư sau

${\rm {Ar-Cr-Cr-Ar}}$

trong đó${\rm {Ar}}$là nhómaryl(${\rm {C_{6}H_{3}{\mbox{-}}2,6(C_{6}H_{3}{\mbox{-}}2,6{\mbox{-}}Pr_{2}^{i})_{2}}}$(${\rm {Pr^{i}}}$làisopropyl)

Đồng vị

Chromi nguồn gốc tự nhiên là sự hợp thành của 3đồng vịổn định; Cr⁵²,Cr⁵³và Cr⁵⁴với Cr⁵²là phổ biến nhất (83,789%). 19đồng vị phóng xạđã được miêu tả với ổn định nhất là Cr⁵⁰cóchu kỳ bán rãtrên 1,8x10¹⁷năm, và Cr⁵¹với chu kỳ bán rã 27,7 ngày. Tất cả các đồng vị phóng xạ còn lại có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 1 ngày và phần lớn là ít hơn 1 phút. Nguyên tố này cũng có 2siêu trạng thái.

Cr⁵³là sản phẩm phân rã do phóng xạ sinh ra củaMn⁵³.Hàm lượng đồng vị chromi nói chung thông thường gắn liền với hàm lượng đồng vịmanganvà có ứng dụng trongđịa chất học đồng vị.Tỷ lệ đồng vị Mn-Cr tăng cường chứng cứ từAl²⁶vàpaladi¹⁰⁷đối với lịch sử sơ kì củahệ Mặt Trời.Các dao động trong các tỷ lệ Cr⁵³/Cr⁵²và Mn/Cr từ một vài mẫu vẫn thạch chỉ ra tỷ lệ ban đầu của Mn⁵³/Mn⁵⁵gợi ý rằng việc phân loại đồng vị Mn-Cr có thể tạo ra từ phân rã tại chỗ (in situ) của Mn⁵³trong các thiên thể hành tinh đã phân biệt. Vì vậy Cr⁵³cung cấp thêm chứng cứ bổ sung cho quá trìnhtổng hợp hạt nhânngay trước khi có sự hợp nhất của hệ mặt trời.

Các đồng vị của chromi cónguyên tử khốitừ 43amu(Cr⁴³) tới 67 amu (Cr⁶⁷). Phương thức phân rã chủ yếu trước khi có đồng vị ổn định (Cr⁵²) làbắt điện tửcòn phương pháp chủ yếu sau đó làphân rã beta.

Cảnh báo

Chromi kim loại và các hợp chất chromi(III) thông thường không được coi là nguy hiểm cho sức khỏe, nhưng các hợp chất chromi(VI) lại là độc hại nếu nuốt/hít phải.Liều tử vong của các hợp chất chromi(VI) độc hại là khoảng nửa thìa trà vật liệu. Phần lớn các hợp chất chromi(VI) gây kích thích mắt, da và màng nhầy, có thể gây bệnh đối với những người có cơ địa dị ứng. Chromi(VI) có trong thành phần của xi măng Porland có thể gây bệnhdị ứng xi măngvới những người có cơ địa dị ứng hoặc có thời gian tiếp xúc qua da thường xuyên và đủ lâu với xi măng. Phơi nhiễm kinh niên trước các hợp chất chromi(VI) có thể gây ra tổn thương mắt vĩnh viễn, nếu không được xử lý đúng cách. Chromi(VI) được công nhận là tác nhân gây ung thư ở người. TạiHoa Kỳ,cuộc điều tra củaErin Brockovichvề việc xả chromi hóa trị 6 vào nguồn nước sinh hoạt là cốt truyện của bộ phim điện ảnh cùng tên.

Tổ chức y tế thế giới(WHO) khuyến cáo hàm lượng cho phép tối đa của chromi(VI) trong nước uống là 0,05miligamtrên mộtlít.

Do các hợp chất của chromi đã từng được sử dụng trongthuốc nhuộmvàsơncũng như trong thuộc da, nên các hợp chất này thông thường hay được tìm thấy trong đất vànước ngầmtại các khu vực công nghiệp đã bị bỏ hoang. Các loạisơn lótchứa chromi hóa trị 6 vẫn còn được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng sửa chữa lạitàu vũ trụvàô tô.

Xem thêm

• Các hợp chất Chromi
• Các khoáng chất Chromi
• Chromi VI