Хром утворює безліч хімічних сполук, в яких він може перебувати у всіх ступенях окислення від 0 до +6. Сполуки хрому дуже різноманітні за кольором: білі, сині, зелені, коричневі, червоні, жовті, помаранчеві, фіолетові і чорні. Стійкими серед них є лише ті, в яких хром трьох- і шестівалентен.
Хрому окис технічна (оксид хрому (III)) призначається для металургійної та лакофарбової промисловості, для виготовлення грунтовок, фарб і емалей (в тому числі термостійких), а також для виготовлення художніх і друкарських фарб різних типів, фарбування пластмас, виробництва будівельних матеріалів. Твердість кристалів окису хрому порівнянна з твердістю корунду, тому Cr2O3 є діючим початком багатьох шліфувальних і притиральних паст в машинобудуванні, оптичної, ювелірної та годинникової промисловості.
Залежно від області застосування повинні випускатися такі марки і сорти: пігментна - сортів ОХП-1 та ОХП-2; металургійна - сортів ОХМ-0 і ОХМ-1; абразивний - сортів Оха-0, Оха-1 і Оха-2.
Окис хрому пігментний за хімічним складом являє собою майже чисту окис хрому (99,0-99,5% Сг2О3). Колір оливково-зелений з різними відтінками від жовтуватого до синюватого, нерастворима в воді, етиловому спирті, ацетоні, труднорастворім у всіх лугах і кислотах. Як пігмент має високу покривістістю.
Сировина хімічна (Хром VI окис, трехокісь хрому) - чорно-червоні з фіолетовим відтінком кристали - пластини або голки. Застосовується для електролітичного отримання хрому і хромованих виробів, в якості сильного окислювача, зрідка в піросоставах, як окислювач в органічній хімії (у виробництві ізатину, індиго і т. Д.).
хромування
Як його знайшли
Мінерал, що містить хром, був відкритий біля Єкатеринбурга в 1766 р І.Г. Леманном і названий «сибірським червоним свинцем». Зараз цей мінерал називається Крокоитом. Відомий і його склад - РbCrО4. А свого часу «сибірський червоний свинець» викликав чимало розбіжностей серед вчених. Тридцять років сперечалися про його складі, поки, нарешті, в 1797 р французький хімік Луї Нікола Воклен не надала з нього метал, який (теж, до речі, після деяких суперечок) назвали хромом.
Воклен обробив крокоит поташем К2CO3: хромат свинцю перетворився в хромат калію. Потім за допомогою соляної кислоти хромат калію був перетворений в окис хрому і воду (хромова кислота існує лише в розбавлених розчинах). Нагрівання зелений порошок окису хрому в графітовому тиглі з вугіллям, Воклен отримав новий тугоплавкий метал.
Паризька академія наук по всій формі засвідчила відкриття. Але, швидше за все, Воклен виділити не елементарний хром, а його карбіди. Про це свідчить голкоподібний форма отриманих Вокленом світлосірих кристалів.
Назва «хром» запропонували друзі Воклена, але воно йому не сподобалося - метал не відрізнявся особливим кольором. Однак друзям вдалося умовити хіміка, посилаючись на те, що з яскраво забарвлених сполук хрому можна отримувати хороші фарби. (До речі, саме в роботах Воклена вперше пояснена смарагдова забарвлення деяких природних силікатів берилію і алюмінію; їх, як з'ясував Воклен, фарбували домішки сполук хрому.) Так і утвердилося за новим елементом цю назву.
Між іншим, склад «хром», саме в сенсі «забарвлений», входить в багато наукові, технічні і навіть музичні терміни. Широко відомі фотоплівки «ізопанхром», «панхром» і «ортохром». Слово «хромосома» в перекладі з грецького означає «тіло, яке забарвлюється». Є «хроматична» гамма (в музиці) і є гармоніка «хромка».
Три або шість?
Оскільки хром добре пручається окислювання надворі і дії кислот, його часто завдають на поверхню інших матеріалів, щоб захистити їх від корозії. Метод нанесення давно відомий - це електролітичне осадження. Однак на перших порах при розробці процесу електролітичного хромування виникли несподівані труднощі.
Відомо, що звичайні гальванічні покриття наносять за допомогою електролітів, в яких іон наноситься елемента має позитивний заряд. З хромом так не виходило: покриття виявлялися пористими, легко відшаровувалися.
Майже три чверті століття працювали вчені над проблемою хромування і тільки в 20-х роках нашого століття знайшли, що електроліт хромованою ванни повинен містити не тривалентний хром, а хромовую кислоту, тобто шестивалентний хром. При промисловому хромуванні в ванну додають солі сірчаної і плавикової кислот; вільні кислотні радикали каталізують процес гальванічного осадження хрому.
Вчені не дійшли поки до єдиної думки про механізм осадження шестивалентного хрому на катоді гальванічної ванни. Є припущення, що шестивалентний хром переходить спочатку в тривалентний, а потім вже відновлюється до металу. Однак більшість фахівців сходиться на тому, що хром у катода відновлюється відразу з шестивалентного стану. Деякі вчені вважають, що в цьому процесі бере участь атомарний водень, деякі - що шестивалентний хром просто отримує шість електронів.
Декоративні та тверді
Хромові покриття бувають двох видів: декоративні і тверді. Найчастіше доводиться стикатися з декоративними: на годиннику, дверних ручках і інших предметах. Тут шар хрому наноситься на подслой іншого металу, найчастіше нікелю або міді. Сталь захищена від корозії цим подслоем, а тонкий (0,0002. 0,0005 мм.) Шар хрому надає виробу парадний вигляд.
Тверді покриття побудовані інакше. Хром наносять на сталь значно більш товстим шаром (до 0,1 мм), але без підшарів. Такі покриття підвищують твердість і зносостійкість стали, а також зменшують коефіцієнт тертя.
Хромування без електроліту
Є й інший спосіб нанесення хромових покриттів - дифузний. Цей процес йде не в гальванічних ваннах, а в печах.
Сталеву деталь поміщають в порошок хрому і нагрівають в відновлювальної атмосфері. За 4 години при температурі 1300 ° C на поверхні деталі утворюється збагачений хромом шар товщиною 0,08 мм. Твердість і корозійна стійкість цього шару значно більше, ніж твердість сталі в масі деталі. Але цей, здавалося б, простий метод доводилося неодноразово вдосконалювати. На поверхні стали утворювалися карбіди хрому, які перешкоджали дифузії хрому в сталь. Крім того, порошок хрому при температурі близько тисячі градусів спікається. Щоб цього не сталося, до нього домішують порошок нейтрального огнеупора. Спроби замінити порошок хрому сумішшю окису хрому з вугіллям не дали позитивних результатів.
Більш життєвим виявилася пропозиція застосовувати в якості носія хрому його летючі галоїдні солі, наприклад CrCl2. Гарячий газ омиває хромируемое виріб, при цьому йде реакція:
СrСl2 + Fe ↔ FeСl2 + Сr.
Використання летючих галоїдних солей дозволило знизити температуру хромування.
Хлорид (або йодид) хрому отримують зазвичай в самій установці для хромування, пропускаючи пари відповідної галоидоводородной кислоти через порошкоподібний хром або ферохром. Утворився газоподібний хлорид омиває хромируемое виріб.
Процес триває довго - кілька годин. Нанесений таким чином шар набагато міцніше з'єднаний з основним матеріалом, ніж нанесений гальванічно.