BO GIAO DUC VA D AO TAO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHOA HĨA ~ LD « Ì\ VĂN tốt VI * ˆ DE TAL:
Li THUYET, HE THONG CAU HOI TRAC NGHIEM,
THi NGHIEM BO SUNG NHOM VIB
GVHD : NGUYÊN THỊ KIM HANH
SVTH: ĐỒN TRẤN DUY CƯƠNG
KHĨA 1997-2001
Trang 2
MỤC LỤC
NỘI DUNG TRANG
MS LG ii ai ieee RRR BER Ri aaa ie 3
ĐỜI EM CƠN isd carauianiaancnme nein aon ae eee 5 PHẦN I : LÍ THUYẾT NHĨM VIB CÁC NGUYÊN TỔ (Cr - Mo- W) 6
I Nhật xét chung vẻ các nguyên tổ nhĩm VIB à seo 7 Il Trang thai tu nhién va thanh phan các đồng vị ccccccccccee 9 UTR CRA VEU ce sccscanencnaaeeramimamanneaswnngnisennenaiaeeecics 10)
PAG ARTA 8n CRAP eyecare gc core ner ser cere eee tau nb my sas eaten fants 1]
V Điều chế và ứng dụng D01000910850700211005060100800510151886 13 VP BI CHE úaĂAĂă.Ă.aan 13
An) n6 ốẽẽ ố 13
V:1:3 Điều chế tmolipÚeff:::20025222222002 Gns ween 14 Vib:3 Dido ché vonlramis.2 ise AGERE 15 WS Clinpe: ghana ess isiaté Sons sei sete esis dase Seale Resa ana eRe 16 VI Cae hp chat quan trong eda CFO o.oo cece cece cede cece ee cee eeeeeeeeeee 16
VILL Hosp chat ctl Crom (LID), ccsccscoscccssecscsecossecccsecesecossesenvecessvcssnsevecsee 16
VELA Crometbpoxtt CrO 4g ons Tung " aS VỊ.|.3 Crom(TH0hidroxit Cr(OH): 2-2 2 5 S22 neuen |9
VỊ.1.3€Croinrn 0N MIor0a CN dc c22022007 een 3U
VỊ.1.4 Cromi[lsunfat Crai SỐ): 220022 VI E.Š Crom(THHinnrat Cr( NON):, dải Gqxxx 23 VỊ |.6 Cromiltbsuntua CrS, ., s¿x⁄/3 4t x)GGiSyi10/20X554E2 5600/2202
VỊ 1.7 Nhân xét chung về muối crom (ÍHI) 34
V†.3” Hữ0 Chi tron VỀ eeccc-koiioeeoveeei2ecv22xks42222406586x545xaakEI) Vắ< I 6Š ni VI N ST C arerckeaososseeare-eeoxeseeseexssrsaaio
VIỊ.3.3 Axit cromic và axit policromic Ỗ 26 V1.2.3 M6ts6 mudi cromat va mudi di cromat quan trong at
VI.3,3.1 Kali cromat K»CrO,
và kali đicromat K:Cr3Ư+ ococ cácov , 37
Trang 3V1.2.3.2 Amoni cromat (NH,)-CrO,
và amonl đicromat (NHạ)›Cr‡O+, 30 V1.2.3.3 Bac cromat Ag>CrO,
và bạc đicromat Ag;CrO: 31
VL2.3.4 Chi cromat PbCrO, va bari cromat BaCrO, 32
VI.2.3.5 Cromyl clorua CrO;Cl 32
YI23346Cron(VD peoxiL CON ve cocaŸccec s33
VIEL Hop chat molipđen (VỊ) và vonfram(VÍ) c co pon
VHH.I Molipden trioxit và vonfram trioXII co co Sĩc se cẰĂ 34 VIL2 Axit molipdic và axit vonfÍramic e-.c 5
VH.3 Muối molipđat và muối vonframil 2-5 Ss22x 2s s2 sa 34 VIL4 Mudi polimolipdat va mudi polivonframat .- 36 VILS Molipden hexahalogenua va vontram hexahalogen 3N
PHAN I: HE THONG CAU HỎI TRẮC NGHIỆM 522222 22222 ec 39
| Hệ thơng cẩu hỏi trắc nghiệm c6 ccaÀ Á6c264y0 1005 41020 vs 40 PHAN IIL: CAC THI NGHIEM BỔ SUNG NHĨM VIB 22222 22222 6 56
1 Thi nghi¢m T: Tính khứ của crom(1TD hidroxit, $7
If Thí nghiềm 3 : Điều chế và tính chất của crom( HH) oxit,., 5k
I Thi nghiém 3: Điều chế và tính chất của chì cromait âu
IV Thí nghiệm 4: Tính chất của crom( VI) trong các mơi trường khác nhau
ly 116234 GGs sai 060620140%:813 8664 2twe:x24v4qtt saksttccukga¿te i)
V Thí nghiệm 5 :Điều chế phèn crom-kali 2 0.-0.ccececeeeceeeeeeeeeeesesees 6|
KÉT LUẬN CHUNG VÀ ĐỀ XUẤT, 2 2222222222222 22c 62 TẠI LIEU THAM KHAC 7772777263
Trang 4
LOI CAM ON
Sau mot thei gian tham khdo, tim hidu, cing sự
giip dé tan tink cia ban chi nhigm khoa hda cang ede
thay eo va aac ban sinh vien DHén nay luận vdn ada
em da hoan thank
Em xin chan thanh cằm on
(Phong dao tao Thưởng Dai Hoe Su
Pham ‘Thank Phs Ho Chi Monk Ban chi nhizm khoa và ede thay eo
Ca Vauyén Thi ‘Kim Hanh
Da HN: tink; giup da chi bdo tận tinh tao mọi diều kizn cho em hoan thank luận vdn nay
Cae ban sink vien da đĩng gop nhang y
Kiến quy bau dé luận vdn ngay sảng hoan thien
hon
Trang 6LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Tran Duy Cuong
I NHẬN XÉT CHUNG VỀ CAC NGUYEN TO NHOM VIB
Nhĩm VIB bao gồm các nguyên tế crom( Cr), molipđen (Mo), và vonfram
(W) (nguyên tố vonfram cịn cĩ tên gọi khác là tungsten ), Ching déu là các
nguyên tố thuộc họ d trong các chu kì 4,5 va 6 thuộc các nguyên tế hĩa học hệ thống tuần hồn Một số đặc điểm của các nguyên tố nhĩm VIB
uyên Số thứ tư Cầu hình electron | Năng lượng lon hĩa eV | Bán kinh Thế điện cực chuẩn V
E) | nguyẻntử | nguyên tử I, l; I, nguyên tử A" |E"⁄ |E”⁄E" | E"”⁄ 24 [Arl3đ`4s' 6.76 | 1649 | 30,95 1,27 -074 | -013 43 [Kr] 4d`4s' 7.10 | 1645 |27.13 1,39 - 0,20 - 1,0% ee 04 IXe}4fSd'6s | 7.98 | 17.70 | 24,08 1.40 -015 - | - 009
> Về mặt lí thuyết các nguyên tố này phải cĩ cấu hình electron là (n-l)dỶ nsỶ
nhưng do phụ tầng d pan đạt đến trạng thái bão hịa nên Cr, Mo cĩ cấu hình electron
la 3d°4s' va 40°5s' Riêng với W vẫn cĩ cơ cấu điện tử 5d°6s” do cấu hình 6s” rất
bền
z Do lớp (n-L)d chưa hồn chỉnh nén Cr, Mo, W cĩ nhiều trạng thái oxi hĩa: từ +l đến + 6
Crom cĩ số oxi hĩa đặc trưng nhất là + 3 và kém đặc trưng hơn là + 6 Trong
khi đĩ số oxi hĩa đặc trưng của vonfram và molipđen là + 6
z Năng lượng ion hĩa của các nguyên tố trên cho thấy trong những hợp
chất với số oxi hĩa lớn hơn +2 chúng ít cĩ khả năng tạo liên kết ion,
Z Bán kính nguyên tử tăng từ Cr đến Mo nhưng hấu như khơng đổi khi
chuyển từ Mo đến W, Điều này đã được giải thích do sự cĩ lantanoit Do vậy Mo và
W, về tính chất giống nhau nhiều hơn so với Ctr
> Crom c6 nhiều tính chất giống nhơm và sắt chẳng han Cr va Al tao dude
hidroxit lưỡng tính, muối Cr(11) tương tự muốt Fe(H) ví dụ nh’ CrCl, va FeCl) Ca
Phần ! : Lí Thuyết về nhĩm VIB trang 7
Trang 7LUAN VAN TOT NGHIEP SVTH : Doan Tran Duy Cuong crom và sắt đều tạo nên muối cĩ màu, ví dụ kali ferat K;FeO; màu đỏ, kali cromat K;CrO; cĩ màu vàng Những tính chất giống nhau, tạo ra hợp chất tương tự nhau do bán kính của ion trung tâm quyết định (z,., =0.834”;r , =0.844”;:r =04574°;:r, =0.674”;r =0,644') > Khi so sánh thế điện cực chuẩn cĩ thể thấy được crom và molipđen đều là
Trang 8LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Tran Duy Cuong
Il TRANG THAI THIEN NHIEN VA THANH PHAN CAC DONG VI Cr, Mo, W là những nguyên tố tương đối phổ biến trong thiên nhiên Trong vỏ
quả đất crom chiếm 6 10%, molipđen chiếm 3.10% và vonfram chiếm 6.10”%
tổng số nguyên tử
Khống vật chính của crom là sắt (H) cromit (FeCr:O; hoặc FeO.Cr:O; hoặc
Fe(CrO;)+) và chì cromat (PbCrO¿), khống vật của molipđen là moipđenit (MoS:), của vonfram là silit (CaWO¿ ) và vonframit [(Fc,Mn)WO,|, quặng tonsit PhWO,,
GO nước ta cĩ một mỏ sa khống cromit khá lớn ở Cổ Định Thanh Hĩa cịn rải
rác ở một số tỉnh miền Trung, miền Nam cĩ các mạch quặng bé của Mo, W
Trong cơ thể sống chủ yếu là thực vật cĩ chứa khoảng 10% cromvà 10%
molipđen ( theo khối lượng ) Trong nước biển cĩ 5.10 mg crom, 0,01 mg molipđen
dạng MoO,”, 1.10” mg vonfram ở dạng WO,” (mgilit nước biển)
Crom cĩ 10 đồng vị, các đồng vị thiên nhiên là: “'Cr (4,31%); *“Cr (83,76%);
**Cr (9,55%); **Cr (3,38%), các đồng vị phĩng xạ 'Cr, '”Cr
Trang 9LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTH : Đoản Trần Duy Cường
Il TINH CHAT VAT LI
Cr, Mo và W là những kim loại màu trắng bạc cĩ ánh kim
Một số hằng số vật lí quan trọng của các kim loại Cr, Mo va W
Kim | Txxv.w | Tạ Nhiét thing | Tỉ Đơ cửng Đư dẫn đin | Độ âm
fr E |ŒC) (ÚC hoa Ky/ mol khối | (thang Moxd) | (Hg = 1) điện L Ct 1875 | 2197 368,2 07,2 5.0 07,1 16 Mo 2610 | 5560 669.4 10,2 $5 _—— 302 LB | W 3410 | 5900 876.6 19,3 4.5 19,3 L7 Cả 3 đều là những kim loại năng, dẫn nhiệt và dẫn nhiệt tốt, rất khĩ nĩng chảy và rất khĩ sơi
Về nhiệt độ nĩng chảy crom, vonfram, molipđen đứng đầu trong ba dãy kim loại chuyển tiếp Điều này được giải thích do sự tăng độ hẻn liên kết trong tỉnh thể
kim loại chủ yếu bởi số liên kết kim loại được tạo nên từ số tối đa clectron d độc thân của các nguyên tử Cr, Mo, W,
Cả ba kim loại Cr, Mo và W và các hợp chất của chúng đều độc đặc biệt là các hợp chất cĩ bậc oxi hĩa cao như cromat, đicromat, trioxit, của molipđen và các
molipdat, cdc dung dich vonframat
Cả ba đều kết tính theo hệ thống lập phương tâm khối, cĩ khả năng tạo nên nhifng anion cua poliaxit,
Trang 10
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTH : Đoản Trần Duy Cuong
IV TÍNH CHẤT HĨA HỌC
Hoạt tính hĩa học của các kim loại nhĩm này giảm từ crom đến vonfram, do đĩ khả năng phản ứng với các chất giảm dần
> Ở điều kiện thường cả ba kim loại đều bền vững với khơng khí, hơi ẩm và khí
cacbonic Nguyên nhân là chúng được bảo vệ bởi màng oxit mỏng nhưng rất bến trên bể mặt z nhiệt độ cao cả ba kim loại đều tác dụng với oxi (nhất là dang bột) 4Cr„+ 3O¿¿, 30C 2Cr;O;„,, 2Mon+ 3 Or, OFC 2MoO¿„ 2W„+3O;„ „ỨC 2wo;,,,
Ca ba kim loại khơng phắn ứng trực tiếp với hidro
Khi đun nĩng hồn hợp dạng bột của Cr, Mo, W với bột lưu huỳnh trong
ampun thu được các sunfua cĩ thành phẩn khác nhau như: Cr§, Cr;S;, Cr:S,,
CreSo, CroSx, MoS», WS>, WS
> Với halogen phan ứng xảy ra với các mức độ khác nhau phụ thuộc vào
hoạt tính của các kim loại và các halogen
- Flo cả ba kim loại đều phản ứng trực tiếp ngay cả khi nguội tạo thành: CrF;, CrF;, MoF, WE;,
- —_ Clo phản ứng: khi nung nĩng
- Brom va lốt : Mo khơng phản ứng với tốt, vonfram khơng phản
ứng với cả brom và iốt
> O nhiệt độ cao Cr, Mo, W tác dụng với các nguyên tơ N, C tao thành các
nitrua và cacbua thường là hợp chất kiểu xâm nhập cĩ thành phan khác nhau và cĩ
độ cứng rất lớn
Trang 11
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Đồn Trần Duy Cuong 2000 — 2500°C W+N, =a 22006 sw Mo+cC =—zrén 800°C MoC arias Trén 400°C — wụ
> Ở nhiệt độ (600- 800°C) cả ba kim loại tác dụng với nước giải phĩng các
khí hidro theo các phản ứng sau
2C r + 3 H:O = Cr;yO; + H;†
Mo + 2 HO = MoO, + 2H;7T
W +2H,0 = WO, +2 H,7
>» Crom cé thé tan trong dung dich lodng cha HCI va H,SO, Lic đầu phản
Ứng xảy ra chậm do crom được mang oxit bao vé, khi dun nong thi mang oxit tan ra,
crom dễ dàng phản ứng giải phĩng khí hidro tao mudi Crill) xanh lam và muối này
bị oxi hĩa bởi oxi hấp thụ từ khơng khí tạo thành muối Cr(HH) màu xanh lá cây
2 Cr + 2 HCI = CrCl,+H,7
CrCl, + O; +4HC| =2 Crcl, +2 H,O
z Molipđen, voniram khơng tác dụng với các dung dịch axit trên vì màng oxit bến của chúng
z Crom, molipđen cũng bị “thụ động hĩa ” bởi dung dịch đặc và nguội của axit
nitric, axit sunfuric giống như nhơm và sắt, Khi nung nĩng crom tắc dụng yếu khi
đun sơi phản ứng xảy ra mạnh
I
Cr+4HNO, =—=—- Cr(NO,,+NOfT + 23HO
» Riéng Mo và W tan mạnh trong nước cường thủy và trong hỗn hợp gồm
W + 8 HE + 2 HNO;: = H;WE¿ + 2 NO? + 4 H:O
Trang 12
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTM : Đồn Trần Duy Cường
> Cả 3 kim loại khơng tan trong dung dịch kiểm nhưng tan trong hỗn hợp kiểm nĩng chảy với nitrat hay clorat kim loại kiểm tạo thành crommat, molipđat và
vonframat tương ứng
Mo + Na;CO; +3NaNO, C Na;MoQO¿ + 3 NaNO; + CO; W+3NaNO+23NaOH _È - Na;WO, + 3 NaNO; + HO
Mo+3NaNO;+ 2NaOH ~È—— Na;MoO; + 3 NaNO; + H;O V ĐIỀU CHẾ ỨNG DỤNG
V.1 Điều chế
VỊ.1.1 Điều chế crom
Trong cơng nghiệp lượng lớn kim loại crom được sản xuất từ quặng dưới dạng hợp kim fero-crom( chứa 30-60% crom) Hợp kim này được điều chế
bằng cách khử trực tiếp quặng cromit trong lị điện hoặc lị Ximen-Mactanh
°
FeO.Cr;O; +4C : Fe + 2 Cr +4 COf
Crom tỉnh kiết được điều chế bằng cách chuyển Cr(HI ) dưới dạng quặng cromit thành dung dịch cromat, sau đĩ chuyển thành dung dịch đicromat cuối cùng thành dạng oxit cromic Dùng phương pháp nhiệt nhơm để khử Cr;O; thành Cr, H› khơng khử được Cr;O:
Các giai đoạn điều chế được tĩm lược như sau:
Na ti Nhiệt Al
asCrO, Hịa tan : —— Na;Cr,o,Pun +€ Cr;O, Cr
Trang 13LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trén Duy Cuong
Các phương trình phản ứng xảy ra:
4 FeCr:O; + l6 NaOH +7O; =— §Na;CrO,+2 Fe;O; + 8 H;O
hoc 4FeCr,0,+K,CO,+70, = — 8K,CrO,+2 Fe,0, +80,
Na,Cr,0,+2C = Cr,0,+Na,CO,+COTt
Cr0,+2Al —{— Al,O¿+2Cr
V.1.2 Điều chế molipđen
Trong cơng nghiệp một lượng lớn Mo cũng được sản xuất từ quặng dưới dạng hợp kim fero-molipden (55-60% molipđen ) Hợp kim này được sản xuất
bằng cách dùng Al hay C khử hỗn hợp quặng molipđen, oxit sất và vơi cĩ trong lị điện
2 CaMoO, + Fe,O, +6 Al + CaO = 2 Fe +2 Mo + 3 Ca(AlO:);
Để điều chế molipđen tỉnh khiết tương tự như điều chế crom tình khiết Nguyên tắc chung chuyển các loại quãng thành oxit sau đĩ dùng nhơm hoặc hidro để khử ở nhiệt độ cao
Các giai đoạn điều chế được tĩm lược như sau:
Nướng trone khơng khí Khử với hidro+ nhơm+ cacbon
MoS› =MoO; - > Mo
t cao
đi Na-C a a *
Dun voi Na›CO: Na;MoO, Hoa tan trong _> H›MoO,Đun none Mo.O, Khit Hy y4,,
trong khơng khí Nước loc axit hĩa
Các phương trình phản ứng xảy ra:
2 MoS, +7 O, = 2 MoO, +4 SO;f
2 MoS, + 6 Na,CO, +9 O, = 2 Na»MoO, + 4 Na;SO, + 6 CO,7
Trang 14LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH ; Doan Trần Duy Cuong NazMoO; + H; SO,„ = H;MoO, + Na;SO, H;MoO, MoO, + HO MoO;+ 3H; = Mo + 3 HO
V.I 3 Điều chế vonfram
Trong cơng nghiệp vonfram cũng được sản suất từ quặng dưới dạng hợp kim
f[ero-vonfram, Hợp kim này được sản suất bằng cách dùng than cốc khử hỗn hợp vonframat nghèo và oxit sất ở 1700-1750°C
CaWO, + Fe:O¿+6C=2Fe +W + CaO + CO;Ÿ
Vonfram tính khiết cũng được điều chế như Mo Các giai đoạn điều chế được
tĩm lược như sau:
NaWor “ anit hĩa ` H;WO, đun nĩng wore hidro W a tan 0 Đun với NayCO; * Trong khơng khí Fe,O,
Các phương trình phản ứng xảy ra:
4 FeWO, + 4 Na;CO; = 4 Na;WO, + 2 Fe;O; + 4 CO;Ÿ Na,WO,+2HCI = H,WO,+ +2 NaCl H.WO, wo, + HO WO;+3H; = W+3HạO V.2 Ứng dụng
Do khĩ nĩng chảy nhất trong các kim loại vonfram được dùng làm : sợi tĩc
bĩng đèn điện, âm cực và đối âm cực của ống phát tia X
Do crom là kim loại bến đối với khơng khí và nước nên crom được dùng mạ
dụng cụ bằng kim loại cần cĩ sức chịu đựng tốt hoặc các kim loại để bị ưxi hĩa như : sất, thép Thường dùng phương pháp điện phân với lớp mạ cĩ chiều dày 0,5 mm
Trang 15
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTH : Đbản Trần Duy Cuong
Molipđen được dùng trong kĩ thuật điện chân khơng, để chế tạo chân bĩng
đèn điện Một lượng bé molipđen trong đất tạo điều kiện cho sự lớn lên và phát triển của cây và vi khuẩn nốt sẵn
Cả ba kim loại đều cĩ khả năng tạo thành hợp kim đặc biệt với sắt tạo ra các loại thép đặc biệt cĩ nhiều ứng dụng trong cơng nghiệp và đời sống
Thép dụng cụ chứa 3-4% Cr, thép dụng cụ cắt gọt chứa 20% W, thép crom- vonfram chứa 7,5% Cr, 26% W, 045-0,75% C, thép khéng ri chifal8-25% Cr, 6-10% Ni, 0.18% C, 0.8% Ti
VIL CACHOP CHAT QUAN TRONG CUA CROM
Crom cĩ rất nhiều trạng thái oxi hĩa: -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6 Trong đĩ số oxi hĩa đặc trưng là +3 và kém đặc trưng hơn là +6 Ta chỉ xét các hợp chất cĩ số oxi hĩa bền là +3 và +6
VL1 Hợp chất của crom(HI)
Đây là trạng thái oxi hĩa bến của crom O trạng thái oxi hĩa này crom tạo phức với số phối trí là 6 là đặc trưng nhất, ứng với sự lai hĩa d”sp” Hợp
chất thường cĩ màu xanh
Cấu hình electron của CrỶ": rir 3a° 4s" 4p" Ss p dữ dsp’ ——» tao phức bát diện ` te , ~“ ` 3 , ` he + a"
lon Cr* eG cau hinh electron la 3d° nhung lai bền hơn ion Cr”” cĩ cấu
hinh electron ban bao haa 3d” li do
Trang 16
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trin Duy Cuong
O trang thái cơ bản các obitan d cĩ mức năng lượng như nhau, nhưng trong trường bát diện của phối tử thì chúng bị tách thành hai nhĩm cĩ năng lượng khác nhau Ị d, d E( năng lượng) | — e, dy, " đụ; đ đ, 3 Áo 5 obitan đ cĩ mức nắng lượng bằng nhau ở trang thái cơ bản * £ a ly t 3g dy dy, dy Sự tách mức năng ludng cla cdc obitan d cba Cr* trong truding bat dién A, là thơng số tách tỉnh trường
Các obitan d,, d,, và d„, cĩ mức năng lượng thấp gọi là các obitan t›„ mỗi obitan cĩ mức năng lượng thấp hơn so với trạng thái tự do là =A, SUY ra : CA 4= A, <UÀà, 3 obitan d thấp hơn ra ˆ : Các obian ¿ và dđ, , cĩ mức năng lượng cao hơn gọi là các obitan e, = - ' : 3 Mơi obitan cĩ mức năng lượng cao hơn so với trạng thái cơ ban là củ, suy — 6
ra 2 obitan cao hon =A 2= “ A,=t2DA,
CrỶ* cĩ 3 electron độc thân được xếp vào 3 obitan cĩ nãng lượng thấp tạo
thành một trạng thái bán bão hịa bến vững nên hợp chất của Cr`" cĩ năng lượng thấp ( cĩ lợi ) do đĩ các hợp chất cĩ số oxi hĩa là + 3 của crom rất bền
Trang 17
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTM : Đồn Trần Duy Cương
VL.1.1 Crom(HH) oxit Cr,0,
Dang tinh thể cĩ màu đen ánh kim và cĩ cấu tạo giống ơ - Al;O; (corunđun )
Nhiệt độ nĩng chảy 2265°C và sơi ở 3027°C Dạng vơ định hình là chất bột màu lục
thẳm thường được dùng làm bột mau cho sơn và thuốc vẽ
Cr:O; là oxit lưỡng tính, khơng tan trong nước, tan rất yếu trong axit và kiểm
CraO; chỉ thể hiện lưỡng tính khi nấu chảy với kiểm, cachonat của kim loại kiểm
hay kalihidrosunfat
Cr,O,+2KOH, = 2 KCrO»› + H:O
Kalicromit
Cr,O,+6KHSO, = Crạ( SO,); + 3 K›;SO, + 3 HO
Cr,0O,+Na,CO, = 2 NaCrO, + CO,7
Khi nấu chảy với peoxit kim loại kiểm hoặc với hỗn hợp kim loại kiểm và nitrat hay cloarat kim loai kiểm nĩ biến thành cromat
Cr,0,;+3Na0, = 2Na,CrO,+Na,0
Cr,O,+ 3 NasCO,+3NaNO,; = 2Na,CrO,+3 NaNO,+2CO,7
Cr.O,+4 KOH+KCIO, = 2 K;CrO; + KCI + 2 H:O
Khi đun nĩng với dung dịch của brom trong kiểm hoặc của bromat trong
kiểm nĩ tan và biến thành cromat
5 CryO: + 6 NaBrO, +14 NaOH = LO Na, CrO, +3 Br:+ 7 H:O
Crom(IHH) oxit được điều chế bằng nhiều cách khác nhau:
Trang 18LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTH : Doan Trần Duy Cuong - _ Dùng than cốc hay lưu huỳnh để khử kali đicromat ở nhiệt độ cao ” K;Cr;O; + S : K;Cr 20, +2C CrạO; + K,SO, 2 Cr:O; + K;CO; + CO? ° t
Cr,O, dude ding dé diéu ché crom, ché sdn dau, sdn nude Sdn crom
bến dưới tác dụng của ẩm và nhiệt
Hợp chất crom oxit, crom đưới sự tán trợ của oxit khác như là Al:O; là chất xúc tác quan trọng cho các phản ứng khác nhau
VI,1.3 Crom(1IIH) hidroxit Cr(OH);
Cĩ cấu tạo và tính chất giống như nhơm hidroxit, Cr(OH); là kết tủa nhấy, mau lục nhạt, khơng tan trong nước và cĩ thành phần biến đổi
Là hợp chất lưỡng tính điển hình khi mới điều chế Cr(OH); tan để dàng trong
axit va trong dung dịch kiểm CrOH);+3H,O* = [Cr(OH;),|* Xanh tim C(OH;¿+3OH = [CrOH),|* Luc dam Cr(OH), tan khơng đáng kể trong dung dịch NH:, nhưng tan dễ trong amoniac lỏng tạo thành phức hexaamin CriiOH),+60NH, = [Cr(NH:),](OH);
Cr(OH›); cũng bị oxi hĩa khi cho tác dụng vai Na,O», Br) trong dung dich
kiếm, bột tẩy, nước javen, PbO;, tạo thành cromat cĩ màu vàng
2 Cri(OH), + 3 Na.O, = 3 Na:CrO, + 3 NaOH + 3 H:O 2 Cr(OH), + 3 Br, + LO NaOH 2 Na,CrO, +6 NaBr +8 H,O 2 Cr(OH), + 3 NaOCl + 4 NaOH 2 Na oCrO, + 3 NaCl +5 H,O
2€Cr(OH); +3 PbO; +4 NaOH = 2 Na;CrO; + 3 PbO + 5 HO
trang 19
Tis f ~V Hà M
Khi ng Varta Da Phan
Phan |: Li Thuyét vé nhém VIB [
Trang 19LUAN VAN TOT NGHIEP §VTM : Đồn Trần uy Cuong
Khi đun nĩng Cr(OH); dễ mất nước biến thành oxit
0
2Cr(OH ); Cr,0, +3 HO
Điều crom(III) hidroxit người ta cho một trong các chất NaOH, KOH, NH;,
Na» CO;, Na;S:O¡ tác dụng với dung dịch muối crom(IH) Phản ứng ion chung cĩ
thể viết gọn là
Cr? +3 OH Cr(OH);} VỊ.1.3 Crom(1IH) clorua CrC];,
Là hợp chất crom (HH) thơng dung và quan trọng nhất
CrCl: khan cĩ cấu trúc của polime, gồm những tính thể hình vay, mau tím đỏ,
thăng hoa ở 1047°€ và nĩng chảy ở 1152°C
Muơi khan khĩ tan trong nước lạnh, tan chậm trong nước nĩng nhưng tan rất
a See ?
nhanh khi c6 mation Cr*
- Từ dung dịch nước, muối crom(HH) clorua két tinh & dang hidrat tinh thể CrCl,.HạO Hidrat này cĩ 3 dạng đồng phân khác nhau về cấu tạo, màu
sắc và độ dẫn điện mol
Hexaaquaerom(EIH) clorua |Cr(H;O)„|C1; là những tỉnh thể màu tím xanh,
tan trong nước cho dung dịch màu tím, khĩ tan trong rượu, ete và axeton,
Khơng mất nước khi sấy khơ trên axit sunfuric đặc, chỉ cĩ ba ion CÍ tao ngay kết tủa với ion Ag',
Cloropentaaguacrom(IH) clorua [Cr(H:O1¿Cl|CH:.H:O là những tỉnh thể
màu lục, hút ẩm, mất một phân tử nước khi sấy trên H;SO, đặc, chỉ cĩ hai ion
CÌ tạo ngay kết tủa với lon Ag”
Điclorotetraaquacrom(lHH) clorua [Cr(H;O);C1;|CI.3HạO : là những tỉnh thể màu lục thẫm hút ẩm, mất hai phân tử nước khi sấy trên axit sunfuric đặc, chỉ cĩ một ion CI tạo ngay kết tủa vai ion Ag’
Trang 20LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Đồn Trần Duy Cương
Trong dung dịch nước cĩ cân bằng giữa ba dạng đồng phân của CrCl,.6H,O
(Cr(H:O),|C <———=> ~—s[Cr(H,O),CIJCl, ———_ [Cr(H,0),CL ICI
tim xanh luc nhat luc
Cân bằng này phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của dung dịch Trong dung dịch lỗng và nguội, dạng màu tím bến cịn trong dung đặc và nĩng dạng màu lục bền
Khi nung nĩng ở nhiệt độ cao trong luồng khí clo, CrCl; thăng hoa
Nhưng khi khơng cĩ clo thì phân hủy 2CrCly =——> 2CrCl;ạ+Cl;Ÿ Khi đun nĩng trong khơng khí chuyển thành oxit 4CrCl + 3O; —— 2?23CằO.+6CLÍ Khi tác dụng với hợp chất chứa hidro thì clo trong phân tử được thay thế: 2 CrCl; + 3 H;S = Cr,S, +6 HCI CrCl, + NH, = CrN +3 HCl CrCl, + PH, = CrP + 3 HC! Trong dung dich CrCl; cĩ thể kết hợp với clorua kim loại kiểm tạo nên phức chất màu đỏ hồng Crcl, + 3KC| — K,{Crch]
CrCl; khan được điều chế theo phương pháp sau:
- - Crom tác dụng trực tiếp với khí clo ở 600°C,
2Cr+3 Cl, = 2 CrC];
Trang 21
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTM : Đồn Trần uy Cuong - Cho khí clo qua hỗn hợp gồm Cr;O; và C đun nĩng Cr;O; + 3C + 3C; = 2CrCl, +3CO† - CCl, tac dụng với Cr;O; ở 700-800°C 2 Cr:O;+ 3 CCl, 4 CrCl: + 3 CO;†
Dạng hidrat hĩa CrCl;.HyO được điều chế bằng cách cho Cr(OH); tan trong dung dịch HCI, sau đĩ kết tủa từ dung dịch nước
VỊ.1.4 Crom(1IIH) sunfat Cr›(SO,);
Được diều chế bằng cách khuấy bột nhão Cr(OH); trong dung dịch H;SO/¿
Tinh thể thu được cĩ màu tím Crz(SO,) I§H:O hoặc Cr;ạ(SO,);.6H;O cĩ màu lục Khi đồng kết tỉnh với một số muối sunfat của kim loại hĩa ui l(Na', K*, NH,' Rb', Cs', ) tách ra tính thể phèn crom màu tím thẩm cĩ cơng thức [M›:SO,.Cr›(SO,)!;.234H:O)| Qua phân tích cho thấy cấu trúc của phèn gồm (MÌ(OH›),„|[Cr(OH›)„|(SO,)› Như vậy phèn là một muối kép Phèn cĩ nhiều ứng dụng như : thuộc da, cẩm màu, mạ crom trong đĩ phèn crom-kali cĩ nhiều ứng dụng thực tế,
Phèn crom-kali là những tỉnh thể hình tám mặt, màu tím thẩm Khi ánh sáng
xuyên qua cĩ màu đỏ tía
Nĩ được điều chế bằng cách khử K;Cr;O;: trong dung dịch đã được axit hĩa
bằng H;SO, Tác nhân là SỐ; hoặc C›H;OH phản ứng xảy ra theo phương trình
CrrO+2H +3SO, = 2Cr” +3SO,” + HO
CrrO;`+ЧH' +3CHOH = 2Cr’* +3CH,CHO+7H,0
Hoặc K;Cr:O; + 3 SO; + H;SO, = | K;SO,.Crz(SO,);| + HO
K›;Cr;O; +3 C;H.OH +4 H;SO, = [ K›;SO,.Cr;(SO¿):| +3 CH,CHO +7 H,O
Trang 22LUAN VAN TOT NGHIEP §VTM : Đồn Trần Duy Cương
Để ngồi khơng khí phèn bị lên hoa, phủ một màng mỏng màu tím Khi đun
nĩng đến 100°C phèn bị mất nước tạo màu xanh lục, khi đun nĩng đến 350°C nước kết tỉnh mất hồn tồn , nung quá 350C muối cĩ màu vàng lục khơng cĩ khả năng hịa tan được nữa
VỊ.1.5 Crom (111) nitrat Cr(NO¿);
Được điều chế bằng cách hịa tan Cr(OH), trong axit nitric
Cr(OH); +3 HNO, — Cr(NO,);+ 3 HO
Dung dịch trong ánh sáng phản chiếu cĩ màu tím-xanh da trời, cịn ánh sáng đi qua cĩ màu đỏ
Khi đun nĩng cĩ màu xanh lục, để nguội trở lại màu tím ban đầu
Khi kết tinh trong dung dịch nước hàm lượng nước kết tỉnh thay đổi tùy
theo điều kiện điều chế
Cr(NOh); được dùng làm chất cẩm màu trong kĩ thuật in hoa vào vải,
VỊ.|.6 Crom (1H) sunfua Cr;S;¿
Là chất rắn màu đen, khơng tan trong nước và bị nước phân hủy chậm Cr;S;
thủy phan tao ra Cr(OH),
Cr.S, +6 HO ~ 2 Cr(OH); 4 + 3 HST
Để diều chế Cr›§; khơng thể cho dung dịch muối crom(HÙ) tác dụng với một sunfua tan vì sẽ tạo thành hidroxit do quá trình thủy phân, 3 (NH,);S + 3 CrCl; +6 HO = 23 Cr(OH);v + 6 NH,CI + 3 HS? Các phương pháp điều chế Cr›S: Nung hỗn hợp bột crom với lưu hùàynh trong ống kín Cr,S, 2Cr+3S
hoặc cho hơi H;S qua CrCl; nung đỏ
Trang 23LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTH : Đồn Trần Duy Cuong
=
2CrCl+3HạS —— Cn;§¿+6 HCI
VLL7 n xét chung vé ¡ crom(III
Trên đây ta chỉ xét một số muối crom (III) đặc trưng cĩ nhiều ứng dụng trong đời sống và trong cơng nghiệp
Hầu hết tất cả các muối crom(111) đều độc Nhiều muối crom(III) cĩ cấu tạo
và tính chất giống muối nhơm(IH) cho nên biết tính chất hĩa học của nhơm(IH) cĩ thể suy đốn tính chất của hợp chất crom(HI) Sự giống nhau này được giải thích
bằng sự gần nhau về kích thước của các ion CrỶ" (r = 0,57 A") và AI” (r = 0,61 A") Tuy nhiên do ion Cr’* cĩ trạng thái oxi hĩa trung gian nên ion Cr`” cĩ tính khử khi
tác dụng với các chất oxi hĩa mạnh Crˆ* chuyển thành hợp chất Cr”* cịn AI'* khơng
cĩ khả năng này
Muối crom(III) cĩ độ tan gần muối nhơm (HH), đa số tan trong nước, một số
muối ít tan như: Cry(CO¡a);:, CrPO; và Cs›SO,.Cr;(SO,):.234H›O
Khi kết tỉnh từ dung dịch, muối crom (III) thường ở dạng tỉnh thể hidrat cĩ
thành phần và màu sác biến đổi : ví dụ CrPO,.6H:O cĩ màu tím và CrPO,.2H:O cĩ
màu lục
Muối khan cĩ cấu tạo và tính chất khác với muối ở dạng hidrat: ví dụ CrCl; cĩ
màu tím đỏ tan chậm trong nước trong khi CrCl6HO cĩ màu tím dễ tan trong nước; Cr›(SƠO,); màu hồng tan rất ít trong nước cịn Cr›(SO,):.18H:O cĩ màu tím và dé tan trong nude
Dung dịch muối crom(HHE) cĩ màu tim xanh ở nhiệt đỏ thường nhưng cĩ màu luc khi đun nĩng Màu tím của muối crom(HH) trong tỉnh thể cũng như trong tỉnh thể
hidrat là màu đắc trưng cua ton [(Cr(H,0),}°*
Muối crom(lII) cĩ tính thuận từ, rất bền trong khơng khí khơ, bị thủy phân
mạnh hơn muối crom(H) Do phản ứng thủy phân nên khơng thể điều chế những hợp
chất Cr›S:, Crs(CO;); bằng phản ứng trao đổi vì trong nước luơn tạo nên kết tủa Cr(OH):
Trang 24
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTH : Đbản Trần Duy Cương
Muối crom(IIT) thường tạo nên muối kép giống như muối kép của nhơm Một
trong những muối kép quan trọng cĩ nhiều ứng dụng là phèn crom-kali
K;SO,.Cr;(SO,).24H-O,
V1.2 Hợp chất của crom (VI)
Đây là trạng thái oxi hĩa đặc trưng thứ hai của crom Trạng thái oxi hĩa này khá bển (chỉ kém Cr”*) do ở trạng thái oxi hĩa CrỶ” 6 electron hĩa trị đều tham gia liên kết hĩa học
VỊ,3.1 Crom (VI) oxit hay crom trioxit Cr;O\,
Là những tỉnh thể hình kim màu đỏ thẫm, hút ẩm mạnh và rất độc đối với con người Đây là hợp chất polime (CrO))„ cĩ cấu tạo mạch thẳng tạo nên bởi những tứ
diện CrO, nối với nhau qua hai nguyên tử O chung Cĩ mạng lưới phân tử, tỉnh thể CrO; nĩng chảy ở nhiệt độ 197°C thấp so với CrO và Cr:O; là những hợp chất ion
CrO, kém bền, ở trên nhiệt độ nĩng chảy chúng mất bớt oxi tạo nên một số
oxit trung gian và đến 450ˆC biến thnh Cr;O;,
` ơ ' ơơ ô!
CO, —2 2C „ Cĩ, — TC (ý Go, GB TSC „ (0, — SS€ ¿ CỐ,
CrO; là một anhidric điển hình tan trong nước tạo thành axit cromic
Cro, + H,O H;CrO,
CrO, la chất oxi hĩa mạnh nĩ oxi hĩa nhiều chất như : l›., S, P, C, CO, và
nhiều chất hữu cơ, phản ứng thường gây nổ
Chang hạn rượu etylic, giấy đều bị bốc cháy khi tiếp xúc với tỉnh thể CrO: Tuy nhién CrO, lại tan trong axit axeLc và khơng gây ra hiện tượng gì do đĩ người ta thường dùng dung dịch CrO; trong axit axetic băng để làm chất oxi hĩa
CrO; khơ cĩ thể kết hợp với các khí HF , HCl, tao nén cromyl! florua va
cromyl clorua cĩ cấu tạo và tính chất tương tự sunfunyl
Trang 25
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTH : Đồn Trần Duy Cương
CrO;+2HCÌI ———— CrO,Cl, + H;O
Cromyl clorua
CrO; được diều chế bằng cách: cho H;SO¿¿ tác dụng với dung dịch bão hịa của cromat hay đicromat kim loại kiểm để nguội tỉnh thể tách ra
K;Cr:O; + H:SO, = 2 CrO, + K, SO, + H,O
Dựa vào khả năng oxi hĩa của mạnh của CrO; trong hỗn hợp sufocromic
(gồm hai thể tích bằng nhau của axit sunfuric đậm đặc và dung dịch muối kali đicromat bão hịa ) trong phịng thí nghiệm thường sử dụng hỗn hợp này để rửa sạch
các chất hữu cơ bám trên thành những dụng cụ thủy tính như: bình cầu ống sinh
hàn, cốc, Để tỉnh chế CrO: người ta kết tỉnh lại từ dung dịch nước và sấy khơ ở
70°C
VỊ,2 2 Axit cromic va axit poli cromic,
Axit cromic và axit policromic due diéu ché bing cach cho CrO, tan trong
nước Tùy thuộc vào nồng độ tỉ lệ ta thu được các dung dịch khác nhau, CrO, + HO = H;CrO, màu vàng H;Cr:O; màu da cam H;Cr:©,› màu đỏ H;Cr,O, ; màu đỏ 2 Cro, + H,O 3 CrO, + H:O 4 CrO, + H,O
Tất cả các axit này thn tai trong dung dịch, Muối của chúng bến hơn cĩ thể
tách ra dưới dạng tinh thể Các axit và muối thu được đều rất độc đối với người
Axit cromic cĩ độ mạnh trung bình, muối của nĩ được gọi là muơi cromat
Muối cromat của kim loại kiểm, magiê, amoni tan nhiều trong nước cho dung dich
` ` , a" v ‘ + ~2 a ` ` - - - 2
mau vang, cac mudi cromat cua kim loại kiểm thổ (trừ magiẻ}) và kim loại nặng đéu
Ít tan, ít tan nhất là AgsCrO, BaCrO,, PbCrO,
Trang 26
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTH : Đồn Trần Duy Cương
Khi được axit hĩa, dung dịch cromat biến thành đicromat, nếu được axit hĩa
mạnh hơn thì dung dịch đậm đặc đicromat biến thành tricromat rồi thành tetracrormat Nghĩa là quá trình ngưng tụ tăng lên khi giảm pH của dung dich
2CrO,°+2H* = Cr,0,* + H,0
3Cr.0,7 +2H* = 2CrnOu°+H;O
Khi được kiểm hĩa, dung dịch policromat lần lượt biến ngược trở lại và sau cing thanh cromat
Axit cromic là chất oxi hĩa mạnh, oxi hĩa được SO;, H;S, SnCl;, FeSO,,
HCI, trong đĩ crom(VD biến thành crom(H
Muối cromat bến trong mơi trường kiểm nhưng oxi hĩa mạnh trong mơi trường aXIL
2CrO, + 6H +6e = 2Crđ+ĐHO E=133V CrO, +4H,O +3e = Cr(OH)¿+5OH E =-0,13V Phương pháp chung để điều chế cromat là oxi hĩa hợp chất Cr(IH) trong mơi trường kiểm (đung dịch hoặc thể nĩng chảy) hoặc tác dụng với dung dịch kiểm
VI.2.3 Một số muối cromat và dicromat quan trọng
Những muối cromat và đicromat quan trọng thường gặp nhất là : K;CrOi
NaoCrO,, (NH,):CrO.,, Ag;CrO,, PbCrO,, K›s€r;O¬, Na;Cr:O+, (NH;);Cr;O:,
AgsCr:O; Sau đây ta sẽ xét cụ thể vài muối cĩ ứng dụng trong thực tế
Vi.2.3./ Kali cromat (K»CrO,) va kali dicromat (Ky »CryO>)
K›CrO; là chất ở dạng những tính thể tà phương màu vàng, đồng hình với K;SO, nĩng chảy ở nhiệt độ 968°C, bến ngồi khơng khí
Tan nhiều trong nước cho dung dịch màu vàng, tan trong SỐ: lỏng, khơng tan trong rudu etylic va ete
Trang 27
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Tran Duy Cương
Cĩ phản ứng trung hịa với quỳ Khi tác dụng với axit chuyển thành đicromat, tricromat, tctracromat, theo phản ứng
2 K;CrO, + H,SO, = K;Cr;O; + K;SO, + HO
3 K;Cr;O; + H;SO, = 2 K;Cr;O¿¿ + K;SO, + HạO
4K q4Cr:O, +H ›SO, 3 K;CrO,› + K;SO; + HO
Khi đun nĩng đến nhiệt độ 760°C K;CrO; chuyển thành màu đỏ, để nguội trở lại mầu vàng
K;Cr;O; là chất ở dạng tính thể nam tà màu đỏ da cam, nĩng chảy ở nhiệt độ
398C và ở 500°C đã phân hủy
4 K.Cr,0O, _ 4 K;CrO; +2 Cr;O; +3 O;
Tan nhiều trong nước cho dung dịch cĩ màu da cam và cĩ vi dang, tan trong
SO, long va khéng tan trong rudu etylic
Cĩ độ tan thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ nên dễ kết tình lại trong nước
KsCr;O; khi tác dụng với kiểm thì biến thành K;CrO,
K›;Cr;O; + 3KOH — 2 K,CrO, + H:O
da cam vàng
Sự chuyển hĩa lẫn nhau giữa hai dạng muối cromat và muối dicromat dude giải thích là ion CrO¿Ÿ” dễ kết hợp với proton của axit tạo thành ion HCrO; rồi
những ion này để trùng hợp biến thành ion CrạO;” và H;O, các quá trình này đểu
thuận nghịch
2CrO,* +2: H* = HCO, =: «Cr.0;"' + H0
Trong mơi trường axit cân bằng chuyển dịch về phía bên phải và mơi trường
kiểm chuyển dịch vẻ phía bên trái
Trang 28
LUAN VAN TOT NGHIEP SVTH : Doan Trần Duy Cuong
Cả hai muối K;CrO, và muối K;Cr;O; đều cĩ tính oxi hĩa mạnh, nhất là trong mơi trường axit chúng cĩ tính oxi hĩa giống như axit cromic
K;Cr;O; + 14 HCI = 2 CrCl+2KCI +3Cl;Ÿ+ 7 HạO
K›;CraO; + 3 SO; + HạSO, = Cr:(SO,);+ K;SO, + HO
K;:Cr:O; + 6 FeSO,+ 7 H;SO, = Cr›(SƠ¿); + 3 Fe›(SO,);+ K;SO, + 7 HO K›Cr:O; + 3 C;H:OH + 4 H;SO, = Cr;(SO,); + 3 CHyCHO +K;SO, + 7 HO
Trong tất cả phản ứng trên màu da cam của ion Cr”” trở thành màu tím của ion
CrỶ" Do đĩ trong hĩa phân tích, K;Cr;O; thường được dùng làm chất oxi hĩa để
chuẩn độ các chất khử
Khi oxi hĩa ở mơi trường trung tính, K;CrO; tạo nên Cr(OH);
2 K;CrO,+ 3 (NH,);S + 2 H;O = 23C r(OH); + 3 S‡ +6 NH¡T +4 KOH O trang thai ran, kali dicromat va kali cromat cĩ thể oxi hĩa S, P, C khi đun nĩng
K:Cr:O:+ 2C - K›CO: + Cr:O; + CO?
Nhờ phản ứng này K;Cr;zO; được dùng làm một thành phắn của thuốc đầu
điêm và nguyên liệu để sản suất Cr;O:
Dung dịch K;Cr;O; trong axit H;SO; được gọi là hỗn hợp cromic, được dùng trong thực hành ở phịng thí nghiệm để rửa chai lọ Nĩ làm sạch dễ dàng dầu mỡ khỏi bể mat thủy tinh do oxi hĩa chất này bằng anhidrit cromic tao ra trong phan ứng rồi tẩy đi bằng axit sunfuric đặc
Ngồi cơng dụng trên, KCr:O- cịn được dùng trong cơng nghiệp thuộc đa và
điều chế một số hợp chất của crom
Trang 29
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTH : Đồn Trần Duy Cuong
Kali đicromat cĩ thể điều chế từ quặng cromit qua một quy trình chuyển hĩa
như sau :
Cromit > natri cromat > natri dicromat > kali dicromat
Giai đoạn 1 ; Dùng khơng khí oxi hĩa hỗn hợp nghiển mịn của cromit, sođa
và đá vơi được nung trong lị quay ở nhiệt độ 1000-1300°C
4 Fe(CrO;)> +8 Na;CO; +7 O: =Đ Na:CrO, +2 Fe:O; +8 CO;†
Vai trị của đá vơi trong phản ứng là cho hỗn hợp phản ứng trở nên xốp để cĩ
thể tiếp xúc nhiều khơng khí
Giai đoạn 2: Hịa tan hỗn hợp sản phẩm phản ứng để cĩ dung dịch Na;CrO, rồi axit hĩa để chuyển thành đicromai
2 Na»CrO, +2 H:SO, = Na»Cr,O,; + 2 NaHSO, + H:O
Chat đoạn 3: Chuyển NazCr:O; thành K;Cr:O; là muối ít tan hơn ở nhiệt độ
thường
Na»€CryO; + 2 KCI = K;CrzO;+ 2 NaCl
Kali đicromat cũng cĩ thể điều chế trực tiếp từ quặng cromit khi thay soda dùng trong giải đoạn một bằng K;CO; là muối đắt tiền hơn soda
EeO.Cr:Ơ; + 8 K;CO¿+ 7 O› = 8 K;CrO, + 2 Ee:O; + 8 CO:Ÿ
hoặc cĩ thể điều chế bằng cách cho KOH tác dụng với dung dịch K;Cr;O:
K›sCr:O;+ KOH = K›:CrO, + H:O
VỊ 2.3.” Amonl cromalt (VH.):CrO, và dmeomt đicromat (NH„,I:Cr›š():
Amoni cromat (NH,);CrO,Là những tính thể hình kim vàng ánh dẻ tan
trong nước Để ngồi khơng khí hay phơi khơ bi mat mot phan amoniac và biến
thành (NH,):sCr:O;
(NH,);CrO; khi đun nhanh, bị phân hủy và bốc cháy
Trang 30LUAN VAN TOT NGHIEP SVTH : Doan Tran Duy Cuong
2 (NH,);CrO; = Cr;O; + N;Ÿ + 2 NH;†+ 5 HO
Dang tỉnh khiết được điều chế bằng cách cho dung dịch (NH,);Cr;O; tác
dụng với dung dịch amoniac sau đĩ kết tỉnh ở +59C
(NH,);sCr:O; + 2 NH; + HO = 2(NH,),CrO, > Amonli đicromat (NH,):Cr:O›
Là chất rắn kết tỉnh màu đỏ cam, tan nhiều trong nước, tự bốc cháy ở
168°C tao thanh Cr,O,
(NH,);Cr:O; = Cr;O; + N;†+ 4 HO
(NH,);Cr;O; được điều chế bằng cách : cho dung dịch amoniac tác dụng với dung dịch CrO;
VỊ 2.3.3 Bạc cromat Ag;CrO; và bac dicromat Ag»Cr,0;
» Bac cromat Ag;CrOi,
Là chất hột vơ định hình màu đỏ
Ít tan trong nước nhưng tan nhiều trong axit nitric và trong dung dịch amoniac,
Ag CrO, +2 HNO, =2 AgNO, + H;CrO,
Dạng tính khiết được điều chế bằng cách cho dung dịch AgNO); tác dụng với dung dịch K›;Cr©,
3 AgNO; + K;CrO, = Ag:CrO,‡ +2 KNO;
> Bae dicromat AgsCr,QO,,
Được điều chế bằng cách đun sơi dung dich K,CrO, va dung dich axit
Trang 31LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trin Duy Cường
Khi đun sơi với nước tạo thành Ag;CrO,, để nguội trở về tỉnh thể
Ag;Cr:O: ban đầu Nĩ ít tan trong nước và tan nhiéu trong HNO) VỊ 2.3.4 Chì cromat PbCrO, và bari cromat BaCrO
Đây là 2 cromat khơng tan quan trọng khơng kể đến Ag;CrO, vừa nĩi trên > Chì cromat PbCrO,
Khi mới kết tủa là chất bột màu vàng chanh, tính thể đỏ trong suốt hay
nâu thẩm
Khơng tan trong nước, tan trong dung dich HNO, va dung dich kiểm
Chì cromat tan trong kiểm là do tạo ra hợp chất hidroxoplombit,
PbCrO,+ 4KOH = K;{Pb(OH›);| + K;CrO,
Nhưng nếu lượng kiểm ít lại tạo ra chất khĩ tan 1a chi (I) cromat bazơ : PbCrO,.Ph( OH )›
2 PbCrO, +2 KOH = PbCrO, PbO‡ + K;CrO, + HO
» Bari cromat BaCrQ,
Là chất bột màu vàng, khơng tan trong nước
Dang tinh khiét được điều chế bằng cách cho dung dịch K:Cr:O; tác dụng với hỗn hợp gồm natri axetat và bari clorua
K Cr,O;+2BaCl,+2CH,\COONa+H,0 = 23BaCrO,+v+2KC| + 2NaCl + 2CH,COOH V/.2.3.5 Cromy! clorua CrO,Cl,
La chất lỏng màu đỏ, nhiét d6 néng chay 6 —96,5"C va sdi 6 117°C Day là
một trong những hợp chất đặc trưng cua Cr( V1)
Trang 32
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trén Duy Cương
Là chất oxi hĩa mãnh liệt các hợp chất hữu cơ
CrO;C]; bị thủy phân tạo thành CrO/Ÿ
CrO,Cl, + 2 Hy»O = H)CrO, + 2 HCl
Được điều chế bằng cách :
cho CrO; khơ tác dụng với khí HCI
H;SO.d
CrO, +2 HCl CrO,Cl, + H:O
Đun nĩng kali đicromat với hỗn hợp gồm muối clorua kim loại kiểm trong H;SO; đặc
K; Cr;O; + 4 KCI + 3 H;SO; = 2 CrO;Cl; + 3 K;SO; + 3 HO
VI 2 3.6 Crom( VI)neoxit CrOs
Khi chế hĩa dung dịch cromat kim loại kiểm với dung dịch ete của hỗn hợp HO; 30% và H›SO; người ta thu được một dung dịch mầu xanh chứa CrỠ:
H.CrO, +2 H:O: = CrO, + 3 H:O
Peoxit này chỉ tốn tại trong dung dịch ete, khơng tách ra được dưới dạng tự do
và cĩ cơng thức cấu tạo
¬eZZ
ai “J
Crom peoxit kém bén, phan hiy dé dàng giải phĩng oxi khi tác dụng với các
dung dịch axit, kiếm và kalipemanganat
CrO; + 2 KOH = K:CrO, + H.0+ 0,7
4 CrO‹ + 6H;SO, =2 Cr:(SO,); +6 H:O +7 O;†
4 KMnO, + 5 CrO; + 6 H;SO, = 5 H;CrO; + 2 K;SO; + 4 MnSO,+H;O + 10 0,7
Trang 33
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTH : Doan Trin Duy Cuong Ngồi các số oxi hĩa vừa trình bày ở trên crom cịn tạo các hợp chất với số oxi hĩa là + 2 và +5 Với số oxi hĩa +2 cĩ trong các hợp chất: crom(II)oxit, crom(H)clorua, cromí( lÏ)axetat
Với số oxi hĩa +5 cĩ trong các hợp chất : peoxicromat(V) nhưng với thời gian
cho phép tơi khơng giới thiệu
VII HOP CHAT MOLIPDEN VA VONFRAM (VI)
Molipđen và vonfram tạo nên tương đối nhiều hợp chat da đạng với tất cả các
số oxI hĩa từ 0 đến + 6
Trạng thái oxi hĩa 0W, Mo tạo được các hop chat Mo(CO),, W(CO),, Trạng thái oxi hĩa +2 W, Mo tạo được các hợp chất đihalogen như :
WC]:, MoC]›:, WBr;, MoBir;,
Trạng thái oxi hĩa +3 chúng tạo được các hợp chất: Mo;O;, Mo(OH);,
MoF,, Mo,O,, MoCl,, MoBry,, MoS,, eee
Trang thai oxi héa +4 chiing tao duuic cdc hop chat : MoO), WOs,
MoCh, WCl, MoS; va WS»
Trạng thái oxi hĩa +6 đây là trạng thái bền nhất đối với Mo va W Chúng ta sẻ xét kĩ trong phan sau
VH.I Molipđen trioxit và vonfram trioxit
Molipden trioxit MoO, va vonfram trioxit WO; là những chất ở dạng tính thể
tà phương, MoO; màu trắng cịn WO; màu vàng Tính thể MoO); cĩ cấu tạo lớp được
tạo nên hởi những bát diện MoO, nối với nhau qua hai cạnh chúng và Mo nằm ở tân
của bát diện, cịn tính thể WO: cĩ mạng lưới giống ReO: Chúng bên nhiệt, MoO,
nĩng chảy ở 801C và sơi ở 1150°C, WO/; nĩng chảy ở 1473°€ và sơi khơng phân
hủy ở 1670"
Trang 34LUAN VAN TOT NGHIEP SVTH : Doin Trần Duy Cương
Chúng khơng tan trong nước tao thanh axit
Là oxit bên, chúng bị Na, Mg, AI, H; và C khử thành kim loại ở nhiệt độ cao
Tính anhidrit của chúng thể hiện khi tan trong dung dịch kiểm tạo thành
molipdat va vonframat
2 KOH + Wo, = K;WO, + H;O
Khi nấu chảy với kiểm hay cacbonat kiểm, tùy thuộc vào tỉ lệ chất và thời
gian nấu, chúng tạo thành molipđat, vonframat va polimolipdat, polivonframat
MoO, + 2 NaOH = Na»MoO, + H,O 2 MoO, + 2 NaOH = Na»Mo,0, + H,O 3 MoO, + 2 NaOH = Na,Mo,0,, + H,O 4 MoO, + 23 NaOH = Na;Mo,O,; + H;O 6 MoO, + 6 NaOH = Na,Mo,O;, +3 H;O
Cả hai oxit được dùng chủ yếu đều chế kim loại Chúng được điều chế bằng
cách đốt cháy bột kim loại trong khơng khí hoặc nhiệt phân axit hay muối amoni polimolipđat và amoni vonframat
(NH,),Mo+©›, a 7 MoO, + 6NH;† +3 H:O
(NH,);W,O», _300UC _ 6 MoO, + NH,* +3 H:O
VH.2 Axit molipdic và axit vonframic
Dung dịch molipđat, vonframat khi được axit hĩa mạnh tạo nên những chất
gor la axit molipdic, axit vontramic.,
Từ dung dịch ở nhiệt độ thường, những axit đĩ kết tỉnh dưới dạng MoO¡.HaO ( hay HyMoO,.HO) và WO¡.H:O ( hay H;WO,.H;O) Khi nung nĩng kết tỉnh ở dạng MoO,.H,O ( hay H,»MoO,) va WO,.H,0 ( hay H»WQ,)
Trang 35
LUAN VAN TOT NGHIEP SVTH : Doan Trén Duy Cuong
Những axit này thực ra là những monohidrat và đihidrat của trioxit tương ứng
MoO:.H;O là những tính thể màu trắng cịn WO;.H;O là những tỉnh thể màu
vàng Chúng khơng tan trong nước nhưng tan dễ dàng trong dung dịch kiểm,
amoniac tao thanh mudi ddn hay mudi poli
Trên 150°C chúng mất nước biến thành MoO; và WO; MoO:.H;O là tỉnh thể
màu vàng chanh khơng tan trong nước, WO;.H;O là tính thể màu trắng, bến trong
mơi trường axit và khi rửa với nước để tạo nên dung dịch keo Cả hai hidrat này dễ
mất bớt một phân tử nước khi sấy khơ trên H;SO, hay P,O,,,
VIH.3 Muối molipđat và muối vonframat
Muối của axit molipdic là molipđat cịn muối của axit vonffamic là
vontramat, cac muối của kim loại kiểm, amoni, magiêẻ, tan trong nước, cịn các muối khác khơng tan
Trong dung dịch, các muối tan đều tổn tại những ion khơng màu MoO,” và
wo,
Muối molipđat và vonframat thủy phân mạnh hơn mudi cromat, diéu đĩ chứng tỏ axit molipđic và axit vonframic là những axit yếu, yếu hơn cả axit cromic
Các molipđat và vonframat khơng cĩ tính oxi hĩa mạnh như-cromail
Các molipđat và vonframat kim loại kiểm và amoni là những muối thơng
dung
VH.4 Muối polimoipđat và muối polivonframat
Khi thêm dẫn axit vào dung dịch molipđat hay vonframat kim loại kiểm, n0 tạ thu được những polimolipđat hay polivonframat khác nhau Thành phần của
những polime đĩ phụ thuộc vào những điều kiện phản ứng như : nơng đơ nhiệt đĩ, pH và thời gian
Trang 36
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trén Duy Cuong
Ví dụ: trong mơi trường axit, anion MoO,Ÿ cĩ thể ngưng tụ theo các phản ứng:
6MoO,>+6H* “” Mo/O;“+3H;O
7TMoO,”" +8H*` => Mo,0;,” + 4H,O
4Mo0,;° +6H* == Mo,0);” + 3H;O
Trong dung dịch đậm đặc hơn cĩ thể xảy ra phản ứng
§MoO,” +l2Hề == Mo,0Ox," + 6 H;O
Nhitng anion MoO,” và WO,Ÿ cũng tồn tại bến vững trong mơi trường kiểm giếng anion CrO,” Tuy nhiên trong dung dịch axit của molipđat ở pH = 5-6
tổn tại chủ yếu anion Mo/O›¡”,ở pH = 4-5 tén tai anion Mo,O,,” va ở pH
thấp hơn tổn tại anion MoyOs¿*
Cịn trong dung dịch axit của vonframat, ở những điểu kiện nống độ và pH như trên, tồn tại những polivonframat cĩ thành phần khác và phức tạp hơn
Anion HMo,Q;,° la bén sau anion H;W,;O,*
Qua trinh trang hop cia MoO, vaWO,> cing bao gém nhitng giai đoạn proton héa, mat nước và ngưng tụ giống như CrO,” nhưng xảy ra ở mức độ cao hơn
Crí(VI) chỉ cĩ thể tạo nên Cr,O,; cịn Mo(VI) và W(VH] cĩ thể tạo nên dodécamolipdat, dodecavonframat, Diéu nay được giải thích do Cr¿O,¡Ÿ được cấu
tạo nén bởi các tứ diện CrO; vì Cr(VI) cĩ kích thước bé, Cịn các polimolipđat va polivonframat gốm những đơn vị kiến trúc là bát diện MoO, và WO, vì Mo(VI) và W(VII cĩ kích thước lớn hơn Vậy nguyên nhân chính của sự trùng hợp mức đồ
thấp là Cr cĩ bán kính nguyên tử hé
Cúc anion polimolipdat va anion vonframat cùng được tạo nên khi MoQO,,
WO, tan trong kiểm nĩng chảy, Những anion đĩ ở trong dung dịch nước cĩ thể được
hidrat hĩa hoặc proton hĩa một phần tạo nên những ậnion H>Mo-0,,” , H:Mo-0,,” .H;Mo/Ox„ `, HạW¡;O„/Ð,
Trang 37
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTH : Đoản Trần Duy Cuong
Những muối poli thơng dụng trong phịng thí nghiệm là (NH,)¿Mo;O;„.4H;O
và (NH,);HW,O;,.4H;O Những muối này được điều chế bằng tác dụng của MoO,
WO, vdi dung dich amoniac
VILS Moilpden hexahalogenua va vonfram hexahalogenua
Molipđen chỉ tạo nên hexaflorua MoF;: là chất lỏng khơng màu, hĩa ran 3 17,.5°C và sơi ở 35"C
Vonfram tạo nên nhiều hexahalogen hơn
- WF, tinh thé màu xanh tím nĩng chảy ở 275°C và sơi ở346°C
- _ WBr,tinh thể xanh đen, nĩng chảy ở 309“C và phân hủy ở 400°C
Tat cd cdc hexahalogenua cla Mo, W déu dé tan trong các dung mơi hữu cơ
Đa số bị thủy phần tao nén oxihalogenua
MoF, + HO = MoOF, + 2 HF
MoE,, +3 H:O = MoO,F, +4 HF
Do dễ thủy phân, MoE, ăn mịn thủy tình khi cĩ hơi ẩm
Các hexaflorua cĩ thể kết hợp với florua kim loại kiểm tạo nên những muối
kép MoF,.3NaF, WF,.2NaE,
Tất cả các hexahalogenua của Mo và W cĩ thể điều chế bằng tác dụng trực tiếp của halogen với kim loại
Trang 39
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTH : Đồn Trần Duy Cương
1 CÁC CÂU HỘI TRẮC NGHIỆM
Câu 1: Chọn câu phát biểu đúng
A Nguyên tố chuyển tiếp là những nguyên tố cĩ phụ tầng d và f chưa
điền đầy đủ điện tử ở bất kì trạng thái oxi hĩa nào
B Nguyên tố chuyển tiếp là những nguyên tố cĩ phụ tầng d và f đã đầy đủ điện tử, nhưng cĩ sự tạo phức của cation kim loại
C Trong hai câu phát biểu trên, ít nhất phải cĩ một câu sai
D Ca A va B đều đúng
Trang 40LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trén Duy Cương
Câu 6 : Về cấu tạo tỉnh thể Cr, Mo, W két tinh theo dang A Tất cả là lập phương tâm diện
B Tất cả là lập phương tâm khối
C Cr lập phương tâm diện, Mo và W lập phương tâm khối
D Cr lập phương tâm khối, Mo và W lập phương tâm diện
Câu 7 : Nhiệt độ nĩng chảy và nhiệt độ thăng hoa của crom, molipden,
vonfram rất cao do;