Sốthứtư | Cấu hình electron | Năng lượng Jon héa eV Thế điện cức chuẩn V z Năng lượng ion hóa của các nguyên tố trên cho thấy trong những hợp chất với số oxi hóa lớn hơn +2 chúng ít có k
Trang 1BỘ GIÁO ĐỤC VÀ Ð ÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP HỒ CHÍ MINH
KHOA HÓA
» LO z
>
-LÍ THUYẾT, HỆ THỐNG CÂU HOI TRAC NGHIỆM,
THÍ NGHIỆM BỔ SUNG NHÓM VIB
GVHD : NGUYÊN THỊ KIM HẠNH.
SVTH: DOAN TRAN DUY CƯƠNG
KHOA 1997-2001
Trang 2MỤC LỤC
NỘI DUNG
MỤC BB át0126214/10ã202A03A16Nqv@ G3164: da
ĐỜI GAM CŨ ssc cuc l20/02220Q000ã0A08314ãG840AA8846xa0004208614
PHAN I : LÍ THUYẾT NHÓM VIB CÁC NGUYÊN TỔ (Cr - Mo- W)
1 Nhật xét chung vẻ các nguyên tố nhóm VỊB
II Trạng thái tự nhién và thành phan các đồng vị
|| Kưn diận VÔ TH TT r r r C TUNG Tin ni
0A nu (Jịo EO cs na ốc
vn ee
SL (ae
Se po "".n V.1.2 Điều chế molipđen s⁄. -522
V.1.3 Điều chế vonÍram s2ó222- (c2 22cY3 Ung UDB&GE0X400ããGGU100G386X¿iikWgpadtcic@RGsa
VỊ Các hợp chất quan trong của crom -225ssc2zc-c-cses
VI.) Hựp chất Của cri UB cecoooeeeocoioeseeeeeeeeeoe
VENT Crome pont CrsÖ Sao
VỊ.I.3 Crom Dhidroxit
Cr(OHÌ):, -VI.Ì,3€Cnam(IMioa CIC isin ian
VI IS NHI VN YXT EEO 5 opscscenesi onssvscvecesuppssnazcesepevenee
VỊ.3.3 Axit cromic và axit policromic
VE2.3 Một xô mudi cromat và muối đi cromat quan trong 27
VỊ.3,3 | Kali cromat K›sCrO,
va kali dicromat K›Cr:O- 4222 37
trang 3
Trang 3VỊ.2.3.2 Amoni cromat (NH,):CrO,
và amoni đicromat (NH¿)sCpiO;,, 30
VL.2.3.3 Bạc cromat Ag;CrO; và bạc đicromat Ag;Cr‡Ỡ: 31
VL2.3.4 Chi cromat PbCrO, va bari cromat BaCrO, 32
V1.2.3.5 Cromyl clorua CrO;Cl; (ise V1.2.3.6 Crom(VI) peoxit CrÕ¿ 33
VEL Hợp chất molipden (VD) và vonfram(VÍ) cao 1d VIET Molipden trioxit và vonfram LrÌoXIL các 34 VIL2 Axit molipdic và axiL vonfÍramic , 35
VII 3 Muối molipdat và muối vonframat 16
VIL4 Muối polimolipđat và muối polivonframat - 36
VILS Molipden hexahalogenua và vontram hexahalogen 38
PHAN II : HE THỐNG CÂU HOI TRAC NGHIỆM 52222222 2 6c 39
J: Hệ thống cấu hỏi trắc nghiỆm.:‹ c-/2 /22<cc- c0 022000 4050640013 6,02 40
PHAN II: CÁC THÍ NGHIÊM BO SUNG NHĨM VIB 2555552 2c 56
1 Thi nghiệm 1: Tính khứ của crom(TIĐ hidroxit Š7
HH Thí nghiệm 3 : Điều chế và tính chất của crom(ÏHÍ) oxit, 5K
I Thí nghiệm 3 : Điều chế và tinh chất của chi cromat SY
IV Thi nghiệm 4: Tính chất của crom( V1) trong các mơi trường khác nhau
šỆt605i)2/264201GG200000015336000)/01SG50S0INSCSGSSSGIAGGIG033:023112G3850114202tz2ne 60
V Thí nghiệm 5 Điều chế phèn crom-kall ccsccc<ssc<csc2 cee Ol KET LUẬN CHUNG VA ĐỀ XUAT oo cccccccoccccsssyessesoosecssrsveysovessesseesevscensveenevenenen 62
TẠI IEUTHAM NHA vrs svvsccceanrsosssssaxermenncvervusrencectsonecocsasenssonesscavaessoovenpsannnces ied
trang 4
Trang 4LỜI CẢM ƠN.
Sau mét thời giàn tham khdao, tim hiéu sùng sự
giáp dd tan tinh oda ban cha nhigm Khoa hoa su các
thay co vả cae ban sinh vien Din nay luận vdn sảa
em da hoan thank
Em xin chan thank edm on
Phong dao tao Cường Dai Hoe Su
Pham 'Thanh Phs Hd Chi Minh.
Ban chi nhiem khoa va cde thay số
Ce Nguyen “Thi ‘Kim Hank.
Da nÍ¿ tink yup da, chi bao tan tinh, tao met diéu kiện cho em hoan thanh lun vdn nay,
Cae ban sink vitn da dong gop nhang y Kiến yey bau dé (Lăn vdn ngay càng hoan thign
hon
‘Tuy nhien vi thei gian va điều Kiận nghien cửu con nhidu giới han nin chde chan luận van eda em con nhidu han chi kink mong
tự dong yop cada thay cỡ va các bạn.
Chân thành cảm ơn!
SVTH : DOAN TRAN DUY CƯƠNG.
Trang 5LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trần Duy Cương
Trang 6LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trần Duy Cuong
1 NHẬN XÉT CHUNG VỀ CÁC NGUYEN TỐ NHÓM VIB.
Nhóm VIB bao gồm các nguyên tố crom( Cr), molipđen (Mo), và vonfram
(W) (nguyên tố vonfram còn có tên gọi khác là tungsten ) Chúng déu là các
nguyên tố thuộc họ d trong các chu kì 4,5 và 6 thuộc các nguyên tố hóa học hệ thống tuần hoàn.
Một số đặc điểm của các nguyên tố nhóm VIB.
Sốthứtư | Cấu hình electron | Năng lượng Jon héa eV Thế điện cức chuẩn V
z Năng lượng ion hóa của các nguyên tố trên cho thấy trong những hợp
chất với số oxi hóa lớn hơn +2 chúng ít có khả năng tạo liên kết ion,
Bán kính nguyên tử tăng từ Cr đến Mo nhưng hau như không đổi khi
chuyển từ Mo đến W, Điều này đã được giải thích do sự co lantanoit Do vậy Mo và
W, về tính chất giống nhau nhiều hơn so với Cr
> Crom có nhiều tính chất giống nhôm và sắt chẳng han Cr và AI tạo được
hidroxit lưỡng tính, muối Cr(I1) tương tự muối Fe(II) ví dụ như CrCl, và FeCl) Cả
Phan |: Lí Thuyết vé nhóm VIB trang 7
Trang 7LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trần Duy Cuong
crom va sắt đều tạo nên muối có màu, ví du kali ferat K;FeO; mau đỏ, kali cromat
Trang 8LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH - Doan Trần Duy Cuong
Il TRANG THÁI THIÊN NHIÊN VÀ THÀNH PHAN CÁC ĐỒNG VỊ.
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,
Khoáng vật chính của crom là sắt (II) cromit (FeCr:O; hoặc FeO.Cr:O; hoặc
Fe(CrO;)›) và chì cromat (PbCrO,), khoáng vật của molipđen là moipđenit (MoS;),
của vonfram là silit (CaWO, ) và vonframit [(Fe,Mn)WO,], quặng tonsit PhWO,,.
O nước ta có một mỏ sa khoáng cromit khá lớn ở Cổ Dinh Thanh Hóa còn rải
rác ở một số tỉnh miền Trung, miễn Nam có các mạch quặng bé của Mo, W
Trong cơ thể sống chủ yếu là thực vật có chứa khoảng 10% cromvà 10°% molipden ( theo khối lượng ) Trong nước biển có 5.10 mg crom, 0,01 mg molipđen
dạng MoO,”, 1.10” mg vonfram ở dạng WO,” (mg/lit nước biển).
Crom có 10 đồng vị, các đồng vị thiên nhiên là: “Cr (4,31%); “Cr (83,76%);
Cr (9,55%); “Cr (2.38%) , các đồng vị phóng xa “'Cr, "Cr.
Molipden có 16 đồng vị, các đông vị thiên nhiên bên “Mo (15,86%) “Mo
(9,12%): “MJo (157%); “Mo (16.5%); “Mo (945%); “Mo (27.75%);'°Mo (9,62%); các đồng vị phóng xa” Mo, *'Mo.
Vonfram có 5 đồng vị thiên nhiên TMW (0,135%): '*?W (264%); '*Ww
(14.4%); '"°W (30.6% \; ' °W (28,4%); đồng vị phóng xa 'UW,
Phần ! : Lí Thuyết vể nhóm VIB trang 9
Trang 9LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTM : Doan Trần Duy Cuong
II TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Cr, Mo và W là những kim loại màu trắng bạc có ánh kim.
Một số hằng số vật lí quan trọng của các kim loại Cr, Mo và W,
1875
Cả 3 đều là những kim loại nặng, dẫn nhiệt và dẫn nhiệt tốt, rất khó nóng
chảy và rất khó sôi.
Về nhiệt độ nóng chảy crom, vonfram, molipden đứng đầu trong ba dãy kim
loại chuyển tiếp Điều này được giải thích do sự tăng độ bến liên kết trong tinh 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 làcác hợp chất có bậc oxi hóa cao như cromat, dicromat, trioxit, của molipđen và các
molipđat các dung dich vonframat.
Cả ba đều kết tinh theo hệ thống lập phương tâm khối, có khả nang tạo nên
những anion của poliaxit.
Phần |: Lí Thuyết về nhóm VIB trang 10
Trang 10LUẬN VĂN TOT NGHIỆP §VTM - Doan Trần Duy Cuong
IV TÍNH CHẤT HÓA HỌC.
Hoạt tính hóa học của các kim loại nhóm này giảm từ crom đến vonfram, do đó
khả năng phản ứng với các chất giảm dẫn
> Ở điều kiện thường cả ba kim loại đều bén vững với không khí, hơi ẩm và khí
cacbonic Nguyên nhân là chúng được bảo vệ bởi màng oxit mỏng nhưng rất bén
trên bề mat
~z Onhiét đô cao cả ba kim loại đều tác dụng với oxi (nhất là dang bột).
4Cra,+ 30m), BOC 2Cr;Oy„,,
2Mo,¿+ 3 Or, 600°C _ 2 MoO (5,
2W,a+3O;„¿ OES 2WO¿„,
Cả ba kim loại không phan ứng trực tiếp với hidro.
Khi đun nóng hỗn hợp dạng bột của Cr, Mo, W với bột lưu huỳnh trong
ampun thu được các sunfua có thành phẩn khác nhau như: Cr§, Cr;S;, Cr;S,, Cr:S, Cr;Šx, MoS», WS, WS:;.
> Với halogen phản 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: CrE:, CrF‹, MoF, WF,
- Clo phan ứng: khi nung nóng.
- Brom và lốt : Mo không phản ứng với iốt, vonfram không phản
ứng với cả brom và iốt
> Ởnhiệt độ cao Cr, Mo, W tác dụng với các nguyên tố N, C tạo thành các
nitrua và cacbua thường là hợp chất kiểu xâm nhập có thành phẩn khác nhau và có
độ cứng rất lớn
Phan |: Lí Thuyết vé nhóm VIB trang 11
Trang 11LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH - Doan Trần Duy Cuong
Mo+C =nren 800°C — MoC
wee HC we
> G nhiệt độ (600- 800°C) cả ba kim loại tác dụng với nước giải phóng các
khí hidro theo các phản ứng sau.
2Cr + 3 H;O = CrO,¿+H;Ÿ
Mo +2 H;O - MoO, + 2H,7
W +2H,0 = WO, +2 Hạ?
> Crom có thé tan trong dung dịch loãng của HCI và H;SO, Lúc đầu phản
ứng xảy ra chậm do crom được màng oxit bảo vệ, khi dun nóng thì mang oxit tan ra,
crom dé dang phản ứng giải phóng khí hidro tạo muối Cr([I) xanh lam và muối này
bị oxi hóa bởi oxi hấp thu từ không khí tạo thành muối Cr(HIÍ) màu xanh lá cây.
2Cr +2 HCI = — CrCl;+H;Ÿ
>» Molipđen, vonfram không tác dụng với các dung dịch axit trên vì màng oxit
bến của chúng.
>» Crom, molipđen cũng bi “thu động hóa” bởi dung dịch đặc và nguội của axit
nitric, axit sunfuric giống như nhôm và sắt Khi nung nóng crom tác dụng yếu khi
dun sôi phản ứng xảy ra mạnh,
t
Cr+4HNO, = Cr(NO,), + NO? + 3 HO
» Riêng Mo và W tan mạnh trong nước cường thủy và trong hỗn hợp gồm
HF và HNOI.
W +8 HE + 2 HNO, = H,WF, + 2 NÓ? + 4 H:O
Phẩn ! : Lf Thuyết về nhóm VIB trang 12
Trang 12LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trần Duy Cuong
> Cả 3 kim loại không tan trong dung dịch kiểm nhưng tan trong hỗn hợp
kiểm nóng chảy với nitrat hay clorat kim loại kiểm tạo thành crommat, molipđat và
vonframat tương ứng.
Mo + Na>CO;+3 NaNO, _tU_ Na»MoO, + 3 NaNO; + CO;†
W +3 NaNO,+2 NaOH Na,»WO, + 3 NaNO, + H,O
Mo+3NaNO,+ 2NaOH -——~ Na)»MoO, + 3 NaNO, + H,O
ĐIỀU CHE UNG DUNG
V.1 Điều chế.
VI.1.1 Điều chế crom
Trong công nghiệp lượng lớn kim loại crom được sản xuất từ quặng đưới
dạng hợp kim fero-crom( chứa 30-60% crom) Hợp kim này được điều chếbằng cách khử trực tiếp quặng cromit trong lò điện hoặc lò Ximen-Mactanh
e°
FeO.Cr,0,+4C == Fe+2Cr+4COf
Crom tinh kiết được điều chế bằng cách chuyển Cr(IHH ) dưới dang quang
cromit thành dung dịch cromat, sau đó chuyển thành dung dịch đicromat cuối
cùng thành dạng oxit cromic Dùng phương pháp nhiệt nhôm để khử Cr;O; thành
Ce,
FeCr›O;
Thổi oxi 1200°C
Các giai đoạn điều chế được tóm lược như sau:
a;CrO, Hoatan oy oo Dun + C CrO/ VN AI v
Axithóa + kéttinh ˆ ˆ >
FeO, không tan
Phan ! : Lí Thuyết vể nhóm VIB trang 13
Trang 13LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trần Duy Cuong
hoặc
Các phương trình phản ứng xảy ra:
4 FeCr;O, + l6 NaOH +7O; ==— 8Na;CrO,+2 Fe,0, + 8 HO
2 CaMoO, + Fe,O, +6 Al + CaO = 2 Fe +2 Mo + 3 Ca(AlO:);
Để điều chế molipden tinh khiết tương tự như điều chế crom tinh khiết.
Nguyên tắc chung chuyển các loại quáng thành oxit sau đó dùng nhôm hoặc
hidro để khử ở nhiệt độ cao.
Các giai đoạn điều chế được tóm lược như sau:
Nướng trone không khí Khử với hidro+ nhôm+ cacbon
t cao
Dun với Na,CO, Na;MoO, Hoa tan trong py Moo, Pun nóng Mo,O, Khử H: mo
trong không khí Nước loc axit hóa
Các phương trình phản ứng xảy ra:
2Mo§; +70; 2 MoO, + 4 SO;†
2 MoS, + 6 Na;CO; + 9O; 2 Na;MoO; + 4 Na;SO, + 6 CO;†
Phần |: Lí Thuyết vể nhóm VIB trang 14
Trang 14LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trần Duy Cuong
Na»MoO, + H; SO,¿ H,MoO, + Na;SO,
H›MoO, — MoO, + H;O
MoO,+ 3H; Mo + 3 H;ạO
V,1,3 Điều chế vonfram,
Trong công nghiệp vonfram cũng được sản suất từ quặng dưới dang hợp kim
lero-vonfram Hợp kim này được sản suất bằng cách dùng than cốc khử hỗn hợp
vonframat nghèo và oxit sất ở 1700- | 750°C.
CaWO, + Fe.0\+ 6C =2 Fe +W + CaO +CO.†
Vonfram tính khiết cũng được điều chế như Mo Các giai đoạn điều chế được
tóm lược như sau:
NaWo~ - axit hóa H;WO, dun nóng W hử hi Ow
satan
o Dun với Na;CO;
Trong không khí
Fe,0,
Các phương trình phan ứng xảy ra:
4 FeWO, + 4 Na;CO, = 4 Na;WO, +2 Fe,0, + 4 CO;†
Na,WO,+2HCI = H;WO,} + 2 NaCl
Do crom là kim loại bến đối với không khí và nước nên crom được dùng mạ
dung cu bằng kim loại cẩn có sức chịu đựng tốt hoặc các kim loại dé bị oxi hóa như :
sất, thép Thường dùng phương pháp điện phân với lớp mạ có chiều dày 0.5 mm
Phần |: Lí Thuyết về nhóm VIB trang 15
Trang 15LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trần Duy Cương
Molipđen được dùng trong kĩ thuật điện chân không, để chế tạo chân bóng
đèn điện Một lượng bé molipđen trong đất tạo diéu kiện cho sự lớn lên và phát triển
của cây và vi khuẩn nốt san.
Cả ba kim loại đều có khả năng tạo thành hợp kim đặc biệt với sắt tạo ra các loại thép đặc biệt có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống.
Thép dụng cụ chứa 3-4% Cr, thép dụng cụ cất gọt chứa 20% W, thép
crom-vonfram chứa 7,5% Cr, 26% W, 0,45-0.75% C, thép không rỉ chifal8-25% Cr,
6-1(0% Ni, 0.18% C, 0,8% Ti.
VL CÁC HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CUA CROM.
Crom có rất nhiều trạng thái oxi hóa: -2, -1, 0, +1, +2, +3 +4, +5, +6 Trong
đó số oxi hóa đặc trưng là +3 và kém đặc trưng hơn là +6 Ta chỉ xét các hợp chất có
số oxi hóa bền là +3 và +6
VI.1 Hợp chất của erom(HI)
Đây là trạng thái oxi hóa bến của crom O trạng thái oxi hóa này crom
tạo phức với số phối trí là 6 là đặc trưng nhất, ứng với sự lai hóa d'sp” Hợp
chất thường có màu xanh
Cấu hình electron của Cr”:
Trang 16LUẬN VĂN TẾT NGHIỆP SVTM : Doan Trần Duy Cuong
E( năng lượng) e&,
5 obitan đ có mức năng lượng
bằng nhau ở trang thar cơ bản
dy, dy, d,,
Sự tách mức năng lượng của các obitan d của Cr’ trong trường bát diện
A, la thông số tách tinh trường
Các obitan d,,, dy, và dy, có mức năng lượng thấp gọi là các obitan t›;
a
mỗi obitan có mức năng lượng thấp hơn so với trang thái ty do là sô, suy ra
3 obitan d thấp hon SA, = 24, =L2A,
Các obitan ¿ vad, , có mức nang lượng cao hơn gọi là các
Cr’? có 3 electron độc thân được xếp vào 3 obitan có nang lượng thấp tạo
thành một trang thái bán bao hòa bén vững nên hợp chất của CrTM có năng
lượng thấp ( có lợi ) do đó các hợp chất có số oxi hóa là + 3 của crom rất bền.
Phẩn |: Lí Thuyết về nhóm VIB trang 17
Trang 17LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTM - Doan Trần Duy Cương
VI,1,1 Crom(1ID oxit Cr;O;
Dang tinh thể có màu đen ánh kim và có cấu tạo giống ơ - Al,O, (corunđun ).
Nhiệt độ nóng chảy 2265°C và sôi ở 3027°C Dạng vô định hình là chất bột màu lục
thẩm thường được dùng làm bột màu cho sơn và thuốc vẽ
Cr,O, là oxit lưỡng tinh, không tan trong nước, tan rất yếu trong axit và kiểm
Cr;O; chỉ thể hiện lưỡng tính khi nấu chảy với kiểm, cachonat của kim loại kiểm
hay kalihidrosunfat.
Cr,0,;+2KOH, = 2KCrO;+H;O
Kalicromit
Cr,0O,+6KHSO, = Cr SO,);+ 3 K;SO, + 3 H:O
Cr,0,+Na,CO, = 2 Na CrO, + CO,7
Khi nấu chảy với peoxit kim loại kiểm hoặc với hỗn hợp kim loại kiểm và
nitrat hay cloarat kim loại kiểm nó biến thành cromat.
CrO,+3Na0, = 2 NaoCrO, + Na,O
Cr-O0,+ 3 NayCO: +3 NaNO; = 2 Na;CrO, +3 NaNO; + 2 CO;Ÿ
Cr:O¿+ 4 KOH + KCIO, = 2 K,CrO, + KCI + 2 H,O
Khi đun nóng với dung dich của brom trong kiểm hoặc của bromat trongkiểm nó tan và biến thành cromat
5 Cr.0,+ 6 NaBrO; +14 NaOH = LO Na, CrO, + 3 Br + 7 H:O
Crom(HID oxit được diéu chế bằng nhiều cách khác nhau:
- Đốt hột crom trong không khí, crom cháy theo phương trình
Trang 18LUẬN VĂN TẾT NGHIỆP SVTH : Doan Trần Duy Cuong
- Dang than cốc hay lưu huỳnh để khử kali dicromat ở nhiệt độ cao.
Là hợp chất lưỡng tính điển hình khi mới điều chế Cr(OH); tan dé dàng trong
axil và trong dung dịch kiểm
Cr(OH); cũng bị oxi hóa khi cho tác dụng với Na;O:, Br) trong dung dich
kiếm, bột tây, nước javen, PbO;, tạo thành cromat có mau vàng
2 Cr(OH); + 3 Na:O; 2 Na:CrO, + 2 NaOH + 2H,0
2 Cr(OH), + 3 Br, + 10 NaOH 2 Na;CrO, +6 NaBr + H,O
2 Cr(OH), + 3 NaOCl + 4 NaOH 2 Na;CrO, + 3 NaCl + 5 HO
2€Cr(OH); +3 PbO;+4 NaOH = 2 Na;CrO, + 3 PbO + 5 H;O
Phần |: Lí Thuyết v8 nhóm VIB _—~ trang \9
* Test = Vial
tụ amvive Bartae 1.4.3)»
Trang 19LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTM : Doan Trần Duy Cuong
Khi đun nóng Cr(OH); dễ mất nước biến thành oxit.
t
2Cr(OH ) —— Cr;O, + 3H:O
Điều crom(HHI) hidroxit người ta cho một trong các chất NaOH, KOH, NH;,Na; CO,, Na;S:O¡ tác dụng với dung dich muối crom(IHI) Phản ứng ion chung có
thể viết gọn là.
Cr* +3 0H Cr(OH)
VI 0 ;lorua ì
Là hợp chất crom (IH) thông dụng và quan trọng nhất
CrCl, khan có cấu trúc của polime, gồm những tinh thể hình vảy, màu tím đỏ,
thing hoa ở 1047°C và nóng chảy ở 1152°C.
Muối khan khó tan trong nước lạnh, tan chậm trong nước nóng nhưng tan rất
nhanh khi có mặt ion CrỶ*.
- Ti dung dịch nước, mudi crom(III) clorua kết tinh ở dạng hidrat tinhthể CrCl,.H;O Hidrat này có 3 dạng đồng phân khác nhau về cấu tạo, mausắc và độ dẫn điện mol
Hexaaquacrom(I) clorua [Cr(H;O›„}C1; là những tinh thé màu tím xanh,
tan trong nước cho dung dịch màu tím, khó tan trong rượu, ete và axcton,
Không mất nước khi sấy khô trên axit sunfuric đặc, chỉ có ba ion Cl tạo ngay
kết tủa với ion Ag’.
Cloropentaaquacrom(IHI) clorua {Cr(H:O)⁄CI|CH:.H;O là những tỉnh thể
màu lục hút ẩm, mất một phân tử nước khi sấy trên H;SO, đặc chỉ có hai ion
Cl tạo ngay kết tủa với ion Ag’
Điclorotetraaquacrom(HI) clorua {Cr(H;O);Cl;|CI.2HO : là những tinh
thể màu lục thẫm, hút ẩm, mất hai phân tử nước khi sấy trên axit sunfuric đặc,
chỉ có một ion CT tạo ngay kết tủa với ion Ag”
Phẩn | - Lí Thuyết vể nhóm VIB trang 20
Trang 20LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH | Doan Trần Duy Cương
Trong dung dịch nước có cân bằng giữa ba dạng đồng phân của
CrCl,.6H,O
(Cr(H,0),JCL =———= = [Cr(H,O),CIJCl, ———_ [Cr(H,0), Ch JCI
tim xanh luc nhat luc
Cân bằng này phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của dung dịch Trongdung dịch loãng và nguội, dạng mau tím bền còn trong dung đặc và nóngdạng màu lục bền
Khi nung nóng ở nhiệt độ cao trong luống khí clo, CrCl, thăng hoa
Nhưng khi không có clo thì phân hủy
CrCly+ 3 KCI = K{CrCly]
CrCl, khan được điều chế theo phương pháp sau:
- Crom tác dụng trực tiếp với khí clo ở 600°C
Phần ! : Lí Thuyết vể nhóm VIB trang 21
Trang 21LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trần Duy Cường
- Cho khí clo qua hỗn hợp gồm Cr;O; và C đun nóng.
Cr;O; + 3C + 3C]; = 2¢CrCl, +3CO†
- CCl, tác dụng với Cr;O; ở 700-800°C.
2 €Cr:O; + 3 CCI, 4€rC]; + 3 CO;
Dang hidrat hóa CrCl;.H;O được điều chế bằng cách cho Cr(OH); tan trong dung dịch HCI, sau đó kết tủa từ dung dịch nước.
VL1.4 Crom(1H) sunfat Cr›(SO,);
Được diều chế bằng cách khuấy bột nhão Cr(OH), trong dung dịch H;SO,,.
Tinh thể thu được có mau tím Cr;(SO,) I8§HzO hoặc Crz(SO,);.6H;O có mau lục
Khi đồng kết tinh với một số muối sunfat của kim loại hóa trị 1 (Na', K*,
NH,” Rb’ Cs', ) tách ra tinh thể phén crom mau tím thẩm có công thức
Phèn crom-kali là những tinh thể hình tám mat, mau tim thẫm Khi ánh sáng
xuyên qua có màu đỏ tía
Nó được điều chế bằng cách khử K;Cr;O; trong dung dich đã được axit hóa
bằng H)SO, Tác nhân là SO, hoặc C:H;OH phan ứng xảy ra theo phương trình.
CrO.“ +2H +3SO, = 2 Cr* +3 SO,Ý + HO
Cr,O;> +8H"+3C,HOH = 2Cr” +3CH;CHO +7 HO
Phin |: Lí Thuyết vể nhóm VIB trang 22
Trang 22LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trần Duy Cuong
Để ngoài không khí phèn bị lên hoa, phủ một màng mỏng mau tím Khi dun nóng đến 100°C phèn bị mất nước tạo màu xanh lục, khi dun nóng đến 350°C nước
kết tỉnh mất hoàn toàn , nung quá 350°C muối có màu vàng lục không có khả năng
hòa tan được nữa.
VLL5 Crom (11H) niưat Cr(NOs);
Được điều chế bằng cách hòa tan Cr(OH); trong axit nitric
Cr(OH), + 3 HNO, = Cr(NO¡)š+ 3 HạO
Dung dịch trong ánh sáng phản chiếu có màu tím-xanh da trời, còn ánh sáng
đi qua có màu đỏ.
Khi đun nóng có màu xanh lục để nguội trở lại màu tím ban đầu.
Khi kết tinh trong dung dich nước hàm lượng nước kết tinh thay đổi tùy
theo điều kiện điều chế
Cr(NO;); được dùng làm chất cẩm màu trong kĩ thuật in hoa vào vải
Là chất rắn màu đen, không tan trong nước và bị nước phân hủy chim Cr,S, thủy phân tạo ra Cr(OH);
Cr:S, +6 H:O = 2Cr(OH); + + 3 HST
Để diéu chế Cr)S, không thể cho dung dịch muối crom(IT) tác dụng với một
sunfua tan vì sẽ tạo thành hidroxit do quá trình thủy phân.
3(NH,);S +2 CrCl; +6 HO = 2Cr(OH);Ý +6 NH,CI + 3H;S†
Các phương pháp điều chế Cr:S¡
Nung hỗn hợp bột crom với lưu hùynh trong ống kín
2Cr+3S = CrS,
hoặc cho hơi HS qua CrC]; nung đỏ
Phẩn I - Lí Thuyết vể nhóm VIB trang 23
Trang 23LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trần Duy Cuong
9595999
2 CrCl, + 3 HạS CrạŠS; + 6 HCl
VỊ.1.7 Nhận xét chung về muối crom(111)
Trên đây ta chỉ xét một số muối crom (III) đặc trưng có nhiều ứng dụng trongđời sống và trong công nghiệp
Hau hết tất cả các muối crom(II1) đều độc Nhiều muối crom(II1) có cấu tạo
và tính chất giống muối nhôm(III) cho nên biết tính chất hóa học của nhôm(III) có
thể suy đoán tính chất của hợp chất crom(IIL) Sự giếng nhau này được giải thích
bằng sự gan nhau về kích thước của các ion Cr” (r = 0.57 A") và AI" (r = 0,61 A”).
Tuy nhiên do ion Cr’* có trạng thái oxi hóa trung gian nên ion Cr”” có tính khử khi
tác dụng với các chất oxi hóa mạnh CrTM* chuyển thành hợp chất Cr” còn Al’* không
có khả năng này.
Muối crom(HI) có độ tan gắn muối nhôm (IIL), da số tan trong nước, một số
muối it tan như: Cr›(CO¡)¿, CrPO,,và Cs;SO,.Cr;(SO,):.24H›O.
Khi kết tinh từ dung dich, muối crom (III) thường ở dang tinh thể hidrat có
thành phan và màu sác biến đổi : ví dụ CrPO,6HạO có màu tím và CrPO,2HO có
màu lục.
Muối khan có cấu tạo và tính chất khác với muối ở dạng hidrat: ví du CrCl, cómàu tím đỏ tan chậm trong nước trong khi CrCly6HO có mau tím dé tan trongnước; Cr›(SO,); màu hồng tan rất ít trong nước còn Cr›(SO,);.1§H:O có mau tím và
để tan trong nước
Dung dịch muối crom(HI) có mau tim xanh ở nhiệt độ thường nhưng có mauluc khi dun nóng Mau tím của mudi crom(H) trong tinh thể cũng như trong tinh thể
hidrat là mau đặc trưng của ton [Cr(H:O),| `".
Muối crom(IH) có tính thuận từ, rất bến trong không khí khô, bị thủy phân mạnh hơn muối crom(11) Do phản ứng thủy phân nên không thể điều chế những hợp
chất Cr:Sy, Crạ(CO¡)y bằng phản ứng trao đổi vì trong nước luôn tạo nên kết tủa
Cr(OH);.
Phần |: Lí Thuyết về nhóm VIB trang 24
Trang 24LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trần Duy Cuong
Muối crom(1I1) thường tao nên muối kép giống như muối kép của nhôm Mộttrong những muối kép quan trọng có nhiều ứng dụng là phèn crom-kali
VI.2 Hợp chất của crom (VI)
Đây là trạng thái oxi hóa đặc trưng thứ hai của crom Trạng thái oxi hóa này
khá bén (chỉ kém Cr”*) do ở trạng thái oxi hóa Cr” 6 electron hóa trị đều tham gia
liên kết hóa học.
VL2 VŨ oxi
Là những tinh thể hình kim mau đỏ thẩm, hút ẩm mạnh và rất độc đối với con
người Đây là hợp chất polime (CrO))„ có cấu tạo mạch thẳng tạo nên bởi những tứ
diện CrO, nối với nhau qua hai nguyên tử O chung Có mạng lưới phân tử, tinh thể
CrO; nóng 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 nóng chảy chúng mất bớt oxi tạo nên một sốoxit trung gian và đến 450°C biến thành Cr;O:.
` ¬^ ` ¬^3 1 Ww W
Co, —280C „ cọ, 220C „ co, 210C „ cọ, 450C + co,
CrO; là một anhidric điển hình tan trong nước tao thành axit cromic.
CrO; + H:O H;CrO,
CrO, là chất oxi hóa mạnh nó oxi hóa nhiều chất như : l›, S, P, C, CO vànhiều chất hữu cơ phản ứng thường gây nổ
Chẳng hạn rượu ctylic, giấy déu bị bốc cháy khi tiếp xúc với tinh thể Cr©i.
Tuy nhiên CrỔ: lại tan trong axit axetic và không gây ra hiện tượng gì do đó người
ta thường dùng dung dịch CrO, trong axit axetic bang để làm chất oxi hóa.
CrO; khô có thể kết hợp với các khí HF , HCl, tạo nên cromyl florua và
cromyl clorua có cấu tạo và tính chất tương tự sunfunyl
Phẩn |: Lí Thuyết vể nhóm VIB trang 25
Trang 25LUẬN VĂN TOT NGHIỆP SVTH : Doan Trần Duy Cuong
CrO,+2HC) =— CrO;Cl, + H,0
Cromyl clorua
CrO; được diểu chế bằng cách: cho H;SO,¿ tác dụng với dung dịch bão hòa 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 nang oxi hóa của mạnh của CrO, trong hỗn hợp sufocromic
(gdm hai thể tích bằng nhau của axit sunfuric đậm đặc và dung dich muối kali dicromat bão hòa ) trong phòng thi nghiệm thường sử dụng hỗn hợp này để rửa sạch
các chất hữu cơ bám trên thành những dụng cụ thủy tính như: bình cấu, ống sinh
hàn, cốc Để tinh chế CrO; người ta kết tinh lại từ dung dịch nước và sấy khô ở
Tất cả các axit này tổn tại trong dung dich, Muối của chúng bén hơn có thể
tách ra dưới dạng tinh thé Các axit và muối thu được đều rất độc đối với người.
Axit cromic có độ mạnh trung bình, mudi của nó được gọi là mudi cromatMuối cromat của kim loại kiểm, magié, amoni tan nhiều trong nước cho dung dich
mau vàng, các mudi cromat của kim loại kiểm thổ (trừ magié) va kim loại nang đều
Ít tan, ít tan nhất là AgyCrO,, BaCrO,, PbhCrO,,
Phan |: Lí Thuyết vé nhóm VIB trang 26
Trang 26LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Đoàn Trần Duy Cuong
Khi được axit hóa, dung dịch cromat biến thành đicromat, nếu được axit hóa
mạnh hơn thì dung dịch đậm đặc dicromat biến thành tricromat rồi thành
tetracromat Nghĩa là quá trình ngưng tụ tăng lên khi giảm pH của dung dịch
2CrO,°+2H* = CrO; + HO
3Cr,0;7 +2H* = 2CnOu°+H¿O
Khi được kiểm hóa, dung dich policromat lần lượt biến ngược trở lại và sau
cùng thành cromat.
Axit cromic là chất oxi hóa mạnh, oxi hóa được SO;, H;S, SnCl;, FeSO,,
HCI, trong đó crom(VI) biến thành crom(IH1)
Muối cromat bén trong môi trường kiểm nhưng oxi hóa mạnh trong môi
trường axit.
2CrO, + 6H" + 6e 2Crˆ®+8§HO E=133V
CrOj¿) +4 HO +3c = CrOH),+50OH E =-0,13V
Phương pháp chung để điều chế cromat là oxi hóa hợp chất Cr(H) trong môi
trường kiểm (dung dịch hoặc thể nóng chảy) hoặc tác dụng với dung dịch kiểm.
VL2 Ột số mudic V
Những muối cromat và dicromat quan trọng thường gặp nhất là : K;CrO,.Na›;CrO;, (NH,):CrO,, Ag;CrO,, PbCrO, K;Cr;O- Na;Cr:O›, (NH,);Cr;O:.Ags€Cr:O: Sau đây ta sẽ xét cụ thể vai muối có ứng dụng trong thực tế.
VỊ 2.3.1 Kali cromat ( K;CrO,) và kali dicromat ( K;Cr;Q:).
K;€rO; là chất ở dang những tinh thể tà phương màu vàng, đồng hình với
K:SO, nóng chảy ở nhiệt độ 968"C, bến ngoài không khí
Tan nhiều trong nước cho dung dịch mau vàng, tan trong SO, lỏng, không tan
trong rượu etylic và ete,
Phần ¡ : Lí Thuyết vé nhóm VIB trang 27
Trang 27LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §VTM : Doan Trần Duy Cuong
Có phản ứng trung hòa với quỳ Khi tác dụng với axit chuyển thành đicromat,
tricromat, tetracromat, theo phản ứng.
2 K;CrO; + HạSO, = K;Cr;O; + K;SO, + H;O
4 K;CrnO,;+ H)SO, 3 K;€r,O©,; + K;SO, + H,O
Khi dun nóng đến nhiệt độ 760°C K;CrO, chuyển thành màu đỏ, để nguội trở
lai mau vàng.
K;€r;O; là chất ở dang tinh thé nam tà mau đỏ da cam, nóng chảy ở nhiệt độ
398"C và ở 500°C đã phân hủy.
4 K;Cr;O; = 4 K;CrO, +2 Cr;O; +3 O;
Tan nhiều trong nước cho dung dịch có màu da cam và có vị đắng tan trong
SO, lỏng và không tan trong rượu ctylic.
Có độ tan thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ nên dé kết tinh lại trong nước
K;Cr;O: khi tác dung với kiếm thì biến thành K;CrO;
K,Cr,0, + 2 KOH <= 2 K,CrO, + H:O
da cam vang
Sự chuyển hóa lẫn nhau giữa hai dang mudi cromat va muối dicromat được
giải thích là ion CrO,” dễ kết hợp với proton của axit tạo thành ion HCrO; rồi
những ion này dé trùng hợp biến thành ion Cr,O;” và H;O, các quá trình này đều
thuận nghịch.
2CrO,`+2H' ——> HCrO, =— Cr,0,"+H.0
Trong môi trường axit cân bằng chuyển dịch về phía bên phải và môi trường
kiểm chuyển dịch vẻ phía bên trái.
Phdn ! - Lí Thuyết vể nhóm VIB trang 28
Trang 28LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trần Duy Cương
Cả hai muối K;CrO; và muối K;Cr;O; đều có tính oxi hóa mạnh, nhất là trongmôi trường axit chúng có tính oxi hóa giống như axit cromic,
K;Cr:O; + 14 HCI = 2 CrCl+2KCI +3Cl;Ÿ+7 HO
K;€r;O; + 3 SƠ; + H,SO, = Cr;(SO,);+ K;SO, + H,0
K;€r:Õ; + 6 FeSO,+ 7 H;SO, = Cr›(SO¿); + 3 Fe;(SO,)+ K;SO, + 7 HO
K;€r:O; + 3 C;H:OH + 4 H;SO; = Cr;(SO,); + 3 CHyCHO +K;SO, + 7 HO
Trong tất cả phan ứng trên màu da cam của ion Cr” trở thành màu tím của ion
Cr`* Do đó trong hóa phân tích, K;Cr;O; thường được dùng làm chất oxi hóa để
chuẩn độ các chất khử.
Khi oxi hóa ở môi trường trung tính, K;CrO, tạo nên Cr(OH);
2 K;CrO,+ 3 (NH,);S + 2 H;O = 3C (OH), + 3S) +6 NH;† + 4 KOH
GO trang thái rắn, kali dicromat va kali cromat có thể oxi hóa S, P, C khi dun nóng
K;Cr:O:+2C K,CO, + Cr:O; + COT
Nhờ phản ứng này K;Cr;O; được dùng làm một thành phan của thuốc đấu
diém 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 phòng thí nghiệm để rửa chai lọ Nó làm sạch dễ dàng dầu mỡ
khỏi bé mat thủy tinh do oxi hóa chất này bằng anhidrit cromic tạo ra trong phản
ứng rồi tẩy đi bằng axit sunfuric đặc
Ngoài công dung trên, K›sCr:©: còn được dùng trong công nghiệp thuộc da và
điều chế một số hợp chất của crom
Phẩn ! - Lí Thuyết về nhóm VIB trang 39
Trang 29LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trần Duy Cuong
Kali dicromat có thé điểu chế từ quặng cromit qua một quy trình chuyển hóa
như sau :
Cromit > natri cromat > natri dicromat > kali dicromat
Giai đoạn 1 : Dang không khí oxi hóa hỗn hợp nghiển mịn của cromit, soda
và đá vôi được nung trong lò quay ở nhiệt độ 1000-1300°C.
4 Fe(Cr0;)> +8 Na;CO; +7 O; =8 Na;CrO, +2 Fe,0, +8 CO;†
Vai trò của đá vôi trong phản ứng là cho hỗn hợp phản ứng trở nên xốp để có
thể tiếp xúc nhiều không khí.
Giai đoạn 2: Hòa tan hỗn hợp sản phẩm phản ứng để có dung dịch Na;CrO,
rỗi axit hóa để chuyển thành dicromat.
2 Na;CrO; + 2 H;SO; = Na;Cr;:O: + 2 NaHSO, + H;O
Giai đoạn 3: Chuyển Na,Cr,O; thành K;Cr:O; là muối ít tan hơn ở nhiệt độ
thường.
Na»CrzO; + 2 KCI = K;Cr;zO; + 2 NaCl
Kali dicromat cũng có thể điều chế trực tiếp từ quặng cromit khi thay soda
dùng trong giai đoạn một bằng K,CO, là muối dat tiền hơn soda
FeO.Cr,O, + 8 K;CO¿+ 7 O; = 8 K;CrO, + 2 Ee:O; +8 CO;†
hoặc có thể điều chế bằng cách cho KOH tác dụng với dung dịch K;Cr;O:.
KsCr:O;+ KOH = K›;CrO, + H:O
V1.2.3.2 Amoni cromat (VH,):CrO, và amoni dicromat (NH) CryO>
„ Amoni cromat (NH.);CrO;Là những tinh thể hình kim vàng ánh dễ tan
trong nước Để ngoài không khí hay phơi khô bị mất một phẩn amoniac và biến
thành (NH,);Cr;O;
(NH,);Cr©O; khi đun nhanh, bị phân hủy và bốc cháy.
Phan |: Lí Thuyết về nhóm VIB trang 30
Trang 30LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trén Duy Cuong
Dang tinh khiết được điều chế bằng cách cho dung dịch (NH,);Cr;O; tác
dụng với dung dịch amoniac sau đó kết tỉnh ở +5°C
(NH;);Cr;O; + 2 NH› + HO = 2 (NH,);CrO,
> Amoni đicromat (NH,);CrO:.
Là chất rấn kết tỉnh màu đỏ cam, tan nhiều trong nước, tự bốc cháy ở
168°C tạo thành CrạO:.
(NH,);Cr;O; = CrạO; + 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 bạc dicromat
Được điều chế bằng cách đun sôi dung dich K;CrO, và dung dịch axit
HNO, sau đó cho tác dụng với dung dịch nóng AgNO, để nguôi tinh thể đỏ
tách ra.
Phan 1: Lí Thuyết vé nhóm VIB trang 31
Trang 31LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : Doan Trần Duy Cường
Khi đun sôi với nước tạo thành Ag;CrO,, để nguội trở về tỉnh thể
Ag›€r:O; ban đầu Nó ít tan trong nước và tan nhiều trong HNO
VL2 3.4 Chì cromat PbCrO, và bari cromat BaCrO,.
Đây là 2 cromat không tan quan trọng không kể đến Ag;CrO; vừa nói trên.
> Chì cromat PbCrO,.
Khi mới kết tủa là chất bột màu vàng chanh, tinh thể đỏ trong suốt hay
nâu thẩm
Không tan trong nước, tan trong dung dich HNO, và dung dịch kiểm
Chi cromat tan trong kiểm là do tạo ra hợp chất hidroxoplombit.
PbCrO,+ 4KOH = K,[Pb(OH),| + K;CrO,
Nhưng nếu lượng kiểm ít lại tao ra chất khó tan là chì (II) cromat bazở :
PbCrO,.Pb(OH)».
2 PhCrO, +2 KOH = PbCrO, PbOL + K;CrO, + H,O
» Bari cromat BaCrO,.
La chất bột mau vàng, không tan trong nước
Dang tinh khiết được điều chế bằng cách cho dung dịch K:Cr;O; tác dụngvới hỗn hợp gồm natri axctat và bari clorua
K:€r:O:+2BaCl:+3CH¡/COONa+H:O = 3BaCrO,v+3KCI| + 2NaCl + 2CH\COOH
VỊ 2.3 Š Cromyl clorua CrO,Cl,
La chất lỏng màu đỏ, nhiệt độ nóng chảy ở —96.5°C và sôi ở 117C, Day làmột trong những hợp chất đặc trưng của Cr( VỊ)
Phan |: Lí Thuyết vể nhóm VIB trang 32