crom quy trình sản xuất tính chất vật lý và tính chất hóa học

TRƯỜNG CAO ĐẲNG SƯ PHẠM HÀ NỘI  NHÓM 4 TIỂU LUẬN CROM, QUY TRÌNH SẢN XUẤT TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TÍNH CHẤT HÓA HỌC Hà nội, 10/2014 TRƯỜNG CAO ĐẲNG SƯ PHẠM HÀ NỘI  NHÓM 4 TIỂU LUẬN CROM, QUY TRÌNH SẢN XUẤT TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TÍNH CHẤT HÓA HỌC Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Việt Hà Hà nội, 10/2014. MỤC LỤC 2 3 LỜI MỞ ĐẦU Crom lần đầu tiên được nhà bác học người Pháp Louis Vauquelin (1763-1829) điều chế vào năm 1797. Tên gọi crom (chrome) xuất phát từ tiếng Hi Lạp chroma có nghĩa là màu sắc vì các hợp chất của crom đều có màu. Với mong muốn đóng góp một phần nhỏ vào việc nâng cao chất lượng học tập và khả năng phát huy tìm tòi, học hỏi của mọi người, nhóm chúng em viết bài tiều luận với chuyên đề Crom. Crom có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống, nhưng bên cạnh đó, crom cũng là một kim loại độc, có tác dụng dị ứng trên da. Tính độc của crom thể hiện mạnh nhất trong các hợp chất crom (VI), một số hợp chất còn được cảnh báo gây ung thư khi tiếp xúc lâu dài. Để hiểu rõ hơn về crom chúng ta sẽ tìm hiều kĩ hơn về crom và hợp chất của chúng: - Trạng thái tự nhiên, lịch sử tìm thấy - Ứng dụng và độc tính - Quy trình sản xuất - Tính chất vật lí, tính chất hóa học - Hợp chất của crom Qua đây, chúng em xin được bày tỏ sự chân thành tới thầy Nguyễn Việt Hà và các bạn học trong lớp đã ủng hộ cho nhóm em hoàn thành bài tiểu luận này. Chúng em mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp, xây dựng từ phía thầy và các bạn để chất lượng bài tiểu luận càng được nâng cao. 4 1. Trạng thái tự nhiên và lịch sử tìm thấy 1.1. Trạng thái tự nhiên Crom là một nguyên tố phổ biến trong lớp vỏ Trái đất với một nồng độ trung bình là 100 ppm. Hợp chất crom được tìm thấy trong môi trường, do sự xói mòn của đá có chứa crôm và có thể được phân phối bởi các vụ phun trào núi lửa. Các nồng độ trong đất là giữa 1 và 3000 mg / kg, trong nước biển từ 5 đến 800 mg / lít, và trong sông và hồ 26 mg / lít đến 5,2 mg / lít. 〖10〗^(-4)% Crom là nguyên tố tương đối phổ biến trong thiên nhiên. Trong vỏ Trái Đất, crom chiếm 6.10-3 %. Khoáng vật chính của crom là sắt cromit [Fe(CrO2)2]. Những nước giàu mỏ quặng crom là Cazactan, Nam Phi, Ấn độ, Thổ Nhĩ Kỳ và Zimbabue. Nước ta có mỏ sa khoáng cromit khá lớn ở Cổ Định Thanh Hóa, mỏ này đã được khai thác nhiều năm. Quặng cromit 1.2. Lịch sử tìm thấy crom Vũ khí tìm thấy trong các hố chôn lấp có niên đại từ cuối thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên triều đại Tần của quân đội đất nung gần Tây An, Trung Quốc đã được phân tích bởi các nhà khảo cổ học. Mặc dù bị chôn vùi cách đây hơn 2.000 năm, các đồ vật bằng đồng như nỏ và kiếm được tìm thấy cho thấy không có dấu hiệu của sự ăn mòn, bởi vì chúng được phủ một lớp crôm bên ngoài. 5 Chromium sau đó được chú ý ơ phương Tây trong thế kỷ 18. Ngày 26 tháng bảy năm 1761, Johann Gottlob Lehmann đã tìm thấy một khoáng chất màu đỏ da cam trong các mỏ Beryozovskoye trong dãy núi Ural mà ông đặt tên là Siberian chì đỏ. Mặc dù bị xác định nhầm như là một hợp chất chì với các thành phần selen và sắt, nhưng họ cũng xác định chính xác lại, chúng là các khoáng sản crocoit ( cromat chì ) với một công thức PbCrO 4 . Cromat chì Năm 1770, Peter Simon Pallas đến cùng một khu vực như Lehmann và tìm thấy một khoáng sản chì màu đỏ có các tính chất hữu ích như là một chất màu trong sơn . Việc sử dụng chì đỏ Siberi làm chất nhuộm sơn đã phát triển nhanh chóng. Năm 1797, Louis Nicolas Vauquelin nhận được các mẫu của quặng crocoit. Ông sản xuất crom trioxide (CrO 3 ) bằng cách trộn crocoit với axit clohiđric. Năm 1798, Vauquelin phát hiện ra rằng ông có thể cô lập crom kim loại bằng cách nung ôxit trong lò than củi. Ông cũng có thể phát hiện dấu vết của crom trong quý đá quý , chẳng hạn như hồng ngọc hay ngọc lục bảo . Ruby 6 Chromium còn nổi tiếng với vẻ rực rỡ của nó khi đánh bóng. Nó được sử dụng như một lớp phủ bảo vệ và trang trí trên các bộ phận xe hơi, đồ đạc hệ thống ống nước, các bộ phận nội thất và các mặt hàng khác, thường được áp dụng bằng điện . Crom được sử dụng cho mạ điện càng sớm như năm 1848, nhưng sử dụng này chỉ trở nên phổ biến với sự phát triển của một quá trình cải thiện vào năm 1924. Hợp kim kim loại chiếm 85% của việc sử dụng crôm. Phần còn lại được sử dụng trong công nghiệp hóa chất và ngành công nghiệp vật liệu chịu lửa và đúc. 2. Ứng dụng và độc tính 2.1. Ứng dụng của crom 2.1.1. Luyện kim Các tác dụng tăng cường hình thành cacbua kim loại ổn định tại biên giới hạt và sự gia tăng mạnh mẽ trong chống ăn mòn khiến cho crom trở thành một vật liệu quan trọng để chế tạo thép. Thép có chất lượng cao có chứa từ 3 đến 5% crôm. Thép không gỉ , hợp kim chống ăn mòn kim loại, được hình thành khi crom được bổ sung sắt ở nồng độ đủ, thường là trên 11%. Ví dụ, Inconel 718 chứa crom 18,6%. Độ cứng tương đối cao và chống ăn mòn của crom được hoàn toàn làm cho nó một lớp phủ bề mặt tốt, vẫn là kim loại "phổ biến" có độ bền kết hợp tuyệt vời. Một lớp mỏng của crom được lắng đọng trên bề mặt kim loại bằng cách mạ điện kỹ thuật. 2.1.2. Thuốc nhuộm và sắc tố Khoáng chất crocoit (chì cromat PbCrO 4 ) được sử dụng như là một sắc tố màu vàng ngay sau khi phát hiện ra nó. Chrome màu vàng , cùng với màu vàng cadmium , một 7 trong những sắc tố màu vàng được sử dụng nhiều nhất. Chrome có một màu sắc mạnh mẽ, và đã được sử dụng cho xe buýt trường học ở Mỹ và Bưu điện ở châu Âu. Việc sử dụng của chrome vàng giảm do mối quan tâm về môi trường, an toàn và được thay thế bởi các sắc tố hữu cơ hoặc các lựa chọn thay thế miễn phí từ chì và crôm. Các sắc tố khác dựa trên crôm, ví dụ, màu đỏ tươi sắc tố chrome màu đỏ, mà là một cromat chì cơ bản (PbCrO 4 .Pb(OH) 2 ) . Một cromat sắc tố rất quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong các công thức sơn lót là kẽm cromat, bây giờ thay thế bằng photphat kẽm. Chrome màu xanh lá cây là một hỗn hợp của màu xanh Phổ và chrome màu vàng , trong khi các cơ rôm oxit màu xanh lá cây là Crom (III) oxit . Một màu đỏ đạt được bằng cách pha tạp chất crom (III) thành các tinh thể corundum , sau đó được gọi là ruby. Vì vậy, crom được sử dụng trong sản xuất hồng ngọc tổng hợp. Oxit crôm cũng được sử dụng như là một màu xanh lá cây trong glassmaking và như là một men trong gốm. xanh crom oxit là cực kỳ ánh sáng nhanh chóng và như vậy được sử dụng trong toàn cho lớp phủ. Đây cũng là thành phần chính trong sơn IR phản ánh, được sử dụng bởi các lực lượng vũ trang, sơn xe, để cung cấp cho họ cùng một phản xạ hồng ngoại như lá xanh. 2.1.3. Gỗ chất bảo quản. Vì độc tính của chúng, muối crom (VI) được sử dụng cho bảo quản gỗ. Ví dụ, đồng chromated arsenate (CCA) được sử dụng để bảo vệ gỗ khỏi nấm sâu, côn trùng tấn công gỗ bao gồm mối, mọt biển. Các công thức có chứa crom dựa trên oxit CrO 3 từ 8 35,3% và 65,5%. Tại Hoa Kỳ, 65.300 tấn của CCA giải pháp đã được sử dụng vào năm 1996. 2.1.4. Thuộc da Muối crom (III), đặc biệt là phèn crôm và crom (III) sulfat , được sử dụng trong công nghiệp thuộc da. Crom (III) ổn định da qua liên kết các sợi collagen . Chromium da thuộc có thể chứa từ 4 đến 5% của crom, được ràng buộc chặt chẽ với các protein. 2.1.5. Vật liệu chịu nhiệt Điện trở suất cao và điểm nóng chảy cao làm cho crôm và crom (III) oxit một vật liệu cho các ứng dụng nhiệt độ cao, chịu lửa, như lò cao , lò nung xi măng , khuôn mẫu cho việc nung những viên gạch và đúc kim loại. Trong các ứng dụng, vật liệu chịu lửa được làm từ hỗn hợp của crôm và magiê. Việc sử dụng đang giảm bởi vì các quy định môi trường do khả năng của sự hình thành của crom (VI). 9 2.1.6. Chất xúc tác Một số hợp chất crom được sử dụng như là chất xúc tác cho các chế biến các hidrocacbon. Ví dụ các chất xúc tác Phillips cho sản xuất polyethylene là hỗn hợp của crom và silicon dioxide hoặc hỗn hợp của crom và oxit titan và nhôm . Oxit hỗn hợp Fe-Cr được sử dụng như các chất xúc tác nhiệt độ cao. 2.1.7. Một số sử dụng khác Chromium (IV) oxit (CrO 2 ) là một hợp chất từ tính. Oxit crom (IV) được sử dụng để sản xuất băng từ được sử dụng trong băng âm thanh hiệu suất cao và các tiêu chuẩn băng cassette âm thanh . Cromat có thể ngăn chặn sự ăn mòn của thép trong điều kiện ẩm ướt, và do đó cromat được thêm vào để khoan bùn. Axit cromic là một tác nhân oxy hóa mạnh mẽ và là một hợp chất hữu ích để làm sạch dụng cụ thủy tinh phòng thí nghiệm của bất kỳ dấu vết của các hợp chất hữu cơ. Nó được điều chế tại chỗ bằng cách hòa tan đicromat kali trong axit sulfuric đậm đặc, sau đó được sử dụng để rửa bộ phận máy móc. Natri đicromat đôi khi được sử dụng vì tính hòa tan cao hơn (50g/L so với 200g/L tương ứng). Kali dicromat là một hóa chất tinh khiết, được sử dụng làm sạch phòng thí nghiệm thủy tinh và như là một đại lý titrating. Nó cũng được sử dụng như là một chất cầm màu thuốc nhuộm trên vải. 2.2. Độc tính Crom là kim loại ít độc hoặc chỉ có tác dụng dị ứng trên da. Tính độc của Crom thể hiện mạnh nhất trong các hợp chất Crom (VI), là chất được cảnh báo gây ung thư khi tiếp xúc lâu dài, còn Crom (III) được xếp vào nhóm ít độc hơn. Đối tượng có nguy cơ bị bệnh do Crom là người lao động tiếp xúc với Crom trong các ngành chế tạo acqui, luyện kim, thuốc nhuộm, chất tẩy rửa, thuốc nổ, xi măng, men sứ, mạ điện, mạ Crom… Khi bị nhiễm độc Crom thường có những triệu chứng: nhức đầu, thiếu máu, gầy, sút cân, suy thận và máu bị biến chất. Có khi còn thấy váng đầu và tê liệt khứu giác. Một số hiện tượng nhiễm độc điển hình là: chúng gây ngứa và đau, nếu không cách ly bện sẽ tái phát khi tiếp xúc trở lại. Một số chiệu chứng khác là gây loét da. Từ các vết xây 10 [...]... hóa tạo ra đicromat, sau đó dùng cacbon để khử natri đicromat tạo thành Cr2O3: 2Na2CrO4 + H2SO4 → Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O Na2Cr2O7 +2C → Cr2O3 +Na2CO3 + CO↑ Oxit tạo thành được khử đến crom bằng phương pháp nhiệt nhôm; H 2 không khử được Cr2O3: Cr2O3 + 2Al → Al2O3 + Cr ∆H= -527,2kJ 4 Tính chất vật lí và tính chất hóa học 4.1 .Tính chất vật lí Crom nặng, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, rất khó nóng chảy và. .. chế cromat là oxi hóa hợp chất crom (III) trong môi trường kiềm (dung dịch hoặc thể nóng chảy) hoặc tác dụng của CrO 3 với dung dịch kiềm Những muối cromat và đicromat thường gặp nhất là Na 2CrO4, K2CrO4, Na2Cr2O7 K2Cr2O7 và (NH4)2Cr2O7 5.3.3 Kali cromat và kali đicromat  Kali cromat là chất ở dạng những tinh thể tà phương màu vàng, đồng hình với K2SO4 và nóng chảy ở 968oC Trong không khí ẩm, kali cromat... muối crom( III) cũng có cấu tạo và tính chất giống như muối nhôm(III) cho nên biết tính chất của nhôm (III) có thể đoán được tính chất của hợp chất của hợp chất crom( III) Sự giống nhau này được giải 0 A thích bằng sự gần nhau về kích thước của các ion Cr 3+ (0,57 ) và Al3+ (0,61 o A ) Muối crom (III) có độ tan gần như muối nhôn (III), đa số tan trong nước, những muối rất ít tan là Cr2(CO3)3, CrPO4 và. .. (400-5000C) 5 Hợp chất của Crom 5.1 Hợp chất Crom (II) 5.1.1 Crom (II) oxit Crom (II) oxit là chất bột màu đen kết tinh trong cấu trúc muối mỏ, có tính tự cháy, trên 100oC ở trong không khí biến thành Cr 2O3, trên 700oC ở chân không phân hủy thành Cr2O3 và crom Có tính bazo, oxit này tan trong dung dịch axit loãng: CrO + 2HCl → CrCl2 + H2O CrO có tính khử, trong không khí CrO dễ bị oxi hóa thành Cr2O3... nước và sấy khô ở 70oC 30 5.3.2 Axit cromic và axit policromic Dung dịch axit cromic H2CrO4 có màu vàng, dung dịch axit đicromic H 2Cr2O7 có màu da cam, dung dịch axit tricromic H 2Cr3O10 và axit tetracromic H2Cr4O13 có màu đỏ Tất cả nhũng axit này chỉ tồn tại ở trong dung dịch Muối của chúng bền hơn, có thể tách ra dưới dạng tinh thể Các axit và muối đều rất đôc với người Na2CrO4 có màu vàng Axit cromic... gọi là cromat Muối cromat kim loại kiềm, amoni và magie tan nhiều trong nước cho dung dịch màu vàng, các muối cromat của kim loại kiềm thổ và kim loại nặng đều ít tan, ít tan nhất là Ag 2CrO4 (tinh thể màu đỏ), BaCrO4 (tinh thể màu vàng), PbCrO4 (tinh thể màu vành, tích số tan là 1,8.10-14) Khi được axit hóa, dung dịch cromat biến thành đicromat, nếu được oxi hóa mạnh hơn nữa dung dịch đậm đặc đicromat... biến thành tricromat rồi tetracromat, nghĩa là quá trình ngưng tụ tăng lên khi giảm pH của dung dịch: 2- 2CrO4 + 2H + 3Cr2O72- + 2H+ → → Cr2O72- + H2O 2Cr3O102- + H2O Khi được kiềm hóa, dung dịch policromat lần lượt biến trở ngược lại và sau cùng thành cromat Axit cromic là chất oxi hóa mạnh, oxi hóa được SO2, H2S, SnCl2, FeSO4, HCl,… 31 Muối cromat bền trong môi trường kiềm nhưng oxi hóa mạnh trong... oxit với 2 / 3 của các lỗ hổng tám mặt bị chiếm đóng bởi crom Tương tự như corundum, Cr 2O3 là một vật liệu giòn cứng ( độ cứng Mohs 8-8,5), là hợp chất bền nhất của crom, nóng chảy ở 2265 oC và sôi ở 3027oC 19 Crom (III) oxit Crom (III) oxit trơ về mặt hóa học Tuy là oxit lưỡng tính nhưng nó không tan trong dung dịch kiềm và axit loãng Tính lưỡng tính của Cr 2O3 chỉ thể hiện khi nấu chảy với kiềm hay... 2CrO4 và có thể cả Ag2Cr2O7 ( vì độ tan của hai muối này không khác nhau quá nhiều).Cả hai muối K 2CrO4 và K2Cr2O7 đều có tính oxi hóa mạnh, nhất là trong môi trường axit, chúng oxi hóa giống như axit cromic Khi oxi hóa trong môi trường trung tính, cromat thường tạo nên Cr(OH)3: 2K2CrO4 + 3(NH4)2S + 2H2O → 2Cr(OH)3 + 3S + 6NH3 + 4KOH Ở trạng thái rắn, kali cromat và kali đicromat có thể oxi hóa S,... kali đicromat có thể oxi hóa S, P, C khi đun nóng: K2Cr2O7 + 2C → K2CO3 + Cr2O3 + CO Điều chế: Kali đicromat được điều chế từ quặng cromit theo quy trình chuyển hóa sau: Cromit → natri cromat → → natri đicromat kali đicromat Trong giai đoạn một, dùng không khí oxi hóa hỗn hợp đã nghiền mịn cromit, soda và đá vôi được đun nóng trong lò quay ở nhiệt độ 1000-1300oC: 4Fe(CrO2)2 + 8Na2CO3 + 7O2 → 8NaCrO4 + . LUẬN CROM, QUY TRÌNH SẢN XUẤT TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TÍNH CHẤT HÓA HỌC Hà nội, 10/2014 TRƯỜNG CAO ĐẲNG SƯ PHẠM HÀ NỘI  NHÓM 4 TIỂU LUẬN CROM, QUY TRÌNH SẢN XUẤT TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TÍNH CHẤT HÓA. kĩ hơn về crom và hợp chất của chúng: - Trạng thái tự nhiên, lịch sử tìm thấy - Ứng dụng và độc tính - Quy trình sản xuất - Tính chất vật lí, tính chất hóa học - Hợp chất của crom Qua đây,. khử đến crom bằng phương pháp nhiệt nhôm; H 2 không khử được Cr 2 O 3 : Cr 2 O 3 + 2Al → Al 2 O 3 + Cr ∆H= -527,2kJ 4. Tính chất vật lí và tính chất hóa học 4.1 .Tính chất vật lí Crom nặng,