Կիրակի , Ապրիլ 30 2017
Գլխավոր / ԳԻՏԱԿԱՆ ՀՈԴՎԱԾՆԵՐ / Գունագեղ ջերմաչափ – ՔՐՈՄ

Գունագեղ ջերմաչափ – ՔՐՈՄ

Մենդելեևի քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակում Ք (հայկակա այբուբենի 36-րդ տառը) տառով սկսվող անուն ունի քրոմը։

Քրոմը քիմիական տարրերի պարբերական համակարգի 24-րդ տարրն է։ Գտնվում է 6-րդ խմբի երկրորդական ենթախմբում (Բ-խումբ) և պարբերական համակարգում գրաված դիրքին համապատասխան ունի 6 արժեքական (վալենտային) էլեկտրոն 3d54s1։ Քրոմն առաջացնում է միացություններ +1, +2, +3, +4, +5 և +6 օքսիդացման աստիճաններով, սակայն նրան ավելի բնութագրական են +3 և +6 օքսիդացման աստիճանները։ Քրոմն ունի չորս կայուն իզոտոպ` 50Cr(4,35%), 52Cr(83,49%), 53Cr(9,50%) և 54Cr(2,65%)։ 50Cr-ի կիսաքայքայման ժամանակամիջոցն՝ T1/2=1.8.1017 տարի է։ Հայտնի են նաև քրոմի 24 արհեստական ռադիոակտիվ իզոտոպներ 42-ից 66 զանգվածային թվով, որոնցից ավելի կայուն է 51Cr –ը՝ T1/2=27,8 օր։

Քրոմի միացությունները բնության մեջ բավականին լայն տարածված են։ Նրա պարունակությունը երկրի կեղևում կազմում է 0,02%-ը։ Դրա հետ մեկտեղ Քրոմը ազատ չի հանդիպում։ Հայտնի են քրոմի 20 հանքանյութ։ Քրոմի հանքանյութերից արդյունաբերական նշանակություն ունեն քրոմշպինելիդները`MeO,Cr2O3(MeCr2O4

• Քրոմիտ – FeCr2O4;
• Կրոկոիտ – PbCr2O4;
• Մագնոքրոմիտ –(Mg,Fe)Cr2O4;
• Քրոմպիկոտիտ – (Mg,Fe)(Cr,Al)2O4;
• Ալյումոքրոմիտ –Fe(Cr,Al)2O4;

Հայտնի են նաև`
• Մելանոքրոմիտ – 3PbO, 2Cr2O3;
• Վոկոլենիտ – 2(Pb,Cu)CrO4(Pb,Cu)3(PO4)2 ;
• Տարապակաիտ – K2CrO4;
• Դիտցեիտ – CaIO3,CaCrO4

1761 թվականին Պետերբուրգի Համալսարանի քիմիայի պրոֆեսոր Յոհան Գոտտլոբ Լեմանը Ուռալի Բերեզովյան հանքում հայտնաբերեց նոր կարմիր հանաքար, որը մանրացնելով և փոշու վերածելով տալիս էր դեղին գույն։ 1766 թվականին Լեմանը կանքանյութի նմուշը բերեց Պետերբուրգ և մշակելով աղաթթվով ստացավ զմրուխտականաչ լուծույթ, որից անջատեց ասպիտակ նստվածք։ Նստվածքում հայտնաբերվեց կապար։ Հանքաքարը Լեմանը անվանեց «Սիբիրյան կարմիր կապար»։ Այդ հանքաքարը Կրոկոիտն էր` PbCr2O4։ 1796 թվականին կրոկոիտի նմուշը ուսումնասիրեց Փարիզի Հանքաբանական դպրոցի քիմիայի պրոֆեսոր Նիկոլա Լուի Վոկելենը։ Տքնաջան փորձերից հետո նա կրոկոիտը եռացրեց պոտաշի լուծույթում և կապարի կարբոնատի սպիտակ նստվածքն առանձնացնելուց հետո ստացավ անհայտ աղի դեղին լուծույթ։ Լուծույթը մշակելով կապարի աղով ստացավ դեղին նստվածք, սնդիկի աղով` կարմիր նստվածք, իսկ անագի քլորիդ ավելացնելով լուծույթը դառնում էր կանաչ։ Հանքային թթուներով կրոկոիտը մշակելով և գոլորշիացնելով նա ստացավ կարմիր բյուրեղներ, որը գրաֆիտե տիգելում շիկացնելով ածխի հետ ստացավ անհայտ մետաղի մոխրագույն ասեղնաձև բյուրեղներ, որը կայուն էր թթուների նկատմամբ։ Նոր քիմիական տարրը Վոկելենի հայրենակիցներ Ֆուրկրուաի և Այուի առաջարկով անվանվեց քրոմ` հունական χρωμα-գույն, գունավորում բառից, այն պատճառով, որ քրոմի շատ միացություններ ունեին բազմերանգ գույներ։ Չնայած նրան, որ Վոկելենը ստացել էր քրոմի կարբիդ, Փարիզի գիտության Ակադեմիան գրանցեց նոր հայտնաբերված 24-րդ տարրը։

1798 թվականին գերմանացի գիտնականներ Լովիցն ու Կլապրոտը Վոկելենից անկախ Ուռալի Բերեզովյան հանքավայրից հյուսիս ընկած տարածքից բերված քրոմիտում (FeCr2O4) հայտնաբերեցին քրոմ։ 1799 թվականին Տասսերտը Ֆրանսիայի հարավ-արևելքի հանքավայրում հայտնաբերված քրոմիտից ստացավ համեմատաբար մաքուր մետաղական քրոմ։ Առաջին անգամ մաքուր Քրոմ 1854 թվականին ստացել է Բունզենը քրոմի քլորիդի լուծույթի էլեկտրոլիզով։

Մաքուր քրոմը բաց կապտասպիտակ կռելի մետաղ է։ Նրա խտությունը 7,19 գ/սմ3, հալում է 19070C ջերմաստիճանում, իսկ եռում է 26710C -ում։ Սենյակային ջերմաստիճանում, չոր օդում այն բավականին քիմիապես պասիվ է, քանի որ նրա մակերեսին առաջանում է օքսիդի ամուր շերտ, փոխազդում է միայն ֆտորի հետ։ Այն չի ենթարկվում ջրի ազդեցությանը, այդ թվում` ծովային։ Քրոմը պասիվանում է ազոտական թթվով և արքայաջրով։ Համեմատաբար հեշտ է փոխազդում աղաթթվի և նոսր ծծմբական թթվի հետ։ Բարձր ջերմաստիճաններում թթվածնի հետ սկզբում փոփազդում է բուռն, հեռո օքսիդիչ շերտի առաջացման հետևանքով ռեակցիան դանդաղում է և միայն 12000C-ում օքսիդի շերտի քայքայումից հետո 20000C-ում օքսիդացումը գնում է բուռն։ 6000C -ից բարձր ջերմաստիճանում փոխազդում է ազոտի և այլ տարրերի հետ։

Հայտնի են. երկ-, եռա-, վեցավալենտ քրոմի օքսիդներ` CrO , Cr2O3 և CrO3 ։ CrO-ն ունի հիմնային հատկություն, Cr2O3 – ը երկդիմին CrO3–ը թթվային։

Քրոմի պաշարներն ու ստացումը

Քրոմի ընդհանուր համաշխարհային պահուստային քանակն կազմում է 15 մլն.տ։ Հարավ Աֆրիկյան Հանրապետությունում կենտրոնացված են 76%-ը, Ղազախստանում-9%-ը, Զիմբաբվեում-6,%-ը Քրոմի արդյունաբերական պաշարներ կան նաև Ռուսաստանում, ԱՄՆ-ում, Թուրքիայում, Մադագասկարում, Հնդկաստանում, ֆիլիպիններում, ֆինլանդիայում, Բրազիլիայում, Հայաստանում և Լեռնային Ղարաբաղի հանրապետությունում։

Արդյունաբերության մեջ քրոմ ստանում են բնական քրոմիտից։ Շատ արդյունաբերական նպատակներով անհրաժեշտ չէ երկաթը բաժանել քրոմից, դրա համար բնական քրոմիտը էլեկտրական վառարաններում վերականգնում են ածխով.

ստացված համաձուլվածքը, որը հայտնի է ֆերրոքրոմ անունով, օգտագործվում է չժանգոտվող պողպատի արտադրության համար։

Մաքուր քրոմ ստացվում է քրոմի(III) օքսիդը ալյումինով վերականգնելով.

Քրոմի (III) օքսիդ ստանալու համար քրոմիտը հիմնային միջավայրում հալույթում օքսիդացնում են.

այդ ժամանակ երկաթը անցնում է ջրում անլուծելի վիճակի (Fe2O3) իսկ քրոմիտը լավ լուծելի քրոմատի։

Ստացված լուծույթը մշակում են ծծմբական թթվով` քրոմատը երկքրոմատի փոխարկելու համար.

Հաճախ ծծմբական թթվի փոխարեն օգտագործվում է ածխաթթու գազ, գործընթացը իրականացվում է ավտոկլավներում 7-15 մթ. ճնշման տակ.

(սովորական ճնշման տակ հավասարակշռությունը տեղաշարժվում է դեպի ձախ)։

Ստացված երկքրոմատը վերականգնում են ածխով կամ ծծմբով.

Քրոմատի փոխարկումը երկքրոմատի նպատակահարմար է նրանով, որ որպես կանոն, երկքրոմատները ավելի լավ են բյուրեղանում քան քրոմատները։

Նշված գործընթացի ժամանակ երբեմն ավելացնում են KCl, որպեսզի ստանան ոչ թե բյուրաղական Na2Cr2O7, այլ K2Cr2O7, քանի որ կալիումի երկքրոմատը ավելի դժվարալուծ է քան նատրիումինը և առաջացնում է հեշտ ֆիլտրվող բյուրեղներ, որն իր հերթին բերում է ավելի մաքուր քրոմի ստացման։

Կարող է հարց առաջանալ, իսկ հնարավոր չէ՞ հենց առաջին փուլում օգտագործել կալիումի միացություն, օրինակ պոտաշ, պարզվում է, որ դա տնտեսապես ձեռնտու չէ, քանի որ պոտաշն ավելի թանկ է, քան սոդան և կալիումի քլորիդը։

Ավելի մաքուր քրոմ ստանում են քրոմի (III) սուլֆատի կամ ամոնիում-քրոմային շիբի խիտ լուծույթների էլեկտրոլիզով։ Քրոմը 99%-ից բարձր մաքրությամբ անջատվում է չժանգոտվող պողպատե կամ ալյումինե կատոդի վրա։ Մետաղի վերջնական մաքրումը ազոտից կամ թթվածնից կատարվում է 1500 0C-ում մետաղը ջրածնի միջավայրում պահելով։

Քրոմն ու քիմիական արդյունաբերությունը

 Քրոմը և նրա հիմնական միացությունները քիմիական արդյունաբերություն միանգամից չեն եկել։ Մարդկությանը նրա ծառայությունը սկսվել է գունավոր ապակու արտադրությունից, ներկերից։ Դեռևս 19-րդ դարի սկզբներին «Սիբիրյան կարմիր կապարով»` կրոկոիտով էին ներկված Լոնդոնի բոլոր կառքերը։ PbCrO4-ը, ZnCrO4-ը և SrCrO4-ն օգտագործում են որպես գեղարվեստական ներկեր։ Cr2O3 -ը օգտագործվում է, որպես կանաչ ներկի պիգմենտ։ Na2Cr2O7 -ը, К2Cr2O7 – ն և KCr(SO412H2O -ն օգտագործվում են կաշվի դաբաղման գործընթացում։ Եռարժեք քրոմն որպես հավելանյութ մտնում է ռուբին թանկարժեք քարի մեջ։ Կերամաշման նկատմամբ կայուն քրոմի համաձուլվածքներն օգտագործվում են քիմիական ռեակտորների և խողովակների պատրաստման համար։ Քրոմ պարունակող կատալիզատորները՝ Cr2O3 -ը, մեծ դեր են խաղում նաև ժամանակակից քիմիայում։ Na2Cr2O7 -ից ստանում են քրոմական թթու, որն օգտագործվում է որպես էլեկտրոլիտ մետաղական մասերը քրոմապատելու համար։

Քրոմն ու մետալուրգիան

Եթե քիմիական արդյունաբերությունը կարիք ունի, նախևառաջ, քրոմի միացությունների, ապա մետալուրգիային անհրաժեշտ է ինքը մետաղը և նրա համաձուլվածքները։ Քրոմն սև մետալուրգիայում օգտագործվող գլխավոր միախառնող տարրերից մեկն է։ Սովորական պողպատներին մինչև 5% քրոմ ավելացնելով մեծանում է դրանց ֆիզիկական հատկությունները և հեշտանում է դրանց ջերմային մշակումը։ Եթե պողպատում քրոմի քանակը 10%-ից բարձր է, ապա այն դառնում է ավելի կայուն օքսիդացման և կերամաշման նկատմամբ։ Վերջինս պայմանավորված է նրանով, որ քրոմը պողպոտում պարունակվող ածխածնի հետ առաջացնում է շատ ամուր կարբիդներ`Cr3C, Cr7C3 և Cr23C6։ Ամենահայտնի չժանգոտող պողպատը պարունակում է 18% քրոմ, 8% նիկել և մոտ 0,1% ածխածին։ 25-30% քրոմ պարունակող պողպատները բարձր ջերմաստիճաններում կայուն են օքսիդացման նկատմամբ, և նրանցից պատրաստում են վառարանների մասեր։ Ջերմակայուն համաձուլվածքներ են ստացվում նաև այլ մետաղների հետ։ Նիկելին 20% քրոմ ավելացնելուվ ստացվում է նիքրոմ, իսկ կոբալտին 25% քրոմ ավելացնելով ստացվում է քրոմկոբալտային համաձուլվածք։ Շատ մետաղներ կերամաշումից պաշտպանելու համար պատում են քրոմի շերտով (0,1 մմ)։ մետաղները քրոմի շերտով պատելն ունի նաև դեկորատիվ նշանակություն։

Քրոմի կենսաբանական նշանակությունն ու առողջության համար վտանգը

Քրոմն հանդիսանում է կենսածին և սննդային տարրերից մեկը։ Այն պարունակվում է բույսերի և կենդանիների օրգաններում։։ Հետաքրքիր է, որ բույսերում պարունակվում է մոտ 0,0005% քրոմ, որի 95%-ն արմատներում։ Որոշ պլանկտոնային օրգանիզմներում քրոմի կուտակման գործակիցն 10000-26000 է։ Բարձրակարգ բույսերում երբ քրոմի քանակն մեծ է 0,0003 մոլ/լ -ից, նկատվում է տերևների մեռուկություն։

Կենդանիների և մարդկանց մոտ քրոմն մասնակցում է ածխաջրերի, սպիտակուցների և լիպիդների փոխանակմանը, այն մտնում է տրիպսին ֆերմենտի բաղադրության մեջ։ Քրոմը կենդանիների և մարդկանց օրգանիզմ է ներթափանցում հիմնականում սննդի միջոցով։ Քրոմի քանակությունը մսամթերքներում մեկ կարգով մեծ է քան բուսական սննդում։ Մեծ քանակությամբ քրոմ կա գարեջրի դրոժներում, մսում, լյարդում, լոբազգիներում և ցորենում։
Չնայած մարդու օրգանիզմում քրոմի պակասորդը հազվագյուտ իրավիճակ է, սակայն փորձարկումները ցույց են տվել, որ քրոմի անբավարար քանակը առաջացնում է շաքարախտի նման երևույթ, նպաստում է աթերոսկլերոզի զարգացմանը և բարձրակարգ ներվային համակարգի խախտմանը։ Սննդում և արյան մեջ քրոմի քանակի նվազումը բերում է նաև աճի դանդաղեցման, արյան մեջ խոլեստերինի քանակի աճի և ինսուլինի նկատմամբ զգայնության նվազման։

Մարդու օրգանիզմում քրոմի քանակը կազմում է 6-12 մգ։ Որոշ տվյալներով մարդու օրգանիզմին օրական անհրաժեշտ է 20-300մկգ/գ քրոմ։ Մազերում քրոմի քանակն 0,15-0,5մկգ/գ է։ Մարդու ծերացման զուգընթաց օրգանիզմում քրոմի քանակն նվազում է։
Քրոմի յուրահատկություններից է այն, որ նրա մի շարք ֆիզիկական հատկություններ` ներքին շփումը, պնդության մոդուլը, էլեկտրադիմադրությունը, գծային ընդարձակման գործակիցն և ջերմաէլեկտրաշարժ ուժը 37 0C ջերմաստիճանի մոտ կտրուկ փոխվում են։ Իսկ 39 0C -ում քրոմը պարամագնիտիկ վիճակից անցնում է ֆերրոմագնիտիկ վիճակի։ Կա տեսակետ, որ մարդկան և մի շարք կենդանիների օրգանիզմում քրոմն կատարում է ջերմակարգավորիչ “ջերմաչափի” գործառույթ։

Քրոմով թունավորումը հանդիպում է նրա արտադրության ժամանակ` մեքենաշինությունում, մատալուրգիայում և ներկերի ու կաշվի արտադրություններում։ Քրոմի միացություններից ավելի թունավոր են երկքրոմատներն ու Cr2O3 -ը։ Հիվանդության ախտանիշներն են քթում չորության և ցավի զգացողությունը, կոկորդում քոր, շնչառության դժվարացում և հազ։ Ճիշտ է, այդ հատկանիշները քրոմի հետ շփման դադարեցման ժամանակ վերանում են։ Քրոմի միացությունների հետ երկարատև շփումը առաջացնում է գլխացավ, թուլություն, դեպրեսիա և քաշի կորուստ, հնարավոր է նաև բրոնխիտ և ասթմա։ Մաշկի վրա ազդելով քրոմի միացությունները առջացնում են դերմատիտ և էկզեմա։ Եռարժեք և վեցարժեք քրոմի միացությունները ունեն նաև ուռուցքածին հատկություն։
Որոշ դեղեր, օրինակ քրոմի պիկոլինատը օգտագործվում է որպես նիհարման միջոց։

Քրոմի ազդեցությունը շրջակա միջավայրի վրա

Մակերևույթային ջրերում քրոմի միացությունների հիմնական աղբյուրը քրոմի հանքերի հետ շփվող ստորերկրյա ջրերին են, ինչպես նաև քրոմի և սև մետալուրգիայի ձեռնարկությունների հոսոքաջրերն ու աէրոզոլերը, կաշվի արտադրության հոսքաջրերն ու ածխի այրումից առաջացած փոշին։
Ջրում ավելի կայուն է եռարժք քրոմն, որն ֆուլվո և հումինաթթուների հետ առաջացնում է կայուն միացություններ։ Թթվածնով հարուստ ջրերում հիմնասկանում գտնվում են վեցարժեք քրոնի միացությունները։ Չաղտոտված ծովաջրում քրոմի քանակությունը 0,05մկգ/լ է, գետաջրերում 0,1-10 մկգ/լ, իսկ ստորգետնյա ջրերում 10-100 մկգ/լ։ Սանիտարահիգենիկ օգտագործման ջրամբարներում նրանց քանակը չպետք է գերազանցի հետևյալ սահմանային թույլատրելի կոնցենտրացիաները` ՍԹԿ Cr(III) – 0,5 մգ/լ և Cr(VI) – 0,05 մգ/լ և վնասակարության սահմանային թույլատրելի կոնցենտրացիաները` Cr(III) – 0,005 մգ/լ և Cr(VI) – 0,001 մգ/լ։ Մթնոլորտում ՍԹԿ Cr(VI)-0,0015մգ/մ3 է։

Քրոմն ունի այլ տարրերի և մասնիկների հետ կապվելու հատկություն, որի պատճառով էլ այն հիմանականում լինում է հողի մեջ։ Բույսերի մեջ հայտնաբերվում է քրոմի միայն թույլ աննշան հետքեր, որը վկայում է բուսական հյուսվածքներում նրա թույլ կուտակման մասին։ Քրոմն իր վտանգավորությամբ պատկանում է երրորդ դասին։ Ավելի թունավոր են եռավալենտ և վեցավալենտ քրոմի միացությունները

Օգտագործված գրականություն

1. Неорганическая химия/ под ред. Акад. Д. Третякова/ том 3, Химия переходных элементов. В книге 1, М.; Академия, 2007, 352с.
2. Салли А. Г., Брэндз Э. А., Хром, 2 изд., М., 1971
3. Грушко Я. М., Соединения хрома и профилактика отравлений ими, М., 1964;

Հեղինակ՝ Գևորգ Սիմոնյան

ԵՊՀ, Էկոլոգիական քիմիայի ամբիոնի դոցենտ, քիմիական գիտությունների թեկնածու:

Դիտեք նաև

Հայաստանում վերանում են բնական գիտությունները

Տարեց տարի ավելի ու ավելի է սրվում այս վտանգը՝ Հայաստանում վերանում են բնական գիտությունները: Լինելով ...

Մեկ մեկնաբանություն

  1. Բարև բոլորին.
    Ես շատ կուզենայի իմանալ Շիբի բաղադրությունը. Ինչ վտանգ է ներկայացնում շիբը եթե դա ուտել կոնֆետի նման. Շատ շնորհակալություն.

Պատասխանել

Ձեր էլ. փոստի հասցեն չի հրապարակվելու: Պարտադիր դաշտերը նշված են *-ով

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.