Молибден, вольфрам

Хром

Побочная подгруппа VI группы

Общая электронная формула элементов...(n-1)s²p⁶d⁵ns¹. Характерные степени окисления: для хрома +2,+3,+6; для молибдена и вольфрама – только +6. В природе наиболее распространен хром, который встречается в полиметаллических рудах вместе с вольфрамом, марганцем, железом. Пример: Cr₂O₃^.FeO или Fe(CrO₂)₂ - хромистый железняк.

Основной способ получения в промышленности:

а) Сплавление руды с содой:

4Fe(CrO₂)₂ + 8Na₂CO₃ + 7O₂ = 2Fe₂O₃ + 8Na₂CrO₄ + 8CO₂ ­

б) Выщелачивание полученного сплава водой. В растворе остается хромат натрия, оксид железа остается в осадке.

в) Перевод хромата в дихромат серной кислотой:

2Na₂CrO₄ + H₂SO₄ = Na₂Cr₂O₇ + Na₂SO₄ + H₂O

г) Сплавление дихромата с углем:

Na₂Cr₂O₇ + 2C = Na₂CO₃ + Cr₂O₃ + CO ­

д) Алюмотермия:

Cr₂O₃ + 2Al = Al₂O₃ + 2Cr

Химические свойства

1. Взаимодействует при нагревании, со всеми неметаллами, кроме азота и водорода:

2Cr + 3Cl₂ = 2CrCl₃;

4Cr + 3O₂ = 2Cr₂O₃;

2Сr + 3S = Cr₂S₃

2. Хром растворяется в разбавленных кислотах, в концентрированных – пассивируется:

Cr + H₂SO₄ = CrSO₄ + H₂

3. С кислородом хром образует оксиды различного состава.

CrO – оксид хрома (II), твердое аморфное вещество красного цвета, получается восстановлением водородом при нагревании из оксида хрома (III):

Cr₂O₃ + H₂ = 2CrO + H₂O

Соединения Cr⁺² неустойчивы и окисляются на воздухе:

4Cr(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Cr(OH)₃

Cr₂O₃ – порошок зеленого цвета, получается сжиганием хрома в кислороде. Используется как катализатор, краситель, входит в состав полировочных паст. Cr₂O₃ – амфотерный оксид, которому соответствует амфотерный гидроксид Cr(OH)₃, легко растворимый в кислотах и щелочах:

Cr(OH)₃ + 3HCl = CrCl₃ + 3H₂O

Cr(OH)₃ + 3NaOH = Na₃[Cr(OH)₆]

Соединения хрома в степени окисления +3 самые устойчивые, обладают окислительными и восстановительными свойствами:

Cr₂(SO₄)₃ + Zn = 2CrSO₄ + ZnSO₄

2CrCl₃ + 3KNO₃ + 10KOH = 2K₂CrO₄ + 3KNO₂ + 6KCl + 5H₂O

CrO₃ оксид хрома (VI) - твердое вещество красно-бурого цвета, хорошо растворимое в воде. Кислотный оксид. Получается при взаимодействии хромата калия с концентрированной серной кислотой:

K₂CrO₄ + H₂SO₄ = CrO₃ + K₂SO₄ + H₂O

CrO₃ соответствуют две кислоты.

H₂CrO₄ – хромовая; соли носят название хроматы – желтого цвета.

H₂Cr₂O₇ – двухромовая; соли дихроматы (бихроматы) – оранжевого цвета.

Хроматы и бихроматы сильнейшие окислители.

Хром используется как легирующая добавка к сталям, в качестве защитных покрытий на менее благородных металлах. Соединения хрома используются в качестве красок, катализаторов.

В природе встречаются в виде минералов МоS₂ –молибденит, CaWO₄ – шеелит. Получают пирометаллургическим способом:

2MoS₂ + 7O₂ = 2MoO₃ + 4SO₂ ;

MoO₃ + 3H₂ = Mo + 3H₂O

Белые блестящие металлы, на воздухе не окисляются. Более пластичны, чем хром. Имеют высокие температуры плавления: 2400^oC - Mo, 3400^oC – W. Вольфрам – самый тугоплавкий из всех металлов.

Химические свойства

1. Менее активны по сравнению с хром, все реакции идут медленно, легко образуются при нагревании только карбиды (WC₂, MoC).

2. В кислотах вольфрам почти нерастворим. Легко растворяется только в смеси азотной и плавиковой кислот. Молибден взаимодействует с концентрированной серной кислотой при нагревании:

W + 2HNO₃ + 6HF = WF₆ + 2NO + 4H₂O

Mo + 3H₂SO_{4 (конц)} = H₂MoO₄ + 3SO₂ + 2H₂O

3. При прокаливании в кислороде металлов или их соединений образуются оксиды MoO₃ и WO₃. Это твердые вещества, плохо растворимые в воде, но легко растворимые в щелочах с образованием солей молибденовой и вольфрамовой кислот (H₂MoO₄ – белого цвета, H₂WO₄ – желтого цвета). Данные кислоты - твердые вещества, при нагревании отщепляют воду и переходят в соответствующие оксиды.

4. При взаимодействии с фтором образуются гексафториды молибдена и вольфрама (MoF₆, WF₆). Это легко летучие жидкости. При взаимодействии их с водой образуются оксосоединения МеOF₄ и MeO₂F₂. Гексахлорид известен только для вольфрама (WCl₆) – темно-фиолетовое твердое вещество.

5. С серой образуются сульфиды состава MeS₃ в виде порошков коричневого или черного цвета. При нагревании на воздухе они окисляются до MeO₃. При прокаливании без кислорода они отщепляют серу и переходят в сульфиды состава MeS₂.

Применение. Молибден и вольфрам применяются в металлургической промышленности при выплавке высококачественных специальных сортов стали (для ружейных и орудийных стволов, брони). Вольфрам используется для производства нитей электроламп, нагревательных обмоток электропечей, антикатодов в электронных лампах, изготовления сверхтвердых сплавов.

Дата добавления: 2014-12-16