CHƯƠNG 7. Bài 38. Crom

I- VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO

1. Vị trí của crom trong bảng tuần hoàn

Crom là kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm VIB, chu kì 4, có số hiệu nguyên tử là 24.

2. Cấu tạo của crom

Nguyên tử crom có 24 electron, được phân bố thành 4 lớp: lớp thứ nhất có 2e, lớp thứ hai có 8e, lớp thứ ba có 13e và lớp ngoài cùng có 1e. Crom là nguyên tố d, có cấu hình electron nguyên tử 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹, hoặc viết gọn là [Ar]3d⁵4s¹ và viết dưới dạng ô lượng tử là:

Những kim loại nhóm A, như kim loại kiềm (nhóm IA), kim loại kiềm thổ (nhóm IIA) và nhôm (nhóm IIIA) chỉ có electron lớp ngoài cùng tham gia phản ứng hóa học và trong hợp chất, chúng có số oxi hóa không đổi. Khác với chúng, nguyên tử crom khi tham gia phản ứng hóa học không chỉ có electron ở phân lớp 4s, mà có cả electron ở phân lớp 3d. Do đó, trong các hợp chất, crom có số oxi hóa biến đổi từ +1 đến +6. Phổ biến hơn cả là các số oxi hóa +2,+3,+6. Bảng dưới đây cho biết một số đại lượng đặc trưng của crom:

Crom có cấu tạo mạng tinh thể lập phương tâm khối.

II- TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Crom có màu trắng ánh bạc, rất cứng (rạch được thủy tinh, cứng nhất trong số các kim loại, độ cứng chỉ kém kim cương), khó nóng chảy (t_nc1890). Crom là kim loại nặng, có khối lượng riêng là 7,2g/cm³.

III- TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1. Tác dụng với phi kim

Giống như kim loại nhôm, ở nhiệt độ thường trong không khí, kim  loại crom tạo ra màng mỏng crom (III) oxit có cấu tạo mịn, đặc chắc và bền vững bảo vệ. Ở nhiệt độ cao, crom khử được nhiều phi kim.

Thí dụ:

2. Tác dụng với nước

Crom có thế điện cực chuẩn nhỏ (E⁰_Cr3+/Cr=−0,74V), âm hơn so với thế điện cực hiđro ở pH=7(E⁰_H2O/H2=−0,41V). Tuy nhiên trong thực tế crom không tác dụng được với nước do có màng oxit bảo vệ.

3. Tác dụng với axit

Trong dung dịch HCl,H2SO4 loãng nóng, màng oxit bị phá hủy, crom khử ion H+ tạo ra muối Cr(II) và khí hiđro.

Tương tự nhôm, crom không tác dụng với axit HNO₃ và H₂SO₄ đặc, nguội mà bị thụ động bởi các axit.

IV- ỨNG DỤNG

Crom có nhiều ứng dụng thiết thực trong công nghiệp và trong đời sống.

Trong công nghiệp, crom được dùng để sản xuất thép:

– Thép chứa từ 2,8−3,8% crom có độ cứng cao, bền, có khả năng chống gỉ.

– Thép có chứa 18% crom là thép không gỉ (thép inoc).

– Thép chứa từ 25−30% crom có tính siêu cứng, dù ở nhiệt độ cao.

Trong đời sống, nhiều đồ vật bằng thép được mạ crom. Lớp mạ crom vừa có tác dụng bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn, vừa tạo vẻ đẹp cho đồ vật. Thí dụ: bộ đồ ăn, dụng cụ nhà bếp và những đồ vật khác được mạ crom.

V- SẢN XUẤT

Trong tự nhiên không có crom ở dạng đơn chất mà chỉ có ở dạng hợp chất (chiếm 0,03% khối lượng vỏ Trái Đất). Hợp chất phổ biến nhất của crom là quặng cromit FeO.Cr₂O₃. Quặng này thường có lẫn Al₂O₃ và SiO₂.

Oxit crom (Cr2O3) được tách từ quặng. Sau đó điều chế crom bằng phương pháp nhiệt nhôm:

Cr₂O₃+2Al→t^o 2Cr+Al₂O₃

Bằng phương pháp này, crom được điều chế được có độ tinh khiết từ 97−99%, tạp chất chủ yếu là nhôm, sắt, silic.