KROMIUM: SIFAT, CIRI DAN KEGUNAAN - KIMIA - 2026

The kromium (Cr) adalah unsur logam Kumpulan 6 (VIB) dalam jadual berkala. Ton logam ini dihasilkan setiap tahun melalui pengekstrakannya dari mineral kromit besi atau magnesium (FeCr ₂ O ₄ , MgCr ₂ O ₄ ), yang diturunkan dengan arang batu untuk mendapatkan logam tersebut. Ia sangat reaktif, dan hanya dalam keadaan yang sangat berkurang dalam bentuk tulennya.

Namanya berasal dari perkataan Yunani 'chroma', yang bermaksud warna. Ia diberi nama ini kerana warna yang banyak dan kuat dipamerkan oleh sebatian kromium, sama ada bukan organik atau organik; dari pepejal hitam atau larutan hingga kuning, oren, hijau, ungu, biru dan merah.

Buaya Chrome. Buaya Model Logam Chrome Buaya Perak. Sumber: Maxpixel

Walau bagaimanapun, warna krom logam dan karbida berwarna kelabu keperakan. Ciri ini dimanfaatkan dalam teknik penyaduran krom untuk memberi banyak struktur kilauan perak (seperti yang dilihat pada buaya pada gambar di atas). Oleh itu, dengan "mandi dengan krom" potongan-potongan itu diberi kilau dan tahan besar terhadap kakisan.

Kromium dalam larutan bertindak balas dengan cepat dengan oksigen di udara untuk membentuk oksida. Bergantung pada pH dan keadaan oksidatif medium, ia dapat memperoleh nombor pengoksidaan yang berbeza, dengan (III) (Cr ³⁺ ) menjadi yang paling stabil dari semua. Oleh itu, oksida kromium (III) hijau (Cr ₂ O ₃ ) adalah oksida yang paling stabil.

Oksida ini dapat berinteraksi dengan logam lain di persekitaran, menyebabkan, misalnya, pigmen Siberia merah plumbum (PbCrO ₄ ). Pigmen ini berwarna kuning-oren atau merah (mengikut kealkaliannya), dan daripadanya saintis Perancis Louis Nicolas Vauquelin mengasingkan tembaga logam, itulah sebabnya ia dianugerahkan sebagai penemuinya.

Mineral dan oksida, serta sebilangan kecil tembaga logam menjadikan unsur ini berada di kedudukan 22 yang paling banyak terdapat di kerak bumi.

Kimia kromium sangat pelbagai kerana dapat membentuk ikatan dengan hampir keseluruhan jadual berkala. Setiap sebatiannya menunjukkan warna yang bergantung pada nombor pengoksidaan, serta spesies yang berinteraksi dengannya. Begitu juga, ia membentuk ikatan dengan karbon, campur tangan dalam sebilangan besar sebatian organometalik.

Ciri dan sifat

Kromium adalah logam keperakan dalam bentuk tulennya, dengan bilangan atom 24 dan berat molekul kira-kira 52 g / mol ( ⁵² Cr, isotopnya yang paling stabil).

Memandangkan ikatan logamnya yang kuat, ia mempunyai titik lebur tinggi (1907 ºC) dan takat didih (2671 ºC). Juga, struktur kristalnya menjadikannya logam yang sangat padat (7.19 g / mL).

Ia tidak bertindak balas dengan air untuk membentuk hidroksida, tetapi ia bertindak balas dengan asid. Ia teroksidasi dengan oksigen di udara, biasanya menghasilkan oksida kromik, yang merupakan pigmen hijau yang banyak digunakan.

Lapisan oksida ini mewujudkan apa yang dikenali sebagai pasif, melindungi logam daripada kakisan lebih lanjut, kerana oksigen tidak dapat menembusi sinus logam.

Konfigurasi elektroniknya adalah 4s ¹ 3d ⁵ , dengan semua elektron tidak berpasangan, dan oleh itu, ia menunjukkan sifat paramagnetik. Walau bagaimanapun, kawin berputar elektronik boleh berlaku jika logam mengalami suhu rendah, memperoleh sifat lain seperti antiferromagnetisme.

Struktur kimia kromium

Oleh PNG Asal oleh Daniel Mayer, DrBob, dikesan di Inkscape oleh Pengguna: Stannered (struktur kristal), melalui Wikimedia Commons

Apakah struktur logam krom? Dalam bentuk tulennya, kromium mengandaikan struktur kristal kubik berpusat badan (cc atau bcc). Ini bermaksud bahawa atom kromium terletak di tengah-tengah kubus, yang tepinya ditempati oleh krom lain (seperti pada gambar di atas).

Struktur ini bertanggungjawab untuk kromium yang mempunyai lebur dan takat didih yang tinggi, serta kekerasan yang tinggi. Atom tembaga bertindih dengan orbital s dan d mereka untuk membentuk jalur konduksi mengikut teori jalur.

Oleh itu, kedua-dua band separuh penuh. Kenapa? Kerana konfigurasi elektroniknya adalah 4s ¹ 3d ⁵ dan sebagai orbit s ia boleh menempatkan dua elektron, dan orbital d sepuluh. Kemudian hanya separuh daripada jalur yang dibentuk oleh pertindihannya diduduki oleh elektron.

Dengan dua perspektif ini - struktur kristal dan ikatan logam - banyak sifat fizikal logam ini dapat dijelaskan secara teori. Walau bagaimanapun, tidak ada yang menjelaskan mengapa kromium boleh mempunyai pelbagai keadaan atau nombor pengoksidaan.

Ini memerlukan pemahaman yang mendalam mengenai kestabilan atom berkenaan dengan putaran elektronik.

Nombor pengoksidaan

Oleh kerana konfigurasi elektron kromium adalah 4s ¹ 3d ^{5 ia} dapat memperoleh hingga satu atau dua elektron (Cr ^1– dan Cr ^2– ), atau kehilangannya untuk memperoleh nombor pengoksidaan yang berbeza.

Oleh itu, jika kromium kehilangan elektron, ia akan menjadi 4s ⁰ 3d ⁵ ; jika dia kehilangan tiga, 4s ⁰ 3d ³ ; dan jika kehilangan semuanya, atau yang sama, akan menjadi isoelektronik untuk argon.

Chromium tidak kehilangan atau memperoleh elektron dengan hanya keinginan: mesti ada spesies yang menderma atau menerimanya untuk pergi dari satu nombor pengoksidaan ke yang lain.

Chromium mempunyai nombor pengoksidaan berikut: -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, dan +6. Daripada jumlah ini, +3, Cr ³⁺ , adalah yang paling stabil dan oleh itu menjadi dominan dari semua; diikuti oleh +6, Cr ⁶⁺ .

Cr (-2, -1 dan 0)

Kromium sangat tidak mungkin mendapat elektron, kerana ia adalah logam, dan oleh itu sifatnya adalah menderma mereka. Walau bagaimanapun, ia dapat berkoordinasi dengan ligan, iaitu molekul yang berinteraksi dengan pusat logam melalui ikatan semula jadi.

Salah satu yang paling terkenal ialah karbon monoksida (CO), yang membentuk sebatian heksakarbonil kromium.

Sebatian ini mempunyai formula molekul Cr (CO) ₆ , dan kerana ligan adalah neutral dan tidak memberikan sebarang cas, maka Cr mempunyai bilangan pengoksidaan 0.

Ini juga dapat diperhatikan pada sebatian organometallik lain seperti kromium bis (benzena). Yang terakhir, kromium dikelilingi oleh dua cincin benzena dalam struktur molekul seperti sandwic:

Oleh Ben Mills, dari Wikimedia Commons

Banyak sebatian Cr (0) lain boleh timbul dari kedua sebatian organometallik ini.

Garam telah dijumpai di mana mereka berinteraksi dengan kation natrium, yang menunjukkan bahawa Cr mesti mempunyai nombor pengoksidaan negatif untuk menarik cas positif: Cr (-2), Na ₂ dan Cr (-1), Na ₂ .

Cr (I) dan Cr (II)

Cr (I) atau Cr ¹⁺ dihasilkan oleh pengoksidaan sebatian organometallik yang baru dijelaskan. Ini dicapai dengan ligan pengoksidaan, seperti CN atau NO, sehingga membentuk, sebagai contoh, K kompaun ₃ .

Di sini fakta bahawa terdapat tiga kation K ⁺ menunjukkan bahawa kompleks kromium mempunyai tiga cas negatif; begitu juga, ligan CN ^- menyumbang lima cas negatif, sehingga antara Cr dan NO mereka mesti menambahkan dua cas positif (-5 + 2 = -3).

Sekiranya NO adalah neutral, maka itu adalah Cr (II), tetapi jika ia mempunyai cas positif (NO ⁺ ), maka itu adalah Cr (I).

Sebaliknya, sebatian Cr (II) lebih banyak, antaranya adalah berikut: kromium (II) klorida (CrCl ₂ ), kromat asetat (Cr ₂ (O ₂ CCH ₃ ) ₄ ), kromium oksida ( II) (CrO), kromium (II) sulfida (CrS), dan banyak lagi.

Cr (III)

Dari semua itu, ia adalah kestabilan yang paling besar, kerana ia sebenarnya adalah hasil daripada banyak reaksi oksidatif ion kromat. Mungkin kestabilannya disebabkan oleh konfigurasi elektronik d ³ , di mana tiga elektron menempati tiga orbital d tenaga rendah berbanding dua yang lain yang lebih bertenaga (penggandaan d-orbital).

Sebatian yang paling mewakili nombor pengoksidaan ini ialah kromium (III) oksida (Cr ₂ O ₃ ). Bergantung pada ligan yang berkoordinasi dengannya, kompleks ini akan menunjukkan satu warna atau yang lain. Contoh sebatian ini adalah: Cl, Cr (OH) ₃ , CrF ₃ , ³⁺ , dll.

Walaupun formula kimia tidak menunjukkannya pada pandangan pertama, kromium biasanya mempunyai bidang koordinasi oktahedral di kompleksnya; iaitu, ia terletak di tengah oktahedron di mana bucunya diposisikan oleh ligan (enam keseluruhan).

Cr (IV) dan Cr (V)

Sebatian di mana Cr ⁵⁺ mengambil bahagian sangat sedikit, kerana ketidakstabilan elektronik atom tersebut, selain fakta bahawa ia mudah dioksidakan menjadi Cr ⁶⁺ , jauh lebih stabil kerana isoelektronik berkenaan dengan gas mulia argon.

Walau bagaimanapun, sebatian Cr (V) dapat disintesis dalam keadaan tertentu, seperti tekanan tinggi. Begitu juga, mereka cenderung terurai pada suhu sederhana, yang menjadikan aplikasi mereka mustahil kerana mereka tidak mempunyai ketahanan terma. Sebilangan daripadanya adalah: CrF ₅ dan K ₃ (O ₂ ^2- adalah anion peroksida).

Sebaliknya, Cr ⁴⁺ lebih stabil, dapat mensintesis sebatiannya yang terhalogenasi: CrF ₄ , CrCl ₄ dan CrBr ₄ . Namun, mereka juga mudah terurai oleh reaksi redoks untuk menghasilkan atom kromium dengan bilangan pengoksidaan yang lebih baik (seperti +3 atau +6).

Cr (VI): pasangan kromat-dikromat

2 ^2- + 2H ⁺ (Kuning) => ^2- + H ₂ O (Jingga)

Persamaan di atas sesuai dengan dimerisasi asid dua ion kromat untuk menghasilkan dikromat. Variasi pH menyebabkan perubahan dalam interaksi di sekitar pusat logam Cr ⁶⁺ , juga jelas dalam warna larutan (dari kuning ke oren atau sebaliknya). Dichromate terdiri daripada jambatan O ₃ Cr-O-CrO ₃ .

Sebatian Cr (VI) mempunyai ciri-ciri berbahaya dan bahkan karsinogenik kepada tubuh manusia dan haiwan.

Bagaimana? Kajian menyatakan bahawa CrO ₄ ^2- ion membran membran sel dengan tindakan protein yang mengangkut sulfat (kedua-dua ion itu sebenarnya sama saiznya).

Ejen pengurangan dalam sel mengurangkan Cr (VI) menjadi Cr (III), yang terkumpul dengan koordinasi yang tidak dapat dipulihkan ke laman web tertentu pada makromolekul (seperti DNA).

Setelah sel tercemar oleh kromium yang berlebihan, ia tidak dapat meninggalkannya kerana kekurangan mekanisme yang mengangkutnya kembali melalui membran.

Penggunaan Chromium

Sebagai pewarna atau pigmen

Chromium mempunyai berbagai aplikasi, mulai dari pewarna untuk berbagai jenis kain, hingga pelindung yang menghiasi bahagian logam pada apa yang dikenali sebagai penyaduran krom, yang dapat dibuat dengan logam tulen, atau dengan sebatian Cr (III) atau Cr (VI).

Kromik fluorida (CrF ₃ ), misalnya, digunakan sebagai pewarna untuk kain wol; kromat sulfat (Cr ₂ (SO ₄ ) ₃ ), digunakan untuk mewarnai enamel, seramik, cat, dakwat, pernis, dan juga digunakan untuk logam krom; dan kromik oksida (Cr ₂ O ₃ ) juga dapat digunakan di mana warna hijau yang menarik diperlukan.

Oleh itu, mana-mana mineral kromium dengan warna yang kuat dapat ditakdirkan untuk mengotorkan struktur, tetapi setelah itu timbul kenyataan sama ada sebatian ini berbahaya atau tidak untuk alam sekitar atau untuk kesihatan individu.

Sebenarnya, sifat beracunnya digunakan untuk memelihara kayu dan permukaan lain dari serangan serangga.

Dalam krom atau metalurgi

Sejumlah kecil kromium juga ditambahkan ke keluli untuk menguatkannya daripada pengoksidaan dan meningkatkan kilauannya. Ini disebabkan oleh fakta bahawa ia mampu membentuk karbida kelabu (Cr ₃ C ₂ ) yang sangat tahan ketika bertindak balas dengan oksigen di udara.

Oleh kerana krom dapat digilap ke permukaan berkilat, krom kemudian menampilkan reka bentuk dan warna perak sebagai alternatif yang lebih murah untuk tujuan ini.

Pemakanan

Beberapa perdebatan sama ada kromium boleh dianggap sebagai elemen penting, yang sangat diperlukan dalam diet harian. Ia terdapat dalam beberapa makanan dalam kepekatan yang sangat kecil, seperti daun hijau dan tomato.

Begitu juga, terdapat suplemen protein yang mengatur aktiviti insulin dan mendorong pertumbuhan otot, seperti halnya kromium polynicotinate.

Di manakah ia berada?

Sumber: Pixabay

Kromium terdapat dalam pelbagai jenis mineral dan permata seperti rubi dan zamrud. Mineral utama dari mana kromium diekstraksi adalah kromit (MCr ₂ O ₄ ), di mana M boleh menjadi logam lain yang berkaitan dengan kromium oksida. Lombong ini banyak terdapat di Afrika Selatan, India, Turki, Finland, Brazil dan negara-negara lain.

Setiap sumber mempunyai satu atau lebih varian kromit. Dengan cara ini, untuk setiap M (Fe, Mg, Mn, Zn, dan lain-lain) timbul mineral kromium yang berbeza.

Untuk mengekstraksi logam, perlu mengurangkan mineral, iaitu menjadikan pusat logam kromium memperoleh elektron dengan tindakan agen pengurangan. Ini dilakukan dengan karbon atau aluminium:

FeCr ₂ O ₄ + 4C => Fe + 2Cr + 4CO

Juga, kromit (PbCrO ₄ ) dijumpai.

Secara amnya, di mana-mana mineral di mana ion Cr ³⁺ dapat menggantikan Al ³⁺ , keduanya dengan jari-jari ion yang sedikit serupa, ia merupakan kekotoran yang menghasilkan sumber semula jadi logam yang luar biasa tetapi berbahaya ini.

Rujukan

1. Tenenbaum E. Kromium. Diambil dari: chemistry.pomona.edu
2. Wikipedia. (2018). Kromium. Diambil dari: en.wikipedia.org
3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (6 April 2018). Apakah Perbezaan Antara Chrome dan Chromium? Diambil dari: thinkco.com
4. NV Mandich. (Sembilan-belas sembilan puluh lima). Kimia Kromium. . Diambil dari: citeseerx.ist.psu.edu
5. LibreTexts Kimia. Kimia Kromium. Diambil dari: chem.libretexts.org
6. Saul 1. Shupack. (1991). Kimia Kromium dan Beberapa Masalah Analisis yang Berakibat. Disemak dari: ncbi.nlm.nih.gov
7. Advameg, Inc. (2018). Kromium. Diambil dari: chemistryexplained.com