Properti Chromium, Karakteristik dan Penggunaan



itu chrome (Cr) adalah elemen logam dari grup 6 (VIB) dari tabel periodik. Setiap tahun, berton-ton logam ini diproduksi dengan mengekstraksi bijih besi kromit atau bijih magnesium (FeCr2O4, MgCr2O4), yang direduksi dengan batubara untuk mendapatkan logam. Ini sangat reaktif, dan hanya dalam kondisi yang sangat mengurangi itu dalam bentuk murni.

Namanya berasal dari kata Yunani 'chroma', yang berarti warna. Itu diberi nama ini karena warna-warna yang banyak dan kuat yang diperlihatkan oleh senyawa kromium, apakah anorganik atau organik; dari larutan padat atau hitam, hingga kuning, oranye, hijau, ungu, biru dan merah.

Namun, warna krom logam dan karbida adalah perak keabu-abuan. Fitur ini digunakan dalam teknik chrome untuk memberikan banyak struktur kilatan perak (seperti yang terlihat pada buaya pada gambar di atas). Dengan demikian, "mandi dengan krom" untuk potongan diberikan kilau dan ketahanan terhadap korosi.

Larutan kromium bereaksi cepat dengan oksigen di udara untuk membentuk oksida. Tergantung pada pH dan kondisi oksidatif medium, bilangan oksidasi yang berbeda dapat diperoleh, dengan (III) (Cr3+) yang paling stabil dari semuanya. Akibatnya, kromium (III) oksida (Cr2O3) warna hijau adalah oksida yang paling stabil.

Oksida ini dapat berinteraksi dengan logam lain di lingkungan, berasal, misalnya, pigmen timbal merah Siberia (PbCrO).4). Pigmen ini berwarna kuning-oranye atau merah (sesuai dengan alkalinitasnya), dan daripadanya ilmuwan Prancis Louis Nicolas Vauquelin mengisolasi tembaga logam, yang karenanya diberikan sebagai penemunya..

Mineral dan oksida, serta sebagian kecil dari tembaga logam, membuat elemen ini menempati kerak bumi ke-22 yang paling melimpah..

Kimia kromium sangat beragam karena dapat membentuk ikatan dengan hampir seluruh tabel periodik. Setiap senyawanya menunjukkan warna yang tergantung pada jumlah oksidasi, serta spesies yang berinteraksi dengannya. Ini juga membentuk ikatan dengan karbon, campur tangan dalam sejumlah besar senyawa organologam.

[TOC]

Karakteristik dan properti

Chromium adalah logam perak dalam bentuk murni, dengan nomor atom 24 dan berat molekul sekitar 52 g / mol (52Cr, isotop yang paling stabil).

Dengan ikatan logam yang kuat, ia memiliki titik leleh tinggi (1907 ° C) dan titik didih (2671 ° C). Juga, struktur kristalnya membuatnya menjadi logam yang sangat padat (7,19 g / mL).

Itu tidak bereaksi dengan air untuk membentuk hidroksida, tetapi bereaksi dengan asam. Ini dioksidasi dengan oksigen dari udara, biasanya menghasilkan oksida kromat, yang merupakan pigmen hijau yang banyak digunakan..

Lapisan oksida ini menciptakan apa yang dikenal sebagai kepasifan, melindungi logam dari korosi lebih lanjut, karena oksigen tidak dapat menembus sinus logam.

Konfigurasi elektroniknya adalah [Ar] 4s13d5, dengan semua elektron tidak berpasangan, dan karenanya, menunjukkan sifat paramagnetik. Namun, pasangan dari spin elektronik dapat terjadi jika logam mengalami suhu rendah, memperoleh sifat-sifat lain seperti antiferromagnetisme..

Indeks

  • 1 Karakteristik dan properti
  • 2 Struktur kimia kromium
  • 3 angka oksidasi
    • 3,1 Cr (-2, -1 dan 0)
    • 3,2 Cr (I) dan Cr (II)
    • 3,3 Cr (III)
    • 3,4 Cr (IV) dan Cr (V)
    • 3.5 Cr (VI): pasangan kromat-dikromat
  • 4 Penggunaan kromium
    • 4.1 Sebagai pewarna atau pigmen
    • 4.2 Dalam chrome atau metalurgi
    • 4.3 Nutrisi
  • 5 dimana kamu?
  • 6 Referensi

Struktur kimia kromium

Bagaimana struktur logam kromium? Dalam bentuknya yang murni, chromium mengadopsi struktur kristal kubik yang berpusat pada tubuh (cc atau bcc, untuk akronimnya dalam bahasa Inggris). Ini berarti bahwa atom kromium terletak di tengah sebuah kubus, yang ujung-ujungnya ditempati oleh kromosom lain (seperti pada gambar di atas).

Struktur ini bertanggung jawab untuk chromium yang memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi, serta kekerasan yang tinggi. Atom tembaga tumpang tindih orbital s dan d untuk membentuk pita konduksi sesuai dengan teori pita.

Dengan demikian, kedua band setengah penuh. Mengapa Karena konfigurasi elektroniknya adalah [Ar] 4s13d5 dan bagaimana orbital s dapat menampung dua elektron, dan orbital d sepuluh. Kemudian, hanya setengah dari pita yang terbentuk oleh tumpang tindihnya ditempati oleh elektron.

Dengan dua perspektif ini - struktur kristal dan ikatan logam - banyak sifat fisik logam ini dapat dijelaskan secara teori. Namun, tidak ada yang menjelaskan mengapa kromium dapat memiliki beberapa tingkat atau bilangan oksidasi.

Ini akan membutuhkan pemahaman yang mendalam tentang stabilitas atom sehubungan dengan putaran elektronik.

Bilangan oksidasi

Karena konfigurasi elektronik kromium adalah [Ar] 4s13d5 dapat menghasilkan hingga satu atau dua elektron (Cr1- dan Cr2-), atau kehilangan mereka untuk mendapatkan nomor oksidasi yang berbeda.

Jadi, jika kromium kehilangan elektron, itu akan menjadi seperti [Ar] 4s03d5; jika Anda kehilangan tiga, [Ar] 4s03d3; dan jika Anda kehilangan semuanya, [Ar], atau apa yang sama, itu akan menjadi isoelektronik untuk argon.

Chromium tidak kehilangan atau mendapatkan elektron hanya dengan caprice: pasti ada spesies yang menyumbangkan atau menerimanya untuk berpindah dari satu nomor oksidasi ke yang lain.

Chromium memiliki angka oksidasi berikut: -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 dan +6. Dari mereka +3, Cr3+, itu adalah yang paling stabil dan karena itu dominan dari semua; diikuti oleh +6, Cr6+.

Cr (-2, -1 dan 0)

Sangat tidak mungkin bahwa kromium akan memperoleh elektron, karena itu adalah logam, dan karena itu sifatnya adalah untuk menyumbangkannya. Namun, dapat dikoordinasikan dengan ligan, yaitu molekul yang berinteraksi dengan pusat logam melalui tautan datif.

Salah satu yang paling dikenal adalah karbon monoksida (CO), yang membentuk senyawa hexacarbonyl dari chromium.

Senyawa ini memiliki rumus molekul Cr (CO)6, dan karena ligan netral dan tidak memberikan muatan apa pun, maka Cr memiliki bilangan oksidasi 0.

Ini juga dapat diamati pada senyawa organologam lainnya seperti bis (benzena) kromium. Dalam yang terakhir, kromium dikelilingi oleh dua cincin benzena dalam struktur molekul tipe sandwich:

Dari dua senyawa organologam ini dapat timbul banyak senyawa Cr lainnya (0).

Garam telah ditemukan di mana mereka berinteraksi dengan kation natrium, yang menyiratkan bahwa Cr harus memiliki bilangan oksidasi negatif untuk menarik muatan positif: Cr (-2), Na2[Cr (CO)5] dan Cr (-1), Na2[Cr2(CO)10].

Cr (I) dan Cr (II)

Cr (I) atau Cr1+ itu dihasilkan oleh oksidasi senyawa organologam yang baru saja dijelaskan. Ini dicapai dengan mengoksidasi ligan, seperti CN atau NO, dengan demikian membentuk, misalnya, senyawa K3[Cr (CN)5TIDAK].

Di sini fakta memiliki tiga kation K+ menyiratkan bahwa kompleks kromium memiliki tiga muatan negatif; demikian juga ligan CN- memberikan lima muatan negatif, sehingga antara Cr dan NO harus menambahkan dua muatan positif (-5 + 2 = -3).

Jika NO adalah netral, maka itu adalah Cr (II), tetapi memiliki muatan positif (NO+), dalam hal ini Cr (I).

Di sisi lain, senyawa Cr (II) lebih banyak, menjadi yang berikut di antaranya: chromium (II) chloride (CrCl2), chromic acetate (Cr2(Atau2CCH3)4), chromium (II) oxide (CrO), chromium (II) sulfide (CrS), dan lainnya.

Cr (III)

Dari semua itu adalah salah satu yang lebih stabil, karena sebenarnya produk dari banyak reaksi oksidan dari ion kromat. Mungkin stabilitasnya disebabkan oleh konfigurasi elektroniknya3, di mana tiga elektron menempati orbital d tiga energi lebih rendah dibandingkan dengan dua lainnya yang lebih energik (orbital d terbentang).

Senyawa yang paling representatif dari bilangan oksidasi ini adalah krom (III) oksida (Cr2O3). Bergantung pada ligan yang terkoordinasi dengannya, kompleks akan menampilkan satu warna atau lainnya. Contoh dari senyawa ini adalah: [CrCl2(H2O)4] Cl, Cr (OH)3, CrF3, [Cr (H2O)6]3+, dll..

Meskipun rumus kimia tidak menunjukkannya pada pandangan pertama, kromium biasanya memiliki bola koordinasi oktahedral di kompleknya; yaitu, ia terletak di tengah octahedron di mana simpulnya diposisikan ligan (total enam).

Cr (IV) dan Cr (V)

Senyawa tempat Cr berpartisipasi5+ mereka sangat sedikit, karena ketidakstabilan elektronik dari atom tersebut, selain itu mudah teroksidasi menjadi Cr6+, jauh lebih stabil dengan menjadi isoelektronik sehubungan dengan gas mulia argon.

Namun, senyawa Cr (V) dapat disintesis dalam kondisi tertentu, seperti tekanan tinggi. Selain itu, mereka cenderung terurai pada suhu sedang, yang membuat kemungkinan aplikasi mereka tidak mungkin karena mereka tidak memiliki ketahanan termal. Beberapa di antaranya adalah: CrF5 dan K3[Cr (O2)4] (O22- adalah anion peroksida).

Di sisi lain, Cr4+ Ini relatif lebih stabil, mampu mensintesis senyawa terhalogenasi: CrF4, CrCl4 dan CrBr4. Namun, mereka juga rentan terhadap dekomposisi oleh reaksi redoks untuk menghasilkan atom kromium dengan bilangan oksidasi yang lebih baik (seperti +3 atau +6).

Cr (VI): pasangan kromat-dikromat

2 [CrO4]2- + 2 jam+  (Kuning) => [Cr2O7]2- + H2O (Oranye)

Persamaan di atas sesuai dengan dimerisasi asam dari dua ion kromat untuk menghasilkan dikromat. Variasi pH menyebabkan perubahan interaksi di sekitar pusat logam Cr6+, dibuktikan juga dalam warna larutan (dari kuning menjadi oranye atau sebaliknya). Dikromat terdiri dari jembatan O3Cr-O-CrO3.

Senyawa Cr (VI) memiliki karakteristik berbahaya dan bahkan karsinogenik bagi tubuh manusia dan hewan.

Bagaimana? Studi berpendapat bahwa ion CrO42- mereka melintasi membran sel oleh aksi protein yang mengangkut sulfat (kedua ion sebenarnya memiliki ukuran yang sama).

Zat pereduksi dalam sel mereduksi Cr (VI) menjadi Cr (III), yang terakumulasi dengan berkoordinasi secara ireversibel dengan situs makromolekul spesifik (seperti DNA).

Terkontaminasi sel oleh kelebihan kromium, yang satu ini tidak dapat meninggalkan karena kurangnya mekanisme yang mengangkutnya kembali melalui membran.

Penggunaan Chrome

Sebagai pewarna atau pigmen

Chromium memiliki berbagai aplikasi, dari pewarna untuk berbagai jenis kain, hingga pelindung yang memperindah bagian logam dalam apa yang dikenal sebagai krom, yang dapat dilakukan dengan logam murni, atau dengan senyawa Cr (III) atau Cr (VI).

Chromic fluoride (CrF)3), misalnya, digunakan sebagai pewarna untuk kain wol; the chromic sulfate (Cr2(JADI4)3), dimaksudkan untuk mewarnai enamel, keramik, cat, tinta, pernis, dan juga berfungsi untuk kromat logam; dan krom oksida (Cr2O3) juga menemukan penggunaan di mana warna hijau yang menarik diperlukan.

Oleh karena itu, setiap mineral kromium dengan warna yang intens dapat ditakdirkan untuk mewarnai struktur, tetapi setelah itu muncul fakta jika senyawa tersebut berbahaya atau tidak untuk lingkungan atau untuk kesehatan individu..

Bahkan, sifat beracunnya digunakan untuk melestarikan kayu dan permukaan lainnya dari serangan serangga.

Secara chrome atau metalurgi

Demikian juga, sejumlah kecil kromium ditambahkan ke baja untuk memperkuatnya terhadap oksidasi dan untuk meningkatkan kecerahannya. Ini karena ia mampu membentuk karbida keabu-abuan (Cr3C2) sangat tahan bereaksi dengan oksigen di udara.

Karena krom dapat dipoles untuk mendapatkan permukaan mengkilap, krom berlapis kemudian memiliki desain dan warna perak sebagai alternatif yang lebih murah untuk keperluan ini.

Nutrisi

Beberapa orang memperdebatkan apakah kromium dapat dianggap sebagai elemen penting, yaitu, sangat diperlukan dalam makanan sehari-hari. Ini hadir dalam beberapa makanan dalam konsentrasi yang sangat kecil, seperti daun hijau dan tomat.

Selain itu, ada suplemen protein yang mengatur aktivitas insulin dan meningkatkan pertumbuhan otot, seperti halnya dengan kromium polinikotinat..

Dimana itu?

Chromium ditemukan dalam berbagai macam mineral dan permata seperti batu rubi dan zamrud. Mineral utama dari mana kromium diekstraksi adalah kromit (MCr2O4), di mana M dapat berupa logam lain yang terkait dengan kromium oksida. Tambang ini berlimpah di Afrika Selatan, di India, Turki, Finlandia, Brasil, dan negara-negara lain.

Setiap sumber memiliki satu atau lebih varian kromit. Dengan cara ini, untuk setiap M (Fe, Mg, Mn, Zn, dll) muncul mineral kromium yang berbeda..

Untuk mengekstraksi logam, perlu untuk mengurangi mineral, yaitu, untuk membuat pusat logam kromium mendapatkan elektron melalui aksi zat pereduksi. Ini dilakukan dengan karbon atau aluminium:

FeCr2O4 + 4C => Fe + 2Cr + 4CO

Juga, kromit ditemukan (PbCrO4).

Biasanya, dalam mineral mana pun ion Cr3+ dapat menggantikan Al3+, keduanya dengan jari-jari ion yang sedikit mirip, membentuk pengotor yang menghasilkan sumber alami lain dari logam yang menakjubkan, namun berbahaya ini..

Referensi

  1. Tenenbaum E. Chromium. Diambil dari: chemistry.pomona.edu
  2. Wikipedia. (2018). Chromium Diambil dari: en.wikipedia.org
  3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (6 April 2018). Apa Perbedaan Antara Chrome dan Chromium? Diambil dari: thoughtco.com
  4. N.V. Mandich (1995). Kimia Chromium. [PDF] Diambil dari: citeseerx.ist.psu.edu
  5. Teks Libre Kimia. Kimia Chromium. Diambil dari: chem.libretexts.org
  6. Saul 1. Shupack. (1991). Kimia Chromium dan Beberapa Masalah Analitik yang Dihasilkan. Ditinjau oleh: ncbi.nlm.nih.gov
  7. Advameg, Inc. (2018). Chromium Diambil dari: chemistryexplained.com