- 特徴と特性
- クロムの化学構造
- 酸化数
- Cr（-2、-1、0）
- Cr（I）およびCr（II）
- クロム（III）
- Cr（IV）およびCr（V）
- Cr（VI）：クロム酸塩-重クロム酸塩のペア
- Chromiumは
- 着色剤または顔料として
- クロムまたは冶金
- 栄養
- どこにありますか？
- 参考文献
クロム（Cr）は、周期表の第6族（VIB）の金属元素です。この金属は、鉄またはマグネシウムのクロマイト鉱物（FeCr 2 O 4、MgCr 2 O 4）から抽出されて毎年生成され、石炭で還元されて金属になります。それは非常に反応しやすく、非常に還元的な条件下でのみ純粋な形になります。
その名前は、ギリシャ語で「色」を意味する「クロマ」に由来しています。無機化合物であろうと有機化合物であろうと、クロム化合物によって示される複数の強烈な色のため、この名前が付けられました。黒色の固体または溶液から黄色、オレンジ、緑、紫、青、赤まで。
クロームクロコダイル。シルバークロコダイルクロームメタルモデルアリゲーター。ソース：Maxpixel
ただし、メタリッククロムとその炭化物の色は銀色がかった灰色がかっています。この特性はクロムめっき技術で利用され、多くの構造に銀色の輝きを与えます（上の画像のワニに見られるようなもの）。したがって、「クロムで入浴」することにより、光沢と耐腐食性が向上します。
溶液中のクロムは、空気中の酸素と急速に反応して酸化物を形成します。培地のpHおよび酸化条件に応じて、（III）（Cr 3+）が最も安定しており、異なる酸化数を取得できます。その結果、緑色の酸化クロム（III）（Cr 2 O 3）は、その酸化物の中で最も安定しています。
これらの酸化物は、環境中の他の金属と相互作用する可能性があり、たとえば、色素シベリア赤鉛（PbCrO 4）が発生します。この顔料は黄色からオレンジ色または赤（アルカリ度に応じて）で、フランスの科学者、ルイスニコラスヴォーケリンが金属銅を分離したため、その発見者として表彰されています。
その鉱物と酸化物、および金属銅のごく一部により、この元素は22番目に地球の地殻の中で最も豊富です。
クロムの化学は、周期表全体のほぼ全体と結合を形成できるため、非常に多様です。その化合物のそれぞれは、酸化数、およびそれと相互作用する種に依存する色を示します。同様に、それは炭素との結合を形成し、多数の有機金属化合物に介入します。
特徴と特性
クロムは、純粋な形の銀金属で、原子番号は24、分子量は約52 g / mol（52 Cr、最も安定した同位体）です。
その強い金属結合を考えると、それは高い融点（1907ºC）と沸点（2671ºC）を持っています。また、その結晶構造により、非常に密度の高い金属になります（7.19 g / mL）。
水と反応して水酸化物を形成することはありませんが、酸とは反応します。それは空気中の酸素で酸化し、一般的に広く使用されている緑色顔料である酸化クロムを生成します。
これらの酸化物層は、パッシベーションと呼ばれるものを作成し、酸素を金属の副鼻腔に浸透できないため、金属をさらなる腐食から保護します。
その電子構成は4s 1 3d 5であり、すべての電子は対になっていないため、常磁性を示します。ただし、金属が低温にさらされると、電子スピンの結合が起こり、反強磁性などの他の特性が得られます。
クロムの化学構造
ダニエルメイヤー、DrBobによるオリジナルのPNGによって、Inkscapeでユーザー：Stannered（Crystal stucture）によってトレースされました（Wikimedia Commons経由）。
クロム金属の構造は何ですか？純粋な形では、クロムは体心立方結晶構造（ccまたはbcc）を想定しています。これは、クロム原子が立方体の中心に位置し、その端が他のクロムで占められていることを意味します（上の画像のように）。
この構造は、高い融点と沸点、および高い硬度を持つクロムの原因です。銅原子は、sとdの軌道に重なり、バンド理論に従って伝導帯を形成します。
したがって、両方の帯域が半分使用されています。どうして？電子構成は4s 1 3d 5であり、s軌道として2つの電子を収容でき、d軌道は10を収容できます。次に、それらのオーバーラップによって形成されるバンドの半分だけが電子によって占有されます。
これらの2つの視点-結晶構造と金属結合-で、この金属の物理的性質の多くは理論的に説明できます。ただし、どちらもクロムがさまざまな酸化状態または数を持つことができる理由を説明していません。
これには、電子スピンに関する原子の安定性を深く理解する必要があります。
酸化数
クロムの電子配置は4s 1 3d 5であるため、最大1つまたは2つの電子（Cr 1–およびCr 2–）を得るか、それらを失って異なる酸化数を得ることができます。
したがって、クロムが電子を失うと、4s 0 3d 5になります。彼が3を失った場合、4s 0 3d 3 ; そして、それらがすべて失われた場合、または同等のものを失う場合、アルゴンと等電子になります。
クロムはただの気まぐれで電子を失うことも獲得することもありません。ある酸化数から別の酸化数に移動するには、それらを寄付または受け入れる種が必要です。
Chromiumの酸化数は-2、-1、0、+ 1、+ 2、+ 3、+ 4、+ 5、+ 6です。これらのうち、+ 3、Cr 3+が最も安定しており、そのためすべての中で支配的です。+ 6、Cr 6+が続きます。
Cr（-2、-1、0）
クロムは金属であるため、電子を獲得する可能性はほとんどなく、したがって、その性質はそれらを寄付することです。ただし、配位子、つまり、配位結合を介して金属中心と相互作用する分子と調整できます。
最もよく知られているものの1つは一酸化炭素（CO）で、クロムのヘキサカルボニル化合物を形成します。
この化合物の分子式はCr（CO）6であり、配位子は中性で電荷を持たないため、Crの酸化数は0です。
これは、ビス（ベンゼン）クロムなどの他の有機金属化合物でも観察できます。後者では、クロムはサンドイッチのような分子構造の2つのベンゼン環に囲まれています。
ベン・ミルズ著、ウィキメディア・コモンズより
他の多くのCr（0）化合物は、これら2つの有機金属化合物から生じます。
塩は、ナトリウムカチオンと相互作用する場所で発見されました。これは、Crが正の電荷を引き付けるために負の酸化数を持たなければならないことを意味します：Cr（-2）、Na 2およびCr（-1）、Na 2。
Cr（I）およびCr（II）
Cr（I）またはCr 1+は、上記の有機金属化合物の酸化によって生成されます。これは、ＣＮまたはＮＯなどの配位子を酸化することにより達成され、したがって、例えば、化合物Ｋ３を形成する。
ここで、3つのK +カチオンがあるという事実は、クロム錯体が3つの負電荷を持っていることを意味します。同様に、リガンドCNは- CrとNOとの間に、彼らは2つの正電荷を（-5 + 2 = -3）を追加しなければならないので、5つの負電荷を、寄与する。
NOが中性の場合はCr（II）ですが、正の電荷（NO +）がある場合はCr（I）です。
一方、Cr（II）化合物の方が豊富で、その中には次のようなものがあります。塩化クロム（II）（CrCl 2）、酢酸クロム（Cr 2（O 2 CCH 3）4）、酸化クロム（ II）（CrO）、硫化クロム（II）（CrS）など。
クロム（III）
とりわけ、それは実際にはクロム酸イオンの多くの酸化反応の産物であるため、最も安定性が高いものです。おそらく、その安定性はd 3電子構成によるもので、3つの電子が他の2つのよりエネルギーの高いd軌道（d軌道の2倍）と比較して3つの低エネルギーd軌道を占めるためです。
この酸化数の最も代表的な化合物は酸化クロム（III）（Cr 2 O 3）です。配位する配位子に応じて、錯体の色が異なります。これらの化合物の例は、ClではCr（OH）3、CRF 3、3+、等
化学式では一見それを示していませんが、クロムは通常、その錯体に八面体配位圏を持っています。つまり、八面体の中心に位置し、その頂点はリガンドによって配置されます（合計6つ）。
Cr（IV）およびCr（V）
Ｃｒ５＋が関与する化合物は、前記原子の電子的不安定性のために非常に少なく、それはＣｒ６＋に容易に酸化され、アルゴン希ガスに対して等電子的であるのではるかに安定であるという事実に加えて。
ただし、Cr（V）化合物は、高圧などの特定の条件下で合成できます。同様に、それらは適度な温度で分解する傾向があり、熱抵抗がないので、可能なアプリケーションを不可能にします。それらのいくつかは、CrF 5およびK 3（O 2 2-は過酸化物アニオンです）です。
一方、Cr 4+は比較的安定しており、そのハロゲン化化合物、CrF 4、CrCl 4、CrBr 4を合成できます。ただし、レドックス反応によって分解されて、より良い酸化数（+3または+6など）のクロム原子を生成する可能性もあります。
Cr（VI）：クロム酸塩-重クロム酸塩のペア
2 2- + 2H +（黄色）=> 2- + H 2 O（オレンジ）
上記の式は、二クロム酸塩を生成するための2つのクロム酸イオンの酸二量化に対応しています。pHの変化により、Cr 6+の金属中心の周りの相互作用が変化します。これは、溶液の色（黄色からオレンジ、またはその逆）でも明らかです。重クロム酸塩は、O 3 Cr-O-CrO 3ブリッジで構成されています。
Cr（VI）化合物は、人体や動物に対して有害で、発がん性さえあるという特徴があります。
どうやって？研究は、CrO 4 2-イオンが硫酸塩輸送タンパク質の作用によって細胞膜を通過することを維持しています（どちらのイオンも実際にはサイズが似ています）。
細胞内の還元剤は、Cr（VI）をCr（III）に還元します。Cr（III）は、巨大分子（DNAなど）の特定の部位に不可逆的に協調して蓄積します。
細胞が過剰なクロムで汚染されると、細胞を膜を通して輸送するメカニズムがないため、細胞を離れることはできません。
Chromiumは
着色剤または顔料として
クロムは、さまざまな種類の布地の着色剤から、純粋な金属またはCr（III）化合物で作成できる、いわゆるクロムめっきと呼ばれるものに金属部品を装飾するプロテクターまで、幅広い用途があります。 Cr（VI）。
例えば、フッ化クロム（CrF 3）は羊毛布の着色剤として使用されます。硫酸クロム（Cr 2（SO 4）3）は、エナメル、セラミック、塗料、インク、ワニスの着色に使用され、金属のクロム化にも役立ちます。酸化クロム（Cr 2 O 3）も、魅力的な緑色が必要な場合に使用されます。
したがって、色の濃いクロム鉱物は構造を汚す運命にある可能性がありますが、その後、これらの化合物が環境や個人の健康にとって危険であるかどうかという事実が生じます。
実際、その有毒な特性は、木材やその他の表面を昆虫の攻撃から保護するために使用されます。
クロムまたは冶金
少量のクロムも鋼に添加され、酸化から鋼を強化し、光沢を向上させます。これは、空気中の酸素と反応したときに非常に耐性がある灰色がかった炭化物（Cr 3 C 2）を形成できるという事実によるものです。
クロムは光沢のある表面に研磨できるため、これらの目的のための安価な代替品として、銀のデザインと色が特徴です。
栄養
クロムが不可欠な要素と見なすことができるかどうか、つまり、日常の食事に不可欠であるかどうかについては、いくつかの議論があります。緑の葉やトマトなど、非常に低濃度で一部の食品に含まれています。
同様に、ポリニコチン酸クロムの場合のように、インスリン活性を調節して筋肉の成長を促進するタンパク質サプリメントがあります。
どこにありますか？
出典：Pixabay
クロムは、ルビーやエメラルドなどのさまざまな鉱物や宝石に含まれています。クロムが抽出される主なミネラルはクロマイト（MCr 2 O 4）です。ここで、Mは酸化クロムが関連する他の金属です。これらの鉱山は、南アフリカ、インド、トルコ、フィンランド、ブラジル、その他の国にたくさんあります。
各ソースには1つ以上のクロマイトバリアントがあります。このようにして、M（Fe、Mg、Mn、Znなど）ごとに異なるクロム鉱物が生成されます。
金属を抽出するには、鉱物を還元する必要があります。つまり、クロム金属の中心に還元剤の作用によって電子を獲得させる必要があります。これはカーボンまたはアルミニウムで行われます：
FeCr 2 O 4 + 4C => Fe + 2Cr + 4CO
また、クロマイト（PbCrO 4）も見られます。
一般に、Cr 3+イオンがAl 3+の代わりにイオン半径がわずかに似ているすべての鉱物では、不純物を構成して、この驚くべき、しかし有害な金属の別の天然源をもたらします。
参考文献
- Tenenbaum E. Chromium。取得元：chemistry.pomona.edu
- ウィキペディア。（2018）。クロム。取得元：en.wikipedia.org
- アンマリーヘルメンスティン博士 （2018年4月6日）。ChromeとChromiumの違いは何ですか？引用元：thoughtco.com
- NV Mandich。（1995）。クロムの化学。。引用元：citeseerx.ist.psu.edu
- 化学LibreTexts。クロムの化学。取得元：chem.libretexts.org
- ソール1。シューパック。（1991）。クロムの化学といくつかの結果として生じる分析上の問題。レビュー元：ncbi.nlm.nih.gov
- Advameg、Inc.（2018）。クロム。出典：chemistryexplained.com