Crom: nguyên tố 24 trong bảng tuần hoàn hóa học có tính chất gì?

Vị trí số 24 trong bảng tuần hoàn hóa học là nguyên tố nào? Nắm toàn bộ các thông tin về nguyên tố số 24 này trong bảng tuần hoàn hóa học với những thông tin và kiến thức được Admin chia sẻ trong bài viết này các em nhé!

Ô số 24 trong bảng tuần hoàn hóa học, cũng chính là số hiệu nguyên tử của nguyên tố Chromium (Cr). Chromium thuộc nhóm VIB và chu kỳ 4. Chromium là một kim loại có độ cứng cao với màu xám ánh bạc, bóng và khá giòn, khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt tốt và độ nóng chảy cao.

Số 24 trong bảng tuần hoàn hóa học là nguyên tố nào?

Tên nguyên tố: Chromium
Ký hiệu hóa học: Cr
Cấu hình electron của phân tử: $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{5} 4 s^{1}$ , viết ngắn gọn lại là: $[A r] 3 d^{5} 4 s^{1}$ .
Số hiệu nguyên tử: 24
Khối lượng nguyên tử: 51.996 g/mol (~52 g/mol)
Vị trí trong bảng tuần hoàn: Ô số 24, nhóm VIB, chu kì 4
Các đồng vị: ${}^{40}C r,^{51} C r,^{52} C r,^{53} C r,^{54} C r$ .
Độ âm điện: 1,66
Nhiệt độ sôi: $2671^{0} C$
Số oxi hóa: 2, 3, 4, 5, 6
Khối lượng riêng [ $g / c m^{3}$ ]: 7,19 (~7,2)
Trạng thái: Rắn
Nhiệt độ nóng chảy: $1890^{0} C$
Bán kính nguyên tử [pm]: 166
Độ dẫn điện [ $W m^{- 1} K^{- 1}$ ]: 93,7
Nhiệt dung riêng [ $J K^{- 1} g^{- 1}$ ]: 0,449
Thời điểm khám phá: Năm 1797

Theo nhiều nghiên cứu, người Trung Quốc đã tìm và đưa Chromium vào sử dụng cho mục đích bảo vệ các thanh kiếm từ hơn 2000 năm trước. Còn ở phương Tây, phải vào cuối thế kỷ XVIII, người ta mới phát hiện ra các loại quặng có chứa Chromium. Nhưng phải đến đầu thế kỷ XX thì kim loại này mới được đưa vào sử dụng trong quá trình chế tạo hợp kim.

Tháng 7 năm 1761, nhà địa chất học tên Johann Gottlob Lehmann đã phát hiện ra Chromium ở dạng bột Lead Chromate ( $P b C r O_{4}$ ) thuộc vùng núi Ural ở Nga bên trong vùng mỏ Berezovsky. Sau khi phát hiện nguyên tố này, bột Lead Chromate trở thành một trong những nguyên liệu được sử dụng làm bột màu phục vụ mục đích hội họa.

Bột Lead Chromate ( $P b C r O_{4}$ )

Năm 1770, Petter Simon Pallas đã tìm ra tính chất nhuộm màu của lead đỏ Siberia. Đến năm 1794, Louis Nicolas Vauquelin - Một nhà hóa học người Pháp đã tìm ra cách để điều chế được Chromium nguyên chất từ Lead Chromate ( $P b C r O_{4}$ ). Ông đã cho Lead Chromate tác dụng với HCl (Acid hydrochloric) và thu được Chromium Trioxide ( $C r O_{3}$ ). Sau đó ông tiếp tục đem Chromium Trioxide ( $C r O_{3}$ ) đun nóng trong lò than để thu được Chromium nguyên chất.

Năm 1845, nhà hóa học người Đức Robert Bunsen đã sử dụng phương pháp điện phân Chromium chloride để thành công trong việc điều chế Chromium tinh khiết lần đầu tiên.

Trong thế kỷ XIX, bột Lead Chromate có màu đỏ ngoài việc được sử dụng để làm bột màu trong hội họa nó đã được đưa vào ứng dụng trong ngành da thuộc. Nó được dùng để nhuộm da thuộc từ thú.

Đến nửa sau thế kỷ XIX, công nghiệp luyện kim phát triển, Chromium trở thành nguyên liệu thần kỳ trong việc sản xuất thép không gỉ. Vì vậy mà nhu cầu khai thác, điều chế Chromium tăng lên liên tục.

Các tính chất vật lý của Chromium gồm có:

Chromium là kim loại có màu xám ánh bạc, khi nó ở dạng hợp chất thì nó có màu khác nhau như: Màu đỏ, vàng, cam, lục.
Chromium có độ cứng cao và được xem là kim loại cứng nhất hiện nay. Nó có thể rạch được cả thủy tinh.
Chromium có nhiệt độ nóng chảy cao lên đến $1890^{0} C$ và nó có khối lượng riêng là $7, 19 g / c m^{3}$ ( $7, 2 g / c m^{3}$ ).

Chromium so với Iron có tính khử mạnh hơn nhiều. Tùy thuộc vào hợp chất mà Chromium có số oxi hóa từ +1 → +6 (hoặc +2, +3 và +6). Chi tiết về các tính chất hóa học của Chromium như sau:

Các tính chất hóa học của Chromium

Crom tác dụng với phi kim

Chromium hoàn toàn có thể tác dụng được với phi kim. Ở nhiệt độ môi trường thường, Chromium dễ dàng tạo ra một màng oxide mỏng nhằm giúp nó bảo vệ bề mặt của kim loại. Cũng vì thế mà nó có khả năng kháng nước khá hiệu quả.

$4 C r + 3 O_{2} \to 2 C r_{2} O_{3}$ ( $Đ K : t^{0}$ )

$2 C r + 2 C l_{2} \to 2 C r C l_{3}$ ( $Đ K : t^{0}$ )

Do có một lớp oxide mỏng bên ngoài bảo vệ nên Chromium bền với nước và không khí. Vì vậy mà người ta thường dùng Chromium để mạ lên sắt nhằm bảo vệ sắt hoặc tạo thép không gỉ.

Crom tác dụng với axit

Khi cho Chromium tác dụng với acid loãng, phản ứng sẽ tạo ra muối và có thể khử được Hydrogen.

$C r + 2 H C l (l o ã n g) \to C r C l_{2} + H_{2}$

$C r + H_{2} S O_{4} (l o ã n g) \to C r S O_{4} + H_{2}$

Chromium sẽ không tác dụng với các dung dịch acid $H N O_{3}$ hoặc $H_{2} S O_{4}$ đặc, nguội.

Chromium tồn tại trong tự nhiên dưới dạng các hợp chất khoáng chất, chủ yếu là Chromit ( $F e C r_{2} O_{4}$ ) và Crocoite ( $P b C r O_{4}$ ). Chromium cũng được tìm thấy trong một số loại quặng khác như Chromate, Chromite, và Chromite-silicate. Trong tự nhiên, Chromium thường được tìm thấy ở dạng Trivalent ( $C r^{3 +}$ ) và Hexavalent ( $C r^{6 +}$ ). Trong các hợp chất, Chromium có thể có tính acid hoặc base tùy thuộc vào cấu trúc hóa học của các phân tử.

Trạng thái tự nhiên của Chromium

Chromium là một nguyên tố phổ biến trên Trái Đất, xếp thứ 21 về mức độ phổ biến với nồng độ trung bình khoảng 100 ppm. Hợp chất Chromium có thể được tìm thấy trong môi trường tự nhiên thông qua quá trình bào mòn các đá chứa Chromium. Ngoài ra, chúng cũng có thể được cung cấp từ nguồn núi lửa.

Để điều chế Chromium, người ta thường sử dụng phản ứng nhiệt nhôm:

$A l + C r_{2} O_{3} \to A l_{2} O_{3} + C r$

Chromium là một nguyên tố hóa học được đưa vào ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống, luyện kim và nhiều lĩnh vực khác. Admin đã tổng hợp và gửi đến các em thông tin chi tiết như sau:

Ứng dụng Crom vào luyện kim

Chromium được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp luyện kim, nhất là trong sản xuất thép không gỉ và các hợp kim kim loại khác. Chromium được thêm vào thép để tạo ra thép không gỉ, giúp tăng độ cứng và kháng ăn mòn của thép. Chromium cũng được sử dụng để bảo vệ các bề mặt kim loại khỏi sự ăn mòn bằng cách tạo một lớp phủ Chromium trên bề mặt kim loại, chẳng hạn như trên các bộ phận động cơ và bề mặt của các dụng cụ cắt gọt.

Ứng dụng Chromium vào luyện kim

Trong sản xuất thép không gỉ, Chromium được thêm vào khoảng 10-20%, kèm theo nickel, manganese, molypden, và/hoặc titanium để tạo ra một hợp kim thép không gỉ. Thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn và có tính thẩm thấu rất thấp, do đó nó thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu tính ổn định hóa học, chẳng hạn như trong sản xuất các bồn chứa hóa chất và các ống dẫn. Chromium cũng được sử dụng để sản xuất các đối tượng lớn, chẳng hạn như các vật liệu dựng cầu và các hệ thống đường ống.

Chromium cũng được sử dụng trong ngành sản xuất mạ điện để tạo ra một lớp phủ crom trên bề mặt kim loại. Lớp phủ này có khả năng chống ăn mòn và giảm ma sát, nên được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các bộ phận máy móc và thiết bị điện tử.

Ứng dụng Crom làm thuốc nhuộm màu thủy tinh

Các muối Chromium có thể được sử dụng để nhuộm màu cho thủy tinh. Trong đó, Chromium được sử dụng để tạo màu xanh lục trong việc sản xuất ngọc lục bảo nhân tạo và một số loại thủy tinh khác. Quá trình nhuộm màu này được thực hiện bằng cách thêm các muối Chromium vào trong quá trình sản xuất thủy tinh.

Khi Chromium tương tác với ánh sáng, nó có thể tạo ra một loạt các màu sắc khác nhau, chẳng hạn như xanh lục và vàng đồng. Tùy thuộc vào lượng Chromium được sử dụng, màu sắc của thủy tinh sẽ thay đổi từ nhạt đến sáng. Điều này làm cho Chromium trở thành một lựa chọn phổ biến cho các nhà sản xuất thủy tinh muốn tạo ra các sản phẩm với màu sắc đa dạng.

Ngoài ra, Chromium còn được sử dụng để tạo màu trong các ngành công nghiệp khác như ngành dệt may, in ấn và sơn phủ. Tùy thuộc vào cách sử dụng và phối trộn, Chromium có thể tạo ra nhiều màu sắc khác nhau và được ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm đồ gia dụng, thời trang, trang trí nội thất và ngoại thất.

Ứng dụng Crom làm thuốc nhuộm công nghiệp

Chromium được sử dụng trong việc sản xuất thuốc nhuộm cho các ngành công nghiệp, đặc biệt là ngành dệt may. Chromium là thành phần chính của màu xanh và vàng đồng, và nó có thể được sử dụng để tạo ra các loại màu sắc khác nhau.

Thuốc nhuộm Chromium được sử dụng trong quá trình nhuộm các loại sợi tự nhiên và tổng hợp, bao gồm cả sợi bông, sợi len và sợi silk. Quá trình nhuộm này được thực hiện bằng cách cho sợi vải ngâm vào dung dịch chứa các muối Chromium và sau đó được đun sôi trong một thời gian nhất định. Khi thực hiện đúng quy trình, sợi vải sẽ được nhuộm với màu sắc đồng đều và bền với thời gian.

Ngoài ra, Chromium còn được sử dụng trong việc sản xuất các sản phẩm chăm sóc tóc và da. Chromium được sử dụng để tạo màu cho các sản phẩm này, bao gồm các loại sơn tóc, kem tẩy lông và son môi. Tuy nhiên, do Chromium có thể gây dị ứng và nguy hiểm cho sức khỏe nếu sử dụng sai cách, nên cần phải tuân thủ các quy định an toàn trong quá trình sản xuất và sử dụng sản phẩm chứa Chromium.

Tác dụng của Crom với sức khỏe con người

Chromium là một khoáng chất thiết yếu cho cơ thể con người. Tuy nhiên, sử dụng crom vượt quá mức cần thiết hoặc không đúng cách có thể gây hại cho sức khỏe. Một số tác dụng chính của crom với sức khỏe con người bao gồm:

Tác dụng của Chromium với sức khỏe con người

Hỗ trợ quản lý đường huyết: Chromium có thể giúp cải thiện khả năng chuyển hóa đường trong cơ thể và giảm mức đường huyết.
Hỗ trợ giảm cân: Một số nghiên cứu cho thấy Chromium có thể giúp giảm cân và tăng cường cơ bắp.
Hỗ trợ sức khỏe tim mạch: Chromium có thể giúp giảm mức cholesterol trong máu và cải thiện sức khỏe tim mạch.
Tác dụng kháng viêm: Chromium có tác dụng kháng viêm và có thể giúp giảm các triệu chứng viêm.
Gây dị ứng: Chromium có thể gây ra các tác dụng phụ như dị ứng da, mẩn ngứa, hoặc phản ứng dị ứng nghiêm trọng hơn ở một số người nhạy cảm.

Do đó, việc sử dụng Chromium để hỗ trợ sức khỏe cần phải được thực hiện dưới sự giám sát của chuyên gia y tế và tuân thủ các liều lượng và quy định an toàn sử dụng.

Ứng dụng Crom trong các ngành khác

Các ứng dụng của Chromium và hợp chất của nó rất đa dạng. Ngoài những ứng dụng đã đề cập ở trên, chúng còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác như sản xuất các thiết bị điện tử, máy tính, pin lithium-ion, ống thép dùng trong ngành dẫn dầu và khí, sản xuất thuốc trừ sâu, cũng như trong quá trình xử lý nước và nhiều ứng dụng khác. Chẳng hạn, Chromium kết hợp với Nickel để tạo ra hợp kim Nichrome, được sử dụng để sản xuất các sản phẩm có khả năng chịu nhiệt cao như bếp điện, lò sưởi, bàn là và các thiết bị gia dụng khác. Nói chung, Chromium và hợp chất của nó có rất nhiều ứng dụng quan trọng và đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và khoa học kỹ thuật.

Một số hợp chất của Chromium thường gặp mà các em nhất định phải biết gồm có:

Một số hợp chất quan trọng của Chromium cần biết

Chromium (III) oxide – $C r_{2} O_{3}$ : Hợp chất này có tính cứng, màu lục thẫm và không tan trong nước, nhưng có thể tan trong acid và kiềm đặc.
Chromium (III) hydroxide – $C r (O H)_{3}$ : Hợp chất này có tính cứng, màu xám xanh lục và không tan trong nước, nhưng có thể tan trong acid và kiềm đặc.
Chromium (VI) oxide – $C r O_{3}$ : Hợp chất này có tính cứng, màu đỏ thẫm và tạo thành dung dịch acid khi kết hợp với nước. Hợp chất Chromium này có tính oxi hóa cao.
Muối Chromate (VI) - $C r O_{4}^{2 -}, C r_{2} O_{7}^{2 -}$ : Hợp chất này có màu vàng ( $C r O_{4}^{2 -}$ ) hoặc màu cam ( $C r_{2} {O_{7}}^{2 -}$ ), tính oxi hóa mạnh và bền.

Chromium là kim loại cứng nhất thế giới vì nó có cấu trúc tinh thể dạng mạng lập phương tâm khối và liên kết nguyên tử mạnh giữa các nguyên tử Chromium. Cấu trúc tinh thể của Chromium là hexagonal gần kín và nguyên tử Chromium có khả năng tạo liên kết ion và liên kết kim loại mạnh. Chromium có độ cứng Mohs lên đến 8.5 - Là thang đo về độ chống trầy xước của kim loại.

Điều này cho phép Chromium có khả năng chịu được lực va đập mạnh, chống lại sự biến dạng và có độ bền cao trong môi trường có nhiệt độ và áp suất cao. Ngoài ra, sự cứng của Chromium cũng được cải thiện bằng cách hợp kim với các kim loại khác như Nickel, Molybdenum, Titanium, Vanadium, Manganese và Silicon để tạo ra các hợp kim cứng hơn và có tính năng ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực.

Tại sao Chromium là kim loại cứng nhất thế giới?

Thành phần quan trọng nhất của thép không gỉ hay inox là Chromium, chiếm khoảng trên 12% trong hợp kim. Điều này làm tăng khả năng chống mài mòn của thép không gỉ. Chromium có tính chất tạo một lớp màng oxide mỏng trên bề mặt thép khi tiếp xúc với không khí, giúp bảo vệ nó khỏi bị gỉ sét và oxy hóa. Đây là tính chất đặc trưng của thép không gỉ.

Thậm chí, một số loại thép không gỉ với thành phần Chromium thấp hoặc các vật liệu như iron, thép carbon, copper… Nhà sản xuất cũng mạ thêm một lớp Chromium mỏng trên bề mặt nhằm tăng khả năng chống mài mòn cho sản phẩm. Lớp Chromium này cũng giúp cho việc vệ sinh được dễ dàng hơn, tăng tính thẩm mỹ và bề mặt kim loại được cứng hơn. Có thể nói, nếu như không có Chromium, thì thép không gỉ ngày nay không thể tồn tại.

Iron và Chromium đều là kim loại, để giúp các em có thể phân biệt được chúng, Admin sẽ chia sẻ các tiêu chí so sánh chi tiết dưới đây:

Về tính chất vật lý: Chromium cứng hơn sắt. Chromium có độ cứng trên thang đo Mohs là 8,5 trong khi sắt chỉ có độ cứng khoảng 4. Về màu sắc, Chromium có màu bạc trắng và ít dẫn điện hơn so với iron.
Về tính chất hóa học: Cả sắt và Chromium đều là các kim loại dễ oxi hóa khi tiếp xúc với không khí. Tuy nhiên, Chromium lại có khả năng chống mài mòn cao hơn iron. Khi tiếp xúc với không khí, Chromium sẽ tạo ra một lớp màng oxide mỏng trên bề mặt, giúp bảo vệ kim loại khỏi sự oxi hóa và ăn mòn. Điều này làm cho Chromium được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các vật liệu chịu mài mòn cao như thép không gỉ.
Về ứng dụng: Iron là một trong những kim loại phổ biến nhất và được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, từ sản xuất thép đến sản xuất ô tô và các thiết bị điện tử. Trong khi đó, Chromium thường được sử dụng trong sản xuất thép không gỉ, các hợp chất nhuộm màu, và một số ứng dụng khác như da thuộc, khoan và thiết bị y tế.

Tóm lại, Iron và Chromium có tính chất và ứng dụng khác nhau, và sự khác biệt giữa chúng phụ thuộc vào mục đích sử dụng và các tính chất vật lý và hóa học của từng kim loại.

Chromium là nguyên tố hóa học đứng ở vị trí số 24 trong bảng tuần hoàn hóa học. Nguyên tố này có tính khử mạnh và tính oxi hóa. Chromium cũng là kim loại được đưa vào ứng dụng vô cùng rộng rãi và phổ biến không chỉ trong ngành luyện kim mà còn trong ngành nhuộm và nhiều các ngành nghề khác nhau. Hy vọng với những thông tin bổ ích được Admin cung cấp trong bài viết trên sẽ giúp các em hiểu rõ hơn về nguyên tố Chromium trong bảng tuần hoàn hóa học.