Физични свойства и механични характеристики на металния хром и неговите съединения

Хромът не е материал за изработка, но се използва доста широко поради факта, че има отлични антикорозионни свойства. Хромирането покрива всяка друга сплав от ръжда. В допълнение, легирането на стоманите с хром им дава същата устойчивост на корозия, която е присъща на самия метал.

Така че нека да обсъдим днес какви са техническите и окислителните характеристики на хромния материал, основните амфотерни, редуциращи свойства и производството на метали също ще бъдат засегнати. Ще разберем и какъв е ефектът на хрома върху свойствата на стоманата.

Метални характеристики

Хромът е метал от 4-ти период от 6-та група на вторичната подгрупа. Атомно число 24, атомна маса - 51, 996. Това е твърд метал със сребристо-синкав цвят. В чист вид се различава по ковкост и жилавост, но най-малките примеси на азот или въглерод го правят крехък и твърд.

При нормални условия хромът е инертен и не взаимодейства с кислород, азот или вода.
Във въздуха той веднага се пасивира - покрит е с тънък оксиден филм, който напълно блокира достъпа на кислород до метала. По същата причина веществото не взаимодейства със сярна и азотна киселина.
При нагряване металът става активен и реагира с вода, кислород, киселини и основи.

Характеризира се с телесно центрирана кубична решетка. Няма фазови преходи. При температура 1830 С е възможен преход към лицево центрирана решетка.

Хромът обаче има една интересна аномалия. При температура от 37 C някои от физичните свойства на метала се променят драстично: електрическото съпротивление, коефициентът на линейно разширение се променя, модулът на еластичност пада до минимум и вътрешното триене се увеличава. Това се дължи на преминаването на точката Неел: при тази температура веществото променя своите антиферомагнитни свойства на парамагнитни, което е преход от първо ниво и означава рязко увеличаване на обема.

Химични и физични свойства на хрома

Точка на топене и кипене

Физическите характеристики на метала зависят от примесите до такава степен, че се оказа трудно дори да се установи точката на топене.

Според съвременните измервания точката на топене се счита за 1907 С. Металът принадлежи към огнеупорни вещества.
Точката на кипене е 2671 ° С.

По-долу ще бъде дадено общо описание на физичните и магнитните свойства на металния хром.

Общи свойства и характеристики на хрома

Физически характеристики

Хромът е един от най-стабилните от всички огнеупорни метали.

Плътността при нормални условия е 7200 kg/cu. m, това е по-малко от това на желязото.
Твърдостта по скалата на Моос е 5, по скалата на Бринел 7–9 MN/m 2. Хромът е най-твърдият познат метал, на второ място след уран, иридий, волфрам и берилий.
Модулът на еластичност при 20 C е 294 GPa. Това е доста умерена цифра.

Поради структурата - телесно-центрирана решетка, хромът има такава характеристика като температурата на крехко-пластичния период. Но когато става въпрос за този метал, тази стойност се оказва силно зависима от степента на чистота и варира от -50 до +350 С. На практика кристализираният хром не притежава никаква пластичност, но след меко отгряване и образуване той става ковък.

По-долу е дадено кратко описание на термофизичните свойства на хрома.

Термофизични характеристики

По правило огнеупорните метали имат високо ниво на топлопроводимост и съответно нисък коефициент на топлинно разширение. Хромът обаче се различава значително по своите качества.

В точката на Неел коефициентът на топлинно разширение прави рязък скок и след това продължава да се увеличава значително с повишаване на температурата. При 29 С (преди скока) стойността на коефициента е 6,2 · 10-6 m/(m · K).

Топлопроводимостта се подчинява на същия модел: в точката на Неел тя пада, макар и не толкова рязко и намалява с повишаване на температурата.

При нормални условия топлопроводимостта на веществото е 93,7 W/(m • K).
Специфична топлина при същите условия - 0,45 J/(g • K).

Електрически свойства

Въпреки нетипичното "поведение" на топлопроводимостта, хромът е един от най-добрите токови проводници, на второ място след среброто, медта и златото по този параметър.

При нормална температура електрическата проводимост на метала ще бъде 7.9106 1/(Ohm • m).
Специфично електрическо съпротивление - 0,127 (Ohm • mm2)/m.

До точката на Neel - 38 С, веществото е антиферомагнетик, тоест под въздействието на магнитно поле и при негово отсъствие не се проявяват магнитни свойства. Над 38 С хромът става парамагнитен: проявява магнитни свойства под въздействието на външно магнитно поле.

Токсичност

В природата хромът се намира само в свързана форма, така че навлизането на чист хром в човешкото тяло е изключено. Известно е обаче, че металният прах дразни белодробната тъкан и не се абсорбира през кожата. Самият метал не е токсичен, но това не може да се каже за неговите съединения.

Тривалентен хром се появява в околната среда по време на добива на хромна руда и нейната преработка. Той обаче може да попадне и в човешкото тяло като част от хранителна добавка - хром пиколинат, използвана в програми за отслабване. Като микроелемент, тривалентният метал участва в синтеза на глюкоза и е от съществено значение. Излишъкът му, съдейки по проучванията, не представлява известна опасност, тъй като не се абсорбира от чревните стени. Въпреки това, в тялото, той може да се натрупва.
Шестовалентни хромови съединения токсичен повече от 100-1000 пъти. Той може да влезе в тялото по време на производството на хромати, когато се хромират предмети, по време на някои заваръчни работи. Съединенията с шестовалентни елементи са силни окислители. Попадайки в стомашно-чревния тракт, те причиняват кървене на стомаха и червата, евентуално с чревна перфорация. Веществата почти не се абсорбират през кожата, но имат силно корозивно действие - възможни са изгаряния, възпаления и язви.

Хромът е незаменим легиращ елемент при производството на неръждаеми и топлоустойчиви стомани. Способността му да се противопоставя на корозията и да пренася това качество върху сплави остава най-търсеното качество на метала.