9.1 Элементы viв-подгруппы (подгруппа хрома)

Элементы VIВ-подгруппы: хром - Cr, молибден - Mo, вольфрам - W, электронные аналоги с ожидаемой электронной формулой (n-1)d⁴ns². Однако у атомов хрома и молибдена за счет провала электрона реализуется конфигурация (n-1)d⁵ns¹. Содержание в земной коре: Cr - 810^-3, Mo - 610^-5, W - 110^-5 мол.%. Основные минералы: Fe(CrO₂)₂ - хромистый железняк, PbCrO₄ - крокоит, MoS₂ - молибденит, CaWO₄ - шеелит.

Металлы получают, восстанавливая их оксиды: хром - алюминием или кремнием, молибден и вольфрам – водородом:

t t

Cr₂O₃ + 2Al = Al₂O₃ + 2Cr; WO₃ + 3H₂ = W + 3H₂O

В виде простых веществ хром, молибден и вольфрам представляют собой серовато-белые металлы с высокой плотностью и температурой плавления:

Хром используется как легирующая добавка, улучшающая физические свойства сталей и их устойчивость к коррозии. Благодаря устойчивости металла к агрессивным средам хром используется в качестве защитного покрытия (хромирование). Основное количество молибдена и вольфрама применяется в производстве легированных сталей. Молибденсодержащие стали используются для изготовления инструментов, валов турбин, броневых плит, стволов огнестрельного оружия. Вольфрамсодержащие стали характеризуются прочностью на истирание, устойчивостью к высоким температурам и химическим реагентам, пластичностью и упругостью.

Молибден - единственный элемент IV периода, относящийся к биометаллам. Входит в состав фермента нитрогеназа, играющего ключевую роль в процессе фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями.

Химические свойства. В обычных условиях хром, молибден и вольфрам химически весьма инертны. При нагревании, особенно в мелкораздробленном состоянии, сгорают в атмосфере кислорода:

4Cr + 3O₂ = 2Cr₂O₃; 2W + 3O₂ = 2WO₃

Реакции с серой и галогенами протекают более сложно:

Реакции с азотом, фосфором, углеродом, кремнием и бором идут при высоких температурах с образованием соединений переменного состава - бертоллидов.

В ряду хром - молибден - вольфрам наблюдается понижение химической активности, что иллюстрируется отношением металлов данной группы к кислотам. Хром реагирует с соляной и с разбавленной серной кислотами:

Сr + 2H⁺ = Cr²⁺ + H₂

Концентрированные кислоты-окислители на холоду хром пассивируют. Молибден и вольфрам растворяются только в смеси плавиковой и концентрированной азотной кислоты при нагревании:

t

Mo + 2HNO₃ + 8HF = H₂[MoF₈] + 2NO + 4H₂O

В присутствии окислителей хром, молибден и вольфрам реагируют с расплавами щелочей:

t

2Cr + 3O₂ + 4NaOH = 2Na₂CrO₄ + 2H₂O

Раскаленные хром, молибден и вольфрам окисляются парами воды:

t t

2Cr + 3H₂O = Cr₂O₃ + 3H₂; W + 3H₂O = WO₃ + 3H₂