close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Kursach(77)

код для вставкиСкачать
Хром - хімічний елемент, із символом Cr і атомним номером 24, перший елемент шостої групи. Це сталевий сірий, блискучий, твердий та крихкий метал[1], що має високу температуру плавлення. Назва елемента походить від грецького слова "chrōma" (χρώμα), що означає кольоровий[2], оскільки багато його сполук інтенсивно забарвлені.
Оксид хрому використовували китайці в династії Цінь ще 2000 років тому для покриття металевої зброї. Хром був виявлений як елемент після того, як у поле зору західного світу потрапив червоний кристалічниймінерал крокоїт(хромат свинцю (II) хромату), виявлений у 1761 році. Спочатку використовувався в якостіпігменту. Луї Ніколя Воклен першим виділив металевий хром з мінералу в 1797 році.
Металічний хром та сплав ферохрому добувається з хромітів силікотермічною чи алюмінотермічною реакцію. Хром має високий корозійний опір і твердість. Його додають при виробництві нержавіючої сталі. Цей процес, разом з хромуванням, складають 85% комерційного використання елемента.
Тривалентний іон Хрому, можливо, знаходиться у слідових кількостях в ліпідіах, хоча це питання залишається в дебатах[3]. У великих кількостях сполуки металу можуть бути токсичними таканцерогенними. Найвідомішим прикладом токсичної сполуки є шестивалентний хром (Cr(VI)).
родовища
Найбільші родовища хрому знаходяться в ПАР (1 місце в світі), Казахстані, Росії, Зімбабве, Мадагаскарі. Також є родовища на території Туреччини, Індії, Вірменії, Бразилії, на Філіппінах .Головні родовища хромових руд в РФ відомі на Уралі (Донські і Сарановское).Розвідані запаси в Казахстані складають понад 350 мільйонів тонн (2 місце у світі).
Середній вміст хрому в різних вивержених породах різко непостійно. У ультраосновних породах ( перідотітах ) воно досягає 2 кг / т , в основних породах ( базальтах та ін) - 200 г / т , а в гранітах десятки г / т. Кларк хрому в земній корі 83 г / т. Він є типовим літофільних елементом і майже весь укладений в мінералах типу хромшпинелидов . Хром разом з залізом , титаном , нікелем , ванадієм і марганцем становлять одне геохимическое сімейство.
Власне хроміт, тобто FeCr2O4 порівняно рідкісний. Крім різних хромитов, хром входить до складу ряду інших мінералів - хромової слюди (фуксита), хромового хлорита, хромвезувіана, хромдиопсида, хромтурмаліна, хромового граната (уваровита) та ін, які нерідко супроводжують руди, але самі промислового значення не мають. У екзогенних умовах хром, як і залізо, мігрує у вигляді суспензій і може накопичуватися в глинах. Найбільш рухомий формою є хромати.
Біологічна роль Cr та його застосування
Хром - мікроелемент, необхідний для нормального розвитку і функціонування людського організму. Встановлено, що в біохімічних процесах бере участь тільки тривалентний хром. Організм дорослої людини містить 5-6 мг хрому.
Найбільші концентрації хрому спостерігаються в печінці і нирках (0,6 мкг / кг), а також у хрящовій і кістковій тканині, кишечнику, щитовидній залозі.
Хром входить до складу клітин і тканин , які просто не зможуть існувати без нього. За умови , що все в нормі , кількість хрому в організмі має дорівнювати шести міліграмам .
Хром працює в парі з інсуліном , допомагаючи організму легше засвоювати цукор. Крім того , хром сприяє поліпшенню вуглеводного обміну , тим самим регулюючи рівень здорового ваги людини. Під впливом цього металу проходить транспортування білків , приходить в норму функція щитовидної залози , а також стимулюються процеси регенерації.
У ході вуглеводного обміну хром і інсулін регулюють і метаболічний процес , задача інсуліну взагалі зводиться до мінімуму , адже завдяки хрому , цієї речовини потрібно організму набагато менше. Тому даний метал має величезне значення для діабетиків з другим типом цього захворювання. А якщо хрому в організмі достатньо , то воно взагалі ніколи не почнеться.
Процес синтезу нуклеїнових кислот також без хрому неможливий , метал несе відповідальність за структуру ДНК і РНК , він допомагає зберігати спадкову інформацію в генах незмінною. Звідси і необхідність хрому для росту тканин і регенерації цих матерій .
Щитовидна залоза теж потребує даному мінералі , якщо в організмі не вистачає йоду , то йому на заміну приходить хром.
За допомогою хрому відбувається ліпідний обмін , в ході якого в крові розщеплюється поганий холестерин , тому він не накопичується , а благополучно виводиться з організму. А ось корисний холестерин навпаки накопичується у присутності хрому. Тому при різних хворобах серця важливо подбати про додатковий прийом цього корисного мінералу.
Підтримання гарної фігури у формі - це теж турбота хрому , він не тільки бере участь у вуглеводному обміні та метаболічному процесі , але і допомагає організму в прямому сенсі переробляти жир. Тому ніяких відкладень жиру не відбувається , а вага залишається колишнім.
Профілактика остеопорозу , зміцнення кісткової тканини , підтримання артеріального тиску в нормі , попередження розвитку гіпертонії , а також позбавлення від солей важких металів , токсинів і радіонуклідів - все це відбувається під впливом хрому.
Ось уже сорок років хром в комплексі з цистеїном і цинком відомі , як ефективні ліки від катаракти , вони навіть можуть попередити оперативне втручання. Важливою умовою для успішного лікування є повне засвоєння цих мінералів в організмі , а це можливо лише за наявності достатньої кількості амінокислот. Їх можна сповна отримати з якісної рослинної їжі.
При багатьох захворюваннях в організмі різко падає вміст хрому. Це може статися під впливом атеросклерозу , діабету , ожиріння або будь-якої інфекції . Те ж саме може статися і від стресів , важких навантажень або гострої білкової нестачі . Нестача хрому можна визначити за станом волосся - їх кількість різко скорочується , на вигляд вони стають слабкими і млявими.
Що ж до дефіциту хрому , то його причини дещо інші , ніж у недоліку. Часом через порушення обміну речовин , навіть за умови здорового харчування , організм просто не засвоює необхідну кількість хрому. До того ж , сучасні продукти містять дуже невелику кількість цього металу , виною тому бідні грунти з високим рівнем лугу , що є наслідком безконтрольного застосування добрив.
Якщо людина відчуває дефіцит хрому , він швидко перевтомлюється , страждає від порушення сну і головного болю , часто відчуває безпричинне занепокоєння . Крім того , відбувається порушення координації , з'являється тремтіння і оніміння кінцівок. Рівень поганого холестерину в крові різко зростає , що веде до неминучого розвитку атеросклерозу.
У багатьох на тлі цього дефіциту виникає ожиріння або навпаки надмірне зниження ваги. Організм просто відмовляється нормально засвоювати глюкозу , особливо помітно , то в літньому віці , при цьому її рівень в крові постійно порушений , що призводить до таких захворювань , як гіпоглікемія і гіперглікемія . Звідси різке підвищення розвитку цукрового діабету або ішемічної хвороби , а у чоловіків відбувається порушення репродуктивної функції .
Як вже говорилося вище надлишок хрому не менш небезпечний, ніж його дефіцит . Він обіцяє безліч захворювань , і в першу чергу отруєння. Великі дози даного металу токсичні для людини: при добових дозах більше 200 мкг може статися отруєння , а якщо доза перевищить 3 г , то можливий і летальний результат.
Причини надлишку хрому в організмі можуть бути різні. Як правило , це безконтрольний прийом хромосодержащего біодобавок або високий рівень вмісту цього металу в повітрі.
Також до надлишку хрому може привести дефіцит заліза і цинку в організмі , бо відсутність цих металів сприяє активнішому всмоктуванню хрому.
У зоні ризику опиняються люди , які працюють на підприємствах , де повітря забруднене хромової пилом. На подібних виробництвах в десятки разів підвищується ризик онкологічних захворювань.
Те ж саме стосується великих промислових районів , де цим елементом забруднене повітря , особливо якщо підприємства не оснащені спеціальними вентилюючого системами , які вловлюють пил.
Різні шлаки і навіть мідна пил теж включають хром , тому люди , що працюють в умовах таких забруднень , часто мають хронічні астму і астматичний бронхіт.
Надлишок хрому вражає слизові оболонки , приводячи до їх виразки і виникнення запальних захворювань: алергій , дерматитів , екзем , а також нервових і онкологічних захворювань.
Таким чином , важливо підтримувати баланс хрому в організмі. При його недоліку потрібно приймати біоактивні добавки , але призначити їх може тільки лікар. Приймати добавки з хромом потрібно перед їжею або навіть разом з нею. Адже хром посилює дію інсуліну , а він потрібен саме в момент прийому вуглеводів. Звідси й випливають правила прийому хрому.
Однак , пам'ятайте , що краща профілактика нестачі хрому - це здорове і збалансоване харчування. У продуктах хром зберігається краще , якщо їх готувати в нержавіючої посуді.
У разі отруєння хромом необхідно віддалитися від джерела забруднення і викликати лікаря , він призначить лікування. Людям , які працюють з солями хрому , рекомендується з використанням спеціалізованих розчинів .
добова потреба
Добова потреба людини - це 50-200 мкг хрому. Проте організм погано його засвоює з неорганічних сполук. І якщо з їжею надходить недостатньо цього мінералу , то розвивається його дефіцит , але не варто впадати в іншу крайність і вживати його надмірно , бо надлишок хрому не менш небезпечний.
Іноді необхідний додатковий прийом хрому , наприклад , при вагітності та годуванні груддю , або після 45 , тоді можна додатково приймати порошок пивних дріжджів , запарівая його в невеликій кількості окропу.
Вміст у продуктах харчування
Два основних джерела мінералу - це печінка і пивні дріжджі. Їх необхідно включати в свій раціон е рідше , ніж два рази на тиждень. Зерновий хліб , картоплю разом з шкіркою , свіжі овочі необхідно їсти щодня , кілька разів на тиждень потрібно готувати курку , яловичину і є сир.
Існує маса природних джерел хрому : зернобобові , проростки пшениці , перловка , чорний перець , морепродукти , кукурудзяна олія , яйця , багато овочі, фрукти і ягоди , а також лікарські трави: меліса , сухоцвіт і гінкго білоба . Всі ці джерела хрому потрібно включати в своє меню для різноманітності.
Хром взагалі найкраще засвоюється саме в органічних сполуках і продуктах , ніж у складі хімічних препаратів. Немає ніякого сенсу заповнювати запас хрому у вигляді синтетичного ліки , харчуючись при цьому " рафінованими " продуктами , такими, що втратили все корисне , після промислової обробки .
Шляхи надходження Cr
Джерела надходження хрому в навколишнє середовище можуть бути як антропогенними, так і природними. У природі хром завжди зустрічається в трехвалентному стані, шестивалентний хром у навколишньому середовищі практично повністю є результатом господарської діяльності людини.
Головним антропогенним джерелом надходження хрому в довкілля є підприємства з виробництва цементу, скляне виробництво, спалювання палива, чорна металургія, металообробна, автомобільна, текстильна, шкіряна, харчова та хімічна промисловість. Промислові відходи підприємств у вигляді золи, пилу, шлаку, шламу містять у своєму складі значну кількість храмових забруднень. Велика кількість надходить у водні об'єкти з промисловими стоками.
Основними природними джерелами забруднення навколишнього середовища сполуками хрому є великі лісові пожежі, продукти вулканічної діяльності.
Так само деякі кількості хрому надходять у воду в процесі розкладання організмів і рослин.
Однак не один з цих природних джерел, на відміну від антропогенних, не приносить таких кількостей хрому, які представляли б небезпеку для здоров'я людини і тварин.
Как радикально очистить окружающую среду от хрома?
Забруднені шестивалентного хромом біотопи вчені намагаються очистити, перетворивши його в тривалентний за допомогою бактерій. Переваги такого методу очевидні: засівають забруднене місце препаратом і забуваєш про нього, бактерії ж розмножуються і все швидше знешкоджують небезпечну речовину.
Серед відомих способів очищення стічних вод від хрому найбільш широке застосування знайшли способи реагентної очистки , т.к. вони забезпечують високий ступінь очищення , прості в експлуатації , зручні для автоматизації . Основне завдання при реагентної очистки хромсодержащих стоків є відновлення шестивалентного хрому в тривалентний хром. Так як з'єднання останнього значно менш токсичні і найбільш повно видаляються в лужному середовищі у вигляді труднорастворимого гідроксиду хрому ( III). Враховуючи дуже низьку розчинність Сr (OH) 3 у воді ( ПРСr / ОН) 3 1 х 10-30 , можна забезпечити залишкову концентрацію сполук хрому в очищених реагентним методом хромсодержащих стоках нижче гранично допустимої концентрації Сr (III) для відкритих водойм.
Недоліком реагентних способів очищення хромсодержащих стоків є велика витрата реагентів для очищення.
Характеристика методів
Найбільш задовільними методами визначення хрому є колориметрические і об'ємний. Об'ємний метод заснований на окислення хрому до хромату, додаток надлишкової кількості сульфату заліза (II) і титрування надлишку останнього перманганатом. Колориметричний метод придатний для визначення малих кількостей хрому, які зазвичай містяться в гірських породах. При значному вмісті хрому, коли колориметрические методи не застосовні, користуються об'ємним методом. Сорбційно-КАТАЛІТИЧНИЙ МЕТОД
Одним з нових напрямків в області кінетіческих методів аналізу є створення гібридного сорбційно-каталітичного методу, що полягає у проведенні каталітичних індикаторних реакцій безпосередньо на сорбентах і поєднує високу чутливість каталітичного методу з селекністю сорбційного виділення. До теперішнього времени опубліковано невелике число робіт, присвячених сорбційно-каталитическому методу визначення іонів металів.
Визначення хрому цікаво тим, що хром в растворі може виступати каталізатором у окислювачно-відновних реакціях в різних ступенях окислення (III і VI); для нього відоме не таке більшое, як для інших металів, число методик визналення каталітичним методом; крім того, хром является токсичним елементом-забруднювачем, потребність у визначенні якого існує в хімічнаком аналізі.
Колориметричні метод
Визначення хрому колометріческім методом переважно проводять порівнянням інтенсивності забарвлення хромату із забарвленням стандартногорозчину в лужному середовищі. При аналізі гірських порід для цього зазвичай використовують водну витяжку плаву аналізованого матеріалу з сумішшю карбонату натрію та нітрату калію. Зазвичай зустрічаються в гірських породах елементи визначенням не заважають. При плавленні проби в платиновому тиглі не слід вводити в плавень занадто великих кількостей селітри і температура сплавлення не повинна бути занадто високою, щоб не викликати псування тигля, так як розчин може забарвитися в жовтий колір за рахунок переходить у нього платини. При сплаві з перекисом натрію і вилуговуванні плаву водою деяку кількість заліза може залишитися в розчині і забарвити його. Цього можна уникнути, якщо перед фільтруванням нагрівати розчин на водяній лазні не менше однієї години. Лужний розчин забарвлюється також у разі фільтрування його через паперовий фільтр, що, однак, може бути усунено, якщо попередньо ретельно промивати застосовуваний фільтр розчином лугу або, краще, застосуванням для фільтрування цього розчину азбесту. Борати не заважають визначенню. Уран в умовах колоріметрірованія хрому також дає жовте забарвлення, і, отже, в його присутності метод не застосовують. Найбільш зручно порівнювати забарвлення розчинів, що містять приблизно 0,01 - 0,1 мг Cr 2 O 3 в одному мл. методу ізотопного розбавлення
Перевагою методу ізотопного розбавлення в порівнянні з іншими методами аналітичної хімії є можливість кількісного визначення вмісту елементів при неповному виділенні їх з розчину або реєстрації тільки деякої частки вмісту елементів у розчині. Для визначення хрому дуже вигідно використовувати цю особливість методів ізотопного розбавлення через його неповної атомізації в полум'ї або при інших способах атомізації , неповного переходу в плазму і повільної кінетики утворення комплексних сполук Cr (III). Найбільше застосування знаходить використання субст - хіометріческого принципу . в методі ізотопного розбавлення . Принцип субстехіометріі полягає в тому , що виділення визначається елемента з аналізованого і еталонного розчинів проводиться додаванням рівних , але менших за порівнянні зі стехіометрією кількостей реагенту , що дозволяє виділити рание кількості визначається елемента з розчинів різних концентрацій . При визначенні хрому найбільш часто використовуються реакції осадження та екстракції.
Полярографический метод
Полярографічний метод належить до електрохімічних методів аналізу. При полярографічного методі аналізу, введеному в науку в 1922 р. чеським ученим Я. Гейровський, досліджуваний розчин піддають електролізу з капає ртутним катодом при безперервно зростаючому напруженні. Електроліз проводиться в особливому приладі - полярограф (рис.1) автоматично записуючому так звану вольт-амперну криву або полярорамму, що показує хід зміни сили струму, що проходить через розчин, із зміною напруги. Ця крива дозволяє не тільки якісно, але і кількісно визначати присутні в розчині катіони.
Рис. 1. Схема полярографічної установки: 1 - електролізер; 2 - посудину з ртуттю; 3 - гальванометр; 4 - пересувний контакт; 5 - реохорд; 6 - акумулятор.
Хром може бути визначений по струму відновлення Cr (VI) або Сг (III).
Електродні процеси відновлення іонів хрому вкрай уповільнені. Відновлення іонів багатьох елементів, наприклад водню, марганцю, міді, свинцю, кадмію та інших, відбувається при близьких потенціалах. Все це не дозволяє істотно знизити межі виявлення хрому полярографическим методом.
Експериментальна частина
Якісні реакції
1.4.4. Окисление иона Cr3+ в кислой среде действием персульфата аммония (NH4)2S2O8 (в присутствии катализатора AgNO3) позволяет получить ион Сr2О72- , который имеет желто-оранжевую окраску.
Cr(NO3)3 + 3(NH4)2S2O8 + 7H2O → H2Сr2О7 +6H2SO4 + 6NH4NO3.
Выполнение реакций. В пробирку помещают раствор, содержащий ионы Cr3+ , 5 капель 2М H2SO4, небольшое количество персульфата аммония (сухого) и 1-2 капли AgNO3. Раствор нагревают до кипения. Появление желтой окраски указывает на присутствие ионов Cr3+.
1.4.5. Образование перекиси хрома CrO5. При действии Н2О2 на подкисленный раствор дихромат-иона образуется пероксокислота (надхромовая) синего цвета:
Сr2О72- + 4Н2О2 + 2Н+ → 2СrO5 + 3Н2О.
Перекись хрома легко разлагается в водном растворе до Сr3+ и О2, поэтому ее экстрагируют органическим растворителем, в котором она более устойчива, чем в воде. Реакцию необходимо вести без нагревания. При выполнении реакции должны отсутствовать другие окислители. Реакция очень специфична и используется как проверочная при определении Сr3+.
Выполнение реакции. Раствор, полученный в п. 1.4.4. охлаждают, добавляют к нему 10 капель амилового спирта, 3-4 капли перекиси водорода и встряхивают. В присутствии хрома слой органического растворителя окрашивается в синий цвет вследствие образования перекиси хрома.
газохроматографічні МЕТОДИ
Газова хроматографія - один з найшвидших і простих аналітичних методів, має високу чутливість і вибірковість.
Головним приладом для цього методу досліджень є газовий хроматограф (рис.2.1)
Рис.2.1Схема газового хроматографа 1 - источник газа-носителя (подвижной фазы)
2 - регулятор расхода газа носителя
3 - устройство ввода пробы
4 - хроматографическая колонка в термостате
5 - детектор
6 - электронный усилитель
7 - регистрирующий прибор (самописец, компьютер)
8 - расходомерХром є одним з небагатьох елементів, який утворює летючі хелати, властивості яких задовольняють всім вимогам проведення кількісного газохроматографического аналізу.
Початок цьому методу поклали досліди з розділення ацетилацетонатів хрому (III), алюмінію, берилію. З метою відшукання точного кількісного методу визначення хрому було проведено детальне Газохроматографическое вивчення ацетилацетонату хрому (Ш); перевірка методу здійснювалася на сплаві Бюро стандартів США; отримані значення відрізнялися від прийнятих значень на 3,3%.
Для газової хроматографії основний інтерес представляє область тисків парів порядку 1-10 мм рт. ст., в якій речовина можна досить швидко елюіровать з колонки; тому немає необхідності проводити експеримент при температурах, близьких до температури кипіння речовин. Ця обставина значно розширює область застосування методу.
Кількісний аналіз речовин можна проводити тільки за умови, що вони досить термостойки і елюіруются без розкладання. Ці речовини не повинні утворювати сольвати при розчиненні в рідкої нерухомій фазі і бути стабільними в навколишній атмосфері; вони також повинні легко синтезуватися з кількісним, легко відтворюваним виходом. Для хрому таким вимогам відповідають кілька β-дикетонатов і насамперед ацетилацетонат хрому (III).
Найбільш часте застосування для газохроматографічний визначень знаходять фторпроїзводниє ацетилацетону - трифтор-ацетилацетон і гексафторацетилацетон.Хелаты багатьох металів з ​​цими лігандами термічно стабільні і більш летючий, ніж з'єднання з ацетилацетоном (НАА). Це дозволило розширити число аналізованих металів і знизити температуру колонки (до 30 ° С). Підвищення чутливості методу досягається шляхом комбінації екстракції хелатів і газофазной хроматографії, наприклад хелати АL (III) і Сг (III) з розчину уранілнітрату екстрагують бензолом. Використовується також попереднє со-осадження Cr (III) з Zn (OH) 2. Для аналізу суміші АL (III), Cr (III), Fe (III) використовують похідне - тріфтораце-тілпівалоілметан.
У газовій хроматографії дуже істотний підбір таких умов експерименту , при яких їх вплив на газохроматогра - фические характеристики ( форму піка , час утримання , разование "хвоста" ) було б мінімальним.В даний час багато фірм випускають прилади для газової хроматографії. Для розділення хелатів металів використовуються майже виключно набивні трубки , в яких рідка фаза наноситься на порошкоподібний твердий носій , поміщений в трубку . Для газохроматографического аналізу хелатів Сг (III ) можна вживати заводські стандартні трубки з нержавіючої сталі або міді.
На сучасному етапі розвитку аналітичної хімії радіо газохроматографічний метод дозволяє визначити найнижчі вмісту хрому в різних об'єктах. Крім простоти апаратури і швидкості ( повний аналіз може бути проведений за час менше 10 хв.) , Його перевага полягає і у високій відтворюваності .
Методи газохроматографического аналізу застосовують для визначення хрому в сплавах , металевому урані , геологічних і місячних зразках , повітрі , біологічних речовинах. Безпосереднє дію тріфторацетілацетона на залізний сплав у присутності незначних кількостей мінеральної кислоти при прискорює дії хвиль радіочастотного діапазону з подальшим газо- хроматографічним аналізом використовують для визначення хрому в сплавах.
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
41
Размер файла
57 Кб
Теги
kursach
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа