Однофамилец браузера или удивительный хром

Спектр металлического хрома на фоне эмблемы браузера Хром

От слова сочетания «удивительный хром» у меня возникают воспоминания детства, такой гладкий и блестящий хромированный руль велосипеда. Чуть позже, когда началась моя трудовая деятельность, я познакомился с другим не менее удивительному соединением хрома под названием хромпик, раствор этого соединения в слабой серной кислоте был не заменим при мойке химической посуды.

И вот последняя встреча - хром пилит стекло.

История открытия

Благодаря разнообразию окраски соединений этого металла он получил своё имя ведь в переводе с греческого языка слово хром (χρῶμα) означает: «краска, цвет». В отличие от других металлов известных с древности, элемент № 24 - хром имеет своего «первооткрывателя».

В 1761 году профессор Петербургского университета Иоганн Готтлоб Леман в Березовском руднике близ Екатеринбурга обнаружил необычный красный минерал. Спустя пять лет ученый доставил образцы в город Санкт-Петербург для проведения над минералом опытов, в результате которых был обнаружен крокоита (от греческого «krokos» - шафран) - природный хромат свинца PbCrO4. Леман назвал минерал сибирским красным свинцом.

В науке всегда так, уж ежели кто-то что-то открыл, то жди последователей.

Петер Симон Паллас - немецкий естествоиспытатель и путешественник заинтересовался удивительной находкой и организовал экспедицию Петербургской Академии наук в сердце России. В 1770 году экспедиция взяла образцы изучаемого минерала на Березовском руднике.

Немецкая предприимчивость позволила Петеру Палласу преодолеть трудности добычи и в особенности доставки крокоита в Европу - эта операция занимали около двух лет.Вскоре экипажи знатных господ Парижа и Лондона ездили раскрашенные мукой из крокоита.

На протяжении тридцати лет состав загадочного минерала европейские ученые разгадать никак не могли, пока образец сибирского красного свинца не попался профессору химии Парижской минералогической школы Никола Луи Воклену.

Цветовая гамма соединений хрома

В 1796 году с помощью «колдовства» химических реакций французский ученый получил множество сросшихся серых игольчатых кристаллов — новый до этого времени неизвестный металл. Следующие опыты показали высокую тугоплавкость полученного элемента и его устойчивость к кислотам, ученый по совету друзей дал имя новому элементу – хром (от греческого «цвет», «окраска») ввиду разнообразия оттенков образуемых им соединений.

Можете полюбоваться цветами, выходящими из-под кисти хрома, что бы это понять обратите внимание на спектр хрома - очень плодовитый.

Но и немцы не дремали, в 1798 год независимо от француза хром был выделен немецкими учеными М. Г. Клапротом и Ловицем из тяжелого черного минерала (это был хромит FeCr2O4), найденного на Урале, опять Россия.

Кристаллы металлического хрома

Но в 1799 Ф. Тассерт обнаружил новый металл в Хромите, найденном на юго-востоке Франции. Именно Тассерту впервые удалось получить относительно чистый металлический хром.

Теперь о свойствах

Хром обладает твердостью и хрупкостью одновременно.

Хрома совсем ни мало в земной коре порядка 0,012% от веса этой самой коры, чаще всего он встречается в виде двух соединений: хромистого железняка (FeO•Cr2O3) и крокоита (PbCrO4). Температура плавления хрома напрямую зависит от его чистоты. Поэтому определение этого показателя для чистого хрома весьма сложная задача - современные исследования указывают температуру в 1907° С, хром кипит при температуре свыше 2500° C – эти данные также разнятся: от 2199° C до 2671° С.

Хрому свойственны все основные характеристики металлов — он хорошо проводит теплоту и электрический ток, характерно блестит как большинство металлов.

При температуре 37° C поведение хрома не поддается объяснению - происходит резкое изменение многих физических свойств, это изменение имеет скачкообразный характер. При этой температуре металл начинает капризничать: внутреннее трение хрома достигает максимума, модуль упругости падает до минимальных значений, скачет значение электропроводности, постоянно изменяется термоэлектродвижущая сила, коэффициент линейного расширения. Данный феномен пока не по зубам современным ученым.

А вот и мужской характер: царская водка и азотная кислота пассивируют хром, то есть он покрывается защитной пленкой, причем пассивированный азотной кислотой хром не растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах даже при длительном кипячении в их растворах, но в какой-то момент растворение все-таки происходит, сопровождаемое бурным вспениванием от выделившегося водорода.

Современная промышленность потребляет хрома на сегодняшний день составляет примерно 15 миллионов тонн. В основном хром идет на производство различных металлических сплавов, самая распространенная марка нержавеющей стали содержит 18 % хрома, именно из такой стали изготовлены листы, облицовывают скульптурную группу В.И. Мухиной «Рабочий и колхозница».

Хромовые квасцы применяются для дубления кожи. Отсюда и идет название «хромовые» сапоги. Кожа, обработанная хромовыми соединениями, обладает красивым блеском, прочна и удобна в использовании.

Хром - это один из биогенных элементов, которые постоянно входят в состав тканей растений и животных. У животных хром участвует в обмене липидов, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов (структурный компонент глюкозоустойчивого фактора). Понижение этого микроэлемента в организме приводит к замедлению роста, резкому увеличению уровня холестерина в крови и снижению чувствительности периферийных тканей к инсулину. Физиологическая потребность в хроме для человека точно не установлена и зависит от рациона – при употреблении пищи с высоким содержанием сахара, потребность организма в хроме возрастает. Хром, как и другие биогенные элементы, накапливаться в тканях организма, преимущественно в волосах. Он уменьшает интенсивность синтеза жиров у человека, снижает аппетит, тем самым способствуя естественному снижению веса. В тоже время в чистом виде хром весьма токсичен - хромовая пыль раздражает ткани легких, соединения хрома вызывают дерматиты и приводят к разным заболеваниям человека, в том числе и онкологическим.

Неожиданные свойства

Из-за своей гладкости хром отличный помощник в деле снижения трения, а его твердость помогает повышать износостойкость деталей. Инженеры давно придумали электрохимические способы покрытия металлических деталей любыми металлами, но с хромом есть одна загвоздочка, слишком гладкий и масла плохо его смачивают и эффект гладкости теряется. И здесь выручила электрохимия, если создать на поверхности детали в хромовом покрытии микротрещинки и поры, то масло будет сохранятся в этих образованиях и при трении (когда поверхность нагревается) начинает выделяться из этих трещинок (как бы потеть) и попадая между трущимися поверхностями будет способствовать уменьшению трения. Так поступают, хромируя поршневые кольца для двигателей внутреннего сгорания. Хочешь получить плотное покрытие - пропускай ток в одном направлении, хочешь - микротрещины и поры - обработай покрытие в той же гальванической ванне короткое время на обратном токе, все просто.

А что будет если размер зерна хромового покрытия уменьшить до нано размеров?

Ответ можно найти в видео:

Инструмент используемый в видео покрыт так называемым «кластерным» хромом. Это специальная технология покрытия деталей износоустойчивым покрытием. На самом деле это обычное покрытие, но с зернами хрома очень маленького размера - порядка десятых долей микрона. И это придает покрытию новые свойства: более высокую твердость (режет стекло) и пластичность. А происходит это из-за того, что в дело вступают кроме зерен хрома и границы между ними. При таких размерах зерен, общая площадь границ становится соизмеримой с рабочей площадью зерен. А на границах образуется много всяких соединений хрома и оксиды и нитриды и карбонитриды, а они гораздо тверже хрома, вот и имеет такие эффекты. Это можно использовать, в промышленности, например, для покрытия буровых долот в нефтедобыче и различного инструмента.

Инструмент покрытый кластерным хромом

А что будет, если сделать «кластерное» хромовое покрытие пористым, да и пропитать его чем-нибудь нужным? А? Остальное додумайте сами.

Вот такой он удивительный хром.

Суслик, предлагающий подписку

Понравилась статья?

Подписывайтесь на рассылку!

Оставляйте ваши комментарии, обсуждайте статью, а также делитесь информацией в социальных сетях!

Мне очень интересно знать ваше мнение!

Сделай репост – выиграй ноутбук!

Каждый месяц 1 числа iBook.pro разыгрывает подарки.

  • Нажми на одну из кнопок соц. сетей
  • Получи персональный купон
  • Выиграй ноутбук LENOVO или HP

Смотреть отзывы

LENOVO или HP от 40-50 т.р., 8-16ГБ DDR4, SSD, экран 15.6", Windows 10

Нет комментариев

Добавить комментарий

Отправить комментарий Отменить

Сообщение