تحقیق
 
 
تحقیق
 

کروم

اطلاعات اولیه

کروم یکی از عناصر جدول تناوبی است که دارای نشان Cr و عدد اتمی 24 می‌باشد.

 

پیدایـــــــــــش

کروم به شکل سنگ معدن کرومیت ( H2CrO4 ) استخراج می شود.این عنصررابصورت تجاری با حرارت دادن این سنگ معدن در حضور آلومینیوم یا سلیکون تهیه می کنند.تقریبا" نیمی از سنگ معدن کرومیت جهان در آفریقای جنوبی تولید می شود.البته قزاقستان ، هند و ترکیه نیز از تولید کنندگان عمده آن هستند.مقدار کرومیت اسخراج نشده بسیار زیاد است اما از نظر جغرافیایی در قزاقستان و آفریقای جنوبی متمرکز هستند.درسال 2000تقریبا" 15 میلیون تن سنگ معدن کرومیت قابل فروش تولید شد و تقریبا" به 4 میلیون تن آهن- کروم به ارزش تقریبی 5/2 میلیارد دلار آمریکا تبدیل شد.

اگرچه وجود کروم خالص بسیار نادر است ، مقادیری کروم خالص کشف شده است. معدن Udachnaya در روسیه نمونه هایی از کروم خالص تولید می کند. این معدن یک استوانه کیمبرلیت غنی از الماس است ،وهم کروم عنصری وهم الماس تولید می کند.

 

خصوصیات قابل توجه

کروم ، فلزی سخت ، براق و به رنگ خاکستری فلزی است که به‌شدت جلا می‌گیرد، به سختی قابل جوش خوردن است و در برابر زنگ زدگی و سیاه شدن مقاوم می‌باشد.

معمولی ترین حالتهای اکسیداسیون کروم 2+ ،3+ و 6+ است که 3+ پایدارترین آنها و حالتهای 4+ و 5+ نسبتا" کمیاب می‌باشند. ترکیبات کروم در حالت اکسیداسیون 6، اکسیدکننده هایی قوی هستند.

 

کاربردها

موارد استفاده کروم:

در متارلوژی برای مقاوم کردن در مقابل پوسیدگی و در براقی نهائی:

بعنوان یک جزء در آلیاژها ،مثلا"در فولاد ضدزنگ،

در آب کاری با کروم ،

در آلومینیوم آنادایز ،

بعنوان یک کاتالیزور.

از کرومیت برای ساخت قالبهای پخت آجر استفاده می شود.

نمکهای کروم باعث سبز شدن رنگ شیشه می شود.

کروماتها واکسیدها در رنگ مو و رنگهای معمولی بکارمی روند.

دی کرومات پتاسیم یک معرف؟ شیمیایی است که درتمیز کردن ظروف شیشه ای آزمایشگاهی و بعنوان یک عامل تیترات مورد استفاده قرار می گیرد.این عنصر همچنین بصورت دندانه( مثلا ،عامل ثابت نگه دارنده ) در رنگرزی بکار می رود.

دی اکسید کروم(CrO2) در تولید نوارهای مغناطیسی مصرف می شود این نوارها نسبت به نوارهای اکسید آهن دارای مقاومت در برابر میدانهای مغناطیسی بیشتری ،بوده لذا موجب کارآئی بهتر می شوند.

 

تاریخچــــــــه

Johann Gottlob Lehmannدر سال در سال 1761 در کوههای اورال ماده معدنی نارنجی-قرمز

رنگی پیدا کرد که نام آنرا سرب قرمز سیبریایی نهاد.گرچه او به اشتباه آنرا ترکیب سرب با آهن و سلنیم انگاشت ، آن ماده معدنی در حقیقت کرومات سرب بود( PbCrO4) Peter Simon Pallas در سال این1770 ماده معدنی سربی قرمز رنگ(سرب قرمز سیبریایی) را در همان مکانی که Lehmann قبلا" دیده بود مشاهده کرد که خصوصیات مفید زیادی داشت از جمله این خصوصیات کاربرد آن بعنوان رنگدانه در تولید رنگ بود که استفاده از این ویژگی به سرعت توسعه یافت.رنگ زرد درخشانی که از کروکوئیت ساخته شد به یک رنگ بسیار رایج تبدیل گشت.

سال 1797 Nicolas-Louis Vauquelin نمونه هایی از سنگ معدن کروکوئیت را پیدا کرد.او با مخلوط کردن کروکوئیت و اسید هیدرو کلریک موفق به تهیه اکسید کروم( CrO3) گشت.سال 1798 Vauquelin متوجه شد که با حرارت دادن این اکسید در کوره های ذغالی می توان کروم فلزی بدست آورد.او موفق به شناسایی مقدار کمی کروم در سنگهای قیمتی از جمله یاقوت و زمرد شد.

در طول دهه اول قرن نوزدهم از کروم بیشتر بعنوان سازه ای در رنگها استفاده می شد اما امروزه عمده کاربرد آن (85%) در آلیاژهای فلزی است و مابقی موارد استفاده آن در صنایع شیمیایی ، موادنسوز و صنایع پایه می باشد.

نقش بیولوژیکی

کروم سه ظرفیتی فلزی است که مقدار کم آن بسیار ضروری است و برای سوخت و ساز کامل قند در بدن انسان مورد نیاز است. کمبودهای کروم می تواند بر توانایی انسولین در ثابت نگه داشتن میزان قند خون تاثیر بگذارد. برخلاف سایر فلزاتی که مقدار کم آنها ضروری است برای کروم عملکرد بیولوژیکی درمتالوپروتئین دیده نشده است. بنابراین پروسه عملی کروم مورد نیاز در رژیم غذایی تشریح نشده .

 

ترکیبات

دی کرومات پتاسیم عامل اکسید کننده بسیار قوی است و این ترکیب برای تمیز کردن ظروف آزمایشگاهی ، ارجح تر از سایر ترکیبات آلی است.اکسید کرومیک همان اکسید کروم سبز است (Cr2O3)که در نقاشی لعابی و رنگ کردن شیشه مورد استفاده قرار می گیرد.زردینه کروم رنگدانه زرد درخشانی است ( PbCrO4) که مورد استفاده نقاشان قرار می گیرد.

اسید کرومیک دارای ساختار فرضی H2CrO4 است. نه اسید کرومیک و نه اسید دی کرومیک در طبیعت یافت نمی شوند اما آنیونهای آنها در ترکُبات متنوعی یافت می شود.تری اکسید کروم CrO3 ،-اسید بدون آب اسید کرومیک - بصورت تجاری ،بعنوان اسید کرومیک بفروش می رسد.

 

 

 

 

ایزوتوپها

کروم بطور طبیعی متشکل از 3 ایزوتوپ پایدار Cr-53 ,Cr-54 ,Cr-52 است که فراوان ترین آنها Cr-52  با فراوانی طبیعی 789/83% می باشد.19 رادیو ایزوتوپ که پایدار ترین آنها Cr-50 با نیمه عمر بیش از 1.8E17سال وCr-51 با نیمه عمر7025/27 روزمی باشد Tبرای این عنصر شناخته شده است. مابقی ایزوتوپهای رادیواکتیو آن از نیمه عمری کمتراز 24 ساعت برخوردارند که نیمه عمر اکثر آنها کمتر از 1 دقیقه است.این عنصر همچنین دارای 2 حالت برانگیخته می باشد.

کروم 53 محصول فروپاشی پرتوزاد Mn-53 است.محتویات ایزوتوپی کروم معمولا" با محتویات ایزوتوپی منگنز ترکیب می شود و در زمین شناسی ایزوتوپی کاربرد دارد.نسبتهای ایزوتوپ Mn-Cr شواهدی را که از Al-26 وPd-107 درباره تاریخ ابتدایی بدست آمده تقویت می کند. اختلاف در نسبتهای Cr-53/Cr-52 و Mn-Cr در چندین شهاب سنگ بیانگر یک نسبت Mn-53/Mn-55 است که نشان می دهد رده بندی ایزوتوپ Mn-Cr باید از فروپاشی ثابت Mn-53 در پیکره سیاره های مجزاناشی شده باشد. بنابراین Cr-53 دلایلی بیشتر را درباره فرآیندهای نوکلئوسنتزی بلافاصله قبل ازیکپارچگی منظومه شمسی در اختیار می گذارد.

ایزوتوپهای کروم از نظر وزن اتمی ، در بازه 43amu( کروم 43) تا 67amu( کروم 67) قرار دارند. حالت فروپاشی اتمی بلافاصله قبل از فراوان ترین ایزوتوپ پایدار( کروم 52) ، جذب الکترون است و حات بلافاصله بعد از آن بتا می باشد.

 

 

 

هشدارها

فلز کروم و ترکیبات کروم (III) معمولا" برای سلامتی خطرناک نیستند اما ترکیبات کروم VI در صورت بلع سمی هستند. مقدارتقریبا" نصف قاشق چای خوری ترکیبات کروم سمی VI کشنده بوده و سرطانزا بودن مقادیر غیر کشنده کروم VI به اثبات رسیده است. بیشتر ترکیبات کروم VI برای چشم ، پوست و بافتهای مخطی مضر می باشد. تماس دائمی با این ترکیبات می تواند موجب آسیبهای دائمی چشم گردد مگر مواردی که درمان کامل صورت پذیرد.

در سال 1958 سازمان بهداشت جهانی حداکثر میزان مصرف مجاز کروم VI از جنبه سلامتی را 05/0 میلی گرم درهر لیتر آب آشامیدنی پیشنهاد کرد. این پیشنهاد بارها بررسی شد و در این فاصله مقدار اعلام شده تغییر نکرد

بررسي اثرات دي کرومات پتاسيم در پروسه رنگرزي پشم در PH بهينه عمل رنگرزي پشم شامل دومرحله مي‌باشد 1 - مرحله دندانه‌اي کردن 2 - مرحله رنگ‌آميزي. هرگاه پشم مورداستفاده در عمل رنگرزي دندانه‌اي نشود رنگ ايجاد شده پايداري لازم را نداشته و پس از مدتي از بين مي‌رود. بدين منظور ابتدا محلولي با غلظت مناسب و در PH اپتيمم از بي‌کرومات سديم تهيه نموده آنگاه عمل دندانه‌اي شدن را با محلولهاي مختلف انجام داد.

دی کرومات آمونیوم میسوزد... اگر اکسیژن هم نباشد باز میسوزد!

حتماً شما هم با واکنش دیکرومات آمونيوم آشنا هستید. دی کرومات آمونیوم پودری نارنجی رنگ است که در اثر حرارت طبق معادله بالا، به اکسید کروم (III)، گاز نیتروژن و بخار آب تجزیه میشود. یکی از کاربردهای آموزشی این واکنش زمانی است که شما واکنش را در جایی که اکسیژن وجود ندارد انجام دهید تا دانش آموز با این سوال مواجه شود که چرا دیکرومات آمونيوم بدون اکسیژن می سوزد.

به نمایش گذاشتن پدیده های دور از انتظار از شِگردهای یادگیری به روش حل مسئله (problem base learning) است.

یک دانش آموز دوم راهنمایی - که در کتاب علوم درباره سوختن می خواند - باید با پدیده سوختن آشنا باشد و تغییراتی که در یک ماده به هنگام سوختن اتفاق می افتد را درک کند.

شما چه استراتژی را پیشنهاد میکنید تا دانش آموز با انجام یک آزمایش و مشاهده واکنش تجزیه دیکرومات، بفهمد که هر واکنشی که نور و گرما دارد، واکنش سوختن نیست ؟

سالهاست که در کتابهای درسی ما روشی مشخص و سر راست برای روش علمی وجود دارد. یعنی اگر دانش آموز آن روش را سرمشق فعالیتهای علمی خود قرار دهد باید به نتایج علمی درست و متقن برسد و چه بسا اگر فرهاد را الگوی زندگی خود قرار دهد حتماً داشمند برجسته ای خواهد شد!!!

مطابق این استراتژی (طرح درس) هر دانش آموز مقداری مشخصی پودر دی کرومات آمونيوم برداشته و بعد از وزن کردن، آن را آتش میزند و روی آن را با بشر میپوشاند تا دسترسی به اکسیژن هوا نداشته باشد. در پایان از دانش آموز خواسته میشود تا محصول واکنش را وزن کرده و با توجه به مشاهداتش بر مبنای روش علمی نتیجه گیری کند که واکنش دی کرومات آمونيوم، واکنش سوختن نیست ( چون در اینصورت باید وزن آن زیاد می شد) بلکه تجزیه است.

من روش فوق( استراتژی فرهاد کنجکاو یا روش علمی) را در یک کلاس آزمودم... می دانید نتیجه اش چه شد؟

دانش آموزی گفت : دی کرومات آمونیوم آتش میگیرد. بدون اکسیژن هم می تواند آتش بگیرد.
دانش آموز دیگری گفت : دی کرومات وقتی میسوزد اکسیژن آزاد می کند!

پاسخها کاملاً طبیعی است. آنچه مهم است، برخورد معلم با فرضیات دانش آموزان است و اینکه چه کار باید کرد تا آنها دچار کج فهمی نشوند؟



 |+| نوشته شده در  چهارشنبه پانزدهم آبان 1387ساعت 14:58  توسط رضا  | 
 
  بالا