Элемент группы 6 - Group 6 element

6 группа в периодической таблице
ВодородГелий
ЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеон
НатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргон
КалийКальцийСкандийТитанВанадийХромМарганецУтюгКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптон
РубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСеребряныйКадмийИндийБанкаСурьмаТеллурЙодКсенон
ЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоМеркурий (элемент)ТаллийСвинецВисмутПолонийАстатинРадон
ФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклиумКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБориумКалийМейтнерийДармштадтиумРентгенийКопернициумNihoniumФлеровийМосковиумЛиверморийTennessineОганессон
группа 5 ←    → группа 7
Номер группы ИЮПАК6
Имя по элементугруппа хрома
Номер группы CAS
(США, образец A-B-A)
VIB
старый номер ИЮПАК
(Европа, схема A-B)
ЧЕРЕЗ
↓ Период
4
Изображение: Хромовый кристалл
Хром (Cr)
24 Переходный металл
5
Изображение: Слиток кристалла молибдена
Молибден (Пн)
42 Переходный металл
6
Изображение: слиток кристалла вольфрама
Вольфрам (Вт)
74 Переходный металл
7Сиборгий (Sg)
106 Переходный металл

Легенда

изначальный элемент
синтетический элемент
Цвет атомного номера:
черный = сплошной

6 группа, пронумерованный ИЮПАК стиль, это группа элементы в периодическая таблица. Его членами являются хром (Cr), молибден (Пн), вольфрам (W) и сиборгий (SG). Это все переходные металлы а хром, молибден и вольфрам - тугоплавкие металлы. Элементы периода 8 группы 6, вероятно, будут либо унпентексий (Uph) или непентоктий (Упо). Это может быть невозможно; капельная нестабильность может означать, что периодическая таблица заканчивается унбигексий. Ни унпентексий, ни унпентоктий не были синтезированный, и вряд ли это произойдет в ближайшее время.

Электрон электронная конфигурация из этих элементов не следуют единой тенденции, хотя самые внешние оболочки действительно коррелируют с тенденциями в химическом поведении:

ZЭлементКоличество электронов / оболочка
24хром2, 8, 13, 1
42молибден2, 8, 18, 13, 1
74вольфрам2, 8, 18, 32, 12, 2
106сиборгий2, 8, 18, 32, 32, 12, 2

«Группа 6» - это новое название этой группы ИЮПАК; старое название было "группа VIB"в старой системе США (CAS) или"группа ВИА"в европейской системе (старый ИЮПАК). Группу 6 не следует путать с группой со скрещенными названиями групп в старом стиле ЧЕРЕЗ (Система США, CAS) или VIB (Европейская система, старый ИЮПАК). Это группа теперь называется группа 16.

История

Красный цвет рубинов обусловлен небольшим количеством хрома (III).

Открытия

Впервые о хроме сообщили 26 июля 1761 г., когда Иоганн Готтлоб Леманн нашел оранжево-красный минерал в Березовское месторождение в Уральские горы из Россия, который он назвал "сибирский красный свинец", который менее чем за 10 лет оказался ярким желтый пигмент.[1] Хотя ошибочно идентифицирован как вести соединение с селен и утюг компонентов, минерал был крокоит с формулой PbCrO4.[1] Изучая минерал в 1797 году, Луи Николя Воклен произведено триоксид хрома путем смешивания крокоита с соляная кислота, и металлический хром, нагревая оксид в угольной печи год спустя.[2] Ему также удалось обнаружить следы хрома в драгоценных камнях. драгоценные камни, такие как Рубин или изумруд.[1][3]

Молибденит - основная руда, из которой в настоящее время извлекается молибден - ранее была известна как молибден, которую путали и часто использовали так, как если бы она была графит. Как и графит, молибденит можно использовать для чернения поверхности или в качестве твердой смазки.[4] Даже когда молибден был отличен от графита, его все еще путали с галенит (обычная свинцовая руда), получившая свое название от Древнегреческий Μόλυβδος молибдос, смысл вести.[5] Только в 1778 г. Шведский химик Карл Вильгельм Шееле понял, что молибден не графит и не свинец.[6][7] Затем он и другие химики правильно предположили, что это была руда отдельного нового элемента, названного молибден для минерала, в котором он был обнаружен. Питер Якоб Хьельм успешно изолировал молибден с помощью углерод и льняное масло в 1781 г.[5][8]

Что касается вольфрама, 1781 г. Карл Вильгельм Шееле обнаружил, что новый кислота, вольфрамовая кислота, может быть сделан из шеелит (в то время называли вольфрамом). Шееле и Торберн Бергман предположил, что можно получить новый металл, восстановив эту кислоту.[9] В 1783 г. Хосе и Фаусто Эльхуяр нашли кислоту, сделанную из вольфрамита, которая была идентична вольфрамовой кислоте. Позже в том же году в Испания братьям удалось выделить вольфрам восстановлением этой кислоты древесный уголь, и им приписывают открытие элемента.[10][11]

Историческое развитие и использование

В 1800-х годах хром в основном использовался в составе красок и дубление соли. Сначала крокоит из Россия был основным источником, но в 1827 г. вблизи г. Балтимор, Соединенные Штаты. Это сделало Соединенные Штаты крупнейшим производителем продуктов из хрома до 1848 года, когда крупные месторождения хромита были обнаружены недалеко от Бурса, индюк.[12] Хром использовался для гальваники еще в 1848 году, но широкое распространение он получил только после разработки усовершенствованного процесса в 1924 году.[13]

В течение примерно столетия после его выделения молибден не использовался в промышленности из-за его относительной редкости, сложности извлечения чистого металла и незрелости металлургической области.[14][15][16] Сплавы из первых молибденовых сталей показали большие перспективы в плане их повышенной твердости, но усилия были затруднены из-за противоречивых результатов и тенденции к хрупкости и перекристаллизации. В 1906 г. Уильям Д. Кулидж подала патент на обработку молибдена пластичный, что привело к его использованию в качестве нагревательного элемента для высокотемпературных печей и в качестве опоры для ламп накаливания с вольфрамовой нитью; образование и разложение оксида требует, чтобы молибден был физически изолирован или содержался в инертном газе. В 1913 г. Фрэнк Э. Элмор разработал процесс флотации восстановить молибденит из руд; флотация остается основным процессом изоляции. В течение первая мировая война резко вырос спрос на молибден; он использовался как в броня и как заменитель вольфрама в быстрорежущие стали. Некоторые британские танки были защищены 75-мм (3 дюйма) марганцовистая сталь обшивки, но это оказалось неэффективным. Пластины из марганцевой стали были заменены покрытием из молибденовой стали толщиной 25 мм (1 дюйм), что обеспечило более высокую скорость, большую маневренность и лучшую защиту.[5] После войны спрос резко упал до тех пор, пока достижения в области металлургии не позволили широко развить приложения мирного времени. В Вторая Мировая Война молибден снова увидел стратегическое значение как заменитель вольфрама в стальных сплавах.[17]

В Вторая Мировая Война, вольфрам играл важную роль в политических сделках. Португалия, как главный европейский источник этого элемента, находился под давлением с обеих сторон из-за его залежей вольфрамит руда в Panasqueira. Устойчивость вольфрама к высоким температурам и его упрочнение сплавов сделали его важным сырьем для военной промышленности.[18]

Химия

В отличие от других групп, члены этого семейства не проявляют закономерностей в своем электронная конфигурация, поскольку два более легких члена группы являются исключениями из Принцип Ауфбау:

ZЭлементЧисленная модель Бора
24хром2, 8, 13, 1
42молибден2, 8, 18, 13, 1
74вольфрам2, 8, 18, 32, 12, 2
106сиборгий2, 8, 18, 32, 32, 12, 2

Большая часть химии наблюдалась только у первых трех членов группы. Химический состав сиборгия не очень хорошо изучен, поэтому остальная часть раздела посвящена только его верхним соседям по периодическая таблица. Элементы в группе, как и элементы групп 7-11, имеют высокие температуры плавления и образуют летучие соединения в более высоких состояния окисления. Все элементы группы - относительно инертные металлы с высокими температурами плавления (1907 ° C, 2477 ° C, 3422 ° C); вольфрам - самый высокий из всех металлов. Металлы образуют соединения в разных степенях окисления: хром образует соединения во всех состояниях от -2 до +6:[19] пентакарбонилхромат динатрия, декакарбонилдихромат динатрия, бис (бензол) хром, пентанитроцианохромат трикалия, хлорид хрома (II), оксид хрома (III), хлорид хрома (IV), тетрапероксохромат калия (V), и диоксид дихлорида хрома (VI); то же самое верно и для молибдена и вольфрама, но стабильность состояния +6 растет вниз по группе.[19] В зависимости от степени окисления соединения бывают основными, амфотерными или кислотными; кислотность растет с увеличением степени окисления металла.

Вхождение

Производство

Меры предосторожности

Вольфрам не имеет известной биологической роли в организме человека. Высокая радиоактивность сиборгия делает его токсичным элементом из-за радиационного отравления.

Приложения

  • Сплавы[20]
  • Катализаторы
  • Высокотемпературные и огнеупорные изделия, такие как сварочные электроды и компоненты печей.
  • Металлургия, иногда используется в реактивных двигателях и газовых турбинах.[21]
  • Красители и пигменты
  • Дубление
  • твердые материалы

Биологические явления

Группа 6 примечательна тем, что она содержит некоторые из единственных элементов в периодах 5 и 6 с известной ролью в биологической химии живых организмов: молибден распространен в ферменты многих организмов, и вольфрам был идентифицирован в аналогичной роли в ферментах из некоторых археи, такие как Pyrococcus furiosus. В отличие от этого, что необычно для переходного металла первого ряда с d-блоком, хром, по-видимому, играет несколько биологических ролей, хотя считается, что он является частью глюкоза фермент метаболизма у некоторых млекопитающих.

использованная литература

  1. ^ а б c Гертин, Жак; Джейкобс, Джеймс Алан; Авакян, Синтия П. (2005). Справочник по хрому (VI). CRC Press. С. 7–11. ISBN  978-1-56670-608-7.
  2. ^ Воклен, Луи Николя (1798). «Воспоминания о новой металлической кислоте, которая существует в красном свинце Сибири». Журнал естественной философии, химии и искусства. 3: 146.
  3. ^ ван дер Крогт, Питер. «Хром». Получено 2008-08-24.
  4. ^ Лэнсдаун, А. (1999). Смазка дисульфидом молибдена. Трибология и интерфейсная инженерия. 35. Эльзевир. ISBN  978-0-444-50032-8.
  5. ^ а б c Эмсли, Джон (2001). Строительные блоки природы. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. С. 262–266. ISBN  0-19-850341-5.
  6. ^ Ганьон, Стив. «Молибден». Джефферсон Сайенс Ассошиэйтс, ООО. Получено 2007-05-06.
  7. ^ Шееле, К. В. К. (1779). "Versuche mit Wasserbley; Molybdaena". Свенська Ветенск. Academ. Хендлингар. 40: 238.
  8. ^ Хьельм, П. Дж. (1788). "Versuche mit Molybdäna, und Reduction der selben Erde". Свенска-Ветенск. Academ. Хендлингар. 49: 268.
  9. ^ Сондерс, Найджел (февраль 2004 г.). Вольфрам и элементы групп с 3 по 7 (Периодическая таблица). Чикаго, Иллинойс: Библиотека Хайнемана. ISBN  1-4034-3518-9.
  10. ^ "Информационный бюллетень ITIA" (PDF). Международная ассоциация вольфрамовой промышленности. Июнь 2005 г. Архивировано с оригинал (PDF) на 2011-07-21. Получено 2008-06-18.
  11. ^ "Информационный бюллетень ITIA" (PDF). Международная ассоциация вольфрамовой промышленности. Декабрь 2005 г. Архивировано с оригинал (PDF) на 2011-07-21. Получено 2008-06-18.
  12. ^ Национальный исследовательский совет (США). Комитет по биологическому воздействию атмосферных загрязнителей (1974). Хром. Национальная академия наук. п. 155. ISBN  978-0-309-02217-0.
  13. ^ Dennis, J. K .; Такие, Т. Е. (1993). «История хромирования». Покрытие никелем и хромом. Издательство Вудхед. С. 9–12. ISBN  978-1-85573-081-6.
  14. ^ Хойт, Сэмюэл Лесли (1921). Металлография, Том 2. Макгроу-Хилл.
  15. ^ Крупп, Альфред; Вильдбергер, Андреас (1888). Металлические сплавы: Практическое руководство по производству всех видов сплавов, амальгам и припоев, используемых металлургов ... с приложением по окраске сплавов. H.C. Baird & Co. стр. 60.
  16. ^ Гупта, К. (1992). Добывающая металлургия молибдена. CRC Press. ISBN  978-0-8493-4758-0.
  17. ^ Миллхолланд, Рэй (август 1941 г.). «Битва миллиардов: американская промышленность мобилизует машины, материалы и людей для такой большой работы, как рытье 40 Панамских каналов за один год». Популярная наука. п. 61.
  18. ^ Стивенс, Дональд Г. (1999). «Экономическая война времен Второй мировой войны: Соединенные Штаты, Великобритания и португальский Вольфрам». Историк. Questia. 61 (3): 539–556. Дои:10.1111 / j.1540-6563.1999.tb01036.x. Внешняя ссылка в | publisher = (Помогите)
  19. ^ а б Шмидт, Макс (1968). «VI. Небенгруп». Anorganische Chemie II (на немецком). Wissenschaftsverlag. С. 119–127.
  20. ^ «Молибден». AZoM.com Pty. Limited. 2007 г.. Получено 2007-05-06.
  21. ^ Бхадешия, Х. К. Д. Х. «Суперсплавы на никелевой основе». Кембриджский университет. Архивировано из оригинал на 2006-08-25. Получено 2009-02-17.

Смотрите также