Chrome, nickel Et molybdène sont les éléments d'alliage les plus importants aciers. Ils sont utilisés dans diverses combinaisons et différentes catégories d'aciers alliés sont obtenues : chrome, chrome-nickel, chrome-nickel-molybdène et aciers alliés similaires.
L'influence du chrome sur les propriétés des aciers
La tendance du chrome à former des carbures est moyenne parmi d'autreséléments d'alliage formant du carbure. A un faible rapport Cr/C de la teneur en chrome par rapport au fer, seule la cémentite du type (Fe,Cr) se forme. 3 C. Avec une augmentation du rapport chrome/carbone dans l'acier Cr/C, des carbures de chrome de la forme (Cr,Fe) apparaissent 7 C 3 ou (Cr,Fe) 2 3C 6 ou les deux. Le chrome augmente la capacité des aciers à durcir thermiquement, leur résistance à la corrosion et à l'oxydation, offre une résistance accrue à des températures élevées et augmente également la résistance à l'usure abrasive des aciers à haute teneur en carbone.
Les carbures de chrome sont également résistants à l'usure. Ce sont eux qui assurent la durabilité des lames en acier – ce n’est pas pour rien que les lames de couteaux sont fabriquées à partir d’aciers chromés. Les carbures de chrome-fer complexes pénètrent très lentement dans la solution solide d'austénite. Par conséquent, lors du chauffage de tels aciers pour le durcissement, une exposition plus longue à la température de chauffage est nécessaire. Le chrome est à juste titre considéré comme l’élément d’alliage le plus important dans les aciers. L'ajout de chrome aux aciers provoque la ségrégation d'impuretés telles que le phosphore, l'étain, l'antimoine et l'arsenic jusqu'aux joints de grains, ce qui peut provoquer une fragilité des aciers après revenu.
L'influence du nickel sur les propriétés des aciers
Le nickel ne forme pas de carbures dans les aciers. Dans les aciers, c'est un élément qui contribue à la formation et à la conservation austénite . Le nickel augmente le durcissement des aciers. En combinaison avec le chrome et le molybdène, le nickel augmente encore la capacité de durcissement thermique des aciers et contribue à augmenter la ténacité et la résistance à la fatigue des aciers. Se dissoudre dans ferrite Le nickel augmente sa viscosité. Le nickel augmente la résistance à la corrosion des aciers austénitiques au chrome-nickel dans les solutions acides non oxydantes.
L'influence du molybdène sur les propriétés des aciers
Le molybdène forme facilement des carbures dans les aciers. Il ne se dissout que légèrement dans la cémentite. Le molybdène forme des carbures de molybdène une fois que la teneur en carbone de l'acier devient suffisamment élevée. Le molybdène est capable de fournir un durcissement thermique supplémentaire lors du revenu des aciers trempés. Il augmente la résistance au fluage des aciers faiblement alliés à haute température.
Les additifs au molybdène permettent d'affiner le grain des aciers, d'augmenter le durcissement des aciers par traitement thermique et d'augmenter la résistance à la fatigue des aciers. Les aciers alliés contenant 0,20 à 0,40 % de molybdène ou la même quantité de vanadium ralentissent l'apparition de la fragilité due à la trempe, mais ne l'éliminent pas complètement. Le molybdène améliore la résistance à la corrosion des aciers et est donc largement utilisé dans les aciers inoxydables ferritiques fortement alliés et dans les aciers inoxydables austénitiques au chrome-nickel. Une teneur élevée en molybdène réduit la sensibilité de l'acier inoxydable à la corrosion par piqûre. Le molybdène a un très fort effet de renforcement en solution solide sur les aciers austénitiques utilisés à des températures élevées.
Tous les alliages de molybdène sont considérés comme lourds, étant donné la présence d'un métal réfractaire comme base. Le molybdène pur avec des additifs ou un composé allié à d'autres métaux présente des caractéristiques de résistance élevée et résiste aux facteurs environnementaux externes, à la corrosion et aux températures extrêmement élevées.
Propriétés et caractéristiques chimiques
Le molybdène occupe une place particulière parmi les métaux. Avec son aide, il est possible d'obtenir des alliages utilisés dans les instruments de mesure de précision, les contrepoids, les moteurs à réaction, les écrans des fours de fusion, dans une grande variété de mécanismes et d'installations critiques.
Mo est situé dans le 5ème groupe et la 5ème période du tableau périodique des éléments chimiques. La densité à température ambiante normale est de 10 200 kg/m3 et le point de fusion atteint 2 620 ± 10 °C. Il confère aux alliages des propriétés étonnantes : résistance à la chaleur, solidité, fiabilité, faible coefficient. expansion lorsqu'il est exposé à des températures élevées, section efficace de capture neuronale insignifiante. En même temps, en termes de conductivité thermique, il est inférieur au cuivre, mais devant le fer. En termes de traitement, il est plus simple que le tungstène. Mais ce dernier métal réfractaire présente une meilleure résistance mécanique.
En termes de propriétés et de caractéristiques, les alliages de molybdène sont aussi proches que possible du métal pur, surtout si la base occupe un pourcentage important de la masse totale. Les alliages tungstène-molybdène sont dotés des meilleures propriétés des deux éléments. En faisant varier les ratios de métaux réfractaires dans un composé, il est possible d'obtenir un produit semi-fini ou un produit fini avec les paramètres requis.
Les technologues soulignent que l’un des inconvénients majeurs du Mo est sa susceptibilité à l’oxydation à des températures supérieures à 500°C. Dans le même temps, bien que l'alliage ne résolve pas complètement ce problème, il contribue à augmenter la résistance à la chaleur et à réduire la fragilité (par exemple, en introduisant de l'oxyde de lanthane), et à augmenter la durée pendant laquelle la pièce est exposée à une charge accrue. Lorsque certains composants sont ajoutés, le temps de recristallisation augmente.
Types et caractéristiques des alliages
Tungstène-molybdène. A partir de composés à base de métaux réfractaires, de creusets et d'ébauches extrudées, on obtient des tôles laminées à chaud, des plaques, des anneaux, des pièces pour équiper les fours à haute température et à hydrogène et des cibles de pulvérisation cathodique. Avec certains traitements, il est possible d'obtenir des produits de formes complexes.
Alliages nickel-molybdène. La combinaison la plus courante, disponible dans différentes marques. Applicables aux aciers alliés, ils sont courants dans la fabrication de conteneurs/récipients pour éléments radioactifs, ayant un coefficient d’absorption des rayons gamma supérieur à celui du plomb. L’alliage dans ce cas est plus économique que l’utilisation de Mo pur. Dans le même temps, les caractéristiques des produits finis sont quasiment identiques. Les collimateurs, les équipements dosimétriques et les blocs/écrans de protection sont également fabriqués à partir de ces alliages.
Composés de chrome-molybdène. Le chrome augmente la résistance du joint, le rendant résistant à la chaleur et aux acides. Les alliages additionnés de cobalt sont utilisés dans la production de dents artificielles, de couronnes et de ponts. Les composés solides, mais en même temps modérément élastiques, ne se corrodent pas et ne réagissent pas avec les fluides biologiques, les aliments et les boissons.
En plus d'acheter des alliages de molybdène avec du nickel, du tungstène et d'autres métaux, il est possible de commander des services supplémentaires - le traitement de pièces semi-finies et finies par diverses méthodes mécaniques et chimiques pour leur conférer certaines qualités.
Comment acheter un alliage de molybdène de manière rentable ?
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Métaux du groupe VI du sous-groupe secondaire (Cr, Mo, W). Chrome molybdène
Chrome, molybdène, tungstène
Cet article portera sur le chrome et son sous-groupe : le molybdène et le tungstène. En termes de teneur dans la croûte terrestre, le chrome (6∙10-3%), le molybdène (3∙10-4%) et le tungstène (6∙10-4%) sont des éléments assez courants. On les trouve exclusivement sous forme de composés. Le principal minerai de chrome est le minerai de fer et de chrome naturel (FeO∙Cr2O3). Parmi les minerais de molybdène, le minéral le plus important est la molybdénite (MoS2), parmi les minerais de tungstène, les minéraux wolframite (xFeWO4∙zMnWO4) et scheelite (CaWO4). Le chrome naturel est constitué d'isotopes de nombres de masse 50 (4,3%), 52 (83,8%), 53 (9,5%), 54 (2,4%), molybdène - provenant des isotopes 92 (15,9%), 94 (9,1%), 95 ( 15,7 %), 96 (16,5 %), 97 (9,5 %), 98 (23,7 %), 100 (9,6 %) et tungstène - provenant des isotopes 180 (0,1 %), 182 (26,4 %), 183 (14,4 %). , 184 (30,7 %), 186 (28,4 %).
Propriétés physiques:
Une fois compactés, les éléments sont des métaux brillants blanc grisâtre. Les métaux très purs se prêtent bien à l'usinage, mais des traces d'impuretés leur confèrent dureté et fragilité.
Reçu:
Pour obtenir du chrome élémentaire, il convient de partir d'un mélange de son oxyde (Cr2O3) avec de la poudre d'aluminium. La réaction qui commence lors du chauffage se déroule selon l'équation (aluminothermie) :
Cr2O3+2Al =Al2O3+2Сr+129 kcal
Lors de la production de chrome aluminothermique, un peu de CrO3 est généralement ajouté au Cr2O3 initial (pour rendre le processus plus vigoureux). À la suite de la réaction, deux couches se forment, dont la couche supérieure contient de l'oxyde d'aluminium rouge (provenant de traces d'oxyde de chrome) et la couche inférieure contient environ 99,5 % de chrome. La réduction du MoO3 et du WO3 avec l'hydrogène en métaux se produit facilement au-dessus de 500 °C.
Le molybdène et le tungstène peuvent être obtenus en réduisant leurs oxydes à haute température avec du charbon ou de l'hydrogène. Le chrome peut être obtenu de la même manière :
Cr2O3+3h3→2Cr+3h3O
WO3+3h3→W+3h3O
MoO3+3h3→Mo+3h3O
La molybdénite est convertie en MoO3 par cuisson dans l'air : 2MoS2+ 702 = 4S02+2MoO3
Aussi, l'un des moyens d'obtenir du chrome est la réduction du minerai de fer chrome avec du charbon :
Fe(Cr02)2+2С→2С02+Fe+2Cr (le résultat est un alliage de fer et de chrome - ferrochrome).
Pour obtenir du chrome particulièrement pur à partir du minerai de fer chromé, on obtient d'abord du chromate, puis il est transformé en dichromate (en milieu acide), puis le dichromate est réduit avec du charbon (pour former de l'oxyde de chrome III), puis aluminothermie :
4Fe(Cr02)2+8Na2CO3+702→8Na2CrO4+2Fe2O3+8С02
Na2Cr2O7+2C→Cr2O3+Na2CO3+С0
Cr2O3+2Al=Al2O3+2Сr+129 kcal
En laboratoire, une réaction différente est souvent réalisée :
(Nh5)2Cr2O7→N2+Cr2O3+4h3O puis réduit en chrome comme décrit ci-dessus.
C'est intéressant:
Du chrome très pur peut être obtenu, par exemple, en distillant sous vide poussé le métal déposé électrolytiquement. Il est plastique, cependant, même lorsqu'il est stocké dans l'air, il absorbe des traces de gaz (02, N2, H2) et perd sa plasticité. Les minerais de Cr, Mo et W ne sont généralement pas fondus en métaux purs, mais en leurs alliages à haut pourcentage avec le fer. La matière première pour la préparation du ferrochrome (au moins 60 % de Cr) est le minerai de fer chromé lui-même. La molybdénite est d'abord transformée en MoO3, à partir duquel est ensuite préparé du ferromolybdène (au moins 55 % de Mo). Les wolframites pauvres en manganèse peuvent être utilisées pour obtenir du ferrotungstène (65-80 % W).
Propriétés chimiques:
Par rapport à l'air et à l'eau, Cr, Mo et W sont assez stables dans des conditions normales. Dans des conditions normales, les trois métaux réagissent sensiblement uniquement avec le fluor, mais avec un chauffage suffisant, ils se combinent plus ou moins vigoureusement avec d'autres métalloïdes typiques. Leur point commun est l’absence d’interaction chimique avec l’hydrogène. En se déplaçant dans le sous-groupe de haut en bas (Cr-Mo-W), l'activité chimique des métaux diminue. Cela est particulièrement évident dans leur attitude envers les acides. Le chrome est soluble dans le HCI et le h3SO4 dilués. Ils n’ont aucun effet sur le molybdène, mais ce métal se dissout dans le h3SO4 chaud et fort. Le tungstène résiste à tous les acides courants et à leurs mélanges (à l'exception d'un mélange d'acides fluorhydrique et nitrique). La conversion du molybdène et du tungstène en un composé soluble s'effectue plus facilement en s'alliant avec du nitrate et de la soude selon le schéma suivant :
E+ 3NaNO3+Na2CO3=Na2EO4+3NaNO2+C02
Le tungstate de sodium, obtenu à partir de la wolframite par fusion similaire avec la soude, est décomposé avec de l'acide chlorhydrique et le h3WO4 libéré est calciné jusqu'à ce qu'il se transforme en WO3.
Tous les métaux forment des oxydes amphotères :
4Cr+302→2Cr2O3
C'est intéressant:
Cr2O3 est une substance vert foncé très réfractaire, insoluble non seulement dans l'eau, mais aussi dans les acides (il réagit avec les alcalis uniquement en fusion, avec les acides uniquement avec les acides forts (par exemple HCl et h3SO4) et uniquement à l'état finement dispersé), des exemples sont ci-dessous. En raison de sa couleur intense et de sa grande résistance aux influences atmosphériques, l’oxyde de chrome est un excellent matériau pour la production de peintures à l’huile (« vert chrome »).
4СrO3 →2Cr2O3+302
Tous les éléments forment les halogénures correspondants, par interaction directe, où ils présentent un état d'oxydation +3 :
2E+3Hal2→2EHal3
La solubilité du Mo03 et du W03 dans l'eau est très faible, mais dans les alcalis, ils se dissolvent pour former des sels d'acides molybdique et tungstique. Ces derniers à l'état libre sont des poudres quasi insolubles de couleur blanche (H2Mo04) ou jaune (h3W04). Lorsqu'ils sont chauffés, les deux acides se séparent facilement de l'eau et se transforment en oxydes correspondants.
Mo03+2NaOH→Na2MoO4+h3O
W03+2NaOH→Na2WO4+h3O
Des sels similaires peuvent également être obtenus en fusionnant des métaux avec des alcalis en présence d'agents oxydants :
2W+4NaOH+302→2Na2WO4+2h3O
W+2NaOH+3NaNO3→Na2WO4+3NaNO2+h3O
De même pour le molybdène
2Mo+4NaOH+302→2Na2MoO4+2h3O
Mo+2NaOH+3NaNO3→Na2MoO4+3NaNO2+h3O
Selon la série Cr-Mo-W, la force des acides h3EO4 diminue. La plupart de leurs sels sont légèrement solubles dans l'eau. Parmi les dérivés des métaux les plus courants, ceux qui sont hautement solubles sont : les chromates - uniquement Na+, K+, Mg2+ et Ca2+, les molybdates et les tungstates - uniquement Na+ et K+. Les sels de chromate sont généralement de couleur jaune clair, CrO42-ion, Cr2O72-orange ; L'acide molybdique et l'acide tungstique sont incolores.
Le tungstène se dissout uniquement dans un mélange d'acides nitrique et fluorhydrique concentrés :
W+10HF+4HNO3→WF6+WOF4+4NO+7h3O
L'acide sulfurique concentré agit également sur le molybdène :
2Mo+6h3 SO4(conc.)→ Mo2 (SO4)3+3SO2+6h3O
Le chrome est affecté à la fois par HCl et h3SO4 (dilué) et h3SO4 (concentré), mais concentré - uniquement lorsqu'il est chauffé, car le chrome est passivé par l'acide sulfurique concentré :
27h3SO4(conc.)+16Cr=8Cr2(SO4)3+24h3O+3h3S
2Cr+6HCl→2CrCl3+3h3
3h3SO4+2Cr→Cr2(SO4)3+3h3
Étant un anhydride d'acide typique, le CrO3 se dissout dans l'eau pour former un acide chromique de force moyenne - h3CrO4 (avec un manque de CrO3) (ou acide dichromique, avec un excès de CrO3-h3Cr2O7). L'anhydride chromique est toxique et est un très fort agent d'oxydation.
h3O+2СrO3(g)→h3Cr2O7
h3O+СrO3(semaine)→h3CrO4
2СrO3+12HCl→2CrCl3+3Cl2+6h3O
Outre les acides de type h3CrO4 (sels de chromate) pour le chrome et ses analogues, il existe également ceux correspondant à la formule générale h3Cr2O7 (sels de bichromate).
Les solutions de dichromates montrent une réaction acide du fait que l'ion Cr2O72- réagit avec l'eau selon le schéma
h3O+Cr2O72-→2НCrO4→ 2Н++2CrO42-
Comme le montre l’équation, l’ajout d’acides (ions H+) à la solution devrait déplacer l’équilibre vers la gauche, et l’ajout d’alcalis (ions OH-) vers la droite. Conformément à cela, il est facile d'obtenir des chromates à partir de bichromates, et vice versa, par exemple par les réactions :
Na2Cr2O7+2NaOH = 2Na2CrO4+h3O
2K2CrO4+h3SO4=K2SO4+K2Cr2O7+h3O
Les sels d'acides chromiques en milieu acide sont de puissants agents oxydants. Par exemple, ils oxydent HI à froid, et lorsqu'ils sont chauffés, HBr et HCl, l'équation de réaction sous la forme générale :
Na2 CrO4+14НHal = 2NaHal + 2СrHal3+3Hal2+7h3
C'est intéressant:
Un mélange à volumes égaux d'une solution saturée à froid de K2Cr2O7 et de h3SO4 concentré (« mélange de chrome »), qui a un très fort effet oxydant, est utilisé dans les laboratoires pour laver la verrerie chimique.
L'interaction du CrO3 et du chlorure d'hydrogène gazeux produit du chlorure de chromyle (CrO2Cl2), qui est un liquide rouge-brun. Les composés de cette composition sont également connus pour Mo et W. Ils interagissent tous avec l'eau selon le schéma suivant :
EO2 Cl2+2h3O→h3EO4+2HCl
Cela signifie que le chlorure de chromyle est le chlorure d'acide de l'acide chromique. Le chlorure de chromyle est un puissant agent oxydant.
CrO2Cl2+h3O+KCl→KCrO3Cl+2HC
Le chrome présente plusieurs états d'oxydation (+2, +3, +4, +6). Les dérivés du molybdène et du tungstène seront partiellement considérés, uniquement ceux où ces métaux présentent l'état d'oxydation principal : +6.
C'est intéressant:
Les composés où le chrome et ses analogues présentent des états d'oxydation + 2 et + 4 sont assez exotiques. L'oxyde basique CrO (noir) correspond à l'état d'oxydation +2. Les sels Cr2+ (solutions bleues) sont obtenus par réduction des sels Cr3+ ou dichromates avec du zinc en milieu acide (« avec de l'hydrogène au moment de la séparation »).
Les dioxydes d'analogues du chrome - brun Mo02 et W02 - se forment comme produits intermédiaires lors de l'interaction des métaux correspondants avec l'oxygène et peuvent également être obtenus en réduisant leurs oxydes supérieurs avec de l'ammoniac gazeux (ils sont insolubles dans l'eau et lorsqu'ils sont chauffés dans l'air, ils peuvent facilement se transformer en trioxydes) :
Mo03+h3→MoO2+h3O
3W03+2Nh4→N2+3h3O+3W02
2W03+C→CO2+2W02
Aussi, pour obtenir de l'oxyde de chrome tétravalent, la réaction suivante peut être utilisée :
2СrO3 →2CrO2+02
La fonction principale des dioxydes est celle des halogénures de molybdène tétravalent et de tungstène. Le MoCl4 brun, formé à la suite de l'interaction du Mo02 avec le chlore lorsqu'il est chauffé en présence de charbon, se sublime facilement sous forme de vapeurs jaunes :
Mo02+2Cl2+2C→MoCl4+2CO
Comme mentionné ci-dessus, les composés dans lesquels le chrome présente un état d'oxydation de +:6 ou +3 sont plus typiques.
Le trioxyde de dichrome est préparé par la réaction :
4Cr+302→2Cr2O3
Mais, le plus souvent, le Cr2O3 et les sels correspondant à l'acide chromique ne sont généralement pas obtenus à partir du métal, mais par réduction de dérivés du chrome hexavalent, par exemple par la réaction :
K2Cr2O7+3S02+h3SO4=K2SO4+Cr2SO4)3+h3O
L’action d’une petite quantité d’alcali sur une solution de Cr2(SO4)3 peut produire un précipité bleu foncé d’oxyde de chrome hydraté Cr(OH)3, légèrement soluble dans l’eau. Cette dernière présente un caractère amphotère bien défini. Avec les acides, il donne des sels d'oxyde de chrome et, sous l'action d'alcalis en excès, il forme un complexe avec l'anion [Cr(OH)6]3-, ou des sels de chromite se forment. Par exemple :
Cr(OH)3+3HCl=CrCl3+3h3O
Cr(OH)3+KOH=K3[Cr(OH)6]+2h3O
Cr(OH)3+KOH=КCrO2+2h3O
2NaCrO2+3Br2+8NaOH=6NaBr+2Na2CrO4+4h3O Cr2(SO4)3+3h302+10NaOH=3Na2SO4+2Na2CrO4+8h3O
5Cr2O3+6NaBrO3+2h3O=3Na2Cr2O7+2h3Cr2O7+3Br2
Le degré d'oxydation du chrome +6 correspond à l'oxyde de chrome : CrO3. Il peut être obtenu par la réaction :
K2Cr2O7+h3SO4→ 2CrO3+K2SO4+h3O
Cet oxyde, comme décrit ci-dessus, possède 2 acides : chromique et dichromique. Les principaux dérivés de ces acides qu'il faut connaître sont K2Cr2O7 et Na2CrO4 ou Na2Cr2O7 et K2CrO4. Ces deux sels sont de très bons agents oxydants :
2K2CrO4+3(Nh5)2S+8h3O=2Сr(OH)3+3S+4KOH+ 6Nh5OH
K2Cr2O7+7h3SO4+6NaI→K2SO4+(Cr2SO4)3+3Na2SO4+7h3O+3I2
4h302+K2Cr2O7+h3SO4 →CrO5+K2SO4+5h3O
La molécule CrO5 a une structure. C'est un sel de peroxyde d'hydrogène.
Na2CrO4+BaCl2→BaCrO4↓+2NaCl (réaction qualitative au cation baryum 2+, précipité jaune)
K2Cr2O7+3Na2SO3+4h3SO4→Cr2(SO4)3+K2SO4+3Na2SO4+4h3O
K2Cr2O7+7h3SO4+3Na2S→3S +Cr2(SO4)3+K2SO4+3Na2SO4+7h3O
K2Cr2O7+4h3SO4+3C2H5OH→Cr2(SO4)3+K2SO4+3Ch4COH+7h3O
3h3C=CH-Ch3-Ch4+5K2Cr2O7+20h3SO4=
3h4C-Ch3-COOH+3C02+5Cr2(SO4)3+5K2SO4+ 23h3O
Tous les dérivés du chrome hexavalent sont hautement toxiques. Au contact de la peau ou des muqueuses, ils provoquent une irritation locale (parfois avec formation d'ulcères), et lorsqu'ils sont inhalés à l'état pulvérisé, ils contribuent au développement du cancer du poumon. La teneur maximale admissible dans l'air des locaux industriels est considérée comme étant de 0,0001 mg/l.
Application:
L'introduction de Cr, Mo et W dans la composition des aciers augmente fortement leur dureté. Ces aciers sont principalement utilisés dans la fabrication de canons de fusils et d'armes à feu, de plaques de blindage, de ressorts et d'outils coupants. Généralement, ces aciers sont également très résistants à diverses influences chimiques.
C'est intéressant:
Le molybdène a été trouvé dans les anciennes épées japonaises et le tungstène dans les poignards de Damas. Même un petit ajout de molybdène (environ 0,25 %) améliore grandement les propriétés mécaniques de la fonte.
L'acier contenant 15 à 18 % de W, 2 à 5 % de Cu et 0,6 à 0,8 % de C peut être fortement chauffé sans perte de dureté. Avec une teneur supérieure à 10 % en Cr, l'acier ne rouille presque pas. C'est pourquoi on en fabrique notamment des aubes de turbines et des coques de sous-marins. L'alliage de 35% Fe, 60% Cr et 5% Mo se distingue par sa résistance aux acides. Cela s'applique encore plus aux alliages de Mo et de W, qui peuvent dans de nombreux cas remplacer le platine. L'alliage W avec Al (« partinium ») est utilisé dans la fabrication de moteurs d'automobiles et d'avions. Les alliages à base de molybdène conservent leur résistance mécanique à très haute température (mais nécessitent un revêtement anti-oxydation). Outre son introduction dans les aciers spéciaux, le chrome est utilisé pour revêtir des produits métalliques dont la surface doit offrir une grande résistance à l'usure (calibres...) . Un tel chromage est effectué par électrolyse et l'épaisseur des films de chrome appliqués ne dépasse généralement pas 0,005 mm. Le molybdène métallique est principalement utilisé dans l’industrie du vide électrique. Il est généralement utilisé pour fabriquer des suspensions pour filaments de lampes électriques. Le tungstène étant le plus réfractaire de tous les métaux, il convient particulièrement à la fabrication de filaments d'ampoules électriques, de certains types de redresseurs à courant alternatif (appelés kénotrons) et d'anticathodes de tubes à rayons X de haute puissance. Le tungstène revêt également une grande importance pour la production de divers alliages ultra-durs utilisés comme pointes de fraises, de forets, etc.
Les sels d'oxyde de chrome sont principalement utilisés comme mordants pour la teinture des tissus et pour le tannage du cuir au chrome. La plupart d'entre eux sont très solubles dans l'eau. Du point de vue chimique, ces sels sont intéressants dans la mesure où la couleur de leurs solutions change en fonction des conditions (température de la solution, sa concentration, acidité, etc.) du vert au violet.
Editeur : Galina Nikolaevna Kharlamova
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qu'est-ce qui fait le chrome, le nickel et le molybdène
Le chrome, le nickel et le molybdène sont les éléments d'alliage les plus importants dans les aciers. Ils sont utilisés dans diverses combinaisons et différentes catégories d'aciers alliés sont obtenues : chrome, chrome-nickel, chrome-nickel-molybdène et aciers alliés similaires.
L'influence du chrome sur les propriétés des aciers
La tendance du chrome à former des carbures est moyenne parmi les autres éléments d'alliage formant des carbures. À un faible rapport Cr/C de la teneur en chrome par rapport au fer, seule une cémentite du type (Fe,Cr)3C se forme. Avec une augmentation du rapport entre la teneur en chrome et en carbone dans l'acier Cr/C, des carbures de chrome de la forme (Cr,Fe)7C3 ou (Cr,Fe)23C6 ou les deux apparaissent. Le chrome augmente la capacité des aciers à durcir thermiquement, leur résistance à la corrosion et à l'oxydation, offre une résistance accrue à des températures élevées et augmente également la résistance à l'usure abrasive des aciers à haute teneur en carbone.
Les carbures de chrome sont également résistants à l'usure. Ce sont eux qui assurent la durabilité des lames en acier – ce n’est pas pour rien que les lames de couteaux sont fabriquées à partir d’aciers chromés. Les carbures de chrome-fer complexes pénètrent très lentement dans la solution solide d'austénite. Par conséquent, lors du chauffage de tels aciers pour le durcissement, une exposition plus longue à la température de chauffage est nécessaire. Le chrome est à juste titre considéré comme l’élément d’alliage le plus important dans les aciers. L'ajout de chrome aux aciers provoque la ségrégation d'impuretés telles que le phosphore, l'étain, l'antimoine et l'arsenic jusqu'aux joints de grains, ce qui peut provoquer une fragilité des aciers après revenu.
L'influence du nickel sur les propriétés des aciers
Le nickel ne forme pas de carbures dans les aciers. Dans les aciers, c'est un élément qui favorise la formation et la conservation de l'austénite. Le nickel augmente le durcissement des aciers. En combinaison avec le chrome et le molybdène, le nickel augmente encore la capacité de durcissement thermique des aciers et contribue à augmenter la ténacité et la résistance à la fatigue des aciers. En se dissolvant dans la ferrite, le nickel augmente sa viscosité. Le nickel augmente la résistance à la corrosion des aciers austénitiques au chrome-nickel dans les solutions acides non oxydantes.
L'influence du molybdène sur les propriétés des aciers
Le molybdène forme facilement des carbures dans les aciers. Il ne se dissout que légèrement dans la cémentite. Le molybdène forme des carbures de molybdène une fois que la teneur en carbone de l'acier devient suffisamment élevée. Le molybdène est capable de fournir un durcissement thermique supplémentaire lors du revenu des aciers trempés. Il augmente la résistance au fluage des aciers faiblement alliés à haute température.
Les additifs au molybdène permettent d'affiner le grain des aciers, d'augmenter le durcissement des aciers par traitement thermique et d'augmenter la résistance à la fatigue des aciers. Les aciers alliés contenant 0,20 à 0,40 % de molybdène ou la même quantité de vanadium ralentissent l'apparition de la fragilité due à la trempe, mais ne l'éliminent pas complètement. Le molybdène améliore la résistance à la corrosion des aciers et est donc largement utilisé dans les aciers inoxydables ferritiques fortement alliés et dans les aciers inoxydables austénitiques au chrome-nickel. Une teneur élevée en molybdène réduit la sensibilité de l'acier inoxydable à la corrosion par piqûre. Le molybdène a un très fort effet de renforcement en solution solide sur les aciers austénitiques utilisés à des températures élevées.
Source : Traitement thermique de l'acier : Métallurgie et technologies, éd. GE Totten, 2006
guide-acier.ru
Chrome, molybdène, tungstène
Sous-groupes VIB des métaux | |||||||
caractéristiques générales | |||||||
Le sous-groupe VI B est formé de d-éléments : Cr, Mo, W. |
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Électrons de valence: | |||||||
oxygène | La transition d'un électron de ns-orbitaline(n–1)d |
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captivé par la stabilité de la configuration électronique d |
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Substances simples - métaux, gris argenté, |
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lourd, avec des points de fusion élevés, qui |
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augmenter en passant de Cr | à W. Le tungstène est le plus |
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métal réfractaire (point de fusion 3410°C). | |||||||
Les éléments Mo et W se ressemblent davantage, |
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molybdène | qu'avec le chrome. Pour Mo et W, le plus élevé |
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état d'oxydation et composés courants dans |
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état d'oxydation + 6. | |||||||
Pour le Cr, les états d'oxydation sont connus : 3, 6 et ma- |
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faible résistance +2. L'état d'oxydation +3 est le plus |
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tungstène |
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jouetchiva. Les composés Cr(+6) sont des agents oxydants puissants, et |
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Les composés Cr(+2) sont des agents réducteurs. | |||||||
La plus grande similitude des éléments du sous-groupe VIB |
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présentent le plus haut degré d'oxydation, il exprime |
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se produit dans le caractère acide des oxydes supérieurs et des hydroxy- |
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et dans la capacité des oxoanions à polymériser. | |||||||
2CrO42– + 2H+ Cr2O72– | |||||||||||||||||
7MoO42– +8 H+ Mo7O246– | |||||||||||||||||
12WO42– +14 H+ W12O4110– + 7h3O |
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L’élément Cr est assez courant, sa teneur dans la croûte terrestre est |
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est d'environ 0,01%. La teneur en Mo et W est d'environ 10 à 4 %. |
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Exécuteur: | Numéro d'événement | ||||||||||||||||
Les composés Cr(+3) prédominent dans la nature. Le plus important est l’oxyde mixte FeO Cr2O3 (chromite minérale). Parmi les composés naturels
Mo et W sont dominés par les composés Me(+6) : CaWO4 – scheelite, (Fe,Mn)WO4 –
wolframite, willite – CaMoO4. Pour obtenir du Mo, du molybide est également utilisé.
déni – MoS2. Parmi les composés naturels du Cr, il existe un minéral connu dans lequel le chrome est à l'état d'oxydation +6 - la crocoïte PbCrO4. L'élément Cr a été découvert pour la première fois dans ce minéral.
La plus grande valeur pratique des métaux du sous-groupe VIB
a du chrome.
États d'oxydation caractéristiques
L'état d'oxydation le plus stable est + 3. Composés Cr(+6)
– des agents oxydants forts. Les composés Cr(+2) sont instables, en solutions aqueuses
ils sont oxydés en Cr(+3), réduisant l'eau.
Le caractère acido-basique des oxydes et hydroxydes de Cr est naturellement dû à
varie en fonction de l'état d'oxydation : à l'état d'oxydation +3, l'oxyde et l'hydroxyde sont amphotères, et à l'état d'oxydation le plus élevé ils ont un caractère acide
Dans les solutions aqueuses, Cr(+3) existe sous forme d'aquacations 3+,
qui, pour simplifier, est noté Cr3+.
Le chrome dans des états d'oxydation élevés est en solution sous forme d'ox-
coanions : CrO42– et Cr2O72–.
Composés naturels et production de métaux
La chromite minérale FeO Cr2O3 est utilisée pour obtenir du chrome et un alliage de chrome avec du fer - ferrochrome, qui est nécessaire
adapté à la fabrication d'acier inoxydable
Riz. La chromite FeO.Cr2O3 est le principal minéral utilisé pour obtenir du Cr
Pour obtenir du ferrochrome, la chromite est réduite avec du charbon.
FeCr2O4 + 4C = Fe + 2Cr + 4CO
Avec les oxydes de Cr, les oxydes de Fe contenus dans le minerai sont également réduits. Recevoir
réduction du chrome avec une teneur minimale en Fe
et C comprend plusieurs étapes :
Fusion alcaline oxydative :
4FeCr2O4 + 20NaOH (fondre) + 7O2 = 8Na2CrO4 + 4Na2FeO2 + 10h3O
Après refroidissement, la masse fondue est lessivée avec de l'eau et précipitée sous forme de Na2Cr2O7. 2Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + h3O
Na2Cr2O7 + 2C = Na2CO3 + Сr2O3 + CO
Ensuite l'oxyde Cr2O3 est réduit avec de l'aluminium :
Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3
Substance simple
Le chrome est un métal gris clair aux reflets bleutés dont le point de fusion est de 1857°C. Densité – 7,2 g/cm3. Chrome est très dur et
métal résistant à la corrosion. Dans l'air, il est recouvert d'un film fin et dense d'oxyde inerte Cr2O3 et ne s'oxyde pratiquement pas, même en présence
humidité. Dans l'oxygène à haute température, le chrome brûle pour former
Je mange de l'oxyde Cr2O3.
Lorsqu'il est chauffé, le chrome réagit avec les halogènes et le soufre, l'azote.
Potentiel d'électrode Ео (Cr3+/Cr) = – 0,74 V, le chrome se dissout dans les acides dilués avec libération d'hydrogène.
Dans les acides sulfurique et nitrique concentrés, le chrome est passivé.
Composés de chrome
La grande majorité des composés du chrome sont colorés.
Les composés de chrome (+3) sont de couleur violette à verte et
composés de chrome (+6) _ du jaune au rouge. En raison de la beauté et de la diversité
En raison des différentes couleurs de ses composés, l'élément tire son nom - "chrome",
qui signifie « couleur » en grec.
Composés de chrome (+6)
Tous les composés Cr(+6) présentent de fortes propriétés oxydantes.
L'oxyde de CrO3 est une substance cristalline rouge foncé, un hygro-oxyde
scopique et hautement toxique.
CrO3 est obtenu par la réaction :
K2CrO4 + 2H2SO4 (conc.) = 2KHSO4 + CrO3 + h3O
L'oxyde de CrO3 réagit avec l'eau pour former deux acides h3CrO4 et
H2Cr2O7, connu uniquement en solution.
Dans une solution aqueuse, l'équilibre s'établit :
Cr2O72– + h3O2HCrO4– CrO42–- + 2Н+
Dans les solutions alcalines, CrO42–- (jaune) est plus stable ;
La plage de pH de 2 à 6 coexiste en équilibre avec Cr2O72– (orange) et
Les ions HCRO4– et les ions dichromates Cr2O72– prédominent dans les solutions acides.
Lorsque la solution est acidifiée avec de l'acide sulfurique concentré, des cristaux rouges de CrO3 en tombent.
Riz. Solutions de sels de Cr(+6). Dans les solutions alcalines, les chromates jaunes prédominent et dans les solutions acides, les dichromates orange prédominent.
En milieu alcalin, les composés du chrome (VI) sont obtenus par oxydation du chrome (+3) :
2 Na3 + 3h3O2 = 2Na2CrO4 + 8h3O + 2NaOH
Chromate de potassium K2CrO4 – cristallise sous forme de jaune anhydre
cristaux de citron. Bichromate de potassium K2Cr2O7 – sous forme de plaques orange anhydres. Aux températures ordinaires, sa solubilité est relativement faible et augmente fortement avec l'augmentation de la température (de 4,6 g pour 100 g d'eau à 0°C à
94,1 g à 100°C).
Dichromate d'ammonium (Nh5)2Cr2O7, lorsqu'il est chauffé à 200°C, énergiquement
favorise la formation d'oxyde de chrome finement dispersé (+3). (Nh5)2Сr2O7 = Cr2O3 + 4h3O + N2
Les dichromates et les chromates sont de puissants agents oxydants.
Сr2O72– + 14H+ +6 e– = 2Cr3++ 7h3O ; (E0= +1,33 V). CrO42– + 4h3O +3e– = Cr(OH)3 + 5OH– ; (E0= +0,13 V).
Chromates halogénés
Chlorure de chromyle CrO2Сl2 – est un liquide rouge foncé
os avec un point d'ébullition de 117°C. Ce composé se forme lorsque
réaction du HCl gazeux en trioxyde de chrome sec :
2HCl + CrO3 = CrO2Сl2 + h3O ou
K2Cr2O7 + 3h3SO4 + 4KCl = 2CrO2Сl2 + 3K2SO4 + 3h3O
Le chlorure de chromyle se décompose avec l'eau, libérant de la chaleur.
Le chlorochromate de potassium K est préparé en ajoutant un excès de concentré
acide chlorhydrique trié en bichromate de potassium :
K2Cr2O7 + 2HCl = 2K
Peroxochromates
Lorsque les composés Cr(VI) interagissent avec le peroxyde d'hydrogène, en fonction
Selon les conditions de réaction, différents peroxochromates peuvent être obtenus : rouge 3– et bleu 2–.
Le peroxochromate de potassium rouge K3CrO8 est obtenu en faisant réagir
30% de peroxyde d'hydrogène dans une solution fortement alcaline de chromate de potassium.
Le peroxochromate de potassium bleu K2Cr2O12 est obtenu en faisant réagir
30 % de peroxyde d'hydrogène dans une solution de bichromate de potassium, refroidie à 0°C.
Le peroxyde de chrome bleu CrO5 est connu dans les solutions et produits
neniya (par exemple, avec de la pyridine).
En solution aqueuse à température ordinaire, les peroxochromates sont instables
sont chimiques et se décomposent avec libération d’oxygène.
Composés de chrome (+3)
L'oxyde Cr2O3 est le composé Cr(+3) le plus stable. C'est un cristal
substance lique vert foncé, insoluble dans l’eau. Oxyde Cr2O3, semi-
Lorsqu'il est chauffé à haute température, c'est un composé très inerte et ne se dissout pas dans les solutions aqueuses d'acides et d'alcalis. L'oxyde réagit avec les produits alcalins fondus pour former de l'oxochromite :
Cr2O3(rouge) + 2NaOH(liquide) = 2NaCrO2(rouge) + h3O(g)
Lorsque l’oxochromite est dissoute dans une solution alcaline, elle se transforme en hydrocarbure.
roxocomplexe :
NaCrO2(rouge) + 2h3O(liquide) = Na(solide)
L'hydroxyde de chrome (+3) précipite sous la forme d'un précipité gris-vert non identifiable.
composition Cr2O3 nh3O lors de l'ajout d'alcali à des solutions de sels de Cr (+3).
Lorsqu'il est légèrement chauffé, il se transforme en hydroxyde dont la composition est plus homogène
correspond à la formule CrOOH, mais le plus souvent l'hydroxyde de chrome (+3) est décrit par la formule conventionnelle Cr(OH)3.
Lorsque Cr2O3 nh3O est chauffé au-dessus de 150°C, il se décompose en eau et oxyde.
L'hydroxyde de chrome (+3) est amphotère. Quand il se dissout
dans l'acide, se forment des cations Cr3+, ou plutôt 3+,
les alcalis sont des anions complexes ─, avec un large excès d'alcali, des anions 3 ─ se forment.
Les sels de chrome (+3) en solution peuvent être colorés différemment,
combien de molécules d'eau dans un cation aqua peuvent facilement être remplacées par un anio-
nous, par exemple, l'aquacation 3+ est violette et + est sombre
A partir de solutions aqueuses, les sels de chrome(+3) cristallisent sous forme de cristaux
hydrate, par exemple : Cl3 – violet, Cl2 h3O –
vert pâle et Cl 2h3O – vert foncé.
L'alun de chrome KCr(SO4)2 12h3O cristallise à partir d'une solution mixte de sulfate de chrome et de sulfate de potassium, et sa composition et sa structure cristalline correspondent complètement à l'alun de potassium
KAl(SO4)2 12h3O.
Chlorure de chrome anhydre CrСl3 – feuilles rouge brillant
couleur violet.
Un moyen pratique d’obtenir du CrCl3 anhydre est l’interaction
Vie de l'hydrate cristallin Cr(+3) avec le tétrachlorure de carbone :
Cl 2h3O + CCl4 → CrCl3 + h3O + ....ou
Cr2O3 + 3CCl4 = 2CrCl3 + 3COCl2
Les sels de chrome (+3) dans les solutions aqueuses sont très sensibles à l'hydrolyse et créent un environnement acide dans la solution. Si la solution contient
il existe également des anions d'acides très faibles et volatils CO32─, SO32─, S2─, l'hydrolyse est
entraîne la formation d’hydroxyde :
2CrCl3 + 3Na2CO3 + 3h3O = 2Cr(OH)3 + 3CO2 + 6NaCl
L'état d'oxydation (+3) du chrome est plus stable que (+6). Mais sous le
En utilisant des agents oxydants puissants, le chrome (+3) peut être oxydé en chrome (+6). L'oxydation se produit plus facilement dans un environnement alcalin.
(Cr3+, ─) + agent oxydant + alcali CrO42─
La capacité prononcée du chrome trivalent à former des composés complexes se manifeste particulièrement clairement dans les produits complexes.
produits d'addition d'ammoniac, par exemple 3+. Il existe un grand nombre de connus
lo complexes multinucléaires contenant des ponts hydroxyle ou oxygène :
[(Nh4)5Cr(OH)Cr(Nh4)5]5+ → [(Nh4)5CrOCr(Nh4)5]4+ (à pH>7)
Composés de chrome (+2)
Dans les solutions aqueuses, les composés Cr(+2) sont puissants et à action rapide.
les agents réducteurs.
Des solutions aqueuses de Cr(+2) sont utilisées comme absorbeurs d'acide
Les halogénures de Cr(+2) anhydres sont obtenus en faisant réagir le métal avec HCl, HBr ou I2 à 600 – 700°C ou en réduisant le CrX3 anhydre (où X =
Cl, Br, I) hydrogène à 600-700°C :
Cr + 2HX = CrX2 + h3
2CrX3 + h3 = 2CrX2 + 2HX
L'un des composés les plus accessibles et cinétiquement stables
Cr(+2) est . Il s'isole facilement lorsqu'il est ajouté à une solution concentrée d'acétate de potassium dans une atmosphère inerte d'une solution aqueuse de CrX2. La phase solide du composé Cr(+2) est formée par un moteur binucléaire.
leculi.
Pour évaluer les propriétés rédox des composés de chrome, vous pouvez utiliser le diagramme de Latimer.
Diagramme de Latimer (pH<7)
MANUELS ET TUTORIELS
1. Stepin B.D., Tsvetkov A.A. Chimie inorganique : Manuel pour les universités /
B.D. Stepin, A.A. Tsvetkov. – M. : Plus haut. école, 1994.- 608 p. : ill.
2. Karapetyants M.Kh. Chimie générale et inorganique : manuel pour les étudiants
camarade des universités / M.Kh. Karapetyants, S.I. Drakin. - 4ème édition, effacée. - M. : Chimie,
2000. - 592 p. : ill.
3. Ugai Y.A. Chimie générale et inorganique : Manuel pour étudiants universitaires,
étudiants de la direction et spécialité « Chimie » / Y.A. Ougaï. - 3ème
éd., rév. - M. : Plus haut. école, 2007. - 527 p. : ill.
4. Nikolsky A.B., Suvorov A.V. Chimie. Manuel pour les universités /
UN B. Nikolski, A.V. Souvorov. – Saint-Pétersbourg : Khimizdat, 2001. - 512 p. : ill.
studfiles.net
Matériaux du cadre de vélo - OUTDOOR TIME
Lorsque vous achetez un vélo, vous achetez un cadre. Pour 95 % des fabricants, tous les accessoires sont fournis par d'autres sociétés. Cela vous permet de vous concentrer sur l’amélioration de la géométrie et de la production. Il existe un certain nombre d'entreprises qui n'épargnent aucune dépense en matière de développement et de technologie, comme Cannondale, Speshilazed ou Scott.
Alors, lorsque vous achetez un vélo, regardez le cadre. S'il s'agit de votre premier vélo ou si vous ne souhaitez pas participer à des courses de niveau professionnel, vous aurez des options très limitées. Nous n'analyserons pas la géométrie dans cet article, mais nous aborderons les matériaux en détail.
Il existe cinq grands matériaux : l'acier, le chromol, l'aluminium, le titane et le carbone.
Acier. Les inconvénients incluent le fait que le matériau est lourd, facilement corrodé, rouille et présente une faible fragilité à froid - la tendance du métal à se fissurer et à se briser lors de l'usinage à froid. L'avantage est que le matériau se caractérise par une marge de sécurité élevée, une résistance aux charges de fatigue, absorbe les petites vibrations et son coût est très faible. Il est réparable par soudage conventionnel ; des signes d’accumulation de « fatigue » du métal – microfissures – peuvent être détectés lors d’une inspection minutieuse. Tous les vélos bon marché, appelés « vélos Auchan », sont principalement fabriqués en acier (ces vélos sont également appelés « fabriqués à partir de conduites d'eau »). Déconseillé pour une utilisation en cyclisme.
Chromolybdène. Il s'agit du même acier, uniquement fortement allié, avec des additifs. Les inconvénients incluent la même fragilité à froid, la même susceptibilité à la corrosion et un poids assez élevé. Les avantages incluent une élasticité et une rigidité élevées, ainsi que la capacité d'absorber de petites vibrations. Il est réparable par soudage conventionnel ; des signes d’accumulation de « fatigue » du métal – microfissures – peuvent être détectés lors d’une inspection minutieuse. Il faut dire qu'il n'y a pas tellement de cadres en chrome-molybdène en Russie et qu'ils ne sont pas si faciles à obtenir, et en plus ils sont plus chers que ceux en aluminium. Un bon choix pour le cyclotourisme.
Aluminium. Les inconvénients incluent l'absence totale d'absorption des vibrations et une faible élasticité - la limite à laquelle le cadre se brise, ainsi que le fait que le matériau « accumule » la fatigue assez facilement. Les avantages incluent un faible poids - l'hydroformage et l'aboutage permettent de rendre le cadre presque en apesanteur sans perdre l'élasticité du matériau lui-même. Et la technologie de production éprouvée rend le coût d'un tel cadre très faible et il n'est pas sujet à la corrosion. Réparable sous condition, les signes d'accumulation de « fatigue » du métal ne peuvent être traqués à l'avance, il se brise brusquement et brutalement. Actuellement, c'est le matériau le plus populaire dans le cyclotourisme dans les catégories budget et prix moyen, et aussi le plus répandu parmi les cyclotouristes. Vous pouvez en savoir plus sur les alliages d’aluminium dans cet article.
Titane. Les inconvénients incluent le coût énorme, car les technologies de production sont soumises à des exigences très élevées. De tels cadres ne sont vraiment bien produits qu'en Russie et uniquement sur commande de Triton Bikes et Rapid (dont je connais). Les avantages sont nombreux : faible poids, haute résistance et élasticité, résistance à la corrosion, large plage de températures de fonctionnement, absorption des petites vibrations. La question demeure avec l’accumulation de « fatigue » du métal, mais il n’existe pas de données statistiques sérieuses (comme sur l’utilisation du titane dans l’escalade) dans la construction de vélos. J'ai tendance à faire confiance aux cyclotouristes « sérieux », car la plupart sont passés aux cadres en titane. Absolument irréparable, les signes d'accumulation de « fatigue » du métal ne peuvent être détectés à l'avance, il se brise brusquement et soudainement. Parmi les cadres hors budget, c'est le meilleur choix pour le cyclotourisme.
Carbone. Ce n'est pas du métal, mais de la fibre de carbone. Il est fabriqué à l'aide d'une technologie assez complexe, ce qui augmente considérablement le coût du produit. Ici, bien sûr, il y a une amélioration constante de la technologie, qui réduit progressivement le prix et augmente les caractéristiques de résistance. Le matériau absorbe parfaitement les vibrations, la fatigue du matériau est immédiatement visible, mais il est quelque peu difficile de le réparer, car il existe un certain nombre de limitations dues aux particularités des technologies de réparation. Le matériau est fragile à froid, mais n’est pas sujet à la corrosion. Le matériau le plus léger et à haute résistance. Puisqu'il existe de nombreuses informations contradictoires sur l'adéquation de ce matériau au tourisme, je laisserai cette question de côté pour l'instant.
Eh bien, en résumant les données, je vais faire un tableau récapitulatif des caractéristiques :
| Amortissement des vibrations | Moyenne | Haut | Faible | Haut | Haut |
| Rigidité en torsion | Faible | Haut | Moyenne | Moyenne | Haut |
| Maintenabilité | Haut | Haut | Faible | Faible | Moyenne |
| Poids | Haut | Moyenne | Moyenne | Court | Court |
| Fragilité au froid | Haut | Haut | Moyenne | Faible | Haut |
| Accumulation de fatigue | Faible | Faible | Haut | Pas de données | Moyenne |
| "Durée de vie"* | ≥ 20 ans | ≥ 20 ans | 5 années** | Pas de données | ≤ 5 ans |
| Corrosion | Haut | Moyenne | Faible | Faible | Faible |
| Prix | Faible | Moyenne | Faible | Haut | Haut |
| Batteur | Non utilisé | Utilisé | Utilisé | Utilisé | Utilisé |
| Force*** | Faible | Haut | Moyenne | Haut | Moyenne |
| Aptitude au cyclotourisme | Faible | Haut | Faible | Haut | Les données sont controversées |
*À un niveau de charge ne dépassant pas les valeurs fixées par le fabricant** Il s'agit de la « garantie à vie » sur le cadre. Au-delà de ce délai, la garantie constructeur ne s'applique pas à ce matériel. La durée de vie moyenne est de 10 ans, et après 15 ans d'utilisation active, l'utilisation d'un cadre en aluminium n'est pas souhaitable***Combinaison de caractéristiques : résistance à la traction, pourcentage d'allongement, limite d'élasticité, dureté Brinell et impact des impacts ponctuels
Pour certains, le choix est évident, d'autres se précipitent à la recherche, mais dans tous les cas, au moment de choisir une monture, il faut se tourner vers le fabricant. Les jeunes marques n’ont pas suffisamment de ressources dans leurs actifs pour vous proposer de bons matériaux et technologies. Il peut y avoir des exceptions, par exemple si l'entreprise a été organisée par un « développeur expérimenté » qui a quitté une entreprise pour ouvrir sa propre entreprise. Dans tous les autres cas, il vous sera proposé des cadres de catalogue légèrement obsolètes (généralement un an), en acier ou en aluminium (car les technologies sont bon marché et éprouvées).
Si vous achetez une marque, regardez son histoire. Par exemple, Marin ou Wheeler fabriquent encore aujourd'hui de bons cadres chromés.
Mais pour de simples balades dans le parc, ne vous embêtez pas : l’aluminium est primordial.
Merci de votre attention, Alexey Evdokimov
outdoortime.info
Chrome. Molybdène. Tungstène | ALCHIMISTE
Les trois métaux du sous-groupe secondaire du groupe VI - chrome, molybdène et tungstène - ont été découverts successivement à la fin du XVIIIe siècle.
Chrome (Chrome)
Il a été découvert en 1766 dans le minéral crocoïte PbCrO4 par le minéralogiste russe I. G. Leman. Le métal a été isolé pour la première fois sous sa forme libre en 1797 par le chimiste français Louis Nicolas Vauquelin.
Chrome Le chrome est un métal blanc argenté, dur et réfractaire (fondation = 1890°C). À température ambiante, il ne s'oxyde pas à l'air. Le lingot de métal résiste à l'oxydation même à des températures élevées, tandis que la poudre de chrome brûle dans l'air déjà à 300 °C, formant de l'oxyde de chrome (III) vert Cr2O3. Les acides sulfurique et chlorhydrique dilués dissolvent le chrome, libérant de l'hydrogène. Le chrome est insoluble dans l'acide nitrique concentré froid et est passivé après traitement avec celui-ci.
Le chrome est un élément assez courant. La croûte terrestre contient à peu près la même quantité que le chlore et le vanadium - 0,02 %. Parmi les minéraux de chrome, le minerai de fer chromé ou la chromite, FeCr2O4 prédomine. Lorsqu'il est réduit avec du charbon, il se forme du ferrochrome - un alliage de chrome avec du fer : FeCr2O4 + 4C = Fe + 2Cr + 4CO. Pour obtenir du métal pur, le minerai de fer chromé est purifié du fer, transférant le chrome au degré d'oxydation le plus élevé (+6), puis réduit avec de l'aluminium.
Le ferrochrome (contenant environ 60 % de chrome) et le chrome pur sont utilisés comme additifs dans les aciers : l'alliage obtenu – l'acier au chrome – est très dur et résistant à l'oxydation. La qualité d'acier inoxydable la plus populaire contient 18 % de chrome et 6 % de nickel. Cet acier est utilisé dans les industries chimiques et pétrochimiques, ainsi que pour la fabrication d'appareils électroménagers. Les alliages de chrome et de nickel - nichrome - sont non seulement résistants à la corrosion, mais possèdent également une résistance électrique élevée. Ils sont utilisés pour fabriquer des bobines incandescentes pour les appareils de chauffage électriques. De nombreux produits sont recouverts d'une fine couche de chrome - chromé. Le revêtement chromé donne au produit une belle apparence et le protège de la corrosion.
Chlorure de chrome(III) Le nom « chrome » (du grec « chrome » - « couleur », « peinture »), proposé par Vauquelin, souligne la variété de couleurs des sels de ce métal. Ainsi, dans les solutions aqueuses, les composés du chrome (II) ont une couleur bleu ciel, le chrome (III) - violet ou vert, le chrome (VI) - orange ou jaune.
Lorsqu'il est oxydé dans des acides non oxydants, comme l'acide chlorhydrique, le chrome passe à l'état d'oxydation +2 :
Cr + 2HCl = CrCl2 + h3
Mais la solution bleu clair obtenue n’est stable qu’en l’absence d’oxygène. Dans l’air, il devient instantanément vert lorsque le chrome s’oxyde :
4CrCl2 + 4HCl + O2 = 4CrCl3 + 2h3O
Si les composés du chrome (II) présentent des propriétés basiques, alors les composés du chrome trivalent sont amphotères. Hydroxyde de chrome (III) Cr(OH)3, précipité à partir d'une solution de sel de chrome sous l'action de l'ammoniaque :
CrCl3 + 3Nh4∙h3O = Cr(OH)3↓ + 3Nh5Cl,
est une base amphotère. Lorsqu'il est dissous dans des acides, des sels de chrome (III) se forment :
2Cr(OH)3 + 3h3SO4 = Cr2(SO4)3 + 6h3O,
et dans les alcalis caustiques - les hydroxochromates (III) de métaux alcalins (ils sont aussi appelés chromites) :
Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3.
Chromate de potassium Dans un environnement acide, les composés du chrome (III) sont assez résistants à l'oxydation, mais en présence d'alcalis, ils s'oxydent facilement en chromates :
2Na3 + 4NaOH + 3Br2 = 2Na2CrO4 + 6NaBr + 8h3O.
Les chromates sont des sels jaunes, dérivés de l'acide chromique h3CrO4, stable uniquement dans des solutions très diluées. Les chromates de métaux alcalins sont très solubles dans l'eau. Dans un environnement acide, ils se transforment en dichromates orange - sels d'acide dichromique h3Cr2O7 :
2Na2CrO4 + h3SO4 = Na2SO4 + Na2Cr2O7 + h3O
Une fois alcalinisé, le dichromate se transforme à nouveau en chromate :
Na2Cr2O7 + 2NaOH = 2Na2CrO4 + h3O, et la solution redevient jaune.
En milieu acide, les dichromates sont de puissants agents oxydants. Les produits de leur réduction sont des ions Cr3+ :
K2Cr2O7 + 4h3SO4 + 3K2SO3 = Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 4h3O
À basse température, il est possible d’isoler des cristaux violets d’alun de chrome et de potassium KCr(SO4)2∙12h3O de la solution résultante.
La solution rouge foncé obtenue en ajoutant de l'acide sulfurique concentré à une solution aqueuse saturée de bichromate de potassium est appelée « chrompique ». Dans les laboratoires, il est utilisé pour laver et dégraisser la verrerie chimique. La vaisselle est soigneusement rincée avec du chrome, qui n'est pas versé dans l'évier, mais est utilisé à plusieurs reprises jusqu'à ce que le mélange devienne vert - tout le chrome contenu dans une telle solution s'est déjà transformé en forme Cr3+.
Dichromate de potassium Un agent oxydant particulièrement puissant est l’oxyde de chrome (VI) CrO3. Avec son aide, vous pouvez allumer une lampe à alcool sans allumettes : il suffit de toucher la mèche imbibée d'alcool avec un bâton contenant plusieurs cristaux de cette substance.
En décomposant CrO3, une poudre d'oxyde de chrome (IV) brun foncé CrO2 peut être obtenue. Il possède des propriétés ferromagnétiques et était autrefois utilisé dans les bandes magnétiques de certaines cassettes audio.
Le corps humain adulte ne contient qu’environ 6 mg de chrome. De nombreux composés de cet élément (notamment les chromates et les dichromates) sont toxiques et certains d'entre eux sont cancérigènes.
Molybdène (Molybdaenum) et tungstène (Wolframium)
Les cristaux noirs de bisulfure de molybdène MoS2 avec un éclat métallique étaient connus des hommes dans l'Antiquité. Cette substance était souvent confondue avec le graphite ou la galène PbS. Le nom du minéral « molybdénite » soulignait la similitude de ses propriétés mécaniques avec celles du plomb (traduit du grec « molybdos » signifie « plomb ») : il pouvait être utilisé pour écrire sur parchemin. En 1778, K.V. Scheele a prouvé que la molybdénite ne contient pas de plomb et en a isolé l'oxyde d'un nouvel élément. Quelques années plus tard, le chimiste suédois P. Hjelm, en calcinant cet oxyde avec du charbon, obtint le métal. En fonction du minéral qu'il contient, le nouvel élément a commencé à être appelé molybdène.
Pièce de molybdène À peu près à la même époque, en 1781, Scheele a isolé un autre oxyde métallique du minéral tungstène (son nom actuel est scheelite CaWO4). Deux ans plus tard, les frères chimistes espagnols Fausto et Julio de Elujar l'ont obtenu sous la forme d'une substance simple en calcinant un autre minéral avec du charbon - la wolframite (Fe, Mn)WO4. Il est intéressant de noter que dans certaines langues, par exemple en anglais, le nom tungstène est attribué à l'élément. Et le mot « tungstène » est dérivé des mots allemands « Wolf » et « Rahm » et se traduit littéralement par « mousse de loup ». C'est ainsi qu'au Moyen Âge étaient appelés certains minéraux de tungstène, qui interféraient avec la fusion de l'étain. Ils transformaient le métal en scories sous forme de tungstates d'étain - « ils dévoraient l'étain comme un loup dévorant un mouton », comme le dit l'un des traités médiévaux de métallurgie.
Le molybdène (tfondre = 2615оС) et le tungstène (tfondre = 3410оС) font partie des substances les plus réfractaires. La dureté élevée inhérente à ces métaux, combinée à leur résistance à la chaleur, les rend indispensables à la production de matériaux de structure à haute température. Ce n'est pas sans raison que le tungstène est utilisé pour fabriquer les filaments des lampes électriques (le filament chauffe au-dessus de 2500°C) et les cathodes des tubes à rayons X, et l'alliage de molybdène et de titane peut être utilisé à des températures allant jusqu'à 1500°C. °C. Les alliages à base de carbure de tungstène WC sont particulièrement durs. Ils sont utilisés pour fabriquer des pièces coupantes d’outils et de perceuses.
Le molybdène et le tungstène sont chimiquement beaucoup moins actifs que le chrome. Les acides et les alcalis n'ont pratiquement aucun effet sur eux. L'exception est l'acide nitrique fumant à chaud, qui oxyde lentement les métaux jusqu'à l'état d'oxydation le plus élevé (+6) :
W + 6HNO3 = h3WO4↓ + 6NO2 + 2h3O
Les précipités résultants h3MoO4 et h3WO4 sont appelés respectivement acides molybdique et tungstique, car sous l'action des alcalis, ils donnent des sels - molybdates (par exemple, Na2MoO4) et tungstates (Na2WO4).
Tungstène Lorsque les acides molybdique et tungstique sont chauffés, les oxydes supérieurs correspondants se forment - MoO3 et WO3. En les réduisant avec de l'hydrogène à 1100°C, on obtient des poudres métalliques : WO3 + 3h3 = W + 3h3O.
Transformer une telle poudre en lingot n’est pas une tâche facile, car les deux métaux sont extrêmement réfractaires. Pour ce faire, la poudre métallique est mélangée à une solution de glycérine dans l'alcool et de petits morceaux sont extraits de la masse résultante. Ensuite, ils sont chauffés à haute température (la glycérine brûle) et un courant électrique les traverse. Sous l'influence de la chaleur dégagée, les microcristaux individuels fusionnent les uns avec les autres, formant un lingot compact.
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*sur l'image du dossier, le minéral est la crocoïte
Cet article portera sur le chrome et son sous-groupe : le molybdène et le tungstène. En termes de teneur dans la croûte terrestre, le chrome (6∙10 -3 %), le molybdène (3∙10 -4 %) et le tungstène (6∙10 -4 %) sont des éléments assez courants. On les trouve exclusivement sous forme de composés. Le principal minerai de chrome est le minerai de fer et de chrome naturel (FeO∙Cr 2 O 3). Parmi les minerais de molybdène, le minéral le plus important est la molybdénite (MoS 2), parmi les minerais de tungstène, les minéraux wolframite (xFeWO 4 ∙zMnWO 4) et scheelite (CaWO 4). Le chrome naturel est constitué d'isotopes de nombres de masse 50 (4,3%), 52 (83,8%), 53 (9,5%), 54 (2,4%), molybdène - provenant des isotopes 92 (15,9%), 94 (9,1%), 95 ( 15,7 %), 96 (16,5 %), 97 (9,5 %), 98 (23,7 %), 100 (9,6 %) et tungstène - provenant des isotopes 180 (0,1 %), 182 (26,4 %), 183 (14,4 %). , 184 (30,7 %), 186 (28,4 %).
Propriétés physiques:
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Densité, g/cm 3 |
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Point de fusion, °C |
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Point d'ébullition, °C |
Une fois compactés, les éléments sont des métaux brillants blanc grisâtre. Les métaux très purs se prêtent bien à l'usinage, mais des traces d'impuretés leur confèrent dureté et fragilité.
Reçu:
Pour obtenir du chrome élémentaire, il convient de partir d'un mélange de son oxyde (Cr 2 O 3) avec de la poudre d'aluminium. La réaction qui commence lors du chauffage se déroule selon l'équation (aluminothermie) :
Cr 2 O 3 +2Аl =Al 2 O 3 +2Сr+129 kcal
Lors de la production de chrome aluminothermique, un peu de CrO 3 est généralement ajouté au Cr 2 O 3 initial (pour rendre le processus plus vigoureux). À la suite de la réaction, deux couches se forment, dont la couche supérieure contient de l'oxyde d'aluminium rouge (provenant de traces d'oxyde de chrome) et la couche inférieure contient environ 99,5 % de chrome. La réduction de MoO 3 et WO 3 avec l'hydrogène en métaux se produit facilement au-dessus de 500 °C.
Le molybdène et le tungstène peuvent être obtenus en réduisant leurs oxydes à haute température avec du charbon ou de l'hydrogène. Le chrome peut être obtenu de la même manière :
Cr 2 O 3 +3H 2 →2Cr+3H 2 O
WO 3 +3H 2 →W+3H 2 O
MoO 3 +3H 2 →Mo+3H 2 O
La molybdénite est convertie en MoO 3 par cuisson dans l'air : 2MoS 2 + 70 2 = 4S0 2 +2MoO 3
Aussi, l'un des moyens d'obtenir du chrome est la réduction du minerai de fer chrome avec du charbon :
Fe(Cr0 2) 2 +2С→2С0 2 +Fe+2Cr (on obtient un alliage de fer et de chrome - ferrochrome).
Pour obtenir du chrome particulièrement pur à partir du minerai de fer chromé, on obtient d'abord du chromate, puis il est transformé en dichromate (en milieu acide), puis le dichromate est réduit avec du charbon (pour former de l'oxyde de chrome III), puis aluminothermie :
4Fe(Cr0 2) 2 +8Na 2 CO 3 +70 2 →8Na 2 CrO 4 +2Fe 2 O 3 +8С0 2
Na 2 Cr 2 O 7 +2C → Cr 2 O 3 +Na 2 CO 3 +C0
Cr 2 O 3 +2Аl=Al 2 O 3 +2Сr+129 kka je
En laboratoire, une réaction différente est souvent réalisée :
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 → N 2 + Cr 2 O 3 + 4H 2 O, puis réduit en chrome comme décrit ci-dessus.
C'est intéressant:
Du chrome très pur peut être obtenu, par exemple, en distillant sous vide poussé le métal déposé électrolytiquement. Il est plastique, cependant, même stocké dans l'air, il absorbe les traces de gaz (0 2, N 2, H 2) et perd sa plasticité. À partir de minerais Cr, Mo et W ne sont généralement pas fondus à partir de métaux purs, mais à partir de leurs alliages à pourcentage élevé avec le fer. La matière première pour la préparation du ferrochrome (au moins 60% Cr) est directement du minerai de fer chromé. La molybdénite est d'abord convertie enMoO 3 , à partir duquel on prépare ensuite du ferromolybdène (au moins 55% Mo). Les wolframites pauvres en manganèse peuvent être utilisées pour obtenir du ferrotungstène (65-80 % W). .
Propriétés chimiques:
Par rapport à l'air et à l'eau, Cr, Mo et W sont assez stables dans des conditions normales. Dans des conditions normales, les trois métaux réagissent sensiblement uniquement avec le fluor, mais avec un chauffage suffisant, ils se combinent plus ou moins vigoureusement avec d'autres métalloïdes typiques. Leur point commun est l’absence d’interaction chimique avec l’hydrogène. En se déplaçant dans le sous-groupe de haut en bas (Cr-Mo-W), l'activité chimique des métaux diminue. Cela est particulièrement évident dans leur attitude envers les acides. Le chrome est soluble dans le HCI et le H2SO4 dilués. Ils n’ont aucun effet sur le molybdène, mais ce métal se dissout dans le H2SO4 chaud et fort. Le tungstène résiste à tous les acides courants et à leurs mélanges (à l'exception d'un mélange d'acides fluorhydrique et nitrique). La conversion du molybdène et du tungstène en un composé soluble s'effectue plus facilement en s'alliant avec du nitrate et de la soude selon le schéma suivant :
E+ 3NaNO 3 +Na 2 CO 3 =Na 2 EO 4 +3NaNO 2 +C0 2
Le tungstate de sodium, obtenu à partir de la wolframite par fusion similaire avec la soude, est décomposé avec de l'acide chlorhydrique et le H 2 WO 4 libéré est calciné jusqu'à ce qu'il se transforme en WO 3.
Tous les métaux forment des oxydes amphotères :
4Cr+30 2 →2Cr 2 O 3
C'est intéressant :
Cr 2 O 3 est une substance vert foncé très réfractaire, insoluble non seulement dans l'eau, mais aussi dans les acides (il ne réagit avec les alcalis qu'en fusion, avec les acides uniquement avec les acides forts (par exempleHCl etH 2 SO 4) et uniquement à l'état finement dispersé), des exemples sont présentés ci-dessous. En raison de sa couleur intense et de sa grande résistance aux influences atmosphériques, l’oxyde de chrome est un excellent matériau pour la production de peintures à l’huile (« vert chrome »).
2W+30 2 →2W0 3
2Mo+30 2 →2Mo0 3
4СrO 3 →2Cr 2 O 3 +30 2
Tous les éléments forment les halogénures correspondants, par interaction directe, où ils présentent un état d'oxydation +3 :
2E+3Hal 2 →2EHal 3
La solubilité de Mo0 3 et W0 3 dans l'eau est très faible, mais dans les alcalis, ils se dissolvent pour former des sels d'acides molybdique et tungstique. Ces derniers à l'état libre sont des poudres quasi insolubles de couleur blanche (H 2 Mo0 4) ou jaune (H 2 W0 4). Lorsqu'ils sont chauffés, les deux acides se séparent facilement de l'eau et se transforment en oxydes correspondants.
Mo0 3 +2NaOH→Na 2 MoO 4 +H 2 O
W0 3 +2NaOH→Na 2 WO 4 +H 2 O
Des sels similaires peuvent également être obtenus en fusionnant des métaux avec des alcalis en présence d'agents oxydants :
2W+4NaOH+30 2 →2Na 2 WO 4 +2H 2 O
W+2NaOH+3NaNO 3 →Na 2 WO 4 +3NaNO 2 +H 2 O
De même pour le molybdène
2Mo+4NaOH+30 2 →2Na 2 MoO 4 +2H 2 O
Mo+2NaOH+3NaNO 3 →Na 2 MoO 4 +3NaNO 2 +H 2 O
Selon la série Cr-Mo-W, la force des acides H 2 EO 4 diminue. La plupart de leurs sels sont légèrement solubles dans l'eau. Parmi les dérivés des métaux les plus courants, ceux qui sont très solubles sont : les chromates - uniquement Na +, K +, Mg 2+ et Ca 2+, les molybdates et les tungstates - uniquement Na + et K +. Les sels de chromate sont généralement de couleur jaune clair, ion CrO 4 2-, Cr 2 O 7 2- - orange ; L'acide molybdique et l'acide tungstique sont incolores.
Le tungstène se dissout seulement dans un mélange d'acides nitrique et fluorhydrique concentrés :
W+10HF+4HNO3 →WF6 +WOF4 +4NO+7H2O
L'acide sulfurique concentré agit également sur le molybdène :
2Mo+6H 2 SO 4 (conc.) → Mo 2 (SO 4) 3 +3SO 2 +6H 2 O
Le chrome est affecté à la fois par HCl, H 2 SO 4 (dilué) et H 2 SO 4 (concentré), mais concentré - uniquement lorsqu'il est chauffé, car le chrome est passivé par l'acide sulfurique concentré :
27H 2 SO 4 (conc.) +16Cr=8Cr 2 (SO 4) 3 +24H 2 O+3H 2 S
2Cr+6HCl→2CrCl 3 +3H 2
3H 2 SO 4 +2Cr→Cr 2 (SO 4) 3 +3H 2
Étant un anhydride d'acide typique, CrO 3 se dissout dans l'eau pour former de l'acide chromique caractérisé par une force moyenne - H 2 CrO 4 (avec un manque de CrO 3) (ou acide dichromique, avec un excès de CrO 3 -H 2 Cr 2 O 7 ) L'anhydride chromique est un agent oxydant toxique et très puissant.
H 2 O+2СrO 3(g) →H 2 Cr 2 O 7
H 2 O+CrO 3 (semaine) →H 2 CrO 4
2СrO 3 +12HCl→2CrCl 3 +3Cl 2 +6H 2 O
Outre les acides tels que H 2 CrO 4 (sels de chromate), pour le chrome et ses analogues, il existe également ceux correspondant à la formule générale H 2 Cr 2 O 7 (sels de bichromate).
Les solutions de dichromates montrent une réaction acide due au fait que l'ion Cr 2 O 7 2- réagit avec l'eau selon le schéma
H 2 O+Cr 2 O 7 2- →2НCrO 4 → 2Н + +2CrO 4 2-
Comme le montre l'équation, l'ajout d'acides (ions H +) à la solution devrait déplacer l'équilibre vers la gauche et l'ajout d'alcalis (ions OH -) vers la droite. Conformément à cela, il est facile d'obtenir des chromates à partir de bichromates, et vice versa, par exemple par les réactions :
Na 2 Cr 2 O 7 + 2NaOH = 2Na 2 CrO 4 +H 2 O
2K 2 CrO 4 +H 2 SO 4 =K 2 SO 4 +K 2 Cr 2 O 7 +H 2 O
Les sels d'acides chromiques en milieu acide sont de puissants agents oxydants. Par exemple, ils oxydent HI à froid, et lorsqu'ils sont chauffés, HBr et HCl, l'équation de réaction sous la forme générale :
Na 2 CrO 4 +14НHal = 2NaHal + 2СrHal 3 +3Hal 2 +7H 2
C'est intéressant:
Un mélange à volumes égaux d'une solution saturée à froid à très fort effet oxydantK 2 Cr 2 O 7 et concentréH2SO4 ("mélange de chrome") utilisé dans les laboratoires pour laver la verrerie chimique.
Lorsque CrO 3 interagit avec le chlorure d'hydrogène gazeux, du chlorure se forme boiteux(CrO 2 Cl 2), qui est un liquide rouge-brun. Les composés de cette composition sont également connus pour Mo et W. Ils interagissent tous avec l'eau selon le schéma suivant :
EO 2 Cl 2 +2H 2 O→H 2 EO 4 +2HCl
Cela signifie que le chlorure de chromyle est le chlorure d'acide de l'acide chromique. Le chlorure de chromyle est un puissant agent oxydant.
CrO 2 Cl 2 + H 2 O + KCl → KCrO 3 Cl + 2HC
Le chrome présente plusieurs états d'oxydation (+2, +3, +4, +6). Les dérivés du molybdène et du tungstène seront partiellement considérés, uniquement ceux où ces métaux présentent l'état d'oxydation principal : +6.
C'est intéressant :
Les composés dans lesquels le chrome et ses analogues présentent des états d'oxydation de +2 et +4 sont assez exotiques.L'état d'oxydation +2 correspond au basique Oxyde de CrO (noir). Sels Cr 2+ (solutions bleues) sont obtenues en réduisant les sels Cr 3+ ou des dichromates avec du zinc en milieu acide (« avec de l'hydrogène au moment de la libération »).
Dioxydes analogues de chrome - brun Mo0 2 EtW0 2 - se forment comme produits intermédiaires lors de l'interaction des métaux correspondants avec l'oxygène et peuvent également être obtenus par réduction de leurs oxydes supérieurs avec de l'ammoniac gazeux (ils sont insolubles dans l'eau et lorsqu'ils sont chauffés dans l'air, ils se transforment facilement enVtrois essieux) :
Mo0 3 +H 2 →MoO 2 +H 2 O
3W0 3 +2NH 3 →N 2 +3H 2 O+3W0 2
2W0 3 +C → CO 2 +2W0 2
Aussi, pour obtenir de l'oxyde de chrome tétravalent, la réaction suivante peut être utilisée :
2СrO 3 →2CrO 2 +0 2
La fonction principale des dioxydes est celle des halogénures de molybdène tétravalent et de tungstène. Formé à la suite de l’interaction de Mo0 2 avec du chlore lorsqu'il est chauffé en présence de MoC brun charbonje 4 se sublime facilement sous forme de vapeur jaune :
Mo0 2 +2Cl 2 +2C→MoCl 4 +2CO
Comme mentionné ci-dessus, les composés dans lesquels le chrome présente un état d'oxydation de +:6 ou +3 sont plus typiques.
Le trioxyde de dichrome est préparé par la réaction :
4Cr+30 2 →2Cr 2 O 3
Mais, le plus souvent, Cr 2 O 3 et les sels correspondant à l'acide chromique ne sont généralement pas obtenus à partir de métal, mais par réduction de dérivés du chrome hexavalent, par exemple par la réaction :
K 2 Cr 2 O 7 +3S0 2 +H 2 SO 4 =K 2 SO 4 +Cr 2 SO 4) 3 +H 2 O
L'action d'une petite quantité d'alcali sur une solution de Cr 2 (SO 4) 3 peut produire un précipité bleu foncé d'oxyde de chrome hydraté Cr(OH) 3, légèrement soluble dans l'eau. Cette dernière présente un caractère amphotère bien défini. Avec les acides, il donne des sels d'oxyde de chrome et, sous l'action d'alcalis en excès, il forme un complexe avec l'anion [Cr(OH) 6 ] 3-, ou des sels de chromite se forment. Par exemple :
Cr(OH) 3 +3HCl=CrCl3 +3H2O
Cr(OH) 3 + KOH=K 3 [Cr(OH) 6 ] + 2H 2 O
Cr(OH) 3 + KOH = KCrO 2 + 2H 2 O
2NaCrO 2 +3Br 2 +8NaOH=6NaBr+2Na 2 CrO 4 +4H 2 O
Cr 2 (SO 4) 3 +ЗH 2 0 2 +10NaOH=3Na 2 SO 4 +2Na 2 CrO 4 +8H 2 O
5Cr 2 O 3 +6NaBrO 3 +2H 2 O=3Na 2 Cr 2 O 7 +2H 2 Cr 2 O 7 +3Br 2
Le degré d'oxydation du chrome +6 correspond à l'oxyde de chrome : CrO 3. Il peut être obtenu par la réaction :
K 2 Cr 2 O 7 +H 2 SO 4 → 2CrO 3 +K 2 SO 4 +H 2 O
Cet oxyde, comme décrit ci-dessus, possède 2 acides : chromique et dichromique. Les principaux dérivés de ces acides, qui nécessaire savoir -K 2 Cr 2 O 7 et Na 2 CrO 4 ou Na 2 Cr 2 O 7 et K 2 CrO 4. Ces deux sels sont de très bons agents oxydants :
2K 2 CrO 4 +3(NH 4) 2 S+8H 2 O=2Cr(OH) 3 +3S+4KOH+ 6NH 4 OH
K 2 Cr 2 O 7 +7H 2 SO 4 +6NaI→K 2 SO 4 +(Cr 2 SO 4) 3 +3Na 2 SO 4 +7H 2 O+3I 2
4H 2 0 2 +K 2 Cr 2 O 7 +H 2 SO 4 →CrO 5 +K 2 SO 4 +5H 2 O
La molécule CrO 5 a une structure. C'est un sel de peroxyde d'hydrogène.
Na 2 CrO 4 +BaCl 2 →BaCrO 4 ↓+2NaCl (réaction qualitative au cation baryum 2+, précipité jaune)
K 2 Cr 2 O 7 +3Na 2 SO 3 +4H 2 SO 4 →Cr 2 (SO 4) 3 +K 2 SO 4 +3Na 2 SO 4 +4H 2 O
K 2 Cr 2 O 7 +7H 2 SO 4 +3Na 2 S→3S +Cr 2 (SO 4) 3 +K 2 SO 4 +3Na 2 SO 4 +7H 2 O
K 2 Cr 2 O 7 +4 H 2 SO 4 +3C 2 H 5 OH→ Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 +3CH3COH+7 H 2 O
3H 2 C=CH-CH 2 -CH 3 +5 K 2 Cr 2 O 7 +20 H 2 SO 4 =
3H 3 C-CH 2 -COOH+3C 0 2 +5 Cr 2 (SO 4) 3 +5 K 2 SO 4 + 23 H 2 O
Tous les dérivés du chrome hexavalent sont hautement toxiques. Au contact de la peau ou des muqueuses, ils provoquent une irritation locale (parfois avec formation d'ulcères), et lorsqu'ils sont inhalés à l'état pulvérisé, ils contribuent au développement du cancer du poumon. La teneur maximale admissible dans l'air des locaux industriels est considérée comme étant de 0,0001 mg/l.
Application:
L'introduction de Cr, Mo et W dans la composition des aciers augmente fortement leur dureté. Ces aciers sont principalement utilisés dans la fabrication de canons de fusils et d'armes à feu, de plaques de blindage, de ressorts et d'outils coupants. Généralement, ces aciers sont également très résistants à diverses influences chimiques.
C'est intéressant:
Le molybdène a été trouvé dans les anciennes épées japonaises et le tungstène dans les poignards de Damas. Même un petit ajout de molybdène (environ 0,25 %) améliore grandement les propriétés mécaniques de la fonte.
L'acier contenant 15 à 18 % de W, 2 à 5 % de Cu et 0,6 à 0,8 % de C peut être fortement chauffé sans perte de dureté. Avec une teneur supérieure à 10 % en Cr, l'acier ne rouille presque pas. C'est pourquoi on en fabrique notamment des aubes de turbines et des coques de sous-marins. L'alliage de 35% Fe, 60% Cr et 5% Mo se distingue par sa résistance aux acides. Cela s'applique encore plus aux alliages de Mo et de W, qui peuvent dans de nombreux cas remplacer le platine. L'alliage W avec Al (« partinium ») est utilisé dans la fabrication de moteurs d'automobiles et d'avions. Les alliages à base de molybdène conservent leur résistance mécanique à très haute température (mais nécessitent un revêtement anti-oxydation). Outre son introduction dans les aciers spéciaux, le chrome est utilisé pour revêtir des produits métalliques dont la surface doit offrir une grande résistance à l'usure (calibres...) . Un tel chromage est effectué par électrolyse et l'épaisseur des films de chrome appliqués ne dépasse généralement pas 0,005 mm. Le molybdène métallique est principalement utilisé dans l’industrie du vide électrique. Il est généralement utilisé pour fabriquer des suspensions pour filaments de lampes électriques. Le tungstène étant le plus réfractaire de tous les métaux, il convient particulièrement à la fabrication de filaments d'ampoules électriques, de certains types de redresseurs à courant alternatif (appelés kénotrons) et d'anticathodes de tubes à rayons X de haute puissance. Le tungstène revêt également une grande importance pour la production de divers alliages ultra-durs utilisés comme pointes de fraises, de forets, etc.
Les sels d'oxyde de chrome sont principalement utilisés comme mordants pour la teinture des tissus et pour le tannage du cuir au chrome. La plupart d'entre eux sont très solubles dans l'eau. Du point de vue chimique, ces sels sont intéressants dans la mesure où la couleur de leurs solutions change en fonction des conditions (température de la solution, sa concentration, acidité, etc.) du vert au violet.
Editeur : Galina Nikolaevna Kharlamova
