铬

米拉Senthilingam

本周一个元素,增加了火花和矿产资源的价值,通过丰富多彩的特性的化合物。

克里斯托弗·布兰福德

在西方世界,五彩斑斓的历史铬开始,适当足够的远端可见光谱的红橙色矿物“西伯利亚红丹”以其发现者的名字命名,18世纪的地质学家约翰·莱曼。虽然门捷列夫的元素周期表还是这个时候将近一个世纪,全世界的科学家都快速发现新的元素- 30%的天然元素第一次被孤立在1775年和1825年之间。正是在这个激增的发现,西伯利亚红丹超过35年之后首次发现,法国化学家路易Vauquelin表明,这种矿物,现在被称为铬铅矿,包含一个未知的化学元素。

Vauquelin几个步骤分离铬。首先,他混合赤铅矿的解决方案钾碳酸盐沉淀出领先。然后他分解酸铬酸柠檬黄中间,最后删除了复合氧气通过加热碳——只留下铬元素。

这个新元素的名字是讨论他的朋友,建议从希腊语“铬”颜色,因为颜色的化合物。尽管他起初反对这个名字因为金属本身没有特点的色彩,他的朋友的观点胜出。

当Vauquelin展出他的浅灰色金属法国科学院,他对金属的脆性,抗酸和无能的融化了。他认为这些属性使它过于困难与金属,从而限制其应用。然而,他建议,铬的化合物被广泛用作美丽,色彩鲜艳的颜料。浏览图像在维基百科上的铬化合物显示了整个光谱的颜色:深红色氧化铬(VI),橙红色铬酸铅,明亮的黄色钠铬酸,才华横溢的铬绿(氧化铬(III)),浅蓝色的氯化铬(II)、紫无水氯化铬(III)。最后的这些化合物显示了惊人的财产当水化。其颜色变化之间的浅绿色、深绿色和紫色取决于有多少铬离子的六个协调网站被氯而不是水。

这些色素,其中一个突出。我是一个化学家出生,长大,在美国中西部教育,所以标志性的黄色校车在北美是熟悉的景象。铬黄,也被称为“黄色校车”,在1939年被采纳为所有美国校车在《暮光之城》小时提供高对比度和可见性。然而,有毒的铅和六价铬的存在艾琳Brockovitch名声已经导致它在很大程度上取代了家庭的偶氮染料,称为色素黄色,尽管铬黄仍用于一些海洋和工业应用。

铬的自然现象,我最喜欢的宝石,微量元素的添加了一个火焰的颜色。刚玉、绿玉crysoberyl,这些金属氧化物是无色和矿产资源。但添加少量的铬,他们成为红宝石、祖母绿和紫翠玉。

晶体场理论的化学家的工具,模型过渡金属配合物的电子结构,提供了一个惊人的准确的描述和预测源和可变性的颜色在铬的化合物。在ruby中——这是氧化铝千分之几的铝离子取代铬(III)离子-铬原子包围六个氧原子。这意味着铬原子强烈吸收光线的紫罗兰和黄绿色的地区。我们认为这是主要是红色和蓝色,给予,在最好的情况下,特征pigeon-blood颜色最好的红宝石。

Cr^{3 +}离子大于26%^{3 +}离子取代。所以,当更添加铬铝氧化物,铬周围的八面体环境变得扭曲和吸收转向红的两个乐队。氧化铝中20 - 40%的铝原子铬交换,吸收和传输颜色互换,我们看到这个复杂的绿色,将合成红宝石转变为绿色蓝宝石。

我的下一个宝石,祖母绿的氧化硅、铝和铍。它具有相同的替代铬离子的铝离子和类似的扭曲的八面体安排铬周围的氧气,给翡翠绿色特点,从绿色蓝宝石。

铬的宝石,紫翠玉对我来说是最迷人的。其强烈多色的石头。也就是说,它们吸收不同波长取决于光的方向和两极分化的打击他们。所以,根据宝石的取向不同,紫翠玉的颜色范围从红橙色黄色和翠绿。其颜色也变化取决于是否认为在日光下或在烛光温暖的红色色调。当从日光烛光,最好的标本从炽热的红色的亮绿。较小的宝石从乏味的绿色浑浊的血红色。

这彩虹的铬化合物外,铬有助于防止一个特别不受欢迎的颜色:布朗生锈。在耐腐蚀,或“不锈钢”,钢,至少11%的质量是铬。的合金铬与氧气反应生成一个透明的纳米氧化层,形成一个障碍进一步氧渗透,所以防止红润,片状的产品铁氧化。

鉴于这些铬配合物的广泛使用,它应该不足为奇,当我告诉你,下一半百分之一的铬产生铬在它的基本形式。所以,在某种程度上,Vauquelin的预测从两个世纪前的用处有限元素铬是完全正确的。另一方面,第一张图片在我的脑海里对铬(当然宝石后,)在其金属的形式,如反映腐蚀和耐磨铬的表面球轴承和汽车零部件的闪亮的银色的装饰。

米拉Senthilingam

所以它是闪亮的色彩以及腐蚀和耐磨。我不认为我会说铬有限使用,好吗?这是牛津大学的克里斯托弗·布兰福德的复杂和丰富多彩的化学铬。下周,一个行星的元素。

布莱恩·克莱格

我们很熟悉铀和钚,很容易错过,他们命名的第七和第九太阳系的行星。(至少,冥王星是第九大行星,直到它在2006年被剥夺了它的地位。)这些行星是海王星之间,两个元素之间的差距相对无名的表妹留下空间,镎- 93号元素周期表。1940年6月,美国物理学家埃德温·麦克米兰和菲利普·阿贝尔森,在伯克利辐射实验室工作,写了一篇描述的反应已经发现当用中子轰击铀使用回旋粒子加速器。值得注意的是,伯克利公开发表论文会克服的最大障碍之一的第一步,建立一个原子弹。

米拉Senthilingam

和布莱恩·克莱格将揭示这个障碍是如何克服在下周的化学的元素。在那之前,我米拉Senthilingam,谢谢你的倾听。