Konfiguracja elektronowa chromu jest przedstawiana w następujący sposób:

RkVMo2YuhUUZ3

Ilustracja przedstawia zapis klatkowy podpowłok dla atomu chloru. Klatki rozmieszczone są zgodnie z ich poziomem energetycznym. Strzałki w klatkach symbolizują elektrony. Na lewo, w dolnej części ilustracji, na najniższym poziomie, znajduje się podpowłoka $1s$, symbolizowana przez klatkę z dwoma pionowymi strzałkami w przeciwne strony. Powyżej podpowłoka $2s$, symbolizowana również przez klatkę z dwoma strzałkami. Powyżej podpowłoka $3s$, symbolizowana również przez klatkę z dwoma strzałkami. Powyżej podpowłoka $4s$, symbolizowana przez klatkę z jedną pionową strzałką w górę. Na prawo, na poziomie energetycznym pomiędzy podpowłoką $2s$ a podpowłoką $3s$, znajduje się podpowłoka $2p$, symbolizowana przez trzy klatki, każda klatka z dwiema strzałkami. Powyżej, na poziomie energetycznym pomiędzy podpowłoką $3s$ a podpowłoką $4s$ znajduje się podpowłoka $3p$, symbolizowana również przez trzy klatki, każda klatka z dwiema strzałkami. Na prawo, w górnej części ilustracji, na najwyższym poziomie, znajduje się podpowłoka $3d$, symbolizowana przez pięć klatek, każda klatka z jedną pionową strzałką w górę.

Chrom występuje na $\text{II}$, $\text{III}$, $\text{IV}$ i $\text{VI}$ stopniu utlenienia. Najczęściej spotykanymi związkami są związki chromu($\text{III}$) i chromu($\text{VI}$), ponieważ są najbardziej trwałe. Natomiast związki chromu($\text{II}$) oraz chromu($\text{IV}$) taką trwałością się już nie charakteryzują.

Chrom na $\text{II}$ stopniu utlenieniastopień utlenienia pierwiastkastopniu utlenienia występuje najczęściej pod postacią tlenku chromu($\text{II}$) o wzorze sumarycznym $\text{CrO}$. Jest to związek bardzo nietrwały, szybko utlenia się do związków chromu na $\text{+III}$ stopniu utlenienia, co znacząco zmniejsza jego możliwości zastosowania w preparatyce chemicznej.

Ma charakter zasadowy, co oznacza, że reaguje z kwasami – choćby z kwasem siarkowym($\text{VI}$) i kwasem chlorowodorowym:

Podczas ogrzewania tlenku chromu($\text{II}$) w obecności tlenu, atom chromu ulega utlenieniu, a produktem reakcji jest tlenek chromu($\text{III}$) o wzorze sumarycznym ${\text{Cr}}_2{\text{O}}_3$.

Związek ten powstaje również w wyniku rozkładu wodorotlenku chromu($\text{III}$) pod wpływem temperatury:

RWTNhin6wBlS5

Zdjęcie przedstawia szklaną buteleczkę zamkniętą korkiem, w której przechowywane są granulki zielonego ciała stałego.

Tlenek chromu($\text{III}$) jest związkiem amfoterycznym, więc reaguje zarówno z kwasami (np. kwasem solnym), jak i z zasadami (np. z wodnym roztworem wodorotlenku potasu). W wyniku reakcji z roztworem wodorotlenku sodu powstaje związek kompleksowy: heksahydroksychromian($\text{III}$) sodu o wzorze sumarycznym: ${\text{Na}}_3\left[\text{Cr}{\left(\text{OH}\right)}_6\right]$. Anion ${\left[\text{Cr}{\left(\text{OH}\right)}_6\right]}^{3-}$ nazywany jest anionem heksahydroksychromianowym($\text{III}$).

Szarozielony wodorotlenek chromu($\text{III}$) – podobnie jak tlenek chromu($\text{III}$) – jest amfoteryczny. Można go otrzymać w wyniku reakcji dobrze rozpuszczalnej soli chromu($\text{III}$) z rozpuszczalnym w wodzie wodorotlenkiem, takim jak wodorotlenek sodu czy wodorotlenek potasu. Skrócony jonowy zapis tej reakcji wygląda następująco:

Chrom na $\text{III}$ stopniu utlenienia występuje również w formie soli. Sole chromu($\text{III}$) mają zielone lub niebieskie, a nawet fioletowe zabarwienie. Bezwodny chlorek chromu($\text{III}$) jest fioletowy, natomiast jego heksahydrat o wzorze $\left[{\text{CrCl}}_2{\left({\text{H}}_2\text{O}\right)}_4\right]\text{Cl}·2{\text{H}}_2\text{O}$ lub $\left[\text{CrCl}{\left({\text{H}}_2\text{O}\right)}_5\right]{\text{Cl}}_2·{\text{H}}_2\text{O}$ jest zielony. Siarczan($\text{VI}$) chromu($\text{III}$) jest niebieski.

Poza wymienionymi powyżej tlenkiem chromu($\text{II}$) i związkami chromu($\text{III}$) istnieją również związki tlenu z chromem na $\text{IV}$ i $\text{VI}$ stopniu utlenienia. Tlenek chromu($\text{IV}$), ${\text{CrO}}_2$, jest czarnym ciałem stałym i ma dobre właściwości ferromagnetyczne.

Ciekawostka

Przed rozpowszechnieniem płyt CD i DVD, tlenek chromu($\text{IV}$) był stosowany do produkcji taśm magnetycznych, na przykład kaset magnetofonowych.

R7y6SK77euiqL

Zdjęcie przedstawia kasetę magnetofonową w czarnej, przezroczystej, plastikowej obudowie. Wewnątrz widoczne są dwie obrotowe szpule, na jedną nawinięta jest znaczna część taśmy magnetycznej, na drugą tylko niewielki fragment.

Chrom na $\text{VI}$ stopniu utlenieniastopień utlenienia pierwiastkastopniu utlenienia tworzy z tlenem pomarańczowoczerwony (czerwonobrunatny) tlenek, który ma charakter kwasowy – reaguje więc z zasadami, ale nie z kwasami.

RX0KGbB0lGUkG

Na zdjęciu widoczne jest szklane okrągłe naczynie, na dnie którego umieszczona jest brunatnoczerwona, grudkowata substancja.

Ponadto tlenek chromu($\text{VI}$) ma właściwości kwasotwórcze, czyli tworzy istniejące tylko w postaci wodnych roztworów kwasy: chromowy($\text{VI}$) –${\text{ H}}_2{\text{CrO}}_4$ i dichromowy($\text{VI}$) – ${\text{H}}_2{\text{Cr}}_2{\text{O}}_7$.

Co więcej, w roztworach wodnych mogą tworzyć się również kwasy polichromowe($\text{VI}$). Jak już zostało wspomniane, kwasy te nie występują w stanie wolnym, a tylko w postaci wodnych roztworów. Jako wolne, mogą za to występować ich sole: chromiany($\text{VI}$)chromiany($\text{VI}$)chromiany($\text{VI}$) i dichromiany($\text{VI}$)dichromiany($\text{VI}$)dichromiany($\text{VI}$).

Roztwory wodne zawierające jony chromianowe($\text{VI}$) – ${{\text{CrO}}_4}^{2-}$ – mają barwę żółtą, a te posiadające jony dichromianowe($\text{VI}$) – ${\text{Cr}}_2{{\text{O}}_7}^{2-}$ – barwę pomarańczową. Pomiędzy nimi ustala się równowaga. W roztworach o odczynie kwasowym dominują jony ${\text{Cr}}_2{{\text{O}}_7}^{2-}$, a w roztworach o odczynie zasadowym jony ${{\text{CrO}}_4}^{2-}$.

Rg3PwaNtx5eTJ

Ilustracja przedstawia równowagę chromian(<math aria‑label="sześć">VI) – dwuchromian(<math aria‑label="sześć">VI) w zależności od środowiska. W środowisku zasadowym, na przykład $\text{KOH}$, w roztworze obecne są jony ${{\text{CrO}}_4}^{2-}$ warunkujące żółty kolor, podczas gdy w środowisku kwasowym, na przykład ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ , występują jony ${\text{Cr}}_2{{\text{O}}_7}^{2-}$ warunkujące pomarańczowy kolor.

RSWFXaLMtj4g1

Zdjęcie przedstawia rozsypany na białej kartce żółty proszek.

RN0APQAlgzeBQ

Ilustracja przedstawia ciemnopomarańczowe, drobne kryształy dichromianu(<math aria‑label="sześć">VI) potasu znajdujące się w metalowej miseczce.

W laboratorium zakwaszone roztwory, które zawierają jony dichromianowe($\text{VI}$), stanowią użyteczne środki utleniające.

Reakcja redukcji przebiega zgodnie z równaniem:

Przykładem takiej reakcji może być redukcja etanolu przy użyciu dichromianu($\text{VI}$) potasu:

Ciekawostka

Zmiana barwy jest bardzo charakterystyczna i łatwa do zaobserwowania, dlatego była wykorzystywana w alkomatach. Dichromian($\text{VI}$) potasu lub amonu utleniał w nich alkohol, a sam redukował się do związków chromu($\text{III}$). Zmiana barwy była rejestrowana przez czujnik, który obliczał zawartość alkoholu w wydychanym powietrzu, na podstawie barwy powstałego związku.

Ta metoda nie jest już wykorzystywana, ponieważ dichromian($\text{VI}$) potasu jest silnym utleniaczem. Stąd wiele związków, które posiadają grupę hydroksylową, mogą być przez niego utlenione, dając fałszywie pozytywne wyniki. Ponadto związki chromu($\text{VI}$) są toksyczne.

R1KE3jfTGskAn

Zdjęcie przedstawia metalową walizeczkę, obok której umieszczony jest alkomat w czarnej obudowie, kluczyki samochodowe i dwa kieliszki.

R1afe7DicxPJ8

Ilustracja przedstawia model kulkowy anionu ${{\text{CrO}}_4}^{2-}$. Do szarej kulki przyłączone są cztery kulki czerwone. Przy każdej kresce oznaczającej wiązanie znajduje się dodatkowa linia przerywana.

R1LRG67LkOX1Q

Ilustracja przedstawia model kulkowy anionu ${\text{Cr}}_2{{\text{O}}_7}^{2-}$. Do szarej kulki przyłączone są cztery kulki czerwone. Przy każdej kresce oznaczającej wiązanie znajduje się dodatkowa linia przerywana. Jedna z kulek czerwonych jest „wspólna” i łączy się z obiema kulkami szarymi.

Ciekawostka

Reakcję rozkładu dichromianu($\text{VI}$) amonu wykorzystuje się często podczas pokazów chemicznych, ponieważ jest ona bardzo widowiskowa. Doświadczenie przedstawiane jest jako „wybuch wulkanu”.

R159E5QiBFBtY

Ilustracja przedstawia doświadczenie pod tytułem „Wybuch wulkanu”. Czerwony ogień i iskry wydzielają się znad ciemnej osłony.

Ciekawostka

Roztwór dichromianu($\text{VI}$) potasu jest często stosowanym utleniaczemutleniaczutleniaczem. Jego roztwór w kwasie siarkowym nazywany jest chromianką i ma bardzo silne właściwości utleniające. Do niedawna była ona masowo stosowana w laboratoriach do mycia szkła, w celu usunięcia pozostałości substancji organicznych, zwłaszcza do odtłuszczania. Obecnie jej stosowanie jest zabronione, ponieważ jest silnie żrąca, a związki chromu na stopniu utlenienia $\text{+VI}$ są rakotwórcze. Związki organiczne usuwa się ze szkła za pomocą kąpieli w ługach (np. stężone roztwory $\text{NaOH}$ lub $\text{KOH}$).

RPRGM5AnH1der

Zdjęcie przedstawia dużą zlewkę wypełnioną do połowy pomarańczową cieczą.

Słownik

Bibliografia

Atkins P., Jones L., Chemia ogólna, Warszawa 2004.

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1977.

Czerwińska A., Jelińska‑Kazimierczuk M., Kuśmierczyk K., Chemia 1. Podręcznik, s. 297–327, Warszawa 2002.

Hasssa R., Mrzigod A., Mrzigod J., Sułkowski W., Chemia 2, s. 326‑335, Warszawa 2003.