Jedną z charakterystycznych cech większości pierwiastków d-elektronowych jest zdolność do tworzenia związków, w których występują na kilku różnych stopniach utlenienia. Zazwyczaj najniższy stopień utlenienia metalu bloku d w jego tlenkach to +II. Jednym z wyjątków są w tym względzie miedziowce, które mogą tworzyć tlenki, w których występują na +I stopniu utlenienia. Wraz z utratą elektronów, a co za tym idzie, zwiększaniem się stopnia utlenienia, zmniejsza się promień jonowy pierwiastka. Zmienia się również charakter wiązania tworzonego przez metal z tlenem. W przypadku niższych stopni utlenienia dominującą formę przyjmuje charakter jonowy wiązańwiązanie jonowejonowy wiązań, natomiast w przypadku wyższych - kowalencyjnywiązanie kowalencyjnekowalencyjny.

Chrom jest pierwiastkiem znajdującym się w 6 grupie układu okresowego. W stanie podstawowym posiada 6 elektronów walencyjnychelektrony walencyjneelektronów walencyjnych znajdujących się na podpowłokach 4s i 3d.

Konfiguracja powłoki walencyjnej: 3dIndeks górny  5 Indeks górny koniec ⁵4sIndeks górny 1¹.

Chrom tworzy stabilne tlenki na +II, +III i +VI stopniu utlenienia. Konfiguracja powłoki walencyjnej dla atomu chromu:

• w przypadku występowania chromu na +II stopniu utlenienia: 4sIndeks górny 0⁰3dIndeks górny 4⁴;

• w przypadku występowania chromu na +III stopniu utlenienia: 4sIndeks górny 0⁰3dIndeks górny 3³;

• w przypadku występowania chromu na +VI stopniu utlenienia: 4sIndeks górny 0⁰3dIndeks górny 0⁰.

Warto zaznaczyć, że elektrony atomu chromu są oddawane najpierw z orbitalu 4s, a następnie z orbitalu 3d, mimo że energia orbitalu 4s jest niższa niż orbitalu 3d. Wynika to z faktu, że obsadzenie tych orbitali przez elektrony wpływa na ich poziom energetyczny. Gdy na orbitalu 3d znajdzie się elektron, wtedy energia orbitalu 3d staje się niższa od energii obsadzonego elektronami orbitalu 4s. Z tego powodu elektrony orbitalu 4s oddawane są w pierwszej kolejności, a dopiero w drugiej kolejności elektrony orbitalu 3d.

Chrom na +II stopniu utlenienia - konfiguracja podpowłoki walencyjnej: 3dIndeks górny 4⁴4sIndeks górny 0⁰

Tlenek chromu(II) $\mathrm{CrO}$

Ze względu na niski stopień utlenienia chromu wiązanie pomiędzy chromem a tlenem ma charakter jonowy, co wpływa na zasadowym charakter chemiczny tego tlenku. Tlenek ten reaguje z kwasami, w wyniku czego otrzymuje się sole chromu(II), np.:

Co ciekawe, tlenek ten, mimo że wykazuje zasadowy charakter chemiczny, to nie jest tlenkiem zasadotwórczym - w normalnych warunkach nie reaguje z wodą z wytworzeniem wodorotlenku.

Chrom na +III stopniu utlenienia - konfiguracja podpowłoki walencyjnej: 3dIndeks górny 3³4sIndeks górny 0⁰

Tlenek chromu(III) ${\text{Cr}}_2{\text{O}}_3$

Wiązanie w tlenku chromu(III) zaliczamy formalnie do jonowych, ale procentowy udział wiązania jonowego jest nieco mniejszy niż w przypadku tlenku chromu(II), a co za tym idzie większy jest udział charakteru kowalencyjnego wiązania. Tlenek chromu(III) wykazuje właściwości amfoteryczne, tzn., że może reagować zarówno z kwasami, jak i zasadami, np.:

Zapamiętaj również, że tlenki amfoteryczne generalnie nie reagują z wodą - w wyniku reakcji tlenku chromu(III) z wodą nie powstaje zatem wodorotlenek chromu(III).

Chrom +VI stopniu utlenienia - konfiguracja podpowłoki walencyjnej: 3dIndeks górny 0⁰4sIndeks górny 0⁰

Charakter wiązania – ze względu na wysoki stopień utlenienia chromu wiązanie $\mathrm{Cr}-\mathrm{O}$ ma charakter kowalencyjny. To sprawia, że tlenek chromu(VI) posiada charakter kwasowy, co oznacza, że może on reagować z zasadami, ale nie może reagować z kwasami:

Tlenek chromu(VI), oprócz kwasowego charakteru, jest również tlenkiem kwasotwórczym. W wyniku jego reakcji z wodą powstają kwasy: kwas chromowy(VI) i dichromowy(VI):

Wraz ze spadkiem charakteru jonowego wiązania i wzrostem charakteru kowalencyjnego zmienia się charakter tlenków - tlenki metali na niższych stopniach utlenienia wykazują charaktery zasadowe, te na pośrednich charaktery amfoteryczne, a tlenki metali o najwyższych stopniach utlenienia posiadają kwasowy charakter chemiczny.

Słownik

Bibliografia

Atkins P., Jones L., Podstawy Chemii, Warszawa 2009.

Bielański A., Podstawy Chemii Nieorganicznej, t. 2, Warszawa 2007.

Pajdowski L., Chemia ogólna, Warszawa 2002.