I- VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO
1. Vị trí của crom trong bảng tuần hoàn
Crom là kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm $VIB$, chu kì $4$, có số hiệu nguyên tử là $24$.
2. Cấu tạo của crom
Nguyên tử crom có $24$ electron, được phân bố thành $4$ lớp: lớp thứ nhất có $2e$, lớp thứ hai có $8e$, lớp thứ ba có $13e$ và lớp ngoài cùng có $1e$. Crom là nguyên tố $d$, có cấu hình electron nguyên tử $1s^22s^22p^63s^23p^63d^54s^1$, hoặc viết gọn là $[Ar]3d^54s^1$ và viết dưới dạng ô lượng tử là:
Những kim loại nhóm $A$, như kim loại kiềm (nhóm $IA$), kim loại kiềm thổ (nhóm $IIA$) và nhôm (nhóm $IIIA$) chỉ có electron lớp ngoài cùng tham gia phản ứng hóa học và trong hợp chất, chúng có số oxi hóa không đổi. Khác với chúng, nguyên tử crom khi tham gia phản ứng hóa học không chỉ có electron ở phân lớp $4s$, mà có cả electron ở phân lớp $3d$. Do đó, trong các hợp chất, crom có số oxi hóa biến đổi từ $+1$ đến $+6$. Phổ biến hơn cả là các số oxi hóa $+2, +3, +6$. Bảng dưới đây cho biết một số đại lượng đặc trưng của crom:
Crom có cấu tạo mạng tinh thể lập phương tâm khối.
Crom có màu trắng ánh bạc, rất cứng (rạch được thủy tinh, cứng nhất trong số các kim loại, độ cứng chỉ kém kim cương), khó nóng chảy $(t_{nc}1890)$. Crom là kim loại nặng, có khối lượng riêng là $7,2 g/cm^3$.
III- TÍNH CHẤT HÓA HỌC
1. Tác dụng với phi kim
Giống như kim loại nhôm, ở nhiệt độ thường trong không khí, kim loại crom tạo ra màng mỏng crom $(III)$ oxit có cấu tạo mịn, đặc chắc và bền vững bảo vệ. Ở nhiệt độ cao, crom khử được nhiều phi kim.
Thí dụ: \[\begin{gathered}
4\mathop {Cr}\limits^0 + 3{O_2}\xrightarrow{{{t^0}}}2{\mathop {Cr}\limits^{ + 3} _2}{O_3} \\
2\mathop {Cr}\limits^0 + 3C{l_2}\xrightarrow{{{t^0}}}2\mathop {Cr}\limits^{ + 3} C{l_3} \\
\end{gathered} \]
2. Tác dụng với nước
Crom có thế điện cực chuẩn nhỏ $(E^0_{Cr^{3+}/Cr}=-0,74 V)$, âm hơn so với thế điện cực hiđro ở $pH=7 (E^0_{H_2O/H_2}=-0,41 V)$. Tuy nhiên trong thực tế crom không tác dụng được với nước do có màng oxit bảo vệ.
3. Tác dụng với axit
Trong dung dịch $HCl, H_2SO_4$ loãng nóng, màng oxit bị phá hủy, crom khử ion $H^+$ tạo ra muối $Cr(II)$ và khí hiđro.
\[\mathop {Cr}\limits^0 + 2HCl\xrightarrow{{}}\mathop {Cr}\limits^{ + 2} C{l_2} + {H_2} \uparrow \]
Tương tự nhôm, crom không tác dụng với axit $HNO_3$ và $H_2SO_4$ đặc, nguội mà bị thụ động bởi các axit.
IV- ỨNG DỤNG
Crom có nhiều ứng dụng thiết thực trong công nghiệp và trong đời sống.
Trong công nghiệp, crom được dùng để sản xuất thép:
- Thép chứa từ $2,8 - 3,8\%$ crom có độ cứng cao, bền, có khả năng chống gỉ.
- Thép có chứa $18\%$ crom là thép không gỉ (thép inoc).
- Thép chứa từ $25 - 30\%$ crom có tính siêu cứng, dù ở nhiệt độ cao.
Trong đời sống, nhiều đồ vật bằng thép được mạ crom. Lớp mạ crom vừa có tác dụng bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn, vừa tạo vẻ đẹp cho đồ vật. Thí dụ: bộ đồ ăn, dụng cụ nhà bếp và những đồ vật khác được mạ crom.
V- SẢN XUẤT
Trong tự nhiên không có crom ở dạng đơn chất mà chỉ có ở dạng hợp chất (chiếm $0,03\%$ khối lượng vỏ Trái Đất). Hợp chất phổ biến nhất của crom là quặng cromit $FeO.Cr_2O_3$. Quặng này thường có lẫn $Al_2O_3$ và $SiO_2$.
Oxit crom $(Cr_2O_3)$ được tách từ quặng. Sau đó điều chế crom bằng phương pháp nhiệt nhôm:
$$Cr_2O_3+2Al \xrightarrow{{{t^0}}} 2Cr+Al_2O_3$$
Bằng phương pháp này, crom được điều chế được có độ tinh khiết từ $97 - 99\%$, tạp chất chủ yếu là nhôm, sắt, silic.