Bài giảng Hóa học - Chương 12: Nhóm VIb

CHƯƠNG 12. NHÓM VIB Cr Mo W Crom Molipden Vonfram-Tungsten [Ar]3d54s1 [Kr]4d55s1 [Xe]4f145d46s2 III VI VI 24 42 74I1,eV 6.76 7.10 7.98I2,eV 16.49 16.15 17.70I3,eV 30.95 27.13 24.08rA, A 1.27 1.39 1.40E3+/E, V - 0.74 - 0.2 - 0.15Một số đặc điểm chungCấu hình e khá giống nhau nhưng AO-d của Cr, Mo điền đầy một nửa  BỀN.I3 lớn  ít khả năng tạo liên kết ion với số OXH lớn hơn 2.rA của Mo-W gần giống nhau do sự co La (Zr-Hf, Nb-Ta)  tính chất giống nhau hơn so với Cr. Không tồn tại chúng trong tự nhiên.Có số OXH từ 0+5. Cr có số OXH đặc trưng nhất là +3, kém nhất là +6; Mo, W đặc trưng nhất là +6. Giống S ở số OXH +6.Tạo anion của poliaxit.NỘI DUNGĐƠN CHẤTTính chất lý họcTính chất hóa họcỨng dụngTrạng thái tự nhiên, điều chếHỢP CHẤTOxitMuốiCấu trúc tinh thể lập phương tâm khốiLà kim loại, màu trắng ánh xám, nhiệt độ nóng chảy caoNguyên chất dễ chế hóa cơ học; lẫn vết tạp chất C, N, H, O thì cứng, giòn.TÍNH CHẤT LÝ HỌC Mp Bp ΔHR-L d Moxo Hg=1 oC oC kJ/mol g/cm3Cr 1875 2197 368.2 7.2 5 7.1Mo 2610 5560 669.4 10.2 5.5 20.2W 3410 5900 878.6 19.3 4.5 19.3TÍNH CHẤT LÝ HỌCTheo thuyết liên kết trong kim loại, trong tinh thể kim loại thường chỉ có 1 hoặc 2 e dẫn, các e hóa trị còn lại ghép đôi tạo liên kết cộng hóa trị. Độ bền liên kết trong tinh thể kim loại tăng do liên kết cộng hóa trị là nhiều nhất bởi số e trên AO-d độc thân.Đều nặng, dẫn điện-nhiệt tốt, khó nóng chảy (đứng đầu trong 3 dãy kim loại chuyển tiếp), khó sôi.W khó nóng chảy nhất được dùng làm sợi tóc bóng đèn, âm cực và đối âm cực của ống phát tia X.Mo có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn W dùng làm chân treo sợi tóc bóng đèn.Thép đặc biệt chứa Cr, Mo, W đều tăng độ cứng, độ bền nhiệt, bền ăn mòn và bền hóa.Vi lượng Mo cần cho sự lớn và phát triển của cây và vi khuẩn nốt sần. Vi lượng Mo trong động vật liên quan đến hoạt động một số enzim (xantinoxidazo).TÍNH CHẤT LÝ HỌC90% Mo, 85% W trong công nghiệp để chế tạo THÉP ĐẶC BIỆT.Thép 3-4% Cr làm dụng cụ.Thép 20%W làm cắt gọt.Thép không rỉ: 18-25%Cr+0.14%Ni+0.8%TiHợp kim Nicrom 10%Cr+25%Fe+2%Mn+63%Ni làm dây đốt lò điện.Thép 60%Cr+5%Mo rất bền axit.Hợp kim W-Mo thay thế Pt.Hợp kim Al-W chế tạo động cơ ôtô, máy bay.Hợp kim siêu cứng Stelit 20-35%Cr+35-55%Co+9-15%W+4-15%Fe+2%C cứng như kim cương dùng làm dụng cụ cắt gọt tốc độ cao.Hợp kim nặng 90%W+6%Ni+4%Cu có tỷ trọng ~ 18 dùng để ngăn tia phóng xạ tốt hơn Pb.TÍNH CHẤT LÝ HỌCĐộ hoạt động hóa học kém, giảm dần từ trên xuống trong nhómỞ nhiệt độ thường bền trong không khí, hơi ẩm, khí cacnonic do lớp màng oxit mỏng và bền bảo vệ bề mặtCr tấm cháy 1800oC; mạ 5 μm để chống rỉTÍNH CHẤT HÓA HỌCF phản ứng ngay nhiệt độ thường tạo các florua CrF4, CrF5, MoF6, WF6 Phản ứng với Cl khi nóng; Phản ứng với Br chỉ có Cr và Mo; Phản ứng với I thì chỉ Cr. Hợp chất Mo, W có số OXH max, còn Cr thấp hơn.CrH, CrH2 không bền, phân hủy khi đun nóng. Cr hấp thụ đến 5 % nguyên tử H; Mo, W hấp thụ H ở > 1200 oCỞ nhiệt độ cao đều phản ứng với N, C, Si, B, S, P tạo hợp chất có thành phần khác nhau. Các nitrua, cacbua là hợp chất kiểu xâm nhập có thành phần khác nhau, độ cứng rất lớn  truyền độ cứng cho hợp kim siêu cứngĐều bền với nước. Mo, đặc biệt W bền với nhiều axit.Trong dãy thế khử, Cr-Mo-W đều đứng trước H nhưng Mo-W rất gần H.Cr có thể tác dụng với các axit H2SO4, HCl loãng do thế khử chuẩn nhỏ hơn 0, ban đầu phản ứng chậm do lớp màng oxit bảo vệ, khi đun nóng màng oxit tăng sẽ dễ phản ứng với; HNO3 đặc nguội gây thụ động cho CrTrên 600-800 oC, cả Cr-Mo-W tác dụng với H2O giải phóng H2. Cr có thể tác dụng với các axit H2SO4, HCl loãng do thế khử chuẩn nhỏ hơn 0; HNO3 đặc nguội gây thụ động cho CrMo phản ứng được với HNO3Cr, Mo đều bị thụ động hóa giống Al, Fe trong dung dịch đặc-nguội của HNO3, H2SO4.Mo, W hòa tan nhanh trong hỗn hợp axitKhông tan trong DD kiềm, tan trong kiềm nóng chảy với nitrat, clorat tạo thành cromat, molipdat, vonframatCromit Fe(CrO2)2, molipdenit MoS2, vonfamit (Fe,Mn)WO4, selit CaWO4Khử C để chế tạo ferocrom, feromolipden, ferovonfram; Điện phân dung dịch; Nhiệt nhôm; Khử H các oxit TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN, ĐIỀU CHẾCr. Louis Vauquelin, người Pháp, điều chế năm 1797. Chrome, tiếng Hilạp nghĩa là màu sắc.Mo. Carl Scheele, người Thụy điển, chế hóa quặng molipden tách được MoO3. Hjelm, người Thụy điển, năm 1790 dùng than gỗ khử MoO3 thành Mo. Tiếng Hilạp Mo nghĩa là chì vì khoáng vật MoS2 molipdenit giống khoáng Galen của chì khi vạch lên nền trắng thì để lại vạch đen.W. Cũng Carl Scheele năm 1781 tách được WO3 từ khoáng CaWO4 silit. 1783 hai anh em Jose-Frausto d’Elhuyar, Tây ban nha, tách được W và xác định tính chất.TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN, ĐIỀU CHẾChủ yếu là cấu tử của hợp kim; Cr dùng để mạThép không rỉ, thép chịu axit, chịu nhiệt đều chứa Cr; Mo làm tăng tính bền nhiệtAnot, catot, lưới, đầu vào dòng điện, dây tóc bóng đèn trong đèn điện tử, đèn đốt nóng, ống phát tia X, đèn phát sáng đều chế tạo bằng W tinh khiết. WC rắn gần bằng kim cương, khó nóng chảy, chịu mài mòn cao để chế tạo hợp kim công cụ.Các hợp kim của chúng chứa Ti, Tl, Nb, C để chế tạo chi tiết dụng cụ cắt gọt, khoan.MoS2 là chất bôi trơn rất tốt Hợp kim W-Co-Cr có độ rắn cao, bền mài mòn, chịu nhiệtHợp kim W-Cu-Ag có tính dẫn điện, nhiệt tốt, bền với mài mòn để chế tạo chi tiết cầu dao, công tắc, điện cực hàn điểmDây W, thanh W dùng cho lò điện nhiệt độ caoỨNG DỤNGGradeCCrMoWVCoT-10.75--18.01.1-M-20.954.25.06.02.0-M-71.003.88.71.62.0-M-421.103.89.51.51.28.0Hastelloy is the registered trademark name of Haynes International, Inc. The trademark is applied as the prefix name of a range of over twenty different highly corrosion resistant metal alloys loosely grouped by the metallurgical industry under the material term “superalloys” or “high performance alloys”. HỢP CHẤTOxit: Hợp chất Cr(III) có nhiều tính chất giống Al(III): không tan trong nước, lưỡng tínhCr2O3 khi nung ở nhiệt độ cao  trơ với axit và kiềm (trừ khi nấu nóng chảy giống αAl2O3)CrCl6.6H2O, Cr2(SO4)3.18H2O, KCr(SO4)2.12H2O; dễ tan trong nước và bị thủy phân giống Al(III); Anion gốc axit yếu giúp thủy phân hoàn toànHợp chất Cr(III) có tính chất khác Al(III) về màu sắc Tên chromium xuất phát từ chromus-Hylạp, có nghĩa là màu sắcCr(OH)3 lưỡng tínhIn acidIn baseSố OXH max là Cr(VI) nên Cr(III) có tính chất KH, đặc biệt khi trong môi trường kiềmAnhidrit cromicAxit cromicAxit cromicAxit dicromicCr2O3 dùng chế tạo sơn màu, nhuộm màu cho thủy tinh và gốm sứ; thành phần vật liệu đánh bóngCác muối cromat và đicromat đều dễ tan.K2CrO4 màu vàngK2Cr2O7, Na2Cr2O7.2H2O màu đỏ da cam, dùng trong công nghiệp thuộc da, diêm, dệt, làm chất oxi hóaK2Cr2O7+H2SO4 đặc có tính oxi hóa mạnh  làm chất tẩy rửa dụng cụ thủy tinh, gốm sứHợp chất Cr(VI) đều rất độcCác trioxit MoO3-trắng, WO3-vàng chanh đều ít tan trong nước, dễ tan trong kiềm để tạo hợp chất molipdat, vonfamatCrO3 phân hủy ở 200 oC; MoO3, WO3 thăng hoa 1000 oC không phân hủyCrO3 là chất oxi hóa mạnh nên làm cháy C2H5OH và ete khi tiếp xúcHợp chất quan trong của Mo là H2MoO4 và muốiHợp chất của W giống Mo, quan trọng là H2WO4 và muối