Группа 6 , пронумерованная по стилю ИЮПАК , представляет собой группу элементов в периодической таблице . Ее членами являются хром (Cr), молибден (Mo), вольфрам (W) и сиборгий (Sg). Все они являются переходными металлами , а хром, молибден и вольфрам являются тугоплавкими металлами .
Электронная конфигурация этих элементов не подчиняется единой тенденции, хотя внешние оболочки коррелируют с тенденциями химического поведения:
"Группа 6" - это новое название ИЮПАК для этой группы; старое название было " группа VIB " в старой системе США (CAS) или " группа VIA " в европейской системе (старая ИЮПАК). Группу 6 не следует путать с группой со старыми перекрестными названиями групп VIA (система США, CAS) или VIB (европейская система, старая ИЮПАК). Эта группа теперь называется группой 16 .
Хром был впервые обнаружен 26 июля 1761 года, когда Иоганн Готтлоб Леманн нашел оранжево-красный минерал в рудниках Березовского на Урале в России , который он назвал «сибирским красным свинцом», и менее чем через 10 лет выяснилось, что это ярко- желтый пигмент. [1] Хотя минерал был ошибочно идентифицирован как соединение свинца с компонентами селена и железа , на самом деле это был крокоит с формулой PbCrO 4 . [1] Изучая минерал в 1797 году, Луи Николя Воклен получил триоксид хрома , смешав крокоит с соляной кислотой , и металлический хром, нагрев оксид в угольной печи год спустя. [2] Он также смог обнаружить следы хрома в драгоценных камнях , таких как рубин или изумруд . [1] [3]
Молибденит — основная руда, из которой сейчас добывают молибден — ранее был известен как молибден, который путали с графитом и часто использовали так, как будто это был графит . Как и графит, молибденит можно использовать для чернения поверхности или в качестве твердой смазки. [4] Даже когда молибден можно было отличить от графита, его все равно путали с галеной (обычной свинцовой рудой), название которой произошло от древнегреческого Μόλυβδος molybdos , что означает свинец . [5] Только в 1778 году шведский химик Карл Вильгельм Шееле понял, что молибден не является ни графитом, ни свинцом. [6] [7] Затем он и другие химики правильно предположили, что это руда нового отдельного элемента, названного молибденом по названию минерала, в котором он был обнаружен. Петер Якоб Хьельм успешно выделил молибден с помощью углерода и льняного масла в 1781 году. [5] [8]
Что касается вольфрама, в 1781 году Карл Вильгельм Шееле открыл, что из шеелита (в то время называвшегося вольфрамом) можно получить новую кислоту — вольфрамовую кислоту . Шееле и Торберн Бергман предположили, что восстановлением этой кислоты можно получить новый металл. [9] В 1783 году Хосе и Фаусто Эльхуяр нашли кислоту из вольфрамита, которая была идентична вольфрамовой кислоте. Позже в том же году в Испании братьям удалось выделить вольфрам путем восстановления этой кислоты древесным углем , и им приписывают открытие этого элемента. [10] [11]
Сиборгий был впервые получен группой ученых под руководством Альберта Гиорсо, работавших в лаборатории Лоуренса в Беркли, штат Калифорния, в 1974 году. Они создали сиборгий, бомбардируя атомы калифорния-249 ионами кислорода-18 до тех пор, пока не был получен сиборгий-263.
В 1800-х годах хром в основном использовался в качестве компонента красок и дубильных солей. Сначала основным источником был крокоит из России , но в 1827 году было обнаружено более крупное месторождение хромита около Балтимора , США . Это сделало США крупнейшим производителем хромовой продукции до 1848 года, когда крупные месторождения хромита были обнаружены около Бурсы , Турция . [12] Хром использовался для гальванопокрытия еще в 1848 году, но это использование стало широко распространенным только с разработкой усовершенствованного процесса в 1924 году. [13]
В течение примерно столетия после его выделения молибден не имел промышленного применения из-за его относительной редкости, сложности извлечения чистого металла и незрелости металлургической подотрасли. [14] [15] [16] Ранние сплавы стали на основе молибдена демонстрировали большие перспективы в своей повышенной твердости, но усилия были затруднены непоследовательными результатами и тенденцией к хрупкости и рекристаллизации. В 1906 году Уильям Д. Кулидж подал патент на придание молибдену пластичности , что привело к его использованию в качестве нагревательного элемента для высокотемпературных печей и в качестве опоры для лампочек с вольфрамовой нитью; образование оксида и деградация требуют, чтобы молибден был физически запечатан или содержался в инертном газе. В 1913 году Фрэнк Э. Элмор разработал процесс флотации для извлечения молибденита из руд; флотация остается основным процессом изоляции. Во время Первой мировой войны спрос на молибден резко возрос; он использовался как в броневых покрытиях, так и в качестве замены вольфрама в быстрорежущих сталях . Некоторые британские танки были защищены 75-мм (3-дюймовой) марганцевой стальной пластиной, но это оказалось неэффективным. Марганцевые стальные пластины были заменены 25-мм (1-дюймовой) молибденовой сталью, что позволило увеличить скорость, маневренность и улучшить защиту. [5] После войны спрос резко упал, пока металлургические достижения не позволили широко развивать мирные применения. Во Второй мировой войне молибден снова приобрел стратегическое значение в качестве замены вольфрама в стальных сплавах. [17]
Во время Второй мировой войны вольфрам играл значительную роль в политических интригах. Португалия , как основной европейский источник этого элемента, подвергалась давлению с обеих сторон из-за своих месторождений вольфрамитовой руды в Панаскейре . Устойчивость вольфрама к высоким температурам и его способность укреплять сплавы сделали его важным сырьем для военной промышленности. [18]
В отличие от других групп, члены этого семейства не демонстрируют закономерностей в своей электронной конфигурации , поскольку два более легких члена группы являются исключениями из принципа Ауфбау :
Большая часть химии наблюдалась только для первых трех членов группы. Химия сиборгиума не очень хорошо изучена, и поэтому остальная часть раздела посвящена только его верхним соседям в периодической таблице . Элементы в группе, как и элементы групп 7–11, имеют высокие температуры плавления и образуют летучие соединения в более высоких степенях окисления . Все элементы группы являются относительно инертными металлами с высокими температурами плавления (1907 °C, 2477 °C, 3422 °C); у вольфрама она самая высокая из всех металлов. Металлы образуют соединения в различных степенях окисления: хром образует соединения во всех степенях окисления от −2 до +6: [19] динатрийпентакарбонилхромат, динатрийдекакарбонилдихромат, бис(бензол)хром , трикалийпентатитроцианохромат, хлорид хрома(II) , оксид хрома(III) , хлорид хрома(IV) , тетрапероксохромат(V) калия и дихлорид хрома(VI) ; то же самое относится к молибдену и вольфраму, но устойчивость состояния +6 возрастает вниз по группе. [19] В зависимости от степеней окисления соединения бывают основными, амфотерными или кислотными; кислотность возрастает с повышением степени окисления металла.
Хром — очень распространенный природный элемент . Это 21-й по распространенности элемент в земной коре со средней концентрацией 100 ppm. Наиболее распространенными степенями окисления для хрома являются нулевое, трехвалентное и шестивалентное состояния. Большая часть природного хрома находится в шестивалентном состоянии. [20] Около двух пятых мирового хрома добывается в Южной Африке , за ней следуют Казахстан , Индия , Россия и Турция . Хром добывают в виде хромитовой руды.
Молибден в основном извлекается из молибденита . Он в основном добывается в США, Китае, Чили и Перу, а общий объем производства составляет 200 000 тонн в год. [21]
Вольфрам не является распространенным элементом на Земле, его средняя концентрация в земной коре составляет 1,5 ppm. Вольфрам в основном встречается в минералах вольфрамите и шеелите , и он обычно никогда не встречается в природе в свободном виде. Крупнейшими производителями вольфрама в мире являются Китай, Россия и Португалия.
Сиборгий — трансурановый элемент , который получается искусственно путем бомбардировки калифорния -249 ядрами кислорода -18. Он искусственный, поэтому в природе не встречается. [22]
Соединения шестивалентного хрома являются генотоксичными канцерогенами . [23] Сиборгий — радиоактивный синтетический элемент, который не встречается в природе; наиболее стабильный известный изотоп имеет период полураспада приблизительно 14 минут.
Группа 6 примечательна тем, что содержит некоторые из единственных элементов в периодах 5 и 6 с известной ролью в биологической химии живых организмов: молибден распространен в ферментах многих организмов, а вольфрам был идентифицирован в аналогичной роли в ферментах некоторых архей , таких как Pyrococcus furiosus . Напротив, и необычно для переходного металла d-блока первого ряда, хром, по-видимому, имеет мало биологических ролей, хотя считается, что он является частью фермента метаболизма глюкозы у некоторых млекопитающих.
{{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )