Хром (Cr): степень окисления, валентность, строение атома
Хром Cr — переходный металл, № 24. Степени окисления: +2, +3, +6; валентность II, III, VI. Электронная формула [Ar]3d⁵4s¹, электроны по уровням: 2, 8, 13, 1. M = 52 г/моль.
| Что | Значение |
|---|---|
| Степень окисления | +2, +3, +6высшая +6, низшая 0 подробнее |
| Валентность | II, III, VIпеременная подробнее |
| Электронная формула | 1s² |
| Строение атома | +24: 24 p⁺, 28 n⁰, 24 e⁻уровни 2, 8, 13, 1 подробнее |
| Молярная масса | 52 г/мольточнее 52,00 подробнее |
| Положение | 4-й период, VIБ группа, d-элемент |
| Характеристика | переходный металл подробнее |
| ЭО по Полингу | 1,66 таблица ЭО |
Какая степень окисления у хрома?
Высшая степень окисления хрома — +6, низшая — 0 (в простом веществе). Характерные значения: +2, +3, +6.
Устойчивые степени окисления хрома — +3 и +6, соединения хрома(II) — сильные восстановители. Хроматы (жёлтые) и дихроматы (оранжевые) содержат хром +6 и переходят друг в друга при смене среды: в кислой устойчив дихромат, в щелочной — хромат.
| Степень окисления | Примеры соединений |
|---|---|
| +2 | CrO, CrCl2 |
| +3 | Cr2O3, Cr(OH)3, CrCl3, Cr2(SO4)3 |
| +6 | CrO3, K2CrO4, K2Cr2O7 |
Задание 3 ЕГЭ: степень окисления и валентность
Какая валентность у хрома?
Валентность хрома — II, III, VI (переменная).
| Валентность | Примеры соединений |
|---|---|
| II | CrO, CrCl2 |
| III | Cr2O3, CrCl3 |
| VI | CrO3, K2Cr2O7 |
Строение атома хрома
Порядковый номер хрома — 24, поэтому заряд ядра +24: в ядре 24 протона и 28 нейтронов (у самого распространённого изотопа ⁵²Cr, массовое число 52).
Вокруг ядра — 24 электрона на четырёх энергетических уровнях: 2, 8, 13, 1. Число уровней равно номеру периода.
Внешний уровень — 4-й, на нём 1 электрон; валентные электроны — 3d⁵4s¹. Неспаренных электронов в основном состоянии — 6.
Схема: +24 Cr )2 )8 )13 )1
Хром — исключение из правила Клечковского: вместо 3d⁴4s² один электрон с 4s переходит на 3d («провал» электрона), и получается 3d⁵4s¹ — наполовину заполненный d-подуровень энергетически выгоднее. Неспаренных электронов шесть.
Задание 1 ЕГЭ: строение атома
Электронная формула хрома
1s²
Сокращённо, через остов благородного газа: [Ar]3d⁵4s¹. В порядке заполнения подуровней: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d⁵.
- Cr²⁺ (22 электрона) [Ar]3d⁴
- Cr³⁺ (21 электрон) [Ar]3d³
Характеристика хрома
По плану: положение в таблице → строение атома → свойства → соединения.
Хром — элемент № 24, 4-й период, VIБ группа, переходный металл.
Электроны по уровням 2, 8, 13, 1: из-за провала электрона на 4s остаётся один электрон, валентные — 3d⁵4s¹.
На холоде хром защищён плёнкой оксида, но при нагревании реагирует с кислородом, галогенами и серой; с разбавленными соляной и серной кислотами даёт соли хрома(II), а концентрированной азотной кислотой пассивируется.
Характер соединений зависит от степени окисления: CrO основный, Cr2O3 и Cr(OH)3 амфотерны, CrO3 кислотный; дихромат калия K2Cr2O7 — сильный окислитель в кислой среде и одна из главных солей в задачах ЕГЭ на окислительно-восстановительные реакции.
Простое вещество — твёрдый голубовато-серебристый металл, самый твёрдый из чистых металлов; им покрывают детали (хромирование).
| Формула | Что это | M, г/моль |
|---|---|---|
| Cr2O3 | оксид хрома(III) — зелёный, амфотерный | 152 |
| K2Cr2O7 | дихромат калия — оранжевый окислитель | 294 |
| K2CrO4 | хромат калия — жёлтый | 194 |
| CrO3 | оксид хрома(VI) — кислотный | 100 |
| Cr(OH)3 | гидроксид хрома(III) — амфотерный | 103 |
Молярная масса хрома
M(Cr) = 52 г/моль
Молярная масса элемента численно равна его относительной атомной массе Ar. В расчётах ЕГЭ её берут округлённой до целого: 52 г/моль.
Вопросы и ответы
Почему у хрома 4s¹, а не 4s²?
Наполовину заполненный d-подуровень (d⁵, пять неспаренных электронов) устойчивее, и одному электрону выгоднее перейти с 4s на 3d. То же происходит у меди (3d¹⁰4s¹), молибдена и серебра — их электронные формулы надо помнить отдельно.
Какая степень окисления хрома в K2Cr2O7?
+6: два атома калия дают +2, семь атомов кислорода — −14, на два атома хрома остаётся +12. В кислой среде дихромат восстанавливается до хрома +3 — раствор из оранжевого становится зелёным.
Почему хром в соляной кислоте даёт CrCl2, а не CrCl3?
Ионы водорода окисляют хром только до +2: Cr + 2HCl = CrCl2 + H2 (без доступа воздуха). На воздухе голубой раствор CrCl2 быстро зеленеет — кислород окисляет хром до +3.
Как хром встречается на ЕГЭ?
- Задание 1: строение атомаВнешние электроны хрома — 3d⁵4s¹, неспаренных в основном состоянии 6: по таким признакам элемент выбирают из ряда.
- Задание 2: периодический законХром — 4-й период, VIБ группа: по положению сравнивают радиус атома, электроотрицательность и металлические свойства с соседями.
- Задание 3: степень окисления и валентностьВысшая степень окисления хрома +6, низшая 0; валентность II, III, VI.
- Задание 4: химическая связьВ простом веществе связь металлическая и решётка металлическая; с активными неметаллами образует ионные соединения.
Соседи хрома в таблице Менделеева
Потренироваться на заданиях
Таблица помогает найти ответ, тренажёр — научиться находить его самому. В кабинете НейроМиши задания ЕГЭ с проверкой и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.
Таблицы по теме
Источники
- ФИПИ: демоверсия, спецификация и кодификатор ЕГЭ 2027 по химии (проект) — задания 1–4: строение атома, периодический закон, степень окисления и валентность, химическая связь
- CIAAW (комиссия IUPAC по изотопам и атомным весам): стандартные атомные веса — атомные и молярные массы
- CIAAW: изотопный состав элементов — самый распространённый изотоп — число нейтронов
- NIST Atomic Spectra Database: основные состояния нейтральных атомов — электронные конфигурации, в том числе исключения с «провалом» электрона