Struktura kwasu chromowego, właściwości, uzyskiwanie, zastosowania

On kwas chromowy lub h₂Cro₄ Kwas związany z tlenkiem chromu (VI) lub tlenkiem CRO jest teoretycznie₃. Ta denominacja wynika z faktu, że w kwaśnych roztworach wodnych tlenku chromu gatunek H₂Cro₄ Jest obecny z innymi gatunkami chromu (vi).

Tlenek kromowy₃ Nazywa się to również bezwodnym kwasem chromowym. Cro₃ Jest to czerwonawe lub fioletowe brązowe ciało, które jest uzyskiwane podczas leczenia roztworów dichromianu potasu k₂Cr₂ALBO₇ Z kwasem siarkowym H₂południowy zachód₄.

Zmiażdżki tlenku kromowego₃ W tyglu. Rando Tuikene [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)]. Źródło: Wikipedia Commons.

Wodne roztwory tlenku chromu doświadczają równowagi niektórych gatunków chemicznych, których stężenie zależy od pH roztworu. Podstawowe pH dominują jony cromate cro₄^2-, Podczas gdy jony kwasu hcro dominują₄^- i Cr Dicromato₂ALBO₇^2-. Szacuje się, że kwas kwaśny występuje również kwas chromowy H₂Cro₄.

Ze względu na jego wielką moc utleniania roztwory kwasu chromowego stosuje się w chemii organicznej do wykonywania reakcji utleniania. Są również stosowane w procesach elektrochemicznych w leczeniu metali, aby nabierać odporności na korozję i zużycie.

Niektóre materiały polimerowe są również traktowane kwasem chromowym w celu poprawy przyczepności do metali, obrazów i innych substancji.

Roztwory kwasu chromowego są bardzo niebezpieczne zarówno dla ludzi, jak i większości zwierząt i środowiska. Z tego powodu odpady ciekłe lub stałe, w których stosuje się kwas chromowy, w celu wyeliminowania resztek chromu (VI) lub w celu odzyskania wszystkiego obecnego chromu i regeneracji kwasu chromowego w celu ponownego użycia go.

[TOC]

Struktura

Cząsteczka kwasu chromowego h₂Cro₄ Jest tworzony przez cromato cro ion₄^2- i dwa jony wodoru h⁺ Zjednoczeni do tego. W jonie chromatu pierwiastek chromowy jest w stanie utleniania +6.

Struktura przestrzenna jonu chromianu jest czworościenna, gdzie chrom znajduje się w środku, a tlen zajmuje cztery wierzchołki czworościanu.

W atomach wodoru kwasu chromowego znajdują się obok tlenu. Z czterech wiązań chromu z atomami tlenu, dwa są podwójne, a dwa są proste, ponieważ mają zjednoczone z nimi hydrogeny.

Struktura kwasu chromowego h₂Cro₄ gdzie obserwuje się czworościenną formę chromianu i jego podwójnych wiązań. Neuropeker [domena publiczna]. Źródło: Wikipedia Commons.

Z drugiej strony tlenek cro -croomiczny₃ Ma atom chromowy utleniający +6 otoczony tylko trzema atomami tlenu.

Nomenklatura

- Kwas kromowy h₂Cro₄

- Kwas tetraoksochromowy h₂Cro₄

- Tlenek kromowy (bezwodny kwas chromowy) cro₃

- CRO TRIOROKEK CHROMU (bezwodny kwas chromowy)₃

Nieruchomości

Stan fizyczny

Anhydro lub chromowy kwas chromowy jest krystalicznym stałą fioletu do czerwonego

Waga molekularna

Cro₃: 118,01 g/mol

Temperatura topnienia

Cro₃: 196 ° C

Powyżej jego temperatury topnienia jest niestabilne termicznie, traci tlen (jest zmniejszony), aby podać tlenek chromu (iii) cr₂ALBO₃. Rozkłada się w około 250 ° C.

Gęstość

Cro₃: 1,67-2,82 g/cm³

Rozpuszczalność

Cro₃ Jest bardzo rozpuszczalny w wodzie: 169 g/100 g wody w 25 ° C.

Jest rozpuszczalny w kwasach mineralnych, takich jak siarka i azot. Alkohol rozpuszczalny.

Inne właściwości

Cro₃ Jest bardzo higroskopowy, jego kryształy są pyszne.

Kiedy cro₃ Rozpuszcza się w wodzie, tworzy silnie kwaśne roztwory.

Może ci służyć: tytan: historia, struktura, właściwości, reakcje, zastosowania

Jest to bardzo silny utleniacz. Tlen energicznie organiczna materia w prawie wszystkich jej formach. Atakuje materiał, skórę i trochę tworzyw sztucznych. Większość metali atakuje również.

Jest silnie trujący i bardzo irytujący ze względu na swój duży potencjał utleniający.

Chemia roztworów wodnych, w których występuje kwas chromowy

Tlenek kromowy₃ Szybko rozpuszcza się w wodzie. W roztworze wodnym chrom (VI) może istnieć w różnych postaciach jonowych.

PH> 6,5 lub w roztworze alkalicznym Chrome (VI) nabywa formę jonów Cromato₄^2- żółty.

Jeśli pH jest zmniejszone (1 < pH < 6,5) el cromo (VI) forma principalmente el ion HCrO₄^- , które mogą dimeryzować jon dicromato cr₂ALBO₇^2-, A rozwiązanie staje się pomarańczowe. Przy pH od 2,5 do 5,5 dominującymi gatunkami są hcro₄^- i cr₂ALBO₇^2-.

Struktura jonów dicromianu Cr₂ALBO₇^2- który jest obok dwóch jonów sodu na⁺. Capacio [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)]. Źródło: Wikipedia Commons.

Równowagi, które występują w tych rozwiązaniach, gdy pH spadnie, są następujące:

Cro₄^2- (jon chromaty) + h⁺ ⇔ Hcro₄^-

Hcro₄^- + H⁺ ⇔ h₂Cro₄ (kwas chromowy)

2hcro₄^- ⇔ Cr₂ALBO₇^2- (Jon dicromate) + h₂ALBO

Równowagi te występują tylko wtedy, gdy kwas dodany do obniżenia pH jest₃ lub HCLO₄, Ponieważ z innymi kwasami powstają różne związki.

Kwaśne roztwory dichromianu są bardzo energetycznymi środkami utleniającymi. Ale w roztworach alkalicznych jon chromianu jest znacznie mniej utleniający.

Uzyskanie

Według konsultowanych źródeł, jeden ze sposobów uzyskania tlenku cro cromic₃, Polega to na dodaniu kwasu siarkowego do wodnego roztworu sodu lub dichromianu potasu, tworząc osad z czerwoną pomarańczową.

Kwas kromowy lub kwas chromowy. Himstakan [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)]. Źródło: Wikipedia Commons.

Kwas kromowy h₂Cro₄ Występuje w wodnych roztworach tlenku chromu w kwaśnej pożywce.

Kwas chromowy

W utlenianiu związków chemicznych

Ze względu na silną zdolność utleniającą kwas chromowy był stosowany od dłuższego czasu i z powodzeniem utleniania związków organicznych i nieorganicznych.

Wśród niezliczonych przykładów są: umożliwia utlenianie pierwotnych alkoholi na aldehydo i te do kwasów karboksylowych, alkoholi wtórne do ketonów, toluen do kwasu benzoesowego, etylobenzenu do acetofenonu, trifenylogenicznego do trifenylokarbinolu, kwasu o kwasie o benzoos₂, kwas szczawiowy do CO₂, Kwas mlekowy do acetaldehydu i CO₂, Wiara żelazna²⁺ Wiara wiary żelaza³⁺, jon jodowy do jodu itp.

Umożliwia konwersję podsumowania azotu na złożony nitro, siarki do sulfonów. Interweniuje w syntezie ketonów na podstawie alkenów, gdy utleniał hydroborowane alken.

Związki bardzo odporne na zwykłe utleniacze, takie jak tlen lub₂ lub nadtlenek wodoru H₂ALBO₂, Są one utleniane przez kwas chromowy. Tak jest w przypadku niektórych heterocyklicznych bastessów.

W procesach anodowania metalu

Anodyzacja kwasu chromowego jest obróbką elektrochemiczną, która dotyczy aluminium w celu ochrony go przez wiele lat przed utlenianiem, korozją i zużyciem.

Proces anodowania obejmuje tworzenie elektrochemiczne warstwy tlenku glinu lub tlenku glinu na metalu. Ta warstwa jest następnie uszczelniana w gorącej wodzie, która osiąga się przez konwersję do trójstronnego tlenku aluminiowego.

Uszczelniona warstwa tlenku jest gruba, ale jest strukturalnie słaba i niezbyt satysfakcjonująca dla kolejnych związków klejących. Jednak dodając niewielką ilość kwasu chromowego do wody uszczelniającej, opracowano powierzchnię, która może tworzyć dobre wiązania.

Może ci służyć: prawo dotyczące ochrony materii

Kwas chromowy w wodzie uszczelniającej rozpuszcza część grubej struktury komórek typu i pozostawia cienki, mocny, mocno przymocowany do tlenku aluminium, do którego kleje przyklejają się i tworzą mocne i trwałe stawy.

Anodyzacja kwasem chromowym dotyczy również tytanu i jego stopów.

W trakcie konwersji chemicznej

Kwas chromowy stosuje się w procesach powlekania metali przez konwersję chemiczną.

Podczas tego procesu metale są zanurzone w roztworach kwasu chromu. To reaguje i częściowo rozpuszcza osadzanie powierzchni jednocześnie cienką warstwę złożonych związków chromu, które oddziałują z metalem podstawowym.

Proces ten nazywany jest powłoką konwersji chromatów lub chromem konwersji.

Metale, które są ogólnie poddawane chromowi konwersji, to różne rodzaje stali, takie jak stal węglowa, stal nierdzewna i stal pokryta cynkiem oraz kilka metali nieżeralnych, takich jak stopy magnezu, stopy cyny, stopy aluminium, miedź, kadm, kadm, kadm Mangan i srebro.

To zabieg zapewnia korozję i odporność na jasność na metal. Wyższe pH procesu większa odporność na korozję. Temperatura przyspiesza reakcję kwasową.

Można zastosować powłokę różnych kolorów, takich jak niebieski, czarny, złoty, żółty i przezroczysty. Zapewnia również lepsze przestrzeganie metalowej powierzchni w kierunku obrazów i klejów.

Na erodowanej lub posiekanej powierzchni

Roztwory kwasu chromowego stosuje się w przygotowaniu powierzchni materiału termoplastycznego, termosytowych polimerów i elastomerów do późniejszej powlekania obrazami lub klejem.

H₂Cro₄ osiąga wpływ na chemię powierzchni i jej strukturę, ponieważ pomaga zwiększyć jego szorstkość. Połączenie ukąszeń i utleniania zwiększa penetrację klejów, a nawet może powodować zmiany właściwości polimeru.

Zastosowano go do erodowania rozgałęzionego polietylenu o niskiej gęstości, wysokiej gęstości i liniowym polipropylenowym polietylenem.

Jest często używany w branży elektro-receipt lub galwanoplastyki, aby ułatwić przyczepność metalowo-polimerową.

W kilku zastosowaniach

Kwas chromowy stosuje się jako drewniany środek konserwujący, również w materiałach magnetycznych i do katalizy reakcji chemicznych.

Odzyskiwanie kwasu kromowego

Istnieje wiele procesów, które wykorzystują kwas chromowy i generują prądy lub reszty zawierające chrom (III), których nie można odrzucić, ponieważ mają one chromowe jony (VI), które są bardzo toksyczne lub ponowne wykorzystanie, ponieważ stężenie jonów chromatu jest bardzo niskie.

Jego dyspozycja wymaga chemicznej redukcji chromatów do chromu (III), a następnie opadów wodorotlenkowych i filtracyjnych, co generuje dodatkowe koszty.

Z tego powodu zbadano różne metody usuwania i odzyskiwania chromatów. Oto niektóre z nich.

Poprzez użycie żywic

Przez wiele lat stosowano żywice wymiany jonowej do oczyszczania wody zanieczyszczonej chromatem. Jest to jedno z zabiegów zatwierdzonych przez amerykańską Agencję Ochrony Środowiska lub EPA (akronim dla angielskiego Agencja Ochrony Środowiska).

Ta metoda umożliwia odzysk stężonego kwasu chromowego, ponieważ jest ponownie regenerowana z żywicy.

Żywice mogą być silną lub słabą bazą. W silnie podstawowych żywicach chromian można usunąć jako jony hcro₄^- i cr₂ALBO₇^2- Są wymieniane z jonami OH^- i Cl^-. W słabo podstawowych żywicach, na przykład siarczanu, jony są wymieniane z SOS₄^2-.

Może ci służyć: nepelometria

W przypadku silnie podstawowych żywic R- (OH) reakcje globalne są następujące:

2roh + hcro₄^- + H⁺ ⇔ r₂Cro₄ + 2h₂ALBO

R₂Cro₄ + 2hcro₄^- ⇔ 2rhcro₄ + Cro₄^2-

R₂Cro₄ + Hcro₄^- + H⁺ ⇔ r₂Cr₂ALBO₇ + H₂ALBO

Dla każdego mol r₂Cro₄ Przekształcenie jednego mol Cr (vi) roztworu jest usuwane, co czyni tę metodę bardzo atrakcyjną.

Po usunięciu chromatów żywica jest traktowana silnie alkalicznym roztworem, aby je zregenerować w bezpiecznym miejscu. Następnie chromaty są przekształcane w stężony kwas chromowy, aby ponownie wykorzystać.

Poprzez regenerację elektrochemiczną

Inną metodą jest elektrochemiczna regeneracja kwasu chromowego, która jest również bardzo wygodną alternatywą. Poprzez tę procedurę chrom (III) jest utleniany utleniany do chromu (VI). Materiał anodowy w tych przypadkach jest najlepiej ołowiany dwutlenek.

Zastosowanie mikroorganizmów do czyszczenia ścieków za pomocą kwasu chromowego

Metodą, która została zbadana i jest nadal badana, jest zastosowanie mikroorganizmów obecnych naturalnie w niektórych ściekach zanieczyszczonych heksawalentnymi jonami chromowymi, które są zawartością roztworów kwasu chromowego.

Szkodliwe ścieki dla środowiska. Autor: OpencLipart-Vectors. Źródło: Pixabay.

Tak jest w przypadku niektórych bakterii obecnych w opalonych wodach ścieków. Te drobnoustroje zostały zbadane i ustalone, że są odporne na chromenty i są również w stanie zmniejszyć chrom (VI) do chromu (III), co jest znacznie mniej szkodliwe dla środowiska i żywych istot.

Z tego powodu szacuje się, że można je stosować jako metodę środowiska dla naprawy i detoksykacji ścieków zanieczyszczonych kwasem chromowym.

Ryzyko kwasu chromowego i tlenek chromu

Cro₃ To nie jest paliwo, ale może zintensyfikować spalanie innych substancji. Wiele twoich reakcji może powodować ogień lub eksplozję.

Cro₃ a roztwory kwasu chromowego są silną drażniącą skórą (mogą powodować zapalenie skóry), oczy (mogą je spalić) i błony śluzowe (mogą powodować oskrzela) i mogą powodować „Pulls Chrome” w układzie oddechowym w układzie oddechowym.

Związki chromowe (VI), takie jak kwas chromowy i tlenek chromowy, są bardzo toksyczne, mutagenne i rakotwórcze dla większości żywych istot.

Bibliografia

1. Bawełna, f. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Zaawansowana chemia nieorganiczna. Czwarta edycja. John Wiley & Sons.
2. LUB.S. National Library of Medicine. (2019). Kwas chromowy. Odzyskane z: Pubchem.NCBI.NLM.Nih.Gov
3. Wegman, r.F. i van Twin, j. (2013). Stopy aluminium i aluminium. 2.5. Proces anodizacji kwasu chromowego. W technikach przygotowania powierzchni do wiązania kleju (wydanie drugie). Odzyskane z naukowym.com.
4. Wegman, r.F. i van Twin, j. (2013). Magnez. 6.4. Przygotowanie stopów magnezu i magnezu przez procesy obróbki kwasu chromowego. W technikach przygotowania powierzchni do wiązania kleju (wydanie drugie). Odzyskane z naukowym.com.
5. Grot, w. (2011). Aplikacje. 5.1.8. Regeneracja kwasu chromowego. W fluorowanych jonomerach (wydanie drugie). Odzyskane z naukowym.com.
6. Swift, k.G. i Booker, J.D. (2013). Proces inżynierii powierzchni. 9.7. Chromowanie. W podręczniku wyboru procesu produkcyjnego. Odzyskane z naukowym.com.
7. Poulson, a.H.C. i in. (2019). Techniki modyfikacji powierzchni PEEK, w tym obróbka powierzchni w osoczu. jedenaście.3.2.1. Trawienie powierzchniowe. W Peek Biomaterials Handbook (wydanie drugie). Odzyskane z naukowym.com.
8. Westheimer, f.H. (1949). Mechanizmy utleniania kwasu chromowego. Recenzje chemiczne 1949, 45, 3, 419-451. Odzyskane z pubów.ACS.org.
9. Tan, h.K.S. (1999). Renowacja kwasu chromowego przez wymianę anionową. The Canadian Journal of Chemical Engineering, tom 77, luty 1999. Pobrano z biblioteki online.Wiley.com.
10. Kabir, m.M. i in. (2018). Izolacja i charakterystyka bakterii redukujących chrom (VI) z ścieków garbników i odpadów stałych. World Journal of Microbiology and Biotechnology (2018) 34: 126. NCBI odzyskało.NLM.Nih.Gov.