Υδροξείδιο του Χρωμίου Δομή, Ιδιότητες και Χρήσεις



Το υδροξείδιο χρωμίου είναι ένα ανόργανο σύνθετο προϊόν της αντίδρασης μιας βάσης με ένα άλας χρωμίου. Ο χημικός τύπος του ποικίλει ανάλογα με την κατάσταση οξείδωσης του χρωμίου (+2 ή +3, για αυτόν τον τύπο ένωσης). Έχοντας έτσι Cr (ΟΗ)2 για το υδροξείδιο του χρωμίου (II) και το Cr (ΟΗ)3 για το υδροξείδιο του χρωμίου (III).

Για ηλεκτρονικούς λόγους, το Cr2+ είναι πιο ασταθές από το Cr3+, έτσι ώστε το Cr (OH)2 είναι ένας αναγωγικός παράγοντας (χάνει ένα ηλεκτρόνιο να περάσει στο +3). Έτσι, αν και αμφότερα τα υδροξείδια μπορούν να ληφθούν ως ιζήματα, Cr (ΟΗ)3 -που ονομάζεται επίσης χρωμικό υδροξείδιο - είναι η κυρίαρχη ένωση.

Σε αντίθεση με τα υδροξείδια που λαμβάνονται με την απλή διάλυση οξειδίων μετάλλων σε νερό, το Cr (OH)3 δεν συντίθεται από αυτήν την οδό λόγω της κακής διαλυτότητας του χρωμικού οξειδίου (Cr2Ο3, πάνω εικόνα). Ωστόσο, το Cr (OH)3 Θεωρείται ως Cr2Ο3· ΧΗ2Ή, που χρησιμοποιείται ως σμαράγδι πράσινη χρωστική ουσία (Πράσινο Guinet).

Στο εργαστηριακό μέρος του μεταλλικού χρωμίου, το οποίο διαλύεται σε όξινο διάλυμα για τον σχηματισμό του συμπλόκου [Cr (ΟΗ2)6]3+. Αυτό το υδατικό σύμπλοκο αντιδρά τότε με βάση (NaOH ή ΚΟΗ) για να σχηματίσει το αντίστοιχο χρωμικό υδροξείδιο.

Εάν τα προηγούμενα στάδια εκτελούνται υπό συνθήκες που εξασφαλίζουν την απουσία οξυγόνου, η αντίδραση προέρχεται από Cr (ΟΗ)2 (υδροξείδιο του χρωμίου). Στη συνέχεια, απαιτείται διαχωρισμός και αφυδάτωση του κατακρημνισμένου στερεού. Ως αποτέλεσμα, το "αληθινό" Cr (OH) είναι "γεννημένο"3, μια πράσινη σκόνη με δομή πολυμερούς και αβέβαιη.

Ευρετήριο

  • 1 Φυσικές και χημικές ιδιότητες
    • 1.1 Αμφοτερικότητα
  • 2 Σύνθεση υδροξειδίου του χρωμίου στο βιομηχανικό τομέα
  • 3 Χρήσεις
  • 4 Αναφορές

Η επάνω εικόνα είναι η απλούστερη αναπαράσταση του Cr (OH)3 σε αέρια φάση και απομονωμένο. Ομοίως και υποθέτοντας τον καθαρά ιοντικό χαρακτήρα των αλληλεπιδράσεών τους, στα στερεά κατιόντα Cr μπορούν να απεικονισθούν3+ αλληλεπιδρώντας με τριπλασιασμένη ποσότητα ανιόντων ΟΗ-.

Ωστόσο, η φύση του δεσμού Cr-OH είναι πιο ομοιοπολική, λόγω της χημείας συντονισμού του Cr3+.

Για παράδειγμα, το σύμπλοκο [Cr (ΟΗ2)6]3+ δείχνει ότι το μεταλλικό κέντρο χρωμίου συντονίζεται με έξι μόρια νερού. Δεδομένου ότι αυτά είναι ουδέτερα, το σύμπλοκο παρουσιάζει το θετικό φορτίο του αρχικού κατιόντος, Cr3+.

Στην άνω εικόνα η δομή του συμπλόκου [Cr (ΟΗ2)6]3+. Ιόντα Cl- μπορούν να έρθουν, για παράδειγμα, από υδροχλωρικό οξύ εάν έχουν χρησιμοποιηθεί για τη διάλυση του αλατιού ή του χρωμικού οξειδίου.

Όταν προστίθεται NaOH (ή ΚΟΗ) στο μέσο αντίδρασης, το ιόν ΟΗ- αποπρωτονιώνει ένα μόριο αυτού του συμπλόκου, σχηματίζοντας [Cr (ΟΗ2)5(ΟΗ)]2+ (Τώρα υπάρχουν πέντε μόρια νερού επειδή ο έκτος χάσει ένα πρωτόνιο).

Διαδοχικά, αυτό το νέο σύμπλοκο αφυδατώνει ένα άλλο υδατικό σύμπλοκο, δημιουργώντας διμερή δεσμευμένα από γέφυρες υδροξειδίου:

(Η2Ο)5Cr-OH-Cr (ΟΗ2)5

Καθώς η βασικότητα του μέσου αυξάνεται (το ρΗ αυξάνεται) το σύμπλοκο [Cr (ΟΗ2)4(ΟΗ)2]+, και αυξάνουν επίσης τις πιθανότητες νέων γεφυρών υδροξειδίου για τη δημιουργία ζελατινώδους πολυμερούς. Στην πραγματικότητα, αυτή η "γκριζωπός ζελέ" αρνείται να καθιζάνει κανονικά.

Τέλος, το Cr (ΟΗ2)3(ΟΗ)3 αποτελείται από ένα οκταεδρόν με το Cr3+ στο κέντρο, και συνδέονται με τρία μόρια νερού και τρία OH- που εξουδετερώνει το θετικό της τέλος. χωρίς να λαμβάνεται υπόψη ο πολυμερισμός.

Όταν το Cr (ΟΗ2)3(ΟΗ)3 αφυδατώνει, εξαλείφει το νερό που συντονίζεται με το Cr3+, και επειδή αυτό το κατιόν συντονίζεται με έξι είδη (συνδέτες), δημιουργούνται πολυμερείς δομές στις οποίες μπορεί να εμπλέκονται οι δεσμοί Cr-Cr..

Επίσης, όταν αφυδατωθεί, η δομή του μπορεί να θεωρηθεί ως τύπος Cr2Ο3· 3Η2O; με άλλα λόγια, το τρι-ένυδρο χρωμικό οξείδιο. Ωστόσο, οι φυσικοχημικές μελέτες του στερεού μπορούν να ρίξουν φως στην πραγματική δομή του Cr (OH)3 σε αυτό το σημείο.

Φυσικές και χημικές ιδιότητες

Το Cr (ΟΗ)3 Έχει την εμφάνιση μιας μπλε-πράσινης σκόνης, αλλά όταν έρχεται σε επαφή με το νερό σχηματίζει ένα ζελατινώδες γκρίζο-πράσινο ίζημα.

Είναι αδιάλυτο στο νερό, αλλά διαλυτό σε ισχυρά οξέα και βάσεις. Επιπλέον, όταν θερμαίνεται, αποσυντίθεται, παράγοντας ατμούς οξειδίου του χρωμίου.

Anfoterismo

Γιατί είναι υδροξείδιο του χρωμίου διαλυτό σε όξινα και βασικά διαλύματα; Ο λόγος οφείλεται στην αμφοτερική φύση του, η οποία του επιτρέπει να αντιδρά με οξέα και βάσεις. Αυτή η ιδιότητα είναι χαρακτηριστική του Cr3+.

Όταν αντιδρά με οξέα, το Cr (OH)2)3(ΟΗ)3 διαλύεται επειδή οι υδροξυλικές γέφυρες διασπώνται, υπεύθυνες για την ζελατινώδη εμφάνιση του ιζήματος.

Από την άλλη πλευρά, όταν προστίθεται περισσότερη βάση, το OH- συνεχίζουν να αντικαθιστούν τα μόρια του νερού, σχηματίζοντας το αρνητικό σύμπλοκο [Cr (OH2)2(ΟΗ)4]-. Αυτό το σύμπλεγμα κάνει το διάλυμα ένα ανοιχτό πράσινο χρώμα, το οποίο εντείνεται καθώς η αντίδραση προχωρά.

Όταν όλα τα Cr (ΟΗ2)3(ΟΗ)3 Μόλις αντιδράσει, λαμβάνεται ένα τελικό σύμπλοκο όπως υποδεικνύεται από τη χημική εξίσωση:

Cr (ΟΗ2)3(ΟΗ)3 + 3 OH- <=> [Cr (ΟΗ)6] 3- + 3 Η2Ο

Αυτό το αρνητικό σύμπλεγμα συνδέεται με τα περιβάλλοντα κατιόντα (Na+, εάν η βάση είναι ΝθΟΗ), και μετά την εξάτμιση του ύδατος καθιζάνει το χλώριο άλας νατρίου (NaCrO2, σμαραγδένιο πράσινο χρώμα). Έτσι, τόσο το όξινο όσο και το βασικό μέσο είναι ικανά να διαλύσουν το υδροξείδιο του χρωμίου.

Σύνθεση υδροξειδίου του χρωμίου στον βιομηχανικό τομέα

Στη βιομηχανία παράγεται με την καθίζηση θειικού χρωμίου με διαλύματα υδροξειδίου του νατρίου ή υδροξειδίου του αμμωνίου. Ομοίως, το υδροξείδιο του χρωμίου παράγεται με την σχηματοποιημένη αντίδραση:

CrO72- + 3 SO2 + 2Η+ => 2 Cr3+ + 3 SO42- + H2Ο

Cr3+ + 3OH- => Cr (ΟΗ)3

Όπως φαίνεται στην προηγούμενη διαδικασία, η μείωση του χρωμίου VI στο χρώμιο III έχει μεγάλη οικολογική σημασία.

Το χρώμιο III είναι σχετικά αβλαβές για τους ζώντες οργανισμούς, ενώ το χρώμιο VI είναι τοξικό και καρκινογόνο, καθώς και πολύ διαλυτό, επομένως είναι σημαντικό να το εξαλείψουμε από το περιβάλλον.

Η τεχνολογία επεξεργασίας λυμάτων και επεξεργασίας εδάφους περιλαμβάνει μείωση του Cr (VI) σε Cr (III).

Χρησιμοποιεί

- Σύνθεση μακιγιάζ.

- Μέσα χρωματισμού μαλλιών.

- Χρώματα νυχιών.

- Προϊόντα φροντίδας του δέρματος.

- Προϊόντα καθαρισμού.

- Στο φινίρισμα των μετάλλων, το οποίο αντιπροσωπεύει το 73% της κατανάλωσής του στον κλάδο.

- Στη συντήρηση του ξύλου.

Αναφορές

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Χημεία (8η έκδοση). CENGAGE Learning, σελ. 873, 874.
  2. PubChem. (2018). Χρωμικό υδροξείδιο. Ανακτήθηκε στις 18 Απριλίου 2018, από: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  3. N4TR! UMbr. (22 Ιουνίου 2015). Υδροξείδιο χρωμίου (III). [Εικόνα] Ανακτήθηκε στις 18 Απριλίου 2018 από: commons.wikimedia.org
  4. Martinez Troya, D., Martín-Pérez, J.J. Μελέτη για την πειραματική χρήση οξειδίων και υδροξειδίων του χρωμίου στις μεσαίες διδασκαλίες. BORAX nº 2 (1) - Ανασκόπηση της Πρακτικής Χημείας για το Δευτεροβάθμιο και το Απολυτήριο - IES. Zaframagon-ISSN 2529-9581.
  5. Σύνθεση, χαρακτηρισμός και σταθερότητα υδροξειδίων Cr (III) και Fe (III). (2014) Papassiopi, Ν., Vaxevanidou, Κ., Christou, C., Karagianni, Ε. And Antipas, G. J. Hazard Mater. 264: 490-497.
  6. PrebChem. (9 Φεβρουαρίου 2016). Παρασκευή υδροξειδίου του χρωμίου (III). Ανακτήθηκε στις 18 Απριλίου 2018, από: prepchem.com
  7. Wikipedia. (2018). Υδροξείδιο χρωμίου (III). Ανακτήθηκε στις 18 Απριλίου 2018, από: en.wikipedia.org