Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Фосфат хрома (III)
EntryWithCollCode60836.png
Имена
Название ИЮПАК
Фосфат хрома (III)
Другие имена
Фосфат хрома, монофосфат хрома, ортофосфат хрома, фосфат хрома
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard100.029.219 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 232-141-0
UNII
  • InChI = 1S / Cr.H3O4P / c; 1-5 (2,3) 4 / ч; (H3,1,2,3,4) / q + 3; / p-3
    Ключ: IKZBVTPSNGOVRJ-UHFFFAOYSA-K
  • [O-] P (= O) ([O -]) [O -]. [Cr + 3]
Характеристики
CrPO 4
Молярная масса146,97 г / моль
Плотность4,236 г / см 3 [1]
Температура плавления1907 ° С (3465 ° F, 2180 К) [1]
Точка кипения 2671 ° С (4840 ° F, 2944 К)
нерастворимый экзотермический синий раствор [1]
Структура
моноклинический [1]
Опасности
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 1 мг / м 3 [2]
REL (рекомендуется)
TWA 0,5 мг / м 3 [2]
IDLH (Непосредственная опасность)
250 мг / м 3 [2]
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Фосфат хрома (III) описывает неорганические соединения с химической формулой CrPO 4 . (H 2 O) n , где n = 0, 4 или 6. Все твердые тела глубоко окрашены. Безводный CrPO 4 зеленый. Гексагидрат CrPO 4 • 6H 2 O имеет фиолетовый цвет.

Синтез [ править ]

Хром фосфат получают путем обработки фосфорной кислоты раствора оксида хрома (VI) с гидразином . [3]

Гексагидратированный фосфат хрома (III) [ править ]

Гексагидрат фосфата хрома CrPO 4 • 6H 2 O получают восстановлением триоксида хрома CrO 3 этанолом в присутствии ортофосфорной кислоты H 3 PO 4 при температурах от –24 ° C до +80 ° C. [4]

Мезопористая фаза [ править ]

Гелеобразный фосфат хрома (III) получают восстановлением дихромата аммония (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 с использованием этанола, CH 3 COOH, и азотной кислоты, HNO 3 . Этот процесс выполняется в присутствии дигидрофосфата аммония и мочевины при повышенной температуре, где тетрадецилтриметиламмоний бромид (TTBr) используется в качестве агента, определяющего структуру. [5]

Фильмы [ править ]

Приготовление текстурированного фосфата хрома осуществляется путем смешивания эквимолярных растворов водного нитрата хрома и диаммонийфосфата в чашке, помещенной в герметичную камеру, при которой низкотемпературный катализатор из паров аммиака диффундирует в раствор с постоянной скоростью. Через 24 часа образовавшаяся пурпурная пленка вырастает из жидкости в результате гидролиза и поликонденсации, происходящих в реакционной среде на границе воздух / жидкость и пленка / жидкость. Поверхностное натяжение делает пленку компактной, что позволяет легко вставить предметное стекло микроскопа и поднять пленку из-под поверхности раствора. После получения раствор промывают деионизированной водой и этанолом, затем сушат в вакууме. [6]

Аморфная фаза [ править ]

Получение безводного фосфата хрома (III) начинается с измельчения смеси из 75 мол.% Оксида хрома (III), Cr 2 O 3 , и 25 мол.% Чистого гидрофосфата аммония, (NH 4 ) 2 HPO 4 . Из этой смеси прессуют гранулы и нагревают под давлением воздуха при 400 ° C в течение 24 часов для удаления аммиака и воды. После этого происходит последовательность нагрева 450 ° C (24 часа), 700 ° C (3-24 часа), 800 ° C (24 часа) и 850 ° C (2-24 часа). После этого смесь гранул постепенно охлаждают. [7]

Физические свойства [ править ]

Кристаллическая структура [ править ]

Фосфат хрома (III) может существовать в виде двух изоморфов . Его β-изоформа является ромбической с пространственной группой Cmcm (a = 0,5165, b = 0,7750, c = 0,6131 нм). Структура состоит из бесконечных цепочек трансграничных октаэдров CrO 6 , которые проходят параллельно оси c и связаны тетраэдрами PO 4 . Выше 1175 ° C β-CrPO 4 превращается в α-CrPO 4 . α-CrPO 4 также является ромбическим с пространственной группой Имма (a = 1,0380, b = 1,2845, c = 0,6278 нм). Структура состоит из бесконечной сети связанных многогранников с октаэдром CrO6 и тетраэдром PO4, имеющим общее ребро. Cr 3+Сайты образуют пары Cr (2) / Cr (2 ') с общими ребрами и имеют два угла с четырьмя октаэдрами Cr (1). [8]

Магнитные свойства [ править ]

Магнитные свойства β-CrPO 4 являются результатом расстояний катион-катион вдоль октаэдрических цепочек, которые вызывают сильные прямые обменные взаимодействия и даже связь металл-металл. Исследования дифракции нейтронов показывают, что спиральные моменты в β-CrPO 4 коллинеарны и антиферромагнитно связаны вдоль цепочек в плоскостях 001 при низкой температуре (5K, µeff = 2,55 µB). [8] Наблюдения в ходе дифракционного исследования показали, что при низкой температуре (2K) октаэдры α-CrPO 4 CrO 6единицы создают бесконечную трехмерную сеть, которая, как ожидается, обеспечит сильные магнитные сверхобменные связи Cr-O-Cr с путем обмена через фосфатную группу. Эти связи придают структуре антиферромагнитные характеристики (= -35,1 K, µeff = 3,50 мкБ), что приводит к антипараллельным магнитным спинам в плоскости, перпендикулярной цепям октаэдрического CrO 6 . [9]

Химические свойства [ править ]

Ионный обмен [ править ]

При высокой температуре и pH в диапазоне 283-383K и pH 4-7, соответственно, уравновешенный раствор KOH / HCl, нерастворимое твердое вещество CrPO 4 и водный раствор катионов дают реакцию сорбции. Исследования показывают, что CrPO 4 катализирует адсорбцию двухвалентных катионов на своей аморфной поверхности по механизму катионного обмена. Механизм предполагает, что ионы H + высвобождаются из твердой фазы в водную по мере того, как катионы гидролизуются и адсорбируются на поверхности катализатора. Таким образом, снижение pH реакции используется как прямой индикатор скорости адсорбции в реакции:

nP-OH + M z + ⇔ (PO) n Mz-n + nH +, где PO = твердое тело

График уравнения Курбатова используется для связи высвобождения иона H + с константой равновесия реакции:

Журнал Kd = журнал Kex + npHeq

где Kd (l g-1) представляет собой коэффициент распределения, а n представляет собой наклон прямой линии, указывающий на стехиометрию H + / M z + реакции обмена. В аналогичных условиях селективность CrPO 4 в отношении дативных катионов следует последовательности: Pb 2+ > Cu 2+ > Ni 2+ ≅ Cd 2+ . Повышение температуры и pH усиливает реакцию ионного обмена. [10]

Фосфат хрома (III) также используется для катализирования катионного обмена в реакциях сорбции. Этот катализ широко используется для снижения токсичности металлов во время очистки окружающей среды. Это применялось для снижения концентрации свинца в водной среде обитания и питьевой воде. [10]

Заявление [ править ]

Антикоррозийное покрытие [ править ]

Краски, содержащие фосфат хрома (III), используются в качестве антикоррозионных покрытий для металлов. Краски состоят из водного кислого раствора фосфата хрома (III), который превращается в плотную пленку при нанесении на металлы, широко используемые в производстве и быту, такие как цинк, цинковый сплав, алюминий и подложки из алюминиевого сплава. Способы нанесения включают гальваническое покрытие, погружение или распыление раствора на поверхность подложки. [11]

Катализатор [ править ]

Фосфат хрома (III) находит широкое применение в полимерной промышленности. Комбинированный фосфат алюминия хрома (III) широко используется в качестве катализатора при алкилировании ароматических углеводородов с использованием спиртов, например при метилировании толуола с использованием метанола. Спирт дегидратируется до простого эфира, в то время как алкилзамещенный продукт может использоваться в качестве промежуточного продукта при производстве синтетических волокон, таких как полиэтилентерефталат. [12]


Полимер [ править ]

Предварительная обработка фосфат-силикатом хрома (III) также используется в качестве слоистой структуры для гашения вибрации и шума в двигателе. [13]

Токсичность [ править ]

Хотя фосфат хрома (III) плохо растворяется в воде, чрезмерное воздействие этого соединения из окружающей среды, промышленного расположения и истирания металла на металлических имплантатах может иметь вредные последствия. Токсичность фосфата хрома (III) зависит от продолжительности воздействия, концентрации фосфата хрома (III), путей проникновения через мембранный барьер и высвобождения иона трехвалентного хрома из фосфата хрома (III). Клетки макрофагов в организме, подвергшиеся воздействию фосфата хрома (III), поглощают или фагоцитируют соединение в его эндосомальную и лизосомальную среду, которая является кислой. Это катализирует протеолитическую реакцию, приводящую к дозозависимому увеличению высвобождения иона хрома (III) в пораженных клетках. Cr 3+Ионы оказывают токсическое действие на белки цитозоля и митохондрий, окислительно изменяя их химические свойства, что лишает их возможности выполнять свои функции. Воздействуют на белки с высоким сродством к металлам, такие как энолаза, ферменты каталазы и гемоглобин, молекулярные переносчики ферритина. В конечном итоге это может привести к нефротоксичности, репродуктивной токсичности и токсичности для развития из-за повреждения тканей, некроза и воспаления. [14]

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Мустафа, С .; Муртаза, С .; Naeem, A .; Фарина, К. (2010). «Ионообменная сорбция ионов Pb2 + на CrPO4». Экологические технологии . 26 (4): 353–359. DOI : 10.1080 / 09593332608618544 . PMID  15906486 . S2CID  30688737 .

См. Также [ править ]

  • Хром (III)
  • Хром (IV)
  • Фосфат алюминия
  • Хромовая кислота
  • Хромовые квасцы
  • Хроматное конверсионное покрытие

Внешние ссылки [ править ]

  • http://www.leadscope.com/structure_search_results.php?ss_string=LS-53442

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d Брауэр, Георг (1965) [1962]. Handbuch Der Präparativen Anorganischen Chemie [ Справочник по препаративной неорганической химии ] (на немецком языке). 2 . Штутгарт; Нью-Йорк, Нью-Йорк: Фердинанд Энке Верлаг; Academic Press, Inc. стр. 1341. ISBN 978-0-32316129-9. Проверено 10 января 2014 .
  2. ^ a b c Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0141» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ Ф. Хайн и С. Херцог (1963). «Ортофосфат хрома». В Г. Брауэре (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии, 2-е изд . 1 . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Academic Press. С. 1364–5.CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  4. ^ Васович, Душанка Д .; Стоякович, Джордже Р. (2003). «Получение и свойства некоторых аморфных фосфатов хрома (III)». Журнал некристаллических твердых тел . 101 (1): 129–132.
  5. ^ Тарафдар, А .; Biswas, S .; Праманик Н.К .; Праманик П. «Синтез мезопористого фосфата хрома нетрадиционным золь-гель методом». Микропористые и мезопористые материалы , 2006, 89, 1-3, стр. 204-208.
  6. ^ Гомм, младший; Schwenzer B .; Морзе Д.Е. «Текстурированные пленки фосфата хрома, синтезированные методом низкотемпературного пародиффузионного катализа». Науки о твердом теле, 2007, 9, 5, стр 429-431
  7. ^ Bosacka, M .; Jakubus, P .; Rychowska-Himmel, I. (2007). «Получение фосфатов хрома (III) (V) в твердом состоянии и их термическая стабильность». Журнал термического анализа и калориметрии . 88 (1): 133–137. DOI : 10.1007 / s10973-006-8050-Z .
  8. ^ a b Attfield, JP; Battle, PD; Энтони, KC; Джонсон, округ Колумбия (1988). «Магнитные структуры и свойства альфа-CrPO 4 и альфа-CrAsO». Неорганическая химия . 28 (7): 1207–1213. DOI : 10.1021 / ic00306a004 .
  9. ^ Attfield, JP; Battle, PD; Энтони, KC "Спиральная магнитная структура ортофосфата β-хрома (III) (β-CrPO 4 )". Журнал химии твердого тела , 1985, 57, стр. 357-361.
  10. ^ а б Мустафа, С .; Муртаза, С .; Naeem, A .; Фарина, К. (2010). «Ионообменная сорбция ионов Pb 2+ на CrPO 4 ». Экологические технологии . 26 (4): 353–359. DOI : 10.1080 / 09593332608618544 . PMID 15906486 . S2CID 30688737 .  
  11. ^ Ludwig, R .; Реккер, А. "Не содержащие хрома (VI), водные кислые растворы конверсии хрома (III)". US20070243397 A1, 2007. Columbia Chemical Corporation, Огайо, https://www.google.com/patents/US20070243397 (по состоянию на 12 апреля 2015 г.)
  12. ^ Джонсон, ММ; Новак, Г.П. «Фосфат хрома как катализатор алкилирования». Патент США 4543436 A, 24 сентября 1985 г. https://www.google.com/patents/US4543436 (по состоянию на 12 апреля 2015 г.)
  13. ^ Swanson, R .; Hufnagel, A. "Многослойная вязкоупругая демпфирующая структура и способ ее изготовления". US 20090252989 A1, 8 октября 2009 г. https://www.google.com/patents/US20090252989?dq=Laminated+viscoelastic+damping+structure&hl=en&sa=X&ei=u3QqVd0mg6uiBLWzgVA&ved=0CB4Q6AEwAA (по состоянию на 12 апреля 2015 г.) (по состоянию на 12 апреля 2015 г.) SciFinder Scholar 2009: 20090252989 A1
  14. ^ Шарф, B .; Clement, CC; Zolla, V .; Перино, Г .; Ян, Б .; Elci, SG; Purdue, E .; Goldring, S .; Macaluso, F .; Cobelli, N; Ваше, RW; Сантамброджо, Л. (2015). «Молекулярный анализ токсичности хрома и кобальта» . Научные отчеты . 2014 : 5729. DOI : 10.1038 / srep05729 . PMC 4103093 . PMID 25034144 .