Хромат и дихромат

Модель заполнения пространства дихромат-анионом

Имена

Систематическое название ИЮПАК

Хромат и дихромат

Идентификаторы

Характеристики

Химическая формула

CrO^2-
₄и Cr
₂О^2-
₇

Молярная масса

115,994 г моль ^-1 и 215,988 г моль ^-1

Конъюгированная кислота

Хромовая кислота

Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).

Ссылки на инфобоксы

Хроматные соли содержат хромат-анион CrO^2-
₄. Дихроматные соли содержат дихромат-анион Cr
₂О^2-
₇. Они являются оксианионами из хрома в 6+ степени окисления и умеренно сильные окислители . В водном растворе ионы хромата и дихромата могут быть взаимопревращаемыми.

Химические свойства [ править ]

Хроматы реагируют с пероксидом водорода с образованием продуктов, в которых пероксид , O^2-
₂, заменяет один или несколько атомов кислорода. В кислотном растворе образуется нестабильный синий пероксокомплекс, пероксид оксида хрома (VI) , CrO (O ₂ ) ₂ ; это незаряженная ковалентная молекула, которая может быть экстрагирована эфиром . Добавление пиридина приводит к образованию более стабильного комплекса CrO (O ₂ ) ₂ py. ^[1]

Кислотно-основные свойства [ править ]

Диаграмма преобладания хромата

В водном растворе анионы хромата и дихромата находятся в химическом равновесии .

2 CrO^2-
₄+ 2 H ⁺ ⇌ Cr
₂О^2-
₇+ H ₂ O

В Преобладание диаграмма показывает , что положение равновесия зависит от того, как рН и аналитической концентрации хрома. ^{[примечания 1]} Хромат-ион является преобладающим видом в щелочных растворах, но дихромат может стать преобладающим ионом в кислых растворах.

Дальнейшие реакции конденсации могут происходить в сильно кислый растворе с образованием trichromates , Cr
₃О^2-
₁₀И tetrachromates , Cr
₄О^2-
₁₃. Все полиоксианионы хрома (VI) имеют структуру, состоящую из тетраэдрических звеньев CrO _4, имеющих общие углы. ^[2]

Хромат-ион водорода, HCrO ₄^- , является слабой кислотой :

HCrO^-
₄⇌ CrO^2-
₄+ H ⁺ ; р К _а ≈ 5,9

Он также находится в равновесии с дихромат-ионом:

2 HCrO^-
₄⇌ Cr
₂О^2-
₇+ H ₂ O

Это равновесие не связано с изменением концентрации ионов водорода, которое предсказывало бы, что равновесие не зависит от pH. Красная линия на диаграмме преобладания не совсем горизонтальна из-за одновременного равновесия с ионом хромата. Хромат-ион водорода может протонироваться с образованием молекулярной хромовой кислоты H ₂ CrO ₄ , но p K a для равновесия

H ₂ CrO ₄ ⇌ HCrO^-
₄+ H ⁺

не очень хорошо охарактеризован. Сообщаемые значения варьируются от -0,8 до 1,6. ^[3]

Дихромат-ион является несколько более слабым основанием, чем хромат-ион: ^[4]

HCr
₂О^-
₇⇌ Cr
₂О^2-
₇+ H ⁺ , p K = 1,18

Значение p K для этой реакции показывает, что ею можно пренебречь при pH> 4.

Окислительные свойства [ править ]

Хромат- и дихромат-ионы - довольно сильные окислители . Обычно к атому хрома добавляются три электрона, восстанавливая его до степени окисления +3. В кислотном растворе образуется водный ион Cr ³⁺ .

Cr
₂О^2-
₇+ 14 H ⁺ + 6 e ^- → 2 Cr ³⁺ + 7 H ₂ O ε ₀ = 1,33 В

В щелочном растворе образуется гидроксид хрома (III). В окислительно - восстановительного потенциала показывает , что хроматы слабее Окислитель в щелочном растворе , чем в кислотном растворе. ^[5]

CrO^2-
₄+ 4 часа
₂О + 3 е ^- → Cr (ОН)
₃+ 5 ОН^-
ε ₀ = −0,13 В

Приложения [ править ]

Школьный автобус окрашен в желтый хром ^[6]

Приблизительно 136 000 тонн (150 000 тонн) шестивалентного хрома , в основном дихромата натрия, было произведено в 1985 году. ^[7] Хроматы и дихроматы используются в хромировании для защиты металлов от коррозии и улучшения адгезии краски. Хроматные и дихроматные соли тяжелых металлов , лантаноидов и щелочноземельных металлов очень слабо растворимы в воде и поэтому используются в качестве пигментов. Свинцовый пигмент хромово-желтый использовался очень долгое время, прежде чем экологические нормы запретили его использование. ^[6] При использовании в качестве окислителей или титрантов в окислительно-восстановительной химической реакции., хроматы и дихроматы превращаются в трехвалентный хром Cr ³⁺ , соли которого обычно имеют совершенно другой сине-зеленый цвет. ^[7]

Естественное происхождение и производство [ править ]

Образец крокоита из шахты красного свинца, Тасмания , Австралия

Первичная хромовая руда представляет собой смешанный хромит оксидов металлов , FeCr ₂ O ₄ , обнаруженный в виде хрупких металлических кристаллов или гранул черного цвета. Хромитовая руда нагревают со смесью карбоната кальция и карбонат натрия в присутствии воздуха. Хром окисляется до шестивалентной формы, а железо образует оксид железа (III), Fe ₂ O ₃ :

4 FeCr ₂ O ₄ + 8 Na ₂ CO ₃ + 7 O ₂ → 8 Na ₂ CrO ₄ + 2 Fe ₂ O ₃ + 8 CO ₂

Последующее выщелачивание этого материала при более высоких температурах растворяет хроматы, оставляя остаток нерастворимого оксида железа. Обычно раствор хромата дополнительно обрабатывают для получения металлического хрома, но соль хромата может быть получена непосредственно из раствора. ^[8]

Хроматсодержащие минералы встречаются редко. Крокоит , PbCrO ₄ , который может образовывать эффектные длинные красные кристаллы, является наиболее часто встречающимся хроматным минералом. Редкие минералы хромата калия и родственные им соединения находятся в пустыне Атакама . Среди них лопезит - единственный известный минерал дихромат. ^[9]

Токсичность [ править ]

Все шестивалентного хрома соединения являются токсичными (из - за их окислительной мощности) и канцерогенными ( IARC , группа 1 ), особенно если в воздухе и вдохнул , где ^{[ разъяснение необходимости ]} они вызывают рак легких . Кроме того, положительные ассоциации наблюдались между воздействием хрома (VI) соединений и рака из носа и носовых пазух . ^[10] Использование хроматных соединений в промышленных товарах ограничено в ЕС (и в связи с общностью рынка в остальном мире) директивой парламента ЕС оДиректива об ограничении использования опасных веществ (RoHS) (2002/95 / EC) .

См. Также [ править ]

Хроматное конверсионное покрытие

Заметки [ править ]

^ pCr равно минус десятичный логарифм аналитической концентрации хрома. Таким образом, при pCr = 2 концентрация хрома составляет 10^-2 моль / л.

Ссылки [ править ]

^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 637. ISBN. 978-0-08-037941-8.
^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 1009. ISBN 978-0-08-037941-8.
^ База данных ИЮПАК SC . Обширная база данных опубликованных данных о константах равновесия комплексов металлов и лигандов.
^ Брито, F .; Ascanioa, J .; Mateoa, S .; Hernándeza, C .; Araujoa, L .; Gili, P .; Martín-Zarzab, P .; Domínguez, S .; Медерос, А. (1997). «Равновесие хромата (VI) в кислой среде и ab initio исследования этих видов». Многогранник . 16 (21): 3835–3846. DOI : 10.1016 / S0277-5387 (97) 00128-9 .
^ Холлеман, Арнольд Фредерик; Виберг, Эгон (2001), Виберг, Нильс (ред.), Неорганическая химия , перевод Иглсона, Мэри; Брюэр, Уильям, Сан-Диего / Берлин: Academic Press / De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5.
^ a b Воробек, Мэри Дивайн; Хог, Шерил (1992). Руководство по контролю за токсичными веществами: Федеральное регулирование химических веществ в окружающей среде . BNA Книги. п. 13. ISBN 978-0-87179-752-0.
^ a b Гнев, Герд; Хальстенберг, Йост; Хохгешвендер, Клаус; Шерхаг, Кристоф; Коралл, Ульрих; Кнопф, Герберт; Шмидт, Питер; Олингер, Манфред (2005). «Соединения хрома». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a07_067 . ISBN 3527306730.
^ Папп, Джон Ф .; Липин Брюс Р. (2006). «Хромит» . Промышленные полезные ископаемые и горные породы: сырьевые товары, рынки и использование (7-е изд.). SME. ISBN 978-0-87335-233-8.
^ «Шахты, полезные ископаемые и многое другое» . www.mindat.org .^{[ требуется страница ]}
^ IARC (2012) [17-24 марта 2009]. Том 100C: Мышьяк, металлы, волокна и пыль (PDF) . Лион: Международное агентство по изучению рака. ISBN 978-92-832-0135-9. Проверено 5 января 2020 . Имеется достаточно доказательств канцерогенности соединений хрома (VI) для людей. Соединения хрома (VI) вызывают рак легких. Также наблюдалась положительная связь между воздействием соединений хрома (VI) и раком носа и носовых пазух. Имеется достаточно доказательств канцерогенности соединений хрома (VI) на экспериментальных животных. Соединения хрома (VI) канцерогенны для человека (группа 1) .

Внешние ссылки [ править ]

Национальный реестр загрязнителей - фактологический бюллетень по хрому (VI) и соединениям
Демонстрация хроматно-дихроматного равновесия

[2] Cr равно минус десятичный логарифм аналитической концентрации хрома. Таким образом, при pCr = 2 концентрация хрома составляет 10^-2 моль / л.

[1] Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 637. ISBN. 978-0-08-037941-8.

[3] Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 1009. ISBN 978-0-08-037941-8.

[4] База данных ИЮПАК SC . Обширная база данных опубликованных данных о константах равновесия комплексов металлов и лигандов.

[5] Брито, F .; Ascanioa, J .; Mateoa, S .; Hernándeza, C .; Araujoa, L .; Gili, P .; Martín-Zarzab, P .; Domínguez, S .; Медерос, А. (1997). «Равновесие хромата (VI) в кислой среде и ab initio исследования этих видов». Многогранник . 16 (21): 3835–3846. DOI : 10.1016 / S0277-5387 (97) 00128-9 .

[HollemanAF-6] Холлеман, Арнольд Фредерик; Виберг, Эгон (2001), Виберг, Нильс (ред.), Неорганическая химия , перевод Иглсона, Мэри; Брюэр, Уильям, Сан-Диего / Берлин: Academic Press / De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5.

[Yellow-7] Воробек, Мэри Дивайн; Хог, Шерил (1992). Руководство по контролю за токсичными веществами: Федеральное регулирование химических веществ в окружающей среде . BNA Книги. п. 13. ISBN 978-0-87179-752-0.

[Ullmann-8] Гнев, Герд; Хальстенберг, Йост; Хохгешвендер, Клаус; Шерхаг, Кристоф; Коралл, Ульрих; Кнопф, Герберт; Шмидт, Питер; Олингер, Манфред (2005). «Соединения хрома». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a07_067 . ISBN 3527306730.

[IndMin-9] Папп, Джон Ф .; Липин Брюс Р. (2006). «Хромит» . Промышленные полезные ископаемые и горные породы: сырьевые товары, рынки и использование (7-е изд.). SME. ISBN 978-0-87335-233-8.

[10] «Шахты, полезные ископаемые и многое другое» . www.mindat.org .^{[ требуется страница ]}

[book100C-11] IARC (2012) [17-24 марта 2009]. Том 100C: Мышьяк, металлы, волокна и пыль (PDF) . Лион: Международное агентство по изучению рака. ISBN 978-92-832-0135-9. Проверено 5 января 2020 . Имеется достаточно доказательств канцерогенности соединений хрома (VI) для людей. Соединения хрома (VI) вызывают рак легких. Также наблюдалась положительная связь между воздействием соединений хрома (VI) и раком носа и носовых пазух. Имеется достаточно доказательств канцерогенности соединений хрома (VI) на экспериментальных животных. Соединения хрома (VI) канцерогенны для человека (группа 1) .