ХРОМ (III) ОКСИД: СТРУКТУРА, НОМЕНКЛАТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

На хром (III) оксид или хромова е неорганична зелено твърдо вещество изгаряне метален хром (Сг) в кислород (O ₂), оставяйки хром окисляване състояние 3+. Нейната химична формула е Cr ₂ O ₃. В природата се среща в минерала ескалайт. Не са известни използваеми естествени находища на хром (III) оксид.

Той може да се получи между другото от нагряване Cr ₂ O ₃ хидрат (Cr ₂ O ₃.nH ₂ О) до напълно отстраняване на водата. Той също така се получава като продукт на калцинирането на хром (VI) оксид (СгОз ₃).

Хромен (III) оксиден пигмент. FK1954. Източник: Wikipedia Commons

Въпреки това, най-добрият начин да се получи чист това е чрез разлагане на амониев дихромат (NH ₄) ₂ Cr ₂ O ₇ при 200 ° С. Промишлено се получава чрез редукция на твърд натриев дихромат (Na ₂ Cr ₂ O ₇) със сяра.

Когато е фино разделен, има ярко зелен цвят с жълтеникав оттенък. Но ако частиците са по-големи, той показва синкав оттенък. Хромовият оксид е най-стабилният зелен пигмент, известен. Неговата термична и химическа устойчивост го прави ценен керамичен оцветител.

Използва се в промишлени покрития, лакове, в строителната индустрия, в бижутата, като оцветител в козметиката или във фармацевтичните продукти, наред с други приложения.

структура

В α-Cr ₂ O ₃ оксид има корунд-като структура. Кристалната му система е шестоъгълна ромбоедрада. Това е изоморфни с α-двуалуминиев триоксид и α-Fe ₂ O ₃.

Есколитът, естествен минерал на хром (III) оксид, има следната структура:

Кристална структура на минерала Eskolaíta. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ee/Eskolaite_structure.jpg. Източник: Wikipedia Commons

номенклатура

- Хромен (III) оксид.

- Зелен хромов оксид.

- Дихрометриоксид.

- Хромен сесквиоксид.

- Хромия.

- Eskolaíta: хром (III) оксид минерал.

- Хидратът: Cr ₂ O ₃.nH ₂ O (където n ≅ 2) се нарича хромов (III) оксиден хидрат или Guignet Green.

Хромов (III) оксид хидрат. W. Oelen. Източник: Wikipedia Commons

Имоти

Физическо състояние

Кристално твърдо вещество.

Mohs твърдост

9 (кристалите му са изключително твърди).

Молекулно тегло

151,99 g / mol.

Точка на топене

Топи се при 2435ºC, но започва да се изпарява при 2000ºC, образувайки облаци от зелен дим.

плътност

5.22 g / cm ³

разтворимост

Когато се нагрява до високи температури, той е практически неразтворим във вода (3 микрограма / L при 20 ° C); неразтворим в алкохоли и ацетон; слабо разтворим в киселини и основи; sразтворим в перхлорна киселина (HClO ₄) при 70%, в която се разлага.

рН

6.

Рефракционен индекс

2551.

Други свойства

- Ако се калцинира силно, става инертен към киселини и основи. В противен случай Cr ₂ O ₃ и хидратирана форма Cr ₂ O ₃.nH ₂ O са амфотерни, лесно разтваряне в киселина до получаване ³⁺ аква-йони, и в концентриран алкален да се образува "chromites".

- При калциниране той е химически устойчив на киселини, основи и високи температури. Той е изключително стабилен към SO ₂.

- Има изключителна устойчивост на светлина поради факта, че неговите кристали имат непрозрачност, високо UV затихване и прозрачност към видима светлина.

- Това е изключително твърд материал, може да надраска кварца, топаза и циркония.

- Неговият хидрат Cr ₂ O ₃.nH ₂ O (където n ≅ 2) няма термична стабилност, хидратационната му вода ограничава приложимостта си до по-малко от 260 ºC. Той има нисък капацитет на тониране и ограничена гама от нюанси.

- Но споменатият хидрат има много чист и светъл синьо-зелен оттенък. Той е полупрозрачен, проявява ниска непрозрачност, отлична устойчивост на светлина и устойчивост на основи.

- Cr ₂ O ₃ не е класифициран като опасен материал и се счита за инертен фин прах. Не е предмет на международни разпоредби за транспорт.

- Не дразни кожата или лигавиците.

Приложения

В производството на керамика и стъкло

Поради високата си устойчивост на топлина и химическа устойчивост, калциниран Cr ₂ O ₃ се използва като оцветител или пигмент Остъкляващи в производството на керамика, порцелан в емайли и стъклени смеси.

При промишлени покрития

Хромовата (III) оксидна керамика осигурява отлична устойчивост срещу повечето корозивни среди. Всичко това чрез механизма на изключване на субстрата от околната среда, която го заобикаля.

Поради тази причина се използва в покрития за предотвратяване на корозия на много материали, като се прилага чрез термично пръскане (пулверизиране или горещо пръскане).

Използва се и като защита срещу абразивно износване (когато отстраняването на материала е причинено от движещи се по повърхността частици).

В тези случаи, прилагането на Cr ₂ O ₃ покритие чрез отлагане на плазма генерира висока устойчивост на абразия.

Двата предишни случая са полезни например в газотурбинните двигатели в аерокосмическата индустрия.

В огнеупорна промишленост

Използва се при производството на термични и химически устойчиви тухли, облицовъчни материали и огнеупорен бетон на основата на оксид.

В строителството

Тъй като е изключително устойчив на атмосферни условия, светлина и топлина, той се прилага като гранулиран скален оцветител за асфалтови покриви, бетонен цимент, висококачествени промишлени покрития за външни работи, стоманени конструкции и фасадни покрития (емулгиращи се бои).

Като пигмент в различни приложения

Издържа на условия на вулканизация и не се разгражда, поради което се използва в каучуковата пигментация.

Тъй като е нетоксичен, той се използва като пигмент за играчки, козметика (особено негов хидрат), пластмаси, печатарски мастила, бои, които влизат в контакт с храни и фармацевтични продукти.

В пигментната индустрия се използва като суровина за получаване на проникващи багрила, съдържащи хром, и в пигменти на базата на смесени фази на метален оксид. Използва се и като оцветител за боя за нанасяне на намотки.

Нейният хидрат има прозрачност, която позволява формулирането на полихроматични покрития в автомобилната индустрия (метални покрития за автомобили).

Поради уникалната си характеристика да отразява инфрачервеното лъчение (IR) по подобен начин на хлорофила в растенията, под инфрачервена светлина изглежда като зеленина. Поради тази причина се използва широко в камуфлажни бои или покрития за военни приложения.

В бижутата

Използва се като оцветител за синтетични скъпоценни камъни. Когато Cr ₂ O ₃ се въвежда като примес в кристалната решетка на α-Al ₂ O ₃, както и в полу-скъпоценни минерална рубин, цветът е червен вместо зелено.

Използва се и като шлифовъчен и полиращ агент заради високата му твърдост и абразивни свойства.

При катализа на химични реакции

Поддържан на алуминиев оксид (Al ₂ O ₃) или други оксиди, той се използва в органичната химия като катализатор, например, при хидрогениране на естери или алдехиди за образуване на алкохоли и при циклизиране на въглеводороди. Той катализира реакцията на азот (N ₂) с водород (Н ₂) за образуване на амоняк (NH ₃).

Поради своя окислително-редукционен капацитет, действайки заедно с хромов (VI) оксид, той играе важна роля в дехидрогенирането на алкани с CO ₂ за получаване на пропен и изобутен, тъй като цикълът на дезактивиране-реактивация на катализатора е лесно изпълним. Използва се и като катализатор в неорганичната химия.

При производството на хром

Използва се при алуминотермичното производство на чист хром. За това трябва да се нагрее до 1000 ºC, за да се увеличи размерът на зърното му.

Получаване на хромов метал чрез алуминотермично редукция на хромов (III) оксид. Рандо Тувикене. Източник: Wikipedia Commons

На магнитни материали

Той е добавен в малки количества към магнитни материали в аудио и видео касети, придавайки ефект на самопочистване на звуковите глави.

Последни новости

Пигменти имащи подобрена отражение на близко IR са получени чрез допинг Cr ₂ O ₃ наночастици със соли на елементи, принадлежащи към редкоземен група, като лантан и празеодим.

С увеличаване на концентрацията на тези елементи, близката инфрачервена слънчеви отражението нараства без това да повлияе на зеления цвят на Cr ₂ O ₃ пигмент.

Това позволява на легирани Cr ₂ O ₃ да бъдат класифицирани като "студен" пигмент, както е подходящо за борба с акумулиране на топлина.

Прилага се върху тавани, автомобили и тапицерии, наред с други приложения, той постига голям коефициент на отразяване на IR слънчевата светлина, което позволява значително да намали увеличаването на топлината в околната среда.

Препратки

1. Котън, Ф. Алберт и Уилкинсън, Джефри. (1980 г.). Разширена неорганична химия. Четвърто издание. John Wiley & Sons.
2. Кирк-Отмер (1994). Енциклопедия на химическата технология. Том 19. Четвърто издание. John Wiley & Sons.
3. Енциклопедия на индустриалната химия на Ullmann. (1990). Пето издание. Обем A7 и A20. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
4. Американски елементи. (2019). Хромен (III) оксид. Възстановени от americanelements.com.
5. Национална медицинска библиотека. (2019). Хромен (III) оксид. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Dorfman, Mitchell R. (2012). Термични спрей покрития. В Наръчник за влошаване на околната среда на материалите. Глава 19. Възстановена от sciencedirect.com.
7. Takehira, K. et al. (2004 г.). CO ₂ Дехидрогениране на пропан над Cr-MCM-41 катализатор. В изследвания в областта на повърхностните науки и катализа 153. Възстановени от sciencedirect.com.
8. Selvam Sangeetha et al. (2012 г.). Функционални пигменти от наночастици от хромов (III) оксид. Багрила и пигменти 94 (2012) 548-552. Възстановени от sciencedirect.com.