CHRÓMAN ZINOČNATÝ: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, ZÍSKAVANIE, POUŽITIA - CHÉMIA - 2026

Pozinkovaná, alebo chróman zinočnatý je anorganická zlúčenina skladajúci sa z prvkov zinok (Zn), chróm (Cr) a kyslík (O). Má ióny Zn ²⁺ a CrO ₄ ² . Jeho chemický vzorec je ZnCrO ₄ .

Pojem, chróman zinočnatý 'komerčne slúži na označenie troch zlúčenín s rôznou molekulárnou štruktúrou: (A) pozinkovaná sám ZnCrO ₄ , (b) základné chróman zinočnatý ZnCrO ₄ • 4Zn (OH) ₂ , a (c ) základné zinok chróman draselný 3ZnCrO ₄ • Zn (OH) ₂ • K ₂ CrO ₄ • 2H ₂ O.

Štruktúra chrómanu zinočnatého. Autor: Marilú Stea.

Používa sa hlavne vo farbách alebo základných náteroch, ktoré chránia kovy pred koróziou. Na tento účel sa zmieša s farbami, lakmi a polymérmi, ktoré sa potom nanášajú na povrch kovov.

Používa sa tiež v dekoratívnych a ochranných úpravách, ktoré sa dosahujú inými chromátmi a kyselinami, ktoré nanášajú rôzne predmety, napríklad nástroje. Slúži tiež na udržanie elektrickej vodivosti kovových častí.

Používa sa ako katalyzátor pri hydrogenačných reakciách (pridávanie vodíka) v organických zlúčeninách. Je súčasťou pigmentov, ktoré sa predtým používali v umeleckých obrazoch.

Je to materiál, ktorý spôsobuje rakovinu, a to preto, že chróman má chróm v oxidačnom stave +6.

štruktúra

Chróman zinočnatý ZnCrO ₄ je žltá zlúčenina. Autor: Marilú Stea.

Chróman zinočnatý je iónová zlúčenina tvorená zinok katiónov Zn ²⁺ a chromátu anión CrO ₄ ² . Posledne menovaný je tvorený chrómom s valenciou +6 (šesťmocný chróm, Cr ⁶⁺ ) a štyrmi atómami kyslíka s oxidačným stavom -2.

Ión Zn ²⁺ má nasledujúcu elektronickú štruktúru:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ .

Šesťmocný chróm má vo svojich elektronických orbitaloch túto konformáciu:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ .

Obe štruktúry sú veľmi stabilné, pretože obežné dráhy sú úplné.

názvoslovie

• Chróman zinočnatý
• Zinočnatá soľ kyseliny chromovej
• Zinková žltá (hoci tento termín tiež odkazuje na iné zlúčeniny, ktoré obsahujú ZnCrO ₄ ).

vlastnosti

Fyzický stav

Citrónová žltá alebo žltá kryštalická tuhá látka. Kryštály vo forme hranolov.

Molekulová hmotnosť

181,4 g / mol

Bod topenia

316 ° C

Hustota

3,40 g / cm ³

rozpustnosť

Slabo rozpustná vo vode: 3,08 g / 100 g H ₂ O. Rozpúšťa sa ľahko v kyselinách a v kvapalnom amoniaku. Nerozpustný v acetóne.

pH

Podľa niektorých zdrojov sú jeho vodné roztoky kyslé.

Chemické vlastnosti

Je to silne oxidujúca zlúčenina, takže môže reagovať s redukčnými činidlami a vytvárať teplo. Medzi látky, s ktorými môže reagovať, patria organické látky, ako sú kyanidy, estery a tiokyanáty. Môže tiež napadnúť niektoré kovy.

Vo vodnom roztoku chromátový ión vykazuje rôzne rovnováhy v závislosti od pH a od rôznych druhov.

Druhy tvorené chromátom

Nad pH 6 sa chromát ion CrO ₄ ^2- (žltej farby) je prítomná; medzi pH 2 a pH 6. iónov HCrO ₄ ^- a dvojchróman Cr ₂ O ₇ ^2- (oranžovo-červenej farby) , sú v rovnováhe ; pri hodnote pH nižšej ako 1 u hlavných druhov je H ₂ CrO ₄ .

Keď zinok (II) katión sa pridá do týchto vodných roztokoch, ZnCrO ₄ precipitáty .

Zostatky sú nasledujúce:

HCrO ₄ ^- ⇔ CrO ₄ ² + H ⁺

H ₂ CrO ₄ ⇔ HCrO ₄ ^- + H ⁺

Cr ₂ O ₇ ^2- + H ₂ O 2 ⇔ HCrO ₄ ^-

V základnom médiu sa vyskytuje toto:

Cr ₂ O ₇ ² + OH ^- ⇔ HCrO ₄ ^- + CrO ₄ ^2-

HCrO ₄ ^- + OH ^- ⇔ CrO ₄ ² + H ₂ O

ZnCrO ₄ nereaguje rýchlo so vzduchom alebo vodou.

získanie

Môže sa vyrobiť reakciou vodného kalu oxidu zinočnatého alebo hydroxidu hydroxidu s rozpustenou chromanovou soľou a potom neutralizáciou.

Priemyselne sa proces Cronak používa, v ktorom je zinok ponorí do roztoku dvojchrómanu sodného (Na ₂ Cr ₂ O ₇ ) a kyseliny sírovej (H ₂ SO ₄ ).

Môže sa tiež pripraviť vyzrážaním z roztokov, v ktorých sú rozpustené zinočnaté a chromátové soli:

K ₂ CrO ₄ + ZnSO ₄ → ZnCrO ₄ ↓ + K ₂ SO ₄

aplikácia

V ochrane kovov

V metalurgickom priemysle sa používa hlavne v základných farbách (prípravný náter alebo počiatočný náter) nanášaných na kovy, ktorým poskytuje odolnosť proti korózii.

Používa sa ako pigment vo farbách a lakoch a vkladá sa do matrice organického polyméru.

Tento druh farby sa nanáša na potrubia, ropné tankery, oceľové konštrukcie, ako sú mosty, veže na prenos energie a automobilové diely, ktoré inhibujú koróziu.

Oceľové konštrukcie mostov sú pred finálnym náterom natreté základom chrómu zinočnatým, aby boli chránené pred koróziou. Autor: オ ギ ク ボ マ ン サ ク. Zdroj: Pixabay.

pasivácia

Zistilo sa tiež, že chráni zinkom potiahnuté kovové komponenty, ktoré boli pasivované s použitím chromátov alkalických kovov. Pasivácia spočíva v strate chemickej reaktivity za určitých podmienok prostredia.

Tieto povlaky tiež slúžia ako dekoratívne povrchové úpravy a na zachovanie elektrickej vodivosti. Zvyčajne sa používajú na každodenné potreby, ako sú nástroje a možno ich rozpoznať podľa ich žltej farby.

Niektoré nástroje sú potiahnuté chromátom zinočnatým. Autor: Duk. Zdroj: Wikimedia Commons.

Ako to funguje

Niektorí vedci zistili, že ochrana chrómanu zinočnatého proti korózii kovov môže byť spôsobená skutočnosťou, že inhibuje rast húb. Týmto spôsobom sa zabráni poškodeniu antikorózneho náteru.

Iné štúdie naznačujú, že antikorózny účinok by mohol byť spôsobený skutočnosťou, že zlúčenina urýchľuje tvorbu ochranných oxidov na kovoch.

Antikorózny základný chromátový náter na ochranu kovových povrchov. 水水 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

Pri katalýze reakcií

Táto zlúčenina bola použitá ako katalyzátor v rôznych chemických reakciách, ako je napríklad hydrogenácia oxidu uhoľnatého (CO) za získanie metanolu (CH ₃ OH).

Estery sa môžu previesť na primárne alkoholy hydrogenáciou, s použitím tejto zlúčeniny na urýchlenie reakcie.

Podľa niektorých vedcov, jeho katalytický účinok vzhľadom k tomu, že sa pevná látka nepredstavuje stechiometrické štruktúru, to znamená, že sa odchyľuje od jeho vzorca ZnCrO ₄ a je skôr:

Zn _1-x Cr _{2 x} O ₄

To znamená, že existujú nedostatky v štruktúre, ktoré energeticky uprednostňujú katalýzu.

Ďalšie aplikácie

Nachádza sa v niektorých mastných farbivách, používa sa na tlač, je prostriedkom na úpravu povrchu, používa sa v podlahových krytinách a je činidlom v chemických laboratóriách.

Ukončené použitia

Od roku 1940, derivát ZnCrO ₄ , zinok meď chróman, bol používaný ako listový fungicíd pre rastliny zemiaka.

Zemiakové rastliny. Autor: Dirk (Beeki®) Schumacher. Zdroj: Pixabay.

Toto použitie sa odvtedy upustilo z dôvodu toxicity a škodlivých účinkov zlúčeniny.

V umeleckých obrazoch z 19. storočia sa našla prítomnosť komplexnej chromátovej soli zinku, 4ZnCrO ₄ • K ₂ O • 3H ₂ O (hydratovaný chroman zinočnatý a draselný), čo je žltý pigment nazývaný Citrónová žltá.

riziká

Aj keď nie je horľavý, pri zahrievaní emituje toxické plyny. Pri kontakte s redukčnými činidlami alebo organickými materiálmi môže vybuchnúť.

Prach dráždi oči a pokožku a spôsobuje alergickú reakciu. Vdýchnutie spôsobuje podráždenie nosa a krku. Ovplyvňuje pľúca, spôsobuje dýchavičnosť, bronchitídu, zápal pľúc a astmu.

Jeho požitie ovplyvňuje zažívací trakt, pečeň, obličky, centrálny nervový systém, spôsobuje obehový kolaps a poškodzuje imunitný systém.

Generátor rakoviny

Je to potvrdený karcinogén, zvyšuje riziko rakoviny pľúc a nosovej dutiny. Je toxický pre bunky (cytotoxický) a tiež poškodzuje chromozómy (genotoxický).

Chróm zinočnatý spôsobuje rakovinu pľúc a dýchacích ciest. Autor: OpenClipart-Vectors. Zdroj: Pixabay.

Zistilo sa, že toxicita a karcinogenita tejto zlúčeniny je spôsobená hlavne pôsobením chrómu v oxidačnom stave +6. Prítomnosť zinku však spôsobuje nerozpustnosť produktu, čo tiež ovplyvňuje poškodenie, ktoré spôsobuje.

Účinky na životné prostredie

Je veľmi toxický pre zvieratá a vodné organizmy a má škodlivé účinky, ktoré pretrvávajú v priebehu času. Táto chemikália sa môže bioakumulovať v celom potravinovom reťazci.

Zo všetkých týchto dôvodov sú procesy zahŕňajúce chromáty (šesťmocný chróm) regulované svetovými zdravotníckymi organizáciami a nahradené alternatívnymi technikami bez tohto iónu.

Referencie

1. Americká národná lekárska knižnica. (2019). Chróman zinočnatý. Získané z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (editor) (2003). CRC Príručka chémie a fyziky. 85 ^th CRC Press.
3. Xie, H. a kol. (2009). Chróm zinočnatý indukuje nestabilitu chromozómov a zlomeniny DNA s dvoma vláknami v ľudských pľúcnych bunkách. Toxicol Appl Pharmacol 2009 1. februára; 234 (3): 293 - 299. Získané z ncbi.nlm.nih.gov.
4. Jackson, RA a kol. (1991). Katalytická aktivita a štruktúra defektov chromátu zinočnatého. Catal Lett 8, 385 - 389 (1991). Obnovené z odkazu.springer.com.
5. Yahalom, J. (2001). Metódy ochrany proti korózii. In Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
6. Stranger-Johannessen, M. (1988). Antimikrobiálny účinok pigmentov na ochranné farby proti korózii. V Houghton DR, Eggins, HOW (eds) Biodeterioration 7. Zdroj: link.springer.com.
7. Barrett, AGM (1991). Redukcia. V súhrnnej organickej syntéze. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
8. Thurston, HW a kol. (1948). Chrómy ako fungicídy zemiakov. American Potato Journal 25, 406-409 (1948). Obnovené z odkazu.springer.com.
9. Lynch, RF (2001). Zinok: legovanie, termochemické spracovanie, vlastnosti a aplikácie. In Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
10. Ramesh Kumar, AV a Nigam, RK (1998). Mössbauerova spektroskopická štúdia koróznych produktov pod základným náterom obsahujúcim antikorózne pigmenty. J Radioanal Nucl Chem 227, 3-7 (1998). Obnovené z odkazu.springer.com.
11. Otero, V. a kol. (2017). Koncom 19. a začiatkom 20. storočia sa olejnaté bárium, zinok a stroncium žltli. Herit Sci 5, 46 (2017). Získané z heritagesciencejournal.springeropen.com.
12. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chémia. Štvrté vydanie. John Wiley a synovia.
13. Wikipedia (2020). Chróman zinočnatý. Obnovené z en.wikipedia.org.
14. Wikipedia (2020). Chromátový konverzný povlak. Obnovené z en.wikipedia.org.