OXID CHROMITÝ (III): ŠTRUKTÚRA, NÁZVOSLOVIE, VLASTNOSTI, POUŽITIA - CHÉMIA - 2026

Chrómu (III), oxid chromitý alebo je anorganická zelená pevná látka spaľovanie kovu chrómu (Cr) na kyslík (O ₂ ), takže chrómu oxidačné stav 3+. Jeho chemický vzorec je Cr ₂ O ₃ . V prírode sa vyskytuje v mineráli Eskolaite. Nie sú známe žiadne použiteľné prírodné ložiská oxidu chromitého.

Môže sa pripraviť okrem iného tým, zahrievaním Cr ₂ O ₃ hydrát (Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O) úplného odstránenia vody. To je tiež získať ako produkt kalcinácia chrómu (VI) oxid (CrO ₃ ).

Pigment oxidu chromitého. FK1954. Zdroj: Wikipedia Commons

Avšak, najlepší spôsob, ako získať, že čistý, je rozkladom dvojchrómanu amónneho (NH ₄ ) ₂ Cr ₂ O ₇ pri 200 ° C. Priemyselne sa vyrába redukciou pevného dichróman sodný (Na ₂ Kr ₂ O ₇ ) so sírou.

Keď je jemne rozdelený, má jasne zelenú farbu so žltkastým nádychom. Ak sú však častice väčšie, vykazujú namodralý odtieň. Oxid chromitý je najstabilnejší známy zelený pigment. Jeho tepelná a chemická odolnosť z neho robí cenné keramické farbivo.

Používa sa okrem iného v priemyselných náteroch, lakoch, v stavebníctve, v šperkoch, ako farbivá v kozmetike alebo vo farmaceutických výrobkoch.

štruktúra

Α-Cr ₂ O ₃ oxid má korundom štruktúru. Jeho kryštálový systém je hexagonálny rhombohedral. To je izomorfné s a-oxidu hlinitého a alfa-Fe ₂ O ₃ .

Eskolait, prírodný minerál oxidu chromitého, má nasledujúcu štruktúru:

Kryštalická štruktúra minerálu Eskolaíta. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ee/Eskolaite_structure.jpg. Zdroj: Wikipedia Commons

názvoslovie

- oxid chromitý.

- Zelený oxid chrómu.

- Oxid dvojchrómový.

- oxid chromitý.

- Chromia.

- Eskolaíta: minerál oxidu chromitého.

- Hydrát: Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O (kde n ≅ 2) sa nazýva chróm (III), hydrát oxidu alebo Guignet Green.

Hydrát oxidu chromitého. W. Oelen. Zdroj: Wikipedia Commons

vlastnosti

Fyzický stav

Kryštalická tuhá látka.

Mohsova tvrdosť

9 (jeho kryštály sú extrémne tvrdé).

Molekulová hmotnosť

151,99 g / mol.

Bod topenia

Topí sa pri 2435 ° C, ale začína sa odparovať pri 2000 ° C a vytvára oblaky zeleného dymu.

Hustota

5,22 g / cm ³

rozpustnosť

Po zahriatí na vysoké teploty je prakticky nerozpustný vo vode (3 mikrogramy / l pri 20 ° C); nerozpustný v alkoholoch a acetóne; mierne rozpustný v kyselinách a zásadách; sSoluble v kyseline chloristej (HClO ₄ ), na 70%, v ktorom sa rozkladá.

pH

6.

Index lomu

2551.

Ďalšie vlastnosti

- Ak je silne kalcinovaný, stáva sa voči kyselinám a zásadám inertný. V opačnom prípade Cr ₂ O ₃ a jeho hydratovaná forma Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O sú amfoterné, je ľahko rozpustný v kyseline, čím sa získa ³⁺ hydratované ióny , a koncentrovanú alkálií za vzniku "chromites".

- Po kalcinácii je chemicky odolný voči kyselinám, zásadám a vysokým teplotám. Je mimoriadne stabilný voči SO ₂ .

- Má vynikajúcu odolnosť voči svetlu v dôsledku skutočnosti, že jeho kryštály majú nepriehľadnosť, vysoký UV útlm a priehľadnosť voči viditeľnému svetlu.

- Je to mimoriadne tvrdý materiál, ktorý môže poškriabať kremeň, topaz a zirkón.

- Hydrát Cr ₂ O _3. H ₂ O (kde n ≅ 2) nemá tepelnú stabilitu, jeho hydratačná voda obmedzuje jeho použiteľnosť na menej ako 260 ° C. Má nízku tónovaciu schopnosť a obmedzený rozsah odtieňov.

- Ale uvedený hydrát má veľmi čistý a svetlý modrozelený odtieň. Je polopriehľadný, vykazuje nízku priehľadnosť, vynikajúcu odolnosť voči svetlu a zásadám.

- Cr ₂ O _{3 je} klasifikovaná ako nebezpečný materiál a je považovaný za inertný jemný prášok. Nepodlieha predpisom o medzinárodnej preprave.

- Nedráždi pokožku alebo sliznice.

aplikácia

V keramickom a sklárskom priemysle

Vzhľadom k svojej vysokej odolnosti voči teplu a chemickej odolnosti, kalcinovaný Cr ₂ O ₃ sa používa ako farbivo alebo zoskloviteľné pigmentu pri výrobe keramiky, porcelánu v smalty a sklenených zmesí.

V priemyselných náteroch

Keramika na báze oxidu chromitého poskytuje vynikajúcu odolnosť voči korozívnym prostrediam. To všetko prostredníctvom mechanizmu vylúčenia substrátu z prostredia, ktoré ho obklopuje.

Z tohto dôvodu sa používa v náteroch, ktoré zabraňujú korózii mnohých materiálov a sú aplikované tepelným striekaním (atomizácia alebo rozprašovanie za horúca).

Používa sa tiež ako ochrana pred abrazívnym opotrebením (keď je odstránenie materiálu spôsobené pohybmi častíc po povrchu).

V týchto prípadoch je použitie Cr ₂ O ₃ povlaku ukladaním plazmy vytvára vysokú odolnosť proti oderu.

Obidva predchádzajúce prípady sú užitočné napríklad v motoroch s plynovou turbínou v leteckom priemysle.

V žiaruvzdornom priemysle

Používa sa pri výrobe tepelne a chemicky odolných tehál, obkladových materiálov a žiaruvzdorného betónu na báze oxidu hlinitého.

Vo výstavbe

Pretože je mimoriadne odolný voči poveternostným podmienkam, svetlu a teplu, používa sa ako granulované skalné farbivo na asfaltové strechy, betónový cement, vysoko kvalitné priemyselné nátery na exteriéry, oceľové konštrukcie a fasádne nátery (emulgovateľné farby).

Ako pigment v rôznych aplikáciách

Odolá vulkanizačným podmienkam a nedegraduje sa, preto sa používa pri gumovej pigmentácii.

Pretože nie je toxický, používa sa ako pigment pre hračky, kozmetiku (najmä jej hydrát), plasty, tlačiarenské farby, farby, ktoré prichádzajú do styku s potravinami a farmaceutickými výrobkami.

V priemysle pigmentov sa používa ako surovina na výrobu penetračných farbív obsahujúcich chróm a v pigmentoch na báze zmesných fáz oxidu kovu. Používa sa tiež ako farbivo na nátery zvitkov.

Jeho hydrát má priehľadnosť, ktorá umožňuje formulovanie polychromatických povrchových úprav v automobilovom priemysle (kovové povrchové úpravy pre automobily).

Vďaka svojej jedinečnej vlastnosti odrážajúcej infračervené žiarenie (IR) podobným spôsobom ako chlorofyl v rastlinách, pod infračerveným svetlom vyzerá ako lístie. Z tohto dôvodu sa bežne používa v maskovacích náteroch alebo náteroch na vojenské účely.

V šperkoch

Používa sa ako farbivo pre syntetické drahokamy. Keď Cr ₂ O ₃ je zavedený ako nečistoty do kryštálovej mriežky α-Al ₂ O ₃ , ako je tomu v semi-drahých minerálne rubín, je použité červenej farby namiesto zelenej.

Používa sa tiež ako brúsny a leštiaci prostriedok pre svoju vysokú tvrdosť a abrazívne vlastnosti.

Pri katalýze chemických reakcií

Podporované v oxidu hlinitého (Al ₂ O ₃ ), alebo iné oxidy, sa používa v organickej chémii, ako katalyzátora, napríklad pri hydrogenácii esterov alebo aldehydov za vzniku alkoholov a pri cyklizaci uhľovodíkov. To katalyzuje reakciu dusíka (N ₂ ) s vodíkom (H ₂ ) za vzniku amoniaku (NH ₃ ).

Vzhľadom k svojej schopnosti oxid redukcie, pôsobiaci spolu s chrómu (VI) oxid, že hrá dôležitú úlohu v dehydrogenáciu alkánov s CO _2, na výrobu propénu a izobután, pretože deaktivácia-reaktivácie cyklus katalyzátora je ľahko uskutočniteľný. Používa sa tiež ako katalyzátor v anorganickej chémii.

Pri výrobe chrómu

Používa sa pri aluminotermickej výrobe čistého chrómu. Preto sa musí zohriať na 1000 ° C, aby sa zväčšila jeho veľkosť zŕn.

Príprava kovu chrómu aluminotermickou redukciou oxidu chrómu (III). Rando Tuvikene. Zdroj: Wikipedia Commons

Na magnetických materiáloch

V malých množstvách sa pridáva k magnetickým materiálom vo zvukových a video páskach, čo zvukovým hlavám dodáva samočistiaci efekt.

Posledné inovácie

Pigmenty, ktoré majú zlepšenú odrazivosť u IR boli získané dopovanie nanočastíc Cr ₂ O ₃ so soľami prvkov patriacich do skupiny vzácnych zemín, ako je lantán a prazeodým.

Zvýšením koncentrácie týchto prvkov, blízke infračervené slnečné zvýšenie odrazivosti bez vplyvu na zelenú farbu Cr ₂ O ₃ pigmentu .

To umožňuje , dotovaného Cr ₂ O ₃ , ktoré majú byť klasifikované ako "studené" pigmentu, ako je to vhodné pre kontrolu hromadenie tepla.

Aplikovaný okrem iného na stropy, automobily a čalúnenie, dosahuje vysokú odrazivosť infračerveného slnečného žiarenia, čo umožňuje výrazne znížiť nárast tepla v prostredí.

Referencie

1. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chémia. Štvrté vydanie. John Wiley a synovia.
2. Kirk-Othmer (1994). Encyklopédia chemickej technológie. Zväzok 19. Štvrté vydanie. John Wiley a synovia.
3. Ullmannova encyklopédia priemyselnej chémie. (1990). Piate vydanie. Zväzky A7 a A20. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
4. Americké prvky. (2019). Oxid chrómový. Obnovené zo stránky americanelements.com.
5. Národná lekárska knižnica. (2019). Oxid chrómový. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Dorfman, Mitchell R. (2012). Tepelné sprejové nátery. V Príručke o degradácii materiálov v životnom prostredí. Kapitola 19. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
7. Takehira, K. a kol. (2004). CO ₂ dehydrogenácia propánu nad Kr-MCM-41 katalyzátor. In Studies in Surface Science and Catalysis 153. Získané zo stránky sciusalirect.com.
8. Selvam Sangeetha a kol. (2012). Funkčné pigmenty z nanočastíc oxidu chrómu (III). Farbivá a pigmenty 94 (2012) 548-552. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.