Struktura wodorotlenku chromu, właściwości i zastosowania



The wodorotlenek chromu jest nieorganicznym produktem złożonym z reakcji zasady z solą chromu. Jego wzór chemiczny zmienia się w zależności od stopnia utlenienia chromu (+2 lub +3, dla tego typu związku). Mając w ten sposób Cr (OH)2 dla wodorotlenku chromu (II) i Cr (OH)3 dla wodorotlenku chromu (III).

Z przyczyn elektronicznych, Cr2+ jest bardziej niestabilny niż Cr3+, więc Cr (OH)2 jest czynnikiem redukującym (traci elektron na przejście do +3). Tak więc, chociaż oba wodorotlenki można otrzymać jako osady, Cr (OH)3 -zwany również wodorotlenkiem chromu - jest dominującym związkiem.

W przeciwieństwie do tych wodorotlenków otrzymanych przez proste rozpuszczenie tlenków metali w wodzie, Cr (OH)3 nie jest syntetyzowany tą drogą ze względu na słabą rozpuszczalność tlenku chromowego (Cr2O3, górny obraz). Jednak Cr (OH)3 Jest uważany za Cr2O3· XH2Lub używany jako szmaragdowo zielony pigment (zielony Guinet).

W części laboratoryjnej chromu metalicznego, który rozpuszcza się w kwaśnym roztworze do tworzenia kompleksu [Cr (OH2)6]3+. Ten wodny kompleks reaguje następnie z zasadą (NaOH lub KOH) z wytworzeniem odpowiedniego wodorotlenku chromu.

Jeśli poprzednie kroki są wykonywane w warunkach zapewniających brak tlenu, reakcja pochodzi Cr (OH)2 (wodorotlenek chromu). Następnie wymagane jest oddzielenie i odwodnienie wytrąconego ciała stałego. W rezultacie „prawdziwy” Cr (OH) „rodzi się”3, zielony proszek o strukturze polimeru i niepewny.

Indeks

  • 1 Właściwości fizyczne i chemiczne
    • 1.1 Amfoteryczność
  • 2 Synteza wodorotlenku chromu w przemyśle
  • 3 zastosowania
  • 4 odniesienia

Górny obraz jest najprostszą reprezentacją Cr (OH)3 w fazie gazowej i izolowane. Podobnie i przyjmując czysto jonowy charakter ich oddziaływań, w stałych kationach Cr można wizualizować3+ oddziaływanie z potrójną ilością anionów OH-.

Jednak charakter wiązania Cr-OH jest bardziej kowalencyjny, ze względu na chemię koordynacyjną Cr3+.

Na przykład kompleks [Cr (OH2)6]3+ wskazuje, że metaliczne centrum chromu jest skoordynowane z sześcioma cząsteczkami wody; Ponieważ są one neutralne, kompleks wykazuje dodatni ładunek pierwotnego kationu, Cr3+.

W górnym obrazie struktura kompleksu [Cr (OH2)6]3+. Jony Cl- mogą pochodzić na przykład z kwasu chlorowodorowego, jeśli został użyty do rozpuszczenia soli lub tlenku chromowego.

Podczas dodawania NaOH (lub KOH) do środowiska reakcji, jon OH- deprotonuje cząsteczkę tego kompleksu, tworząc [Cr (OH2)5(OH)]2+ (Teraz jest pięć cząsteczek wody, ponieważ szósta straciła proton).

Kolejno, ten nowy kompleks odwadnia inny kompleks wodny, tworząc dimery związane mostkami wodorotlenkowymi:

(H2O)5Cr-OH-Cr (OH2)5

Wraz ze wzrostem zasadowości ośrodka (pH wzrasta) kompleks [Cr (OH2)4(OH)2]+, a także zwiększają szanse nowych mostków wodorotlenkowych na tworzenie żelatynowych polimerów. W rzeczywistości ta „szaro-zielona galaretka” nie wytrąca się w porządku.

Wreszcie Cr (OH2)3(OH)3 składa się z ośmiościanu z Cr3+ w centrum i połączony z trzema cząsteczkami wody i trzema OH- które neutralizują jego dodatni ładunek; to bez rozważania polimeryzacji.

Kiedy Cr (OH2)3(OH)3 odwadnia, eliminuje wodę skoordynowaną z Cr3+, a ponieważ ten kation jest skoordynowany z sześcioma gatunkami (ligandami), powstają struktury polimerowe, w które mogą być zaangażowane wiązania Cr-Cr..

Również po odwodnieniu jego strukturę można uznać za typ Cr2O3· 3H2O; innymi słowy, trójhydratowany tlenek chromu. Jednak to badania fizykochemiczne substancji stałej mogą rzucić światło na prawdziwą strukturę Cr (OH)3 w tym momencie.

Właściwości fizyczne i chemiczne

The Cr (OH)3 Wygląda jak niebiesko-zielony proszek, ale kiedy wchodzi w kontakt z wodą, tworzy galaretowaty szarozielony osad.

Jest nierozpuszczalny w wodzie, ale rozpuszczalny w mocnych kwasach i zasadach. Ponadto po podgrzaniu rozkłada się, wytwarzając opary tlenku chromu.

Anfoterismo

Dlaczego wodorotlenek chromu jest rozpuszczalny w kwaśnych i zasadowych roztworach? Powodem jest jego amfoteryczna natura, która pozwala mu reagować zarówno z kwasami, jak i zasadami. Ta właściwość jest charakterystyczna dla Cr3+.

W reakcji z kwasami Cr (OH)2)3(OH)3 rozpuszcza się, ponieważ pękają mostki hydroksylowe, odpowiedzialne za galaretowaty wygląd osadu.

Z drugiej strony, gdy dodaje się więcej zasady, OH- nadal zastępują cząsteczki wody, tworząc negatywny kompleks [Cr (OH2)2(OH)4]-. Ten kompleks sprawia, że ​​roztwór ma jasnozielony kolor, który nasila się w miarę postępu reakcji.

Kiedy wszystkie Cr (OH2)3(OH)3 Gdy zareaguje, uzyskuje się ostateczny kompleks, jak wskazuje równanie chemiczne:

Cr (OH2)3(OH)3 + 3 OH- <=> [Cr (OH)6] 3- + 3 H2O

Ten negatywny kompleks jest związany z otaczającymi kationami (Na+, jeśli zasadą jest NaOH), a po odparowaniu wody wytrąca się sól chromitu sodu (NaCrO2, szmaragdowo zielony kolor). Zatem zarówno środowisko kwaśne jak i zasadowe są zdolne do rozpuszczania wodorotlenku chromu.

Synteza wodorotlenku chromu w przemyśle

W przemyśle wytwarzany jest przez strącanie siarczanu chromu za pomocą roztworów wodorotlenku sodu lub wodorotlenku amonu. Podobnie wodorotlenek chromu jest wytwarzany przez schematyczną reakcję:

CrO72- + 3 SO2 + 2H+ => 2 Kr3+ + 3 SO42- + H2O

Cr3+ + 3OH- => Cr (OH)3

Jak pokazano w poprzedniej procedurze, redukcja chromu VI do chromu III ma duże znaczenie ekologiczne.

Chrom III jest stosunkowo nieszkodliwy dla fauny i flory, podczas gdy chrom VI jest toksyczny i rakotwórczy, a także bardzo rozpuszczalny, dlatego ważne jest, aby wyeliminować go ze środowiska.

Technologia oczyszczania ścieków i gleby obejmuje redukcję Cr (VI) do Cr (III).

Używa

- Formułowanie makijażów.

- Środki do koloryzacji włosów.

- Farby do paznokci.

- Produkty do pielęgnacji skóry.

- Środki czyszczące.

- W obróbce wykańczającej metali, która stanowi 73% jej zużycia w przemyśle.

- W konserwacji drewna.

Referencje

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemia (8 wyd.). CENGAGE Learning, p 873, 874.
  2. PubChem. (2018). Wodorotlenek chromu. Pobrane 18 kwietnia 2018 r. Z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  3. N4TR! UMbr. (22 czerwca 2015 r.). Wodorotlenek chromu (III). [Rysunek] Pobrane 18 kwietnia 2018 r. Z: commons.wikimedia.org
  4. Martinez Troya, D., Martín-Pérez, J.J. Badanie eksperymentalnego zastosowania tlenków i wodorotlenków chromu w środkowych naukach. BORAX nr 2 (1) -Przegląd chemii praktycznej dla matury i matury-IES. Zaframagón-ISSN 2529-9581.
  5. Synteza, charakterystyka i stabilność wodorotlenków Cr (III) i Fe (III). (2014) Papassiopi, N., Vaxevanidou, K., Christou, C., Karagianni, E. i Antipas, G. J. Hazard Mater. 264: 490-497.
  6. PrebChem. (9 lutego 2016 r.). Wytwarzanie wodorotlenku chromu (III). Pobrane 18 kwietnia 2018 r. Z: prepchem.com
  7. Wikipedia. (2018). Wodorotlenek chromu (III). Pobrane 18 kwietnia 2018 r. Z: en.wikipedia.org