Хром триоксид

Хром триоксидот (исто така познат како хром(VI) оксид или хром анхидрид) — неорганско соединение со формулата CrO₃. Тоа е киселиот анхидрид на хромната киселина и понекогаш се продава под истото име.^[1] Ова соединение е темно-виолетова цврста супстанца во безводни услови, светло портокалова кога е влажна и која се раствора во вода истовремено со хидролиза. Годишно се произведуваат милиони килограми, главно за галванизација.^[2] Хром триоксидот е моќен оксидатор и канцерогено сооединение.

Производство, структура и основни реакции

Хром триоксидот се создава со третирање на натриум дихромат со сулфурна киселина:^[1]

H₂SO₄ + Na₂Cr₂O₇ → 2 CrO₃ + Na₂SO₄ + H₂O

Приближно 100.000 тони се произведуваат годишно од оваа или слична реакција.^[2]

Цврстата супстанција се состои од синџири на тетраедарски координирани атоми на хром кои споделуваат темиња. Затоа, секој центар на хром дели два центри за кислород со соседите. Два атоми на кислород не се делат, што дава вкупна стехиометрија од 1:3.^[3]

Ball-and-stick model of chains in the crystal structure of CrO3

Структурата на мономерниот CrO₃ е пресметана со помош на функционалната теорија на густината и се предвидува дека е пирамидална (точка група C_3v) наместо рамна (точка група D_3h).^[4]

Ball-and-stick model of the DFT-calculated structure of the CrO3 monomer

Хром триоксидот се распаѓа над 197 °C, ослободувајќи кислород и на крајот давајќи Cr<sub id="mwaQ">2</sub>O<sub id="mwag">3</sub> :

4 CrO₃ → 2 Cr₂O₃ + 3 O₂

Се користи во органската синтеза како оксиданс, често како раствор во оцетна киселина или ацетон во случај на оксидација на Џонс. Во овие оксидации, Cr(VI) ги претвора примарните алкохоли во соодветните карбоксилни киселини и секундарните алкохоли во кетони. Реакциите се прикажани подолу:

Примарни алкохоли до карбоксилни киселини
4 CrO₃ + 3 RCH₂OH + 12 H⁺ → 3 RCOOH + 4 Cr³⁺ + 9 H₂O
Секундарни алкохоли до кетоните
2 CrO₃ + 3 R₂CHOH + 6 H⁺ → 3 R₂C=O + 2 Cr³⁺ + 6 H₂O

Употреба

Хром триоксидот главно се користи во хромирањето. Обично се користи со адитиви кои влијаат на процесот на обложување, но не реагираат со триоксидот. Триоксидот реагира со кадмиум, цинк и други метали за да генерира пасивизирачки хроматски фолии кои се отпорни на корозија. Се користи и за производство на синтетички рубини. Растворот на хромната киселина исто така се користи при нанесување на типови на анодна облога на алуминиум, кои првенствено се користат во воздушните апликации. На Меѓународната вселенска станица, се користи за контрола на растот на бактериите во резервоарот за складирање на отпадна вода. Растворот на хромна киселина/ фосфорна киселина е исто така претпочитано средство за соголување на анодни облоги од сите видови.

Безбедност

Хром триоксидот е многу токсичен, корозивен и канцероген.^[5] Тоа е главниот пример на шествалентен хром, кој претставува еколошка опасност.^[6] Сродните деривати на хром(III) не се особено опасни; на тој начин, редукантите се користат за уништување на примероците од хром(VI).

Хром триоксидот, како моќен оксидатор, ќе ги запали органските материјали како што се алкохолите при контакт.

Слики

Концентриран раствор на калиум дихромат во вода.
Додавање на сулфурна киселина во растворот.
Кристализација на хром триоксид од реакцијата.

Реакција помеѓу хром триоксид и етанол

Наводи

↑ ^1,0 ^1,1 „Chromium trioxide“. chemicalland21.com. AroKor Holdings Inc. Посетено на 2014-06-15.
↑ ^2,0 ^2,1 Anger, G.; Halstenberg, J.; Hochgeschwender, K.; Scherhag, C.; Korallus, U.; Knopf, H.; Schmidt, P.; Ohlinger, M. (2000). „Chromium Compounds“. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. doi:10.1002/14356007.a07_067. ISBN 3527306730.
↑ Stephens, J. S.; Cruickshank, D. W. J. (1970). „The crystal structure of (CrO₃)_∞“. Acta Crystallographica Section B. 26 (3): 222. doi:10.1107/S0567740870002182.
↑ Zhai, H. J.; Li, S.; Dixon, D. A.; Wang, L. S. (2008). „Probing the Electronic and Structural Properties of Chromium Oxide Clusters (CrO₃)−
n and (CrO₃)_n (n = 1–5): Photoelectron Spectroscopy and Density Functional Calculations“. Journal of the American Chemical Society. 130 (15): 5167–77. doi:10.1021/ja077984d. PMID 18327905.
↑ „Chromium Trioxide (MSDS)“. J. T. Baker. Архивирано од изворникот на 2015-01-12. Посетено на 2007-09-13.
↑ The environmental impact of hexavalent chromium inspired the 2000 biographical Hollywood movie Erin Brockovich.