CHROMIC ACID: ISTRAKTURA, PAG-AARI, PAGGAWA, GINAGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang chromic acid o H ₂ CrO ₄ ay panteorya ang acid na nauugnay sa chromium oxide (VI) o chromia CrO ₃ . Ang pangalang ito ay dahil sa ang katunayan na sa acidic aqueous solution ng chromic oxide ang species H ₂ CrO ₄ ay naroroon kasama ang iba pang mga species ng chromium (VI).

Ang Chromic oxide CrO ₃ ay tinatawag ding anhydrous chromic acid. Ang CrO ₃ ay isang mapula-pula kayumanggi o lila na nakuha sa pamamagitan ng pagpapagamot ng mga solusyon ng potassium dichromate K ₂ Cr ₂ O _{7 na} may sulpuriko acid H ₂ KAYA ₄ .

Chromic oxide CrO ₃ crystals sa isang krus . Rando Tuvikene. Pinagmulan: Wikipedia Commons.

Ang mga tubig na solusyon sa chromic oxide ay nakakaranas ng isang balanse ng ilang mga species ng kemikal na ang konsentrasyon ay nakasalalay sa PH ng solusyon. Sa pangunahing pH ang chromate ions na CrO ₄ ^2- namamayani , habang sa acidic pH ang mga ion na HCrO ₄ ^- at dichromate Cr ₂ O ₇ ^2- namamayani . Tinatayang na sa acid pH chromic acid H ₂ CrO ₄ ay naroroon din .

Dahil sa kanilang mahusay na lakas ng oxidizing, ang mga solusyon sa chromic acid ay ginagamit sa organikong kimika upang isagawa ang mga reaksyon ng oksihenasyon. Ginagamit din ang mga ito sa mga proseso ng electrochemical upang gamutin ang mga metal upang makuha nila ang pagtutol sa kaagnasan at pagsusuot.

Ang ilang mga materyales na polymeric ay ginagamot din ng chromic acid upang mapabuti ang kanilang pagdikit sa mga metal, pintura, at iba pang mga sangkap.

Ang mga solusyon sa chromic acid ay lubhang mapanganib para sa mga tao, karamihan sa mga hayop at sa kapaligiran. Para sa kadahilanang ito, ang likido o solidong basura mula sa mga proseso kung saan ginagamit ang chromic acid upang maalis ang mga bakas ng chromium (VI) o mabawi ang lahat ng kromium na naroroon at muling pagbuo ng chromic acid para magamit muli.

Istraktura

Ang molekulang chromic acid H ₂ CrO ₄ ay nabuo ng isang chromate ion CrO ₄ ^2- at dalawang hydrogen ions H ^{+ na} nakakabit dito. Sa chromate ion ang elemento ng Chromium ay nasa isang estado ng oksihenasyon ng +6.

Ang spatial na istraktura ng chromate ion ay tetrahedral, kung saan ang chromium ay nasa gitna at sinasakop ng oxygen ang apat na mga vertice ng tetrahedron.

Sa chromic acid ang mga hydrogen atoms ay magkasama kasama ang isang oxygen. Sa apat na mga bono ng kromo na may mga atomo ng oxygen, dalawa ang doble at dalawa ay simple, dahil ang mga ito ay nakadikit sa kanila.

Istraktura ng chromic acid H ₂ CrO ₄ kung saan sinusunod ang tetrahedral form ng chromate at ang mga double bond nito. NEUROtiker. Pinagmulan: Wikipedia Commons.

Sa kabilang banda, ang chromic oxide CrO ₃ ay mayroong isang chromium atom sa +6 oksihenasyon na napapaligiran ng tatlong atom na oxygen.

Pangngalan

- Chromic acid H ₂ CrO ₄

- Tetraoxochromic acid H ₂ CrO ₄

- Chromic oxide (anhydrous chromic acid) CrO ₃

- Chromium trioxide (anhydrous chromic acid) CrO ₃

Ari-arian

Pisikal na estado

Ang Anhydrous Chromic Acid o Chromic Oxide ay isang lila sa pulang solid na mala-kristal

Ang bigat ng molekular

CrO ₃ : 118.01 g / mol

Temperatura ng pagkatunaw

CrO ₃ : 196 ºC

Sa itaas ng natutunaw na punto nito ay thermally unstable, nawawala ang oxygen (ay nabawasan) upang mabigyan ng chromium (III) oxide Cr ₂ O ₃ . Ito ay nabulok ng humigit-kumulang na 250 ° C.

Density

CrO ₃ : 1.67-2.82 g / cm ³

Solubility

Ang CrO ₃ ay napaka natutunaw sa tubig: 169 g / 100 g ng tubig sa 25 ºC.

Natutunaw ito sa mga mineral acid tulad ng sulfuric at nitric. Natutunaw sa alkohol.

Iba pang mga pag-aari

Ang CrO ₃ ay napaka-hygroscopic, ang mga kristal ay masarap.

Kapag natutunaw ang CrO ₃ sa tubig, malalakas itong bumubuo ng mga solusyon sa acidic.

Ito ay isang napakalakas na oxidant. Masiglang na-oxidize ang organikong bagay sa halos lahat ng mga form nito. Pag-atake ng tela, katad, at ilang plastik. Inaatake din ang karamihan sa mga metal.

Malalakas itong nakakalason at nakakainis dahil sa mataas na potensyal na oxidizing na ito.

Chemistry ng may tubig na solusyon kung saan naroroon ang chromic acid

Ang Chromic oxide CrO _{3 ay} mabilis na natutunaw sa tubig. Sa may tubig na solusyon, ang kromium (VI) ay maaaring umiiral sa ilalim ng iba't ibang mga ionic form.

Sa pH> 6.5 o sa solusyon sa alkalina, nakuha ng chromium (VI) ang chromate ion form na CrO ₄ ^{2 -} dilaw sa kulay.

Kung ang pH ay ibinaba (1 <pH <6.5), ang chromium (VI) ay pangunahing bumubuo sa HCrO ₄ ^- ion , na maaaring mapang-agaw sa dichromate ion Cr ₂ O ₇ ^2- , at ang solusyon ay nagiging orange. Sa pH sa pagitan ng 2.5 at 5.5 ang namamayani na species ay HCrO ₄ ^- at Cr ₂ O ₇ ^2- .

Istraktura ng dichromate ion Cr ₂ O ₇ ^2- na matatagpuan kasama ang dalawang sodium Na ⁺ ion . Capaccio. Pinagmulan: Wikipedia Commons.

Ang mga balanse na nagaganap sa mga solusyon na ito habang bumababa ang pH ay ang mga sumusunod:

CrO ₄ ^2- (chromate ion) + H ⁺ ⇔ HCrO ₄ ^-

HCrO ₄ ^- + H ⁺ ⇔ H ₂ CrO ₄ (chromic acid)

2HCrO ₄ ^- ⇔ Cr ₂ O ₇ ^2- (dichromate ion) + H ₂ O

Ang mga balanse na ito ay nangyayari lamang kung ang acid na idinagdag upang mas mababa ang pH ay HNO ₃ o HClO ₄ , dahil sa iba pang mga acid ay nabuo ang iba't ibang mga compound.

Ang mga solusyon sa acid na dichromate ay napakalakas na mga ahente sa pag-oxidizing. Ngunit sa mga solusyon sa alkalina ang chromate ion ay mas mababa sa pag-oxidizing.

Pagkuha

Ayon sa mga mapagkukunan na kinonsulta, ang isa sa mga paraan upang makakuha ng chromic oxide CrO _{3 ay} binubuo ng pagdaragdag ng sulfuric acid sa isang may tubig na solusyon ng sodium o potassium dichromate, na bumubuo ng isang red-orange na pag-uwi.

Chromic oxide hydrate o chromic acid. Himstakan. Pinagmulan: Wikipedia Commons.

Ang Chromic acid H ₂ CrO ₄ ay matatagpuan sa may tubig na solusyon ng chromic oxide sa isang medium medium.

Gumagamit ang Chromic acid

Sa oksihenasyon ng mga compound ng kemikal

Dahil sa matindi nitong kakayahang mag-oxidizing, ang chromic acid ay matagal nang ginamit na matagumpay upang ma-oxidize ang mga organikong at hindi organikong compound.

Kabilang sa mga hindi mabilang na halimbawa ay ang mga sumusunod: pinapayagan nitong i-oxidize ang pangunahing mga alkohol sa aldehydes at ito sa mga carboxylic acid, pangalawang alcohols sa ketones, toluene sa benzoic acid, ethylbenzene sa acetophenone, triphenylmethane sa triphenylcarbinol, formic acid sa CO ₂ , oxalic acid sa CO ₂ , lactic acid sa acetaldehyde at CO ₂ , ferrous ion Fe ²⁺ hanggang ferric ion Fe ³⁺ , yodo ng yodo sa yodo, atbp.

Pinapayagan nito ang pag-convert ng nitroso-compound sa nitro-compound, sulfides sa sulfones. Ito ay kasangkot sa synthesis ng mga ketones na nagsisimula sa mga alkenes, dahil ito ay nag-oxidize ng hydroborated alkenes sa ketones.

Ang mga Compound mataas na lumalaban sa karaniwang mga oxidants, tulad ng oxygen O ₂ o hydrogen peroxide H ₂ O ₂ , ay na-oxidized ng chromic acid. Ito ang kaso para sa ilang mga heterocyclic borans.

Sa mga proseso ng anodizing ng metal

Ang Chromic acid anodization ay isang paggamot na electrochemical na inilalapat sa aluminyo upang maprotektahan ito sa loob ng maraming taon mula sa oksihenasyon, kaagnasan at pagsusuot.

Ang proseso ng anodizing ay nagsasangkot sa pagbuo ng electrochemical ng isang layer ng aluminyo oksido o alumina sa metal. Ang layer na ito ay pagkatapos ay selyadong sa mainit na tubig, na kung saan nakamit ang conversion sa aluminyo oxide trihydrate.

Ang selyadong layer ng oxide ay makapal, ngunit mahina ang istraktura at hindi kasiya-siya para sa kasunod na malagkit na bonding. Gayunpaman, ang pagdaragdag ng isang maliit na halaga ng chromic acid sa tubig ng sealing ay bubuo ng isang ibabaw na maaaring mabuo ang mahusay na mga bono.

Ang chromic acid sa tubig na nagbubuklod ay natunaw ang ilan sa mga magaspang na istraktura na tulad ng cell at nag-iiwan ng isang manipis, malakas, matatag na nakadikit na layer ng aluminyo oksido, kung saan ang mga adhesives ay sumunod at bumubuo ng malakas at matibay na mga bono.

Ang Chromic acid anodization ay nalalapat din sa titanium at alloys.

Sa paggamot sa pagpapalit ng kemikal

Ang Chromic acid ay ginagamit sa mga proseso ng patong ng metal sa pamamagitan ng pagbabalik ng kemikal.

Sa prosesong ito, ang mga metal ay nalubog sa mga solusyon ng chromic acid. Tumugon ito at bahagyang natutunaw ang ibabaw habang naglalagay ng isang manipis na layer ng kumplikadong mga compound ng chromium na nakikipag-ugnay sa base metal.

Ang prosesong ito ay tinatawag na chromate conversion coating o conversion chrome plating.

Ang mga metal na karaniwang sumasailalim sa conversion chrome plating ay iba't ibang uri ng bakal, tulad ng carbon steel, hindi kinakalawang na asero, at zinc-coated steel, at iba't ibang mga di-ferrous na metal, tulad ng magnesium alloys, lata alloys, aluminyo haluang metal, tanso. , kadmium, mangganeso at pilak.

Ang paggamot na ito ay nagbibigay ng pagtutol sa kaagnasan at lumiwanag sa metal. Ang mas mataas na pH ng proseso, mas malaki ang pagtutol sa kaagnasan. Pinapabilis ng temperatura ang reaksyon ng acid.

Ang mga coatings ng iba't ibang kulay ay maaaring mailapat, tulad ng asul, itim, ginto, dilaw at malinaw. Nagbibigay din ito ng mas mahusay na pagdikit ng ibabaw ng metal sa mga pintura at adhesive.

Sa eroded o pitted ibabaw

Ginagamit ang mga solusyon sa Chromic acid sa paghahanda ng ibabaw ng mga bagay na gawa sa thermoplastic material, thermoset polymers at elastomer para sa kasunod na patong na may mga pintura o adhesives.

Ang H ₂ CrO _{4 ay may} epekto sa kimika ng ibabaw at istraktura nito, dahil nakakatulong ito upang madagdagan ang pagkamagaspang nito. Ang kumbinasyon ng pitting at oksihenasyon ay nagdaragdag ng pagtagos ng mga adhesives at maaari ring maging sanhi ng mga pagbabago sa mga katangian ng polimer.

Ginamit ito upang mabura ang branched na low-density polyethylene, linear high-density polyethylene at polypropylene.

Malawakang ginagamit ito sa industriya ng electroplating o electroplating upang mapadali ang pagdidikit ng metal-polimer.

Sa iba't ibang gamit

Ang Chromic acid ay ginagamit bilang isang pang-imbak ng kahoy, din sa mga magnetic material at para sa catalysis ng mga reaksyon ng kemikal.

Pagbawi ng Chromic acid

Mayroong maraming mga proseso na gumagamit ng chromic acid at nakagagawa ng mga agos o nalalabi na naglalaman ng chromium (III) na hindi maaaring itapon dahil mayroon silang mga chromium (VI) na mga ion na napaka-nakakalason, at hindi rin nila magagamit muli dahil ang konsentrasyon ng mga chromate ion ay napakababa.

Ang kanilang pagtatapon ay nangangailangan ng pagbabawas ng kemikal ng chromates sa chromium (III), na sinusundan ng pag-ulan ng hydroxide at pagsasala, na bumubuo ng mga karagdagang gastos.

Sa kadahilanang ito, napag-aralan ang iba't ibang mga pamamaraan upang maalis at mabawi ang mga kromates. Narito ang ilan sa mga ito.

Sa pamamagitan ng paggamit ng mga resins

Ang mga resin ng Ion exchange ay ginamit sa loob ng maraming taon para sa paggamot ng tubig na kontaminado sa mga chromates. Ito ay isa sa mga paggamot na naaprubahan ng US Environmental Protection Agency, o EPA (Environmental Protection Agency).

Ang pamamaraang ito ay nagbibigay-daan sa pagbawi ng puro ng chromic acid dahil ito ay nabagong muli mula sa dagta.

Ang mga resins ay maaaring maging malakas o mahina batay. Sa masidhing pangunahing resins ay maaaring matanggal ang chromate dahil ang mga ion ng HCrO ₄ ^- at Cr ₂ O ₇ ^2- ay ipinagpapalit ng mga ion ng OH ^- at Cl ^- . Sa mahina na pangunahing resin, halimbawa ng mga sulpate, ang mga ion ay ipinapalit ng KAYA ₄ ^{2 -} .

Sa kaso ng malakas na pangunahing R- (OH) resins, ang pangkalahatang reaksyon ay ang mga sumusunod:

2ROH + HCrO ₄ ^- + H ⁺ ⇔ R ₂ CrO ₄ + 2H ₂ O

R ₂ CrO ₄ + 2HCrO ₄ ^- ⇔ 2RHCrO ₄ + CrO ₄ ^2-

R ₂ CrO ₄ + HCrO ₄ ^- + H ⁺ ⇔ R ₂ Cr ₂ O ₇ + H ₂ O

Para sa bawat nunal ng R ₂ CrO _{4 na-} convert, ang isang nunal ng Cr (VI) ay tinanggal mula sa solusyon, na ginagawang kaakit-akit ang pamamaraang ito.

Matapos alisin ang mga chromates, ang dagta ay ginagamot ng isang malakas na solusyon sa alkalina upang muling mabigyan ang mga ito sa isang ligtas na lugar. Ang chromates ay pagkatapos ay na-convert sa puro chromic acid upang magamit muli.

Sa pamamagitan ng electrochemical regeneration

Ang isa pang pamamaraan ay ang electrochemical regeneration ng chromic acid, na kung saan ay din isang maginhawang alternatibo. Ang Chromium (III) ay anodically oxidized sa chromium (VI) sa pamamaraang ito. Ang materyal na anode sa mga kasong ito ay mas mahusay na humantong sa dioxide.

Gumamit ng mga microorganism upang malinis ang mga effluents na may mga bakas ng chromic acid

Ang isang pamamaraan na sinisiyasat at nasasailalim pa sa pag-aaral ay ang paggamit ng mga microorganism na natural na naroroon sa ilang mga effluents na nahawahan ng mga hexavalent chromium ions, na mga nakapaloob sa mga solusyon sa chromic acid.

Ang mga epektong nakakapinsala sa kapaligiran. May-akda: OpenClipart-Vectors. Pinagmulan: Pixabay.

Ganito ang kaso ng ilang mga bakterya na naroroon sa wastewater ng pag-taning ng katad. Ang mga mikrobyong ito ay napag-aralan at natukoy na ang mga ito ay lumalaban sa mga kromo at may kakayahang mabawasan ang chromium (VI) sa kromo (III) na mas hindi nakakasama sa kapaligiran at mga nabubuhay na nilalang.

Para sa kadahilanang ito, tinatantiya na maaari silang magamit bilang isang paraan ng friendly na kapaligiran para sa remediation at detoxification ng mga effluents na nahawahan ng mga bakas ng chromic acid.

Mga Chromic Acid at Chromic Oxide Hazards

Ang CrO ₃ ay hindi masusunog ngunit maaari nitong palakasin ang pagkasunog ng iba pang mga sangkap. Marami sa kanilang mga reaksyon ay maaaring maging sanhi ng sunog o pagsabog.

Ang mga solusyon sa CrO ₃ at chromic acid ay malakas na mga irritant sa balat (maaaring magdulot ng dermatitis), mga mata (maaaring magsunog) at mauhog na lamad (maaaring magdulot ng bronchoasma) at maaaring maging sanhi ng tinatawag na "mga butas ng kromo" sa sistema ng paghinga. .

Ang mga compound ng Chromium (VI) tulad ng chromic acid at chromic oxide ay malubhang nakakalason, mutagenic, at carcinogen sa karamihan sa mga nabubuhay na bagay.

Mga Sanggunian

1. Cotton, F. Albert at Wilkinson, Geoffrey. (1980). Advanced na Diorganikong Chemistry. Pang-apat na Edisyon. John Wiley at Mga Anak.
2. US National Library of Medicine. (2019). Chromic Acid. Nabawi mula sa: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wegman, RF at Van Twisk, J. (2013). Aluminyo at Aluminyo Alloys. 2.5. Proseso ng Chromic Acid Anodize. Sa Mga Diskarte sa Paghahanda ng Ibabaw para sa malagkit na Pag-bonding (Pangalawang Edisyon). Nabawi mula sa sciencedirect.com.
4. Wegman, RF at Van Twisk, J. (2013). Magnesiyo. 6.4. Paghahanda ng Magnesium at Magnesium Alloys ng Mga Pamamaraan sa Paggamot ng Chromic Acid. Sa Mga Diskarte sa Paghahanda ng Ibabaw para sa malagkit na Pag-bonding (Second Edition). Nabawi mula sa sciencedirect.com.
5. Grot, W. (2011). Aplikasyon. 5.1.8. Pagbabagong-buhay ng Chromic Acid. Sa Fluorinated Ionomers (Second Edition). Nabawi mula sa sciencedirect.com.
6. Swift, KG at Booker, JD (2013). Mga Proseso ng Teknikal na Ibabaw. 9.7. Chromating. Sa Handbook ng Proseso ng Pagpipilian sa Paggawa. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
7. Poulsson, AHC et al. (2019). Mga Diskarte sa Pagbabago ng Ibabaw ng PEEK, Kabilang ang Paggamot ng Plasma Surface. 11.3.2.1. Ibabaw ng Etching. Sa PEEK Biomaterial Handbook (Second Edition). Nabawi mula sa sciencedirect.com.
8. Westheimer, FH (1949). Ang mga mekanismo ng chromic acid oxidations. Mga Review sa Chemical 1949, 45, 3, 419-451. Nabawi mula sa pubs.acs.org.
9. Tan, HKS (1999). Pag-alis ng Chromic Acid sa pamamagitan ng Anion Exchange. Ang Canadian Journal of Chemical Engineering, Tomo 77, Pebrero 1999. Nakuha mula sa onlinelibrary.wiley.com.
10. Kabir, MM et al. (2018). Paghiwalay at pagkakakilanlan ng chromium (VI) -pagpapalit ng bakterya mula sa mga effluents ng tannery at solidong basura. World Journal of Microbiology and Biotechnology (2018) 34: 126. Nabawi mula sa ncbi.nlm.nih.gov.