- Uzbūve
- Nomenklatūra
- Īpašības
- Fiziskais stāvoklis
- Molekulārais svars
- Kušanas punkts
- Blīvums
- Šķīdība
- Citas īpašības
- Ūdens šķīdumu ķīmija, ja ir hromskābe
- Iegūšana
- Hromskābes lietojumi
- Ķīmisko savienojumu oksidācijā
- Metālu anodēšanas procesos
- Ķīmiskās pārveidošanas procedūrās
- Erodētās vai bedrēs esošās virsmās
- Dažādiem lietojumiem
- Hromskābes atgūšana
- Izmantojot sveķus
- Caur elektroķīmisko reģenerāciju
- Mikroorganismu izmantošana notekūdeņu attīrīšanai ar hromskābes pēdām
- Hromskābes un hroma oksīda bīstamība
- Atsauces
Hromskābe vai H 2 Cro 4 teorētiski ir skābe, kas saistīti ar hroma oksīda (VI) vai chromia Cro 3 . Šis nosaukums ir saistīts ar faktu, ka skābos ūdens hroma oksīda šķīdumos H 2 CrO 4 sugas atrodas kopā ar citām hroma sugām (VI).
Hroma oksīdu CrO 3 sauc arī par bezūdens hromskābi. Cro 3 ir sarkanbrūna vai purple solid, kas tiek iegūts, apstrādājot kālija dihromāts K 2 Cr 2 O 7 ar sērskābi H 2 SO 4 .
Hroma oksīda CrO 3 kristāli tīģelī. Rando Tuvikene. Avots: Wikipedia Commons.
Hroma oksīda ūdens šķīdumos rodas dažu ķīmisko vielu līdzsvars, kuru koncentrācija ir atkarīga no šķīduma pH. Pamat pH līmenī dominē hromātu joni CrO 4 2 , bet skābā pH - HCrO 4 - un dihromāta Cr 2 O 7 2 joni . Tiek lēsts, ka pie skāba pH ir arī hromskābe H 2 CrO 4 .
Lielās oksidācijas spējas dēļ hromskābes šķīdumi tiek izmantoti organiskajā ķīmijā, lai veiktu oksidācijas reakcijas. Tos izmanto arī elektroķīmiskajos procesos metālu apstrādei, lai tie iegūtu izturību pret koroziju un nodilumu.
Atsevišķus polimēru materiālus apstrādā arī ar hromskābi, lai uzlabotu to saķeri ar metāliem, krāsām un citām vielām.
Hromskābes šķīdumi ir ļoti bīstami cilvēkiem, lielākajai daļai dzīvnieku un videi. Šā iemesla dēļ šķidros vai cietos atkritumus procesos, kuros izmanto hromskābi, apstrādā, lai noņemtu hroma (VI) pēdas vai atgūtu visu hromu un reģenerētu hromskābi atkārtotai izmantošanai.
Uzbūve
Hromskābes H 2 CrO 4 molekulu veido hromāta jons CrO 4 2- un divi tam pievienoti ūdeņraža joni H + . Hromāta jonā elements hroms ir oksidācijas stāvoklī +6.
Hromāta jona telpiskā struktūra ir tetraedriska, kur centrā ir hroms un skābeklis aizņem četrus tetraedra virsotnes.
Hromskābē katrs ūdeņraža atoms ir kopā ar skābekli. No četrām hroma saitēm ar skābekļa atomiem divas ir dubultas un divas ir vienkāršas, jo tām ir piesaistīti ūdeņraži.
Hromskābes H 2 CrO 4 uzbūve, kur novērojama hromāta tetraedriskā forma un tās dubultās saites. NEUROtiker. Avots: Wikipedia Commons.
No otras puses, hroma oksīdam CrO 3 ir hroma atoms +6 oksidācijas stāvoklī, ko ieskauj tikai trīs skābekļa atomi.
Nomenklatūra
- Hromskābe H 2 CrO 4
- Tetraoksohromskābe H 2 CrO 4
- hroma oksīds (bezūdens hromskābe) CrO 3
- hroma trioksīds (bezūdens hromskābe) CrO 3
Īpašības
Fiziskais stāvoklis
Bezūdens hromskābe vai hroma oksīds ir no purpursarkanas līdz sarkanai kristāliskai cietai vielai
Molekulārais svars
CrO 3 : 118,01 g / mol
Kušanas punkts
CrO 3 : 196 ºC
Virs tā kušanas temperatūras tas ir termiski nestabils, tas zaudē skābekli (tiek samazināts), iegūstot hroma (III) oksīdu Cr 2 O 3 . Tas sadalās aptuveni 250 ° C temperatūrā.
Blīvums
CrO 3 : 1,67 - 2,82 g / cm 3
Šķīdība
CrO 3 ļoti labi šķīst ūdenī: 169 g / 100 g ūdens 25 ºC temperatūrā.
Tas šķīst minerālskābēs, piemēram, sērskābā un slāpekļa. Šķīst spirtā.
Citas īpašības
CrO 3 ir ļoti higroskopisks, tā kristāli ir šķīstoši.
Kad CrO 3 izšķīst ūdenī, tas veido stipri skābus šķīdumus.
Tas ir ļoti spēcīgs oksidētājs. Spēcīgi oksidē organiskās vielas gandrīz visās to formās. Uzbrūk audumam, ādai un dažām plastmasām. Uzbrūk arī lielākajai daļai metālu.
Tas ir spēcīgi indīgs un ļoti kairinošs, pateicoties augstajam oksidācijas potenciālam.
Ūdens šķīdumu ķīmija, ja ir hromskābe
Hroma oksīds CrO 3 ātri izšķīst ūdenī. Ūdens šķīdumā hroms (VI) var pastāvēt dažādās jonu formās.
Pie pH> 6,5 vai sārmainā šķīdumā hroms (VI) iegūst hromāta jonu formu CrO 4 2 - dzeltenu krāsu.
Ja pH tiek nolaista (1 <pH <6.5), hroma (VI) galvenokārt veido HCrO 4 - jonu , kas var dimerize ar bihromāta jona Cr 2 O 7 2- , un šķīdums kļūst oranžā krāsā. Pie pH no 2,5 līdz 5,5 dominējošās sugas ir HCrO 4 - un Cr 2 O 7 2 .
Dihromāta jona Cr 2 O 7 2 uzbūve, kas atrodama kopā ar diviem nātrija Na + joniem . Capaccio. Avots: Wikipedia Commons.
Līdzsvari, kas rodas šajos šķīdumos, pazeminoties pH, ir šādi:
CrO 4 2- (hromāta jons) + H + ⇔ HCrO 4 -
HCrO 4 - + H + ⇔ H 2 CrO 4 (hromskābe)
2HCrO 4 - ⇔ Cr 2 O 7 2- (dihromāta jons) + H 2 O
Šīs līdzsvars notiek tikai tad, ja skābe, kas pievienota pH pazemināšanai, ir HNO 3 vai HClO 4 , jo kopā ar citām skābēm veidojas dažādi savienojumi.
Skābie dihromātu šķīdumi ir ļoti spēcīgi oksidētāji. Bet sārmainos šķīdumos hromāta jons oksidējas daudz mazāk.
Iegūšana
Saskaņā ar aptaujātajiem avotiem, viens no hroma oksīda CrO 3 iegūšanas veidiem ir sērskābes pievienošana nātrija vai kālija dihromāta ūdens šķīdumam, veidojot sarkanoranžu nogulsnes.
Hroma oksīda hidrāts vai hromskābe. Himstakāns. Avots: Wikipedia Commons.
Hromskābe H 2 CrO 4 ir atrodama hroma oksīda ūdens šķīdumos skābā vidē.
Hromskābes lietojumi
Ķīmisko savienojumu oksidācijā
Pateicoties spēcīgai oksidēšanas spējai, hromskābe jau sen ir veiksmīgi izmantota, lai oksidētu organiskos un neorganiskos savienojumus.
Starp neskaitāmajiem piemēriem var minēt šādus: tas ļauj oksidēt primāros spirtus līdz aldehīdiem, bet šie - par karbonskābēm, sekundārie spirti - par ketoniem, toluols līdz benzoskābei, etilbenzols līdz acetofenonam, trifenilmetāns līdz trifenilkarbinolam, skudrskābe līdz CO 2 , skābeņskābe līdz CO 2 , pienskābe līdz acetaldehīdam un CO 2 , melnais jons Fe 2+ līdz dzelzs jonam Fe 3+ , jodīda jons pret jodu utt.
Tas ļauj nitrozo savienojumus pārveidot par nitro savienojumiem, sulfīdiem par sulfoniem. Tas ir iesaistīts ketonu sintēzē, sākot no alkēniem, jo tas oksidē hidroborētus alkēnus par ketoniem.
Savienojumus, kas ir ļoti izturīgi pret parastajiem oksidētājiem, piemēram, skābekli O 2 vai ūdeņraža peroksīdu H 2 O 2 , oksidē hromskābe. Tas attiecas uz dažiem heterocikliskiem borāniem.
Metālu anodēšanas procesos
Hromskābes anodēšana ir alumīnija elektroķīmiska apstrāde, kas daudzus gadus aizsargā to no oksidācijas, korozijas un nodiluma.
Anodēšanas process ietver alumīnija oksīda vai alumīnija oksīda slāņa elektroķīmisku veidošanos uz metāla. Pēc tam šo kārtu noslēdz karstā ūdenī, ar kuru tiek panākta pārvēršana alumīnija oksīda trihidrātā.
Aizzīmogotā oksīda slānis ir biezs, bet strukturāli vājš un nav ļoti apmierinošs turpmākai līmēšanai. Tomēr, pievienojot blīvēšanas ūdenim nelielu daudzumu hromskābes, veidojas virsma, kas var veidot labas saites.
Hermētiskā ūdenī esošā hromskābe izšķīdina rupjās šūnām līdzīgo struktūru un atstāj plānu, stipru, stingri piestiprinātu alumīnija oksīda slāni, pie kura līmes pielīp un veido spēcīgas un izturīgas saites.
Hromskābes anodēšana attiecas arī uz titānu un tā sakausējumiem.
Ķīmiskās pārveidošanas procedūrās
Hromskābe tiek izmantota metāla pārklāšanas procesos ar ķīmisku pārveidošanu.
Šī procesa laikā metāli tiek iegremdēti hromskābes šķīdumos. Tas reaģē un daļēji izšķīst virsmu, nogulsnējot plānu sarežģītu hroma savienojumu kārtu, kas mijiedarbojas ar parasto metālu.
Šo procesu sauc par hromāta pārveidošanas pārklājumu vai hroma pārklājumu.
Metāli, uz kuriem parasti attiecas hroma pārklājums, ir dažāda veida tērauds, piemēram, oglekļa tērauds, nerūsējošais tērauds un ar cinku pārklāts tērauds, kā arī dažādi krāsainie metāli, piemēram, magnija sakausējumi, alvas sakausējumi, alumīnija sakausējumi, varš. , kadmijs, mangāns un sudrabs.
Šī apstrāde nodrošina metāla izturību pret koroziju un spīdumu. Jo augstāks ir procesa pH, jo lielāka ir izturība pret koroziju. Temperatūra paātrina skābes reakciju.
Var uzklāt dažādu krāsu pārklājumus, piemēram, zilu, melnu, zeltu, dzeltenu un caurspīdīgu. Tas arī nodrošina labāku metāla virsmas saķeri ar krāsām un līmēm.
Erodētās vai bedrēs esošās virsmās
Hromskābes šķīdumus izmanto priekšmetu virsmas sagatavošanā, kas izgatavoti no termoplastiska materiāla, termoreaktīviem polimēriem un elastomēriem, lai pēc tam pārklātu ar krāsām vai līmēm.
H 2 CrO 4 ietekmē virsmas ķīmiju un tās struktūru, jo tas palīdz palielināt tā raupjumu. Punktēšanas un oksidācijas kombinācija palielina līmju iespiešanos un pat var izraisīt izmaiņas polimēra īpašībās.
To izmanto sazarota zema blīvuma polietilēna, lineārā augsta blīvuma polietilēna un polipropilēna erozijai.
To plaši izmanto galvanizācijas vai galvanizācijas rūpniecībā, lai atvieglotu metāla-polimēra saķeri.
Dažādiem lietojumiem
Hromskābi izmanto kā koksnes aizsardzības līdzekli, arī magnētiskos materiālos un ķīmisko reakciju katalīzē.
Hromskābes atgūšana
Ir daudz procesu, kuros tiek izmantota hromskābe un rodas straumi vai atlikumi, kas satur hromu (III), no kuriem nevar atbrīvoties, jo tiem ir hroma (VI) joni, kas ir ļoti toksiski, un tos nevar arī izmantot atkārtoti, jo hromāta jonu koncentrācija ir ļoti zema.
To iznīcināšanai nepieciešama hromātu ķīmiska reducēšana līdz hromam (III), kam seko hidroksīda izgulsnēšana un filtrēšana, kas rada papildu izmaksas.
Šī iemesla dēļ ir pētītas dažādas hromātu noņemšanas un atgūšanas metodes. Šeit ir daži no šiem.
Izmantojot sveķus
Jonu apmaiņas sveķi daudzus gadus tiek izmantoti ar hromatiem piesārņota ūdens attīrīšanai. Šis ir viens no apstrādes veidiem, ko apstiprinājusi ASV Vides aizsardzības aģentūra jeb EPA (Vides aizsardzības aģentūra).
Šī metode ļauj atgūt koncentrētu hromskābi, kad tā atkal tiek reģenerēta no sveķiem.
Sveķi var būt stipri vai vāji balstīti. Spēcīgi bāzes sveķos hromātu var noņemt, jo joni HCrO 4 - un Cr 2 O 7 2 tiek apmainīti ar joniem OH - un Cl - . Vāji pamata sveķos, piemēram, sulfāta sveķos, jonus apmaina ar SO 4 2 - .
Spēcīgi bāzisko R- (OH) sveķu gadījumā reakcija ir šāda:
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
Par katru molu R 2 Cro 4 pārveidots, viens mols no Cr (VI) tiek noņemta no šķīduma, kas padara šo metodi ļoti pievilcīgas.
Pēc hromātu noņemšanas sveķus apstrādā ar stipri sārmainu šķīdumu, lai tos reģenerētu drošā vietā. Pēc tam hromatus pārvērš koncentrētā hromskābē, lai tos atkārtoti izmantotu.
Caur elektroķīmisko reģenerāciju
Vēl viena metode ir hromskābes elektroķīmiskā reģenerācija, kas ir arī ļoti ērta alternatīva. Hroms (III) ar šo procedūru anodiski oksidējas par hromu (VI). Šādos gadījumos anoda materiāls ir svina dioksīds.
Mikroorganismu izmantošana notekūdeņu attīrīšanai ar hromskābes pēdām
Izpētīta un joprojām tiek pētīta metode ir tādu mikroorganismu izmantošana, kas dabiski atrodas noteiktos notekūdeņos, kas ir piesārņoti ar sešvērtīgiem hroma joniem, kas ir hromskābes šķīdumos.
Videi kaitīgi notekūdeņi. Autors: OpenClipart-Vectors. Avots: Pixabay.
Tas attiecas uz noteiktām baktērijām, kas atrodas ādas miecēšanas notekūdeņos. Šie mikrobi ir izpētīti, un ir noteikts, ka tie ir izturīgi pret hromātiem un arī spēj reducēt hromu (VI) līdz hromam (III), kas ir daudz mazāk kaitīgs videi un dzīvām būtnēm.
Šī iemesla dēļ tiek lēsts, ka tos var izmantot kā videi draudzīgu metodi tādu notekūdeņu attīrīšanai un detoksikācijai, kas piesārņoti ar hromskābes pēdām.
Hromskābes un hroma oksīda bīstamība
CrO 3 nav degošs, bet tas var pastiprināt citu vielu degšanu. Daudzas viņu reakcijas var izraisīt ugunsgrēku vai eksploziju.
CrO 3 un hromskābes šķīdumi ir spēcīgi kairinoši ādai (var izraisīt dermatītu), acīm (var apdegt) un gļotādām (var izraisīt bronhoasmu) un var izraisīt tā saucamos “hroma caurumus” elpošanas sistēmā. .
Hroma (VI) savienojumi, piemēram, hromskābe un hroma oksīds, ir ļoti toksiski, mutagēni un kancerogēni lielākajai daļai dzīvo lietu.
Atsauces
- Kokvilna, F. Alberts un Vilkinsons, Džefrijs. (1980). Uzlabotā neorganiskā ķīmija. Ceturtais izdevums. Džons Vilijs un dēli.
- ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2019. gads). Hromskābe. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Wegman, RF un Van Twisk, J. (2013). Alumīnijs un alumīnija sakausējumi. 2.5. Hromskābes anodēšanas process. Līmēšanas virsmas sagatavošanas tehnikā (otrais izdevums). Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- Wegman, RF un Van Twisk, J. (2013). Magnijs. 6.4. Magnija un magnija sakausējumu sagatavošana, izmantojot hromskābes apstrādes procesus. Līmēšanas virsmas sagatavošanas tehnikā (otrais izdevums). Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- Grots, W. (2011). Lietojumprogrammas. 5.1.8. Hromskābes reģenerācija. Fluorētos jonomēros (otrais izdevums). Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- Swift, KG un Booker, JD (2013). Virsmas inženierijas procesi. 9.7. Hromē. Ražošanas procesa izvēles rokasgrāmatā. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- Poulsons, AHC et al. (2019. gads). PEEK virsmas modifikācijas metodes, ieskaitot plazmas virsmas apstrādi. 11.3.2.1. Virsmas kodināšana. PEEK biomateriālu rokasgrāmatā (otrais izdevums). Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- Westheimer, FH (1949). Hromskābes oksidācijas mehānismi. Ķīmiskās atsauksmes 1949, 45, 3, 419-451. Atgūts no pubs.acs.org.
- Tan, HKS (1999). Hromskābes noņemšana, izmantojot anjonu apmaiņu. Kanādas ķīmiskās inženierijas žurnāls, 77. sējums, 1999. gada februāris. Iegūts no onlinelibrary.wiley.com.
- Kabirs, MM et al. (2018). Hromu (VI) reducējošo baktēriju izolācija un raksturojums no miecētava un cietajiem atkritumiem. Pasaules žurnāls par mikrobioloģiju un biotehnoloģiju (2018) 34: 126. Atgūts no ncbi.nlm.nih.gov.