- Szerkezet
- Elnevezéstan
- Tulajdonságok
- Fizikai állapot
- Molekuláris tömeg
- Olvadáspont
- Sűrűség
- Oldhatóság
- Egyéb tulajdonságok
- Vizes oldatok kémiája, ahol krómsav van jelen
- beszerzése
- Krómsav felhasználások
- A kémiai vegyületek oxidációjában
- Fém eloxáló folyamatokban
- Kémiai átalakítási kezelések során
- Erodált vagy bemélyedött felületeken
- Különböző célokra
- Krómsav visszanyerése
- Gyanták felhasználásával
- Elektrokémiai regeneráción keresztül
- Mikroorganizmusok használata a szennyvíz tisztítására krómsav nyomokkal
- Krómsav és króm-oxid veszélyei
- Irodalom
A krómsav vagy H 2 CrO 4 elméletileg asszociálódó sav króm-oxid (VI), vagy króm-oxidot CrO 3. Ez a név annak a ténynek tulajdonítható, hogy a króm-oxid savas, vizes oldatában a H 2 CrO 4 faj található más króm fajokkal (VI) együtt.
Króm-oxid CrO 3 is nevezik vízmentes krómsav. CrO 3 vörösesbarna vagy bíbor színű szilárd anyag kezelésével kapott oldatokat kálium-dikromát K 2 Cr 2 O 7 kénsavval H 2 SO 4.
Króm-oxid CrO 3 kristályok egy tégelyben. Rando Tuvikene. Forrás: Wikipedia Commons.
A vizes króm-oxid-oldatok bizonyos vegyi anyagok egyensúlyát tapasztalják, amelyek koncentrációja az oldat pH-jától függ. Bázikus pH-nál a kromátionok CrO 4 2 dominálnak, míg sav pH-n a HCrO 4 - és a dikromát Cr 2 O 7 2- ionok dominálnak. Becslések szerint savas pH-nál krómsav is jelen van H 2 CrO 4.
Nagyon oxidáló képességük miatt a krómsav oldatokat használják a szerves kémiában az oxidációs reakciók végrehajtására. Elektrokémiai folyamatokban használják azokat a fémek kezelésére is, hogy ellenálló képessé váljanak a korrózióra és a kopásra.
Bizonyos polimer anyagokat krómsavval kezelnek, hogy javítsák fémekhez, festékekhez és más anyagokhoz való tapadást.
A krómsav oldatok rendkívül veszélyesek az emberekre, a legtöbb állatra és a környezetre. Ezért a krómsavat alkalmazó folyamatok folyékony vagy szilárd hulladékait kezelik a króm (VI) nyomainak eltávolítása vagy az összes jelenlévő króm visszanyerése és a krómsav regenerálása céljából.
Szerkezet
A krómsav H 2 CrO 4 molekuláját egy CrO 4 2- kromátion és a hozzá kapcsolódó H + hidrogénionok képezik. A kromátionban a króm elem +6 oxidációs állapotban van.
A kromátion ion térszerkezete tetraéder, ahol a króm a közepén van, és az oxigén a tetraéder négy csúcsát foglalja el.
A krómsavban a hidrogénatomok oxigénatommal együtt vannak. A króm és az oxigénatomok négy kötéséből kettő kettős és kettő egyszerű, mivel ezekhez a hidrogének kapcsolódnak.
A krómsav H 2 CrO 4 szerkezete, ahol megfigyelhető a kromátok tetraéderes formája és kettős kötései. NEUROtiker. Forrás: Wikipedia Commons.
Másrészről, a krómoxid CrO 3 +6 oxidációs állapotú króm atomja, amelyet csak három oxigénatom vesz körül.
Elnevezéstan
- krómsav H 2 CrO 4
- Tetraoxokróm sav H 2 CrO 4
- Króm-oxid (vízmentes krómsav) CrO 3
- Króm-trioxid (vízmentes krómsav) CrO 3
Tulajdonságok
Fizikai állapot
A vízmentes krómsav vagy króm-oxid lila-piros színű kristályos szilárd anyag
Molekuláris tömeg
CrO 3: 118,01 g / mol
Olvadáspont
CrO 3: 196 ºC
Olvadáspontja feletti ez termikusan instabil, elveszti az oxigén (redukáljuk), így króm (III) -oxid Cr 2 O 3. Kb. 250 ° C-on bomlik.
Sűrűség
CrO 3: 1,67-2,82 g / cm 3
Oldhatóság
A CrO 3 vízben nagyon jól oldódik: 169 g / 100 g víz 25 ºC-on.
Oldódik ásványi savakban, például kénsavban és salétromsavban. Alkoholban oldódik.
Egyéb tulajdonságok
A CrO 3 nagyon higroszkópos, kristályai csillogóak.
Amikor a CrO 3 feloldódik vízben, erősen savas oldatokat képez.
Nagyon erős oxidálószer. Erősen oxidálja a szerves anyagokat szinte minden formájában. Megtámadja a szövetet, a bőrt és néhány műanyagot. A legtöbb fémet megtámadja.
Erősen mérgező és nagyon irritáló, magas oxidációs képessége miatt.
Vizes oldatok kémiája, ahol krómsav van jelen
A króm-oxid, CrO 3 gyorsan oldódik vízben. Vizes oldatban a (VI) króm különféle ionos formákban létezhet.
Ha pH> 6,5 vagy lúgos oldat, a króm (VI) krómion-formát kap CrO 4 2 - sárga színben.
Ha a pH-t csökkentjük (1 <pH <6,5), króm (VI) elsősorban képezi HCrO 4 - ion, ami dimerizálódnak a dikromát-ion Cr 2 O 7 2-, és az oldat színe narancssárga. A pH-érték 2,5 és 5,5 a domináns fajok HCrO 4 - és Cr 2 O 7 2-.
A két nátrium-Na + -ionnal együtt található Cr 2 O 7 2- dikromát ion szerkezete. Capaccio. Forrás: Wikipedia Commons.
Ezekben az oldatokban a pH-csökkenés következtében fellépő egyensúlyok a következők:
CrO 4 2- (kromátion) + H + ⇔ HCrO 4 -
HCrO 4 - + H + ⇔ H 2 CrO 4 (krómsav)
2HCrO 4 - ⇔ Cr 2 O 7 2- (dikromát ion) + H 2 O
Ezek az egyensúlyok csak akkor fordulnak elő, ha a pH csökkentésére hozzáadott sav HNO 3 vagy HClO 4, mivel más savakkal különböző vegyületek képződnek.
A savas dikromát oldatok nagyon erős oxidálószerek. Lúgos oldatokban azonban a kromátion sokkal kevésbé oxidálódik.
beszerzése
A megkérdezett források szerint a krómoxid CrO 3 előállításának egyik módja a kénsav hozzáadása a nátrium- vagy kálium-dikromát vizes oldatához, amely vörös-narancssárga csapadékot képez.
Króm-oxid-hidrát vagy krómsav. Himstakan. Forrás: Wikipedia Commons.
Krómsav H 2 CrO 4 található vizes oldatok krómoxid savas közegben.
Krómsav felhasználások
A kémiai vegyületek oxidációjában
Erõsen oxidáló képessége miatt a krómsavat már régóta sikeresen használják a szerves és szervetlen vegyületek oxidálására.
Között számtalan példák a következők: ez lehetővé teszi, hogy oxidálni primer alkoholok aldehidekké és ezek a karbonsavak, szekunder alkoholok ketonokká, toluolt benzoesav, etil-benzol, hogy acetofenon, trifenilmetán hogy trifenilkarbinolt, hangyasavat, hogy a CO 2, oxálsavval CO 2, tejsav acetaldehidre és CO 2 -ra, vasion Fe2 + -ion vas (III) ion Fe 3+ -ra, jodid-ion jódra stb.
Lehetővé teszi a nitrozo-vegyületek nitrovegyületekké, szulfidokká történő átalakítását szulfonokká. Részt vesz a ketonok szintézisében, alkánokból kiindulva, mivel oxidálja a hidrogénezett alkéneket ketonokká.
Vegyületek nagymértékben ellenálló a szokásos oxidálószerekkel, mint például az O oxigén 2 vagy hidrogén-peroxidot H 2 O 2, oxidáljuk krómsav. Ez vonatkozik bizonyos heterociklusos boránokra.
Fém eloxáló folyamatokban
A krómsav eloxálás egy alumíniummal végzett elektrokémiai kezelés, amely sok évig megvédi azt az oxidációtól, a korróziótól és a kopástól.
Az eloxálási folyamat magában foglalja egy alumínium-oxid vagy alumínium-oxid réteg elektrokémiai kialakítását a fémre. Ezt a réteget ezután forró vízben lezárják, és ezzel az alumínium-oxid-trihidráttá alakulnak.
A lezárt oxidréteg vastag, de szerkezetileg gyenge és nem kielégítő a későbbi ragasztáshoz. Azonban, ha kis mennyiségű krómsavat adunk a tömítő vízhez, olyan felület alakul ki, amely jó kötéseket képezhet.
A krómsav a tömítővízben feloldja a durva cellaszerű szerkezetet, és vékony, erős, szorosan rögzített alumínium-oxid réteget hagy, amelyhez a ragasztók tapadnak, és erős és tartós kötéseket képeznek.
A krómsav eloxálása a titánra és annak ötvözeteire is vonatkozik.
Kémiai átalakítási kezelések során
A krómsavat a fémbevonási folyamatokban kémiai átalakítással használják.
A folyamat során a fémeket belemerítik a krómsav oldataiba. Ez reagál és részben feloldja a felületet, miközben vékony réteg komplex krómvegyületeket rak le, amelyek kölcsönhatásba lépnek a nem nemesfémekkel.
Ezt a folyamatot nevezzük krómkonverziós bevonatnak vagy konverziós krómozásnak.
Az átalakító krómozásnak kitett fémek különféle típusú acélok, például szénacél, rozsdamentes acél és cinkkel bevont acél, valamint különféle színesfémek, például magnéziumötvözetek, ónötvözetek, alumíniumötvözetek, réz., kadmium, mangán és ezüst.
Ez a kezelés ellenáll a korróziónak és a fém ragyogásának. Minél magasabb a pH pH, annál nagyobb a korrózióállóság. A hőmérséklet felgyorsítja a savas reakciót.
Különböző színű bevonatok alkalmazhatók, mint például kék, fekete, arany, sárga, átlátszó. Ezenkívül a fémfelület jobban tapad a festékekhez és ragasztókhoz.
Erodált vagy bemélyedött felületeken
Krómsav-oldatokat használnak hőre lágyuló anyagból, hőre keményedő polimerekből és elasztomerekből készült tárgyak felületének előkészítésében, majd ezt követően festékekkel vagy ragasztókkal bevonva.
A H 2 CrO 4 hatással van a felület kémiai jellemzőire és szerkezetére, mivel segít növelni a durvaságát. A bemélyedés és az oxidáció kombinációja növeli a ragasztók behatolását és megváltoztathatja a polimer tulajdonságait.
Az elágazó láncú alacsony sűrűségű polietilén, lineáris nagy sűrűségű polietilén és polipropilén erodálására használják.
Széles körben használják a galvanizáló vagy galvanizáló iparban a fém-polimer tapadás elősegítésére.
Különböző célokra
A krómsavat favédőszerként használják, a mágneses anyagokban és a kémiai reakciók katalizálásában is.
Krómsav visszanyerése
Számos eljárásban krómsavat használnak, és olyan króm (III) -tartalmú folyamokat vagy maradékokat generálnak, amelyeket nem lehet megsemmisíteni, mert króm (VI) -ionuk nagyon mérgezőek, és nem is használhatók újra, mert a kromátionok koncentrációja nagyon alacsony.
A hulladékkezelésükhöz a kromátok kémiai redukcióját króm (III) kémiai anyagba kell helyezni, ezt követi a hidroxid kicsapása és a szűrés, amely további költségeket eredményez.
Ezért különféle módszereket vizsgáltak a kromátok eltávolítására és visszanyerésére. Íme néhány ezek közül.
Gyanták felhasználásával
Az ioncserélő gyantákat évek óta használják krómokkal szennyezett víz kezelésére. Ez az egyik kezelés, amelyet az USA Környezetvédelmi Ügynöksége vagy az EPA (Környezetvédelmi Ügynökség) hagyott jóvá.
Ez a módszer lehetővé teszi a koncentrált krómsav visszanyerését, miközben azt újra a regenerálják a gyantából.
A gyanták erős vagy gyenge alapúak lehetnek. Erősen bázikus gyantákban a kromát eltávolítható, mivel a HCrO 4 - és Cr 2 O 7 2- ionok kicserélődnek az OH - és Cl - ionokkal. A gyengén bázikus gyanták, például azok a szulfát, az ionok a kicserélt SO 4 2 -.
Az erősen bázikus R- (OH) gyanták esetében az általános reakciók a következők:
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
Minden mól R 2 CrO 4 alakítjuk, egy mól A Cr (VI) eltávolítjuk az oldatot, ami ezt a módszert nagyon vonzó.
A kromátok eltávolítása után a gyantát erősen lúgos oldattal kezelik, hogy biztonságos helyreállítsák őket. A kromátokat ezután tömény krómsavvá alakítják újrafelhasználás céljából.
Elektrokémiai regeneráción keresztül
Egy másik módszer a krómsav elektrokémiai regenerálása, amely szintén nagyon kényelmes alternatíva. Ezzel az eljárással a (III) króm anódosan oxidálódik krómmá (VI). Ezekben az esetekben az anód anyag előnyösen ólom-dioxid.
Mikroorganizmusok használata a szennyvíz tisztítására krómsav nyomokkal
Vizsgált és még vizsgált módszer a természetes hatóanyagú krómionokkal szennyezett szennyvízben természetesen jelen levő mikroorganizmusok használata, amelyek a krómsav oldatokban vannak.
A környezetre ártalmas szennyvíz. Szerző: OpenClipart-Vectors. Forrás: Pixabay.
Ilyen a bőrbarnító szennyvízben található bizonyos baktériumok. Ezeket a mikrobákat tanulmányozták, és megállapítást nyert, hogy rezisztensek a kromátokra, és képesek a krómot (VI) olyan krómmá (III) redukálni, amely sokkal kevésbé káros a környezetre és az élőlényekre.
Ennélfogva becslések szerint környezetbarát módszerként alkalmazhatók krómsav nyomaival szennyezett szennyvíz tisztítására és méregtelenítésére.
Krómsav és króm-oxid veszélyei
A CrO 3 nem éghető, de fokozhatja más anyagok égését. Számos reakciójuk tüzet vagy robbanást okozhat.
A CrO 3 és a krómsav oldatok erősen irritálják a bőrt (dermatitiszt okozhatnak), a szemét (éghet) és a nyálkahártyákat (bronhoasmat okozhatják), és úgynevezett "króm lyukakat" okozhatnak a légzőrendszerben..
A króm (VI) vegyületek, például a krómsav és a króm-oxid a legtöbb élőlényben súlyosan mérgezőek, mutagének és karcinogének.
Irodalom
- Cotton, F. Albert és Wilkinson, Geoffrey. (1980). Fejlett szervetlen kémia. Negyedik kiadás. John Wiley & Sons.
- Az Egyesült Államok Nemzeti Orvostudományi Könyvtára. (2019). Krómsav. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Wegman, RF és Van Twisk, J. (2013). Alumínium és alumínium ötvözetek. 2.5. Krómsav eloxáló folyamat. A ragasztó felület előkészítésének technikájában (második kiadás). Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
- Wegman, RF és Van Twisk, J. (2013). Magnézium. 6.4. Magnézium és magnéziumötvözetek előállítása krómsavas kezelési eljárásokkal. A ragasztó felület előkészítésének technikájában (második kiadás). Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
- Grot, W. (2011). Alkalmazások. 5.1.8. Krómsav regeneráció. Fluorozott ionomerekben (második kiadás). Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
- Swift, KG és Booker, JD (2013). Felületmérnöki folyamatok. 9.7. Krómozás. A Gyártási folyamat kiválasztása kézikönyvben. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
- Poulsson, AHC et al. (2019). A PEEK felületmódosítási technikái, beleértve a plazmafelületkezelést. 11.3.2.1. Felületi maratás. A PEEK Biomaterials kézikönyvében (második kiadás). Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
- Westheimer, FH (1949). A krómsav oxidációinak mechanizmusai. Chemical Reviews 1949, 45, 3, 419-451. Helyreállítva a pubs.acs.org webhelyről.
- Tan, HKS (1999). Krómsav eltávolítás az Anion Exchange segítségével. A Canadian Journal of Chemical Engineering, 77. kötet, 1999. február. Beolvasva az onlinelibrary.wiley.com webhelyről.
- Kabir, MM et al. (2018). Króm (VI) -redukáló baktériumok izolálása és jellemzése cserzőanyag-hulladékokból és szilárd hulladékokból. A Mikrobiológia és Biotechnológia World Journal (2018) 34: 126. Helyreállítva az ncbi.nlm.nih.gov webhelyről.