CINK-KROMÁT: SZERKEZET, TULAJDONSÁGOK, ELŐÁLLÍTÁS, FELHASZNÁLÁSOK - KÉMIA - 2025

A cink-kromát vagy cink-kromát egy szervetlen vegyület, amely cink (Zn), króm (Cr) és oxigén (O) elemekből áll. Zn ²⁺ és CrO ₄ ^2- ionokkal rendelkezik. Vegyi képlete: ZnCrO ₄.

A „cink-kromát” kifejezés kereskedelmi szempontból három különböző molekulaszerkezetű vegyületet jelöl: (a) maga a cink-kromát ZnCrO ₄, b) alapvető cink-kromát ZnCrO ₄ • 4Zn (OH) ₂ és (c)) a cink és kálium bázikus kromátja 3ZnCrO ₄ • Zn (OH) ₂ • K ₂ CrO ₄ • 2H ₂ O.

A cink-kromát felépítése. Szerző: Marilú Stea.

Főként olyan festékekben vagy alapozókban használják, amelyek megvédik a fémeket a korróziótól. Ehhez keveredik festékekkel, lakkokkal és polimerekkel, amelyeket ezután felvitt a fémek felületére.

Dekoratív és védőfelületekben is használják, más krómokkal és savakkal, különféle tárgyak, például szerszámok bevonásával. Ezenkívül megőrzi a fém alkatrészek villamos vezetőképességét.

Katalizátorként használják a hidrogénezési reakciókban (hidrogén hozzáadása) a szerves vegyületekben. A pigmentek része, amelyeket korábban a művészeti festményeknél használtak.

Ez egy olyan anyag, amely rákot okoz, és azért van, mert a króm krómja +6 oxidációs állapotban van.

Szerkezet

Cinkkróm A ZnCrO ₄ sárga vegyület. Szerző: Marilú Stea.

A cink-kromát egy ionos vegyület, amelyet a Zn ²⁺ cink kation és a CrO ₄ ^2- króm anion képez. Ez utóbbi +6 vegyértékű krómból (hexalens króm, Cr ⁶⁺) és négy oxigénatomból áll, amelyek oxidációs állapota -2.

A Zn ²⁺ ion elektron szerkezete a következő:

1s ², 2s ² 2p ⁶, 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰.

A hexavalens króm viszont a következő konformációval rendelkezik az elektronikus pályáin:

1s ², 2s ² 2p ⁶, 3s ² 3p ⁶.

Mindkét szerkezet nagyon stabil, mivel az orbitálisok teljesek.

Elnevezéstan

• Cink-kromát
• Krómsav-cinksó
• Cink sárga (bár ez a kifejezés vonatkozik továbbá más vegyületek, amelyek ZnCrO ₄).

Tulajdonságok

Fizikai állapot

Citrom-sárga vagy sárga kristályos szilárd anyag. Kristályok prizmák formájában.

Molekuláris tömeg

181,4 g / mol

Olvadáspont

316 ºC

Sűrűség

3,40 g / cm ³

Oldhatóság

Gyengén oldódik vízben: 3,08 g / 100 g H ₂ O. Ez könnyen feloldódik a savak és folyékony ammóniában. Acetonban nem oldódik.

pH

Egyes források szerint vizes oldatai savasak.

Kémiai tulajdonságok

Erősen oxidáló vegyület, így redukálószerekkel reagál, hőt termelve. Azok az anyagok, amelyekkel reakcióba lép, a szerves anyagok, például a cianidok, észterek és tiocianátok. Egyes fémeket támadhat meg.

Vizes oldatban a kromátion különféle egyensúlyokat mutat a pH-tól függően és különböző fajokat képezve.

Króm-alakú fajok

PH felett 6 a kromátion CrO ₄ ^2- (sárga színű) van jelen; pH = 2 és pH = 6 az ion HCrO ₄ ^- és a dikromát Cr ₂ O ₇ ^2- (narancs-vörös színű) egyensúlyban vannak; 1-nél alacsonyabb pH-nál a fő faj H ₂ CrO ₄.

Amikor a cink (II) kationt adunk Ezek a vizes oldatok, ZnCrO ₄ csapadékot.

A egyenlegek a következők:

HCrO ₄ ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ⁺

H ₂ CrO ₄ ⇔ HCrO ₄ ^- + H ⁺

Cr ₂ O ₇ ^2- + H ₂ O ⇔ 2 HCrO ₄ ^-

Az alapközegben a következők fordulnak elő:

Cr ₂ O ₇ ^2- + OH ^- ⇔ HCrO ₄ ^- + CrO ₄ ²

HCrO ₄ ^- + OH ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ₂ O

A ZnCrO ₄ nem reagál gyorsan levegővel vagy vízzel.

beszerzése

Előállítható vizes cink-oxid vagy hidroxid iszap reagáltatásával oldott kromátsóval, majd semlegesítéssel.

Iparilag a Cronak eljárást használunk, amelyben fém cinket oldatba merítjük a nátrium-dikromát (Na ₂ Cr ₂ O ₇) és kénsav (H ₂ SO ₄).

Készíthető oldatból, amelyben oldott cink- és kromátsók vannak:

K ₂ CrO ₄ + ZnSO ₄ → ZnCrO ₄ ↓ + K ₂ SO ₄

Alkalmazások

Fémvédelemben

A kohászati ​​iparban főként alapfestékekben (előkészítő festékekben vagy kezdeti bevonatban) használják fémekre, amelyek ellenállnak a korrózióval szemben.

Pigmentekként használják festékekben és lakkokban, egy szerves polimer mátrixába helyezve.

Az ilyen típusú festékeket a csővezetékekre, olajszállító tartályhajókra, acélszerkezetekre, például hidakra, erőátviteli tornyokra és autóalkatrészekre alkalmazzák a korrózió megakadályozására.

A hidak acélszerkezeteit a végső festés előtt cink-kromát alappal festettük fel, hogy megvédjük a korróziótól. Szerző: オ ギ ク ボ マ ン ク. Forrás: Pixabay.

passziválás

Megtalálják továbbá a cinkkel bevont fémkomponenseket, amelyeket alkálifém-kromátok alkalmazásával passziváltak. A passziválás a kémiai reakcióképesség veszteségéből áll bizonyos környezeti feltételek mellett.

Ezek a bevonatok dekoratív felületként is szolgálnak, és megtartják az elektromos vezetőképességet. Általában alkalmazzák mindennapi termékekben, például szerszámokban, és sárga színük alapján felismerhetők.

Egyes szerszámok cink-kromáttal vannak bevonva. Szerző: Duk. Forrás: Wikimedia Commons.

Hogyan működik

Egyes kutatók úgy találták, hogy a cink-kromát védelme a fémkorrózió ellen annak a ténynek köszönhető, hogy gátolja a gombák növekedését. Ilyen módon megakadályozza a korróziógátló festék bevonatának romlását.

Más tanulmányok azt mutatják, hogy a korróziógátló hatás annak a ténynek tudható be, hogy a vegyület felgyorsítja a fémek védő oxidjainak képződését.

Korróziógátló cinkkromát alapozó a fémfelületek védelmére. CC / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Forrás: Wikimedia Commons.

A reakciók katalizálásában

Ezt a vegyületet használták katalizátorként különböző kémiai reakciókban, mint például a szén-monoxid hidrogénezésével (CO), így kapjuk a metanol (CH ₃ OH).

Az észtereket hidrogénezéssel átalakíthatjuk primer alkoholokká, ezzel a vegyülettel felgyorsítva a reakciót.

Egyes kutatók szerint katalitikus hatása annak a ténynek köszönhető, hogy a szilárd anyagnak nincs sztöchiometrikus szerkezete, vagyis eltér a ZnCrO ₄ képletétől és inkább:

Zn _1-x Cr _2-x O ₄

Ez arra utal, hogy a szerkezetben vannak olyan hibák, amelyek energetikailag támogatják a katalízist.

Egyéb alkalmazások

Egyes olajos színezékekben található, nyomtatáshoz használják, felületkezelő szer, padlóburkolatokban alkalmazzák és vegyi laboratóriumokban reagens.

Megszakított felhasználások

Az 1940-es évektől kezdve a ZnCrO ₄ származékát, a cink-réz-kromátot lombgombaölő szerként használták a burgonya növényekhez.

Burgonya növények. Szerző: Dirk (Beeki®) Schumacher. Forrás: Pixabay.

Ezt a felhasználást azóta elhagyták a vegyület toxicitása és káros hatásai miatt.

A 19. századból származó művészeti festményekben komplex cink-kromátsó, 4ZnCrO ₄ • K ₂ O • 3H ₂ O (hidratált cink és kálium-kromát) jelenlétét találták, amely egy citrom-sárga nevű sárga pigment.

kockázatok

Noha nem éghető, hevítéskor mérgező gázokat bocsát ki. Robbanhat redukáló szerekkel vagy szerves anyagokkal érintkezve.

A por irritálja a szemet és a bőrt, allergiás reakciót vált ki. A belégzés orr- és torokirritációt okoz. Befolyásolja a tüdőt, légszomjat, hörghurutot, tüdőgyulladást és asztmát okoz.

Lenyelése károsítja az emésztőrendszert, a májat, a veséket, a központi idegrendszert, keringési összeomlást okoz és károsítja az immunrendszert.

Rákgenerátor

Megerősített karcinogén, növeli a tüdő- és az orrüreg rákjának kockázatát. Mérgező a sejtekre (citotoxikus), és károsítja a kromoszómákat (genotoxikus).

A cink-kromát tüdő- és légúti rákot okoz. Szerző: OpenClipart-Vectors. Forrás: Pixabay.

Megállapítottuk, hogy ennek a vegyületnek a toxicitását és karcinogenitását főként a króm hatása okozza +6 oxidációs állapotban. A cink jelenléte azonban a termék oldhatatlanságát eredményezi, és ez befolyásolja a gyártott károkat is.

Környezeti hatások

Nagyon mérgező az állatokra és a vízi élővilágra, káros hatásokat idéz elő. Ez a vegyi anyag bioakkumulálódhat az egész élelmiszerláncban.

Mindezen okok miatt a kromátokkal (hat vegyértékű krómmal) kapcsolatos folyamatokat a világ egészségügyi szervezetei szabályozzák, és alternatív technikákkal helyettesítik ezt az ionot.

Irodalom

1. Az Egyesült Államok Nemzeti Orvostudományi Könyvtára. (2019). Cink-kromát. Helyreállítva a pubchem.ncbi.nlm.nih.gov webhelyről.
2. Lide, DR (szerkesztő) (2003). CRC kémia és fizika kézikönyve. 85 ^-én CRC Press.
3. Xie, H. és mtsai. (2009). A cink-kromát indukálja a kromoszóma instabilitását és a DNS kettős szálú töréseit az emberi tüdősejtekben. Toxicol Appl Pharmacol 2009, február 1; 234 (3): 293-299. Helyreállítva az ncbi.nlm.nih.gov webhelyről.
4. Jackson, RA és munkatársai. (1991). A cink-kromát katalitikus aktivitása és hibaszerkezete. Catal Lett 8, 385-389 (1991). Helyreállítva a link.springer.com webhelyről.
5. Yahalom, J. (2001). Korrózióvédelmi módszerek. Anyag enciklopédia: Tudomány és technológia. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
6. Stranger-Johannessen, M. (1988). A pigmentek antimikrobiális hatása a korrózióvédő festékekben. Houghton DR, Eggins, HOGYAN (szerk.) Biológiai lebontás 7. Helyreállítva a link.springer.com webhelyről.
7. Barrett, AGM (1991). Csökkentés. Az átfogó szerves szintézisben. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
8. Thurston, HW et al. (1948). Kromátok burgonyagombaölő szerként. American Potato Journal 25, 406-409 (1948). Helyreállítva a link.springer.com webhelyről.
9. Lynch, RF (2001). Cink: ötvözés, hőkémiai feldolgozás, tulajdonságok és alkalmazások. Anyag enciklopédia: Tudomány és technológia. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
10. Ramesh Kumar, AV és Nigam, RK (1998). Mössbauer korróziós termékek korróziógátló pigmenteket tartalmazó alapozó bevonása alatt végzett spektroszkópiás vizsgálata. J Radioanal Nucl Chem. 227, 3-7 (1998). Helyreállítva a link.springer.com webhelyről.
11. Otero, V. és mtsai. (2017). Bárium-, cink- és stroncium-sárgák a 19. század végétől a 20. század elejéig. Herit Sci 5., 46 (2017). Helyreállítva a heritagesciencejournal.springeropen.com webhelyről.
12. Cotton, F. Albert és Wilkinson, Geoffrey. (1980). Fejlett szervetlen kémia. Negyedik kiadás. John Wiley & Sons.
13. Wikipedia (2020). Cink-kromát. Helyreállítva az en.wikipedia.org webhelyről.
14. Wikipedia (2020). Krómkonverziós bevonat. Helyreállítva az en.wikipedia.org webhelyről.