ХРОМ (III) ОКСИД: СТРУКТУРА, НОМЕНКЛАТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Хром (III) , оксид або хромовий є неорганічний твердий речовина зеленого кольору утворюється горіння металу хром (Cr) , кисень (O ₂ ), в результаті чого ступеня окислення хрому 3. Його хімічна формула Cr ₂ O ₃ . У природі він міститься в ескалітному мінералі. Невідомі природні родовища оксиду хрому (III).

Він може бути отриманий , в зокрема шляхом нагрівання Cr ₂ O ₃ гідрату (Cr ₂ O ₃ · nH ₂ O) , щоб повністю видалити воду. Його також отримують у вигляді продукту прожарювання оксиду хрому (VI) (CrO ₃ ).

Хромовий (III) оксидний пігмент. FK1954. Джерело: Wikipedia Commons

Однак найкращим способом його очищення є розкладання діхромату амонію (NH ₄ ) ₂ Cr ₂ O ₇ при 200 ºC. Промислово його отримують шляхом відновлення твердого діхромату натрію (Na ₂ Cr ₂ O ₇ ) сіркою.

Коли вона дрібно розділена, має яскраво-зелене забарвлення з жовтуватим відтінком. Але якщо частинок більше, це проявляє синюватий відтінок. Оксид хрому - найбільш стабільний відомий зелений пігмент. Його термо- і хімічна стійкість робить його цінним керамічним барвником.

Застосовується в промислових покриттях, лаках, в будівельній галузі, в ювелірних виробах, як барвник в косметиці або у фармацевтичних продуктах, серед інших застосувань.

Будова

Оксид α-Cr ₂ O ₃ має корундову структуру. Його кристалічна система - це шестикутний ромбоедр. Він ізоморфний з α-глиноземом та α-Fe ₂ O ₃ .

Ескалаїт, природний мінерал оксиду хрому (III), має структуру, показану нижче:

Кристалічна структура мінералу Есколіата. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ee/Eskolaite_structure.jpg. Джерело: Wikipedia Commons

Номенклатура

- Хром (III) оксид.

- Зелений оксид хрому.

- Тріоксид дихрому.

- сесквіоксид хрому.

- Хромія.

- Eskolaíta: Хром (III) оксидний мінерал.

- Гідрат: Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O (де n ≅ 2) називається гідратом оксиду хрому (III) або Гіньє Зеленим.

Хід (III) оксид гідрат. В. Олен. Джерело: Wikipedia Commons

Властивості

Фізичний стан

Кристалічне тверде речовина.

Твердість Мооса

9 (його кристали надзвичайно тверді).

Молекулярна маса

151,99 г / моль.

Точка плавлення

Він плавиться при 2435ºC, але починає випаровуватися при 2000ºC, утворюючи хмари зеленого диму.

Щільність

5,22 г / см ³

Розчинність

При нагріванні до високих температур він практично не розчиняється у воді (3 мкг / л при 20ºC); нерозчинний у спиртах та ацетоні; слабо розчинний у кислотах та лугах; s розчиняється в хлористоводневій кислоті (HClO ₄ ) при 70%, в якій він розкладається.

рН

6.

Показник заломлення

2,551.

Інші властивості

- Якщо вона прожарена сильно, вона стає інертною до кислот та основ. В іншому випадку Cr ₂ O ₃ та його гідратована форма Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O є амфотерними, легко розчиняючись у кислоті, отримуючи ³⁺ аква-іони , а в концентрованому лугу утворюючи "хроміти".

- При прожарюванні він хімічно стійкий до кислот, лугів і високих температур. Він надзвичайно стійкий до SO ₂ .

- Він володіє видатною стійкістю до світла завдяки тому, що його кристали мають непрозорість, високе ослаблення УФ та прозорість до видимого світла.

- Це надзвичайно твердий матеріал, він може дряпати кварц, топаз і цирконій.

- Його гідрат Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O (де n ≅ 2) не має термічної стійкості, його гідратаційна вода обмежує його придатність до менш ніж 260 ºC. Він має низьку здатність до тонування і обмежений діапазон відтінків.

- Але сказаний гідрат має дуже чистий і яскравий синьо-зелений відтінок. Він напівпрозорий, має низьку непрозорість, відмінну стійкість до світла та стійкість до лугів.

- Cr ₂ O ₃ не класифікується як небезпечний матеріал і вважається інертним дрібним порошком. Він не підпадає під дію міжнародних правил перевезень.

- Це не дратує шкіру або слизові оболонки.

Програми

У керамічній та скляній промисловості

Завдяки високій стійкості до нагрівання та хімічної стійкості, прожарений Cr ₂ O ₃ використовується як барвник або скло, що зміцнюється, при виробництві кераміки, у фарфорових емалях та скляних сумішах.

У промислових покриттях

Хром (III) оксид керамічний забезпечує відмінну стійкість проти більшості корозійних середовищ. Все це через механізм виключення субстрату з навколишнього середовища, яке його оточує.

З цієї причини його застосовують у покриттях для запобігання корозії багатьох матеріалів, застосовуючи їх термічним напиленням (розпиленням або гарячим напиленням).

Він також використовується як захист від абразивного зносу (коли видалення матеріалу викликано частинками, що рухаються по поверхні).

У цих випадках нанесення покриття Cr ₂ O ₃ шляхом осадження плазми створює високу стійкість до стирання.

Два попередні випадки корисні, наприклад, у газотурбінних двигунах аерокосмічної галузі.

У вогнетривкій промисловості

Застосовується при виробництві термо- і хімічно стійких цегли, облицювальних матеріалів та вогнетривкого бетону на основі глинозему.

У будівництві

Оскільки він надзвичайно стійкий до атмосферних умов, світла та тепла, його застосовують як гранульований гірський порошок для асфальтових покрівель, бетонного цементу, високоякісних промислових покриттів для зовнішніх приміщень, сталевих конструкцій та фасадних покриттів (емульгуючі фарби).

Як пігмент в різних додатках

Він може протистояти умовам вулканізації і не погіршується, через що використовується в гумовій пігментації.

Оскільки він нетоксичний, його використовують як пігмент для іграшок, косметики (особливо його гідратів), пластмас, друкарських фарб, фарб, що контактують з продуктами харчування та фармацевтичними продуктами.

У пігментній промисловості його використовують як сировину для отримання проникаючих барвників, що містять хром, та пігментів на основі змішаних фаз оксиду металів. Він також використовується як фарбувальний барвник для покриття котушок.

Її гідрат має прозорість, що дозволяє формувати поліхроматичну обробку в автомобільній промисловості (металеві оздоблення для автомобілів).

Завдяки своїй унікальній характеристиці, що відображає інфрачервоне випромінювання (ІЧ) аналогічно хлорофілу в рослинах, під інфрачервоним світлом воно виглядає як листя. З цієї причини його широко використовують у камуфляжних фарбах або покриттях для військових застосувань.

У ювелірних виробах

Його використовують як барвник для синтетичних дорогоцінних каменів. Коли Cr ₂ O ₃ вводиться як домішка в кристалічну решітку α-Al ₂ O ₃ , як у напівкоштовному мінеральному рубіні, колір замість зеленого червоний.

Його також використовують як шліфувальний та полірувальний засіб за високої твердості та абразивних властивостей.

У каталізі хімічних реакцій

Підтримується на глиноземі (Al ₂ O ₃ ) або інших оксидах, він використовується в органічній хімії як каталізатор, наприклад, при гідруванні складних ефірів або альдегідів для утворення спиртів і при циклізації вуглеводнів. Він каталізує реакцію азоту (N ₂ ) з воднем (H ₂ ) з утворенням аміаку (NH ₃ ).

Завдяки окислювально-відновній здатності, діючи разом із хромом (VI) оксидом, він відіграє важливу роль у дегідруванні алканів СО ₂ для отримання пропену та ізобутену, оскільки цикл дезактивації-реактивації каталізатора легко виконується. Він також використовується як каталізатор в неорганічній хімії.

При виготовленні хрому

Застосовується в алюмотермічному виробництві чистого металу хрому. Для цього його потрібно нагріти до 1000 ºC, щоб збільшити його розмір зерна.

Приготування металу хрому алюмотермічним відновленням оксиду хрому (III). Рандо Тувікене. Джерело: Wikipedia Commons

На магнітних матеріалах

Він додається в невеликих кількостях до магнітних матеріалів в аудіо- та відеокасетах, надаючи звуковим головам ефект самоочищення.

Останні нововведення

Пігменти з покращеним відбиттям ближнього ІК були отримані шляхом легування наночастинок Cr ₂ O ₃ солями елементів, що належать до рідкоземельної групи, таких як лантан та празеодимій.

Збільшуючи концентрацію цих елементів, ближнє інфрачервоне відбиття сонячної енергії збільшується, не впливаючи на зелений колір пігменту Cr ₂ O ₃ .

Це дозволяє класифікувати легований Cr ₂ O ₃ як «холодний» пігмент, оскільки він підходить для контролю накопичення тепла.

Застосовується до стель, автомобілів та оббивки, крім інших застосувань, він досягає високого відбиття ІЧ-сонячного світла, що дозволяє значно зменшити збільшення тепла в навколишньому середовищі.

Список літератури

1. Коттон, Ф. Альберт і Вілкінсон, Джеффрі. (1980). Розширена неорганічна хімія. Четверте видання. Джон Вілі та сини.
2. Кірк-Отмер (1994). Енциклопедія хімічної технології. Том 19. Четверте видання. Джон Вілі та сини.
3. Енциклопедія промислової хімії Уллмана. (1990). П'яте видання. Том А7 та А20. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
4. Американські елементи. (2019). Оксид хрому (III). Відновлено з сайту americanelements.com.
5. Національна бібліотека медицини. (2019). Оксид хрому (III). Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Dorfman, Mitchell R. (2012). Теплові розпилювальні покриття. У Довіднику екологічної деградації матеріалів. Глава 19. Відновлено з sciencedirect.com.
7. Такехіра, К. та ін. (2004). Дегідрування CO ₂ пропану над каталізатором Cr-MCM-41. У дослідженнях з питань поверхневих наук та каталізу 153. Відновлено на сайті sciencedirect.com.
8. Selvam Sangeetha та ін. (2012 р.). Функціональні пігменти з наночастинок оксиду хрому (III). Барвники та пігменти 94 (2012) 548-552. Відновлено з sciencedirect.com.