כרומט אבץ: מבנה, תכונות, השגה, שימושים - כִּימִיָה - 2025

כרומטי אבץ כרומטי או אבץ הוא תרכובת אורגנית המורכבת של אלמנטים אבץ (Zn), כרום (Cr) וחמצן (O). יש לו את היונים Zn ²⁺ ו- CrO ₄ ^2- . הנוסחה הכימית שלה היא ZnCrO ₄ .

המונח 'כרומט אבץ' משמש באופן מסחרי לייעוד של שלוש תרכובות בעלות מבנה מולקולרי שונה: (א) כרומט האבץ עצמו ZnCrO ₄ , (b) כרומט האבץ הבסיסי ZnCrO ₄ • 4Zn (OH) ₂ , ו- (c) ) הכרומט הבסיסי של אבץ ואשלגן 3ZnCrO ₄ • Zn (OH) ₂ • K ₂ CrO ₄ • 2H ₂ O.

מבנה כרומט אבץ. מחבר: מרילו סטאה.

הוא משמש בעיקר בצבעים או בפריימרים המגנים על מתכות מפני קורוזיה. לשם כך הוא מעורבב עם צבעים, לכות ופולימרים המוחלים אז על פני מתכות.

הוא משמש גם בגימורים דקורטיביים ומגנים שהושגו באמצעות כרומטים וחומצות אחרות המציפים חפצים שונים כמו כלים. זה משמש גם לשמירה על המוליכות החשמלית של חלקי מתכת.

הוא משמש כזרז בתגובות מימן (תוספת מימן) בתרכובות אורגניות. זה חלק מפיגמנטים ששימשו בעבר בציורים אמנותיים.

זהו חומר הגורם לסרטן וזה מכיוון שלכרומט יש כרום במצב החמצון +6.

מִבְנֶה

אבץ כרומט ZnCrO ₄ הוא תרכובת צהובה. מחבר: מרילו סטאה.

כרומט אבץ הוא תרכובת יונית הנוצרת על ידי קטיון האבץ Zn ²⁺ והאניון הכרומט CrO ₄ ^2- . האחרון מורכב מכרום עם Valence +6 (כרום משושה, Cr ⁶⁺ ) וארבעה אטומי חמצן עם מצב חמצון -2.

ליון Zn ²⁺ יש את המבנה האלקטרוני הבא:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ .

מצדו, כרום משושה יש את הקונפורמציה הבאה במסלוליו האלקטרוניים:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ .

שני המבנים יציבים מאוד מכיוון שהסביבה הושלמה.

מִנוּחַ

• כרומט אבץ
• מלח אבץ חומצה כרומית
• צהוב אבץ (אם כי מונח זה מתייחס גם לתרכובות אחרות המכילות ZnCrO ₄ ).

נכסים

מצב פיזי

מוצק גבישי צהוב לימון או צהוב. קריסטלים בצורת פריזמות.

משקל מולקולרי

181.4 גרם / מול

נקודת המסה

316 מעלות צלזיוס

צְפִיפוּת

3.40 גרם / ס"מ ³

מְסִיסוּת

מסיסים במעט במים: 3.08 גרם / 100 גרם H ₂ O. זה מתמוסס בקלות בחומצות ובאמוניה נוזלית. בלתי מסיס באצטון.

pH

על פי מקורות מסוימים, הפתרונות שלה מימיים הם חומציים.

תכונות כימיות

זוהי תרכובת מחמצנת חזק, כך שהיא יכולה להגיב עם גורמי הפחתה, ויוצרת חום. בין החומרים איתם הוא יכול להגיב ניתן למצוא חומרים אורגניים, כמו ציאנידים, אסטרים ותיאוציאטנים. זה יכול גם לתקוף כמה מתכות.

בתמיסה מימית יון הכרומט מציג שיווי משקל שונים בהתאם לחומציות pH ויוצרים מינים שונים.

מינים נוצרים כרומטים

מעל pH 6 קיים יון הכרומט CrO ₄ ^2- (בצבע צהוב); בין pH 2 ל- pH 6 היון HCrO ₄ ^- והדיכרומט Cr ₂ O ₇ ^2- (בצבע כתום-אדום) נמצאים בשיווי משקל ; ב pH נמוך מ 1 המין העיקרי הוא H ₂ CrO ₄ .

כאשר מתווספים קטיון אבץ (II) לתמיסות מימיות אלה, ZnCrO ₄ יורד .

היתרות הן כדלקמן:

HCrO ₄ ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ⁺

H ₂ CrO ₄ ⇔ HCrO ₄ ^- + H ⁺

Cr ₂ O ₇ ^2- + H ₂ O ⇔ 2 HCrO ₄ ^-

במדיום בסיסי התרחש הדבר הבא:

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

HCrO ₄ ^- + OH ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ₂ O

ZnCrO ₄ אינו מגיב במהירות עם אוויר או מים.

להשיג

ניתן לייצר אותו על ידי תגובת תחמוצת אבץ מימית או בוצה הידרוקסיד במלח כרומט מומס ואז נטרול.

מבחינה תעשייתית נעשה שימוש בתהליך Cronak, בו מתכות שקועות באבץ בתמיסה של נתרן דיכרומט (Na ₂ Cr ₂ O ₇ ) וחומצה גופרתית (H ₂ SO ₄ ).

ניתן להכין אותו גם על ידי משקע אותו מתמיסות שיש בהן מלחי אבץ וכרומאט מומסים:

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

יישומים

בהגנה ממתכת

בתעשייה המתכתית הוא משמש בעיקר בצבעי בסיס (צבע הכנה או ציפוי ראשוני) המופעל על מתכות, אליו הוא מספק עמידות בפני קורוזיה.

הוא משמש כפיגמנט בצבעים ולכות, מוחדר למטריצה ​​של פולימר אורגני.

סוג זה של צבע מוחל על צינורות, מכליות נפט, מבני פלדה כמו גשרים, מגדלי העברת חשמל וחלקי רכב כדי לעכב קורוזיה.

מבני הפלדה של הגשרים צבועים בבסיס כרומט אבץ לפני הציור הסופי כדי להגן עליהם מפני קורוזיה. מחבר: オ ギ ク ボ マ ン サ ク. מקור: Pixabay.

פסיבציה

נמצא גם שמגן על רכיבי מתכת מצופה אבץ שעברו פסיביות באמצעות כרומטים מתכתיים אלקאליים. הפסיבציה מורכבת מאובדן תגובתיות כימית בתנאים סביבתיים מסוימים.

ציפויים אלה משמשים גם כגימורים דקורטיביים ולשמירה על מוליכות חשמלית. הם מיושמים בדרך כלל על פריטים יומיומיים כמו כלים וניתן לזהותם על ידי צבעם הצהוב.

חלק מהכלים מצופים כרומט אבץ. מחבר: דוק. מקור: Wikimedia Commons.

איך זה עובד

ישנם חוקרים שמצאו כי ההגנה של כרומץ אבץ מפני קורוזיה מתכתית יכולה לנבוע מהעובדה שהוא מעכב את צמיחת הפטרייה. באופן זה הוא מונע את הידרדרות ציפוי הצבע נגד חלודה.

מחקרים אחרים מצביעים על כך שההשפעה המונעת נגד קורוזיה יכולה לנבוע מהעובדה שהתרכובת מאיצה את היווצרותן של תחמוצות הגנה על מתכות.

פריימר כרומט אבץ נגד קורוזיה להגנה על משטחי מתכת. 水水 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). מקור: Wikimedia Commons.

בקטליזה של תגובות

תרכובת זו שימשה כזרז בתגובות כימיות שונות, כגון הידרוגנציה של (CO) תחמוצת הפחמן להשיג מתנול (CH ₃ OH).

ניתן להמיר אסטרים לאלכוהולים ראשוניים על ידי מימן באמצעות תרכובת זו כדי להאיץ את התגובה.

לטענת כמה חוקרים, פעולתו הקטליטית נובעת מהעובדה שהמוצק אינו מציג מבנה סטואו-מטרי, כלומר הוא סוטה מהנוסחה ZnCrO ₄ והוא:

Zn _1-x Cr _2-x O ₄

זה מרמז שישנם פגמים במבנה המעדיפים אנרגטית את הקטליזה.

אפליקציות אחרות

זה נמצא בכמה צבעי צבע שמנים, הוא משמש להדפסה, הוא חומר טיפולי שטח, הוא מיושם בכיסויי רצפה וזה מגיב במעבדות כימיות.

שימושים שהופסקו

מאז שנות הארבעים של המאה הקודמת, נגזרת של ZnCrO ₄ , כרומט נחושת אבץ, שימשה כחומר פטרייה עלים לצמחי תפוח אדמה.

צמחי תפוח אדמה. מחבר: דירק (Beeki®) שומאכר. מקור: Pixabay.

שימוש זה נזנח מאז בגלל הרעילות וההשפעות המזיקות של התרכובת.

נוכחותו של מלח כרומט אבץ מורכב, 4ZnCrO ₄ • K ₂ O • 3H ₂ O (אבץ מיובש ואשלגן כרומט), שהוא פיגמנט צהוב בשם צהוב לימון , נמצאה בציורים אמנותיים מהמאה ה -19 .

סיכונים

למרות שהוא אינו דליק, כאשר הוא מחומם הוא פולט גזים רעילים. עלול להתפוצץ אם במגע עם גורמי הפחתה או חומרים אורגניים.

האבק מגרה את העיניים והעור וגורם לתגובה אלרגית. שאיפה גורמת לגירוי באף ובגרון. זה משפיע על הריאות, גורם לקוצר נשימה, ברונכיטיס, דלקת ריאות ואסטמה.

בליעתו משפיעים על דרכי העיכול, הכבד, הכליות, מערכת העצבים המרכזית, מייצרים קריסת מחזור הדם ופוגעים במערכת החיסון.

מחולל סרטן

זהו סרטן מאושר, מגביר את הסיכון לסרטן ריאות וחלל האף. זה רעיל לתאים (ציטוטוקסיים) ופוגע גם בכרומוזומים (גנוטוקסיים).

כרומט אבץ גורם לסרטן ריאות ונשימה. מחבר: OpenClipart-Vectors. מקור: Pixabay.

נקבע כי הרעילות והסרטן של תרכובת זו נגרמות בעיקר כתוצאה מפעולה של כרום במצב החמצון +6. עם זאת, נוכחות של אבץ מעניקה למוצר בלתי-מסיס וזה משפיע גם על הנזק שהוא מייצר.

השפעות על הסביבה

זה רעיל מאוד לבעלי חיים ולחיים מימיים, גורם לתופעות מזיקות שנמשכות לאורך זמן. כימיקל זה יכול להצטבר ביולוגית בכל שרשרת המזון.

מכל הסיבות הללו, התהליכים הכרוכים בכרומטים (כרום משושה) מוסדרים על ידי ארגוני בריאות עולמיים ומוחלפים בטכניקות אלטרנטיביות ללא יון זה.

הפניות

1. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב. (2019). כרומט אבץ. התאושש מ- pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (עורכת) (2003). מדריך CRC לכימיה ופיזיקה. 85 ^ה CRC Press.
3. שי, ח 'ואח'. (2009). אבץ כרומט מביא לחוסר יציבות בכרומוזום ופריצות DNA גדולות כפולות בתאי ריאה אנושיים. Toxicol Appl Pharmacol 2009 1 בפברואר; 234 (3): 293-299. התאושש ב- ncbi.nlm.nih.gov.
4. ג'קסון, RA ואח '. (1991). הפעילות הקטליטית ומבנה הפגם של כרומט האבץ. קטל לט 8, 385-389 (1991). התאושש מ- link.springer.com.
5. יהלום, ג '(2001). שיטות הגנה מפני קורוזיה. באנציקלופדיה של חומרים: מדע וטכנולוגיה. התאושש מ- sciencedirect.com.
6. Stranger-Johannessen, M. (1988). ההשפעה האנטי-מיקרוביאלית של פיגמנטים בצבעי מגן מפני קורוזיה. ב- Houghton DR, Eggins, HOW (eds) Biodeterioration 7. התאושש מ- link.springer.com.
7. בארט, AGM (1991). צִמצוּם. בסינתזה אורגנית מקיפה. התאושש מ- sciencedirect.com.
8. ת'ורסטון, HW ואח '. (1948). כרומטים כקוטלי פטריות תפוחי אדמה. כתב עת תפוח אדמה אמריקאי 25, 406-409 (1948). התאושש מ- link.springer.com.
9. לינץ ', RF (2001). אבץ: סגסוגת, עיבוד תרמי-כימי, מאפיינים ויישומים. באנציקלופדיה של חומרים: מדע וטכנולוגיה. התאושש מ- sciencedirect.com.
10. ראמש קומאר, אב וניגאם, RK (1998). מחקר ספקטרוסקופיה של Mössbauer על מוצרי קורוזיה מתחת לציפוי פריימר המכיל פיגמנטים אנטי-קורוזיביים. J Radioanal Nucl Chem 227, 3-7 (1998). התאושש מ- link.springer.com.
11. Otero, V. et al. (2017). ציורי שמן של בריום, אבץ וסטרונציום בשלהי המאה ה -19 ותחילת המאה העשרים. Herit Sci 5, 46 (2017). התאושש מ- heritagesciencejournal.springeropen.com.
12. כותנה, פ. אלברט ווילקינסון, ג'פרי. (1980). כימיה אורגנית מתקדמת. גרסה רביעית. ג'ון וויילי ובניו.
13. ויקיפדיה (2020). כרומט אבץ. התאושש מ- en.wikipedia.org.
14. ויקיפדיה (2020). ציפוי המרה כרומטית. התאושש מ- en.wikipedia.org.