כרום (III) תחמוצת: מבנה, שמות, תכונות, שימושים - כִּימִיָה - 2025

הכרום (III) אוקסיד או הכרום הוא כרום מתכת בוער נוצר מוצק ירוק אורגני (Cr) חמצן (O ₂ ), עוזב את מדינת חמצון כרום 3+. הנוסחה הכימית שלה היא Cr ₂ O ₃ . בטבע הוא נמצא במינרל האסקולאיט. לא ידוע על משקעים טבעיים שמישים של תחמוצת כרום (III).

זה יכול להיות מוכן בין היתר על ידי חימום Cr ₂ O ₃ מימה (Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O) כדי להסיר המים לחלוטין. זה מתקבל גם כתוצר של הסתיידות של תחמוצת כרום (VI) (CrO ₃ ).

פיגמנט כרום (III). FK1954. מקור: Wikipedia Commons

עם זאת, הדרך הטובה ביותר להשיג אותה טהורה היא על ידי פירוק אמוניום דיכרומט (NH ₄ ) ₂ Cr ₂ O ₇ בטמפרטורה של 200 מעלות צלזיוס. מבחינה תעשייתית הוא מיוצר על ידי הפחתה של דיכרומט נתרן מוצק (Na ₂ Cr ₂ O ₇ ) עם גופרית.

כאשר הוא מחולק דק, יש לו צבע ירוק בהיר עם גוון צהבהב. אבל אם החלקיקים גדולים יותר, הוא מראה גוון כחלחל. תחמוצת כרום היא הפיגמנט הירוק היציב ביותר הידוע. העמידות התרמית והכימית שלו הופכת אותו לצבע קרמי בעל ערך.

הוא משמש בציפויים תעשייתיים, לכות, בענף הבנייה, בתכשיטים, כצבע בקוסמטיקה או במוצרי תרופות, בין יישומים אחרים.

מִבְנֶה

לתחמוצת α-Cr ₂ O ₃ יש מבנה דמוי קורונדום. מערכת הקריסטל שלה היא משושה מעווית. זה איזומורפי עם α-אלומינה ו- α-Fe ₂ O ₃ .

לאסקולאיט, מינרל טבעי של תחמוצת כרום (III), יש את המבנה המוצג להלן:

מבנה גבישי של המינרל אסקוליטה. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ee/Eskolaite_structure.jpg. מקור: Wikipedia Commons

מִנוּחַ

- תחמוצת כרום (III).

- תחמוצת כרום ירוקה.

- דיכרום טריוקסיד.

- כרום ססקוויקסיד.

- כרומיה.

- Eskolaíta: מינרל תחמוצת כרום (III).

- ההידרט : Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O (כאשר n ≅ 2) נקרא כרום (III) תחמוצת הידרט או Guignet Green.

כרום (III) חמצן. וו. Oelen. מקור: Wikipedia Commons

נכסים

מצב פיזי

מוצק גבישי.

קשיות של מוהס

9 (גבישיםיה קשים ביותר).

משקל מולקולרי

151.99 גרם / מול.

נקודת המסה

הוא נמס ב 2435 מעלות צלזיוס, אך מתחיל להתאדות בחום 2000 מעלות צלזיוס ויוצר ענני עשן ירוק.

צְפִיפוּת

5.22 גרם / ס"מ ³

מְסִיסוּת

כשהוא מחומם לטמפרטורות גבוהות, זה כמעט בלתי מסיס במים (3 מיקרוגרם / ל בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס); בלתי מסיס באלכוהולים ובאצטון; מסיס מעט בחומצות ובאלקליות; s מסיס בחומצה פרכלורית (HClO ₄ ) ב 70%, בו הוא מתפרק.

pH

6.

מדד שבירה

2,551.

נכסים אחרים

- אם הוא מסולן חזק הוא הופך להיות אינרטי כלפי חומצות ובסיסים. אחרת Cr ₂ O ₃ ו בצורתו hydrated Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O הם amphoteric, בקלות המסת חומצה לתת ³⁺ אקווה-יונים , והן מרוכזות אלקלי ליצירת "chromites".

- כאשר הוא מסונן הוא עמיד כימית בפני חומצות, אלקליות וטמפרטורות גבוהות. זה יציב ביותר ל- SO ₂ .

- יש לו עמידות יוצאת מן הכלל לאור לאור העובדה כי גבישיםיו בעלי אטימות, ניכוי UV גבוה ושקיפות לאור הנראה.

- זהו חומר קשה במיוחד, הוא יכול לגרד קוורץ, טופז וזירקוניום.

- ההידרט שלה Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O (כאשר n ≅ 2) אינו בעל יציבות תרמית, מי ההידרציה שלו מגבילים את יישומם לפחות מ- 260 ºC. יש לו יכולת גוון נמוכה ומגוון גוונים מוגבל.

- אך לגובה ההידרט יש גוון כחול-ירוק נקי ובהיר מאוד. הוא שקוף למחצה, מציג אטימות נמוכה, עמידות מצוינת לאור ועמידות בפני אלקולות.

- Cr ₂ O ₃ אינו מסווג כחומר מסוכן ונחשב לאבקה דקה אינרטית. הוא אינו כפוף לתקנות תחבורה בינלאומיות.

- זה לא מגרה את העור או את הריריות.

יישומים

בתעשיית הקרמיקה והזכוכית

בשל עמידותו הגבוהה בפני חום ועמידות כימית, Cr ₂ O ₃ מסורבן משמש כצבע צבעוני או כהיראה לייצור קרמיקה, באמייל חרסינה ותערובות זכוכית.

בציפויים תעשייתיים

קרמיקת תחמוצת כרום (III) מספקת עמידות מצוינת נגד מרבית הסביבות המאכלות. כל זאת באמצעות מנגנון ההדרה של המצע מהסביבה הסובבת אותו.

מסיבה זו הוא משמש בציפויים למניעת קורוזיה של חומרים רבים, המיושם על ידי ריסוס תרמי (ריסוס או ריסוס חם).

הוא משמש גם להגנה מפני שחיקה בשחיקה (כאשר הסרת חומר נגרמת כתוצאה מחלקיקים הנעים על פני משטח).

במקרים אלה, יישום ציפוי Cr ₂ O _{3 על} ידי בתצהיר פלזמה מייצר עמידות גבוהה בפני שחיקה.

שני המקרים הקודמים מועילים, למשל, במנועי טורבינת גז בתעשייה האווירית.

בענף ה עקשן

הוא משמש בייצור לבנים עמידות תרמית וכימית, מול חומרים הפונים ובטון עקשן על בסיס אלומינה.

בבניה

מכיוון שהוא עמיד ביותר בתנאים אטמוספריים, אור וחום, הוא מיושם כצבע סלע מגורען על גגות אספלט, מלט בטון, ציפויים תעשייתיים איכותיים לחיצוניות, קונסטרוקציות פלדה וציפוי חזית (צבעים הניתנים להחלפה).

כפיגמנט ביישומים שונים

זה יכול לעמוד בתנאי גיפור ולא משפיל וזו הסיבה שהוא משמש בפיגמנטציה של גומי.

מכיוון שהיא אינה רעילה, היא משמשת כפיגמנט לצעצועים, לקוסמטיקה (בעיקר ההידרט שלה), לפלסטיק, להדפסת דיו, לצבעים שבאים במגע עם מזון ומוצרי תרופות.

בתעשיית הפיגמנט הוא משמש כחומר גלם לייצור צבעים חודרים המכילים כרום ובפיגמנטים המבוססים על שלבי תחמוצת מתכת מעורבת. הוא משמש גם כצבע צבע לציפוי סלילי.

ההידרט שלה שקוף המאפשר ניסוח של גימורים פוליכרומטיים בתעשיית הרכב (גימור מתכתי לרכב).

בשל המאפיין הייחודי שלה לשיקוף קרינת אינפרא אדום (IR) באופן דומה לכלורופיל בצמחים, תחת אור אינפרא אדום הוא נראה כמו עלווה. מסיבה זו, הוא נמצא בשימוש נרחב בצבעי הסוואה או ציפויים ליישומים צבאיים.

בתכשיטים

הוא משמש כצבע לצבעי אבני חן סינטטיים. כשמכניסים Cr ₂ O ₃ כטומאה לתוך סריג הגביש של α-Al ₂ O ₃ , כמו באודם המינרלי החצי-יקר, הצבע אדום במקום ירוק.

הוא משמש גם כחומר ליטוש והברקה בגלל קשיותו הגבוהה ותכונות השחיקה שלו.

בקטליזה של תגובות כימיות

נתמך באלומינה (Al ₂ O ₃ ) או בתחמוצות אחרות, הוא משמש בכימיה אורגנית כזרז, למשל, למימן של אסטרים או אלדהידים ליצירת אלכוהולים ובמחזור של פחמימנים. זה מזרז את התגובה של חנקן (N ₂ ) עם מימן (H ₂ ) ליצירת אמוניה (NH ₃ ).

בשל יכולת הפחתת החמצון שלו, הפועלת יחד עם תחמוצת כרום (VI), היא ממלאת תפקיד חשוב בהתייבשות של אלקנים עם CO ₂ לייצור פרופאן ואיזובוטן, מכיוון שמחזור ההפעלה וההפעלה מחדש של הזרז ניתן להפעלה בקלות. הוא משמש גם כזרז בכימיה אורגנית.

בייצור כרום

הוא משמש בייצור אלומינותרמי של מתכת כרום טהורה. לשם כך יש לחמם אותו ל 1000 ºC על מנת להגדיל את גודל התבואה.

הכנת מתכת כרום על ידי הפחתת תחמוצת כרום (III). רנדו טובייקנה. מקור: Wikipedia Commons

על חומרים מגנטיים

הוא התווסף בכמויות קטנות לחומרים מגנטיים בקלטות שמע ווידיאו, והעביר אפקט לניקוי עצמי לראשי הקול.

חידושים אחרונים

פיגמנטים ששיפרו את ההשתקפות של ה- IR הקרוב התקבלו על ידי סמים חלקיקים של חלקיקים Cr ₂ O ₃ עם מלחים של אלמנטים השייכים לקבוצת האדמות הנדירות, כמו לנטאום ופריזודימיום.

על ידי הגדלת ריכוז האלמנטים הללו, ההשתקפות הסולארית של האינפרא אדום הקרוב עולה ללא השפעה על הצבע הירוק של הפיגמנט Cr ₂ O ₃ .

זה מאפשר לסווג את Cr ₂ O ₃ המסומם כפיגמנט "קר", מכיוון שהוא מתאים לבקרת הצטברות חום.

הוא מיושם על תקרות, מכוניות וריפודים, בין יישומים אחרים, והוא משיג השתקפות גבוהה של אור שמש IR, המאפשר להפחית באופן משמעותי את עליית החום בסביבות.

הפניות

1. כותנה, פ. אלברט ווילקינסון, ג'פרי. (1980). כימיה אורגנית מתקדמת. גרסה רביעית. ג'ון וויילי ובניו.
2. קירק-אחר (1994). אנציקלופדיה לטכנולוגיה כימית. כרך 19. המהדורה הרביעית. ג'ון וויילי ובניו.
3. אנציקלופדיה של כימיה תעשייתית של אולמן. (1990). מהדורה חמישית. נפח A7 ו- A20. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
4. אלמנטים אמריקאים. (2019). תחמוצת כרום (III). התאושש מ- americanelements.com.
5. הספרייה הלאומית לרפואה. (2019). תחמוצת כרום (III). התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. דורפמן, מיטשל ר '(2012). ציפוי תרסיס תרמי. בספר הידרדרות להשמדה סביבתית של חומרים. פרק 19. התאושש מ- sciencedirect.com.
7. Takehira, K. et al. (2004). התייבשות של CO ₂ של פרופאן על פני זרז Cr-MCM-41. במחקרים במדעי השטח וקטליזה 153. התאושש מ- sciencedirect.com.
8. Selvam Sangeetha et al. (2012). פיגמנטים פונקציונליים מחלקיקי ננו-תחמוצת כרום (III). צבעים ופיגמנטים 94 (2012) 548-552. התאושש מ- sciencedirect.com.