CHROMÁT ZINEČNATÝ: STRUKTURA, VLASTNOSTI, ZÍSKÁVÁNÍ, POUŽITÍ - CHEMIE

Pozinkovaná, nebo chroman zinečnatý je anorganická sloučenina skládající se z prvků zinek (Zn), chrom (Cr) a kyslík (O). Má ionty Zn ²⁺ a CrO ₄ ^2-. Jeho chemický vzorec je ZnCrO ₄.

Pojem ‚chroman zinečnatý‘komerčně slouží k označení tří sloučenin s různou molekulární strukturou: (A) pozinkovaná sám ZnCrO ₄, (b) základní chroman zinečnatý ZnCrO ₄ • 4Zn (OH) ₂, a (c) bazický chroman zinečnatý a draselný 3ZnCrO ₄ • Zn (OH) ₂ • K ₂ CrO ₄ • 2H ₂ O.

Struktura chromanu zinečnatého. Autor: Marilú Stea.

Používá se hlavně v barvách nebo základních nátěrech, které chrání kovy před korozí. K tomu se smíchá s barvami, laky a polymery, které se potom nanášejí na povrch kovů.

Používá se také v dekorativních a ochranných úpravách dosahovaných jinými chromáty a kyselinami potahujícími různé předměty, jako jsou nástroje. Slouží také k zachování elektrické vodivosti kovových částí.

Používá se jako katalyzátor při hydrogenačních reakcích (přidávání vodíku) v organických sloučeninách. Je součástí pigmentů dříve používaných v uměleckých malbách.

Je to materiál, který způsobuje rakovinu, a to proto, že chromát má chrom v oxidačním stavu +6.

Struktura

Chroman zinečnatý ZnCrO ₄ je žlutá sloučenina. Autor: Marilú Stea.

Chroman zinečnatý je iontová sloučenina tvořená zinek kationtů Zn ²⁺ a chromátu anion CrO ₄ ². Ten je tvořen chromem s valencí +6 (šestimocný chrom, Cr ⁶⁺) a čtyřmi atomy kyslíku s oxidačním stavem -2.

Ion Zn ²⁺ má následující elektronickou strukturu:

1s ², 2s ² 2p ⁶, 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰.

Šestimocný chrom má ve svých elektronických orbitálech následující konformaci:

1s ², 2s ² 2p ⁶, 3s ² 3p ⁶.

Obě struktury jsou velmi stabilní, protože oběžné dráhy jsou kompletní.

Nomenklatura

Chromát zinečnatý
Zinečnatá sůl kyseliny chromové
Zinková žlutá (ačkoli tento termín také odkazuje na jiné sloučeniny, které obsahují ZnCrO ₄).

Vlastnosti

Fyzický stav

Citronově žlutá nebo žlutá krystalická pevná látka. Krystaly ve formě hranolů.

Molekulární váha

181,4 g / mol

Bod tání

316 ° C

Hustota

3,40 g / cm ³

Rozpustnost

Slabě rozpustná ve vodě: 3,08 g / 100 g H ₂ O. Rozpouští se snadno v kyselinách a v kapalném amoniaku. Nerozpustný v acetonu.

pH

Podle některých zdrojů jsou jeho vodné roztoky kyselé.

Chemické vlastnosti

Je to silně oxidující sloučenina, takže může reagovat s redukčními činidly a vytvářet teplo. Mezi látky, se kterými může reagovat, patří organické látky, jako jsou kyanidy, estery a thiokyanáty. Může také zaútočit na některé kovy.

Ve vodném roztoku chromátový iont vykazuje různé rovnováhy v závislosti na pH a tvorbě různých druhů.

Druhy tvořené chromany

Nad pH 6 se chromát ion CrO ₄ ^2- (žluté barvy) je přítomna; mezi pH 2 a pH 6. iontů HCrO ₄ ^- a dvojchroman Cr ₂ O ₇ ^2- (oranžovo-červené barvy), jsou v rovnováze; při hodnotě pH nižší než 1 u hlavních druhů je H ₂ CrO ₄.

Když zinek (II) kation se přidá do těchto vodných roztocích, ZnCrO ₄ precipitáty.

Zůstatky jsou následující:

HCrO ₄ ^- ⇔ CrO ₄ ² + H ⁺

H ₂ CrO ₄ ⇔ HCrO ₄ ^- + H ⁺

Cr ₂ O ₇ ^2- + H ₂ O 2 ⇔ HCrO ₄ ^-

V základním médiu se vyskytuje:

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

HCrO ₄ ^- + OH ^- ⇔ CrO ₄ ² + H ₂ O

ZnCrO ₄ nereaguje rychle se vzduchem nebo vodou.

Získání

Může být vyroben reakcí vodného kalu z oxidu nebo hydroxidu zinečnatého s rozpuštěnou chromanovou solí a poté neutralizací.

Průmyslově se proces Cronak používá, ve kterém je zinek ponoří do roztoku dvojchromanu sodného (Na ₂ Cr ₂ O ₇) a kyseliny sírové (H ₂ SO ₄).

Může se také připravit srážením z roztoků, ve kterých jsou rozpuštěny zinečnaté a chromátové soli:

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

Aplikace

V ochraně kovů

V metalurgickém průmyslu se používá hlavně v základních barvách (přípravné barvy nebo počáteční nátěry) nanášených na kovy, kterým poskytuje odolnost proti korozi.

Používá se jako pigment v barvách a lacích a vkládá se do matrice organického polymeru.

Tento typ barvy se aplikuje na potrubí, ropné tankery, ocelové konstrukce, jako jsou mosty, věže pro přenos energie a automobilové díly, které inhibují korozi.

Ocelové konstrukce mostů jsou před finálním nátěrem natřeny chromátem zinku, aby byly chráněny před korozí. Autor: オギクボマンサク. Zdroj: Pixabay.

Pasivace

Bylo také zjištěno, že chrání zinkem potažené kovové komponenty, které byly pasivovány chromáty alkalických kovů. Pasivace spočívá ve ztrátě chemické reaktivity za určitých podmínek prostředí.

Tyto povlaky také slouží jako dekorativní povrchové úpravy a udržují elektrickou vodivost. Obvykle se používají na každodenní potřeby, jako jsou nástroje a lze je rozeznat podle jejich žluté barvy.

Některé nástroje jsou potaženy chromátem zinečnatým. Autor: Duk. Zdroj: Wikimedia Commons.

Jak to funguje

Někteří vědci zjistili, že ochrana chromátu zinku proti korozi kovů může být způsobena skutečností, že inhibuje růst plísní. Tímto způsobem zabraňuje poškození antikorozního nátěru.

Jiné studie ukazují, že antikorozní účinek by mohl být způsoben skutečností, že sloučenina urychluje tvorbu ochranných oxidů na kovech.

Antikorozní chromátový základní nátěr pro ochranu kovových povrchů. 水水 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

Při katalýze reakcí

Tato sloučenina byla použita jako katalyzátor v různých chemických reakcích, jako je například hydrogenace oxidu uhelnatého (CO) za získání methanolu (CH ₃ OH).

Estery mohou být převedeny na primární alkoholy hydrogenací, za použití této sloučeniny k urychlení reakce.

Podle některých vědců, jeho katalytický účinek vzhledem k tomu, že se pevná látka nepředstavuje stechiometrické strukturu, to znamená, že se odchyluje od jeho vzorce ZnCrO ₄ a je spíše:

Zn _1-x Cr _{2 x} O ₄

To znamená, že ve struktuře jsou defekty, které energeticky upřednostňují katalýzu.

Další aplikace

Nachází se v některých olejnatých barvivech, používá se pro tisk, je prostředkem pro úpravu povrchu, aplikuje se na podlahové krytiny a je činidlem v chemických laboratořích.

Ukončená použití

Od roku 1940, derivát ZnCrO ₄, zinek měď chroman, byl používán jako listový fungicid pro rostliny bramboru.

Rostliny brambor. Autor: Dirk (Beeki®) Schumacher. Zdroj: Pixabay.

Toto použití se od té doby upustilo z důvodu toxicity a škodlivých účinků sloučeniny.

V uměleckých obrazech z 19. století byla nalezena přítomnost komplexní chromátové soli zinku, 4ZnCrO ₄ • K ₂ O • 3H ₂ O (hydratovaný zinek a chroman draselný), což je žlutý pigment zvaný Citronová žlutá.

Rizika

Ačkoli to není hořlavé, při zahřátí emituje toxické plyny. Při kontaktu s redukčními činidly nebo organickými materiály může explodovat.

Prach dráždí oči a pokožku a způsobuje alergickou reakci. Vdechnutí způsobuje podráždění nosu a krku. Ovlivňuje plíce, způsobuje dušnost, bronchitidu, zápal plic a astma.

Jeho požití ovlivňuje zažívací trakt, játra, ledviny, centrální nervový systém, způsobuje cirkulační kolaps a poškozuje imunitní systém.

Generátor rakoviny

Je to potvrzený karcinogen, zvyšuje riziko rakoviny plic a nosních dutin. Je toxický pro buňky (cytotoxický) a poškozuje také chromozomy (genotoxický).

Chromát zinečnatý způsobuje rakovinu plic a dýchacích cest. Autor: OpenClipart-Vectors. Zdroj: Pixabay.

Bylo zjištěno, že toxicita a karcinogenita této sloučeniny je způsobena hlavně působením chrómu v oxidačním stavu +6. Přítomnost zinku však způsobuje nerozpustnost produktu, což také ovlivňuje poškození, které způsobuje.

Účinky na životní prostředí

Je velmi toxický pro zvířata a vodní život, což má škodlivé účinky, které vydrží v průběhu času. Tato chemikálie může bioakumulovat v celém potravinovém řetězci.

Ze všech těchto důvodů jsou procesy zahrnující chromáty (šestimocný chrom) regulovány světovými zdravotnickými organizacemi a nahrazovány alternativními technikami bez tohoto iontu.

Reference

Americká národní lékařská knihovna. (2019). Chromát zinečnatý. Obnoveno z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
Lide, DR (editor) (2003). CRC Příručka chemie a fyziky. 85 ^th CRC Press.
Xie, H. a kol. (2009). Chroman zinečnatý indukuje nestabilitu chromozomů a zlomení DNA s dvojitým řetězcem v lidských plicních buňkách. Toxicol Appl Pharmacol 2009 1. února; 234 (3): 293-299. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
Jackson, RA a kol. (1991). Katalytická aktivita a struktura defektů chromanu zinečnatého. Catal Lett 8, 385-389 (1991). Obnoveno z odkazu.springer.com.
Yahalom, J. (2001). Metody ochrany proti korozi. V encyklopedii materiálů: Věda a technologie. Obnoveno z sciposedirect.com.
Stranger-Johannessen, M. (1988). Antimikrobiální účinek pigmentů v antikorozních barvách. V Houghton DR, Eggins, HOW (eds) Biodeterioration 7. Obnoveno z odkazu.springer.com.
Barrett, AGM (1991). Snížení. V Komplexní organické syntéze. Obnoveno z sciposedirect.com.
Thurston, HW a kol. (1948). Chromáty jako bramborové fungicidy. American Potato Journal 25, 406-409 (1948). Obnoveno z odkazu.springer.com.
Lynch, RF (2001). Zinek: legování, termochemické zpracování, vlastnosti a aplikace. V encyklopedii materiálů: Věda a technologie. Obnoveno z sciposedirect.com.
Ramesh Kumar, AV a Nigam, RK (1998). Mössbauerova spektroskopická studie korozních produktů pod základním nátěrem obsahující antikorozní pigmenty. J Radioanal Nucl Chem 227, 3-7 (1998). Obnoveno z odkazu.springer.com.
Otero, V. a kol. (2017). Bariové, zinkové a stronciové žluté na olejomalbách na konci 19. a počátku 20. století. Herit Sci 5, 46 (2017). Obnoveno z heritagesciencejournal.springeropen.com.
Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chemie. Čtvrté vydání. John Wiley a synové.
Wikipedia (2020). Chromát zinečnatý. Obnoveno z en.wikipedia.org.
Wikipedia (2020). Chromátový konverzní povlak. Obnoveno z en.wikipedia.org.

CHROMÁT ZINEČNATÝ: STRUKTURA, VLASTNOSTI, ZÍSKÁVÁNÍ, POUŽITÍ - CHEMIE - 2025