OXID CHROMITÝ (III): STRUKTURA, NÁZVOSLOVÍ, VLASTNOSTI, POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Chrómu (III), oxid chromitý nebo je anorganická zelená pevná látka spalování kovu chrómu (Cr) na kyslík (O ₂), takže chrómu oxidační stav 3+. Jeho chemický vzorec je Cr ₂ O ₃. V přírodě se vyskytuje v minerálu Eskolaite. Nejsou známy žádná použitelná přírodní ložiska oxidu chromitého.

Může se připravit mimo jiné tím, zahříváním Cr ₂ O ₃ hydrát (Cr ₂ O ₃.nH ₂ O) úplného odstranění vody. To je také získat jako produkt kalcinace chromu (VI) oxid (CrO ₃).

Pigment oxidu chromitého. FK1954. Zdroj: Wikipedia Commons

Nicméně, nejlepší způsob, jak získat, že čistý, je rozkladem dvojchromanu amonného (NH ₄) ₂ Cr ₂ O ₇ při 200 ° C. Průmyslově se vyrábí redukcí pevného dichroman sodný (Na ₂ kr ₂ O ₇) se sírou.

Když je jemně rozdělen, má jasně zelenou barvu se nažloutlým nádechem. Pokud jsou však částice větší, projevují namodralý nádech. Oxid chromitý je nejstabilnější známý zelený pigment. Díky své tepelné a chemické odolnosti je cenným keramickým barvivem.

Používá se mimo jiné v průmyslových nátěrech, lacích, ve stavebnictví, v klenotnictví, jako barvivo v kosmetice nebo ve farmaceutických výrobcích.

Struktura

Α-Cr ₂ O ₃ oxid má korundem strukturu. Jeho křišťálový systém je hexagonální rhombohedral. To je izomorfní s a-oxidu hlinitého a alfa-Fe ₂ O ₃.

Eskolait, přírodní minerál oxidu chromitého, má následující strukturu:

Krystalická struktura minerálu Eskolaíta. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ee/Eskolaite_structure.jpg. Zdroj: Wikipedia Commons

Nomenklatura

- Oxid chromitý.

- Zelený oxid chromitý.

- Oxid dvojsytný.

- Chromiumesquioxide.

- Chromia.

- Eskolaíta: minerál oxidu chromitého.

- Hydrát: Cr ₂ O ₃.nH ₂ O (kde n ≅ 2) se nazývá chrom (III), hydrát oxidu nebo Guignet Green.

Hydrát oxidu chromitého. W. Oelen. Zdroj: Wikipedia Commons

Vlastnosti

Fyzický stav

Krystalická pevná látka.

Mohsova tvrdost

9 (jeho krystaly jsou extrémně tvrdé).

Molekulární váha

151,99 g / mol.

Bod tání

Taje při 2435 ° C, ale začíná se odpařovat při 2000 ° C a vytváří mraky zeleného kouře.

Hustota

5,22 g / cm ³

Rozpustnost

Po zahřátí na vysoké teploty je prakticky nerozpustný ve vodě (3 mikrogramy / l při 20 ° C); nerozpustný v alkoholech a acetonu; lehce rozpustný v kyselinách a zásadách; s Rozpustný v kyselině chloristé (HClO ₄) při 70%, ve které se rozkládá.

pH

6.

Index lomu

2,551.

Další vlastnosti

- Pokud je silně kalcinován, stává se vůči kyselinám a zásadám inertní. V opačném případě Cr ₂ O ₃ a jeho hydratovaná forma Cr ₂ O ₃.nH ₂ O jsou amfoterní, je snadno rozpustný v kyselině, čímž se získá ³⁺ hydratované ionty, a koncentrovanou alkálií za vzniku „chromites“.

- Při kalcinování je chemicky odolný vůči kyselinám, zásadám a vysokým teplotám. Je extrémně stabilní vůči SO ₂.

- Má vynikající odolnost vůči světlu díky skutečnosti, že jeho krystaly mají neprůhlednost, vysoký UV útlum a průhlednost vůči viditelnému světlu.

- Je to extrémně tvrdý materiál, může poškrábat křemen, topaz a zirkonium.

- Hydrát Cr ₂ O _3. H ₂ O (kde n ≅ 2) nemá tepelnou stabilitu, jeho hydratační voda omezuje jeho použitelnost na méně než 260 ° C. Má nízkou tónovací kapacitu a omezený rozsah odstínů.

- Ale řekl, že hydrát má velmi čistý a jasný modrozelený odstín. Je poloprůhledný, vykazuje nízkou neprůhlednost, vynikající odolnost vůči světlu a odolnost vůči alkáliím.

- Cr ₂ O ₃ není klasifikován jako nebezpečný materiál a považuje se za inertní jemný prášek. Nepodléhá mezinárodním přepravním předpisům.

- Nedráždí pokožku ani sliznice.

Aplikace

V keramickém a sklářském průmyslu

Vzhledem ke své vysoké odolnosti vůči teplu a chemické odolnosti, kalcinovaný Cr ₂ O ₃ se používá jako barvivo nebo zeskelnitelné pigmentu při výrobě keramiky, porcelánu v smalty a skleněných směsí.

V průmyslových nátěrech

Keramika na bázi oxidu chromitého poskytuje vynikající odolnost vůči korozivním prostředím. To vše prostřednictvím mechanismu vyloučení substrátu z prostředí, které jej obklopuje.

Z tohoto důvodu se používá v nátěrech, které zabraňují korozi mnoha materiálů, jsou nanášeny tepelným stříkáním (atomizace nebo horký postřik).

Používá se také jako ochrana proti abrazivnímu opotřebení (když je odstranění materiálu způsobeno částicemi pohybujícími se po povrchu).

V těchto případech je použití Cr ₂ O ₃ povlaku ukládáním plazmy vytváří vysokou odolnost proti oděru.

Oba předchozí případy jsou užitečné například u motorů s plynovými turbínami v leteckém průmyslu.

V žáruvzdorném průmyslu

Používá se při výrobě tepelně a chemicky odolných cihel, obkladových materiálů a žáruvzdorného betonu na bázi aluminy.

Ve výstavbě

Protože je extrémně odolný vůči atmosférickým podmínkám, světlu a teplu, používá se jako granulované skalní barvivo pro asfaltové střechy, betonový cement, vysoce kvalitní průmyslové nátěry pro exteriéry, ocelové konstrukce a fasádní nátěry (emulgovatelné barvy).

Jako pigment v různých aplikacích

Odolá vulkanizačním podmínkám a nedegraduje se, proto se používá při gumové pigmentaci.

Protože je netoxický, používá se jako pigment pro hračky, kosmetiku (zejména její hydrát), plasty, tiskařské barvy, barvy, které přicházejí do styku s potravinami a farmaceutickými výrobky.

V pigmentovém průmyslu se používá jako surovina k výrobě penetračních barviv obsahujících chrom a v pigmentech na bázi směsných fází oxidů kovů. Používá se také jako barvivo pro potahování cívek.

Jeho hydrát má průhlednost, která umožňuje formulaci polychromatických povrchových úprav v automobilovém průmyslu (kovové povrchové úpravy pro automobily).

Díky své jedinečné vlastnosti odráží infračervené záření (IR) podobným způsobem jako chlorofyl v rostlinách, pod infračerveným světlem vypadá jako listoví. Z tohoto důvodu je široce používán v maskovacích barvách nebo nátěrech pro vojenské aplikace.

V klenotnictví

Používá se jako barvivo pro syntetické drahokamy. Když Cr ₂ O ₃ je zaveden jako nečistoty do krystalové mřížky α-Al ₂ O ₃, jako je tomu v semi-drahých minerální rubín, je použito červené barvy namísto zelené.

Používá se také jako brusný a lešticí prostředek pro svou vysokou tvrdost a abrazivní vlastnosti.

Při katalýze chemických reakcí

Je podporován v alumině (Al ₂ O ₃) nebo jiných oxidech a používá se v organické chemii jako katalyzátor, například při hydrogenaci esterů nebo aldehydů za vzniku alkoholů a při cyklizaci uhlovodíků. To katalyzuje reakci dusíku (N ₂) s vodíkem (H ₂) za vzniku amoniaku (NH ₃).

Díky své schopnosti redukovat oxidy, působící společně s oxidem chromitým (VI), hraje důležitou roli v dehydrogenaci alkanů CO ₂ za vzniku propenu a isobutenu, protože cyklus deaktivace-reaktivace katalyzátoru je snadno proveditelný. Používá se také jako katalyzátor v anorganické chemii.

Při výrobě chromu

Používá se při aluminotermické výrobě čistého kovu chrómu. Z tohoto důvodu musí být zahřát na 1000 ° C, aby se zvýšila jeho velikost zrna.

Příprava kovu chrómu aluminotermickou redukcí oxidu chromitého. Rando Tuvikene. Zdroj: Wikipedia Commons

Na magnetických materiálech

Byl přidán v malém množství k magnetickým materiálům ve zvukových a videopáskách, což zvukovým hlavám uděluje samočisticí účinek.

Nejnovější inovace

Pigmenty, které mají zlepšenou odrazivost v blízké IR byly získány dopováním Cr ₂ O ₃ nanočástice se solemi prvků patřících do skupiny vzácných zemin, jako je lanthan a praseodym.

Zvýšením koncentrace těchto prvků, blízké infračervené sluneční zvýšení odrazivosti bez vlivu na zelenou barvu Cr ₂ O ₃ pigmentu.

To umožňuje, dotovaného Cr ₂ O ₃, které mají být klasifikovány jako „studené“ pigmentu, jak je to vhodné pro kontrolu hromadění tepla.

Použitý na stropy, automobily a čalounictví, mimo jiné dosahuje vysoké odraznosti slunečního záření IR, což umožňuje výrazně snížit nárůst tepla v prostředí.

Reference

1. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chemie. Čtvrté vydání. John Wiley a synové.
2. Kirk-Othmer (1994). Encyklopedie chemické technologie. Svazek 19. Čtvrté vydání. John Wiley a synové.
3. Ullmannova encyklopedie průmyslové chemie. (1990). Páté vydání. Svazek A7 a A20. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
4. Americké prvky. (2019). Oxid chromitý. Obnoveno z webu americanelements.com.
5. Národní lékařská knihovna. (2019). Oxid chromitý. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Dorfman, Mitchell R. (2012). Tepelné stříkání povlaky. V Příručce environmentálních degradací materiálů. Kapitola 19. Obnoveno z sciusalirect.com.
7. Takehira, K. a kol. (2004). CO ₂ Dehydrogenace propanu přes katalyzátor Cr-MCM-41. In Studies in Surface Science and Catalysis 153. Recovered from sciusalirect.com.
8. Selvam Sangeetha a kol. (2012). Funkční pigmenty z nanočástic oxidu chromitého. Barviva a pigmenty 94 (2012) 548-552. Obnoveno z sciposedirect.com.