Структура, свойства и применение гидроксида хрома



гидроксид хрома является неорганическим соединением, продуктом реакции основания с солью хрома. Его химическая формула варьируется в зависимости от степени окисления хрома (+2 или +3, для этого типа соединения). Имея, таким образом, Cr (OH)2 для гидроксида хрома (II) и Cr (OH)3 для гидроксида хрома (III).

По электронным причинам Cr2+ он более нестабилен, чем Cr3+, поэтому Cr (OH)2 это восстановитель (он теряет электрон, чтобы перейти к +3). Таким образом, хотя оба гидроксида могут быть получены в виде осадков, Cr (OH)3 -также называется гидроксид хрома - это преобладающее соединение.

В отличие от тех гидроксидов, которые получены простым растворением оксидов металлов в воде, Cr (OH)3 он не синтезируется этим путем из-за плохой растворимости оксида хрома (Cr2О3, верхнее изображение). Тем не менее, Cr (OH)3 Считается Cr2О3· XH2Или используется в качестве изумрудно-зеленого пигмента (Guinet Green).

В лаборатории часть металлического хрома, которая растворяется в кислотном растворе для образования комплекса [Cr (OH2)6]3+. Этот водный комплекс затем реагирует с основанием (NaOH или KOH) с образованием соответствующего гидроксида хрома.

Если предыдущие этапы выполняются в условиях, обеспечивающих отсутствие кислорода, в реакции возникает Cr (OH)2 (гидроксид хрома). Затем требуется отделение и обезвоживание осажденного твердого вещества. В результате «истинный» Cr (OH) «рожден»3, зеленый порошок с полимерной структурой и неопределенным.

индекс

  • 1 Физико-химические свойства
    • 1.1 Амфотеризм
  • 2 Синтез гидроксида хрома в промышленной сфере
  • 3 использования
  • 4 Ссылки

Верхнее изображение является простейшим представлением Cr (OH)3 в газовой фазе и изолированы. Аналогично и исходя из чисто ионного характера их взаимодействия, в твердых катионах Cr можно визуализировать3+ взаимодействуя с утроенным количеством анионов ОН-.

Однако природа связи Cr-OH является более ковалентной из-за координационной химии Cr3+.

Например, комплекс [Cr (OH2)6]3+ указывает на то, что металлический центр хрома координирован с шестью молекулами воды; Поскольку они являются нейтральными, комплекс обладает положительным зарядом исходного катиона Cr.3+.

На верхнем изображении структура комплекса [Cr (OH2)6]3+. Ионы Cl- они могут поступать, например, из соляной кислоты, если она использовалась для растворения соли или оксида хрома.

При добавлении NaOH (или KOH) в реакционную среду ион OH- депротонирует молекулу этого комплекса, образуя [Cr (OH)2)5(ОН)]2+ (Сейчас есть пять молекул воды, потому что шестой потерял протон).

Соответственно, этот новый комплекс дегидратирует другой водный комплекс, создавая димеры, связанные гидроксидными мостиками:

(Н2O)5Cr-OH-Cr (OH2)5

По мере увеличения основности среды (повышения рН) комплекс [Cr (OH)2)4(ОН)2]+, и они также увеличивают шансы новых гидроксидных мостиков создавать желатиновые полимеры. На самом деле это «серо-зеленое желе» отказывается от осаждения.

Наконец, Cr (OH2)3(ОН)3 состоит из октаэдра с Cr3+ в центре, и связаны с тремя молекулами воды и тремя ОН- которые нейтрализуют его положительный заряд; это без учета полимеризации.

Когда Cr (ОН2)3(ОН)3 обезвоживает, устраняет воду, координированную с Cr3+, и поскольку этот катион координирован с шестью видами (лигандами), возникают полимерные структуры, в которых могут быть задействованы связи Cr-Cr..

Также при обезвоживании его структуру можно рассматривать как тип Cr2О3· 3Н2O; другими словами, тригидратированный оксид хрома. Однако именно физико-химические исследования твердого тела могут пролить свет на истинную структуру Cr (OH).3 в этот момент.

Физико-химические свойства

Cr (OH)3 Он имеет вид сине-зеленого порошка, но при соприкосновении с водой образует гелеобразный серо-зеленый осадок.

Нерастворим в воде, но растворим в сильных кислотах и ​​основаниях. Кроме того, при нагревании разлагается, образуя пары оксида хрома..

амфотерность

Почему гидроксид хрома растворим в кислотных и основных растворах? Причина заключается в его амфотерной природе, которая позволяет ему реагировать как с кислотами, так и с основаниями. Это свойство характерно для Cr3+.

При взаимодействии с кислотами Cr (OH)2)3(ОН)3 растворяется, потому что разрушаются гидроксильные мостики, отвечающие за желатиновое появление осадка.

С другой стороны, когда добавляется больше основания, ОН- они продолжают замещать молекулы воды, образуя отрицательный комплекс [Cr (OH)2)2(ОН)4]-. Этот комплекс делает раствор светло-зеленого цвета, который усиливается по мере протекания реакции.

Когда все Cr (ОН2)3(ОН)3 После того, как он прореагировал, получается конечный комплекс, как указано химическим уравнением:

Cr (OH2)3(ОН)3 + 3 ОН- <=> [Cr (OH)6] 3- + 3 ч2О

Этот отрицательный комплекс связан с окружающими катионами (Na+, если основание представляет собой NaOH), и после испарения воды осаждается соль хромита натрия (NaCrO2, изумрудно-зеленый цвет). Таким образом, как кислотная, так и основная среда способны растворять гидроксид хрома..

Синтез гидроксида хрома в промышленной сфере

В промышленности его получают осаждением сульфата хрома растворами гидроксида натрия или гидроксида аммония. Аналогичным образом, гидроксид хрома получают схематической реакцией:

CrO72- + 3 SO2 + 2H+ => 2 Cr3+ + 3 SO42- + H2О

Cr3+ + 3OH- => Cr (OH)3

Как показано в предыдущей процедуре, восстановление хрома VI до хрома III имеет большое экологическое значение.

Хром III относительно безвреден для биоты, в то время как хром VI токсичен и канцероген, а также очень растворим, поэтому важно вывести его из окружающей среды..

Технология очистки сточных вод и почвы включает восстановление Cr (VI) до Cr (III).

приложений

- Формулировка макияжа.

- Средства для окрашивания волос.

- Краски для ногтей.

- Средства по уходу за кожей.

- Чистящие средства.

- На чистовую обработку металлов, которая составляет 73% его потребления в промышленности.

- В сохранности древесины.

ссылки

  1. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. Химия. (8-е изд.). CENGAGE Learning, стр. 873, 874.
  2. PubChem. (2018). Гидроксид хрома. Получено 18 апреля 2018 г. из: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  3. N4TR! UMbr. (22 июня 2015 г.) Гидроксид хрома (III). [Рисунок]. Получено 18 апреля 2018 г. с сайта commons.wikimedia.org.
  4. Мартинес Троя, Д., Мартин-Перес, J.J. Изучение для экспериментального использования оксидов и гидроксидов хрома в среднем учении. BORAX № 2 (1) - обзор практической химии для вторичного и бакалавриат-IES. Zaframagón-ISSN 2529-9581.
  5. Синтез, характеристика и стабильность гидроксидов Cr (III) и Fe (III). (2014) Papassiopi, N., Vaxevanidou, K., Christou, C., Karagianni, E. и Antipas, G.J. Hazard Mater. 264: 490-497.
  6. PrebChem. (9 февраля 2016 г.) Получение гидроксида хрома (III). Получено 18 апреля 2018 г. с сайта prepchem.com.
  7. Wikipedia. (2018). Гидроксид хрома (III). Получено 18 апреля 2018 г. с сайта en.wikipedia.org