Структура, властивості та застосування гідроксиду хрому



The гідроксид хрому є неорганічним з'єднанням продукту реакції підстави з сіллю хрому. Його хімічна формула змінюється залежно від ступеня окислення хрому (+2 або +3 для цього типу сполуки). Маючи при цьому Cr (OH)2 для гідроксиду хрому (II) і Cr (OH)3 для гідроксиду хрому (III).

З електронних причин, Cr2+ вона більш нестійка, ніж Cr3+, так що Cr (OH)2 це відновник (він втрачає електрон, щоб перейти до +3). Таким чином, хоча обидва гідроксиди можуть бути отримані як осад, Cr (OH)3 -Також називається хромовий гідроксид - є переважним з'єднанням.

На відміну від гідроксидів, отриманих простим розчиненням оксидів металів у воді, Cr (OH)3 він не синтезується цим шляхом через погану розчинність хромового оксиду (Cr2O3, top image). Однак, Cr (OH)3 Вважається Cr2O3· XH2Або, використовується як смарагдово-зелений пігмент (Guinet green).

В лабораторії частина металевого хрому, яка розчиняється в кислотному розчині для утворення комплексу [Cr (OH2)6]3+. Цей водний комплекс потім реагує з підставою (NaOH або KOH) з утворенням відповідного хромового гідроксиду.

Якщо попередні етапи виконуються в умовах, що забезпечують відсутність кисню, реакція походить з Cr (OH)2 (гідроксид хрому). Потім потрібно розділення і зневоднення осадженого твердого речовини. В результаті "істинний" Cr (OH) "народжується"3, зелений порошок з полімерною структурою і невизначений.

Індекс

  • 1 Фізико-хімічні властивості
    • 1.1 Амфотерізм
  • 2 Синтез гідроксиду хрому в промисловій галузі
  • 3 Використання
  • 4 Посилання

Верхнє зображення є найпростішим зображенням Cr (OH)3 у газовій фазі і ізольовані. Аналогічно, і припускаючи суто іонний характер їх взаємодій, у твердих катіонах Cr можна візуалізувати3+ взаємодії з потроєним кількістю аніонів OH-.

Однак природа зв'язків Cr-OH є більш ковалентною, завдяки координаційній хімії Cr3+.

Наприклад, комплекс [Cr (OH2)6]3+ вказує, що металевий центр хрому координується з шістьма молекулами води; Оскільки вони нейтральні, комплекс виявляє позитивний заряд вихідного катіона, Cr3+.

У верхньому зображенні структура комплексу [Cr (OH2)6]3+. Іони Cl- вони можуть надходити, наприклад, з соляної кислоти, якщо вона була використана для розчинення солі або хромового оксиду.

При додаванні NaOH (або KOH) до реакційної середовищі іон OH- депротонирует молекулу цього комплексу, утворюючи [Cr (OH2)5(OH)]2+ (Тепер є п'ять молекул води, тому що шостий втратив протон).

Цей новий комплекс послідовно зневоднює інший водний комплекс, створюючи димери, зв'язані гідроксидними мостами:

(H2O)5Cr-OH-Cr (OH2)5

У міру збільшення основності середовища (рН підвищується) комплекс [Cr (OH2)4(OH)2]+, і вони також збільшують шанси нових гідроксидних мостів для створення желатинових полімерів. Фактично цей «сіро-зелене желе» відмовляється упорядковувати.

Нарешті, Cr (OH2)3(OH)3 складається з октаедра з Cr3+ в центрі, і пов'язані з трьома молекулами води і трьома OH- що нейтралізують його позитивний заряд; це без урахування полімеризації.

Коли Cr (OH2)3(OH)3 зневоднює, виключає воду, узгоджену з Cr3+, і оскільки цей катіон координується з шістьма видами (лігандами), виникають полімерні структури, в які можуть бути залучені зв'язки Cr-Cr..

Крім того, при зневодненні його структура може розглядатися як тип Cr2O3· 3Н2O; іншими словами, тригідратований хромовий оксид. Однак саме фізико-хімічні дослідження твердого тіла можуть пролити світло на справжню структуру Cr (OH).3 на цьому етапі.

Фізико-хімічні властивості

Cr (OH)3 Він має вигляд синьо-зеленого порошку, але коли він вступає в контакт з водою, він утворює желатиновий сіро-зелений осад..

Нерозчинний у воді, але розчинний у сильних кислотах і підставах. Крім того, при нагріванні він розкладається, виробляючи пари оксиду хрому.

Anfoterismo

Чому гідроксид хрому розчинний у кислих і основних розчинах? Причиною цього є його амфотерний характер, що дозволяє реагувати як з кислотами, так і з основами. Це властивість Cr3+.

При взаємодії з кислотами, Cr (OH)2)3(OH)3 розчиняється внаслідок руйнування гідроксильних мостів, що обумовлює появу желатинового осаду.

З іншого боку, коли додають більше підстави, OH- вони продовжують замінювати молекули води, утворюючи негативний комплекс [Cr (OH2)2(OH)4]-. Цей комплекс робить розчин світло-зеленим, що посилюється по мірі протікання реакції.

Коли всі Cr (OH2)3(OH)3 Як тільки він реагує, кінцевий комплекс отримують, як зазначено хімічним рівнянням:

Cr (OH2)3(OH)3 + 3 OH- <=> [Cr (OH)6] 3- + 3 H2O

Цей негативний комплекс пов'язаний з навколишніми катіонами (Na+, якщо підставою є NaOH), а після випаровування води осаджується сіль хроміту натрію (NaCrO).2, смарагдово-зелений колір). Таким чином, як кислотна, так і основна середовище здатні розчиняти гідроксид хрому.

Синтез гідроксиду хрому в промисловій галузі

У промисловості його одержують осадженням сульфату хрому розчинами гідроксиду натрію або гідроксиду амонію. Аналогічно, гідроксид хрому отримують за схемою реакції:

CrO72- + 3 SO2 + 2H+ => 2 Кр3+ + 3 SO42- + H2O

Cr3+ + 3OH- => Cr (OH)3

Як показано в попередній процедурі, відновлення хрому VI до хрому III має велике екологічне значення.

Хром III є відносно нешкідливим для біоти, тоді як хром VI є токсичним і канцерогенним, а також дуже розчинним, тому важливо виключити його з навколишнього середовища..

Технологія очищення стічних вод і ґрунту включає зменшення Cr (VI) до Cr (III).

Використання

- Формулювання косметики.

- Засоби для фарбування волосся.

- Фарби для нігтів.

- Засоби по догляду за шкірою.

- Чистячі засоби.

- В обробці металів, що становить 73% його споживання в промисловості.

- У збереженні деревини.

Список літератури

  1. Уіттен, Девіс, Пек і Стенлі. Хімія (8-е изд.). CENGAGE Learning, с. 873, 874.
  2. PubChem. (2018). Хромовий гідроксид. Отримано 18 квітня 2018 р. З: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  3. N4TR! UMbr. (22 червня 2015 року). Гідроксид хрому (III). [Малюнок] Отримано 18 квітня 2018 року з: commons.wikimedia.org
  4. Martinez Troya, D., Martín-Pérez, J.J. Дослідження для експериментального використання оксидів та гідроксидів хрому в середньому навчанні. BORAX nº 2 (1) -Перегляд практичної хімії для середньої та середньої освіти. Zaframagón-ISSN 2529-9581.
  5. Синтез, характеристика та стабільність гідроксидів Cr (III) та Fe (III). (2014) Papassiopi, N., Vaxevanidou, K., Christou, C., Karagianni, E. та Antipas, G.J. 264: 490-497.
  6. PrebChem. (9 лютого 2016 року). Приготування гідроксиду хрому (III). Отримано 18 квітня 2018 р. З: prepchem.com
  7. Вікіпедія. (2018). Гідроксид хрому (III). Отримано 18 квітня 2018 року з: en.wikipedia.org