KROM (III) OXID: STRUKTUR, NOMENKLATUR, EGENSKABER, ANVENDELSER - KEMI - 2025

Den chrom (III) oxid eller chrom er et uorganisk grønt faststof dannet brændende metal chrom (Cr) i oxygen (O ₂), forlader chrom oxidationstrin 3+. Dens kemiske formel er Cr ₂ O ₃. I naturen findes det i Eskolait-mineralet. Ingen kendte naturlige aflejringer af chrom (III) oxid er kendt.

Det kan fremstilles bl.a. ved opvarmning Cr ₂ O ₃ -hydrat (Cr ₂ O ₃.nH ₂ O) for fuldstændigt at fjerne vand. Det er også som et produkt af kalcinering af chrom (VI) oxid (CrO ₃).

Chrom (III) oxidpigment. FK1954. Kilde: Wikipedia Commons

Imidlertid er den bedste måde at opnå det rene er ved nedbrydning af ammoniumdichromat (NH ₄) ₂ Cr ₂ O ₇ ved 200 * C. Industrielt den er fremstillet ved reduktion af fast natriumdichromat (Na ₂ Cr ₂ O ₇) med svovl.

Når den er fint opdelt, har den en lysegrøn farve med en gullig farve. Men hvis partiklerne er større, udviser det en blålig farvetone. Kromoxid er det mest stabile grønne pigment, der er kendt. Dens termiske og kemiske modstand gør det til et værdifuldt keramisk farvestof.

Det bruges i industrielle overtræk, lakker, i byggebranchen, i smykker, som et farvestof i kosmetik eller i farmaceutiske produkter, blandt andre anvendelser.

Struktur

Den α-Cr ₂ O ₃ oxid har korund-lignende struktur. Dets krystalsystem er hexagonal rhombohedral. Det er isomorf med α-aluminiumoxid og α-Fe ₂ O ₃.

Eskolait, et naturligt mineral af chrom (III) oxid, har strukturen vist nedenfor:

Krystallinsk struktur af mineralet Eskolaíta. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ee/Eskolaite_structure.jpg. Kilde: Wikipedia Commons

nomenklatur

- Krom (III) oxid.

- Grønt chromoxid.

- Dichrome trioxid.

- Chromiumsquioxide.

- Krom.

- Eskolaíta: Krom (III) oxidmineral.

- Den hydrat: Cr ₂ O ₃.nH ₂ O (hvor n ≅ 2) kaldes chrom (III) oxid-hydrat eller Guignet Green.

Chrom (III) oxidhydrat. W. Oelen. Kilde: Wikipedia Commons

Ejendomme

Fysisk tilstand

Krystallinsk fast stof.

Mohs hårdhed

9 (dets krystaller er ekstremt hårde).

Molekylær vægt

151,99 g / mol.

Smeltepunkt

Det smelter ved 2435 ° C, men begynder at fordampe ved 2000 ° C og danner skyer af grøn røg.

Massefylde

5,22 g / cm ³

Opløselighed

Cuando har sido calentado a altas temperaturer resulterer i prácticamente uopløselig en agua (3 mikrogram / l a 20 ºC); uopløselig alkoholer og acetona; ligeramente opløselig en ácidos y álcalis; sOpløselig en ácido perclórico (HClO ₄) al 70%, hvilket også er tilfældet.

pH

6.

Índice de refracción

2.551.

Otras propiedades

- Si se calcina fuertemente se vuelve inerte hacia ácidos y baser. De otra forma el Cr ₂ O ₃ y su forma hidratada Cr ₂ O ₃.nH ₂ O son anfotéricos, disolviéndose fácilmente en ácido para dar aqua-iones ³⁺, y en álcali concentrado para formar “cromitos”.

- Når det calcineres, er det kemisk resistent over for syrer, baser og høje temperaturer. Det er ekstremt stabilt over for SO ₂.

- Det har en enestående modstand mod lys på grund af det faktum, at dets krystaller har opacitet, høj UV-dæmpning og gennemsigtighed over for synligt lys.

- Det er et ekstremt hårdt materiale, det kan ridse kvarts, topas og zirkonium.

- Dens hydrat Cr ₂ O ₃.nH ₂ O (hvor n ≅ 2) ikke har termisk stabilitet, dets hydratisering vand begrænser dets anvendelighed til mindre end 260 * C. Det har en lav toningskapacitet og et begrænset udvalg af nuancer.

- Men det nævnte hydrat har en meget ren og lys blågrøn farvetone. Det er halvtransparent, udviser lav opacitet, fremragende modstand mod lys og modstand mod alkalier.

- Cr ₂ O _{3 er} ikke klassificeret som farligt materiale og betragtes et inert fint pulver. Det er ikke underlagt internationale transportregler.

- Det irriterer ikke huden eller slimhinderne.

Applikationer

I keramik- og glasindustrien

Grund af sin høje modstandsdygtighed over for varme og kemisk resistens, kalcineret Cr ₂ O ₃ anvendes som et farvestof eller frittet pigment til fremstilling af keramik, i porcelæn emaljer og glas blandinger.

I industrielle overtræk

Krom (III) oxidkeramik giver fremragende modstand mod de fleste ætsende miljøer. Alt dette gennem mekanismen for udelukkelse af underlaget fra det omgivende miljø.

Af denne grund bruges det i overtræk til at forhindre korrosion af mange materialer, der påføres ved termisk sprøjtning (forstøvning eller varm spray).

Det bruges også som beskyttelse mod slid ved slibning (når fjernelse af materiale skyldes partikler, der bevæger sig over en overflade).

I disse tilfælde er anvendelsen af en Cr ₂ O ₃ overtræk ved plasmaafsætning genererer en høj slidstyrke.

De to foregående tilfælde er fx nyttige i gasturbinemotorer i luftfartsindustrien.

I den ildfaste industri

Det bruges til fremstilling af termiske og kemisk modstandsdygtige mursten, overfor materialer og aluminiumoxidbaseret ildfast beton.

I konstruktion

Da den er ekstremt modstandsdygtig over for atmosfæriske forhold, lys og varme, anvendes den som en granuleret klippefarve til asfalttag, betoncement, industrielle belægninger af høj kvalitet til udvendigt, stålkonstruktioner og facadebelægninger (emulgerbare malinger).

Som pigment i forskellige anvendelser

Det kan modstå vulkaniseringsbetingelser og forringes ikke, hvorfor det bruges til gummipigmentering.

Fordi det er ikke-giftigt, bruges det som pigment til legetøj, kosmetik (især dets hydrat), plast, trykfarver, maling, der kommer i kontakt med fødevarer og farmaceutiske produkter.

I pigmentindustrien bruges det som råmateriale til fremstilling af penetrerende farvestoffer indeholdende krom og i pigmenter baseret på blandede metaloxidfaser. Det bruges også som en maling farvestof til coating coils.

Dets hydrat har en gennemsigtighed, der tillader formulering af polychromatisk finish i bilindustrien (metallisk finish til biler).

På grund af sin unikke egenskab ved at reflektere infrarød stråling (IR) på en lignende måde som klorofyll i planter, ligner det under infrarødt lys som løv. Af denne grund er det vidt brugt i camouflagemaling eller -belægninger til militære anvendelser.

I smykker

Det bruges som farvestof til syntetiske perler. Når Cr ₂ O ₃ indføres som en urenhed i krystalgitteret af α-Al ₂ O ₃, som i halvædelsten mineral rubin, er farven rød i stedet for grøn.

Det bruges også som et slibemiddel og poleringsmiddel for dets høje hårdhed og slibende egenskaber.

Ved katalyse af kemiske reaktioner

Båret på aluminiumoxid (Al ₂ O ₃) eller andre oxider, anvendes det i organisk kemi som en katalysator, for eksempel i hydrogeneringen af estere eller aldehyder til dannelse alkoholer og i ringslutning af carbonhydrider. Det katalyserer omsætningen af kvælstof (N ₂) med hydrogen (H ₂) til formen ammoniak (NH ₃).

På grund af dets oxidreduktionsevne og virker sammen med chrom (VI) oxid spiller det en vigtig rolle i dehydrogenering af alkaner med CO ₂ til fremstilling af propen og isobuten, da katalysatorens deaktiverings-reaktiveringscyklus let kan udføres. Det bruges også som katalysator i uorganisk kemi.

Ved fremstilling af krom

Det bruges til den aluminotermiske produktion af rent chrommetal. Til dette skal det opvarmes til 1000 ºC for at øge kornstørrelsen.

Fremstilling af chrommetal ved aluminotermisk reduktion af chrom (III) oxid. Rando Tuvikene. Kilde: Wikipedia Commons

På magnetiske materialer

Det er tilføjet i små mængder til magnetiske materialer i lyd- og videobånd, hvilket giver lydhovederne en selvrensende effekt.

Nye innovationer

Pigmenter med forbedret reflektansen af nær-IR er blevet opnået ved dotering Cr ₂ O ₃ nanopartikler med salte af elementer, som tilhører gruppen af sjældne jordartsmetaller, såsom lanthan og praseodym.

Ved at øge koncentrationen af disse elementer, det nærinfrarøde sol reflektans stiger uden at påvirke den grønne farve af Cr ₂ O ₃ pigment.

Dette tillader doteret Cr ₂ O ₃ klassificeres som en "kold" pigment, som det er egnet til bekæmpelse af varmeakkumulering.

Anvendt på lofter, biler og polstring, blandt andre anvendelser, opnår det en høj refleksion af IR-sollys, hvilket gør det muligt at reducere stigningen i varme i miljøet betydeligt.

Referencer

1. Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avanceret uorganisk kemi. Fjerde udgave. John Wiley & sønner.
2. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Bind 19. Fjerde udgave. John Wiley & sønner.
3. Ullmanns encyklopædi for industriel kemi. (1990). Femte udgave. Volumen A7 og A20. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
4. Amerikanske elementer. (2019). Krom (III) oxid. Gendannes fra americanelements.com.
5. National Library of Medicine. (2019). Krom (III) oxid. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Dorfman, Mitchell R. (2012). Termiske sprøjtebelægninger. I håndbog om miljøforringelse af materialer. Kapitel 19. Gendannet fra sciencedirect.com.
7. Takehira, K. et al. (2004). CO ₂ Dehydrogenering af propan over Cr-MCM-41 katalysator. I studier i overfladevidenskab og katalyse 153. Gendannet fra sciencedirect.com.
8. Selvam Sangeetha et al. (2012). Funktionelle pigmenter fra chrom (III) oxid nanopartikler. Farvestoffer og pigmenter 94 (2012) 548-552. Gendannes fra sciencedirect.com.