CROMAT KẼM: CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, THU ĐƯỢC, SỬ DỤNG - HÓA HỌC - 2024

Các cromat kẽm hoặc kẽm cromat là một hợp chất vô cơ bao gồm các yếu tố kẽm (Zn), crom (Cr) và oxy (O). Nó có các ion Zn ²⁺ và CrO ₄ ^2- . Công thức hóa học của nó là ZnCrO ₄ .

Thuật ngữ 'cromat kẽm' về mặt thương mại dùng để chỉ ba hợp chất có cấu trúc phân tử khác nhau: (a) bản thân cromat kẽm là ZnCrO ₄ , (b) cromat kẽm cơ bản ZnCrO ₄ • 4Zn (OH) ₂ , và (c ) cromat bazơ của kẽm và kali 3ZnCrO ₄ • Zn (OH) ₂ • K ₂ CrO ₄ • 2H ₂ O.

Cấu trúc của cromat kẽm. Tác giả: Marilú Stea.

Nó được sử dụng chủ yếu trong sơn hoặc sơn lót để bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn. Đối với điều này, nó được trộn với sơn, vecni và polyme sau đó được áp dụng cho bề mặt của kim loại.

Nó cũng được sử dụng trong các lớp hoàn thiện trang trí và bảo vệ đạt được với các cromat và axit khác phủ lên các đồ vật khác nhau như dụng cụ. Nó cũng dùng để giữ lại độ dẫn điện của các bộ phận kim loại.

Nó được sử dụng như một chất xúc tác trong các phản ứng hydro hóa (thêm hydro) trong các hợp chất hữu cơ. Nó là một phần của bột màu trước đây được sử dụng trong các bức tranh nghệ thuật.

Nó là vật liệu gây ung thư và điều này là do trong cromat có crom ở trạng thái oxy hóa +6.

Kết cấu

Kẽm Cromat ZnCrO ₄ là một hợp chất màu vàng. Tác giả: Marilú Stea.

Kẽm cromat là một hợp chất ion được tạo thành bởi cation kẽm Zn ²⁺ và anion cromat CrO ₄ ^2- . Thứ hai được tạo thành từ crom có ​​hóa trị +6 (crom hóa trị sáu, Cr ⁶⁺ ) và bốn nguyên tử oxy với trạng thái oxy hóa -2.

Ion Zn ²⁺ có cấu trúc điện tử sau:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ .

Về phần mình, crom hóa trị sáu có cấu trúc sau trong các obitan điện tử của nó:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ .

Cả hai cấu trúc đều rất ổn định vì các quỹ đạo hoàn chỉnh.

Danh pháp

• Kẽm cromat
• Axit cromic muối kẽm
• Màu vàng kẽm (mặc dù thuật ngữ này cũng dùng để chỉ các hợp chất khác có chứa ZnCrO ₄ ).

Tính chất

Tình trạng thể chất

Chất rắn kết tinh màu vàng chanh hoặc vàng. Tinh thể ở dạng lăng kính.

Trọng lượng phân tử

181,4 g / mol

Độ nóng chảy

316 ºC

Tỉ trọng

3,40 g / cm ³

Độ hòa tan

Tan yếu trong nước: 3,08 g / 100 g H ₂ O. Nó tan dễ dàng trong axit và trong amoniac lỏng. Không hòa tan trong axeton.

độ pH

Theo một số nguồn, dung dịch nước của nó có tính axit.

Tính chất hóa học

Nó là một hợp chất có tính oxi hóa mạnh nên có thể phản ứng với các chất khử, sinh nhiệt. Trong số các chất mà nó có thể phản ứng là những chất hữu cơ, chẳng hạn như xyanua, este và thiocyanat. Nó cũng có thể tấn công một số kim loại.

Trong dung dịch nước, ion cromat thể hiện các trạng thái cân bằng khác nhau tùy thuộc vào độ pH và hình thành các dạng khác nhau.

Các loài hình thành crômatit

Trên pH 6 có mặt ion cromat CrO ₄ ^2- (màu vàng); giữa pH 2 và pH 6, ion HCrO ₄ ^- và dicromat Cr ₂ O ₇ ^2- (màu đỏ cam) ở trạng thái cân bằng ; ở pH thấp hơn 1 loài chính là H ₂ CrO ₄ .

Khi cho cation kẽm (II) vào các dung dịch nước này, ZnCrO ₄ kết tủa .

Số dư như sau:

HCrO ₄ ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ⁺

H ₂ CrO ₄ ⇔ HCrO ₄ ^- + H ⁺

Cr ₂ O ₇ ^2- + H ₂ O ⇔ 2 HCrO ₄ ^-

Trong môi trường cơ bản xảy ra hiện tượng sau:

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

HCrO ₄ ^- + OH ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ₂ O

ZnCrO ₄ không phản ứng nhanh với không khí hoặc nước.

Thu được

Nó có thể được sản xuất bằng cách phản ứng một oxit kẽm hoặc bùn hydroxit trong nước với một muối cromat hòa tan và sau đó trung hòa.

Trong công nghiệp, quy trình Cronak được sử dụng, trong đó kim loại kẽm được ngâm trong dung dịch natri đicromat (Na ₂ Cr ₂ O ₇ ) và axit sunfuric (H ₂ SO ₄ ).

Nó cũng có thể được điều chế bằng cách kết tủa nó từ các dung dịch trong đó có các muối kẽm và cromat hòa tan:

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

Các ứng dụng

Trong bảo vệ kim loại

Trong ngành công nghiệp luyện kim, nó được sử dụng chủ yếu trong sơn cơ bản (sơn chuẩn bị hoặc sơn ban đầu) được áp dụng cho kim loại, nó cung cấp khả năng chống ăn mòn.

Nó được sử dụng làm chất màu trong sơn và vecni, được đưa vào ma trận của một polyme hữu cơ.

Loại sơn này được sử dụng cho đường ống dẫn dầu, tàu chở dầu, kết cấu thép như cầu, tháp truyền lực, và các bộ phận ô tô để hạn chế ăn mòn.

Kết cấu thép của những cây cầu được sơn trên nền kẽm cromat trước khi sơn lần cuối để bảo vệ chúng khỏi bị ăn mòn. Tác giả: オ ギ ク ボ マ ン サ ク. Nguồn: Pixabay.

Thụ động

Nó cũng được tìm thấy bảo vệ các thành phần kim loại tráng kẽm đã bị thụ động hóa bằng cách sử dụng cromat kim loại kiềm. Sự thụ động bao gồm sự mất khả năng phản ứng hóa học trong những điều kiện môi trường nhất định.

Các lớp phủ này cũng đóng vai trò là lớp hoàn thiện trang trí và để giữ độ dẫn điện. Chúng thường được áp dụng cho các vật dụng hàng ngày như công cụ và có thể được nhận biết bởi màu vàng của chúng.

Một số dụng cụ được phủ bằng cromat kẽm. Tác giả: Duk. Nguồn: Wikimedia Commons.

Làm thế nào nó hoạt động

Một số nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng khả năng bảo vệ chống lại sự ăn mòn kim loại của kẽm cromat có thể là do nó ức chế sự phát triển của nấm. Bằng cách này, nó ngăn ngừa sự xuống cấp của lớp sơn chống ăn mòn.

Các nghiên cứu khác chỉ ra rằng tác dụng chống ăn mòn có thể là do hợp chất làm tăng tốc độ hình thành các oxit bảo vệ trên kim loại.

Sơn lót kẽm cromat chống ăn mòn để bảo vệ bề mặt kim loại. 水水 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Nguồn: Wikimedia Commons.

Trong xúc tác của các phản ứng

Hợp chất này đã được sử dụng làm chất xúc tác trong các phản ứng hóa học khác nhau, chẳng hạn như hydro hóa cacbon monoxit (CO) để thu được metanol (CH ₃ OH).

Este có thể được chuyển đổi thành rượu chính bằng cách hydro hóa, sử dụng hợp chất này để tăng tốc độ phản ứng.

Theo một số nhà nghiên cứu, hoạt động xúc tác của nó là do chất rắn không có cấu trúc phân vị, tức là nó lệch khỏi công thức của nó là ZnCrO ₄ và đúng hơn là:

Zn _1-x Cr _2-x O ₄

Điều này ngụ ý rằng có những khiếm khuyết trong cấu trúc tạo ra năng lượng cho xúc tác.

Những ứng dụng khác

Nó được tìm thấy trong một số chất tạo màu dầu, nó được sử dụng để in ấn, nó là một chất xử lý bề mặt, nó được áp dụng trong trải sàn và nó là một chất phản ứng trong các phòng thí nghiệm hóa học.

Ngừng sử dụng

Từ những năm 1940, một dẫn xuất của ZnCrO ₄ , kẽm đồng cromat, đã được sử dụng làm thuốc diệt nấm lá cho cây khoai tây.

Cây khoai tây. Tác giả: Dirk (Beeki®) Schumacher. Nguồn: Pixabay.

Việc sử dụng này đã bị từ bỏ do độc tính và tác hại của hợp chất.

Sự hiện diện của muối cromat kẽm phức tạp, 4ZnCrO ₄ • K ₂ O • 3H ₂ O (kẽm ngậm nước và cromat kali), là một sắc tố màu vàng được gọi là Lemon Yellow , đã được tìm thấy trong các bức tranh nghệ thuật từ thế kỷ 19 .

Rủi ro

Tuy không dễ cháy nhưng khi đốt nóng sẽ thải ra khí độc. Có thể nổ nếu tiếp xúc với chất khử hoặc vật liệu hữu cơ.

Bụi gây kích ứng mắt và da gây ra phản ứng dị ứng. Hít phải gây kích ứng mũi và họng. Nó ảnh hưởng đến phổi, gây khó thở, viêm phế quản, viêm phổi và hen suyễn.

Ăn phải nó ảnh hưởng đến đường tiêu hóa, gan, thận, hệ thần kinh trung ương, tạo ra sự suy giảm tuần hoàn và làm hỏng hệ thống miễn dịch.

Máy phát ung thư

Nó là một chất gây ung thư được xác nhận, làm tăng nguy cơ ung thư phổi và khoang mũi. Nó gây độc cho tế bào (độc tế bào) và cũng làm hỏng nhiễm sắc thể (độc gen).

Cromat kẽm gây ung thư phổi và đường hô hấp. Tác giả: OpenClipart-Vectors. Nguồn: Pixabay.

Người ta đã xác định được rằng độc tính và khả năng gây ung thư của hợp chất này chủ yếu là do tác dụng của crom ở trạng thái oxy hóa +6. Tuy nhiên, sự hiện diện của kẽm làm cho sản phẩm không hòa tan và điều này cũng ảnh hưởng đến thiệt hại mà nó tạo ra.

Ảnh hưởng đến môi trường

Nó rất độc đối với động vật và thủy sinh, gây ra những tác hại kéo dài theo thời gian. Hóa chất này có thể tích lũy sinh học trong suốt chuỗi thức ăn.

Vì tất cả những lý do này, các quá trình liên quan đến cromat (crom hóa trị sáu) đang được quy định bởi các tổ chức y tế thế giới và được thay thế bằng các kỹ thuật thay thế không có ion này.

Người giới thiệu

1. Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ. (2019). Cromat kẽm. Đã khôi phục từ pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (chủ biên) (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics. Lần ^thứ 85 CRC Press.
3. Xie, H. và cộng sự. (2009). Kẽm Chromate gây ra sự bất ổn của nhiễm sắc thể và đứt gãy chuỗi kép DNA trong tế bào phổi của con người. Toxicol Appl Pharmacol 2009 ngày 1 tháng 2; 234 (3): 293-299. Đã khôi phục từ ncbi.nlm.nih.gov.
4. Jackson, RA và cộng sự. (1991). Hoạt động xúc tác và cấu trúc khuyết tật của kẽm cromat. Catal Lett 8, 385-389 (1991). Được khôi phục từ link.springer.com.
5. Yahalom, J. (2001). Phương pháp bảo vệ chống ăn mòn. Trong Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
6. Stranger-Johannessen, M. (1988). Tác dụng kháng khuẩn của sắc tố trong sơn bảo vệ chống ăn mòn. Trong Houghton DR, Eggins, HOW (eds) Biodeterioration 7. Được khôi phục từ link.springer.com.
7. Barrett, AGM (1991). Giảm bớt. Trong Tổng hợp Hữu cơ Toàn diện. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
8. Thurston, HW và cộng sự. (Năm 1948). Chromates như thuốc diệt nấm khoai tây. Tạp chí Khoai tây Hoa Kỳ 25, 406-409 (1948). Được khôi phục từ link.springer.com.
9. Lynch, RF (2001). Kẽm: Hợp kim hóa, Xử lý nhiệt hóa, Thuộc tính và Ứng dụng. Trong Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
10. Ramesh Kumar, AV và Nigam, RK (1998). Quang phổ Mössbauer nghiên cứu các sản phẩm ăn mòn bên dưới lớp sơn lót có chứa sắc tố chống ăn mòn. J Radioanal Nucl Chem 227, 3-7 (1998). Được khôi phục từ link.springer.com.
11. Otero, V. và cộng sự. (2017). Bari, kẽm và stronti vàng trong các bức tranh sơn dầu cuối thế kỷ 19 - đầu thế kỷ 20. Herit Sci 5, 46 (2017). Được khôi phục từ heritagesciencejournal.springeropen.com.
12. Cotton, F. Albert và Wilkinson, Geoffrey. (1980). Hóa học Vô cơ nâng cao. Ấn bản thứ tư. John Wiley và các con trai.
13. Wikipedia (năm 2020). Cromat kẽm. Khôi phục từ en.wikipedia.org.
14. Wikipedia (năm 2020). Lớp phủ chuyển đổi cromate. Khôi phục từ en.wikipedia.org.