KROM (III) OKSID: STRUKTUR, NOMENKLATUR, EGENSKAPER, BRUK - KJEMI - 2026

Den krom (III) oksyd eller krom er et uorganisk grønt fast stoff ble dannet brenning metall krom (Cr) i oksygen (O ₂ ), slik at den kromoksidasjonstilstanden 3+. Den kjemiske formelen er Cr ₂ O ₃ . I naturen finnes det i Eskolaitt-mineralet. Ingen brukbare naturlige avsetninger av krom (III) oksid er kjent.

Det kan fremstilles blant annet ved å oppvarme Cr ₂ O ₃ -hydrat (Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O) for fullstendig å fjerne vann. Det oppnås også som et produkt av kalsinering av krom (VI) oksid (CrO ₃ ).

Krom (III) oksidpigment. FK1954. Kilde: Wikipedia Commons

Imidlertid er den beste måten for å oppnå det rene er ved dekomponering av ammoniumdikromat (NH ₄ ) ₂ Cr ₂ O ₇ ved 200 ° C. Industrielt det er produsert ved reduksjon av fast natriumdikromat (Na ₂ Cr ₂ O ₇ ) med svovel.

Når den er fint delt, har den en lysegrønn farge med en gulaktig skjær. Men hvis partiklene er større, viser den en blåaktig fargetone. Kromoksid er det mest stabile grønne pigmentet som er kjent. Den termiske og kjemiske motstanden gjør den til et verdifullt keramisk fargestoff.

Det brukes i industrielle belegg, lakker, i byggebransjen, i smykker, som et fargestoff i kosmetikk eller farmasøytiske produkter, blant andre applikasjoner.

Struktur

Den α-Cr- _2- O- ₃ -oksyd har den korund-lignende struktur. Krystallsystemet er sekskantet rhombohedral. Det er isomorf med α-alumina og α-Fe ₂ O ₃ .

Eskolaite, et naturlig mineral av krom (III) oksid, har strukturen vist nedenfor:

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

nomenklatur

- Krom (III) oksid.

- Grønt kromoksid.

- Dikromtrioksid.

- Kromsekvoksyd.

- Krom.

- Eskolaíta: Krom (III) oksydmineral.

- Hydratet: Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O (hvor n ≅ 2) kalles krom (III) oksydhydrat eller Guignet Green.

Krom (III) oksydhydrat. W. Oelen. Kilde: Wikipedia Commons

Egenskaper

Fysisk tilstand

Krystallinsk fast stoff.

Mohs hardhet

9 (krystallene er ekstremt harde).

Molekylær vekt

151,99 g / mol.

Smeltepunkt

Den smelter ved 2435 ºC, men begynner å fordampe ved 2000 ºC, og danner skyer av grønn røyk.

tetthet

5,22 g / cm ³

løselighet

Når den har blitt oppvarmet til høye temperaturer, er den praktisk talt uoppløselig i vann (3 mikrogram / l ved 20 ºC); uoppløselig i alkoholer og aceton; litt løselig i syrer og alkalier; sSoluble i perklorsyre (HClO ₄ ) på 70%, hvor det spaltes.

pH-

6.

Brytningsindeks

2551.

Andre egenskaper

- Hvis den kalsineres kraftig, blir den inert mot syrer og baser. Ellers Cr ₂ O ₃ og dets hydratiserte form Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O er amfotære, lett å oppløse i syre for å gi ³⁺ akva-ioner , og i konsentrert alkali for å danne "chromites".

- Når det er kalsinert, er det kjemisk motstandsdyktig mot syrer, baser og høye temperaturer. Den er ekstremt stabil for SO ₂ .

- Den har en enestående motstand mot lys på grunn av at dets krystaller har opacitet, høy UV-demping og gjennomsiktighet for synlig lys.

- Det er et ekstremt hardt materiale, det kan skrape kvarts, topas og zirkonium.

- dets hydrat Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O (hvor n ≅ 2) ikke har termisk stabilitet, som begrenser dens hydratiseringsvann sin anvendbarhet til mindre enn 260 ° C. Den har en lav toningskapasitet og et begrenset utvalg av nyanser.

- Men det nevnte hydratet har en veldig ren og lys blågrønn fargetone. Den er halvgjennomsiktig, utviser lav opacitet, utmerket motstand mot lys og motstand mot alkalier.

- Cr ₂ O _{3 er} ikke klassifisert som et farlig materiale, og er ansett som et inert fint pulver. Det er ikke underlagt internasjonale transportforskrifter.

- Det irriterer ikke huden eller slimhinnene.

applikasjoner

I keramikk- og glassindustrien

På grunn av sin høye motstand mot varme og kjemisk påvirkning, kalsinert Cr ₂ O ₃ anvendes som et fargemiddel eller pigment vitrifiserbar ved fremstilling av keramikk, porselen i emaljer og glassblandinger.

I industrielle belegg

Krom (III) oksidkeramikk gir utmerket motstand mot de fleste etsende miljøer. Alt dette gjennom mekanismen for utelukkelse av underlaget fra omgivelsene som omgir det.

Av denne grunn blir det brukt i belegg for å forhindre korrosjon av mange materialer, som blir påført ved termisk sprøyting (forstøvning eller varm spray).

Det brukes også som beskyttelse mot slitasje (når fjerning av materiale skyldes partikler som beveger seg over en overflate).

I disse tilfeller er anvendelsen av et Cr ₂ O ₃ belegg ved plasmaavsetning genererer en høy motstand mot slitasje.

De to foregående sakene er for eksempel nyttige i gassturbinmotorer i romfartsindustrien.

I den ildfaste industrien

Det brukes til fremstilling av termiske og kjemisk resistente murstein, materialer mot overflate og aluminiumoksidbasert ildfast betong.

Under konstruksjon

Siden den er ekstremt motstandsdyktig mot atmosfæriske forhold, lys og varme, blir den brukt som en granulert bergfarge for asfalttak, betongsement, høykvalitets industriell belegg for eksteriør, stålkonstruksjoner og fasadebelegg (emulgerbar maling).

Som pigment i forskjellige bruksområder

Den tåler vulkaniseringsbetingelser og forringes ikke, og det er grunnen til at den brukes i gummipigmentering.

Fordi det er giftig, brukes det som et pigment for leker, kosmetikk (spesielt dets hydrat), plast, trykkfarge, maling som kommer i kontakt med mat og farmasøytiske produkter.

I pigmentindustrien brukes det som råstoff til å produsere gjennomtrengende fargestoffer som inneholder krom og i pigmenter basert på blandede metalloksydfaser. Det brukes også som en maling fargelegging for belegning spoler.

Hydratet har en gjennomsiktighet som gjør det mulig å formulere polykromatiske overflater i bilindustrien (metalliske overflater for biler).

På grunn av den unike egenskapen til å reflektere infrarød stråling (IR) på lignende måte som klorofyll i planter, ser det ut under infrarødt lys som løvverk. Av denne grunn er det mye brukt i kamuflasjemaling eller belegg for militære applikasjoner.

I smykker

Den brukes som et fargestoff for syntetiske edelstener. Når Cr ₂ O ₃ innføres som en urenhet i krystallgitteret av α-Al ₂ O ₃ , som i den halvedle mineral rubin, blir fargen fra grønt til rødt.

Det brukes også som et slipe- og poleringsmiddel for sin høye hardhet og slipeegenskaper.

Ved katalyse av kjemiske reaksjoner

Båret på aluminiumoksyd (Al ₂ O ₃ ) eller andre oksider, blir det anvendt i organisk kjemi som en katalysator, for eksempel, ved hydrogenering av estere eller aldehyder for dannelse av alkoholer og ved ringslutningen av hydrokarboner. Det katalyserer reaksjonen av nitrogen (N ₂ ) med hydrogen (H ₂ ) for å danne ammoniakk (NH ₃ ).

På grunn av sin oksydreduksjonsevne og virker sammen med krom (VI) oksid, spiller det en viktig rolle i dehydrogenering av alkaner med CO _{2 for} å produsere propen og isobuten, ettersom deaktiverings-reaktiveringssyklusen til katalysatoren lett kan utføres. Det brukes også som katalysator i uorganisk kjemi.

I produksjon av krom

Det brukes i aluminotermisk produksjon av rent krommetall. For dette må den varmes opp til 1000 ºC for å øke kornstørrelsen.

Fremstilling av krommetall ved aluminotermisk reduksjon av krom (III) oksyd. Rando Tuvikene. Kilde: Wikipedia Commons

På magnetiske materialer

Det er lagt til i små mengder magnetiske materialer i lyd- og videobånd, noe som gir lydhodene en selvrensende effekt.

Nyere innovasjoner

Pigmenter som har forbedret refleksjon av den nære IR er blitt oppnådd ved å dope Cr ₂ O ₃ nanopartikler med salter av elementer som hører til det sjeldne jordartsgruppen, for eksempel lantan og praseodymium.

Ved å øke konsentrasjonen av disse elementer, nær infrarødt solenergi refleksjon øker uten å påvirke den grønne fargen på Cr ₂ O ₃ pigment .

Dette gjør det dopede Cr ₂ O ₃ for å bli klassifisert som en "kald" pigment, slik det er egnet for å kontrollere varmeakkumulering.

Brukt på tak, biler og polstring, blant andre applikasjoner, oppnår det en høy refleksjon av IR-sollys, noe som gjør det mulig å redusere økningen i varme i miljøet betraktelig.

referanser

1. Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avansert uorganisk kjemi. Fjerde utgave. John Wiley & Sons.
2. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Bind 19. Fjerde utgave. John Wiley & Sons.
3. Ullmanns leksikon for industriell kjemi. (1990). Femte utgave. Volum A7 og A20. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
4. Amerikanske elementer. (2019). Krom (III) oksid. Gjenopprettet fra americanelements.com.
5. National Library of Medicine. (2019). Krom (III) oksid. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Dorfman, Mitchell R. (2012). Termisk spraybelegg. I håndbok for miljøforringelse av materialer. Kapittel 19. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
7. Takehira, K. et al. (2004). CO ₂ Dehydrogenering av propan over Cr-MCM-41 katalysator. I studier i overflatevitenskap og katalyse 153. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
8. Selvam Sangeetha et al. (2012). Funksjonelle pigmenter fra krom (III) oksid-nanopartikler. Dyes and Pigments 94 (2012) 548-552. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.