CINKO CHROMATAS: STRUKTŪRA, SAVYBĖS, GAVIMAS, PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Cinko chromatas arba cinko chromatas yra neorganinis junginys, kurį sudaro vienas iš dviejų elementų cinko (Zn), chromo (Cr) ir deguonies (O). Jis turi jonus Zn ²⁺ ir CrO ₄ ² . Jo cheminė formulė yra ZnCrO ₄ .

Terminas „cinko chromatas“ komerciškai vartojamas žymėti tris skirtingos molekulinės struktūros junginius: (a) pats cinko chromatas ZnCrO ₄ , b) bazinis cinko chromatas ZnCrO ₄ • 4Zn (OH) ₂ ir (c) ) bazinis cinko ir kalio chromatas 3ZnCrO ₄ • Zn (OH) ₂ • K ₂ CrO ₄ • 2H ₂ O.

Cinko chromato struktūra. Autorius: Marilú Stea.

Jis daugiausia naudojamas dažuose arba gruntuose, kurie apsaugo metalus nuo korozijos. Tam jis sumaišomas su dažais, lakais ir polimerais, kurie vėliau tepami ant metalų paviršiaus.

Jis taip pat naudojamas dekoratyvinėje ir apsauginėje apdailoje, gautoje su kitais chromatais ir rūgštimis, dengiančiais įvairius daiktus, pavyzdžiui, įrankius. Tai taip pat padeda išlaikyti metalinių dalių elektrinį laidumą.

Jis naudojamas kaip katalizatorius hidrinant reakcijas (pridedant vandenilio) organiniuose junginiuose. Tai dalis pigmentų, anksčiau naudotų meniniuose paveiksluose.

Tai medžiaga, sukelianti vėžį, nes chromatas turi chromo oksidacijos būseną +6.

Struktūra

Cinko chromatas ZnCrO ₄ yra geltonas junginys. Autorius: Marilú Stea.

Cinko chromatas yra joninis junginys, sudarytas iš cinko katijono Zn ²⁺ ir chromato anijono CrO ₄ ^2- . Pastarąjį sudaro chromas, kurio valentingumas +6 (šešiavalentis chromas, Cr ⁶⁺ ), ir keturi deguonies atomai, kurių oksidacijos būsena -2.

Zn ²⁺ jonų elektroninė struktūra yra tokia:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ .

Savo ruožtu šešiavalentis chromas savo elektroninėse orbitose turi tokią struktūrą:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ .

Abi struktūros yra labai stabilios, nes orbitos yra pilnos.

Nomenklatūra

• Cinko chromatas
• Chromo rūgšties cinko druska
• Cinko geltonasis (nors šis terminas taip pat reiškia kitus junginius, kuriuose yra ZnCrO ₄ ).

Savybės

Fizinė būklė

Citrinų geltona arba geltona kristalinė kieta medžiaga. Kristalai prizmių pavidalu.

Molekulinė masė

181,4 g / mol

Lydymosi temperatūra

316 ºC

Tankis

3,40 g / cm ³

Tirpumas

Silpnai tirpsta vandenyje: 3,08 g / 100 g H ₂ O. Jis lengvai ištirpsta rūgštyse ir skystame amoniake. Netirpsta acetone.

pH

Remiantis kai kuriais šaltiniais, jo vandeniniai tirpalai yra rūgštiniai.

Cheminės savybės

Tai stipriai oksiduojantis junginys, todėl jis gali reaguoti su reduktoriais, generuodamas šilumą. Tarp medžiagų, su kuriomis jis gali reaguoti, yra organinės, tokios kaip cianidai, esteriai ir tiocianatai. Tai taip pat gali užpulti kai kuriuos metalus.

Vandeniniame tirpale chromato jonas pasižymi įvairiomis pusiausvyromis, atsižvelgiant į pH ir sudarydamas skirtingas rūšis.

Chromate suformuotos rūšys

Aukščiau pH 6 yra chromato jonas CrO ₄ ^2- (geltonos spalvos); tarp pH 2 ir pH 6 jonų HCrO ₄ ^- ir dichromatas Cr ₂ O ₇ ^2- (oranžinė-raudonos spalvos) yra pusiausvyros ; esant žemesniam nei 1 pH, pagrindinė rūšis yra H ₂ CrO ₄ .

Kai cinko (II) katijonas yra pridėtas prie šių vandeninių tirpalų, ZnCrO ₄ iškrenta į nuosėdas .

Likučiai yra šie:

HCrO ₄ ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ⁺

H ₂ CrO ₄ ⇔ HCrO ₄ ^- + H ⁺

Cr ₂ O ₇ ^2- + H ₂ O ⇔ 2 HCrO ₄ ^-

Pagrindinėje terpėje įvyksta:

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

HCrO ₄ ^- + OH ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ₂ O

ZnCrO ₄ greitai nereaguoja su oru ar vandeniu.

Gavimas

Jis gali būti pagamintas reaguojant vandeniniam cinko oksido arba hidroksido dumblui su ištirpinta chromato druska ir po to neutralizuojant.

Pramonėje naudojamas „Cronak“ procesas, kurio metu cinko metalas panardinamas į natrio dichromato (Na ₂ Cr ₂ O ₇ ) ir sieros rūgšties (H ₂ SO ₄ ) tirpalą .

Jį taip pat galima paruošti nusodinant iš tirpalų, kuriuose yra ištirpusių cinko ir chromato druskų:

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

Programos

Metalų apsaugoje

Metalurgijos pramonėje jis daugiausia naudojamas pagrindiniams dažams (paruošiamiesiems dažams ar pradinei dangai) padengti, metalams, kuriems jis suteikia atsparumą korozijai.

Jis naudojamas kaip pigmentas dažuose ir lakuose, įterpiamas į organinio polimero matricą.

Šio tipo dažai naudojami vamzdynams, naftos tanklaiviams, plieno konstrukcijoms, tokioms kaip tiltai, galios perdavimo bokštai ir automobilių dalys, siekiant užkirsti kelią korozijai.

Plieninės tiltų konstrukcijos prieš galutinį dažymą dažomos cinko chromato pagrindu, kad būtų apsaugotos nuo korozijos. Autorius: オ ギ ク ボ マ ン サ ク. Šaltinis: „Pixabay“.

Pasyvacija

Taip pat nustatyta, kad apsaugo cinko danga padengti metalo komponentai, pasyvuoti naudojant šarminių metalų chromatus. Pasyvacija reiškia cheminio reaktyvumo praradimą tam tikromis aplinkos sąlygomis.

Šios dangos taip pat naudojamos kaip dekoratyvinės apdailos medžiagos ir išlaiko elektros laidumą. Jie dažniausiai naudojami kasdieniams daiktams, pavyzdžiui, įrankiams, ir juos galima atpažinti pagal jų geltoną spalvą.

Kai kurie įrankiai yra padengti cinko chromatu. Autorius: Duk. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Kaip tai veikia

Kai kurie tyrinėtojai nustatė, kad cinko chromato apsaugą nuo metalų korozijos gali lemti tai, kad jis slopina grybelio augimą. Tokiu būdu išvengiama antikorozinių dažų dangos pažeidimo.

Kiti tyrimai rodo, kad antikorozinis poveikis gali atsirasti dėl to, kad junginys pagreitina metalų apsauginių oksidų susidarymą.

Antikorozinis cinko chromato gruntas metalinių paviršių apsaugai. 水水 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Katalizuojant reakcijas

Šis junginys buvo naudojamas kaip įvairių cheminių reakcijų, pavyzdžiui, anglies monoksido (CO), hidrinimo katalizatoriaus gauti metanolio (CH ₃ OH).

Esterius galima paversti pirminiais alkoholiais hidrinant, naudojant šį junginį reakcijai pagreitinti.

Kai kurių tyrinėtojų teigimu, jos katalizinis poveikis yra dėl to, kad kieta medžiaga neturi stechiometrinės struktūros, tai yra, ji skiriasi nuo savo formulės ZnCrO ₄ ir yra gana:

Zn _1-x Cr _2-x O ₄

Tai reiškia, kad struktūroje yra trūkumų, kurie energingai skatina katalizę.

Kitos programos

Jo yra kai kuriuose riebiuose dažikliuose, jis naudojamas spausdinimui, yra paviršiaus apdorojimo agentas, jis naudojamas grindų dangose ​​ir yra reagentas chemijos laboratorijose.

Nutrauktas naudojimas

Nuo 1940 m. ZnCrO ₄ darinys , cinko vario chromatas, buvo naudojamas kaip bulvių augalų lapų fungicidas.

Bulvių augalai. Autorius: Dirk (Beeki®) Schumacheris. Šaltinis: „Pixabay“.

Dėl šio junginio toksiškumo ir kenksmingo poveikio šio naudojimo atsisakyta.

XIX amžiaus meniniuose paveiksluose buvo rasta kompleksinės cinko chromato druskos - 4ZnCrO ₄ • K ₂ O • 3H ₂ O (hidratuoto cinko ir kalio chromato), kuris yra geltonasis pigmentas, vadinamas citrinų geltona.

Pavojai

Nors jis nėra degus, kaitinant jis išskiria nuodingas dujas. Gali sprogti susilietęs su reduktoriais ar organinėmis medžiagomis.

Dulkės dirgina akis ir odą, sukeldamos alerginę reakciją. Įkvėpus, dirginama nosis ir gerklė. Tai pažeidžia plaučius, sukelia dusulį, bronchitą, plaučių uždegimą ir astmą.

Jo nurijimas pažeidžia virškinamąjį traktą, kepenis, inkstus, centrinę nervų sistemą, sukelia kraujotakos kolapsą ir kenkia imuninei sistemai.

Vėžio generatorius

Tai patvirtintas kancerogenas, padidina plaučių ir nosies ertmės vėžio riziką. Jis yra toksiškas ląstelėms (citotoksiškas), taip pat pažeidžia chromosomas (genotoksiškas).

Cinko chromatas sukelia plaučių ir kvėpavimo takų vėžį. Autorius: „OpenClipart-Vectors“. Šaltinis: „Pixabay“.

Nustatyta, kad šio junginio toksiškumą ir kancerogeniškumą daugiausia sukelia chromo veikimas +6 oksidacijos būsenoje. Tačiau dėl cinko gaminys yra netirpus, o tai taip pat daro įtaką jo daromai žalai.

Poveikis aplinkai

Tai yra labai toksiška gyvūnams ir vandens gyvūnijai, daro ilgą laiką kenksmingą poveikį. Ši cheminė medžiaga gali biologiškai kauptis visoje maisto grandinėje.

Dėl visų šių priežasčių procesus, susijusius su chromatais (šešiavalenčiu chromu), reguliuoja pasaulio sveikatos organizacijos ir jie pakeičiami alternatyviais būdais be šio jono.

Nuorodos

1. JAV nacionalinė medicinos biblioteka. (2019 m.). Cinko chromatas. Atkurta iš pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (redaktorius) (2003). CRC chemijos ir fizikos vadovas. 85 ^-oji CRC spauda.
3. Xie, H. ir kt. (2009). Cinko chromatas skatina chromosomų nestabilumą ir DNR dvigubų stygų trūkimus žmogaus plaučių ląstelėse. „Toxicol Appl Pharmacol 2009“, vasario 1 d .; 234 (3): 293–299. Atkurta iš ncbi.nlm.nih.gov.
4. Džeksonas, RA ir kt. (1991). Cinko chromato katalizinis aktyvumas ir defektų struktūra. Catal Lett 8, 385-389 (1991). Atkurta iš nuorodos.springer.com.
5. Yahalom, J. (2001). Apsaugos nuo korozijos metodai. Medžiagų enciklopedijoje: Mokslas ir technologijos. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
6. Stranger-Johannessen, M. (1988). Antimikrobinis pigmentų poveikis apsauginiuose korozijos dažuose. Houghton DR, Eggins, HOW (red.) Biologinis skaidymas 7. Atkurta iš nuorodos.springer.com.
7. Barrett, AGM (1991). Sumažinimas. Visapusiškoje organinėje sintezėje. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
8. Thurston, HW ir kt. (1948 m.). Chromatai kaip bulvių fungicidai. „American Potato Journal“, 25, 406–409 (1948). Atkurta iš nuorodos.springer.com.
9. Lynch, RF (2001). Cinkas: lydinys, termocheminis apdorojimas, savybės ir pritaikymas. Medžiagų enciklopedijoje: Mokslas ir technologijos. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
10. Rameshas Kumaras, AV ir „Nigam“, RK (1998). Mössbauerio korozijos produktų, esančių po grunto danga, turinčia antikorozinius pigmentus, spektroskopijos tyrimas. J Radioanal Nucl Chem 227, 3–7 (1998). Atkurta iš nuorodos.springer.com.
11. Otero, V. ir kt. (2017). Bario, cinko ir stroncio geltonumas XIX a. Pabaigoje – XX a. Pradžios aliejiniuose paveiksluose. Herit Sci 5, 46 (2017). Atkurta iš „heritagesciencejournal.springeropen.com“.
12. Cotton, F. Albert ir Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pažangi neorganinė chemija. Ketvirtasis leidimas. Johnas Wiley ir sūnūs.
13. Vikipedija (2020). Cinko chromatas. Atkurta iš en.wikipedia.org.
14. Vikipedija (2020). Chromato konversijos danga. Atkurta iš en.wikipedia.org.