- Struttura
- Nomenclatura
- Proprietà
- Stato fisico
- Peso molecolare
- Punto di fusione
- Densità
- solubilità
- Altre proprietà
- Chimica delle soluzioni acquose in cui è presente acido cromico
- Ottenere
- Usi dell'acido cromico
- Nell'ossidazione di composti chimici
- Nei processi di anodizzazione dei metalli
- Nei trattamenti di conversione chimica
- In superfici erose o bucherellate
- In vari usi
- Recupero dell'acido cromico
- Utilizzando resine
- Attraverso la rigenerazione elettrochimica
- Utilizzo di microrganismi per pulire gli effluenti con tracce di acido cromico
- Rischi da acido cromico e ossido cromico
- Riferimenti
L' acido cromico o H 2 CrO 4 è teoricamente l'acido associato all'ossido di cromo (VI) o alla cromia CrO 3 . Questo nome è dovuto al fatto che nelle soluzioni acquose acide di ossido cromico è presente la specie H 2 CrO 4 insieme ad altre specie di cromo (VI).
L'ossido cromico CrO 3 è anche chiamato acido cromico anidro. CrO 3 è un solido bruno-rossastro o viola ottenuto trattando soluzioni di bicromato di potassio K 2 Cr 2 O 7 con acido solforico H 2 SO 4 .
Cristalli di ossido cromico CrO 3 in un crogiolo. Rando Tuvikene. Fonte: Wikipedia Commons.
Le soluzioni acquose di ossido cromico sperimentano un equilibrio di alcune specie chimiche la cui concentrazione dipende dal pH della soluzione. A pH basico predominano gli ioni cromato CrO 4 2- , mentre a pH acido predominano gli ioni HCrO 4 - e bicromato Cr 2 O 7 2- . Si stima che a pH acido sia presente anche acido cromico H 2 CrO 4 .
A causa del loro grande potere ossidante, le soluzioni di acido cromico sono utilizzate in chimica organica per eseguire reazioni di ossidazione. Sono anche utilizzati nei processi elettrochimici per trattare i metalli in modo che acquisiscano resistenza alla corrosione e all'usura.
Alcuni materiali polimerici sono anche trattati con acido cromico per migliorare la loro adesione a metalli, vernici e altre sostanze.
Le soluzioni di acido cromico sono altamente pericolose per l'uomo, la maggior parte degli animali e l'ambiente. Per questo motivo, i rifiuti liquidi o solidi provenienti da processi in cui viene utilizzato l'acido cromico vengono trattati per rimuovere tracce di cromo (VI) o per recuperare tutto il cromo presente e rigenerare l'acido cromico per il riutilizzo.
Struttura
La molecola dell'acido cromico H 2 CrO 4 è formata da uno ione cromato CrO 4 2- e da due ioni idrogeno H + ad esso attaccati. Nello ione cromato l'elemento Cromo è in uno stato di ossidazione di +6.
La struttura spaziale dello ione cromato è tetraedrica, dove il cromo è al centro e l'ossigeno occupa i quattro vertici del tetraedro.
Nell'acido cromico gli atomi di idrogeno sono ciascuno insieme a un ossigeno. Dei quattro legami del cromo con gli atomi di ossigeno, due sono doppi e due sono semplici, poiché questi hanno gli idrogeni attaccati a loro.
Struttura dell'acido cromico H 2 CrO 4 dove si osservano la forma tetraedrica del cromato e i suoi doppi legami. NEUROtiker. Fonte: Wikipedia Commons.
D'altra parte, l'ossido cromico CrO 3 ha un atomo di cromo nello stato di ossidazione +6 circondato da soli tre atomi di ossigeno.
Nomenclatura
- Acido cromico H 2 CrO 4
- Acido tetraossocromico H 2 CrO 4
- Ossido cromico (acido cromico anidro) CrO 3
- Triossido di cromo (acido cromico anidro) CrO 3
Proprietà
Stato fisico
L'acido cromico anidro o l'ossido cromico è un solido cristallino da viola a rosso
Peso molecolare
CrO 3 : 118,01 g / mol
Punto di fusione
CrO 3 : 196 ºC
Al di sopra del punto di fusione è termicamente instabile, perde ossigeno (si riduce) dando ossido di cromo (III) Cr 2 O 3 . Si decompone a circa 250 ° C.
Densità
CrO 3 : 1,67-2,82 g / cm 3
solubilità
CrO 3 è molto solubile in acqua: 169 g / 100 g di acqua a 25 ºC.
È solubile in acidi minerali come solforico e nitrico. Solubile in alcool.
Altre proprietà
CrO 3 è molto igroscopico, i suoi cristalli sono deliquescenti.
Quando CrO 3 si dissolve in acqua, forma soluzioni fortemente acide.
È un ossidante molto potente. Ossida vigorosamente la materia organica in quasi tutte le sue forme. Attacca tessuto, pelle e alcune materie plastiche. Attacca anche la maggior parte dei metalli.
È fortemente velenoso e molto irritante per il suo alto potenziale ossidante.
Chimica delle soluzioni acquose in cui è presente acido cromico
L'ossido cromico CrO 3 si dissolve rapidamente in acqua. In soluzione acquosa, il cromo (VI) può esistere sotto diverse forme ioniche.
A pH> 6,5 o in soluzione alcalina, il cromo (VI) acquisisce lo ione cromato forma CrO 4 2 - di colore giallo.
Se il pH viene abbassato (1 <pH <6.5), il cromo (VI) forma principalmente lo ione HCrO 4 - , che può dimerizzare allo ione bicromato Cr 2 O 7 2- , e la soluzione diventa arancione. A pH compreso tra 2,5 e 5,5 le specie predominanti sono HCrO 4 - e Cr 2 O 7 2- .
Struttura dello ione bicromato Cr 2 O 7 2- che si trova insieme a due ioni sodio Na + . Capaccio. Fonte: Wikipedia Commons.
Gli equilibri che si verificano in queste soluzioni al diminuire del pH sono i seguenti:
CrO 4 2- (ione cromato) + H + ⇔ HCrO 4 -
HCrO 4 - + H + ⇔ H 2 CrO 4 (acido cromico)
2HCrO 4 - ⇔ Cr 2 O 7 2- (ione bicromato) + H 2 O
Questi equilibri si verificano solo se l'acido aggiunto per abbassare il pH è HNO 3 o HClO 4 , poiché con altri acidi si formano composti diversi.
Le soluzioni di bicromato acido sono agenti ossidanti molto forti. Ma nelle soluzioni alcaline lo ione cromato è molto meno ossidante.
Ottenere
Secondo le fonti consultate, uno dei modi per ottenere l'ossido cromico CrO 3 consiste nell'aggiungere acido solforico a una soluzione acquosa di bicromato di sodio o di potassio, formando un precipitato rosso-arancio.
Ossido cromico idrato o acido cromico. Himstakan. Fonte: Wikipedia Commons.
L'acido cromico H 2 CrO 4 si trova in soluzioni acquose di ossido cromico in un mezzo acido.
Usi dell'acido cromico
Nell'ossidazione di composti chimici
Grazie alla sua forte capacità ossidante, l'acido cromico è stato a lungo utilizzato con successo per ossidare composti organici e inorganici.
Tra gli innumerevoli esempi ci sono i seguenti: permette di ossidare gli alcoli primari ad aldeidi e questi ad acidi carbossilici, alcoli secondari a chetoni, toluene ad acido benzoico, etilbenzene ad acetofenone, trifenilmetano a trifenilcarbinolo, acido formico a CO 2 , acido ossalico a CO 2 , acido lattico ad acetaldeide e CO 2 , ione ferroso Fe 2+ a ione ferrico Fe 3+ , ione ioduro a iodio, ecc.
Consente la conversione di nitroso-composti in nitro-composti, solfuri in solfoni. È coinvolto nella sintesi dei chetoni a partire dagli alcheni, poiché ossida gli alcheni idroborati in chetoni.
I composti altamente resistenti ai normali ossidanti, come l'ossigeno O 2 o il perossido di idrogeno H 2 O 2 , sono ossidati dall'acido cromico. Questo è il caso di alcuni borani eterociclici.
Nei processi di anodizzazione dei metalli
L'anodizzazione con acido cromico è un trattamento elettrochimico applicato all'alluminio per proteggerlo per molti anni da ossidazione, corrosione e usura.
Il processo di anodizzazione prevede la formazione elettrochimica di uno strato di ossido di alluminio o allumina sul metallo. Questo strato viene quindi sigillato in acqua calda, con la quale si ottiene la conversione in ossido di alluminio triidrato.
Lo strato di ossido sigillato è spesso, ma strutturalmente debole e non molto soddisfacente per il successivo legame adesivo. Tuttavia, aggiungendo una piccola quantità di acido cromico all'acqua di tenuta si sviluppa una superficie che può formare buoni legami.
L'acido cromico nell'acqua di sigillatura dissolve parte della struttura grossolana simile a una cellula e lascia uno strato sottile, forte e saldamente attaccato di ossido di alluminio, a cui gli adesivi aderiscono e formano legami forti e durevoli.
L'anodizzazione dell'acido cromico si applica anche al titanio e alle sue leghe.
Nei trattamenti di conversione chimica
L'acido cromico viene utilizzato nei processi di rivestimento dei metalli mediante conversione chimica.
Durante questo processo, i metalli vengono immersi in soluzioni di acido cromico. Questo reagisce e dissolve parzialmente la superficie depositando un sottile strato di composti di cromo complessi che interagiscono con il metallo di base.
Questo processo è chiamato rivestimento di conversione del cromato o cromatura di conversione.
I metalli che sono generalmente sottoposti a cromatura di conversione sono vari tipi di acciaio, come acciaio al carbonio, acciaio inossidabile e acciaio zincato, e vari metalli non ferrosi, come leghe di magnesio, leghe di stagno, leghe di alluminio, rame. , cadmio, manganese e argento.
Questo trattamento conferisce resistenza alla corrosione e lucentezza al metallo. Maggiore è il pH del processo, maggiore è la resistenza alla corrosione. La temperatura accelera la reazione acida.
Possono essere applicati rivestimenti di vari colori, come blu, nero, oro, giallo e trasparente. Fornisce inoltre una migliore adesione della superficie metallica a vernici e adesivi.
In superfici erose o bucherellate
Le soluzioni di acido cromico sono utilizzate nella preparazione della superficie di oggetti in materiale termoplastico, polimeri termoindurenti ed elastomeri per il successivo rivestimento con vernici o adesivi.
H 2 CrO 4 ha un effetto sulla chimica della superficie e sulla sua struttura, poiché aiuta ad aumentarne la rugosità. La combinazione di vaiolatura e ossidazione aumenta la penetrazione degli adesivi e può persino causare cambiamenti nelle proprietà del polimero.
È stato utilizzato per erodere il polietilene ramificato a bassa densità, il polietilene lineare ad alta densità e il polipropilene.
È ampiamente utilizzato nell'industria galvanica o galvanica per facilitare l'adesione metallo-polimero.
In vari usi
L'acido cromico è utilizzato come conservante del legno, anche nei materiali magnetici e per la catalisi delle reazioni chimiche.
Recupero dell'acido cromico
Sono molti i processi che utilizzano acido cromico e generano flussi o residui che contengono cromo (III) che non possono essere smaltiti perché hanno ioni cromo (VI) molto tossici, né possono essere riutilizzati perché la concentrazione di ioni cromato è molto bassa.
Il loro smaltimento richiede la riduzione chimica dei cromati a cromo (III), seguita dalla precipitazione dell'idrossido e dalla filtrazione, che genera costi aggiuntivi.
Per questo motivo sono stati studiati vari metodi per rimuovere e recuperare i cromati. Ecco alcuni di questi.
Utilizzando resine
Le resine a scambio ionico sono utilizzate da molti anni per il trattamento di acque contaminate da cromati. Questo è uno dei trattamenti approvati dalla US Environmental Protection Agency, o EPA (Environmental Protection Agency).
Questo metodo consente il recupero dell'acido cromico concentrato quando viene nuovamente rigenerato dalla resina.
Le resine possono essere a base forte o debole. Nelle resine fortemente basiche il cromato può essere rimosso poiché gli ioni HCrO 4 - e Cr 2 O 7 2- vengono scambiati con gli ioni OH - e Cl - . Nelle resine debolmente basiche, ad esempio quelle di solfato, gli ioni vengono scambiati con SO 4 2 - .
Nel caso delle resine R- (OH) fortemente basiche, le reazioni complessive sono le seguenti:
2ROH + HCrO 4 - + H + ⇔ R 2 CrO 4 + 2H 2 O
R 2 CrO 4 + 2HCrO 4 - ⇔ 2 RHCrO 4 + CrO 4 2-
R 2 CrO 4 + HCrO 4 - + H + ⇔ R 2 Cr 2 O 7 + H 2 O
Per ogni mole di R 2 CrO 4 convertita, una mole di Cr (VI) viene rimossa dalla soluzione, il che rende questo metodo molto attraente.
Dopo aver rimosso i cromati, la resina viene trattata con una soluzione fortemente alcalina per rigenerarli in un luogo sicuro. I cromati vengono quindi convertiti in acido cromico concentrato per essere riutilizzati.
Attraverso la rigenerazione elettrochimica
Un altro metodo è la rigenerazione elettrochimica dell'acido cromico, che è anche un'alternativa molto conveniente. Il cromo (III) viene ossidato anodicamente a cromo (VI) mediante questa procedura. Il materiale anodico in questi casi è preferibilmente diossido di piombo.
Utilizzo di microrganismi per pulire gli effluenti con tracce di acido cromico
Un metodo che è stato indagato ed è ancora allo studio è l'utilizzo di microrganismi naturalmente presenti in alcuni effluenti contaminati da ioni di cromo esavalente, che sono quelli contenuti nelle soluzioni di acido cromico.
Scarichi nocivi per l'ambiente. Autore: OpenClipart-Vectors. Fonte: Pixabay.
È il caso di alcuni batteri presenti nelle acque reflue della concia delle pelli. Questi microbi sono stati studiati ed è stato determinato che sono resistenti ai cromati e sono anche in grado di ridurre il cromo (VI) a cromo (III) che è molto meno dannoso per l'ambiente e gli esseri viventi.
Per questo motivo si stima che possano essere utilizzati come metodo ecologico per il risanamento e la disintossicazione di effluenti contaminati da tracce di acido cromico.
Rischi da acido cromico e ossido cromico
CrO 3 non è combustibile ma può intensificare la combustione di altre sostanze. Molte delle loro reazioni possono causare incendi o esplosioni.
Le soluzioni di CrO 3 e acido cromico sono potenti irritanti per la pelle (possono causare dermatiti), gli occhi (possono bruciare) e le mucose (possono causare broncoasma) e possono causare i cosiddetti "buchi di cromo" nel sistema respiratorio. .
I composti del cromo (VI) come l'acido cromico e l'ossido cromico sono gravemente tossici, mutageni e cancerogeni per la maggior parte degli esseri viventi.
Riferimenti
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