- 構造
- 命名法
- プロパティ
- 体調
- 分子量
- 融点
- 密度
- 溶解度
- その他の特性
- クロム酸が存在する水溶液の化学
- 入手
- クロム酸の用途
- 化合物の酸化において
- 金属の陽極酸化プロセスで
- 化成処理に
- 侵食された、または窪んだ表面
- 様々な用途で
- クロム酸回収
- 樹脂を使用することにより
- 電気化学的再生を通じて
- 微量のクロム酸で排水を浄化するための微生物の使用
- クロム酸と酸化クロムの危険性
- 参考文献
クロム酸又はH 2のCrO 4は、理論的には、酸化クロム（VI）又はクロミアのCrOに関連付けられた酸である3。この名前は、酸化クロムの酸性水溶液では、種H 2 CrO 4が他の種のクロム（VI）と一緒に存在するためです。
酸化クロムCrO 3は無水クロム酸とも呼ばれます。CrO 3は、赤褐色または紫色の固体で、重クロム酸カリウムK 2 Cr 2 O 7の溶液を硫酸H 2 SO 4で処理することにより得られます。
るつぼ内の酸化クロムCrO 3結晶。Rando Tuvikene。出典：ウィキペディアコモンズ。
酸化クロム水溶液は、濃度が溶液のpHに依存する特定の化学種の平衡を経験します。塩基性pHでのクロムイオンのCrO 4 2-優勢、酸性pHでイオンがHCrOながら4 -及びクロムのCr 2 O 7 2-優勢。酸性pHでは、クロム酸H 2 CrO 4も存在すると推定されています。
その優れた酸化力により、クロム酸溶液は有機化学で酸化反応を行うために使用されます。それらは、腐食や摩耗に対する耐性を獲得するように金属を処理する電気化学プロセスでも使用されます。
特定の高分子材料は、金属、塗料、その他の物質への接着性を向上させるためにクロム酸で処理されます。
クロム酸溶液は、人間、ほとんどの動物、環境にとって非常に危険です。このため、クロム酸が使用されるプロセスからの液体または固体廃棄物は、痕跡量のクロム（VI）を除去するか、存在するすべてのクロムを回収し、再利用のためにクロム酸を再生するために処理されます。
構造
クロム酸H 2 CrO 4の分子は、クロム酸イオンCrO 4 2-とそれに結合した2つの水素イオンH +によって形成されます。クロム酸イオンでは、クロム元素は+6の酸化状態にあります。
クロム酸イオンの空間構造は四面体で、クロムが中心にあり、酸素が四面体の4つの頂点を占めています。
クロム酸では、水素原子はそれぞれ酸素と一緒になっています。酸素原子とのクロムの4つの結合のうち、2つは二重であり、2つは水素が結合しているため単純です。
クロム酸の四面体型とその二重結合が観察されるクロム酸H 2 CrO 4の構造。NEUROtiker。出典：ウィキペディアコモンズ。
一方、酸化クロムCrO 3は、+ 6の酸化状態のクロム原子を3つの酸素原子のみで囲んでいます。
命名法
-クロム酸H 2 CrO 4
-テトラオキソクロム酸H 2 CrO 4
-酸化クロム（無水クロム酸）CrO 3
-三酸化クロム（無水クロム酸）CrO 3
プロパティ
体調
無水クロム酸または酸化クロムは、紫色から赤色の結晶性固体です。
分子量
CrO 3：118.01 g / mol
融点
CrO 3：196ºC
その融点を超えると熱的に不安定になり、酸素を失い（還元され）、酸化クロム（III）Cr 2 O 3が得られます。それは約250°Cで分解します。
密度
CrO 3：1.67-2.82 g / cm 3
溶解度
CrO 3は水に非常に溶けやすい：25ºCで169 g / 100 gの水。
硫酸や硝酸などの鉱酸に可溶です。アルコールに可溶。
その他の特性
CrO 3は非常に吸湿性が高く、その結晶は潮解性です。
CrO 3が水に溶解すると、強酸性の溶液になります。
それは非常に強力な酸化剤です。ほとんどすべての形態の有機物を激しく酸化します。布地、革、一部のプラスチックを侵す。また、ほとんどの金属を攻撃します。
酸化力が高いため、毒性が強く、非常に刺激性があります。
クロム酸が存在する水溶液の化学
酸化クロムCrO 3は水に急速に溶解します。水溶液では、クロム（VI）はさまざまなイオン形態で存在できます。
pHが> 6.5またはアルカリ性溶液中に、クロム（VI）は、クロムイオン形態のCrO取得4 2 -黄色です。
pHが低下する場合（1 <pH値<6.5）、クロム（VI）は、主HCrO形成する4 -イオンクロムイオンのCrに二量体化することができ、2 O 7 2-、及び溶液ターンオレンジ。2.5と5.5優勢な種との間のpHであるHCrO 4 -およびCr 2 O 7 2-。
重クロム酸イオンCr 2 O 7 2-の構造。2つのナトリウムNa +イオンとともに見られます。カパッチョ。出典：ウィキペディアコモンズ。
これらの溶液でpHが低下するにつれて生じるバランスは次のとおりです。
CrO 4 2-（クロムイオン）+ H + ⇔HCrO 4 -
HCrO 4 - + H + ⇔H 2のCrO 4（クロム酸）
2HCrO 4 - ⇔のCr 2 O 7 2-（クロムイオン）+ H 2 O
これらのバランスは、他の酸では異なる化合物が形成されるため、pHを下げるために追加される酸がHNO 3またはHClO 4である場合にのみ発生します。
酸性重クロム酸塩溶液は非常に強力な酸化剤です。しかし、アルカリ性溶液では、クロム酸イオンははるかに酸化されません。
入手
参考資料によると、酸化クロムCrO 3を得る方法の1つは、重クロム酸ナトリウムまたはカリウムの水溶液に硫酸を添加して、赤オレンジ色の沈殿物を形成することです。
酸化クロム水和物またはクロム酸。ヒムスタカン。出典：ウィキペディアコモンズ。
クロム酸H 2 CrO 4は、酸性媒体中の酸化クロムの水溶液に含まれています。
クロム酸の用途
化合物の酸化において
その強力な酸化能力により、クロム酸は長い間、有機化合物および無機化合物を酸化するために首尾よく使用されてきました。
無数の例の中には次のものがあります：第一アルコールをアルデヒドに、これらをカルボン酸に、第二アルコールをケトンに、トルエンを安息香酸に、エチルベンゼンをアセトフェノンに、トリフェニルメタンをトリフェニルカルビノールに、ギ酸をCO 2に、シュウ酸をCO 2に、乳酸からアセトアルデヒドおよびCO 2、第一鉄イオンFe 2+から第二鉄イオンFe 3+、ヨウ化物イオンからヨウ素など
それは、ニトロソ化合物をニトロ化合物に、硫化物をスルホンに変換することを可能にする。それはヒドロホウ素化アルケンをケトンに酸化するので、アルケンから出発するケトンの合成に関与しています。
酸素O 2や過酸化水素H 2 O 2などの通常の酸化剤に対して耐性の高い化合物は、クロム酸によって酸化されます。これは、特定の複素環式ボランの場合です。
金属の陽極酸化プロセスで
クロム酸陽極酸化は、酸化、腐食、摩耗から長年保護するためにアルミニウムに適用される電気化学的処理です。
陽極酸化プロセスは、金属上の酸化アルミニウムまたはアルミナの層の電気化学的形成を含む。次に、この層を熱水中に密封します。これにより、酸化アルミニウム三水和物への変換が達成されます。
密封された酸化物層は厚いが、構造的に弱く、その後の接着結合にはあまり満足できない。ただし、少量のクロム酸を封水に追加すると、良好な結合を形成できる表面が生成されます。
封水中のクロム酸は、粗い細胞のような構造の一部を溶解し、薄くて強く、しっかりと付着した酸化アルミニウムの層を残します。そこに接着剤が付着し、強くて耐久性のある結合を形成します。
クロム酸陽極酸化は、チタンとその合金にも適用されます。
化成処理に
クロム酸は、化成処理により金属コーティング工程で使用されます。
このプロセスの間、金属はクロム酸の溶液に浸されます。これは、卑金属と相互作用する複雑なクロム化合物の薄層を堆積しながら、表面を反応させて部分的に溶解します。
このプロセスは、クロメート化成皮膜または化成クロムめっきと呼ばれます。
一般に化成クロムめっきが施される金属は、炭素鋼、ステンレス鋼、亜鉛めっき鋼などの各種鋼材や、マグネシウム合金、錫合金、アルミニウム合金、銅などの非鉄金属です。 、カドミウム、マンガン、銀。
この処理により、耐腐食性と金属の輝きが得られます。プロセスのpHが高いほど、耐腐食性が高くなります。温度は酸反応を加速します。
ブルー、ブラック、ゴールド、イエロー、クリアなど、さまざまな色のコーティングを適用できます。また、金属表面の塗料や接着剤への接着性も向上します。
侵食された、または窪んだ表面
クロム酸溶液は、熱可塑性材料、熱硬化性ポリマー、エラストマーで作られた物体の表面の準備に使用され、塗料や接着剤でコーティングされます。
H 2 CrO 4は、表面とその構造の化学的性質に影響を与えます。これは、その粗さを増加させるのに役立ちます。孔食と酸化の組み合わせにより、接着剤の浸透が増加し、ポリマーの特性を変化させることさえあります。
分岐低密度ポリエチレン、線状高密度ポリエチレン、ポリプロピレンの侵食に使用されています。
金属ポリマーの接着を促進するために、電気めっきまたは電気めっき業界で広く使用されています。
様々な用途で
クロム酸は、磁性材料や化学反応の触媒として木材防腐剤として使用されます。
クロム酸回収
クロム酸を使用し、クロム（III）を含むストリームまたは残留物を生成するプロセスは数多くあります。これらのプロセスには、非常に毒性の高いクロム（VI）イオンが含まれているため廃棄できません。また、クロム酸イオンの濃度が非常に低いため、再利用もできません。
それらを処分するには、クロム酸塩をクロム（III）に化学的に還元した後、水酸化物を沈殿させてろ過する必要があり、追加のコストが発生します。
このため、クロメートを除去および回収するためのさまざまな方法が研究されてきた。これらの一部を次に示します。
樹脂を使用することにより
イオン交換樹脂は、クロム酸塩で汚染された水の処理に長年使用されてきました。これは、米国環境保護庁、またはEPA（環境保護庁）によって承認された治療法の1つです。
この方法では、樹脂から再び再生されるため、濃クロム酸を回収できます。
樹脂はベースが強い場合と弱い場合があります。イオンはHCrOため強塩基性樹脂にクロムを除去することができる4 -およびCr 2 O 7 2-イオンOHと交換されている-およびCl - 。弱塩基性樹脂では、例えば硫酸のもののために、イオンはSOと交換される4 2 - 。
強塩基性R-（OH）樹脂の場合、全体的な反応は次のとおりです。
2ROH + HCrO 4 - + H + ⇔R 2のCrO 4 + 2H 2 O
R 2 CrO 4 + 2HCrO 4 - ⇔2RHCrO 4 + CrO 4 2-
R 2のCrO 4 + HCrO 4 - + H + ⇔R 2のCr 2 O 7 + H 2 O
1モルのR 2 CrO 4が変換されるごとに、1モルのCr（VI）が溶液から除去されるため、この方法は非常に魅力的です。
クロメートを除去した後、樹脂は強アルカリ溶液で処理され、安全な場所で再生されます。クロメートは、その後、再利用するために濃クロム酸に変換されます。
電気化学的再生を通じて
別の方法は、クロム酸の電気化学的再生であり、これも非常に便利な代替手段です。この手順により、クロム（III）は陽極酸化されてクロム（VI）になります。これらの場合のアノード材料は、好ましくは二酸化鉛である。
微量のクロム酸で排水を浄化するための微生物の使用
調査され、現在研究中の方法は、クロム酸溶液に含まれる六価クロムイオンで汚染された特定の廃水に自然に存在する微生物の使用です。
環境に有害な排水。著者：OpenClipart-Vectors。出典：Pixabay。
これは、革のなめし廃水に存在する特定の細菌の場合です。これらの微生物は研究されており、それらはクロム酸塩に耐性があり、クロム（VI）を環境や生物への害がはるかに少ないクロム（III）に還元できることも確認されています。
このため、微量のクロム酸で汚染された排水の浄化と無害化のための環境にやさしい方法として使用できると推定されています。
クロム酸と酸化クロムの危険性
CrO 3は可燃性ではありませんが、他の物質の燃焼を強める可能性があります。それらの反応の多くは、火災や爆発を引き起こす可能性があります。
CrO 3とクロム酸溶液は、皮膚（皮膚炎を引き起こす可能性があります）、目（火傷を引き起こす可能性があります）および粘膜（気管支を引き起こす可能性があります）に対して強力な刺激性があり、呼吸器系にいわゆる「クロム穴」を引き起こす可能性があります。 。
クロム酸や酸化クロムなどのクロム（VI）化合物は、ほとんどの生物にとって非常に毒性が高く、変異原性があり、発がん性があります。
参考文献
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