亜鉛クロメート：構造、特性、入手、用途 - 化学 - 2024

クロム酸亜鉛または亜鉛クロメート要素亜鉛（Zn）からなる無機化合物、クロム（Cr）と酸素（O）です。イオンはZn ²⁺およびCrO ₄ ^2-です。その化学式はZnCrO ₄です。

（）ジンククロメート自体ZnCrO：用語「ジンククロメート」は、商業的に異なる分子構造を有する3つの化合物を指定するのに役立つ₄、（B）塩基性亜鉛クロメートZnCrO ₄ •4Zn（OH）₂、及び（C ）塩基性亜鉛クロメート及びカリウム3ZnCrO ₄ •のZn（OH）₂ •K ₂のCrO ₄ •2H ₂ O.

クロム酸亜鉛の構造。作成者：MarilúStea。

主に金属を腐食から保護する塗料やプライマーに使用されます。このため、塗料、ワニス、ポリマーと混合され、金属の表面に塗布されます。

また、ツールなどのさまざまなオブジェクトをコーティングする他のクロメートおよび酸で達成される装飾および保護仕上げにも使用されます。また、金属部品の導電性を維持する役割も果たします。

有機化合物の水素化反応（水素添加）の触媒として使用されます。これは、以前は芸術的な絵画で使用されていた顔料の一部です。

クロメートは、酸化状態が＋６のクロムを含んでいるため、ガンの原因となる物質です。

構造

クロム酸亜鉛ZnCrO ₄は黄色の化合物です。作成者：MarilúStea。

クロム酸亜鉛は、亜鉛カチオンZn ²⁺とクロム酸アニオンCrO ₄ ^2-によって形成されるイオン性化合物です。後者は、価数+6のクロム（六価クロム、Cr ⁶⁺）と、酸化状態-2の4つの酸素原子で構成されています。

Zn ²⁺イオンの電子構造は次のとおりです。

1S ²、2S ² 2P ⁶、3S ² 3P ⁶ 3D ¹⁰。

六価クロムは、その電子軌道において次の構造を持っています。

1S ²、2S ² 2P ⁶、3S ²の3p ⁶。

軌道が完全であるため、どちらの構造も非常に安定しています。

命名法

• 亜鉛クロメート
• クロム酸亜鉛塩
• 亜鉛黄（この用語はZnCrO ₄を含む他の化合物も指します）。

プロパティ

体調

レモンイエローまたは黄色の結晶性固体。プリズムの形の結晶。

分子量

181.4 g / mol

融点

316ºC

密度

3.40 g / cm ³

溶解度

水に可溶な弱：3.08グラムのH / 100gで₂これは、酸および液体アンモニア中で容易に溶解O.。アセトンに不溶。

pH

一部の情報源によると、その水溶液は酸性です。

化学的特性

酸化力の強い化合物ですので、還元剤と反応して発熱します。それが反応することができる物質の中には、シアン化物、エステルおよびチオシアン酸塩などの有機物があります。一部の金属を攻撃することもできます。

水溶液では、クロム酸イオンはpHに応じてさまざまな平衡を示し、異なる種を形成します。

クロメート形成種

pH 6以上では、クロム酸イオンCrO ₄ ^2-（黄色）が存在します。pHが2とpH6の間のイオンHCrO ₄ ^-及びクロムのCr ₂ O ₇ ^2-（橙赤色で）平衡状態にあります。1より低いpHでは、主な種はH ₂ CrO ₄です。

これらの水溶液に亜鉛（II）カチオンを添加すると、ZnCrO _4が沈殿します。

残高は次のとおりです。

HCrO ₄ ^- ⇔のCrO ₄ ^2- + H ⁺

H ₂のCrO ₄ ⇔HCrO ₄ ^- + H ⁺

Cr ₂ O ₇ ^2- + H ₂ O⇔2 HCrO ₄ ^-

基本的な媒体では、次のことが起こります。

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

HCrO ₄ ^- + OH ^- ⇔のCrO ₄ ^2- + H ₂ O

ZnCrO ₄は空気や水と急速には反応しません。

入手

それは、水性酸化亜鉛または水酸化物スラッジを溶解したクロメート塩と反応させ、次いで中和することにより製造することができる。

工業的には、亜鉛金属が重クロム酸ナトリウム（Na ₂ Cr ₂ O ₇）と硫酸（H ₂ SO ₄）の溶液に浸漬されるCronakプロセスが使用されます。

それはまた溶解した亜鉛およびクロム酸塩がある解決からそれを沈殿させることによって準備することができます：

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

用途

金属保護

冶金業界では、主に金属に適用されるベースペイント（下塗りまたは初期コーティング）に使用され、耐腐食性を提供します。

塗料やワニスの顔料として使用され、有機ポリマーのマトリックスに挿入されます。

このタイプの塗料は、パイプライン、オイルタンカー、橋梁などの鉄骨構造物、送電鉄塔、自動車部品に適用され、腐食を抑制します。

橋の鉄骨構造は、腐食から保護するために、最終塗装の前に亜鉛クロメートベースで塗装されています。著者：オギクボマンサク。出典：Pixabay。

パッシベーション

また、アルカリ金属クロメートを使用して不動態化された亜鉛被覆金属コンポーネントの保護も確認されています。不動態化は、特定の環境条件下での化学反応性の喪失で構成されます。

これらのコーティングは、装飾的な仕上げとしても機能し、導電性を維持します。道具などの日用品によく使われ、黄色で識別できます。

一部の工具はクロム酸亜鉛でコーティングされています。著者：Duk。出典：ウィキメディア・コモンズ。

どのように機能しますか

一部の研究者は、金属腐食に対するクロム酸亜鉛の保護は、真菌の成長を阻害するという事実が原因である可能性があることを発見しました。このようにして、防錆塗料の劣化を防ぎます。

他の研究では、防食効果は、化合物が金属上の保護酸化物の形成を促進するという事実に起因する可能性があることを示しています。

金属表面の保護のための防食性クロム酸亜鉛プライマー。水水/ CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0）。出典：ウィキメディア・コモンズ。

反応の触媒作用において

この化合物は、一酸化炭素（CO）の水素化によるメタノール（CH ₃ OH）の生成など、さまざまな化学反応の触媒として使用されています。

エステルは、この化合物を使用して反応を加速することにより、水素化により第一級アルコールに変換できます。

一部の研究者によると、その触媒作用は、固体が化学量論構造を示さない、つまり、式ZnCrO ₄から逸脱しているという事実に起因します。

Zn _1-x Cr _2-x O ₄

これは、触媒作用をエネルギー的に促進する構造に欠陥があることを意味します。

他のアプリ

それは、いくつかの油性着色剤に含まれ、印刷に使用され、表面処理剤であり、床の敷物に適用され、化学実験室の試薬です。

廃止された使用

1940年代以来、ZnCrO _4の誘導体である亜鉛銅クロメートは、ジャガイモ植物の葉面殺菌剤として使用されてきました。

ジャガイモ植物。著者：ダーク（Beeki®）シューマッハ。出典：Pixabay。

この使用は、その化合物の毒性と有害な影響のために放棄されました。

19世紀の芸術絵画では、複雑なクロム酸亜鉛塩、4ZnCrO ₄ •K ₂ O•3H ₂ O（水和亜鉛およびクロム酸カリウム）の存在が発見されました。これはレモンイエローと呼ばれる黄色の顔料です。

リスク

可燃性ではありませんが、加熱すると有毒ガスを発生します。還元剤や有機物と接触すると爆発することがある。

粉塵は目や皮膚を刺激し、アレルギー反応を引き起こします。吸入すると、鼻や喉の炎症を引き起こします。肺に影響を与え、息切れ、気管支炎、肺炎、喘息を引き起こします。

その摂取は消化管、肝臓、腎臓、中枢神経系に影響を与え、循環系の虚脱を引き起こし、免疫系に損傷を与えます。

がん発生機

発がん性が確認されており、肺がんや鼻腔がんのリスクを高めます。それは細胞に対して毒性があり（細胞毒性）、また染色体に損傷を与える（遺伝毒性）。

クロム酸亜鉛は肺癌と呼吸器癌を引き起こします。著者：OpenClipart-Vectors。出典：Pixabay。

この化合物の毒性と発がん性は、主に+6酸化状態のクロムの作用によって引き起こされることが判明しています。しかしながら、亜鉛の存在は製品に不溶性を与え、これはまたそれが生成する損傷に影響を与えます。

環境への影響

動物や水生生物に非常に毒性があり、長期間にわたって有害な影響を及ぼします。この化学物質は、食物連鎖を通して生物蓄積する可能性があります。

これらすべての理由により、クロメート（六価クロム）を含むプロセスは世界保健機関によって規制されており、このイオンを使用しない代替技術に置き換えられています。

参考文献

1. 米国国立医学図書館。（2019）。亜鉛クロメート。pubchem.ncbi.nlm.nih.govから回復。
2. ライド、DR（編集者）（2003）。化学と物理学のCRCハンドブック。85 ^番目の CRCプレス。
3. Xie、H. et al。（2009）。クロム酸亜鉛はヒト肺細胞において染色体不安定性とDNA二本鎖切断を誘発する Toxicol Appl Pharmacol 2009 2月1日; 234（3）：293-299。ncbi.nlm.nih.govから回復。
4. ジャクソン、RAなど。（1991）。クロム酸亜鉛の触媒活性と欠陥構造 Catal Lett 8、385-389（1991）。link.springer.comから回復。
5. Yahalom、J.（2001）。腐食防止方法。材料の百科事典：科学技術。sciencedirect.comから復元。
6. Stranger-Johannessen、M.（1988）。防食塗料における顔料の抗菌効果 ホートンDRでは、エギンス、方法（編）生物劣化7. link.springer.comから回復。
7. バレット、AGM（1991）。削減。包括的な有機合成において。sciencedirect.comから復元。
8. Thurston、HW et al。（1948）。ジャガイモ殺菌剤としてのクロメート。American Potato Journal 25、406-409（1948）。link.springer.comから回復。
9. リンチ、RF（2001）。亜鉛：合金化、熱化学処理、特性、および用途。材料の百科事典：科学技術。sciencedirect.comから復元。
10. Ramesh Kumar、AVおよびNigam、RK（1998）。防食顔料を含むプライマーコーティングの下の腐食生成物のメスバウアー分光法による研究。J Radioanal Nucl Chem 227、3-7（1998）。link.springer.comから回復。
11. Otero、V. et al。（2017）。19世紀後半から20世紀前半の油絵におけるバリウム、亜鉛、ストロンチウムの黄色。Herit Sci 5、46（2017）。heritagesciencejournal.springeropen.comから復元されました。
12. コットン、F。アルバート、ウィルキンソン、ジェフリー。（1980）。高度な無機化学。第4版。ジョン・ワイリー&サンズ。
13. ウィキペディア（2020）。亜鉛クロメート。en.wikipedia.orgから回復。
14. ウィキペディア（2020）。クロメート化成皮膜。en.wikipedia.orgから回復。