酸化クロム（III）：構造、命名法、特性、用途 - 化学 - 2025

クロム（III）酸化物又はクロムは、酸素（O中の無機緑色の固体が形成され燃焼金属クロム（Cr）である₂クロム酸化状態が3+残します）。その化学式はCr ₂ O ₃です。自然界では、エスコライト鉱物に含まれています。酸化クロム（III）の使用可能な天然堆積物は知られていない。

これは、とりわけ、製造することができることにより、 Crを加熱₂ O ₃水和物クロム（Cr ₂ O ₃。NH ₂ O）を完全に除去するために水を。また、酸化クロム（VI）（CrO ₃）の焼成生成物としても得られます。

酸化クロム（III）顔料。FK1954。ソース：ウィキペディアコモンズ

ただし、純粋な状態にするための最良の方法は、200℃で重クロム酸アンモニウム（NH ₄）₂ Cr ₂ O ₇を分解することです。工業的には、固体二クロム酸ナトリウム（Na ₂ Cr ₂ O ₇）を硫黄で還元することにより製造されます。

細かくすると鮮やかな緑色に黄色味を帯びます。しかし、粒子が大きい場合、青みがかった色合いを示します。酸化クロムは、知られている最も安定した緑色の顔料です。その耐熱性および耐薬品性は、それを貴重なセラミック着色剤にします。

それは、他の用途の中でも、工業用コーティング、ワニス、建設業界、宝石、化粧品または医薬品の着色剤として使用されています。

構造

α-のCr ₂ O ₃酸化物はコランダム状の構造を有しています。その結晶系は六角形の菱面体晶です。これは、αアルミナ及びα-Feが同形である₂ O ₃。

酸化クロム（III）の天然鉱物であるエスコライトは、以下に示す構造を持っています。

鉱物Eskolaítaの結晶構造。https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ee/Eskolaite_structure.jpg。ソース：ウィキペディアコモンズ

命名法

-酸化クロム（III）。

-緑の酸化クロム。

-三酸化二クロム。

-三二酸化クロム。

-クロミア。

-エスコライタ：酸化クロム（III）鉱物。

-水和物：Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O（n≅2）は酸化クロム（III）水和物またはギグネットグリーンと呼ばれます。

酸化クロム（III）水和物。W.オエレン。ソース：ウィキペディアコモンズ

プロパティ

体調

結晶質の固体。

モース硬度

9（その結晶は非常に硬い）。

分子量

151.99 g / mol。

融点

2435℃で溶けるが、2000℃で蒸発し始め、緑の煙の雲を形成する。

密度

5.22 g / cm ³

溶解度

高温に加熱すると、水にほとんど溶けません（20℃で3マイクログラム/ L）。アルコールおよびアセトンに不溶。酸およびアルカリにわずかに溶ける; 過塩素酸（HClO ₄）に70％溶解し、分解します。

pH

6。

屈折率

2,551。

その他の特性

-強くか焼すると、酸や塩基に対して不活性になります。それ以外の場合、Cr ₂ O ₃とその水和形態Cr ₂ O ₃ .nH ₂ Oは両性であり、酸に容易に溶解して³⁺アクアイオンを与え、濃縮アルカリに溶解して「クロマイト」を形成します。

-か焼すると、酸、アルカリ、高温に対して化学的に耐性があります。SO ₂に対して非常に安定しています。

-結晶に不透明性、高いUV減衰、可視光に対する透明性があるため、優れた耐光性を持っています。

-非常に硬い素材で、クオーツ、トパーズ、ジルコニウムを傷つける可能性があります。

-その水和物Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O（ここでn where 2）には熱安定性がなく、その水和水はその適用範囲を260ºC未満に制限します。着色力が低く、色合いの範囲が限られています。

-しかし、ハイドレートは非常にクリーンで明るい青緑色の色調を持っていると述べました。半透明で、不透明度が低く、耐光性、耐アルカリ性に優れています。

-Cr ₂ O _3は危険物として分類されておらず、不活性な微粉末と見なされています。国際輸送規制の対象ではありません。

-皮膚や粘膜を刺激しません。

用途

セラミックおよびガラス産業では

耐熱性と耐薬品性に​​優れているため、焼成Cr ₂ O ₃は、陶磁器のエナメルやガラス混合物のセラミックの製造において、着色剤またはガラス化可能な顔料として使用されます。

工業用コーティング

酸化クロム（III）セラミックは、ほとんどの腐食環境に対して優れた耐性を示します。これらすべてを、それを取り巻く環境から基質を排除するメカニズムを通じて。

このため、溶射（アトマイズまたはホットスプレー）によって適用される多くの材料の腐食を防ぐためにコーティングに使用されます。

また、研磨材の摩耗に対する保護としても使用されます（表面を横切る粒子によって材料が除去される場合）。

これらの場合、プラズマ蒸着によるCr ₂ O ₃コーティングの適用は、摩耗に対する高い耐性を生成します。

前の2つのケースは、たとえば航空宇宙産業のガスタービンエンジンで役立ちます。

耐火物業界では

耐熱レンガや耐薬品レンガ、外装材、アルミナベースの耐火コンクリートの製造に使用されます。

建設中

大気条件、光、熱に対して非常に耐性があるため、アスファルト屋根、コンクリートセメント、外装用の高品質の工業用コーティング、鋼構造物、およびファサードコーティング（乳化性塗料）の粒状ロック着色剤として適用されます。

様々な用途の顔料として

加硫条件に耐え、劣化しないため、ゴムの着色に使用されます。

無毒であるため、おもちゃや化粧品（特にその水和物）、プラスチック、印刷インキ、食品や医薬品と接触する塗料の顔料として使用されます。

顔料業界では、クロムを含む浸透染料を製造するための原料として、および混合金属酸化物相に基づく顔料で使用されます。コイル塗装用の塗料着色剤としても使用されています。

その水和物は、自動車産業における多色仕上げ（自動車用の金属仕上げ）の形成を可能にする透明性を持っています。

植物のクロロフィルと同様に赤外線（IR）を反射するというその独特の特性により、赤外線の下では葉のように見えます。このため、軍用のカモフラージュ塗料やコーティングに広く使用されています。

ジュエリーで

合成宝石の着色剤として使用されます。Crの場合₂ O _3が導入されるα-Al系の結晶格子中に不純物として₂ O ₃、半貴石ミネラルルビーのように、色ではなく緑色の赤。

また、硬度と研磨性が高いため、研磨剤としても使用されています。

化学反応の触媒作用において

アルミナ（Al ₂ O ₃）または他の酸化物に担持されており、有機化学の触媒として、たとえばエステルまたはアルデヒドの水素化によるアルコールの生成や、炭化水素の環化に使用されます。これは、窒素（N ₂）と水素（H ₂）の反応を触媒して、アンモニア（NH ₃）を形成します。

酸化クロム（VI）酸化物と一緒に作用するその酸化還元能力により、触媒の失活-再活性化サイクルが簡単に実行できるため、プロペンとイソブテンを生成するCO ₂によるアルカンの脱水素に重要な役割を果たします。また、無機化学の触媒としても使用されます。

クロムの製造において

純粋なクロム金属のアルミノサーミック生産に使用されます。そのためには、粒子サイズを大きくするために1000ºCに加熱する必要があります。

酸化クロム（III）のアルミノサーミック還元によるクロム金属の調製。Rando Tuvikene。ソース：ウィキペディアコモンズ

磁性材料について

オーディオおよびビデオテープの磁性材料に少量添加され、サウンドヘッドにセルフクリーニング効果を与えます。

最近のイノベーション

ランタンやプラセオジムなどの希土類のグループに属する元素の塩をCr ₂ O _3のナノ粒子にドープすることにより、近赤外線の反射率が向上した顔料が得られています。

これらの元素の濃度を高めることにより、Cr ₂ O ₃顔料の緑色に影響を与えることなく、近赤外線太陽光反射率が向上します。

これにより、ドープされたCr ₂ O ₃は、蓄熱の制御に適しているため、「コールド」顔料として分類できます。

天井、自動車、室内装飾品などに適用され、IR太陽光の高い反射率を実現するため、環境の熱の増加を大幅に減らすことができます。

参考文献

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