SINKKIKROMAATTI: RAKENNE, OMINAISUUDET, SAAMINEN, KÄYTTÖ - KEMIA - 2026

Sinkkikromaattia tai sinkkikromaatti on epäorgaaninen yhdiste, joka koostuu elementtien sinkki (Zn), kromia (Cr) ja happi (O). Siinä on ioneja Zn ²⁺ ja CrO ₄ ². Sen kemiallinen kaava on ZnCrO ₄.

Termi 'sinkkikromaatti' tarkoittaa kaupallisesti kolmea yhdistettä, joilla on erilainen molekyylirakenne: (a) itse sinkkikromaatti ZnCrO ₄, b) emäksinen sinkkikromaatti ZnCrO ₄ • 4Zn (OH) ₂ ja (c)) sinkin ja kaliumin kromaatti 3ZnCrO ₄ • Zn (OH) ₂ • K ₂ CrO ₄ • 2H ₂ O.

Sinkkikromaatin rakenne. Kirjoittaja: Marilú Stea.

Sitä käytetään pääasiassa maaleissa tai pohjamaalissa, jotka suojaavat metalleja korroosiolta. Tätä varten se sekoitetaan maalien, lakkojen ja polymeerien kanssa, jotka levitetään sitten metallien pinnalle.

Sitä käytetään myös koriste- ja suojapinnoitteissa, jotka saadaan muilla kromaateilla ja hapoilla päällystämällä erilaisia ​​esineitä, kuten työkaluja. Sillä säilytetään myös metalliosien sähkönjohtavuus.

Sitä käytetään katalysaattorina hydrausreaktioissa (vedyn lisääminen) orgaanisissa yhdisteissä. Se on osa pigmenttejä, joita käytettiin aikaisemmin taiteellisissa maalauksissa.

Se on syöpää aiheuttava materiaali, mikä johtuu kromaatin kromin hapettumisasteesta +6.

Rakenne

Sinkkikromaattia ZnCrO ₄ on keltainen yhdiste. Kirjoittaja: Marilú Stea.

Sinkkikromaattia on ioninen yhdiste, joka muodostuu sinkki-kationi Zn ²⁺ ja kromaatin anioni CrO ₄ ². Jälkimmäinen koostuu kromista, jonka valenssi on +6 (kuusiarvoinen kromi, Cr ⁶⁺) ja neljästä happiatomista, joiden hapetustila on -2.

Zn ²⁺ -ionilla on seuraava elektroninen rakenne:

1s ², 2s ² 2p ⁶, 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰.

Kuudenarvoisella kromilla on puolestaan ​​seuraava konformaatio elektronisissa kiertoradallaan:

1s ², 2s ² 2p ⁶, 3s ² 3p ⁶.

Molemmat rakenteet ovat erittäin vakaita, koska kiertoradat ovat täydelliset.

nimistö

• Sinkkikromaatti
• Kromihappo-sinkkisuola
• Sinkki keltainen (vaikka tämä termi viittaa myös muita yhdisteitä, jotka sisältävät ZnCrO ₄).

ominaisuudet

Fyysinen tila

Sitruunankeltainen tai keltainen kiteinen kiinteä aine. Kiteet prismien muodossa.

Molekyylipaino

181,4 g / mol

Sulamispiste

316 ° C

Tiheys

3,40 g / cm ³

Liukoisuus

Heikosti liukeneva veteen: 3,08 g / 100 g H ₂ O Se liukenee helposti hapoista ja nestemäisessä ammoniakissa. Liukenematon asetoniin.

pH

Joidenkin lähteiden mukaan sen vesiliuokset ovat happamia.

Kemiallisia ominaisuuksia

Se on voimakkaasti hapettava yhdiste, joten se voi reagoida pelkistävien aineiden kanssa tuottaen lämpöä. Aineita, joiden kanssa se voi reagoida, ovat orgaaniset, kuten syanidit, esterit ja tiosyanaatit. Se voi myös hyökätä joihinkin metalleihin.

Vesipitoisessa liuoksessa kromaatti-ionilla on erilaisia ​​tasapainoja riippuen pH: sta ja muodostaen erilaisia ​​lajeja.

Kromaatin muodostamat lajit

PH-arvoissa yli 6 kromaatti-ioni CrO ₄ ^2- (keltainen) on läsnä; välillä pH 2 ja pH: ssa 6 ioni HCrO ₄ ^- ja dikromaattiliuosta Kr ₂ O ₇ ^2- (oranssi-punainen väri) ovat tasapainossa; pH: ssa alle 1 Tärkeimmät lajit on H ₂ CrO ₄.

Kun sinkki (II) kationia lisätään nämä vesipitoiset liuokset, ZnCrO ₄ saostuu.

Saldot ovat seuraavat:

HCrO ₄ ^- ⇔ CrO ₄ ² + H ⁺

H ₂ CrO ₄ ⇔ HCrO ₄ ^- + H ⁺

Cr ₂ O ₇ ^2- + H ₂ O ⇔ 2 HCrO ₄ ^-

Perusväliaineessa tapahtuu seuraava:

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

HCrO ₄ ^- + OH ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ₂ O

ZnCrO ₄ ei reagoi nopeasti ilman tai veden kanssa.

Saada

Sitä voidaan valmistaa saattamalla vesipitoinen sinkkioksidi- tai hydroksidiliete reagoimaan liuenneen kromaattisuolan kanssa ja neutraloimalla sitten.

Teollisesti, Cronak menetelmää käytetään, jossa sinkkiä on upotettu liuokseen, natriumdikromaattia (Na ₂ Kr ₂ O ₇) ja rikkihappoa (H ₂ SO ₄).

Se voidaan valmistaa myös saostamalla se liuoksista, joissa on liuenneita sinkki- ja kromaattisuoloja:

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

Sovellukset

Metallisuojauksessa

Metallurgisessa teollisuudessa sitä käytetään pääasiassa metallilevyihin (maalaukseen tai alustavaan maalaukseen) tarkoitettuihin pohjamaaleihin, joille se kestää korroosiota.

Sitä käytetään pigmenttinä maaleissa ja lakoissa lisättäessä orgaanisen polymeerin matriisiin.

Tämäntyyppinen maali levitetään putkistoihin, öljysäiliöaluksiin, teräsrakenteisiin, kuten siltoihin, voimansiirtotorneihin ja auton osiin korroosion estämiseksi.

Siltojen teräsrakenteet maalataan sinkkikromaattipohjalla ennen lopullista maalausta niiden suojaamiseksi korroosiolta. Tekijä: オ ギ ク ボ ボ ン サ. Lähde: Pixabay.

passivointi

On myös havaittu suojaavan sinkkipinnoitettuja metallikomponentteja, jotka on passivoitu alkalimetallikromaateilla. Passivointi koostuu kemiallisen reaktiivisuuden menetyksestä tietyissä ympäristöoloissa.

Nämä pinnoitteet toimivat myös koristepinnoitteina ja säilyttävät sähkönjohtavuuden. Niitä käytetään yleisesti arjen esineissä, kuten työkaluissa, ja ne voidaan tunnistaa keltaisesta väristään.

Jotkut työkalut on päällystetty sinkkikromaatilla. Kirjoittaja: Duk. Lähde: Wikimedia Commons.

Kuinka se toimii

Jotkut tutkijat havaitsivat, että sinkkikromaatin suoja metalli korroosiota vastaan ​​voi johtua siitä, että se estää sienen kasvua. Tällä tavoin se estää korroosionestopinnoitteen vaurioitumisen.

Muut tutkimukset osoittavat, että ruosteenestovaikutus voi johtua siitä, että yhdiste nopeuttaa suojaavien oksidien muodostumista metalleille.

Korroosionesto sinkkikromaattipohjamaali metallipintojen suojaamiseen. CC / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Lähde: Wikimedia Commons.

Reaktioiden katalyysi

Tämä yhdiste on käytetty katalyyttinä erilaiset kemialliset reaktiot, kuten hydraus hiilimonoksidin (CO), jolloin saatiin metanolin (CH ₃ OH).

Esterit voidaan muuttaa primaarisiksi alkoholeiksi hydraamalla käyttämällä tätä yhdistettä reaktion nopeuttamiseksi.

Joidenkin tutkijoiden mukaan sen katalyyttinen vaikutus johtuu siitä, että kiinteällä aineella ei ole stökiometristä rakennetta, ts. Se poikkeaa kaavasta ZnCrO ₄ ja on pikemminkin:

Zn _1-x Cr _2-x O ₄

Tämä tarkoittaa, että rakenteessa on vikoja, jotka edistävät katalyyttistä energiankulutusta.

Muut sovellukset

Sitä on joissain öljyisissä väriaineissa, sitä käytetään tulostamiseen, se on pintakäsittelyaine, sitä levitetään lattiapäällysteisiin ja reagenssi kemian laboratorioissa.

Lopetetut käytöt

1940-luvulta lähtien ZnCrO _4- johdannaista, sinkkikuprikromaattia, on käytetty perunakasvien lehtien sienitautina.

Perunakasvit. Kirjoittaja: Dirk (Beeki®) Schumacher. Lähde: Pixabay.

Tästä käytöstä on sittemmin luovuttu yhdisteen myrkyllisyyden ja haitallisten vaikutusten takia.

Monimutkaisen sinkkikromaattisuolan, 4ZnCrO ₄ • K ₂ O • 3H ₂ O (hydratoitu sinkki ja kaliumkromaatti), joka on keltainen pigmentti, nimeltään sitruunakeltainen, on löydetty 1800-luvun taiteellisista maalauksista.

riskit

Vaikka se ei ole palava, se lämmittää kuumentaen myrkyllisiä kaasuja. Voi räjähtää joutuessaan kosketukseen pelkistimien tai orgaanisten aineiden kanssa.

Pöly ärsyttää silmiä ja ihoa aiheuttaen allergisen reaktion. Hengitys aiheuttaa nenän ja kurkun ärsytystä. Se vaikuttaa keuhkoihin, aiheuttaa hengenahdistusta, keuhkoputkentulehduksen, keuhkokuumeen ja astman.

Sen nauttiminen vaikuttaa ruoansulatuskanavaan, maksaan, munuaisiin, keskushermostoon, tuottaa verenkierron romahduksen ja vaurioittaa immuunijärjestelmää.

Syöpägeneraattori

Se on vahvistettu syöpää aiheuttava aine, lisää keuhko- ja nenäontelosyövän riskiä. Se on myrkyllinen soluille (sytotoksinen) ja vahingoittaa myös kromosomeja (genotoksinen).

Sinkkikromaatti aiheuttaa keuhko- ja hengityssyöpää. Kirjoittaja: OpenClipart-Vectors. Lähde: Pixabay.

On määritetty, että tämän yhdisteen toksisuus ja karsinogeenisuus johtuu pääasiassa kromin vaikutuksesta +6-hapetustilassa. Sinkin läsnäolo antaa kuitenkin tuotteelle liukenemattomuuden ja tämä vaikuttaa myös sen aiheuttamiin vaurioihin.

Vaikutukset ympäristöön

Se on erittäin myrkyllinen eläimille ja vesieliöille, aiheuttaen haitallisia vaikutuksia, jotka kestävät ajan myötä. Tämä kemikaali voi biokertyä koko ruokaketjussa.

Kaikista näistä syistä kromaatteja (kuusiarvoinen kromi) sisältäviä prosesseja säätelevät maailman terveysjärjestöt ja korvaavat vaihtoehtoisilla tekniikoilla ilman tätä ionia.

Viitteet

1. Yhdysvaltain lääketieteellinen kirjasto. (2019). Sinkkikromaatti. Palautettu pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (toimittaja) (2003). CRC: n kemian ja fysiikan käsikirja. 85 ^th CRC Press.
3. Xie, H. et ai. (2009). Sinkkikromaatti indusoi kromosomien epävakautta ja DNA: n kaksisäikeisiä katkenneita ihmisen keuhkosoluissa. Toxicol Appl Pharmacol 2009 1. helmikuuta; 234 (3): 293 - 299. Palautettu osoitteesta ncbi.nlm.nih.gov.
4. Jackson, RA et ai. (1991). Sinkkikromaatin katalyyttinen aktiivisuus ja vikarakenne. Catal Lett 8, 385 - 389 (1991). Palautettu osoitteesta link.springer.com.
5. Yahalom, J. (2001). Korroosionestomenetelmät. Materiaalien tietosanakirja: Tiede ja tekniikka. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
6. Stranger-Johannessen, M. (1988). Pigmenttien antimikrobinen vaikutus korroosiosuojamaaleissa. Kohteessa Houghton DR, Eggins, HOW (toim.) Biodeterioration 7. Palautettu osoitteesta link.springer.com.
7. Barrett, AGM (1991). Vähentäminen. Kokonaisvaltaisessa orgaanisessa synteesissä. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
8. Thurston, HW et ai. (1948). Kromaatit perunan sienitautina. American Potato Journal 25, 406 - 409 (1948). Palautettu osoitteesta link.springer.com.
9. Lynch, RF (2001). Sinkki: seostaminen, lämpökemiallinen käsittely, ominaisuudet ja sovellukset. Materiaalien tietosanakirja: Tiede ja tekniikka. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
10. Ramesh Kumar, AV ja Nigam, RK (1998). Mössbauerin korroosionestoaineiden spektroskopiatutkimus korroosionestopigmenttejä sisältävän pohjamaalin alla. J Radioanal Nucl Chem 227, 3 - 7 (1998). Palautettu osoitteesta link.springer.com.
11. Otero, V. et ai. (2017). Barium-, sinkki- ja strontiumkeltaiset keltaiset 1800-luvun lopun ja 1900-luvun alun öljymaalauksissa. Herit Sei 5, 46 (2017). Palautettu heritagesciencejournal.springeropen.com -sivustolta.
12. Cotton, F. Albert ja Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kehittynyt epäorgaaninen kemia. Neljäs painos. John Wiley & Sons.
13. Wikipedia (2020). Sinkkikromaatti. Palautettu osoitteesta en.wikipedia.org.
14. Wikipedia (2020). Kromaattikonversiopäällyste. Palautettu osoitteesta en.wikipedia.org.