KROMI (III) OKSIDI: RAKENNE, NIMIKKEISTÖ, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ - KEMIA - 2026

Kromi (III) oksidi tai kromi on epäorgaaninen muodostunut vihreä kiinteä aine polttamalla metalli kromi (Cr) happi (O ₂), jolloin kromin hapetusaste 3+. Sen kemiallinen kaava on Cr ₂ O ₃. Luonnossa sitä esiintyy Eskolaite-mineraalissa. Kromi (III) oksidin käyttökelpoisia luonnollisia kerrostumia ei tunneta.

Se voidaan valmistaa muun muassa mukaan kuumentamalla Kr ₂ O ₃ hydraatti (Kr ₂ O ₃.nH ₂ O) kokonaan veden poistamiseksi. Se on myös saatu tuote kalsinoidaan kromi (VI) oksidi (CrO ₃).

Kromi (III) oksidipigmentti. FK1954. Lähde: Wikipedia Commons

Kuitenkin paras tapa saada se puhdas on hajottamalla ammoniumdikromaatti (NH ₄) ₂ Kr ₂ O ₇ 200 ° C: ssa. Teollisesti sitä valmistetaan pelkistämällä kiinteä natriumdikromaatti (Na ₂ Cr ₂ O ₇) rikillä.

Kun se on jaettu hienoksi, se on kirkkaanvihreä, kellertävä. Mutta jos hiukkaset ovat suurempia, siinä on sinertävä sävy. Kromioksidi on vakain tunnettu vihreä pigmentti. Sen lämpö- ja kemiallinen kestävyys tekevät siitä arvokkaan keraamisen väriaineen.

Sitä käytetään teollisuuspinnoitteissa, lakoissa, rakennusteollisuudessa, koruissa, väriaineena kosmetiikassa tai farmaseuttisissa tuotteissa muun muassa.

Rakenne

Α-Kr ₂ O ₃ oksidi on korundi-rakenne. Sen kidejärjestelmä on kuusikulmainen romboedrinen. Se on isomorfinen, jossa on α-alumiinioksidin ja α-Fe ₂ O ₃.

Eskooliitilla, kromi (III) oksidin luonnollisella mineraalilla, on seuraava rakenne:

Eskolaitan mineraalin kiteinen rakenne. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ee/Eskolaite_structure.jpg. Lähde: Wikipedia Commons

nimistö

- kromi (III) oksidi.

- vihreä kromioksidi.

- Dikromitrioksidi.

- kromisesquioksidi.

- Chromia.

- Eskolaíta: kromi (III) oksidimineraalit.

- Hydraatti: Cr ₂ O ₃.nH ₂ O (jossa n ≅ 2) kutsutaan kromi (III) oksididihydraatiksi tai Guignet Greeniksi.

Kromi (III) oksidihydraatti. W. Oelen. Lähde: Wikipedia Commons

ominaisuudet

Fyysinen tila

Kiteinen kiinteä aine.

Mohsin kovuus

9 (sen kiteet ovat erittäin kovat).

Molekyylipaino

151,99 g / mol.

Sulamispiste

Se sulaa 2435ºC: n lämpötilassa, mutta alkaa haihtua 2000ºC: ssa, muodostaen vihreän savupilviä.

Tiheys

5,22 g / cm ³

Liukoisuus

Kun se on kuumennettu korkeisiin lämpötiloihin, se on käytännössä liukenematon veteen (3 mikrogrammaa / l 20ºC: ssa); ei liukene alkoholiin ja asetoniin; liukenee heikosti happoihin ja alkaliin; sLiukoinen suolahappoon (HClO ₄) 70%, jossa se hajoaa.

pH

6.

Taitekerroin

2551.

Muut ominaisuudet

- Jos sitä kalsinoidaan voimakkaasti, se muuttuu inertiksi hapoja ja emäksiä vastaan. Muutoin Cr ₂ O ₃ ja sen hydratoitunut muoto Cr ₂ O ₃.nH ₂ O ovat amfoteerisia, liukenevat helposti happamaan, jolloin saadaan ³⁺ vesio-ioneja, ja väkevöityyn alkaliin muodostaen "kromiitteja".

- Kalsinoituna se on kemiallisesti kestävä hapoille, emäksille ja korkeille lämpötiloille. Se on erittäin vakaa SO _{2: n suhteen}.

- Sillä on erinomainen valonkestävyys johtuen siitä, että sen kiteillä on opasiteetti, korkea UV-vaimennus ja läpinäkyvyys näkyvään valoon.

- Se on erittäin kova materiaali, se voi naarmuttaa kvartsia, topaasia ja zirkoniumia.

- Sen hydraatilla Cr ₂ O ₃.nH ₂ O (jossa n ≅ 2) ei ole lämpöstabiilisuutta, sen hydratoimisvesi rajoittaa sen käytettävyyden alle 260 ºC: seen. Sillä on alhainen sävytyskyky ja rajoitettu sävyvalikoima.

- Mutta sanotulla hydraatilla on erittäin puhdas ja kirkas sinivihreä sävy. Se on puoliläpinäkyvä, sillä on alhainen opasiteetti, erinomainen valonkestävyys ja emästen kestävyys.

- Cr ₂ O _{3 ei} ole luokiteltu vaaralliseksi aineeksi ja sitä pidetään inerttinä hienona jauheena. Se ei ole kansainvälisten kuljetusmääräysten alainen.

- Se ei ärsytä ihoa tai limakalvoja.

Sovellukset

Keramiikka- ja lasiteollisuudessa

Korkean lämmön- ja kemiallisen kestävyytensä vuoksi kalsinoitua Cr ₂ O _3: ta käytetään väriaineena tai lasistavana pigmenttinä keramiikan valmistuksessa, posliini-emaloissa ja lasiseoksissa.

Teollisuuspinnoitteissa

Kromi (III) oksidikeramiikka tarjoaa erinomaisen kestävyyden useimmissa syövyttävissä ympäristöissä. Kaikki tämä mekanismin avulla, jolla substraatti poistuu ympäröivästä ympäristöstä.

Tästä syystä sitä käytetään pinnoitteissa estämään monien materiaalien korroosio, levitettäessä termisellä ruiskutuksella (sumuttaminen tai kuuma suihke).

Sitä käytetään myös suojana hankaavalta kulumiselta (kun materiaalin poisto johtuu hiukkasista, jotka liikkuvat pinnan yli).

Näissä tapauksissa, soveltamalla Kr ₂ O ₃ pinnoite plasma laskeuman tuottaa korkea kulutuskestävyys.

Kaksi aikaisempaa tapausta ovat hyödyllisiä esimerkiksi kaasuturbiinimoottoreissa ilmailu- ja avaruusteollisuudessa.

Tulenkestävien tuotteiden teollisuudessa

Sitä käytetään lämpö- ja kemiallisesti kestävien tiilien, pintamateriaalien ja alumiinioksidipohjaisen tulenkestävän betonin valmistuksessa.

Rakenteilla

Koska se on erittäin kestävä ilmakehän olosuhteille, valolle ja kuumuudelle, sitä käytetään rakeistuneena kiviväriaineena asfalttikattoihin, betonisementtiin, korkealaatuisiin teollisuusmaalauksiin ulkomaille, teräsrakenteisiin ja julkisivupinnoitteisiin (emulgoitavat maalit).

Pigmenttinä erilaisissa sovelluksissa

Se kestää vulkanointiolosuhteita eikä hajoa, minkä vuoksi sitä käytetään kumipigmentointiin.

Koska se ei ole myrkyllinen, sitä käytetään pigmenttinä leluille, kosmetiikalle (erityisesti sen hydraatille), muoveille, painomusteille, maalille, joka joutuu kosketuksiin elintarvikkeiden ja lääkkeiden kanssa.

Pigmenttiteollisuudessa sitä käytetään raaka-aineena kromia sisältävien läpäisevien väriaineiden valmistukseen ja sekametallioksidifaaseihin perustuvissa pigmenteissä. Sitä käytetään myös maaliväriaineena kelojen päällystämiseen.

Sen hydraatilla on läpinäkyvyys, joka mahdollistaa moniteknisten viimeistelyaineiden formuloinnin autoteollisuudessa (autojen metallipinnoitteet).

Ainutlaatuisen ominaisuutensa vuoksi heijastaa infrapunasäteilyä (IR) samalla tavalla kuin klorofylli kasveissa, infrapunavalossa se näyttää lehvistöltä. Tästä syystä sitä käytetään laajalti naamiointimaaleissa tai pinnoitteissa sotilaskäyttöön.

Koruissa

Sitä käytetään väriaineena synteettisiin jalokivet. Kun Kr ₂ O ₃ tuodaan epäpuhtautena osaksi kidehilan α-Al ₂ O ₃, kuten puolijalokivet mineraali rubiini, väri on punainen sijasta vihreä.

Sitä käytetään myös hioma- ja kiillotusaineena sen korkean kovuuden ja hankausominaisuuksien vuoksi.

Kemiallisten reaktioiden katalysoinnissa

Alumiinioksidilla (Al ₂ O ₃) tai muilla oksidilla tuettuna sitä käytetään orgaanisessa kemiassa katalysaattorina, esimerkiksi estereiden tai aldehydien hydrauksessa alkoholien muodostamiseksi ja hiilivetyjen syklisoinnissa. Se katalysoi reaktiota typen (N ₂) vedyllä (H ₂), jolloin muodostuu ammoniakkia (NH ₃).

Koska sen hapetus-pelkistys-kapasiteetin, joka toimii yhdessä kromi (VI) oksidi, sillä on tärkeä rooli dehydraus alkaanien CO ₂ on tuottaa propeenin ja isobuteenin, koska deaktivointi-uudelleenaktivointi sykli katalyytti on helposti suoritettavissa. Sitä käytetään myös katalysaattorina epäorgaanisessa kemiassa.

Kromin valmistuksessa

Sitä käytetään puhtaan kromimetallin aluminotermisessä tuotannossa. Tätä varten se on lämmitettävä 1000 ºC: seen raekoon kasvattamiseksi.

Kromimetallin valmistus kromi (III) oksidin aluminotermisellä pelkistyksellä. Rando Tuvikene. Lähde: Wikipedia Commons

Magneettisissa materiaaleissa

Sitä on lisätty pieninä määrinä ääni- ja videonauhojen magneettisiin materiaaleihin, mikä antaa äänipuhdistimille itsepuhdistuvan vaikutuksen.

Viimeaikaiset innovaatiot

Pigmenttejä, joilla parantunut heijastavuus lähi-infrapuna on saatu seostamalla Kr ₂ O ₃ nanohiukkasia suolojen kanssa kuuluvat elementit harvinaisten maametallien ryhmä, kuten lantaani ja praseodyymi.

Nostamalla näiden elementtien pitoisuutta, lähellä oleva infrapuna-auringon heijastuskyky kasvaa vaikuttamatta Cr ₂ O ₃ -pigmentin vihreään väriin.

Tämä mahdollistaa sen, että seostetun Kr ₂ O ₃ on luokiteltava niin "kylmä" pigmentti, koska se on sopiva ohjaamaan lämmön kertymistä.

Kattoihin, autoihin ja verhoiluihin saadaan muun muassa IR-auringonvalon heijastuskyky, joka antaa mahdollisuuden vähentää huomattavasti ympäristön lämmön nousua.

Viitteet

1. Cotton, F. Albert ja Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kehittynyt epäorgaaninen kemia. Neljäs painos. John Wiley & Sons.
2. Kirk-Othmer (1994). Kemiallisen tekniikan tietosanakirja. Osa 19. Neljäs painos. John Wiley & Sons.
3. Ullmannin teollisuuskemian tietosanakirja. (1990). Viides painos. Volyymit A7 ja A20. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
4. Amerikkalaiset elementit. (2019). Kromi (III) oksidi. Palautettu osoitteesta americanelements.com.
5. Kansallinen lääketieteellinen kirjasto. (2019). Kromi (III) oksidi. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. Dorfman, Mitchell R. (2012). Lämpöpinnoitteet. Materiaalien ympäristöhajoamisen käsikirja. Luku 19. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
7. Takehira, K. et ai. (2004). CO ₂ Propaanin dehydraus yli Kr-MCM-41 Catalyst. Pinnatieteiden ja katalyytin tutkimuksissa 153. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
8. Selvam Sangeetha et ai. (2012). Kromi (III) oksidinanohiukkasista saatavat toiminnalliset pigmentit. Väriaineet ja pigmentit 94 (2012) 548-552. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.