CINK KROMAT: STRUKTURA, SVOJSTVA, DOBIVANJE, UPORABE - KEMIJA - 2025

Cink kromat ili cink kromat je anorganski spoj koji se sastoji od elemenata cinka (Zn), krom (Cr), kisika (O). Ima ione Zn ²⁺ i CrO ₄ ^2-. Njegova kemijska formula je ZnCrO ₄.

Izraz "cink kromat" komercijalno služi za označavanje tri spoja različite molekularne strukture: (a) sam cink kromat ZnCrO ₄, (b) osnovni cink kromat ZnCrO ₄ • 4Zn (OH) ₂, i (c) osnovni kromat cinka i kalija 3ZnCrO ₄ • Zn (OH) ₂ • K ₂ CrO ₄ • 2H ₂ O.

Struktura cinkovog kromata. Autor: Marilú Stea.

Koristi se uglavnom u bojama ili prajmerima koji štite metale od korozije. Za to se miješa s bojama, lakovima i polimerima koji se zatim nanose na površinu metala.

Također se koristi u ukrasnim i zaštitnim oblogama koje se postižu drugim kromatima i kiselinama koje prekrivaju razne predmete poput alata. Služi i za zadržavanje električne vodljivosti metalnih dijelova.

Koristi se kao katalizator u reakcijama hidrogeniranja (dodavanje vodika) u organskim spojevima. Dio je pigmenata koji su se nekada koristili u umjetničkim slikama.

To je materijal koji uzrokuje rak, a to je zbog toga što kromat ima krom u +6 oksidacijskom stanju.

Struktura

Cink kromat ZnCrO ₄ je žuti spoj. Autor: Marilú Stea.

Cink kromat je ionski spoj nastaje cinkov kation Zn ²⁺ te se kromata anion HRV ₄ ^2-. Potonji se sastoji od kroma s valentnošću +6 (šesterovalentni krom, Cr ⁶⁺) i četiri atoma kisika s oksidacijskim stanjem -2.

Ion Zn ²⁺ ima sljedeću elektroničku strukturu:

1s ², 2s ² 2p ⁶, 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰.

Sa svoje strane, šesterovalentni krom ima sljedeće elektronike u svojim elektronskim orbitalima:

1s ², 2s ² 2p ⁶, 3s ² 3p ⁶.

Obje su strukture vrlo stabilne jer su orbitale dovršene.

Nomenklatura

• Cink kromat
• Cink sol kromove kiseline
• Cink žuto (iako se ovaj izraz odnosi i na ostale spojeve koji sadrže ZnCrO ₄).

Svojstva

Psihičko stanje

Limunsko žuta ili žuta kristalna krutina. Kristali u obliku prizmi.

Molekularna težina

181,4 g / mol

Talište

316 ºC

Gustoća

3,40 g / cm ³

Topljivost

Slabo topljiv u vodi: 3,08 g / 100 g H ₂ O. Lako se otapa u kiselinama i u tekućem amonijaku. Netopljivo u acetonu.

pH

Prema nekim izvorima, njegove vodene otopine su kisele.

Kemijska svojstva

To je snažno oksidirajući spoj, tako da može reagirati s redukcijskim tvarima, stvarajući toplinu. Među tvarima s kojima može reagirati su i organske tvari, poput cijanida, estera i tiocijanata. Može napasti i neke metale.

U vodenoj otopini kromatni ion predstavlja različite ravnoteže ovisno o pH vrijednosti i formira različite vrste.

Kromatske vrste

Iznad pH 6, kromat ion HRV ₄ ^2- (žute boje) je prisutan; između pH 2 i pH 6, ion HCrO ₄ ^- i dikromat Cr ₂ O ₇ ^2- (narančasto-crvena) u ravnoteži, pH niži od 1 glavnih vrsta H ₂ CrO ₄.

Kada se ovim vodenim otopinama doda kation cink (II), ZnCrO ₄ taloži.

Stanja su sljedeća:

HCrO ₄ ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ⁺

H ₂ CrO ₄ ⇔ HCrO ₄ ^- + H ⁺

Cr ₂ O ₇ ^2- + H ₂ O ⇔ 2 HCrO ₄ ^-

U osnovnom mediju događa se:

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

HCrO ₄ ^- + OH ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ₂ O

ZnCrO ₄ ne reagira brzo sa zrakom ili vodom.

dobivanje

Može se proizvesti reakcijom vodenog cinkovog oksida ili hidroksidnog mulja s otopljenom kromatskom soli i zatim neutralizacijom.

Industrijski, postupak Cronak koristi u kojoj cink metal je uronjen u otopini natrijevog dikromata (Na ₂ Cr ₂ O ₇) i sulfatne kiseline (H ₂ SO ₄).

Može se pripremiti i taloženjem iz otopina u kojima su otopljene cinkove i kromatske soli:

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

Prijave

U zaštiti metala

U metalurškoj industriji koristi se uglavnom u osnovnim bojama (pripremna boja ili početna prevlaka) nanesenim na metale kojima pruža otpornost na koroziju.

Koristi se kao pigment u bojama i lakovima, ubačen u matricu organskog polimera.

Ova vrsta boje nanosi se na cjevovode, tankere za naftu, čelične konstrukcije poput mostova, tornjeva za prijenos energije i automobilskih dijelova kako bi se spriječila korozija.

Čelične konstrukcije mostova obojene su bazom od cinkovog kromata prije završnog slikanja kako bi se zaštitile od korozije. Autor: オ ギ ク ボ マ ン サ ク. Izvor: Pixabay.

pasivnost

Otkriveno je i da štiti pocinčane metalne komponente koje su pasivirane kromatima alkalnih metala. Pasivizacija se sastoji od gubitka kemijske reaktivnosti u određenim uvjetima okoliša.

Ovi premazi služe i kao ukrasni završni slojevi te zadržavaju električnu vodljivost. Obično se primjenjuju na svakodnevne predmete kao što su alati i mogu se prepoznati po žutoj boji.

Neki alati obloženi su cinkovim kromatom. Autor: Duk. Izvor: Wikimedia Commons.

Kako radi

Neki su istraživači otkrili da bi zaštita cinkovog kromata od korozije metala mogla biti posljedica činjenice da inhibira rast gljivica. Na taj način sprječava propadanje antikorozivnog premaza boje.

Ostala istraživanja pokazuju da bi antikorozivni učinak mogao biti posljedica činjenice da spoj ubrzava stvaranje zaštitnih oksida na metalima.

Antikorozivni cink kromat temeljni premaz za zaštitu metalnih površina. 水水 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Izvor: Wikimedia Commons.

U katalizi reakcija

Ovaj spoj je korišten kao katalizator u raznim kemijskim reakcijama, kao što je hidrogeniranje ugljični monoksid (CO), za dobivanje metanola (CH ₃ OH).

Esteri se mogu hidrogenacijom pretvoriti u primarne alkohole, koristeći ovaj spoj da se ubrza reakcija.

Prema nekim istraživačima, njegovo katalitičko djelovanje je posljedica činjenice da krutina nema stehiometrijsku strukturu, tj. Odstupa od svoje formule ZnCrO ₄ i radije je:

Zn _1-x Cr _2-x O ₄

To znači da u strukturi postoje nedostaci koji energetski pogoduju katalizi.

Ostale aplikacije

Nalazi se u nekim masnim bojama, koristi se za tisak, to je sredstvo za površinsku obradu, nanosi se u podne obloge i reagent je u kemijskim laboratorijima.

Prekinute uporabe

Od 1940-ih, derivat ZnCrO ₄, cinkov bakreni kromat, koristi se kao foliarni fungicid za biljke krumpira.

Biljke krumpira. Autor: Dirk (Beeki®) Schumacher. Izvor: Pixabay.

Otada je upotreba napuštena zbog toksičnosti i štetnih učinaka spoja.

U umjetničkim slikama iz 19. stoljeća utvrđeno je prisustvo složene soli cinkovog kromata, 4ZnCrO ₄ • K ₂ O • 3H ₂ O (hidratizirani cink i kalijev kromat), žuti pigment koji se zove limunsko žuto.

rizici

Iako nije zapaljiv, pri zagrijavanju emitira otrovne plinove. Može eksplodirati ako dođe u kontakt s reducentima ili organskim materijalima.

Prašina nadražuje oči i kožu izazivajući alergijsku reakciju. Udisanje uzrokuje iritaciju nosa i grla. Utječe na pluća, izaziva kratkoću daha, bronhitis, upalu pluća i astmu.

Njegovo gutanje utječe na probavni trakt, jetru, bubrege, središnji živčani sustav, stvara cirkulacijski kolaps i oštećuje imunološki sustav.

Generator raka

To je potvrđeni kancerogen, povećava rizik od raka pluća i nosne šupljine. Toksičan je za stanice (citotoksičan) i oštećuje kromosome (genotoksične).

Cink kromat uzrokuje rak pluća i dišnog sustava. Autor: OpenClipart-Vectors. Izvor: Pixabay.

Utvrđeno je da je toksičnost i karcinogenost ovog spoja uglavnom uzrokovana djelovanjem kroma u stanju oksidacije +6. Međutim, prisutnost cinka daje nerastvorljivost proizvoda i to također utječe na štetu koju stvara.

Učinci na okoliš

Vrlo je otrovno za životinje i život vode, uzrokujući štetne učinke koji traju s vremenom. Ta se kemikalija može bioakumulirati u cijelom prehrambenom lancu.

Iz svih ovih razloga, procese koji uključuju kromate (šesterovalentni krom) reguliraju svjetske zdravstvene organizacije i zamjenjuju ih alternativnim tehnikama bez iona.

Reference

1. Američka nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Cink kromat. Oporavak od pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (urednik) (2003). CRC Priručnik za kemiju i fiziku. 85 ^-og CRC Press.
3. Xie, H. i sur. (2009). Cink kromat izaziva nestabilnost kromosoma i razbijanje dvostrukih DNA u stanicama ljudskih pluća. Toxicol Appl Pharmacol 2009. 1. veljače; 234 (3): 293-299. Oporavak od ncbi.nlm.nih.gov.
4. Jackson, RA i sur. (1991). Katalitička aktivnost i struktura defekta cinkov kromat. Catal Lett 8, 385-389 (1991). Oporavak s linka.springer.com.
5. Yahalom, J. (2001). Metode zaštite od korozije. U Enciklopediji materijala: Znanost i tehnologija. Oporavljeno od sciencedirect.com.
6. Stranger-Johannessen, M. (1988). Antimikrobni učinak pigmenata u bojama protiv korozije. U Houghton DR, Eggins, HOW (izd.) Biodeterioracija 7. Preuzeto s link.springer.com.
7. Barrett, AGM (1991.). Smanjenje. U sveobuhvatnoj organskoj sintezi. Oporavljeno od sciencedirect.com.
8. Thurston, HW i sur. (1948). Kromatiraju kao krumpirski fungicidi. American Potato Journal 25, 406-409 (1948). Oporavak s linka.springer.com.
9. Lynch, RF (2001). Cink: legiranje, termokemijska obrada, svojstva i primjena. U Enciklopediji materijala: Znanost i tehnologija. Oporavljeno od sciencedirect.com.
10. Ramesh Kumar, AV i Nigam, RK (1998). Mössbauerova spektroskopska studija proizvoda korozije ispod temeljnog premaza koji sadrži antikorozivne pigmente. J Radioanal Nucl Chem 227, 3-7 (1998). Oporavak s linka.springer.com.
11. Otero, V. i sur. (2017). Barij, cink i stroncij žute u uljnim slikama s kraja 19. i početka 20. stoljeća. Herit Sci 5, 46 (2017). Oporavak od heritagesciencejournal.springeropen.com.
12. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četvrto izdanje. John Wiley & Sinovi.
13. Wikipedija (2020). Cink kromat. Oporavilo s en.wikipedia.org.
14. Wikipedija (2020). Premaz za pretvorbu kromata. Oporavilo s en.wikipedia.org.