Estrutura do ácido crômico, propriedades, obtenção, usos

Ele ácido crômico ou h₂Cro₄ O ácido associado ao óxido de cromo (VI) ou óxido cro crômico é teoricamente₃. Essa denominação se deve ao fato de que nas soluções aquosas ácidas do óxido crômico a espécie h₂Cro₄ Está presente com outras espécies de cromo (vi).

Óxido crômico₃ Também é chamado de ácido crômico anidro. O cro₃ É um sólido marrom avermelhado ou roxo que é obtido ao tratar soluções de dicromato de potássio k₂Cr₂QUALQUER₇ Com ácido sulfúrico H₂SW₄.

Esmagamentos de óxido crômico₃ Em um caldeirão. Rando Tuikene [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)]. Fonte: Wikipedia Commons.

As soluções aquosas de óxido crômico experimentam um equilíbrio de certas espécies químicas cuja concentração depende do pH da solução. PH básico predominam íons cromatos cro₄^2-, Enquanto os íons ácidos hcro predominam₄^- e cr dicromato₂QUALQUER₇^2-. Estima -se que o ácido ácido também esteja presente no ácido crômico H₂Cro₄.

Devido ao seu grande poder de oxidação, as soluções de ácido crômico são usadas na química orgânica para realizar reações de oxidação. Eles também são usados ​​em processos eletroquímicos para tratar metais, para que adquiram resistência à corrosão e desgaste.

Certos materiais poliméricos também são tratados com ácido crômico para melhorar sua adesão a metais, pinturas e outras substâncias.

As soluções de ácido crômico são altamente perigosas para humanos e a maioria dos animais e para o meio ambiente. Por esse motivo, os processos líquidos ou sólidos resíduos onde o ácido crômico é usado são tratados para eliminar o cromo (VI) ou para recuperar todo o cromo atual e regenerar o ácido crômico para reutilizá -lo.

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Estrutura

A molécula de ácido crômico H₂Cro₄ É formado por um cro -cro -íon₄^2- e dois íons de hidrogênio H⁺ Unido a isso. No íon cromato, o elemento de cromo está em um estado de oxidação de +6.

A estrutura espacial do íon cromato é tetraédrica, onde o cromo está no centro e o oxigênio ocupa os quatro vértices do tetraedro.

No ácido crômico, os átomos de hidrogênio estão próximos a um oxigênio. Das quatro ligações de cromo com os átomos de oxigênio, dois são duplos e dois são simples, pois eles têm os hidrogênios unidos a eles.

Estrutura do ácido crômico H₂Cro₄ onde a forma tetraédrica de cromato e suas ligações duplas são observadas. Neuroteker [domínio público]. Fonte: Wikipedia Commons.

Por outro lado, óxido cro -croomico₃ Possui um átomo de cromo de oxidação +6 cercado por apenas três átomos de oxigênio.

Nomenclatura

- Ácido crômico h₂Cro₄

- Ácido tetraoxocrômico h₂Cro₄

- Óxido crômico (ácido crômico anidro) CRO₃

- Trioxido de cromo (ácido crômico anidro) CRO₃

Propriedades

Estado físico

Ácido anidro -hidro ou óxido crômico é um sólido cristalino de roxo a vermelho

Peso molecular

Cro₃: 118,01 g/mol

Ponto de fusão

Cro₃: 196 ºC

Acima do seu ponto de fusão, está termicamente instável, perde oxigênio (é reduzido) para dar óxido de cromo (III) CR₂QUALQUER₃. Se decompõe em aproximadamente 250 ºC.

Densidade

Cro₃: 1,67-2,82 g/cm³

Solubilidade

O cro₃ É muito solúvel em água: 169 g/100 g de água a 25 ºC.

É solúvel em ácidos minerais, como sulfúrico e nítrico. Álcool solúvel.

Outras propriedades

O cro₃ É muito higroscópico, seus cristais são deliciosos.

Quando o CRO₃ Ele se dissolve em formas de água fortemente ácidas.

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É um oxidante muito poderoso. Oxy matéria vigorosamente orgânica em quase todas as suas formas. Ataca o tecido, couro e alguns plásticos. A maioria dos metais também ataca.

É fortemente venenoso e muito irritante devido ao seu alto potencial oxidante.

Química de soluções aquosas onde o ácido crômico está presente

Óxido crômico₃ Se dissolve rapidamente na água. Em solução aquosa, o cromo (VI) pode existir em diferentes formas iônicas.

Um pH> 6,5 ou em solução alcalina cromo (vi) adquire a forma de íons cromato₄^2- amarelo.

Se o pH diminuir (1 < pH < 6,5) el cromo (VI) forma principalmente el ion HCrO₄^- , que pode dimerizar para ion dicromato cr₂QUALQUER₇^2-, E a solução se torna laranja. A pH entre 2,5 e 5,5, as espécies predominantes são hcro₄^- e cr₂QUALQUER₇^2-.

Estrutura de íons de dicromato Cr₂QUALQUER₇^2- que fica ao lado de dois íons Na Sodium NA⁺. Capacio [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)]. Fonte: Wikipedia Commons.

Os saldos que ocorrem nessas soluções quando o pH diminui são os seguintes:

Cro₄^2- (íon cromato) + h⁺ ⇔ Hcro₄^-

Hcro₄^- + H⁺ ⇔ h₂Cro₄ (ácido crômico)

2hcro₄^- ⇔ cr₂QUALQUER₇^2- (Íons de dicromato) + h₂QUALQUER

Esses saldos ocorrem apenas se o ácido adicionado para diminuir o pH for₃ ou hclo₄, porque com outros ácidos diferentes compostos são formados.

As soluções ácidas do dicromato são agentes oxidantes muito energéticos. Mas em soluções alcalinas, o íon cromato é muito menos oxidante.

Obtenção

De acordo com as fontes consultadas, uma das maneiras de obter o óxido cro crômico₃, Isso consiste em adicionar ácido sulfúrico a uma solução aquosa de dicromato de sódio ou potássio, formando um precipitado vermelho-laranja.

Óxido crômico hidratado ou ácido crômico. HIMSTAKAN [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)]. Fonte: Wikipedia Commons.

Ácido crômico h₂Cro₄ É encontrado em soluções aquosas de óxido crômico em meio ácido.

Utiliza o ácido crômico

Na oxidação de compostos químicos

Devido à sua capacidade de oxidação fortemente, o ácido crômico tem sido usado há muito tempo e com sucesso para oxidar compostos orgânicos e inorgânicos.

Among innumerable examples are the following: It allows oxidizing primary alcohols to aldehydos and these to carboxylic acids, alcohols secondary to ketones, toluene to benzoic acid, ethylbenzene to acetophenone, trifenylmetano to trifenylcarbinol, formic acid a co -co₂, ácido oxálico para CO₂, ácido lático para acetaldeído e co₂, Fé ferrosa²⁺ Uma fé férrica fé³⁺, iodeto de íons para iodo, etc.

Permite a conversão de computação nitrosa em nitro-compostos, sulfídios em sulfonas. Ele intervém na síntese de cetonas baseadas em alcenos, pois oxidou os alcenos hidroborados em cetonas.

Compostos muito resistentes a oxidantes usuais, como oxigênio ou₂ ou peróxido de hidrogênio H₂QUALQUER₂, Eles são oxidados por ácido crômico. Este é o caso de certas bastações heterocíclicas.

Em processos de anodização de metal

A anodização do ácido crômico é um tratamento eletroquímico que se aplica ao alumínio para protegê -lo por muitos anos de oxidação, corrosão e desgaste.

O processo de anodização envolve a formação eletroquímica de uma camada de óxido de alumínio ou alumina no metal. Esta camada é então selada em água quente, que é alcançada pela conversão em óxido de alumínio tri -hidratado.

A camada de óxido selada é espessa, mas é estruturalmente fraca e não é muito satisfatória para os sindicatos adesivos subsequentes. No entanto, adicionando uma pequena quantidade de ácido crômico à água de vedação, é desenvolvida uma superfície que pode formar boas ligações.

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O ácido crômico na água de vedação dissolve parte da estrutura celular do tipo grosso e deixa um fino, forte, firmemente preso ao óxido de alumínio, ao qual os adesivos grudam e formam articulações fortes e duradouras.

Anodização com ácido crômico também se aplica ao titânio e suas ligas.

Em tratamentos de conversão química

O ácido crômico é usado em processos de revestimento metálico por conversão química.

Durante esse processo, os metais são submersos em soluções de ácido crômico. Isso reage e dissolve parcialmente a superfície depositando ao mesmo tempo uma fina camada de compostos de cromo complexos que interagem com o metal base.

Este processo é chamado de revestimento de conversão cromat ou cromo de conversão.

Os metais que geralmente são submetidos ao cromo de conversão são vários tipos de aço, como aço carbono, aço inoxidável e aço revestido de zinco, e vários metais não ferrosos, como ligas de magnésio, ligas de lata, ligas de alumínio, cobre, cádmio, manganês e prata.

Este tratamento fornece resistência à corrosão e brilho ao metal. Um pH mais alto do processo maior resistência à corrosão. A temperatura acelera a reação ácida.

O revestimento de várias cores pode ser aplicado, como azul, preto, dourado, amarelo e transparente. Ele também fornece uma melhor adesão à superfície metálica em relação a pinturas e adesivos.

Em superfície erodida ou picada

As soluções de ácido crômico são usadas na preparação da superfície de material termoplástico, polímeros termoestíveis e elastômeros para revestimento posterior com pinturas ou adesivos.

O h₂Cro₄ alcança um efeito na química da superfície e em sua estrutura, porque ajuda a aumentar sua aspereza. A combinação de mordidas e oxidação aumenta a penetração de adesivos e pode até causar mudanças nas propriedades do polímero.

Foi usado para corroer polietileno ramificado de baixa densidade, alta densidade e polipropileno linear polietileno.

É muito usado na indústria de eletro-recepção ou galvanoplastia para facilitar a adesão de polímero de metal.

Em vários usos

O ácido crômico é usado como conservante de madeira, também em materiais magnéticos e para reações químicas catálise.

Recuperação de ácido crômico

Existem muitos processos que usam ácido crômico e geram correntes ou resíduos que contêm cromo (III) que não podem ser descartados porque possuem íons cromados (VI) que são muito tóxicos ou reutilizados porque a concentração de íons cromato é muito baixa.

Sua disposição requer a redução química dos cromatos ao cromo (III), seguido de hidróxido e precipitação de filtração, que gera custos adicionais.

Por esse motivo, vários métodos foram estudados para remover e recuperar cromatos. Aqui estão alguns deles.

Através do uso de resinas

Por muitos anos, resinas de troca iônica para tratamento de água contaminadas com cromats foram usadas. Este é um dos tratamentos aprovados pela Agência de Proteção Ambiental dos EUA, ou EPA (acrônimo para inglês Agência de Proteção Ambiental).

Este método permite a recuperação do ácido crômico concentrado, pois é regenerado novamente da resina.

As resinas podem ser base fortes ou fracas. Em resinas fortemente básicas, o cromato pode ser removido como íons hcro₄^- e cr₂QUALQUER₇^2- Eles são trocados com íons oh^- e cl^-. Em resinas fracamente básicas, por exemplo, sulfato, os íons são trocados com SOS₄^2-.

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No caso de resinas fortemente básicas R- (OH), as reações globais são as seguintes:

2roh + hcro₄^- + H⁺ ⇔ r₂Cro₄ + 2h₂QUALQUER

R₂Cro₄ + 2hcro₄^- 2rhcro₄ + Cro₄^2-

R₂Cro₄ + Hcro₄^- + H⁺ ⇔ r₂Cr₂QUALQUER₇ + H₂QUALQUER

Para cada mol de R₂Cro₄ A conversão de um mol de Cr (VI) da solução é removida, o que torna esse método muito atraente.

Após a remoção dos cromatos, a resina é tratada com uma solução fortemente alcalina para regenerá -los em um lugar seguro. Então os cromatos são convertidos em ácido crômico concentrado para serem reutilizados.

Através da regeneração eletroquímica

Outro método é a regeneração eletroquímica do ácido crômico, que também é uma alternativa muito conveniente. Através deste procedimento, o Chrome (III) é oxidado oxidado ao Chrome (VI). O material do ânodo nesses casos é preferencialmente dióxido de chumbo.

Uso de microorganismos para limpar efluentes com restos de ácido crômico

Um método que foi investigado e ainda está em estudo é o uso de microorganismos presentes naturalmente em certos efluentes contaminados com íons cromados hexavalentes que são o conteúdo das soluções de ácido crômico.

Efluentes nocivos para o meio ambiente. Autor: OpenClipart-Vectors. Fonte: Pixabay.

É o caso de certas bactérias presentes nas águas de águas residuais de bronzeamento. Esses micróbios foram estudados e determinados que são resistentes aos cromatos e também são capazes de reduzir o cromo (VI) ao cromo (III), o que é muito menos prejudicial ao meio ambiente e aos seres vivos.

Por esse motivo, estima -se que eles possam ser usados ​​como um método amigável para a remediação e desintoxicação de efluentes contaminados com ácido crômico permanece.

Riscos de ácido crômico e óxido crômico

O cro₃ Não é combustível, mas pode intensificar a combustão de outras substâncias. Muitas de suas reações podem causar incêndio ou explosão.

O cro₃ E as soluções de ácido crômico são poderosas pele irritante (elas podem causar dermatite), olhos (podem queimá -los) e membranas mucosas (podem causar broncasma) e podem causar as "cavilhas cromadas" assim chamadas no sistema respiratório.

Os compostos cromados (VI), como ácido crômico e óxido crômico, são gravemente tóxicos, mutagênicos e carcinogênicos para a maioria dos seres vivos.

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