CINK KROMAT: STRUKTURA, LASTNOSTI, PRIDOBIVANJE, UPORABE - KEMIJA - 2026

Cinkovega kromata ali cinkov kromat je anorganska spojina, sestavljena iz naslednjih elementov: cink (Zn), kroma (Cr) in kisika (O). Ima ione Zn ²⁺ in CrO ₄ ^2- . Njegova kemijska formula je ZnCrO ₄ .

Izraz „cinkov kromat“ komercialno označuje tri spojine z različno molekularno strukturo: (a) sam cinkov kromat ZnCrO ₄ , (b) osnovni cinkov kromat ZnCrO ₄ • 4Zn (OH) ₂ in (c ) osnovni kromat cinka in kalija 3ZnCrO ₄ • Zn (OH) ₂ • K ₂ CrO ₄ • 2H ₂ O.

Struktura cinkovega kromata. Avtor: Marilú Stea.

Uporablja se predvsem v barvah ali temeljnih premazih, ki ščitijo kovine pred korozijo. Za to se meša z barvami, laki in polimeri, ki jih nato nanesemo na površino kovin.

Uporablja se tudi pri dekorativnih in zaščitnih barvah, doseženih z drugimi kromati in kislinami, ki prekrivajo različne predmete, kot so orodje. Služi tudi za zadrževanje električne prevodnosti kovinskih delov.

Uporablja se kot katalizator pri reakcijah hidrogeniranja (dodajanje vodika) v organskih spojinah. Je del pigmentov, ki so se prej uporabljali v umetniških slikah.

Je material, ki povzroča raka, in to zato, ker ima kromat krom v +6 oksidacijskem stanju.

Struktura

Cinkov kromat ZnCrO ₄ je rumena spojina. Avtor: Marilú Stea.

Cinkov kromat je ionska spojina, ki jo tvorita cinkov cation Zn ²⁺ in kromatski anion CrO ₄ ^2- . Slednji je sestavljen iz kroma z valenco +6 (heksavalentni krom, Cr ⁶⁺ ) in štirimi kisikovimi atomi z oksidacijskim stanjem -2.

Ion Zn ²⁺ ima naslednjo elektronsko strukturo:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ .

Šestovalentni krom ima na svojih elektronskih orbitalih naslednje oblike:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ .

Obe strukturi sta zelo stabilni, saj sta orbitali končani.

Nomenklatura

• Cink kromat
• Cinkova sol s kromovo kislino
• Cink rumeno (čeprav se ta izraz nanaša tudi na druge spojine, ki vsebujejo ZnCrO ₄ ).

Lastnosti

Fizično stanje

Limonino rumena ali rumena kristalna trdna snov. Kristali v obliki prizm.

Molekularna teža

181,4 g / mol

Tališče

316 ° C

Gostota

3,40 g / cm ³

Topnost

Slabo topen v vodi: 3,08 g / 100 g H ₂ O. Lahko se raztopi v kislinah in v tekočem amoniaku. Netopen v acetonu.

pH

Po nekaterih virih so njegove vodne raztopine kisle.

Kemijske lastnosti

Je močno oksidativna spojina, zato lahko reagira z reducirnimi snovmi, ustvarja toploto. Med snovmi, s katerimi lahko reagira, so organske, kot so cianidi, estri in tiocianati. Prav tako lahko napade nekatere kovine.

V vodni raztopini kromatni ion predstavlja različne ravnotežje, odvisno od pH in tvori različne vrste.

Kromatske vrste

Nad pH 6 je prisoten kromatni ion CrO ₄ ^2- (rumene barve); med pH 2 in pH 6 ion HCrO ₄ ^- in dikromat Cr ₂ O ₇ ^2- (oranžno-rdeče barve) sta v ravnovesju ; pri pH nižjem od 1 je glavna vrsta H ₂ CrO ₄ .

Ko cinkov (II) kation dodamo v teh vodnih raztopin, ZnCrO ₄ oborin .

Stanja so naslednja:

HCrO ₄ ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ⁺

H ₂ CrO ₄ ⇔ HCrO ₄ ^- + H ⁺

Cr ₂ O ₇ ^2- + H ₂ O ⇔ 2 HCrO ₄ ^-

V osnovnem mediju se zgodi naslednje:

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

HCrO ₄ ^- + OH ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ₂ O

ZnCrO ₄ ne reagira hitro z zrakom ali vodo.

Pridobitev

Lahko nastane z reakcijo vodnega cinkovega oksida ali hidroksidnega blata z raztopljeno kromatsko soljo in nato nevtralizacijo.

Industrijsko se uporablja postopek Cronak, pri katerem je kovinska kovina potopljena v raztopino natrijevega dikromata (Na ₂ Cr ₂ O ₇ ) in žveplene kisline (H ₂ SO ₄ ).

Pripravimo ga lahko tudi tako, da ga oborimo iz raztopin, v katerih so raztopljene cinkove in kromatne soli:

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

Prijave

Pri zaščiti s kovinami

V metalurški industriji se uporablja predvsem v osnovnih barvah (pripravljalna barva ali začetni premaz), nanesenih na kovine, na katere zagotavlja odpornost proti koroziji.

Uporablja se kot pigment v barvah in lakih, vstavljen v matrico organskega polimera.

Ta vrsta barve se nanaša na cevovode, cisterne za nafto, jeklene konstrukcije, kot so mostovi, stolpi za prenos moči in avtomobilske dele, da zavirajo korozijo.

Jeklene konstrukcije mostov so pred končnim lakiranjem pobarvane z bazo cinkovega kromata, da jih zaščitimo pred korozijo. Avtor: オ ギ ク ボ マ ン サ ク. Vir: Pixabay.

Pasivacija

Ugotovljeno je tudi, da ščitijo kovinske sestavine, prevlečene s cinkom, ki so pasivirane z uporabo kromatov alkalnih kovin. Pasivizacija je sestavljena iz izgube kemične reaktivnosti pod določenimi okoljskimi pogoji.

Ti premazi služijo tudi kot dekorativni zaključki in ohranjajo električno prevodnost. Običajno jih uporabljamo za vsakdanje predmete, kot so orodja, prepoznamo pa jih lahko po rumeni barvi.

Nekatera orodja so prevlečena s cinkovim kromatom. Avtor: Duk. Vir: Wikimedia Commons.

Kako deluje

Nekateri raziskovalci so ugotovili, da je lahko zaščita cinkovega kromata pred korozijo zaradi dejstva, da zavira rast gliv. Na ta način preprečuje poslabšanje antikorozivnega premaza.

Druge študije kažejo, da bi bil antikorozijski učinek lahko posledica dejstva, da spojina pospeši tvorbo zaščitnih oksidov na kovinah.

Antikorozivni cink kromat temeljni premaz za zaščito kovinskih površin. 水水 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Vir: Wikimedia Commons.

V katalizi reakcij

Ta spojina je bila uporabljena kot katalizator v različnih kemijskih reakcij, kot hidrogeniranjem ogljikovega monoksida (CO), da dobimo metanol (CH ₃ OH).

Estre lahko pretvorimo v primarne alkohole s hidrogenacijo, pri čemer uporabimo to spojino za pospešitev reakcije.

Po mnenju nekaterih raziskovalcev je njegovo katalitično delovanje posledica dejstva, da trdna snov nima stehiometrične strukture, to je, da odstopa od svoje formule ZnCrO ₄ in je:

Zn _1-x Cr _2-x O ₄

To pomeni, da v strukturi obstajajo pomanjkljivosti, ki energijsko dajejo prednost katalizi.

Druge aplikacije

Najdemo ga v nekaterih oljnih barvilih, uporablja se za tisk, je sredstvo za površinsko obdelavo, uporablja se v talnih oblogah in je reagent v kemičnih laboratorijih.

Prenehane uporabe

Od štiridesetih let prejšnjega stoletja se derivat ZnCrO ₄ , cinkov bakrov kromat, uporablja kot listni fungicid za rastline krompirja.

Rastline krompirja. Avtor: Dirk (Beeki®) Schumacher. Vir: Pixabay.

Ta uporaba je bila odtlej opuščena zaradi strupenosti in škodljivih učinkov spojine.

Na umetniških slikah iz 19. stoletja so ugotovili prisotnost zapletene soli cinkovega kromata, 4ZnCrO ₄ • K ₂ O • 3H ₂ O (hidriran cink in kalijev kromat), ki je rumen pigment, imenovan limonino rumen.

Tveganja

Čeprav ni gorljiv, pri segrevanju oddaja strupene pline. Lahko eksplodira, če je v stiku z reducirnimi snovmi ali organskimi materiali.

Prah draži oči in kožo, kar povzroča alergijsko reakcijo. Vdihavanje povzroči draženje nosu in grla. Vpliva na pljuča, povzroča kratko sapo, bronhitis, pljučnico in astmo.

Zaužitje vpliva na prebavni trakt, jetra, ledvice, osrednji živčni sistem, povzroči krvni obtok in poškoduje imunski sistem.

Generator raka

Je potrjeno rakotvorno, povečuje tveganje za raka pljuč in nosne votline. Strupeno je za celice (citotoksično) in škoduje tudi kromosomom (genotoksično).

Cink kromat povzroča pljučni in dihalni rak. Avtor: OpenClipart-Vectors. Vir: Pixabay.

Ugotovljeno je bilo, da toksičnost in rakotvornost te spojine povzroča predvsem delovanje kroma v stanju oksidacije +6. Vendar prisotnost cinka daje izdelku netopnost in to vpliva tudi na škodo, ki jo povzroči.

Vplivi na okolje

Je zelo strupen za živali in vodno življenje, saj povzroča škodljive učinke, ki trajajo sčasoma. Ta kemikalija se lahko kopiči v celotni prehranski verigi.

Zaradi vseh teh razlogov procese, ki vključujejo kromate (heksavalentni krom), urejajo svetovne zdravstvene organizacije in jih nadomeščajo alternativne tehnike brez tega iona.

Reference

1. Ameriška nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Cink kromat. Obnovljeno iz pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (urednik) (2003). CRC Priročnik za kemijo in fiziko. 85 ^th CRC Press.
3. Xie, H. in sod. (2009). Cink kromat povzroča nestabilnost kromosomov in dvojni prelom DNK v človeških pljučnih celicah. Toxicol Appl Pharmacol 2009, 1. februarja; 234 (3): 293-299. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.
4. Jackson, RA et al. (1991). Katalitična aktivnost in okvarjena struktura cinkovega kromata. Catal Lett 8, 385–389 (1991). Obnovljeno s povezave.springer.com.
5. Yahalom, J. (2001). Metode protikorozijske zaščite. V Enciklopediji materialov: znanost in tehnologija. Pridobljeno od sciencedirect.com.
6. Stranger-Johannessen, M. (1988). Antimikrobni učinek pigmentov v korozijsko zaščitnih barvah. V Houghton DR, Eggins, HOW (eds) Biodeterioration 7. Obnovljeno iz link.springer.com.
7. Barrett, AGM (1991). Zmanjšanje. V celoviti organski sintezi. Pridobljeno od sciencedirect.com.
8. Thurston, HW in sod. (1948). Kromati kot krompirjevi fungicidi. American Potato Journal 25, 406-409 (1948). Obnovljeno s povezave.springer.com.
9. Lynch, RF (2001). Cink: zlitine, termokemijska obdelava, lastnosti in aplikacije. V Enciklopediji materialov: znanost in tehnologija. Pridobljeno od sciencedirect.com.
10. Ramesh Kumar, AV in Nigam, RK (1998). Mössbauerjeva spektroskopska študija korozijskih produktov pod temeljnim premazom, ki vsebuje antikorozivne pigmente. J Radioanal Nucl Chem 227, 3-7 (1998). Obnovljeno s povezave.springer.com.
11. Otero, V. in sod. (2017). Barij, cink in stroncij rumene v oljnih slikah poznega 19. do začetka 20. stoletja. Herit Sci 5, 46 (2017). Pridobljeno iz heritagesciencejournal.springeropen.com.
12. Cotton, F. Albert in Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četrta izdaja. John Wiley & Sons.
13. Wikipedija (2020). Cink kromat. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org.
14. Wikipedija (2020). Premaz za pretvorbo kromata. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org.