Оксид хрома(IV)
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Оксид хрома(IV), Диоксид хрома | |
Другие имена
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.031.470 |
ПабХим CID | |
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| КрО 2 | |
| Молярная масса | 83.9949 g/mol |
| Появление | черные тетраэдрические ферромагнитные кристаллы |
| Плотность | 4,89 г/см 3 |
| Температура плавления | 375 ° C (707 ° F, 648 К) (разлагается) |
| нерастворимый | |
| Структура | |
| Рутил (тетрагональный), tP6 | |
| Р4 2 /мнм, нет. 136 | |
| Опасности | |
| точка возгорания | Невоспламеняющийся |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
МЕХ (Допускается) | СВВ 1 мг/м 3 [2] |
РЕЛ (рекомендуется) | СВВ 0,5 мг/м 3 [2] |
IDLH (Непосредственная опасность) | 250 мг/м 3 [2] |
| Паспорт безопасности (SDS) | КМГС 1310 |
| Родственные соединения | |
Другие катионы | |
Связанный | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Диоксид хрома или оксид хрома(IV) представляет собой неорганическое соединение формулы CrO 2 . Это черное синтетическое магнитное твердое вещество. [3] Когда-то он широко использовался в магнитной ленты эмульсии . [4] С ростом популярности компакт-дисков и DVD-дисков использование оксида хрома (IV) сократилось. Однако он по-прежнему используется в приложениях на лентах данных для систем хранения корпоративного класса. Многие производители оксидов и лент до сих пор считают его одним из лучших когда-либо изобретенных частиц для магнитной записи.
Приготовление и основные свойства
[ редактировать ]CrO 2 впервые был получен Фридрихом Вёлером путем разложения хлорилхлорида . Игольчатый диоксид хрома был впервые синтезирован в 1956 году Норманом Л. Коксом, химиком из EI DuPont , путем разложения триоксида хрома в присутствии воды при температуре 800 К (527 ° C; 980 ° F) и давлении 200 МПа. . Сбалансированное уравнение гидротермального синтеза :
Образующийся магнитный кристалл представляет собой длинный, тонкий, похожий на стекло стержень, идеальный в качестве магнитного пигмента для записывающей ленты. Когда в конце 1960-х годов компания DuPont коммерциализировала его в качестве носителя записи, ему присвоили торговое название Magtrieve .
CrO 2 принимает рутиловую структуру (как и многие диоксиды металлов). Таким образом, каждый центр Cr(IV) имеет октаэдрическую координационную геометрию , а каждый оксид является тригонально-планарным . [3]
Использование
[ редактировать ]
Магнитные свойства кристалла, вытекающие из его идеальной формы, такой как анизотропия , которая обеспечивает высокую коэрцитивную силу и интенсивность остаточной намагниченности , привели к исключительной стабильности и эффективности на коротких длинах волн , и он почти сразу же появился в высококачественных аудиокассетах, используемых в аудиокассетах, для которых характерен высокий отклик. и шипение всегда были проблемой. несовершенной формы В отличие от обычно используемого покрытия из оксида железа , кристаллы диоксида хрома имели идеальную форму и могли быть равномерно и плотно диспергированы в магнитном покрытии, что приводило к более высокому соотношению сигнал/шум в аудиозаписях. Однако для хромовых лент требовалось, чтобы аудиокассетные магнитофоны были оснащены более высоким током смещения (примерно на 50 %), чем тот, который используется оксидом железа для правильного намагничивания частиц ленты. Также была введена новая эквализация (70 мкс ), в которой часть расширенной высокочастотной характеристики заменена на более низкий шум, что привело к 5–6 дБ улучшению отношения сигнал/шум на по сравнению с аудиокассетами с оксидом железа. Эти настройки смещения и эквалайзера позже были перенесены в «хром-эквивалентные». ленты, модифицированные кобальтом , представленные в середине 1970-х годов компаниями TDK , Maxell и другими. Более поздние исследования значительно увеличили коэрцитивную силу частицы за счет легирования или адсорбции редких элементов, таких как иридий, на кристаллическую матрицу или за счет улучшения осевой длины до устаревшей. [ нужны разъяснения ] соотношения. Полученный продукт потенциально мог конкурировать с пигментами на основе металлического железа, но, очевидно, не получил широкого распространения на рынке.
Проблемы
[ редактировать ]Пока производители не разработали новые способы измельчения оксида, кристаллы могли легко разбиться в процессе производства, что приводило к чрезмерному сквозному отпечатку (эху). Выходной сигнал с ленты может упасть примерно на 1 дБ за год. Хотя снижение было равномерным во всем частотном диапазоне, и шум также снизился на такую же величину, сохраняя динамический диапазон, это уменьшение привело к смещению Dolby декодеров шумоподавления , которые были чувствительны к настройкам уровня. Хромированное покрытие было тверже, чем покрытия конкурентов, что привело к обвинениям в чрезмерном износе головки. Хотя изначально лента изнашивала головки из твердого феррита быстрее, чем ленты на основе оксида, на самом деле головки из более мягкого пермаллоя изнашивались медленнее; и износ головок был большей проблемой для головок из пермаллоя, чем для ферритовых головок. После 500 часов работы с ферритовыми головками хромовая лента отполировала зернистую поверхность настолько, что износ больше не был заметным, а края зазора остались острыми и отчетливыми. Из-за страха носить головные уборы и проблем с лицензированием компании DuPont чистые потребительские хромированные ленты оказались в невыгодном положении по сравнению с более популярными лентами Типа II, в которых использовался модифицированный кобальтом оксид железа, но хром был предпочтительным выбором для кассетных выпусков музыкальной индустрии. Из-за своей низкой Хромовая лента при температуре Кюри около 386 К (113 ° C; 235 ° F) пригодна для высокоскоростного термомагнитного копирования аудио- и видеокассет для продажи предварительно записанной продукции на потребительском и промышленном рынках. [5]
Продюсеры
[ редактировать ]DuPont передала лицензию на этот продукт Sony в Японии и BASF В начале 1970-х годов в Германии для регионального производства и распространения. Японские конкуренты разработали аудиокассеты типа II с адсорбцией кобальта (TDK: Avilyn ) и ферритом кобальта (Maxell: Epitaxis ) в качестве заменителей «хромового эквивалента» аудиокассет типа II и различных форматов видеокассет. К этому добавлялась проблема, связанная с тем, что производство CrO 2 приводило к образованию токсичных побочных продуктов, от которых японским производителям было очень трудно избавиться должным образом. В конечном итоге компания BASF стала крупнейшим производителем как пигмента диоксида хрома, так и хромовых лент, создав на основе этой рецептуры свои видеокассеты VHS и S-VHS , аудиокассеты и картриджи с данными 3480. DuPont и BASF также представили хром-кобальтовые «смешанные» оксидные пигменты, в которых около 70% модифицированного кобальтом оксида железа сочетаются с 30% оксида хрома в одном покрытии, предположительно для того, чтобы обеспечить улучшенные характеристики при меньших затратах, чем чистый хром. Многие высококачественные кассеты VHS также использовали гораздо меньшее количество хрома в своих рецептурах, поскольку его магнитные свойства в сочетании с очищающим действием на головки сделали его лучшим выбором, чем оксид алюминия или другие немагнитные материалы, добавленные в ленту VHS для поддержания чистоты головок. DuPont прекратила производство частиц диоксида хрома в 1990-х годах. Помимо BASF, которая больше не владеет подразделением по производству лент, Bayer AG из Германии, Toda Kogyo и Sakai Chemical из Японии также производят или могут производить магнитные частицы для коммерческого применения.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лиде, Дэвид Р. (1998). Справочник по химии и физике (87 изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. стр. 4–53. ISBN 0-8493-0594-2 .
- ^ Jump up to: а б с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0141» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Jump up to: а б Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ Герд Ангер, Йост Хальстенберг, Клаус Хохгешвендер, Кристоф Шерхаг, Ульрих Кораллус, Герберт Кнопф, Петер Шмидт, Манфред Олингер. «Соединения хрома». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a07_067 . ISBN 978-3527306732 .
{{cite encyclopedia}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Коул, Г.; Бэнкрофт, Л.; Шуинар, М.; МакКлауд, Дж. (январь 1984 г.). «Термомагнитное дублирование видеоленты с диоксидом хрома». Транзакции IEEE по магнетизму . 20 (1): 19–23. Бибкод : 1984ITM....20...19C . дои : 10.1109/TMAG.1984.1063031 . ISSN 1941-0069 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Джалил, В. Абдул; Каннан Т.С. (1983). «Гидротермальный синтез порошков диоксида хрома и их характеристика». Вестник материаловедения . 5 (3–4): 231–246. дои : 10.1007/BF02744038 . S2CID 93216540 .
- Бейт, Г. (1978). «Обзор последних достижений в области материалов для магнитной записи». Транзакции IEEE по магнетизму . 14 (4): 136–142. Бибкод : 1978ITM....14..136B . дои : 10.1109/TMAG.1978.1059769 .
- О'Келли, Теренс (1981). «Технический аргумент в пользу диоксида хрома». Записная книжка изобретателя BASF № 6; http://www.ant-audio.co.uk/Tape_Recording/Library/Chrome.pdf