Хромовая кислота
 Дихромовая кислота (слева) и хромовая кислота (справа) | |
| Имена | |
|---|---|
| ИЮПАК имена Хромовая кислота Дихромовая кислота | |
| Систематическое название ИЮПАК Дигидроксидиоксидохром | |
| Другие имена Хромовая(VI) кислота Тетраоксохромовая кислота | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.028.910 |
| Номер ЕС |
|
| 25982 | |
ПабХим CID | |
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Число | 1755 1463 |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| H 2 CrO 4 (хромовая кислота) H 2 Cr 2 O 7 (дихромовая кислота) | |
| Молярная масса | 118,008 г/моль (хромовая кислота) 218,001 г/моль (дихромовая кислота) |
| Появление | Темное пурпурно-красное кристаллическое твердое вещество или порошок, похожий на песок. [ нужны разъяснения ] |
| Запах | Без запаха |
| Плотность | 1,201 г/см 3 [ нужны разъяснения ] |
| Температура плавления | 197 ° С (387 ° F; 470 К) [ нужны разъяснения ] |
| Точка кипения | 250 ° C (482 ° F, 523 К) (разлагается) [ нужны разъяснения ] |
| 169 г/(100 мл) [ нужны разъяснения ] | |
| Кислотность ( pKa ) | от -0,8 до 1,6 (хромовая кислота) |
| Сопряженная база | Хромат и дихромат |
| Опасности | |
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности | высокотоксичный, канцерогенный, коррозионный |
| СГС Маркировка : | |
      | |
| Опасность | |
| H271 , H300+H310+H330 , H301 , H314 , H317 , H334 , H340 , H341 , H350 , H361 , H372 , H410 | |
| P201 , P202 , P210 , P220 , P221 , P260 , P261 , P262 , P264 , P270 , P271 , P272 , P273 , P280 , P281 , P283 , P285 P284 , P301 , +P310 , P301 +P330+P331 , P302+P350 , P302+P352 , P303+P361+P353 , P304+P340 , P304+P341 , P305+P351+P338 , P306+P360 , P308+P313 , P310 , P314 , P320 , P321 , P322 , P330 , P333+P313 , P342+ P311 , P361 , P363 , P370+P378 , P371+P380+P375 , P391 , P403+P233 , P405 , P501 | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| Летальная доза или концентрация (LD, LC): | |
ЛД 50 ( средняя доза ) | 51,9 мг/кг ( H 2 CrO 4 2Na , крыса, перорально) [2] |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
МЕХ (Допускается) | СВВ 0,005 мг/м 3 [1] |
РЕЛ (рекомендуется) | TWA 0,001 мг Cr(VI)/м 3 [1] |
IDLH (Непосредственная опасность) | 15 мг Cr(VI)/м 3 [1] |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Хромовая кислота — жаргонное обозначение раствора, образующегося при добавлении серной кислоты к водным растворам дихромата . Он состоит по крайней мере частично из триоксида хрома . [3]
Термин хромовая кислота обычно используется для обозначения смеси, полученной путем добавления концентрированной серной кислоты к дихромату , которая может содержать множество соединений, включая твердый триоксид хрома . Этот вид хромовой кислоты можно использовать в качестве чистящей смеси для стекла. Хромовая кислота может также относиться к молекулярным видам, H 2 CrO 4 , триоксидом которого является ангидрид . Хромовая кислота содержит хром в окисления степени +6 (и валентности VI или 6). Это сильный и коррозионный окислитель и умеренный канцероген .
Молекулярная хромовая кислота [ править ]
Молекулярная хромовая кислота, H 2 CrO 4 в принципе напоминает серную кислоту , Н 2 SO 4 . Он будет ионизировать соответственно:
- H 2 CrO 4 ⇌ [HCrO 4 ] − + Ч +
p . K a для равновесия недостаточно хорошо охарактеризован Зарегистрированные значения варьируются от примерно от -0,8 до 1,6. [4] Структура моноаниона установлена методом рентгеновской кристаллографии . В этом тетраэдрическом оксианионе длина трех связей Cr-O составляет 156 пм , а длина связи Cr-OH составляет 201 пм. [5]
[HCrO 4 ] − конденсируется с образованием дихромата:
- 2 [HCrO 4 ] − [ Cr2O7 ] ⇌ 2− + H 2 O , log K D = 2,05.
Кроме того, дихромат может быть протонирован:
- [ HCr2O7 7] − [ Cr2O7 ] ⇌ 2− + Ч + , п К а = 1,8 [6]
Потеря второго протона происходит в диапазоне pH 4–8, в результате чего ион [HCrO 4 ] − кислота слабая . [ нужна ссылка ]
Молекулярную хромовую кислоту в принципе можно получить, добавляя триоксид хрома к воде ( ср. производство серной кислоты ).
- CrO 3 + H 2 O ⇌ H 2 CrO 4
На практике происходит обратная реакция: происходит дегидратация молекулярной хромовой кислоты . Некоторые сведения можно почерпнуть из наблюдений за реакцией растворов дихромата с серной кислотой. Первое изменение цвета с оранжевого на красный сигнализирует о превращении дихромата в хромовую кислоту. В этих условиях из смеси выпадают темно-красные кристаллы триоксида хрома без дальнейшего изменения цвета.
Триоксид хрома представляет собой ангидрид молекулярной хромовой кислоты. Это кислота Льюиса , которая может реагировать с основанием Льюиса, таким как пиридин, в неводной среде, такой как дихлорметан ( реагент Коллинза ).
Высшие хромовые кислоты формулы H 2 Cr n O (3 n +1) являются вероятными компонентами концентрированных растворов хромовой кислоты.
Использует [ править ]
Хромовая кислота является промежуточным продуктом при хромировании, а также используется в керамических глазурях и цветном стекле. Поскольку раствор хромовой кислоты в серной кислоте (также известный как сульфохромная смесь или хромосерная кислота ) является мощным окислителем , его можно использовать для очистки лабораторной посуды , особенно от нерастворимых органических остатков. Эта заявка была отклонена из-за экологических проблем. [8] Кроме того, кислота оставляет следовые количества парамагнитных ионов хрома ( Кр 3+ ), которые могут мешать работе некоторых приложений, таких как ЯМР-спектроскопия . Особенно это касается трубок ЯМР . [9] Раствор Piranha можно использовать для той же задачи, не оставляя после себя металлических остатков.
Хромовая кислота широко использовалась в сфере ремонта музыкальных инструментов благодаря своей способности «осветлять» необработанную латунь . Погружение в хромовую кислоту оставляет на ярко-желтую патину латуни . Из-за растущих проблем со здоровьем и окружающей средой многие прекратили использование этого химического вещества в своих ремонтных мастерских.
Его использовали в краске для волос в 1940-х годах под названием Мелереон . [10]
Он используется в качестве отбеливателя при реверсивной обработке черно-белых фотографий. [11]
Реакция [ править ]
Хромовая кислота способна окислять многие виды органических соединений , и было разработано множество вариаций этого реагента:
- Хромовая кислота в водном растворе серной кислоты и ацетоне известна как реактив Джонса , который окисляет первичные и вторичные спирты до карбоновых кислот и кетонов соответственно, редко затрагивая ненасыщенные связи. [12]
- Хлорохромат пиридиния получают из триоксида хрома и хлорида пиридиния . Этот реагент превращает первичные спирты в соответствующие альдегиды (R–CHO). [12]
- Реактив Коллинза представляет собой аддукт триоксида хрома и пиридина, используемый для различных окислений.
- Хромилхлорид , CrO 2 Cl 2 представляет собой четко определенное молекулярное соединение, которое образуется из хромовой кислоты.
Иллюстративные преобразования [ править ]
- Окисление метилбензолов до бензойных кислот . [13]
- Окислительный расщепление индена до гомофталевой кислоты . [14]
- Окисление вторичного спирта до кетона (циклооктанона) [15] и нортрицикланон. [16]
в качественном органическом Использование анализе
В органической химии разбавленные растворы хромовой кислоты можно использовать для окисления первичных и вторичных спиртов до соответствующих альдегидов и кетонов . Точно так же его можно использовать для окисления альдегида до соответствующей карбоновой кислоты . Третичные спирты и кетоны не подвержены воздействию. Поскольку об окислении сигнализирует изменение цвета с оранжевого на коричневато-зеленый (что указывает на восстановление хрома со степени окисления от +6 до +3), хромовая кислота обычно используется в качестве лабораторного реагента в химии в средней школе или бакалавриате в качестве качественного аналитического теста. на наличие первичных или вторичных спиртов или альдегидов. [12]
Альтернативные реагенты [ править ]
При окислении спиртов или альдегидов в карбоновые кислоты хромовая кислота является одним из нескольких реагентов, в том числе нескольких каталитических. Например, соли никеля (II) катализируют окисление отбеливателем (гипохлоритом). [17] Альдегиды относительно легко окисляются до карбоновых кислот, поэтому мягких окислителей достаточно . Для этой цели использовались соединения серебра(I). Каждый окислитель имеет свои преимущества и недостатки. Вместо использования химических окислителей часто возможно электрохимическое окисление.
Безопасность [ править ]
шестивалентного хрома Соединения (в том числе триоксид хрома, хромовые кислоты, хроматы, хлорхроматы) токсичны и канцерогенны . Триоксид хрома и хромовые кислоты являются сильными окислителями и могут бурно реагировать при смешивании с легко окисляемыми органическими веществами.
хромовой кислоты Ожоги лечат разбавленным раствором тиосульфата натрия . [18]
Примечания [ править ]
- ^ Перейти обратно: а б с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0138» . Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH).
- ^ «Хромовая кислота и хроматы» . Непосредственно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH).
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ База данных IUPAC SC Полная база данных опубликованных данных о константах равновесия металлокомплексов и лигандов.
- ^ Мукерджи, АК; Мухопадхая, А.; Мукерджи, М.; Рэй, С. (1994). «Два моноядерных комплекса тетрафенилфосфония оксохрома: (PPh 4 )[Cr V O 3 (H 2 O)] и (PPh 4 )[Cr МЫ O 3 (OH)]». Acta Crystallographica Раздел C Crystal Structure Communications . 50 (9): 1401–1404. Bibcode : 1994AcCrC..50.1401M . doi : 10.1107/S0108270194003148 .
- ^ Брито, Ф.; Асканиоа, Дж.; Матеоа, С.; Эрнандеса, К.; Араужоа, Л.; Гили, П.; Мартин-Зарзаб, П.; Домингес, С.; Медерос, А. (1997). «Равновесие видов хромата (VI) в кислой среде и ab initio исследования этих видов». Многогранник . 16 (21): 3835–3846. дои : 10.1016/S0277-5387(97)00128-9 .
- ^ Куликов, Владислав; Мейер, Герд (2013). «Дигидроконий тетрахромат(VI), (H 3 O) 2 Cr 4 O 13 » . Acta Crystallographica Раздел E: Онлайн-отчеты о структуре . 69 (2): i13. Бибкод : 2013AcCrE..69I..13K . дои : 10.1107/S1600536813001608 . ПМК 3569175 . ПМИД 23424393 .
- ^ Дж. М. Маккормик (30 июня 2006 г.). «Чистка стеклянной посуды» . Государственный университет Трумэна . Архивировано из оригинала 7 декабря 2008 г. Проверено 18 декабря 2010 г.
- ^ «NMR-010: Правильные процедуры очистки пробирок для образцов ЯМР» . Вильмад . Архивировано из оригинала 13 мая 2008 г. Проверено 27 июня 2008 г.
- ^ «Уотсон против Бакли, Осборна, Garrett & Co Ltd и Wyrovoys Products Ltd [1940] 1 All ER 174» .
- ^ «Фомапан Р» (PDF) . Фомапан Р. Фома. Архивировано из оригинала (PDF) 18 апреля 2016 года . Проверено 6 апреля 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Фриман, Ф. Энциклопедия реагентов для органического синтеза «Хромовая кислота» (2001) John Wiley & Sons, дои : 10.1002/047084289X.rc164
- ^ Камм О.; Мэтьюз, АО (1941). « п -Нитробензойная кислота» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 1, с. 392 .
- ^ Граммитт, О.; Иган, Р.; Бак, А. «Гомофталевая кислота и ангидрид» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 3, стр. 449 (1955 .
- ^ Эйзенбраун, Э.Дж. «Циклооктанон» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 5, стр. 310 (1973 .
- ^ Мейнвальд, Дж.; Крэндалл, Дж.; Хайманс ВЕ «Нортрицикланон» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 5, с. 866 .
- ^ Дж. М. Гриль; Дж. В. Огл; С.А. Миллер (2006). «Эффективная и практичная система каталитического окисления спиртов, альдегидов и α,β-ненасыщенных карбоновых кислот». Дж. Орг. хим. 71 (25): 9291–9296. дои : 10.1021/jo0612574 . ПМИД 17137354 .
- ^ Хеттиаратчи, Шехан; Дзиевульский, Питер (12 июня 2004 г.). «Патофизиология и виды ожогов» . BMJ: Британский медицинский журнал . 328 (7453): 1427–1429. дои : 10.1136/bmj.328.7453.1427 . ISSN 0959-8138 . ПМК 421790 . ПМИД 15191982 .
Ссылки [ править ]
- Спирты из карбонильных соединений: окислительно-восстановительные и металлоорганические соединения [ постоянная мертвая ссылка ] ( PDF )
Внешние ссылки [ править ]
- Международная карта химической безопасности 1194
- Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0138» . Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH).
- Монография МАИР «Хром и соединения хрома»