Медный хромит
| |
| Идентификаторы | |
|---|---|
3D model ( JSmol )
|
|
| Информационная карта ECHA | 100.031.806 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID
|
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| Cu 2 Cr 2 O 5 | |
| Молярная масса | 311.0812 g/mol |
| Появление | серый порошок |
| Плотность | 5,42 г/см 3 [ 1 ] |
| Опасности | |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
ПЭЛ (допустимо)
|
СВВ 1 мг/м 3 (туз С) [ 2 ] |
РЕЛ (рекомендуется)
|
СВВ 1 мг/м 3 (туз С) [ 2 ] |
IDLH (Непосредственная опасность)
|
СВВ 100 мг/м 3 (туз С) [ 2 ] |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Хромит меди часто относится к неорганическим соединениям с формулой Cu 2 Cr 2 O x . Это черные твердые вещества. Cu 2 Cr 2 O 4 представляет собой четко определенный материал. Другой хромит меди часто называют Cu 2 Cr 2 O 5 . Он используется для катализа реакций в органической химии . [ 3 ]
История
[ редактировать ]Медный хромит был впервые описан в 1908 году. [ 4 ] Катализатор был дополнительно разработан Гомером Бертоном Адкинсом и Уилбуром Артуром Лазье, частично на основе допросов немецких химиков после Второй мировой войны относительно процесса Фишера-Тропша . [ 5 ] [ 6 ] По этой причине его иногда называют катализатором Адкинса или катализатором Лазье . Адкинс был первым, кто включил в структуру барий, который предотвращает превращение катализатора в неактивную форму в ходе реакций гидрирования. [ 7 ]
Химические структуры
[ редактировать ]Стехиометрия катализаторов Лазиара или Адкинса точно не определена, поэтому структура их материала также не определена. [ 8 ]
Степенями окисления металлов, составляющих Cu 2 Cr 2 O 4, являются Cu(II) и Cr(III). [ 9 ] Вещество имеет различные составы, включая Cu 2 CrO 4 ·CuO·BaCrO 4 ( CAS# 99328-50-4), Cu 2 Cr 2 O 5 (CAS# 12053-18-8) и Cr 2 CuO. 4 . [ 10 ] Коммерческие образцы часто содержат оксид бария и другие компоненты.
Производство
[ редактировать ]Катализатор из хромитов меди получают путем термического разложения различных предшественников. Традиционный метод заключается в прокаливании хромата меди: [ 11 ]
- 2 CuCrO 4 → 2 CuCrO 3 + O 2
Хромат меди, бария и аммония является наиболее часто используемым веществом для производства хромита меди. Полученную смесь хромитов меди, полученную этим методом, можно использовать только в процедурах, содержащих материалы, инертные к барию , поскольку барий является продуктом разложения хромата меди-бария-аммония и поэтому присутствует в полученной смеси. Побочный оксид меди удаляют с помощью экстракции уксусной кислотой , состоящей из промывки кислотой, декантации и затем тепловой сушки оставшегося твердого вещества с получением выделенного хромита меди. Хромит меди получают путем выдержки хромата меди, бария и аммония при температуре 350–450 °C, обычно в муфельной печи : [ 5 ]
- Нет
2 у.е.
2 (Нью-Гэмпшир
4 )
2 (КрО
4 )
5 → CrCuO
3 +CuO+2Ba+ 4H
2 О + 4 Кр + Н
2 + 6 О
2
Хромат меди-аммония также используется для производства хромита меди. Обычно его используют в качестве альтернативы хромату бария-аммония для использования в химических веществах, реагирующих с барием. Его также можно промыть уксусной кислотой и высушить для удаления примесей. Медный хромит получают путем воздействия на хромат меди-аммония температурой 350-450°С:
- Cu(NH
4 )
2 (КрО
4 )
2 → CrCuO
3 + КрО + 4 Н
2О + Н
2
Активный хромитовый медный катализатор, включающий в свою структуру барий, можно получить из раствора, содержащего нитрат бария , нитрат меди(II) и хромат аммония . При смешивании этих соединений образуется осадок. Этот твердый продукт затем прокаливают при температуре 350–400 °C для получения катализатора: [ 11 ]
- Cu(NO 3 ) 2 + Ba(NO 3 ) 2 + (NH 4 ) 2 CrO 4 → CuCr 2 O 4 ·BaCr 2 O 4
Показательные реакции
[ редактировать ]
- Гидрогенолиз сложноэфирных соединений до соответствующих спиртов . Этот подход полезен для преобразования сложных эфиров жирных кислот, таких как метиловые эфиры жирных кислот (МЭЖК), в жирные спирты :
- RCO 2 CH 3 + 2 H 2 → RCH 2 OH + HOCH 3
В некоторых случаях алкеновые группы гидрируются.
- Диэтилмалеат аналогичным образом может быть гидрирован до бутиролактона или 1,4-бутандиола , в зависимости от условий. [ 10 ]
- Себакоин, полученный в результате конденсации диметилсебаката ацилоиновой , гидрируется до 1,2-циклодекандиола в присутствии этого катализатора. [ 12 ]
- Фенантрен восстанавливается в положении 9,10.
- Гидрогенолиз тетрагидрофурфурилового спирта до 1,5-пентандиола при 250–300 °C и давлении H 2 3300–6000 фунтов на квадратный дюйм . [ 13 ]
- Декарбоксилирование α-фенилкоричной кислоты до цис - стильбена . [ 14 ]
Реакции с участием водорода проводятся при относительно высоком давлении газа (135 атм ) и высоких температурах (150–300 °С) в так называемой гидрирующей бомбе . Более активные катализаторы, такие как никель Ренея марки W-6 , также катализируют гидрирование, например восстановление сложных эфиров . Последний катализатор выгоден тем, что требует менее жестких условий (т. е. он работает при комнатной температуре и аналогичном давлении гидрирования), но требует более высокого соотношения катализатора и реагентов . [ 12 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Доллэйс, Вашингтон; О'Нил, Х.С.С. (1997). «Шпинели CuCr 2 O 4 и CuRh 2 O 4 ». Acta Crystallographica Раздел C. Связь с кристаллической структурой . 53 (6): 657–659. Бибкод : 1997AcCrC..53..657D . дои : 10.1107/S0108270197000486 .
- ^ Перейти обратно: а б с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0150» . Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH).
- ^ Кладингбоэль, DE «Хромит меди» в Энциклопедии реагентов для органического синтеза, 2001 John Wiley & Sons. дои : 10.1002/047084289X.rc221
- ^ Грегер, Макс (1912). «Хромиты из основных хроматов» . Журнал неорганической химии . 76 :30-38. дои : 10.1002/zaac.19120760103 .
- ^ Перейти обратно: а б Адкинс, Гомер; Бургойн, Эдвард; Шнайдер, Генри (1950). «Медно-хромовый катализатор гидрирования». Журнал Американского химического общества . 72 (6): 2626–2629. дои : 10.1021/ja01162a079 .
- ^ Архив Фишера-Тропша
- ^ Коннор, Ральф; Фолкерс, Карл; Адкинс, Гомер. (май 1931 г.). «ПОДГОТОВКА МЕДНО-ХРОМИЧЕСКИХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ГИДРИРОВАНИЯ». Журнал Американского химического общества . 53 (5): 2012–2012. дои : 10.1021/ja01356a511 .
- ^ Капече, FM; Кастро, В.Ди; Фурлани, К.; Маттоньо, Г.; Фрагале, К.; Гаргано, М.; Росси, М. (1982). « Катализаторы «Хромит меди»: выяснение структуры методом РФЭС и корреляция с каталитической активностью». Журнал электронной спектроскопии и связанных с ней явлений . 27 (2): 119–128. Бибкод : 1982JESRP..27..119C . дои : 10.1016/0368-2048(82)85058-5 .
- ^ Принц, Э. (1957). «Кристаллическая и магнитная структура хромита меди» . Акта Кристаллографика . 10 (9): 554–556. Бибкод : 1957AcCry..10..554P . дои : 10.1107/S0365110X5700198X .
- ^ Перейти обратно: а б Райландер, Пол Н. (2000). «Гидрирование и дегидрирование». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a13_487 . ISBN 3-527-30673-0 .
- ^ Перейти обратно: а б Лазье, Вашингтон; Арнольд, HR (1939). «Меднохромитный катализатор». Органические синтезы . 19:31 . дои : 10.15227/orgsyn.019.0031 .
- ^ Перейти обратно: а б Бломквист, AT; Гольдштейн, Альберт (1956). «1,2-Циклодекандиол». Органические синтезы . 36:12 . дои : 10.15227/orgsyn.036.0012 .
- ^ Кауфман, Дэниел; Рив, Уилкинс (1946). «1,5-Пентандиол». Органические синтезы . 26 (83). дои : 10.15227/orgsyn.026.0083 .
- ^ Баклз, Роберт; Уилер, Норрис (1953). «цис-Стильбен». Органические синтезы . 33 : 88. дои : 10.15227/orgsyn.033.0088 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Реестр CAS [7440-47-3] и [1317-38-0]