Оксид хрому(III)

Шаблон:Речовина Шаблон:About Окси́д хро́му (III), хро́м(III) окси́д — неорганічна сполука, оксид складу Cr₂O₃. Являє собою речовину зеленого кольору, з гексагональною будовою кристалів. Проявляє амфотерні властивості.

Поширення у природі

Хроміт

Оксид хрому поширений головним чином у складі мінералу хроміту Fe^II[Cr₂O₄].

Фізичні властивості

Температура плавлення — 2275°С, температура кипіння — 3027°С , густина — 5,22 г/см³ . Антиферромагнітний нижче 33°С і парамагнітний вище 55°С. Розчиняється в рідкому оксиді сірки. Не розчиняється у воді, розведених кислотах.

Отримання

Промисловий метод

У промислових масштабах оксид хрому добувають з мінералу хроміту (FeCr₂O₄). Його сплавляють з карбонатом калію (або натрію) у печі, в яку подається кисень:

$\mathrm{4}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{8}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{7}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{1000-1200^{o}C}{\to }\mathrm{8}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{8}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Охолоджений розплав перемішують із гарячою водою для розчинення хромату калію, а потім обробляють концентрованою сульфатною кислотою, внаслідок чого випадають кристали сульфату калію, а в розчині залишається дихромат калію, який при концентруванні виділяється у вигляді помаранчевих кристалів K₂Cr₂O₇·2H₂O:

$\mathrm{2}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\stackrel{}{\to }{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{7}}\mathrm{+}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Дихромат відновлюють сіркою. Утворений оксид хрому легко відділяється завдяки його низькій розчинності (на відміну від легкорозчинного у воді K₂SO₄):

${\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{7}}\mathrm{+}\mathrm{S}\stackrel{800-1000^{o}C}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}$

Інші методи

В лабораторних умовах оксид хрому отримують розкладанням дихромату амонію або дихромату калію:

$\mathrm{(}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{7}}\stackrel{168-185^{o}C}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{4}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{7}}\stackrel{500-600^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Або розкладанням гідроксиду хрому(III), оксиду CrO:

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{r}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{3}}\stackrel{430-1000^{o}C}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{r}\mathrm{O}\stackrel{>700^{o}C}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{r}$

Також можна отримати з хромового ангідриду CrO₃ та гексакарбонілхрому:

$\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{S}\stackrel{}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\stackrel{500^{o}C}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{r}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{O}{\mathrm{)}}_{\mathrm{6}}\mathrm{+}\mathrm{1}\mathrm{5}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{300^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{4}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Окрім того, оксид хрому отримують розкладання нітрату хрому(III), або хромату ртуті(I) чи дихромату ртуті.

Хімічні властивості

Сполука доволі інертна, не взаємодіє із розчинами кислот, лугів. Вступає у взаємодії лише за підвищених температур. Проявляє амфотерні властивості. При сплавлені з лугами може утворювати хроміти — солі неіснуючої хромітної кислоти HCrO₂:

$\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{400-500^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Під тиском може окиснюватися до оксиду CrO₂:

$\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{400^{o}C,P}{\to }\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

При взаємодії з сильними окисниками, може утворювати хромати:

$\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}{\mathrm{a}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\stackrel{400-600^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{N}{\mathrm{a}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{K}\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\stackrel{500-700^{o}C}{\to }\mathrm{2}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{K}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Із оксидами багатьох двовалентних металів, при сплавленні, утворює сполуки типу шпінелі:

$\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}\stackrel{1600^{o}C}{\to }\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{[}\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{]}$

Відновлюється до металевого хрому при взаємодії із алюмінієм (алюмінотермія), кальцієм, воднем, вуглецем тощо:

$\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{A}\mathrm{l}\stackrel{800^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{r}\mathrm{+}\mathrm{A}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

$\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{6}\mathrm{C}\mathrm{a}\stackrel{700-800^{o}C}{\to }\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{r}\mathrm{+}\mathrm{6}\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}$

Токсичність і дія на організм

Не токсичний, на відміну від інших хромових сполук. Не відіграє ніякої ролі в організмі, при попаданні в очі може тільки подразнювати їх.

Застосування

Оксид хрому застосовують як зелений пігменту у живописі, та для забарвлення порцеляни і скла. Кристалічний Cr₂O₃ використовується у виробництві абразиву для полірування металів. Твердий розчин із оксидом заліза(III) є основою для виготовлення штучних рубінів.

Cr₂O₃ є каталізатором процесів окиснення амоніаку на повітрі, отримання альдегідів окисненням вуглеводнів та спиртів, утворення SO₃ з SO₂ та кисню, розкладання формальдегіду, метанолу.

Див. також

• Хромати

Джерела

• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-en
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru