Оксид хрому(VI)

Шаблон:Речовина Шаблон:About Хром(VI) окси́д, окси́д хро́му(VI) — неорганічна сполука, оксид складу CrO₃. За звичайних умов є темно-червоними, парамагнітними кристалами. При нагріванні переходить у газуватий стан і розкладається. Проявляє сильні окисні та кислотні властивості.

Застосовується як окисник в органічному синтезі та в медицині як антисептик.

Поширення у природі

Мінерал крокоїт

У вільному стані оксид хрому не зустрічається. Він поширений у складі деяких природних хроматів та дихроматів, зокрема, крокоїту PbCrO₄, хроматиту CaCrO₄ та лопециту K₂Cr₂O₇.

Фізичні властивості

Оксид хрому(VI) являє собою темно-червоні (з фіолетовим відтінком), парамагнітні кристали. При нагріванні вище 250 °C перетворюється на червону пару. За підвищених температур поступово розкладається із виділенням кисню.

Розчинність сполуки у воді мало залежить від температури: при 0 °C розчинність складає 62,2 %, а при 100 °C — 67,9 %.

Отримання

Оксид хрому синтезують дією води на хроміл хлорид, а також обробкою концентрованих розчинів хроматів, дихроматів надлишком конц. сульфатної або гексафлуоросилікатної кислот.

$\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\leftrightarrows }\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$

${\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{(}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{.}\mathrm{)}\stackrel{75-90^{o}C}{\to }\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{K}\mathrm{H}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

${\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{7}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{(}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{.}\mathrm{)}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

${\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{[}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{F}}_{\mathrm{6}}\mathrm{]}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{[}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{F}}_{\mathrm{6}}\mathrm{]}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Хімічні властивості

Оксид хрому є нестійкою сполукою, при нагріванні поетапно розкладається з утворенням оксидів CrO_2,67 (або Cr₃O₈, будова (Cr^V₂Cr^VI)O₈), CrO_2,625 (або Cr₈O₂₁, будова Cr^III₂(Cr₂O₇)₃), CrO_2,5 (або Cr₂O₅), CrO_2,4 (або Cr₅O₁₂, будова Cr^III₂(CrO₄)₃), CrO₂, Cr₂O₃.

$\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\stackrel{220^{o}C}{\to }\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2},\mathrm{6}\mathrm{7}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2},\mathrm{6}\mathrm{7}}\stackrel{280^{o}C}{\to }\mathrm{[}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2},\mathrm{6}\mathrm{2}\mathrm{5}}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2},\mathrm{5}}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2},\mathrm{4}}\mathrm{]}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{370^{o}C}{\to }\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

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

Проявляє сильні кислотні властивості. Розчиняючись у воді, утворює дихроматну кислоту, а при її концентруванні — трихроматну (H₂Cr₃O₁₀) і тетрахроматну (H₂Cr₄O₁₃) кислоти. При розведенні розчинів ці кислоти можуть деградувати до хроматної.

$\mathrm{n}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{}{\to }{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{n}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}\mathrm{n}\mathrm{+}\mathrm{1}}$ (n = 2÷4)

Оксид взаємодіє з розчинами лугів та амоніаку:

$\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{\to }\mathrm{N}{\mathrm{a}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{\to }\mathrm{(}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{7}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Хлороводень та концентровані розчини хлоридної кислоти утворюють оксидом хрому хроміл хлорид:

$\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Взаємодіючи з флуором, утворює хром(V) флуорид:

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{5}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\stackrel{>300^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{F}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Окиснює багато ковалентих сполук (у розчинах):

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{r}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{S}\mathrm{\downarrow }$

Окиснення етанолу оксидом хрому(VI)

Окисні властивості оксиду використовуються в органічній хімії — наприклад, для синтезу альдегідів та кетонів з первинних та вторинних спиртів відповідно. У той час, як реакція із вторинними спиртами зупиняється на стадії утворення кетонів, альдегіди далі окиснюються до карбонових кислот.

$\mathrm{3}\mathrm{R}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{1}\mathrm{2}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}\mathrm{\to }\mathrm{3}\mathrm{R}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{C}{\mathrm{r}}^{\mathrm{3}\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{9}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{3}{\mathrm{R}}^{\mathrm{1}}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{)}{\mathrm{R}}^{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{6}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}\mathrm{\to }\mathrm{3}{\mathrm{R}}^{\mathrm{1}}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{)}{\mathrm{R}}^{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{r}}^{\mathrm{3}\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{6}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Реакція проходить надзвичайно енергійно, можливе навіть самозаймання реакційної суміші.

Токсичність

Оксид хрому — отруйна речовина. При вдиханні оксиду (у газуватому стані) можлива поява болю у горлі, кашлю, утрудненого дихання.

Твердий CrO₃ є дуже їдкою речовиною. Потрапляючи у стравохід, може спричинити серйозні опіки рота, горла і шлунку, що призводить до смерті. Може призвести до сильного гастроентериту, судом м'язів, аномальної кровотечі, гарячки, ураження печінки та гострої ниркової недостатності.

Доза понад 0,6 г є летальною.

Застосування

Використовується як ефективний окисник у хімічних синтезах та антисептик у медицині. Застосовується як пігмент у виготовленні кераміки та скла.

Див. також

• Дихромати
• Хромати

Посилання

• CHROMIUM TRIOXIDE. Hazard information Шаблон:Webarchive

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
• Шаблон:Книга