Хромовая кислота - Chromic acid

Структурные формулы дихромовой кислоты (слева) и хромовой кислоты (справа)
Имена
Название ИЮПАК
Хромовая кислота
Систематическое название ИЮПАК
Дигидроксидодиоксидохром
Другие имена
Хромовая (VI) кислота
Тетраоксохромная кислота
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.028.910 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
25982
UNII
Номер ООН 1755 1463
  • InChI = 1S / Cr.2H2O.2O / ч; 2 * 1H2 ;; / q + 2 ;;;; / p-2 проверитьY
    Ключ: KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L проверитьY
  • InChI = 1 / Cr.2H2O.2O / ч; 2 * 1H2 ;; / q + 2 ;;;; / p-2 / rCrH2O4 / c2-1 (3,4) 5 / h2-3H
    Ключ: KRVSOGSZCMJSLX-OOUCQFSRAZ
  • O [Cr] (O) (= O) = O
  • O = [Cr] (= O) (O) O
Характеристики
ЧАС
2CrO
4

или H
2Cr
2О
7

Появление Темно-красные кристаллы
Плотность 1,201 г см −3
Температура плавления 197 ° С (387 ° F, 470 К)
Точка кипения 250 ° С (482 ° F, 523 К) (разлагается)
169 г / 100 мл
Кислотность (p K a ) От -0,8 до 1,6
Основание конъюгата Хромат и дихромат
Опасности
Основные опасности высокотоксичный, канцерогенный, коррозионный
Пиктограммы GHS GHS03: ОкисляющийGHS05: КоррозийныйGHS06: ТоксичноGHS07: ВредноGHS08: Опасность для здоровьяGHS09: Опасность для окружающей среды
Сигнальное слово GHS Опасность
H271 , H300 , H301 , H310 , H314 , H317 , H318 , H330 , H334 , H340 , H341 , H350 , H361 , H372
Р201 , Р202 , Р210 , Р220 , P221 , P260 , P261 , P262 , P264 , P270 , P271 , P272 , P273 , P280 , P281 , P283 , P284 , P285 , P301 + 310 , P301 + 330 + 331 , P302 + 350 , P302 + 352 , P303 + 361 + 353 , P304 + 340 , P304 + 341
NFPA 704 (огненный алмаз)
4
0
1
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
51,9 мг / кг (H 2 CrO 4 · 2Na, крыса, перорально)
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
 TWA 0,005 мг / м 3
REL (рекомендуется)
 TWA 0,001 мг Cr (VI) / м 3
IDLH (Непосредственная опасность)
 15 мг Cr (VI) / м 3
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Термин хромовая кислота обычно используется для смеси, полученной путем добавления концентрированной серной кислоты к дихромату , который может содержать множество соединений, включая твердый триоксид хрома . Такую хромовую кислоту можно использовать в качестве чистящей смеси для стекла. Хромовая кислота может также относиться к молекулярным видам H 2 CrO 4, триоксид которых является ангидридом . Хромовая кислота представляет собой хром в степени окисления +6 (или VI). Это сильный и едкий окислитель .

Молекулярная хромовая кислота

Диаграмма частичного преобладания хромата

Молекулярная хромовая кислота H 2 CrO 4 имеет много общего с серной кислотой H 2 SO 4 . Только серная кислота может быть отнесена к списку 7 сильных кислот . Из-за законов, относящихся к концепции «энергии ионизации первого порядка», первый протон теряется легче всего. Он ведет себя очень похоже на депротонирование серной кислоты. Поскольку процесс поливалентного кислотно-основного титрования включает более одного протона (особенно когда кислота является исходным веществом, а основание - титрантом), протоны могут покидать кислоту только по одному. Следовательно, первый шаг выглядит следующим образом:

H 2 CrO 4 ⇌ [HCrO 4 ] - + H +

Значение p K a для равновесия не очень хорошо охарактеризовано. Сообщаемые значения варьируются от -0,8 до 1,6. Значение при нулевой ионной силе трудно определить, потому что половинная диссоциация происходит только в очень кислом растворе , примерно при pH 0, то есть при концентрации кислоты примерно 1 моль дм -3 . Еще одна сложность заключается в том, что ион [HCrO 4 ] - имеет заметную тенденцию к димеризации с потерей молекулы воды с образованием дихромат-иона [Cr 2 O 7 ] 2– :

2 [HCrO 4 ] - ⇌ [Cr 2 O 7 ] 2- + H 2 O      log  K D  = 2,05.

Кроме того, дихромат может быть протонирован:

[HCr 2 O 7 ] - ⇌ [Cr 2 O 7 ] 2− + H +      p K  = 1,8

Значение p K для этой реакции показывает, что ею можно пренебречь при pH> 4.

Потеря второго протона происходит в диапазоне рН 4-8, в результате чего ион [HCrO 4 ] - в слабую кислоту .

Молекулярная хромовая кислота в принципе может быть получена путем добавления триоксида хрома к воде ( см. Производство серной кислоты ).

CrO 3 + H 2 O ⇌ H 2 CrO 4

но на практике при дегидратации молекулярной хромовой кислоты происходит обратная реакция . Вот что происходит при добавлении концентрированной серной кислоты к раствору дихромата. Сначала цвет меняется с оранжевого (дихромат) на красный (хромовая кислота), а затем из смеси выпадают темно-красные кристаллы триоксида хрома без дальнейшего изменения цвета. Цвета обусловлены переходами LMCT .

Триоксид хрома - это ангидрид молекулярной хромовой кислоты. Это кислота Льюиса, которая может реагировать с основанием Льюиса, таким как пиридин, в неводной среде, такой как дихлорметан ( реагент Коллинза ).

Дихромовая кислота

Дихромовая кислота, H 2 Cr 2 O 7, является полностью протонированной формой дихромат-иона, а также может рассматриваться как продукт добавления триоксида хрома к молекулярной хромовой кислоте. Дихромовая кислота будет вести себя точно так же при взаимодействии с альдегидом или кетоном. Однако оговорка к этому утверждению заключается в том, что вторичный кетон не будет окисляться дальше, чем кетон, а дихромовая кислота будет окислять только альдегид. Альдегид будет окисляться до кетона на первой стадии механизма и снова окисляться до карбоновой кислоты при отсутствии значительных стерических препятствий, препятствующих этой реакции. То же самое произошло бы с PCC в отношении окисления вторичного кетона, более мягкого окислителя. Дихромовая кислота подвергается следующей реакции:

[Cr 2 O 7 ] 2- + 2H + ⇌ H 2 Cr 2 O 7 ⇌ H 2 CrO 4 + CrO 3

Вероятно, он присутствует в очищающих смесях с хромовой кислотой вместе со смешанной хромосерной кислотой H 2 CrSO 7 .

Использует

Хромовая кислота является промежуточным звеном при хромировании, а также используется в керамической глазури и цветном стекле. Поскольку раствор хромовой кислоты в серной кислоте (также известной как сульфохромная смесь или хромосерная кислота ) является мощным окислителем , его можно использовать для очистки лабораторной посуды , особенно от нерастворимых органических остатков. Это приложение было отклонено из-за проблем, связанных с окружающей средой. Кроме того, кислота оставляет следы парамагнитных ионов хрома - Cr (III), которые могут мешать определенным применениям, таким как спектроскопия ЯМР . Это особенно актуально для пробирок ЯМР .

Хромовая кислота широко использовалась в индустрии ремонта музыкальных инструментов из-за ее способности «осветлять» необработанную латунь . Смесь хромовой кислоты оставляет на латуни ярко-желтый налет . Из-за растущих проблем со здоровьем и окружающей средой многие прекратили использование этого химического вещества в своих ремонтных мастерских.

Он использовался в краске для волос в 1940-х годах под названием Melereon .

Он используется в качестве отбеливателя при обращении черно-белых фотографий.

Реакции

Хромовая кислота способна окислять многие виды органических соединений, и было разработано множество вариантов этого реагента:

Иллюстративные преобразования

Использование в качественном органическом анализе

В органической химии разбавленные растворы хромовой кислоты могут использоваться для окисления первичных или вторичных спиртов до соответствующих альдегидов и кетонов . Группы третичного алкоголя не подвержены влиянию. Поскольку об окислении сигнализирует изменение цвета с оранжевого на сине-зеленый, хромовая кислота используется в качестве качественного аналитического теста на присутствие первичных или вторичных спиртов .

Альтернативные реагенты

При окислении спиртов или альдегидов до карбоновых кислот хромовая кислота является одним из нескольких реагентов, включая несколько каталитических. Например, соли никеля (II) катализируют окисление отбеливателем (гипохлоритом). Альдегиды относительно легко окисляются до карбоновых кислот, и достаточно мягких окислителей . Для этой цели были использованы соединения серебра (I). Каждый окислитель имеет свои преимущества и недостатки. Вместо использования химических окислителей часто возможно электрохимическое окисление.

Безопасность

Соединения шестивалентного хрома (включая триоксид хрома, хромовые кислоты, хроматы, хлорхроматы) токсичны и канцерогены . По этой причине окисление хромовой кислоты не используется в промышленных масштабах, за исключением аэрокосмической промышленности.

Триоксид хрома и хромовая кислота являются сильными окислителями и могут бурно реагировать при смешивании с легко окисляемыми органическими веществами. Это может привести к пожару или взрыву.

Ожоги хромовой кислотой обрабатывают разбавленным раствором тиосульфата натрия.

Смотрите также

  • Раствор пираньи  - смесь окисляющих кислот, содержащая серную кислоту и перекись водорода, способную растворять элементарный углерод.

Примечания

использованная литература

внешние ссылки