Оксид хрома(III)
| Оксид хрома(III) | |
|---|---|
 | |
 | |
| Общие | |
| Систематическое наименование |
Оксид хрома (III), эсколаит |
| Традиционные названия | сесквиоксид хрома, хромовая зелень |
| Хим. формула | Cr2O3 |
| Физические свойства | |
| Состояние | твёрдый тугоплавкий порошок зелёного цвета |
| Молярная масса | 152 г/моль |
| Плотность | 5,21 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • плавления | 2435 °C |
| • кипения | 4000 °C |
| Уд. теплоёмк. | 781 Дж/(кг·К) |
| Энтальпия | |
| • образования | −1128 кДж/моль |
| Удельная теплота плавления | 822000 Дж/кг |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 1308-38-9 |
| SMILES | |
| RTECS | GB6475000 |
| Безопасность | |
| Пиктограммы ECB |
  |
| NFPA 704 | |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
Оксид хрoма(III), Cr2O3 (сесквиоксид хрома, хромовая зелень, эсколаит[1]) — очень твёрдый тугоплавкий порошок зелёного цвета. Температура плавления 2435 °C, кипения ок. 4000 °C. Плотность 5,21 г/см³ (из иностранных источников 5,23 г/см³). Нерастворим в воде. По твердости близок к корунду, поэтому его вводят в состав полирующих средств.
Способы получения
- Разложение дихромата аммония (начинается при 168—185 °С):
- [math]\displaystyle{ \mathsf{(NH_4)_2Cr_2O_7 \xrightarrow[]{168-185^oC} Cr_2O_3 + N_2 + 4H_2O} }[/math]
При разложении дихромата аммония ощущается слабый запах аммиака (так как одна из параллельных реакций идет с образованием аммиака) и получается оксид хрома(III) с содержанием по основному продукту 95-97 %, нестехиометрического кислорода содержится 3-5 %. Полученный продукт имеет зеленый цвет с вкраплениями черных или коричневых частиц из-за примеси оксида хрома(II). Удельная поверхность свежеполученного оксида составляет до 50 м2/г (по методу БЭТ). Прокалкой при 1000 °С в течение 3-4 часов может быть получен оксид хрома(III) с содержанием по основному продукту до 99,5 % и содержанием оксида хрома(VI) менее 0,001%.
Реакция разложения дихромата аммония на воздухе протекает спокойно[2].
В случае проведения реакции разложения в герметичной аппаратуре возможен взрыв. Попытка высушить дихромат аммония в герметичном реакторе привела к взрыву и многочисленным человеческим жертвам: в январе 1986 года двое рабочих погибли и 14 пострадали в США при взрыве 900 килограммов дихромата аммония во время сушки[3].
- Разложение дихромата калия (при 500—600 °С):
- [math]\displaystyle{ \mathsf{4K_2Cr_2O_7 \rightarrow 2Cr_2O_3 + 4K_2CrO_4 + 3O_2} }[/math]
- Экзотермическая реакция разложения гидроксида хрома(III) (при 430—1000 °С):
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2Cr(OH)_3 \rightarrow Cr_2O_3 + 3H_2O} }[/math]
- Разложение оксида хрома (VI):
- [math]\displaystyle{ \mathsf{4CrO_3 \rightarrow 2Cr_2O_3 + 3O_2} }[/math]
- Восстановление дихромата калия:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{K_2Cr_2O_7 + S \rightarrow K_2SO_4 + Cr_2O_3} }[/math]
Химические свойства
Относится к группе амфотерных оксидов. В высокодисперсном состоянии растворяется в сильных кислотах с образованием солей хрома(III):
- [math]\displaystyle{ \mathsf{Cr_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2CrCl_3 + 3H_2O} }[/math]
В сильнокислой среде может идти реакция:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{Cr_2O_3 + 6H^+ + 9H_2O \rightarrow 2[Cr(H_2O)_6]^{3+}} }[/math]
При сплавлении со щелочами и содой даёт растворимые соли Cr3+ (в отсутствие окислителей):
- [math]\displaystyle{ \mathsf{Cr_2O_3 + 2KOH \rightarrow 2KCrO_2 + H_2O} }[/math]
- [math]\displaystyle{ \mathsf{Cr_2O_3 + Na_2CO_3 \rightarrow 2NaCrO_2 + CO_2} }[/math]
Поскольку Cr2O3 — соединение хрома в промежуточной степени окисления, в присутствии сильного окислителя в щелочной среде он окисляется до хромата:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{Cr_2O_3 + 3KNO_3 + 2Na_2CO_3 \rightarrow 2Na_2CrO_4 + 3KNO_2 + 2CO_2} }[/math]
а сильные восстановители его восстанавливают:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{Cr_2O_3 + 2Al \rightarrow Al_2O_3 + 2Cr} }[/math]
Применение
- основной пигмент для зелёной краски
- абразив — компонент полировальных паст (например ГОИ)
- катализатор в ряде органических реакций
- компонент шихт для получения шпинелей и искусственных драгоценных камней
- компонент термитных смесей и других реакций СВС
- компонент ТРТ[источник не указан 3107 дней]
- компонент магнезиальных огнеупоров
Токсичность
Оксид хрома (III) токсичен, при попадании на кожу вызывает дерматит, но по токсичности уступает шестивалентному оксиду. В России класс опасности 3, максимальная разовая ПДК в воздухе рабочей зоны 1 мг/м3, аллерген (1998 год).[4][нет в источнике]
Примечания
- ↑ Eskolaite Архивная копия от 30 марта 2019 на Wayback Machine (англ.)
- ↑ Шидловский А. А., Оранжереев С. А. Исследование процесса горения неорганических солей бихромата и трихромата аммония. Статья// Журнал Прикладной Химии (ЖПХ), 1953, т. XXVI, № 1. — 5 с.
- ↑ Diamond, S. The New York Times, 1986, p. 22.
- ↑ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ (ПДК) ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ. Гигиенические нормативы. ГН 2.2.5.686-98. Дата обращения: 30 октября 2016. Архивировано 4 ноября 2016 года.