ASID KROMIK: STRUKTUR, SIFAT, PENGELUARAN, KEGUNAAN - KIMIA - 2026

The asid kromik atau H ₂ Cro ₄ adalah secara teori asid yang berkaitan dengan kromium oksida (VI) atau chromia Cro ₃ . Nama ini disebabkan oleh fakta bahawa dalam larutan berair berasid kromik oksida spesies H ₂ CrO ₄ terdapat bersama dengan spesies kromium lain (VI).

Krom oksida CrO ₃ juga disebut asid kromik anhidrat. CrO ₃ adalah pepejal berwarna coklat kemerahan atau ungu yang diperoleh dengan merawat larutan kalium dikromat K ₂ Cr ₂ O ₇ dengan asid sulfurik H ₂ SO ₄ .

Kristal kromik oksida CrO ₃ dalam wadah. Rando Tuvikene. Sumber: Wikipedia Commons.

Larutan kromik oksida berair mengalami keseimbangan spesies kimia tertentu yang kepekatannya bergantung pada pH larutan. Pada pH asas ion kromat CrO ₄ ² mendominasi , sementara pada pH berasid ion HCrO ₄ ^- dan dikromat Cr ₂ O ₇ ^2- mendominasi . Adalah dianggarkan bahawa pada asid pH asid kromik H ₂ Cro ₄ juga hadir .

Oleh kerana daya pengoksidaannya yang hebat, larutan asid kromik digunakan dalam kimia organik untuk melakukan reaksi pengoksidaan. Mereka juga digunakan dalam proses elektrokimia untuk merawat logam sehingga mereka mendapat ketahanan terhadap kakisan dan keausan.

Bahan polimer tertentu juga dirawat dengan asid kromik untuk meningkatkan lekatannya pada logam, cat, dan bahan lain.

Penyelesaian asid kromik sangat berbahaya bagi manusia, kebanyakan haiwan dan alam sekitar. Atas sebab ini, sisa cecair atau pepejal dari proses di mana asid kromik digunakan diperlakukan untuk menghilangkan jejak kromium (VI) atau untuk memulihkan semua kromium yang ada dan menjana semula asid kromik untuk digunakan semula.

Struktur

Molekul asid kromik H ₂ CrO ₄ dibentuk oleh ion kromat CrO ₄ ^2- dan dua ion hidrogen H ^{+ yang} melekat padanya. Dalam ion kromat unsur Kromium berada dalam keadaan pengoksidaan +6.

Struktur spasial ion kromat adalah tetrahedral, di mana kromium berada di tengah dan oksigen menempati empat bucu tetrahedron.

Dalam asid kromik atom hidrogen masing-masing bersama dengan oksigen. Dari empat ikatan kromium dengan atom oksigen, dua adalah dua dan dua sederhana, kerana ini mempunyai hidrogen yang melekat padanya.

Struktur asid kromik H ₂ CrO ₄ di mana bentuk tetrahedral kromat dan ikatan berganda diperhatikan. NEUROtiker. Sumber: Wikipedia Commons.

Sebaliknya, kromik oksida CrO ₃ mempunyai atom kromium dalam keadaan pengoksidaan +6 yang dikelilingi oleh hanya tiga atom oksigen.

Tatanama

- Asid kromik H ₂ CrO ₄

- Asid tetraoxochromic H ₂ CrO ₄

- Oksida kromik (asid kromik anhidrat) CrO ₃

- Kromium trioksida (asid kromik anhidrat) CrO ₃

Hartanah

Keadaan fizikal

Asid Kromik Anhidrat atau Kromik Oksida adalah pepejal kristal ungu hingga merah

Berat molekul

CrO ₃ : 118.01 g / mol

Takat lebur

CrO ₃ : 196 ºC

Di atas titik leburnya tidak stabil secara termal, ia kehilangan oksigen (dikurangkan) untuk memberikan kromium (III) oksida Cr ₂ O ₃ . Ia terurai pada suhu sekitar 250 ° C.

Ketumpatan

CrO ₃ : 1.67-2.82 g / cm ³

Keterlarutan

CrO ₃ sangat larut dalam air: 169 g / 100 g air pada suhu 25 ºC.

Ia larut dalam asid mineral seperti sulfurik dan nitrik. Larut dalam alkohol.

Harta lain

CrO ₃ sangat hygroscopic, kristalnya cepat berubah .

Apabila CrO ₃ larut dalam air, ia membentuk larutan yang sangat berasid.

Ia adalah pengoksidaan yang sangat kuat. Mengoksidakan bahan organik dengan kuat dalam hampir semua bentuknya. Menyerang kain, kulit, dan beberapa plastik. Juga menyerang kebanyakan logam.

Ia sangat beracun dan sangat menjengkelkan kerana potensi pengoksidaannya yang tinggi.

Kimia larutan berair di mana terdapat asid kromik

Kromik oksida CrO ₃ larut dengan cepat di dalam air. Dalam larutan berair, kromium (VI) boleh wujud dalam bentuk ion yang berbeza.

Pada pH> 6.5 atau dalam larutan alkali, kromium (VI) memperoleh bentuk ion kromat CrO ₄ ^{2 -} berwarna kuning.

Jika pH diturunkan (1 <pH <6.5), kromium (VI) terutamanya membentuk HCrO ₄ ^- ion , yang boleh dimerize untuk dikromat ion Cr ₂ O ₇ ^2- , dan oren gilir penyelesaian. Pada pH antara 2.5 dan 5.5 spesies yang dominan adalah HCrO ₄ ^- dan Cr ₂ O ₇ ^2- .

Struktur ion dikromat Cr ₂ O ₇ ^2- yang disatukan dengan dua ion Na ⁺ natrium . Capaccio. Sumber: Wikipedia Commons.

Keseimbangan yang berlaku dalam penyelesaian ini semasa penurunan pH adalah berikut:

CrO ₄ ^2- (ion kromat) + H ⁺ ⇔ HCrO ₄ ^-

HCrO ₄ ^- + H ⁺ ⇔ H ₂ CrO ₄ (asid kromik)

2HCrO ₄ ^- ⇔ Cr ₂ O ₇ ^2- (ion dikromat) + H ₂ O

Keseimbangan ini berlaku hanya jika asid yang ditambahkan untuk menurunkan pH adalah HNO ₃ atau HClO ₄ , kerana dengan asid lain terbentuk sebatian yang berbeza.

Larutan dikromat asid adalah agen pengoksidaan yang sangat kuat. Tetapi dalam larutan alkali ion kromat lebih kurang mengoksidakan.

Mendapatkan

Menurut sumber yang dikonsultasikan, salah satu cara untuk mendapatkan kromik oksida CrO ₃ adalah dengan menambahkan asid sulfurik ke larutan berair natrium atau kalium dikromat, membentuk endapan merah-oren.

Kromik oksida hidrat atau asid kromik. Himstakan. Sumber: Wikipedia Commons.

Asid kromik H ₂ CrO ₄ terdapat dalam larutan berair kromik oksida dalam medium asid.

Penggunaan asid kromik

Dalam pengoksidaan sebatian kimia

Oleh kerana kemampuan pengoksidaan yang kuat, asid kromik telah lama digunakan untuk mengoksidakan sebatian organik dan bukan organik.

Antara contoh yang tidak terkira banyaknya adalah: ini memungkinkan untuk mengoksidasi alkohol primer kepada aldehid dan ini kepada asid karboksilik, alkohol sekunder ke keton, toluena ke asid benzoik, etilbenzena hingga asetofenon, tripenilmetana hingga trifenilkarbinol, asid formik ke CO ₂ , asid oksalik ke CO ₂ , asid laktik kepada asetaldehid dan CO ₂ , ion ferus Fe ²⁺ hingga ion ferik Fe ³⁺ , ion iodida hingga iodin, dll.

Ia membolehkan penukaran sebatian nitroso menjadi sebatian nitro, sulfida menjadi sulfon. Ia terlibat dalam sintesis keton bermula dari alkena, kerana ia mengoksidakan alkena hidroborat ke keton.

Sebatian yang sangat tahan terhadap oksidan biasa, seperti oksigen O ₂ atau hidrogen peroksida H ₂ O ₂ , dioksidakan oleh asid kromik. Ini berlaku untuk borana heterosiklik tertentu.

Dalam proses anodisasi logam

Anodisasi asid kromik adalah rawatan elektrokimia yang digunakan pada aluminium untuk melindunginya selama bertahun-tahun dari pengoksidaan, kakisan dan keausan.

Proses anodisasi melibatkan pembentukan elektrokimia lapisan aluminium oksida atau alumina pada logam. Lapisan ini kemudian ditutup dalam air panas, dengan itu penukaran kepada aluminium oksida trihidrat dicapai.

Lapisan oksida tertutup tebal, tetapi strukturnya lemah dan tidak begitu memuaskan untuk ikatan pelekat berikutnya. Walau bagaimanapun, menambahkan sebilangan kecil asid kromik ke air kedap mengembangkan permukaan yang dapat membentuk ikatan yang baik.

Asid kromik di dalam air kedap melarutkan beberapa struktur seperti sel kasar dan meninggalkan lapisan aluminium oksida yang nipis, kuat dan kuat, di mana pelekat melekat dan membentuk ikatan yang kuat dan tahan lama.

Anodisasi asid kromik juga berlaku untuk titanium dan aloi.

Dalam rawatan penukaran kimia

Asid kromik digunakan dalam proses pelapisan logam dengan penukaran kimia.

Semasa proses ini, logam direndam dalam larutan asid kromik. Ini bertindak balas dan sebahagiannya melarutkan permukaan sambil mendapan lapisan nipis sebatian kromium kompleks yang berinteraksi dengan logam asas.

Proses ini dipanggil lapisan penukaran kromat atau penyaduran krom penukaran.

Logam yang umumnya mengalami penyaduran krom penukaran adalah pelbagai jenis keluli, seperti keluli karbon, keluli tahan karat, dan keluli bersalut zink, dan pelbagai logam bukan ferus, seperti aloi magnesium, aloi timah, aloi aluminium, tembaga. , kadmium, mangan dan perak.

Rawatan ini memberikan ketahanan terhadap kakisan dan kilauan pada logam. Semakin tinggi pH proses, semakin besar daya tahan terhadap kakisan. Suhu mempercepat tindak balas asid.

Lapisan pelbagai warna boleh digunakan, seperti biru, hitam, emas, kuning dan jernih. Ia juga memberikan lekatan permukaan logam yang lebih baik pada cat dan pelekat.

Di permukaan yang terhakis atau berlubang

Penyelesaian asid kromik digunakan dalam penyediaan permukaan objek yang terbuat dari bahan termoplastik, polimer termoset dan elastomer untuk salutan berikutnya dengan cat atau pelekat.

H ₂ CrO ₄ memberi kesan pada kimia permukaan dan strukturnya, kerana ia membantu meningkatkan kekasarannya. Gabungan pitting dan oksidasi meningkatkan penembusan pelekat dan bahkan boleh menyebabkan perubahan sifat polimer.

Telah digunakan untuk mengikis polietilena berketumpatan rendah bercabang, polietilena berketumpatan tinggi linear dan polipropilena.

Ia digunakan secara meluas dalam industri penyaduran atau penyaduran elektrik untuk memudahkan ikatan logam-polimer.

Dalam pelbagai kegunaan

Asid kromik digunakan sebagai pengawet kayu, juga dalam bahan magnet dan untuk pemangkinan tindak balas kimia.

Pemulihan asid kromik

Terdapat banyak proses yang menggunakan asid kromik dan menghasilkan aliran atau sisa yang mengandungi kromium (III) yang tidak dapat dibuang kerana mereka mempunyai ion kromium (VI) yang sangat toksik, dan tidak dapat digunakan kembali kerana kepekatan ion kromat sangat rendah.

Pembuangannya memerlukan pengurangan kimia kromat menjadi kromium (III), diikuti dengan pemendapan hidroksida dan penapisan, yang menghasilkan biaya tambahan.

Atas sebab ini, pelbagai kaedah untuk membuang dan memulihkan kromat telah dikaji. Berikut adalah beberapa perkara ini.

Dengan menggunakan resin

Resin pertukaran ion telah digunakan selama bertahun-tahun untuk rawatan air yang tercemar dengan kromat. Ini adalah salah satu rawatan yang diluluskan oleh Agensi Perlindungan Alam Sekitar AS, atau EPA (Agensi Perlindungan Alam Sekitar).

Kaedah ini membolehkan pemulihan asid kromat pekat kerana ia dijana semula dari resin.

Resin boleh berasaskan kuat atau lemah. Dalam resin yang sangat asas kromat dapat dikeluarkan kerana ion HCrO ₄ ^- dan Cr ₂ O ₇ ^2- ditukar dengan ion OH ^- dan Cl ^- . Dalam resin asas yang lemah, misalnya sulfat, ion ditukar dengan SO ₄ ^{2 -} .

Sekiranya terdapat resin R- (OH) yang sangat asas, tindak balas keseluruhannya adalah seperti berikut:

2ROH + HCrO ₄ ^- + H ⁺ ⇔ R ₂ CrO ₄ + 2H ₂ O

R ₂ CrO ₄ + 2HCrO ₄ ^- ⇔ 2RHCrO ₄ + CrO ₄ ^2-

R ₂ CrO ₄ + HCrO ₄ ^- + H ⁺ ⇔ R ₂ Cr ₂ O ₇ + H ₂ O

Untuk setiap mol R ₂ CrO _{4 yang} ditukar, satu mol Cr (VI) dikeluarkan dari larutan, yang menjadikan kaedah ini sangat menarik.

Setelah mengeluarkan kromat, resin dirawat dengan larutan alkali yang kuat untuk menjana semula mereka di tempat yang selamat. Kromat kemudian ditukar menjadi asid kromat pekat untuk digunakan semula.

Melalui penjanaan semula elektrokimia

Kaedah lain adalah regenerasi elektrokimia asid kromik, yang juga merupakan alternatif yang sangat mudah. Kromium (III) dioksidakan secara anodik kepada kromium (VI) dengan prosedur ini. Bahan anod dalam kes ini lebih disukai adalah plumbum dioksida.

Penggunaan mikroorganisma untuk membersihkan efluen dengan kesan asid kromik

Kaedah yang telah diselidiki dan masih dalam kajian adalah penggunaan mikroorganisma yang terdapat secara semula jadi dalam efluen tertentu yang tercemar dengan ion kromium heksavalen, yang merupakan kaedah yang terkandung dalam larutan asid kromik.

Efluen berbahaya kepada alam sekitar. Pengarang: OpenClipart-Vectors. Sumber: Pixabay.

Begitulah keadaan bakteria tertentu yang terdapat di dalam air sisa penyamakan kulit. Mikroba ini telah dipelajari dan telah ditentukan bahawa mereka tahan terhadap kromat dan juga mampu mengurangkan kromium (VI) menjadi kromium (III) yang jauh lebih berbahaya bagi alam sekitar dan makhluk hidup.

Atas sebab ini, dianggarkan bahawa mereka dapat digunakan sebagai metode ramah lingkungan untuk pemulihan dan detoksifikasi efluen yang tercemar dengan jejak asid kromik.

Bahaya Asid Kromik dan Oksida Kromik

CrO ₃ tidak mudah terbakar tetapi boleh meningkatkan pembakaran bahan lain. Banyak reaksi mereka boleh menyebabkan kebakaran atau letupan.

Penyelesaian CrO ₃ dan asid kromik adalah perengsa kuat pada kulit (boleh menyebabkan dermatitis), mata (boleh terbakar) dan membran mukus (boleh menyebabkan bronchoasma) dan boleh menyebabkan apa yang disebut "lubang kromium" dalam sistem pernafasan. .

Sebatian kromium (VI) seperti asid kromik dan oksida kromik sangat toksik, mutagenik, dan karsinogenik kepada kebanyakan makhluk hidup.

Rujukan

1. Cotton, F. Albert dan Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kimia Anorganik Lanjutan. Edisi Keempat. John Wiley & Anak.
2. Perpustakaan Perubatan Nasional AS. (2019). Asid Kromik. Dipulihkan dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wegman, RF dan Van Twisk, J. (2013). Aluminium dan Aluminium Aloi. 2.5. Proses Anodisasi Asid Kromik. Dalam Teknik Penyediaan Permukaan untuk Ikatan Pelekat (Edisi Kedua). Dipulihkan dari sciencedirect.com.
4. Wegman, RF dan Van Twisk, J. (2013). Magnesium. 6.4. Penyediaan Magnesium dan Magnesium Alloy oleh Proses Rawatan Asid Kromik. Dalam Teknik Penyediaan Permukaan untuk Ikatan Pelekat (Edisi Kedua). Dipulihkan dari sciencedirect.com.
5. Grot, W. (2011). Permohonan. 5.1.8. Penjanaan Semula Asid Kromik. Dalam Fluorated Ionomers (Edisi Kedua). Dipulihkan dari sciencedirect.com.
6. Swift, KG dan Booker, JD (2013). Proses Kejuruteraan Permukaan. 9.7. Kromasi. Dalam Buku Panduan Pemilihan Proses Pembuatan. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
7. Poulsson, AHC et al. (2019). Teknik Pengubahsuaian Permukaan PEEK, Termasuk Rawatan Permukaan Plasma. 11.3.2.1. Permukaan Lekapan. Dalam PEEK Biomaterials Handbook (Edisi Kedua). Dipulihkan dari sciencedirect.com.
8. Westheimer, FH (1949). Mekanisme pengoksidaan asid kromik. Ulasan Kimia 1949, 45, 3, 419-451. Dipulihkan dari pubs.acs.org.
9. Tan, HKS (1999). Penyingkiran Asid Kromik oleh Anion Exchange. The Canadian Journal of Chemical Engineering, Volume 77, Februari 1999. Diperolehi dari onlinelibrary.wiley.com.
10. Kabir, MM et al. (2018). Pengasingan dan pencirikan bakteria pengurangan kromium (VI) dari efluen penyamakan dan sisa pepejal. Jurnal Dunia Mikrobiologi dan Bioteknologi (2018) 34: 126. Dipulihkan dari ncbi.nlm.nih.gov.