크롬산 : 구조, 특성, 생산, 용도 - 화학 - 2026

크롬산 또는 H ₂ CRO ₄ 이론적 산화 크롬 (VI) 또는 크로 CRO와 연관된 산인 ₃ . 이 이름은 크롬 산화물의 산성 수용액에서 H ₂ CrO ₄ 종이 다른 종류의 크롬 (VI)과 함께 존재 한다는 사실 때문입니다 .

산화 크롬 CrO ₃ 는 무수 크롬산이라고도합니다. CrO ₃ 은 중크롬산 칼륨 K ₂ Cr ₂ O ₇ 용액을 황산 H ₂ SO ₄ 로 처리하여 얻은 적갈색 또는 자주색 고체 입니다.

도가니의 크롬 산화물 CrO ₃ 결정 . Rando Tuvikene. 출처 : Wikipedia Commons.

수성 크롬 산화물 용액은 농도가 용액의 pH에 ​​따라 달라지는 특정 화학 종의 평형을 경험합니다. 염기성 pH에서 크로메이트 이온 CRO ₄ ^2- 우세 , 산성 pH에서 이온은 HCrO 동안 ₄ ^- 냉연 중크롬산 ₂ O ₇ ^2- 우세를 . 산 pH에서 크롬산 H ₂ CrO ₄ 도 존재하는 것으로 추정 됩니다.

산화력이 크기 때문에 크롬산 용액은 산화 반응을 수행하기 위해 유기 화학에 사용됩니다. 또한 전기 화학 공정에서 금속을 처리하여 부식 및 마모에 대한 저항력을 얻습니다.

특정 고분자 물질은 또한 크롬산으로 처리되어 금속, 페인트 및 기타 물질에 대한 접착력을 향상시킵니다.

크롬산 용액은 인간, 대부분의 동물 및 환경에 매우 위험합니다. 이러한 이유로 크롬산이 사용되는 공정에서 나오는 액체 또는 고체 폐기물은 미량의 크롬 (VI)을 제거하거나 존재하는 모든 크롬을 회수하고 재사용을 위해 크롬산을 재생하기 위해 처리됩니다.

구조

크롬산 H ₂ CrO ₄ 분자는 크롬산 이온 CrO ₄ ^2- 와 그것에 부착 된 두 개의 수소 이온 H ⁺ 에 의해 형성됩니다 . 크롬산 이온에서 크롬 원소는 +6의 산화 상태에 있습니다.

크로메이트 이온의 공간 구조는 4 면체이며, 크롬은 중심에 있고 산소는 4 면체의 4 개의 꼭지점을 차지합니다.

크롬산에서 수소 원자는 각각 산소와 함께 있습니다. 4 개의 크롬과 산소 원자의 결합 중 2 개는 이중이고 2 개는 단순합니다. 왜냐하면 이들은 수소가 붙어 있기 때문입니다.

크롬산의 ₄ 면체 형태와 이중 결합이 관찰되는 크롬산 H ₂ CrO _4의 구조 . NEUROtiker. 출처 : Wikipedia Commons.

한편, 크롬 산화물 CrO3는 ₃ 개의 산소 원자로 둘러싸인 +6 산화 상태의 크롬 원자를 갖는다.

명명법

-크롬산 H ₂ CrO ₄

-테트라 옥소 크롬산 H ₂ CrO ₄

-산화 크롬 (무수 크롬산) CrO ₃

-삼산화 크롬 (무수 크롬산) CrO ₃

속성

몸 상태

무수 크롬산 또는 크롬 산화물은 자주색에서 적색 결정질 고체입니다.

분자 무게

CrO ₃ : 118.01g / mol

녹는 점

CrO ₃ : 196 ºC

녹는 점 이상에서는 열적으로 불안정하며 산소를 잃어 (환원 됨) 산화 크롬 (III) Cr ₂ O _{3을 생성} 합니다. 약 250 ° C에서 분해됩니다.

밀도

CrO ₃ : 1.67-2.82g / cm ³

용해도

CrO ₃ 는 25ºC에서 169g / 100g의 물에 매우 잘 녹습니다.

황산 및 질산과 같은 무기산에 용해됩니다. 알코올에 용해됩니다.

기타 속성

CrO ₃ 는 흡습성이 뛰어나고 결정은 조해성이 있습니다.

CrO ₃ 가 물에 용해 되면 강산성 용액이 형성됩니다.

매우 강력한 산화제입니다. 거의 모든 형태의 유기물을 격렬하게 산화시킵니다. 직물, 가죽 및 일부 플라스틱을 공격합니다. 또한 대부분의 금속을 공격합니다.

산화 가능성이 높기 때문에 독성이 강하고 매우 자극적입니다.

크롬산이 존재하는 수용액의 화학

크롬 산화물 CrO ₃ 는 물에 빠르게 용해됩니다. 수용액에서 크롬 (VI)은 다른 이온 형태로 존재할 수 있습니다.

pH가> 6.5 또는 알칼리 용액 중에서, 크롬 (VI)을 크롬산 이온 형태 CRO 취득 ₄ ^{2 -} 색상 노란색.

pH가 저하되는 경우 (1 <의 pH <6.5), 크롬 (VI)는 주로 HCrO 형성 ₄ ^- 이온 중크롬산 이온 CR로 이량 수 ₂ O ₇ ^2- , 용액의 권선 오렌지. 2.5과 5.5 사이에서 우점종 pH에서 HCrO이다 ₄ ^- 냉연 ₂ O ₇ ^2- .

두 개의 나트륨 Na ⁺ 이온과 함께 발견되는 중크롬산 염 이온 Cr ₂ O ₇ ^2-의 구조 . Capaccio. 출처 : Wikipedia Commons.

pH가 감소함에 따라 이러한 용액에서 발생하는 균형은 다음과 같습니다.

CRO ₄ ^2- (크롬산 이온) + H ⁺ ⇔ HCrO ₄ ^-

HCrO ₄ ^- + H ⁺ ⇔ H ₂ CRO ₄ (크롬산)

2HCrO ₄ ^- ⇔ CR ₂ O ₇ ^2- (크롬산 이온) + H ₂ O

이러한 균형은 pH를 낮추기 위해 첨가되는 산이 HNO ₃ 또는 HClO ₄ 인 경우에만 발생합니다. 다른 산에서는 다른 화합물이 형성되기 때문입니다.

산성 중크롬산 염 용액은 매우 강력한 산화제입니다. 그러나 알칼리 용액에서는 크롬산 이온이 훨씬 덜 산화됩니다.

구하기

협의 된 소식통에 따르면, 크롬 산화물 CrO ₃ 를 얻는 방법 중 하나는 황산을 중크롬산 나트륨 또는 중크롬산 칼륨 수용액에 첨가하여 붉은 주황색 침전물을 형성하는 것입니다.

크롬 산화물 수화물 또는 크롬산. 힘 스타 칸. 출처 : Wikipedia Commons.

크롬산 H ₂ CrO ₄ 는 산성 매질의 산화 크롬 수용액에서 발견됩니다.

크롬산 용도

화학 화합물의 산화

강력한 산화력으로 인해 크롬산은 유기 및 무기 화합물을 산화시키는 데 오랫동안 성공적으로 사용되어 왔습니다.

수많은 사례 중에는 다음과 같다 :이 케톤 알데히드 및 이들 카르복시산, 이차 알코올 1 차 알코올을 산화 할 수 벤조산 톨루엔, 아세토 에틸 벤젠, triphenylcarbinol에 트리 페닐 메탄, CO 포름산 ₂ , CO에 옥살산 ₂ , 젖산에서 아세트 알데히드 및 ​​CO ₂ , 철이 온 Fe ²⁺ 에서 철 이온 Fe ³⁺ , 요오드화 이온에서 요오드 등

그것은 니트로 소 화합물을 니트로 화합물로, 황화물을 설폰으로 전환 할 수있게합니다. 하이드로 보레이트 알켄을 케톤으로 ​​산화시키기 때문에 알켄에서 시작하는 케톤 합성에 관여합니다.

산소 O ₂ 또는 과산화수소 H ₂ O ₂ 와 같은 일반적인 산화제에 대한 내성이 높은 화합물 은 크롬산에 의해 산화됩니다. 이것은 특정 헤테로 사이 클릭 붕소의 경우입니다.

금속 아노다이징 공정

크롬산 양극 산화는 산화, 부식 및 마모로부터 오랫동안 알루미늄을 보호하기 위해 알루미늄에 적용되는 전기 화학 처리입니다.

양극 산화 공정은 금속 위에 산화 알루미늄 또는 알루미나 층의 전기 화학적 형성을 포함합니다. 그런 다음이 층을 뜨거운 물에 밀봉하여 산화 알루미늄 삼수화물로 전환합니다.

밀봉 된 산화물 층은 두껍지 만 구조적으로 약하고 후속 접착 결합에 그다지 만족스럽지 않습니다. 그러나 밀봉 수에 소량의 크롬산을 첨가하면 좋은 결합을 형성 할 수있는 표면이 형성됩니다.

밀봉 수에있는 크롬산은 조대 세포와 같은 구조의 일부를 용해시키고 얇고 강하며 단단하게 부착 된 산화 알루미늄 층을 남깁니다.이 층에 접착제가 부착되어 강하고 내구성있는 결합을 형성합니다.

크롬산 양극 산화는 티타늄과 그 합금에도 적용됩니다.

화학적 변환 처리에서

크롬산은 화학적 변환에 의해 금속 코팅 공정에 사용됩니다.

이 과정에서 금속은 크롬산 용액에 담근다. 이것은 기본 금속과 상호 작용하는 복잡한 크롬 화합물의 얇은 층을 증착하면서 표면을 반응시키고 부분적으로 용해시킵니다.

이 공정을 크로메이트 전환 코팅 또는 전환 크롬 도금이라고합니다.

일반적으로 전환 크롬 도금을받는 금속은 탄소강, 스테인리스 강, 아연도 금강과 같은 다양한 유형의 강과 마그네슘 합금, 주석 합금, 알루미늄 합금, 구리와 같은 다양한 비철금속입니다. , 카드뮴, 망간 및은.

이 처리는 부식에 대한 내성을 제공하고 금속에 광택을줍니다. 공정의 pH가 높을수록 부식에 대한 내성이 커집니다. 온도는 산 반응을 가속화합니다.

청색, 흑색, 금색, 황색, 투명 등 다양한 색상의 코팅이 가능합니다. 또한 페인트 및 접착제에 대한 금속 표면의 더 나은 접착력을 제공합니다.

침식되거나 움푹 들어간 표면

크롬산 용액은 열가소성 물질, 열경화성 폴리머 및 엘라스토머로 만들어진 물체의 표면을 준비하는 데 사용되어 페인트 또는 접착제로 후속 코팅합니다.

H ₂ CrO _4는 거칠기를 증가시키는 데 도움이되므로 표면과 구조의 화학적 성질에 영향을 미칩니다. 피팅과 산화의 조합은 접착제의 침투를 증가시키고 폴리머의 특성을 변화시킬 수도 있습니다.

분 지형 저밀도 폴리에틸렌, 선형 고밀도 폴리에틸렌 및 폴리 프로필렌을 침식하는 데 사용되었습니다.

금속 폴리머 접착을 촉진하기 위해 전기 도금 또는 전기 도금 산업에서 널리 사용됩니다.

다양한 용도로

크롬산은 목재 방부제, 자성 재료 및 화학 반응 촉매로 사용됩니다.

크롬산 회수

크롬산을 사용하고 매우 독성이 강한 크롬 (VI) 이온을 가지고 있기 때문에 폐기 할 수없는 크롬 (III)을 포함하는 흐름 또는 잔류 물을 생성하는 많은 공정이 있으며, 크롬산 이온 농도가 매우 낮기 때문에 재사용 할 수 없습니다.

이들의 폐기는 크롬 산염을 크롬 (III)으로 화학적으로 환원 한 다음 수산화물의 침전과 여과를 필요로하며, 이는 추가 비용을 발생시킵니다.

이러한 이유로 크로메이트를 제거하고 회수하는 다양한 방법이 연구되었습니다. 여기에 몇 가지가 있습니다.

수지를 사용하여

이온 교환 수지는 크롬 산염으로 오염 된 물을 처리하기 위해 수년 동안 사용되어 왔습니다. 이것은 미국 환경 보호국 또는 EPA (환경 보호국)에서 승인 한 처리 중 하나입니다.

이 방법을 사용하면 농축 된 크롬산이 수지에서 다시 재생 될 때 회수 할 수 있습니다.

수지는 강하거나 약할 수 있습니다. 이온이 HCrO 때문에 강 염기성 수지에서 크롬은 제거 될 수있다 ₍₄₎ ^- 및 CR ₂ O ₇ ^2- 이온 OH와 교환 ^- 및 CL ^- . 약 염기성 수지, 예컨대 황산 분들은 이온으로 교환 SO ₄ ^{2 -} .

강 염기성 R- (OH) 수지의 경우 전체 반응은 다음과 같습니다.

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

변환 된 R ₂ CrO ₄ 1 몰당 Cr (VI) 1 몰이 용액에서 제거 되어이 방법이 매우 매력적입니다.

크롬 산염을 제거한 후, 수지를 강 알칼리성 용액으로 처리하여 안전한 장소에서 재생합니다. 그런 다음 크롬 산염은 농축 크롬산으로 전환되어 재사용됩니다.

전기 화학적 재생을 통해

또 다른 방법은 크롬산의 전기 화학적 재생으로 매우 편리한 대안입니다. 크롬 (III)은이 절차에 의해 양극 산화되어 크롬 (VI)으로 산화됩니다. 이러한 경우의 양극 물질은 바람직하게는 이산화 납이다.

미량의 크롬산으로 폐수를 청소하기위한 미생물 사용

조사되고 아직 연구중인 방법은 크롬산 용액에 포함 된 6가 크롬 이온으로 오염 된 특정 폐수에 자연적으로 존재하는 미생물을 사용하는 것입니다.

환경에 유해한 폐수. 저자 : OpenClipart-Vectors. 출처 : Pixabay.

가죽 태닝 폐수에 존재하는 특정 박테리아의 경우입니다. 이 미생물은 연구되어 크롬 산염에 내성이 있으며 크롬 (VI)을 환경과 생물에 훨씬 덜 해로운 크롬 (III)으로 환원시킬 수있는 것으로 확인되었습니다.

이러한 이유로 미량의 크롬산으로 오염 된 폐수의 정화 및 해독을위한 환경 친화적 인 방법으로 사용될 수있는 것으로 추정됩니다.

크롬산 및 크롬 산화물 위험

CrO ₃ 는 가연성이 아니지만 다른 물질의 연소를 강화할 수 있습니다. 많은 반응이 화재 나 폭발을 일으킬 수 있습니다.

CrO ₃ 및 크롬산 용액은 피부 (피부염을 유발할 수 있음), 눈 (화상을 일으킬 수 있음) 및 점막 (기관지 종을 유발할 수 있음)에 강력한 자극을 일으키며 호흡기에 소위 "크롬 구멍"을 유발할 수 있습니다. .

크롬산 및 크롬 산화물과 같은 크롬 (VI) 화합물은 대부분의 생물체에 심각한 독성, 변이원성 및 발암 성입니다.

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