كرومات الزنك: الهيكل ، الخصائص ، الحصول ، الاستخدامات - كيمياء - 2026

و كرومات الزنك أو الزنك كرومات هو مركب غير العضوية التي تتكون من عناصر الزنك (الزنك) والكروم (الكروم) والأكسجين (O). يحتوي على أيونات Zn ²⁺ و CrO ₄ ^2-. صيغته الكيميائية هي ZnCrO ₄.

يستخدم مصطلح "كرومات الزنك" تجاريًا لتعيين ثلاثة مركبات ذات بنية جزيئية مختلفة: (أ) كرومات الزنك نفسها ZnCrO ₄ ، (ب) كرومات الزنك الأساسية ZnCrO ₄ • 4Zn (OH) ₂ ، و (ج)) الكرومات الأساسية للزنك والبوتاسيوم 3ZnCrO ₄ • Zn (OH) ₂ • K ₂ CrO ₄ • 2H ₂ O.

هيكل كرومات الزنك. المؤلف: Marilú Stea.

يستخدم بشكل أساسي في الدهانات أو البادئات التي تحمي المعادن من التآكل. لهذا الغرض ، يتم مزجه مع الدهانات والورنيشات والبوليمرات التي يتم تطبيقها بعد ذلك على سطح المعادن.

كما أنها تستخدم في التشطيبات الزخرفية والوقائية التي تحققت مع الكرومات والأحماض الأخرى التي تغطي أشياء مختلفة مثل الأدوات. إنه يعمل أيضًا على الاحتفاظ بالتوصيل الكهربائي للأجزاء المعدنية.

يتم استخدامه كعامل مساعد في تفاعلات الهدرجة (إضافة الهيدروجين) في المركبات العضوية. إنه جزء من أصباغ كانت تستخدم سابقًا في اللوحات الفنية.

إنها مادة تسبب السرطان وهذا لأن الكرومات يحتوي على الكروم في حالة الأكسدة +6.

بناء

كرومات الزنك ZnCrO ₄ مركب أصفر. المؤلف: Marilú Stea.

كرومات الزنك هو مركب أيوني يتكون من كاتيون الزنك Zn ²⁺ وأنيون الكروم CrO ₄ ^2-. يتكون الأخير من الكروم مع التكافؤ +6 (الكروم سداسي التكافؤ ، Cr ⁶⁺) وأربع ذرات أكسجين بحالة الأكسدة -2.

يحتوي Zn ²⁺ ion على الهيكل الإلكتروني التالي:

1s ² ، 2s ² 2p ⁶ ، 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰.

من جانبه ، يحتوي الكروم السداسي التكافؤ على الشكل التالي في مداراته الإلكترونية:

1s ² ، 2s ² 2p ⁶ ، 3s ² 3p ⁶.

كلا الهيكلين مستقران للغاية لأن المدارات كاملة.

التسمية

• كرومات الزنك
• ملح الزنك بحمض الكروميك
• الزنك الأصفر (على الرغم من أن هذا المصطلح يشير أيضًا إلى المركبات الأخرى التي تحتوي على ZnCrO ₄).

الخصائص

الحالة الفيزيائية

أصفر ليمونى بلوري صلب أو أصفر. بلورات على شكل موشورات.

الوزن الجزيئي الغرامي

181.4 جم / مول

نقطة الانصهار

316 درجة مئوية

كثافة

3.40 جم / سم ³

الذوبان

قابل للذوبان في الماء ضعيف: 3.08 غرام / 100 غرام من H ₂ O. ويذوب بسهولة في الأحماض والأمونيا السائلة. غير قابل للذوبان في الأسيتون.

الرقم الهيدروجيني

وفقًا لبعض المصادر ، فإن محاليلها المائية حمضية.

الخواص الكيميائية

إنه مركب مؤكسد بقوة ، لذلك يمكنه التفاعل مع عوامل الاختزال ، وتوليد الحرارة. من بين المواد التي يمكن أن تتفاعل معها المواد العضوية ، مثل السيانيد والإسترات والثيوسيانات. يمكنه أيضًا مهاجمة بعض المعادن.

في محلول مائي ، يقدم أيون الكرومات توازنات مختلفة اعتمادًا على الأس الهيدروجيني وتشكيل أنواع مختلفة.

الأنواع المكونة من الكرومات

فوق الرقم الهيدروجيني 6 ، يوجد أيون الكرومات CrO ₄ ^2- (أصفر اللون) ؛ بين الأس الهيدروجيني 2 والأس الهيدروجيني 6 ، يكون أيون HCrO ₄ ^- وثنائي كرومات Cr ₂ O ₇ ^2- (برتقالي-أحمر اللون) في حالة توازن ؛ عند درجة حموضة أقل من 1 ، يكون النوع الرئيسي هو H ₂ CrO ₄.

عند إضافة كاتيون الزنك (II) إلى هذه المحاليل المائية ، يترسب ZnCrO ₄.

الأرصدة هي كما يلي:

HCrO ₄ ^- ⇔ CRO ₄ ^2- + H ⁺

H ₂ CrO ₄ ⇔ HCrO ₄ ^- + H ⁺

Cr ₂ O ₇ ^2- + H ₂ O ⇔ 2 HCrO ₄ ^-

في الوسط الأساسي يحدث ما يلي:

Cr ₂ O ₇ ^2- + OH ^- ⇔ HCrO ₄ ^- + CrO ₄ ^2-

HCrO ₄ ^- + OH ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ₂ O

لا يتفاعل ZnCrO ₄ بسرعة مع الهواء أو الماء.

الحصول

يمكن إنتاجه عن طريق تفاعل أكسيد الزنك المائي أو حمأة الهيدروكسيد مع ملح كرومات مذاب ثم معادلته.

صناعيًا ، تُستخدم عملية كروناك ، حيث يُغمر معدن الزنك في محلول من ثنائي كرومات الصوديوم (Na ₂ Cr ₂ O ₇) وحمض الكبريتيك (H ₂ SO ₄).

يمكن أيضًا تحضيره عن طريق ترسبه من المحاليل التي يوجد فيها أملاح الزنك والكرومات الذائبة:

K ₂ CrO ₄ + ZnSO ₄ → ZnCrO ₄ ↓ + K ₂ SO ₄

التطبيقات

في حماية المعادن

في صناعة المعادن ، يتم استخدامه بشكل أساسي في الدهانات الأساسية (الطلاء التحضيري أو الطلاء الأولي) المطبق على المعادن ، حيث يوفر مقاومة ضد التآكل.

يتم استخدامه كصبغة في الدهانات والورنيشات ، حيث يتم إدخاله في مصفوفة من البوليمر العضوي.

يتم تطبيق هذا النوع من الطلاء على خطوط الأنابيب وناقلات النفط والهياكل الفولاذية مثل الجسور وأبراج نقل الطاقة وأجزاء السيارات لمنع التآكل.

تم طلاء الهياكل الفولاذية للجسور بقاعدة كرومات الزنك قبل الطلاء النهائي لحمايتها من التآكل. المؤلف: オ ギ ク ボ マ ン サ ク. المصدر: Pixabay.

التخميل

وجد أيضًا أنه يحمي المكونات المعدنية المطلية بالزنك التي تم تخميلها باستخدام كرومات الفلزات القلوية. التخميل هو فقدان التفاعل الكيميائي في ظل ظروف بيئية معينة.

تعمل هذه الطلاءات أيضًا كتشطيبات زخرفية وللاحتفاظ بالتوصيل الكهربائي. يتم تطبيقها بشكل شائع على العناصر اليومية مثل الأدوات ويمكن التعرف عليها من خلال لونها الأصفر.

بعض الأدوات مطلية بكرومات الزنك. المؤلف: دوك. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

كيف يعمل

وجد بعض الباحثين أن حماية كرومات الزنك ضد التآكل المعدني يمكن أن ترجع إلى حقيقة أنها تمنع نمو الفطريات. وبهذه الطريقة يمنع تلف طلاء الطلاء المضاد للتآكل.

تشير دراسات أخرى إلى أن التأثير المضاد للتآكل يمكن أن يرجع إلى حقيقة أن المركب يسرع من تكوين أكاسيد واقية على المعادن.

أساس كرومات الزنك المقاوم للتآكل لحماية الأسطح المعدنية. 水水 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

في تحفيز التفاعلات

تم استخدام هذا المركب كمحفز في تفاعلات كيميائية مختلفة ، مثل هدرجة أول أكسيد الكربون (CO) للحصول على الميثانول (CH ₃ OH).

يمكن تحويل الإسترات إلى كحول أولي عن طريق الهدرجة ، باستخدام هذا المركب لتسريع التفاعل.

وفقًا لبعض الباحثين ، يرجع تأثيره التحفيزي إلى حقيقة أن المادة الصلبة لا تقدم بنية متكافئة ، أي أنها تنحرف عن صيغتها ZnCrO ₄ وهي بالأحرى:

Zn _1-x Cr _2-x O ₄

هذا يعني أن هناك عيوبًا في البنية التي تفضل الحفز بقوة.

تطبيقات أخرى

يوجد في بعض الملونات الزيتية ، ويستخدم للطباعة ، وهو عامل معالجة سطحي ، ويطبق في أغطية الأرضيات ، وهو كاشف في المعامل الكيميائية.

الاستخدامات المتوقفة

منذ الأربعينيات من القرن الماضي ، تم استخدام أحد مشتقات ZnCrO ₄ ، كرومات الزنك والنحاس ، كمبيد للفطريات الورقية لنباتات البطاطس.

نباتات البطاطس. المؤلف: ديرك (Beeki®) شوماخر. المصدر: Pixabay.

تم التخلي عن هذا الاستخدام منذ ذلك الحين بسبب السمية والآثار الضارة للمركب.

في اللوحات الفنية من القرن التاسع عشر ، تم العثور على وجود ملح كرومات الزنك المركب ، 4ZnCrO ₄ • K ₂ O • 3H ₂ O (الزنك المائي وكرومات البوتاسيوم) ، وهو صبغة صفراء تسمى الليمون الأصفر.

المخاطر

على الرغم من أنها غير قابلة للاحتراق ، إلا أنها تنبعث منها غازات سامة عند تسخينها. قد تنفجر إذا تلامس مع عوامل الاختزال أو المواد العضوية.

يهيج الغبار العين والجلد مسبباً رد فعل تحسسي. استنشاق يسبب تهيج الأنف والحنجرة. ويؤثر على الرئتين ويسبب ضيق التنفس والتهاب الشعب الهوائية والالتهاب الرئوي والربو.

يؤثر ابتلاعه على الجهاز الهضمي والكبد والكلى والجهاز العصبي المركزي ، وينتج عنه انهيار في الدورة الدموية ويضر بجهاز المناعة.

مولد السرطان

وهو مادة مسرطنة مؤكدة ، ويزيد من خطر الإصابة بسرطان الرئة والأنف. إنه سام للخلايا (سام للخلايا) كما أنه يضر بالكروموسومات (سام جيني).

كرومات الزنك يسبب سرطان الرئة والجهاز التنفسي. المؤلف: OpenClipart-Vectors. المصدر: Pixabay.

لقد تم تحديد أن سمية هذا المركب ومسبباته للسرطان ناتجة بشكل أساسي عن عمل الكروم في حالة الأكسدة +6. ومع ذلك ، فإن وجود الزنك يعطي المنتج عدم قابلية الذوبان وهذا يؤثر أيضًا على الضرر الناتج عنه.

التأثيرات على البيئة

إنه شديد السمية للحيوانات والأحياء المائية ، ويسبب آثارًا ضارة تستمر بمرور الوقت يمكن أن تتراكم هذه المادة الكيميائية بيولوجيًا في جميع مراحل السلسلة الغذائية.

لكل هذه الأسباب ، يتم تنظيم العمليات التي تنطوي على الكرومات (الكروم السداسي التكافؤ) من قبل المنظمات الصحية العالمية واستبدالها بتقنيات بديلة بدون هذا الأيون.

المراجع

1. المكتبة الوطنية الأمريكية للطب. (2019). كرومات الزنك. تعافى من pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide ، DR (محرر) (2003). كتيب CRC للكيمياء والفيزياء. 85 ^تشرين CRC برس.
3. شي ، هـ وآخرون. (2009). كرومات الزنك يحث على عدم استقرار الكروموسوم وكسر الحمض النووي المزدوج في خلايا الرئة البشرية. Toxicol Appl Pharmacol 2009 1 فبراير ؛ 234 (3): 293-299. تعافى من ncbi.nlm.nih.gov.
4. جاكسون ، را وآخرون. (1991). النشاط التحفيزي والتركيب الخاطئ لكرومات الزنك. كاتال ليت 8 ، 385-389 (1991). تعافى من link.springer.com.
5. ياهالوم ، ج. (2001). طرق الحماية من التآكل. في موسوعة المواد: العلوم والتكنولوجيا. تعافى من sciencedirect.com.
6. غريب جوهانسن ، م. (1988). تأثير مضادات الميكروبات للأصباغ في الدهانات الواقية من التآكل. في Houghton DR ، Eggins ، كيف (محرران) Biodeteration 7. تعافى من link.springer.com.
7. باريت ، AGM (1991). تخفيض. في التركيب العضوي الشامل. تعافى من sciencedirect.com.
8. ثورستون ، HW وآخرون. (1948). الكرومات كمبيدات فطريات البطاطس. مجلة البطاطس الأمريكية 25 ، 406-409 (1948). تعافى من link.springer.com.
9. لينش ، RF (2001). الزنك: صناعة السبائك ، المعالجة الكيميائية الحرارية ، الخصائص والتطبيقات. في موسوعة المواد: العلوم والتكنولوجيا. تعافى من sciencedirect.com.
10. راميش كومار AV and Nigam، RK (1998). دراسة مطيافية موسباور لمنتجات التآكل تحت الطلاء التمهيدي المحتوي على أصباغ مضادة للتآكل. J Radioanal Nucl Chem 227، 3-7 (1998). تعافى من link.springer.com.
11. أوتيرو ، في وآخرون. (2017). الباريوم والزنك والسترونشيوم أصفر في اللوحات الزيتية في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين. Herit Sci 5 ، 46 (2017). تعافى من heritagesciencejournal.springeropen.com.
12. قطن ، ف.ألبرت وويلكينسون ، جيفري. (1980). كيمياء غير عضوية متقدمة. طبعة رابعة. جون وايلي وأولاده.
13. ويكيبيديا (2020). كرومات الزنك. تعافى من en.wikipedia.org.
14. ويكيبيديا (2020). طلاء تحويل الكرومات. تعافى من en.wikipedia.org.