أكسيد الكروم (الثالث): الهيكل ، التسمية ، الخصائص ، الاستخدامات - كيمياء - 2025

و (III) الكروم أكسيد الكروم أو هو غير العضوي الأخضر الصلبة شكلت حرق معدن الكروم (الكروم) في الأكسجين (O ₂)، وترك حالة الأكسدة الكروم 3+. صيغته الكيميائية هي Cr ₂ O ₃. يوجد في الطبيعة في معدن Eskolaite. لا توجد رواسب طبيعية قابلة للاستخدام من أكسيد الكروم (III) معروفة.

ويمكن إعداد جملة أمور من تسخين الكروم ₂ O ₃ هيدرات (الكروم ₂ O ₃.nH ₂ O) لإزالة المياه. يتم الحصول عليها أيضًا كمنتج لتكلس أكسيد الكروم (VI) (CrO ₃).

صبغة أكسيد الكروم (III). FK1954. المصدر: ويكيبيديا كومنز

ومع ذلك ، فإن أفضل طريقة للحصول عليها نقية هي عن طريق تحلل ثنائي كرومات الأمونيوم (NH ₄) ₂ Cr ₂ O ₇ عند 200 درجة مئوية. يتم إنتاجه صناعيًا عن طريق اختزال ثنائي كرومات الصوديوم الصلب (Na ₂ Cr ₂ O ₇) بالكبريت.

عندما يتم تقسيمها بدقة ، يكون لها لون أخضر فاتح مع مسحة صفراء. ولكن إذا كانت الجسيمات أكبر ، فإنها تظهر لونًا مزرقًا. أكسيد الكروم هو أكثر الأصباغ الخضراء المعروفة استقرارًا. مقاومته الحرارية والكيميائية تجعله مادة تلوين خزفية قيمة.

يتم استخدامه في الطلاء الصناعي ، والورنيش ، وفي صناعة البناء ، وفي المجوهرات ، كما يستخدم في تلوين مستحضرات التجميل أو في المنتجات الصيدلانية ، من بين تطبيقات أخرى.

بناء

يحتوي أكسيد α-Cr ₂ O ₃ على هيكل يشبه اكسيد الالمونيوم. نظامها البلوري سداسي الشكل. وهو متماثل مع α-alumina و α-Fe ₂ O ₃.

Eskolaite ، معدن طبيعي من أكسيد الكروم (III) ، له الهيكل الموضح أدناه:

هيكل بلوري من المعدن Eskolaíta. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ee/Eskolaite_structure.jpg. المصدر: ويكيبيديا كومنز

التسمية

- أكسيد الكروم (III).

- أكسيد الكروم الأخضر.

- ثالث أكسيد ثنائي الكروم.

- الكروم سيسكوكسيد.

- كروميا.

- اسكولايتا: معدن أكسيد الكروم (III).

- الهيدرات: Cr ₂ O ₃.nH ₂ O (حيث n ≅ 2) تسمى هيدرات أكسيد الكروم (III) أو Guignet Green.

هيدرات أكسيد الكروم (III). دبليو أولين. المصدر: ويكيبيديا كومنز

الخصائص

الحالة الفيزيائية

بلورية صلبة.

صلابة موس

9 (بلوراته شديدة الصلابة).

الوزن الجزيئي الغرامي

151.99 جم / مول.

نقطة الانصهار

يذوب عند 2435 درجة مئوية ، لكنه يبدأ في التبخر عند 2000 درجة مئوية ، مكونًا سحبًا من الدخان الأخضر.

كثافة

5.22 جم / سم ³

الذوبان

عندما يتم تسخينها إلى درجات حرارة عالية ، فإنها عمليا غير قابلة للذوبان في الماء (3 ميكروغرام / لتر عند 20 درجة مئوية) ؛ غير قابل للذوبان في الكحول والأسيتون. قليل الذوبان في الأحماض والقلويات. s قابل للذوبان في حمض البيركلوريك (HClO ₄) بنسبة 70٪ ، حيث يتحلل.

الرقم الهيدروجيني

6.

معامل الانكسار

2،551.

خصائص أخرى

- إذا تم تحميصها بشدة فإنها تصبح خاملة تجاه الأحماض والقواعد. وبخلاف ذلك ، فإن Cr ₂ O ₃ وشكله المائي Cr ₂ O ₃.nH ₂ O مذبذب ، يذوب بسهولة في الحمض لإعطاء ³⁺ أيونات مائية ، وفي القلويات المركزة لتكوين "الكروميت".

- عند المكلس يكون مقاومًا كيميائيًا للأحماض والقلويات ودرجات الحرارة المرتفعة. إنه مستقر للغاية بالنسبة لـ SO ₂.

- تتمتع بمقاومة فائقة للضوء بسبب حقيقة أن بلوراتها تتميز بالعتامة والتوهين العالي للأشعة فوق البنفسجية والشفافية للضوء المرئي.

- مادة صلبة للغاية ، يمكن أن تخدش الكوارتز والتوباز والزركونيوم.

- هيدراته Cr ₂ O ₃.nH ₂ O (حيث n ≅ 2) لا تتمتع بالاستقرار الحراري ، وتحد مياه الإماهة الخاصة بها من قابلية تطبيقها إلى أقل من 260 درجة مئوية. تتميز بقدرة منخفضة على الصبغ ومجموعة محدودة من الظلال.

- لكن الهيدرات قال لها صبغة خضراء زرقاء نظيفة ومشرقة للغاية. إنها شبه شفافة ، تعرض عتامة منخفضة ، مقاومة ممتازة للضوء ومقاومة للقلويات.

- لا يصنف Cr ₂ O ₃ كمادة خطرة ويعتبر مسحوق ناعم خامل. لا يخضع لأنظمة النقل الدولية.

- لا يسبب تهيج للجلد أو الأغشية المخاطية.

التطبيقات

في صناعة السيراميك والزجاج

نظرًا لمقاومته العالية للحرارة والمقاومة الكيميائية ، يتم استخدام Cr ₂ O ₃ المكلس كصبغة تلوين أو صبغة قابلة للتزجيج في صناعة السيراميك وفي مينا البورسلين وخلائط الزجاج.

في الطلاءات الصناعية

يوفر سيراميك أكسيد الكروم (III) مقاومة ممتازة ضد معظم البيئات المسببة للتآكل. كل هذا من خلال آلية إبعاد الركيزة عن البيئة المحيطة بها.

لهذا السبب ، يتم استخدامه في الطلاء لمنع تآكل العديد من المواد ، حيث يتم تطبيقه بالرش الحراري (الانحلال أو الرش الساخن).

كما أنها تستخدم كحماية ضد التآكل الكاشطة (عندما تكون إزالة المواد ناتجة عن تحرك الجسيمات عبر السطح).

في هذه الحالات ، فإن تطبيق طلاء Cr ₂ O ₃ بواسطة ترسيب البلازما يولد مقاومة عالية للتآكل.

الحالتان السابقتان مفيدتان ، على سبيل المثال ، في محركات توربينات الغاز في صناعة الطيران.

في صناعة الحراريات

يتم استخدامه في إنتاج الطوب المقاوم حرارياً وكيميائياً ، ومواد الواجهة ، والخرسانة المقاومة للصهر القائمة على الألومينا.

في البناء

نظرًا لأنه مقاوم للغاية للظروف الجوية والضوء والحرارة ، يتم استخدامه كملون صخري حبيبي لأسطح الإسفلت والأسمنت الخرساني والطلاء الصناعي عالي الجودة للواجهات الخارجية والإنشاءات الفولاذية وطلاء الواجهات (الدهانات القابلة للاستحلاب).

كصبغة في تطبيقات مختلفة

يمكن أن يتحمل ظروف الفلكنة ولا يتحلل ، وهذا هو سبب استخدامه في تصبغ المطاط.

نظرًا لأنه غير سام ، يتم استخدامه كصبغة للألعاب ومستحضرات التجميل (خاصة هيدراتها) والبلاستيك وأحبار الطباعة والدهانات التي تتلامس مع المنتجات الغذائية والصيدلانية.

في صناعة الأصباغ ، يتم استخدامه كمادة خام لإنتاج أصباغ اختراق تحتوي على الكروم وفي أصباغ تعتمد على أطوار أكسيد الفلز المختلط. كما أنها تستخدم كملون طلاء لطلاء لفائف.

تتمتع هيدراتها بشفافية تسمح بصياغة التشطيبات متعددة الألوان في صناعة السيارات (التشطيبات المعدنية للسيارات).

نظرًا لخصائصه الفريدة لعكس الأشعة تحت الحمراء (IR) بطريقة مشابهة للكلوروفيل في النباتات ، فإنها تبدو مثل أوراق الشجر تحت ضوء الأشعة تحت الحمراء. لهذا السبب ، يتم استخدامه على نطاق واسع في الدهانات أو الطلاءات المموهة للتطبيقات العسكرية.

في المجوهرات

يتم استخدامه كملون للأحجار الكريمة الاصطناعية. عندما يتم إدخال Cr ₂ O ₃ كشوائب في الشبكة البلورية لـ α-Al ₂ O ₃ ، كما هو الحال في الياقوت المعدني شبه الثمين ، يكون اللون أحمر بدلاً من الأخضر.

كما أنها تستخدم كعامل طحن وتلميع لصلابتها العالية وخصائصها الكاشطة.

في تحفيز التفاعلات الكيميائية

مدعومًا على الألومينا (Al ₂ O ₃) أو أكاسيد أخرى ، يتم استخدامه في الكيمياء العضوية كمحفز ، على سبيل المثال ، في هدرجة الإسترات أو الألدهيدات لتكوين الكحوليات وفي دورة الهيدروكربونات. إنه يحفز تفاعل النيتروجين (N ₂) مع الهيدروجين (H ₂) لتكوين الأمونيا (NH ₃).

نظرا لقدرة للحد من الأكسيد، تعمل جنبا إلى جنب مع أكسيد الكروم (VI)، وأنه يلعب دورا هاما في نزع الهيدروجين من الألكانات مع CO ₂ لإنتاج البروبين وisobutene، منذ دورة التعطيل تنشيط المحفز هي قابلة للتنفيذ بسهولة. كما أنها تستخدم كعامل مساعد في الكيمياء غير العضوية.

في صناعة الكروم

يتم استخدامه في إنتاج الألمنيوم لمعدن الكروم النقي. لهذا يجب تسخينه إلى 1000 درجة مئوية لزيادة حجم الحبوب.

تحضير معدن الكروم عن طريق الاختزال الحراري لأكسيد الكروم (III). راندو توفكين. المصدر: ويكيبيديا كومنز

على المواد المغناطيسية

تمت إضافته بكميات صغيرة إلى المواد المغناطيسية في أشرطة الصوت والفيديو ، مما يضفي تأثير التنظيف الذاتي على رؤوس الصوت.

الابتكارات الحديثة

وقد تم الحصول على أصباغ وجود تحسن الانعكاس من الأشعة تحت الحمراء القريبة من المنشطات الكروم ₂ O ₃ النانوية مع أملاح العناصر التي تنتمي إلى مجموعة الأرضية النادرة، مثل اللانثانم والبراسيوديميوم.

من خلال زيادة تركيز هذه العناصر ، يزداد الانعكاس الشمسي القريب من الأشعة تحت الحمراء دون التأثير على اللون الأخضر لصبغة Cr ₂ O ₃.

وهذا يسمح لل مخدر الكروم ₂ O ₃ على أن تصنف باعتبارها الصباغ "الباردة"، كما انها مناسبة للسيطرة على تراكم الحرارة.

عند تطبيقه على الأسقف والسيارات والمفروشات ، من بين تطبيقات أخرى ، فإنه يحقق انعكاسًا عاليًا لأشعة الشمس تحت الحمراء ، مما يسمح بتقليل زيادة الحرارة في البيئة بشكل كبير.

المراجع

1. قطن ، ف.ألبرت وويلكينسون ، جيفري. (1980). كيمياء غير عضوية متقدمة. طبعة رابعة. جون وايلي وأولاده.
2. كيرك أوتمير (1994). موسوعة التكنولوجيا الكيميائية. المجلد 19. الطبعة الرابعة. جون وايلي وأولاده.
3. موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية. (1990). الطبعه الخامسة. المجلد A7 و A20. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
4. العناصر الأمريكية. (2019). أكسيد الكروم الثلاثي. تعافى من americanelements.com.
5. المكتبة الوطنية للطب. (2019). أكسيد الكروم الثلاثي. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
6. دورفمان ، ميتشل ر. (2012). طلاءات الرش الحراري. في كتيب التدهور البيئي للمواد. الفصل 19. تعافى من sciencedirect.com.
7. تاكيهيرا ، ك وآخرون. (2004). CO ₂ نزع الهيدروجين من البروبان على الكروم، MCM-41 محفز. في دراسات في علوم السطح والحفز 153. تعافى من sciencedirect.com.
8. سيلفام سانجيثا وآخرون. (2012). أصباغ وظيفية من جزيئات أكسيد الكروم (III) النانوية. الأصباغ والأصباغ 94 (2012) 548-552. تعافى من sciencedirect.com.