ZINKCHROMAT: STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN, GEWINNUNG, VERWENDUNG - CHEMIE - 2025

Das Zinkchromat oder Zinkchromat ist eine anorganische Verbindung, die aus den Elementen Zink (Zn), Chrom (Cr) und Sauerstoff (O) besteht. Es hat die Ionen Zn ²⁺ und CrO ₄ ^2- . Seine chemische Formel lautet ZnCrO ₄ .

Der Begriff "Zinkchromat" dient kommerziell zur Bezeichnung von drei Verbindungen mit unterschiedlicher Molekülstruktur: (a) das Zinkchromat selbst ZnCrO ₄ , (b) das basische Zinkchromat ZnCrO ₄ · 4Zn (OH) ₂ und (c ) das Grundchromat von Zink und Kalium 3ZnCrO ₄ · Zn (OH) ₂ · K ₂ CrO ₄ · 2H ₂ O.

Struktur von Zinkchromat. Verfasser: Marilú Stea.

Es wird hauptsächlich in Farben oder Grundierungen verwendet, die Metalle vor Korrosion schützen. Dazu wird es mit Farben, Lacken und Polymeren gemischt, die dann auf die Oberfläche von Metallen aufgetragen werden.

Es wird auch in dekorativen und schützenden Oberflächen verwendet, die mit anderen Chromaten und Säuren erzielt werden, die verschiedene Gegenstände wie Werkzeuge beschichten. Es dient auch dazu, die elektrische Leitfähigkeit von Metallteilen beizubehalten.

Es wird als Katalysator bei Hydrierungsreaktionen (Zugabe von Wasserstoff) in organischen Verbindungen verwendet. Es ist Teil von Pigmenten, die früher in künstlerischen Gemälden verwendet wurden.

Es ist ein Material, das Krebs verursacht, und dies liegt daran, dass Chromat Chrom in der Oxidationsstufe +6 hat.

Struktur

Zinkchromat ZnCrO ₄ ist eine gelbe Verbindung. Verfasser: Marilú Stea.

Zinkchromat ist eine ionische Verbindung, die aus dem Zinkkation Zn ²⁺ und dem Chromatanion CrO ₄ ^{2- gebildet wird} . Letzteres besteht aus Chrom mit der Wertigkeit +6 (sechswertiges Chrom, Cr ⁶⁺ ) und vier Sauerstoffatomen mit der Oxidationsstufe -2.

Das Zn ²⁺ -Ion hat die folgende elektronische Struktur:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ .

Sechswertiges Chrom hat seinerseits die folgende Konformation in seinen elektronischen Orbitalen:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ .

Beide Strukturen sind sehr stabil, da die Orbitale vollständig sind.

Nomenklatur

• Zinkchromat
• Chromsäure-Zinksalz
• Zinkgelb (obwohl sich dieser Begriff auch auf andere Verbindungen bezieht, die ZnCrO ₄ enthalten ).

Eigenschaften

Körperlicher Status

Zitronengelber oder gelber kristalliner Feststoff. Kristalle in Form von Prismen.

Molekulargewicht

181,4 g / mol

Schmelzpunkt

316 ºC

Dichte

3,40 g / cm ³

Löslichkeit

In Wasser schwer löslich: 3,08 g / 100 g H ₂ O. Es löst sich leicht in Säuren und in flüssigem Ammoniak. Unlöslich in Aceton.

pH

Nach einigen Quellen sind seine wässrigen Lösungen sauer.

Chemische Eigenschaften

Es ist eine stark oxidierende Verbindung, daher kann es mit Reduktionsmitteln reagieren und Wärme erzeugen. Zu den Substanzen, mit denen es reagieren kann, gehören organische Substanzen wie Cyanide, Ester und Thiocyanate. Es kann auch einige Metalle angreifen.

In wässriger Lösung weist das Chromation je nach pH-Wert verschiedene Gleichgewichte auf und bildet unterschiedliche Spezies.

Chromatgebildete Arten

Oberhalb von pH 6 ist das Chromation CrO ₄ ^2- (gelb gefärbt) vorhanden; zwischen pH 2 und pH 6 sind das Ion HCrO ₄ ^- und das Dichromat Cr ₂ O ₇ ^2- (orangerote Farbe) im Gleichgewicht ; Bei einem pH-Wert unter 1 ist die Hauptspezies H ₂ CrO ₄ .

Wenn diesen wässrigen Lösungen Zink (II) -Kationen zugesetzt werden, fällt ZnCrO _{4 aus} .

Die Salden sind wie folgt:

HCrO ₄ ^- O CrO ₄ ^2- + H ⁺

H ₂ CrO ₄ ⇔ HCrO ₄ ^- + H ⁺

Cr ₂ O ₇ ^2- + H ₂ O ⇔ 2 HCrO ₄ ^-

Im Grundmedium tritt Folgendes auf:

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

HCrO ₄ ^- + OH ^- O CrO ₄ ^2- + H ₂ O.

ZnCrO ₄ reagiert nicht schnell mit Luft oder Wasser.

Erhalten

Es kann hergestellt werden, indem ein wässriger Zinkoxid- oder Hydroxidschlamm mit einem gelösten Chromatsalz umgesetzt und dann neutralisiert wird.

Industriell wird das Cronak-Verfahren angewendet, bei dem Zinkmetall in eine Lösung aus Natriumdichromat (Na ₂ Cr ₂ O ₇ ) und Schwefelsäure (H ₂ SO ₄ ) eingetaucht wird .

Es kann auch hergestellt werden, indem es aus Lösungen ausgefällt wird, in denen Zink- und Chromatsalze gelöst sind:

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

Anwendungen

Im Metallschutz

In der metallurgischen Industrie wird es hauptsächlich in Grundfarben (Vorfarbe oder Erstbeschichtung) auf Metallen verwendet, gegen die es Korrosionsbeständigkeit bietet.

Es wird als Pigment in Farben und Lacken verwendet und in die Matrix eines organischen Polymers eingefügt.

Diese Art von Farbe wird auf Rohrleitungen, Öltanker, Stahlkonstruktionen wie Brücken, Kraftübertragungstürme und Autoteile aufgetragen, um Korrosion zu verhindern.

Die Stahlkonstruktionen der Brücken werden vor dem endgültigen Anstrich mit einer Zinkchromatbasis lackiert, um sie vor Korrosion zu schützen. Autor: オ ギ ク ボ マ ン サ サ. Quelle: Pixabay.

Passivierung

Es wurde auch gefunden, um verzinkte Metallkomponenten zu schützen, die unter Verwendung von Alkalimetallchromat passiviert wurden. Die Passivierung besteht aus dem Verlust der chemischen Reaktivität unter bestimmten Umgebungsbedingungen.

Diese Beschichtungen dienen auch als dekorative Oberflächen und zur Beibehaltung der elektrischen Leitfähigkeit. Sie werden häufig auf Alltagsgegenstände wie Werkzeuge angewendet und sind an ihrer gelben Farbe zu erkennen.

Einige Werkzeuge sind mit Zinkchromat beschichtet. Verfasser: Duk. Quelle: Wikimedia Commons.

Wie funktioniert es

Einige Forscher fanden heraus, dass der Schutz von Zinkchromat gegen Metallkorrosion auf die Tatsache zurückzuführen sein könnte, dass es das Pilzwachstum hemmt. Auf diese Weise wird die Verschlechterung der Korrosionsschutzlackierung verhindert.

Andere Studien weisen darauf hin, dass die Korrosionsschutzwirkung auf die Tatsache zurückzuführen sein könnte, dass die Verbindung die Bildung von Schutzoxiden auf Metallen beschleunigt.

Korrosionsbeständige Zinkchromat-Grundierung zum Schutz von Metalloberflächen. 水水 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Quelle: Wikimedia Commons.

Bei der Katalyse von Reaktionen

Diese Verbindung wurde als Katalysator in verschiedenen chemischen Reaktionen verwendet, beispielsweise bei der Hydrierung von Kohlenmonoxid (CO), um Methanol (CH ₃ OH) zu erhalten.

Ester können durch Hydrierung in primäre Alkohole umgewandelt werden, wobei diese Verbindung verwendet wird, um die Reaktion zu beschleunigen.

Nach Ansicht einiger Forscher beruht seine katalytische Wirkung auf der Tatsache, dass der Feststoff keine stöchiometrische Struktur aufweist, dh von seiner Formel ZnCrO ₄ abweicht und vielmehr:

Zn _1-x Cr _2-x O ₄

Dies impliziert, dass es Defekte in der Struktur gibt, die die Katalyse energetisch begünstigen.

Andere Apps

Es ist in einigen öligen Farbstoffen enthalten, wird zum Drucken verwendet, ist ein Oberflächenbehandlungsmittel, wird in Bodenbelägen angewendet und ist ein Reagenz in chemischen Labors.

Eingestellte Verwendungen

Seit den 1940er Jahren wird ein Derivat von ZnCrO ₄ , Zinkkupferchromat, als Blattfungizid für Kartoffelpflanzen verwendet.

Kartoffelpflanzen. Autor: Dirk (Beeki®) Schumacher. Quelle: Pixabay.

Diese Verwendung wurde seitdem aufgrund der Toxizität und der schädlichen Wirkungen der Verbindung aufgegeben.

In künstlerischen Gemälden aus dem 19. Jahrhundert wurde das Vorhandensein eines komplexen Zinkchromat-Salzes, 4ZnCrO ₄ · K ₂ O · 3H ₂ O (hydratisiertes Zink und Kaliumchromat), gefunden, das ein gelbes Pigment namens Zitronengelb ist.

Risiken

Obwohl es nicht brennbar ist, gibt es beim Erhitzen giftige Gase ab. Kann bei Kontakt mit Reduktionsmitteln oder organischen Materialien explodieren.

Der Staub reizt Augen und Haut und löst eine allergische Reaktion aus. Einatmen verursacht Nasen- und Rachenreizungen. Es wirkt sich auf die Lunge aus, verursacht Atemnot, Bronchitis, Lungenentzündung und Asthma.

Seine Einnahme beeinflusst den Verdauungstrakt, die Leber, die Nieren und das Zentralnervensystem, führt zu einem Kreislaufkollaps und schädigt das Immunsystem.

Krebsgenerator

Es ist ein bestätigtes Karzinogen, erhöht das Risiko für Lungen- und Nasenhöhlenkrebs. Es ist zelltoxisch (zytotoxisch) und schädigt auch Chromosomen (genotoxisch).

Zinkchromat verursacht Lungen- und Atemwegskrebs. Autor: OpenClipart-Vektoren. Quelle: Pixabay.

Es wurde festgestellt, dass die Toxizität und Karzinogenität dieser Verbindung hauptsächlich durch die Wirkung von Chrom in der Oxidationsstufe +6 verursacht wird. Das Vorhandensein von Zink führt jedoch zu einer Unlöslichkeit des Produkts und dies beeinflusst auch den Schaden, den es verursacht.

Auswirkungen auf die Umwelt

Es ist sehr giftig für Tiere und Wasserlebewesen und verursacht schädliche Wirkungen, die über die Zeit anhalten. Diese Chemikalie kann sich in der gesamten Nahrungskette bioakkumulieren.

Aus all diesen Gründen werden die Prozesse mit Chromaten (sechswertiges Chrom) von Weltgesundheitsorganisationen reguliert und durch alternative Techniken ohne dieses Ion ersetzt.

Verweise

1. US National Library of Medicine. (2019). Zinkchromat. Von pubchem.ncbi.nlm.nih.gov wiederhergestellt.
2. Lide, DR (Herausgeber) (2003). CRC Handbuch für Chemie und Physik. 85 ^th CRC Press.
3. Xie, H. et al. (2009). Zinkchromat induziert Chromosomeninstabilität und DNA-Doppelstrangbrüche in menschlichen Lungenzellen. Toxicol Appl Pharmacol 2009 Feb 1; 234 (3): 293 & ndash; 299. Von ncbi.nlm.nih.gov wiederhergestellt.
4. Jackson, RA et al. (1991). Die katalytische Aktivität und Defektstruktur von Zinkchromat. Catal Lett 8, 385 & ndash; 389 (1991). Von link.springer.com wiederhergestellt.
5. Yahalom, J. (2001). Korrosionsschutzmethoden. In der Encyclopedia of Materials: Wissenschaft und Technologie. Von sciencedirect.com wiederhergestellt.
6. Fremder-Johannessen, M. (1988). Die antimikrobielle Wirkung von Pigmenten in Korrosionsschutzfarben. In Houghton DR, Eggins, WIE (Hrsg.) Biodeterioration 7. Von link.springer.com wiederhergestellt.
7. Barrett, AGM (1991). Die Ermäßigung. In der umfassenden organischen Synthese. Von sciencedirect.com wiederhergestellt.
8. Thurston, HW et al. (1948). Chromate als Kartoffelfungizide. American Potato Journal 25, 406 & ndash; 409 (1948). Von link.springer.com wiederhergestellt.
9. Lynch, RF (2001). Zink: Legieren, thermochemische Verarbeitung, Eigenschaften und Anwendungen. In der Encyclopedia of Materials: Wissenschaft und Technologie. Von sciencedirect.com wiederhergestellt.
10. Ramesh Kumar, AV und Nigam, RK (1998). Mössbauer-Spektroskopiestudie von Korrosionsprodukten unter einer Grundierungsbeschichtung mit Korrosionsschutzpigmenten. J Radioanal Nucl Chem 227, 3-7 (1998). Von link.springer.com wiederhergestellt.
11. Otero, V. et al. (2017). Barium-, Zink- und Strontiumgelb in Ölgemälden des späten 19. bis frühen 20. Jahrhunderts. Herit Sci 5, 46 (2017). Von heritagesciencejournal.springeropen.com wiederhergestellt.
12. Cotton, F. Albert und Wilkinson, Geoffrey. (1980). Fortgeschrittene Anorganische Chemie. Vierte Edition. John Wiley & Sons.
13. Wikipedia (2020). Zinkchromat. Von en.wikipedia.org wiederhergestellt.
14. Wikipedia (2020). Chromatumwandlungsbeschichtung. Von en.wikipedia.org wiederhergestellt.