CHROM (III) OXID: STRUKTUR, NOMENKLATUR, EIGENSCHAFTEN, VERWENDUNGEN - CHEMIE - 2025

Das Chrom (III) -oxid oder Chrom ist ein anorganischer grüner Feststoff, der in Sauerstoff (O ₂ ) brennendes Metallchrom (Cr ) bildet und die Chromoxidationsstufe 3+ verlässt. Seine chemische Formel lautet Cr ₂ O ₃ . In der Natur kommt es im Eskolaite-Mineral vor. Es sind keine verwendbaren natürlichen Ablagerungen von Chrom (III) oxid bekannt.

Es kann unter anderem hergestellt werden durch Erhitzen Cr ₂ O ₃ Hydrat (Cr ₂ O ₃ · nH ₂ O) , um Wasser vollständig zu entfernen. Es wird auch als Produkt der Kalzinierung von Chrom (VI) oxid (CrO ₃ ) erhalten.

Chrom (III) oxidpigment. FK1954. Quelle: Wikipedia Commons

Der beste Weg, um es rein zu erhalten, ist jedoch die Zersetzung von Ammoniumdichromat (NH ₄ ) ₂ Cr ₂ O ₇ bei 200 ° C. Industriell wird es durch Reduktion von festem Natriumdichromat (Na ₂ Cr ₂ O ₇ ) mit Schwefel hergestellt.

Wenn es fein geteilt ist, hat es eine hellgrüne Farbe mit einem gelblichen Schimmer. Wenn die Partikel jedoch größer sind, zeigt sie eine bläuliche Färbung. Chromoxid ist das stabilste bekannte grüne Pigment. Seine thermische und chemische Beständigkeit macht es zu einem wertvollen keramischen Farbstoff.

Es wird unter anderem in Industrielacken, Lacken, in der Bauindustrie, in Schmuck, als Farbstoff in Kosmetika oder in pharmazeutischen Produkten verwendet.

Struktur

Das α-Cr ₂ O ₃ -Oxid hat die korundartige Struktur. Sein Kristallsystem ist hexagonal rhomboedrisch. Es ist isomorph mit α-Aluminiumoxid und α-Fe ₂ O ₃ .

Eskolaite, ein natürliches Mineral aus Chrom (III) -oxid, hat die folgende Struktur:

Kristalline Struktur des Minerals Eskolaíta. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ee/Eskolaite_structure.jpg. Quelle: Wikipedia Commons

Nomenklatur

- Chrom (III) oxid.

- Grünes Chromoxid.

- Dichromtrioxid.

- Chromsesquioxid.

- Chromia.

- Eskolaíta: Chrom (III) -oxidmineral.

- Das Hydrat: Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O (wobei n ≅ 2) als Chrom (III) oxidhydrat oder Guignet Green bezeichnet wird.

Chrom (III) oxidhydrat. W. Oelen. Quelle: Wikipedia Commons

Eigenschaften

Körperlicher Status

Kristalliner Feststoff.

Mohs Härte

9 (seine Kristalle sind extrem hart).

Molekulargewicht

151,99 g / mol.

Schmelzpunkt

Es schmilzt bei 2435 ° C, beginnt jedoch bei 2000 ° C zu verdampfen und bildet grüne Rauchwolken.

Dichte

5,22 g / cm ³

Löslichkeit

Wenn es auf hohe Temperaturen erhitzt wurde, ist es in Wasser praktisch unlöslich (3 Mikrogramm / l bei 20 ° C); unlöslich in Alkoholen und Aceton; schwer löslich in Säuren und Laugen; sLöslich in Perchlorsäure (HClO ₄ ) zu 70%, in der es sich zersetzt.

pH

6.

Brechungsindex

2,551.

Andere Eigenschaften

- Wenn es stark kalziniert ist, wird es gegenüber Säuren und Basen inert. Ansonsten sind Cr ₂ O ₃ und seine hydratisierte Form Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O amphoter und lösen sich leicht in Säure unter Bildung von ³⁺ Aquaionen und in konzentriertem Alkali unter Bildung von "Chromiten".

- Wenn es kalziniert ist, ist es chemisch beständig gegen Säuren, Laugen und hohe Temperaturen. Es ist extrem stabil gegenüber SO ₂ .

- Es hat eine hervorragende Lichtbeständigkeit aufgrund der Tatsache, dass seine Kristalle Opazität, hohe UV-Dämpfung und Transparenz für sichtbares Licht aufweisen.

- Es ist ein extrem hartes Material, es kann Quarz, Topas und Zirkonium zerkratzen.

- Sein Hydrat Cr ₂ O ₃ .nH ₂ O (wobei n ≅ 2 ist) weist keine thermische Stabilität auf, sein Hydratwasser beschränkt seine Anwendbarkeit auf weniger als 260 ºC. Es hat eine geringe Tönungskapazität und eine begrenzte Auswahl an Farbtönen.

- Aber das Hydrat hat einen sehr sauberen und hellblau-grünen Farbton. Es ist halbtransparent, weist eine geringe Opazität, eine ausgezeichnete Lichtbeständigkeit und Alkalibeständigkeit auf.

- Cr ₂ O _{3 wird} nicht als gefährliches Material eingestuft und gilt als inertes feines Pulver. Es unterliegt nicht den internationalen Transportbestimmungen.

- Es reizt weder Haut noch Schleimhäute.

Anwendungen

In der Keramik- und Glasindustrie

Aufgrund seiner hohen Hitzebeständigkeit und chemischen Beständigkeit wird kalziniertes Cr ₂ O ₃ als Farbstoff oder verglastes Pigment bei der Herstellung von Keramik, in Porzellanlacken und Glasmischungen verwendet.

In Industrielacken

Chrom (III) -oxidkeramik bietet eine hervorragende Beständigkeit gegen die meisten korrosiven Umgebungen. All dies durch den Mechanismus des Ausschlusses des Substrats aus der Umgebung, die es umgibt.

Aus diesem Grund wird es in Beschichtungen verwendet, um Korrosion vieler Materialien zu verhindern, die durch thermisches Sprühen (Zerstäubung oder Heißsprühen) aufgebracht werden.

Es wird auch als Schutz gegen Abrieb verwendet (wenn der Materialabtrag durch Partikel verursacht wird, die sich über eine Oberfläche bewegen).

In diesen Fällen erzeugt das Aufbringen einer Cr ₂ O ₃ -Beschichtung durch Plasmaabscheidung eine hohe Abriebfestigkeit.

Die beiden vorhergehenden Fälle sind beispielsweise bei Gasturbinentriebwerken in der Luft- und Raumfahrtindustrie nützlich.

In der Feuerfestindustrie

Es wird zur Herstellung von thermisch und chemisch beständigen Ziegeln, Verkleidungsmaterialien und feuerfestem Beton auf Aluminiumoxidbasis verwendet.

Im Aufbau

Da es extrem widerstandsfähig gegen atmosphärische Bedingungen, Licht und Hitze ist, wird es als granulierter Gesteinsfarbstoff für Asphaltdächer, Betonzement, hochwertige Industrielacke für den Außenbereich, Stahlkonstruktionen und Fassadenbeschichtungen (emulgierbare Farben) verwendet.

Als Pigment in verschiedenen Anwendungen

Es kann Vulkanisationsbedingungen standhalten und wird nicht abgebaut, weshalb es bei der Gummipigmentierung verwendet wird.

Da es ungiftig ist, wird es als Pigment für Spielzeug, Kosmetika (insbesondere sein Hydrat), Kunststoffe, Druckfarben und Farben verwendet, die mit Lebensmitteln und pharmazeutischen Produkten in Kontakt kommen.

In der Pigmentindustrie wird es als Rohstoff zur Herstellung chromhaltiger Penetrationsfarbstoffe und in Pigmenten auf Basis gemischter Metalloxidphasen verwendet. Es wird auch als Farbfarbstoff zum Beschichten von Spulen verwendet.

Sein Hydrat hat eine Transparenz, die die Formulierung von polychromatischen Oberflächen in der Automobilindustrie (Metalloberflächen für Automobile) ermöglicht.

Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaft, Infrarotstrahlung (IR) ähnlich wie Chlorophyll in Pflanzen zu reflektieren, sieht es unter Infrarotlicht wie Laub aus. Aus diesem Grund wird es häufig in Tarnfarben oder -beschichtungen für militärische Anwendungen verwendet.

In Schmuck

Es wird als Farbstoff für synthetische Edelsteine ​​verwendet. Wenn Cr ₂ O ₃ als Verunreinigung in das Kristallgitter von α-Al ₂ O _{3 eingeführt wird} , wie im Halbedelstein Rubin, ist die Farbe rot statt grün.

Aufgrund seiner hohen Härte und Abriebeigenschaften wird es auch als Schleif- und Poliermittel verwendet.

Bei der Katalyse chemischer Reaktionen

Auf Aluminiumoxid (Al ₂ O ₃ ) oder anderen Oxiden getragen, wird es in der organischen Chemie als Katalysator verwendet, beispielsweise bei der Hydrierung von Estern oder Aldehyden zu Alkoholen und bei der Cyclisierung von Kohlenwasserstoffen. Es katalysiert die Reaktion von Stickstoff (N ₂ ) mit Wasserstoff (H ₂ ) unter Bildung von Ammoniak (NH ₃ ).

Aufgrund seiner Oxidreduktionskapazität, die zusammen mit Chrom (VI) oxid wirkt, spielt es eine wichtige Rolle bei der Dehydrierung von Alkanen mit CO ₂ zur Herstellung von Propen und Isobuten, da der Deaktivierungs-Reaktivierungs-Zyklus des Katalysators leicht ausführbar ist. Es wird auch als Katalysator in der anorganischen Chemie verwendet.

Bei der Herstellung von Chrom

Es wird zur aluminothermischen Herstellung von reinem Chrommetall verwendet. Dazu muss es auf 1000 ºC erhitzt werden, um die Korngröße zu erhöhen.

Herstellung von Chrommetall durch aluminothermische Reduktion von Chrom (III) oxid. Rando Tuvikene. Quelle: Wikipedia Commons

Auf magnetischen Materialien

Es wurde in geringen Mengen zu magnetischen Materialien in Audio- und Videobändern hinzugefügt, um den Klangköpfen einen selbstreinigenden Effekt zu verleihen.

Neueste Innovationen

Pigmente mit verbessertem Reflexionsvermögen des nahen IR wurden durch Dotieren von Cr ₂ O ₃ -Nanopartikeln mit Salzen von Elementen der Seltenerdgruppe wie Lanthan und Praseodym erhalten.

Durch Erhöhen der Konzentration dieser Elemente steigt das Sonnenreflexionsvermögen im nahen Infrarot, ohne die grüne Farbe des Cr ₂ O ₃ -Pigments zu beeinflussen .

Dadurch kann das dotierte Cr ₂ O ₃ als "kaltes" Pigment klassifiziert werden , da es zur Steuerung der Wärmespeicherung geeignet ist.

Unter anderem bei Decken, Automobilen und Polstern wird ein hohes Reflexionsvermögen des IR-Sonnenlichts erzielt, wodurch die Zunahme der Wärme in der Umgebung erheblich reduziert werden kann.

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