铬酸：结构，性质，生产，用途 - 化学 - 2025

的铬酸或H ₂的CrO ₄是理论上与氧化铬（VI）或氧化铬的CrO相关联的酸₃。该名称是由于以下事实：在氧化铬的酸性水溶液中，H ₂ CrO ₄物种与其他铬（VI）物种同时存在。

氧化铬CrO ₃也称为无水铬酸。CrO ₃是红棕色或紫色固体，通过用硫酸H ₂ SO ₄处理重铬酸钾K ₂ Cr ₂ O ₇溶液而获得。

坩埚中的氧化铬CrO ₃晶体。Rando Tuvikene。资料来源：维基百科。

氧化铬水溶液会经历某些化学物质的平衡，其浓度取决于溶液的pH值。在碱性pH铬酸盐离子的CrO ₄ ^2-占优势，而在酸性pH的离子HCRO ₄ ^-和重铬酸盐的Cr ₂ ö ₇ ^2-占优势。据估计，在酸性pH下，还会存在铬酸H ₂ CrO ₄。

由于其强大的氧化能力，铬酸溶液可用于有机化学中以进行氧化反应。它们还用于电化学工艺中以处理金属，从而使其具有抗腐蚀和抗磨损性。

某些聚合物材料也用铬酸处理，以提高它们对金属，油漆和其他物质的附着力。

铬酸溶液对人类，大多数动物和环境都非常危险。因此，对使用铬酸的过程中产生的液体或固体废物进行处理，以去除痕量的铬（VI）或回收存在的所有铬，并使铬酸再生以重新使用。

结构体

铬酸H ₂ CrO ₄分子是由铬酸根离子CrO ₄ ^2-和两个氢离子H ^+形成的。在铬酸根离子中，元素铬的氧化态为+6。

铬酸根离子的空间结构是四面体，其中铬位于中心，氧占据了四面体的四个顶点。

在铬酸中，氢原子与氧一起存在。铬与氧原子的四个键中，两个是双键，两个是简单键，因为这些键连接有氢。

观察到铬酸H ₂ CrO _4的结构，其中铬酸盐的四面体形式及其双键。NEUROtiker。资料来源：维基百科。

另一方面，氧化铬CrO ₃具有+6氧化态的铬原子，仅被三个氧原子包围。

命名法

-铬酸H ₂ CrO ₄

-四氧代铬酸H ₂ CrO ₄

-氧化铬（无水铬酸）CrO ₃

-三氧化铬（无水铬酸）CrO ₃

物产

物理状态

无水铬酸或氧化铬为紫色至红色结晶固体

分子量

CrO ₃：118.01 g / mol

熔点

CrO ₃：196ºC

在其熔点以上，它是热不稳定的，它失去氧气（被还原），生成氧化铬（III）Cr ₂ O ₃。在约250°C时分解。

密度

CrO ₃：1.67-2.82 g / cm ³

溶解度

CrO ₃极易溶于水：169 g / 100 g水（25℃）。

它可溶于无机酸，例如硫酸和硝酸。溶于乙醇。

其他性质

CrO ₃极易吸湿，其晶体具有潮解性。

CrO ₃溶于水时，会形成强酸性溶液。

它是一种非常强大的氧化剂。几乎以所有形式强烈氧化有机物。侵蚀织物，皮革和某些塑料。还会腐蚀大多数金属。

它具有很高的氧化潜力，具有剧毒和刺激性。

存在铬酸的水溶液的化学

氧化铬CrO ₃迅速溶于水。在水溶液中，铬（VI）可以不同的离子形式存在。

在pH> 6.5或在碱性溶液中，铬（VI）获取铬酸盐离子形式的CrO ₄ ^{2 -}颜色为黄色。

如果pH降低（1 <pH值<6.5），铬（VI）主要形成HCRO ₄ ^-离子，其可二聚化的Cr ₂ ö ₇ ^2-重铬酸离子，使溶液变成橙色。在2.5至5.5的主要物质的pH是HCRO ₄ ^-和Cr ₂ ö ₇ ^2-。

重铬酸根离子Cr ₂ O ₇ ^2-的结构，它与两个钠Na ⁺离子一起被发现。卡帕乔 资料来源：维基百科。

在这些溶液中，随着pH的降低，其平衡如下：

的CrO ₄ ^2-（铬酸盐离子）+ H ⁺ ⇔HCRO ₄ ^-

HCRO ₄ ^- + H ⁺ ⇔ħ ₂的CrO ₄（铬酸）

2HCrO ₄ ^- ⇔的Cr ₂ ö ₇ ^2-（重铬酸离子）+ H ₂ ö

仅当添加的降低pH的酸为HNO ₃或HClO _4时，这些平衡才会发生，因为与其他酸形成不同的化合物。

酸性重铬酸盐溶液是非常强的氧化剂。但是在碱性溶液中，铬酸根离子的氧化作用要小得多。

取得

根据所征询的资料，获得氧化铬CrO ₃的方法之一是在重铬酸钠或重铬酸钾的水溶液中加入硫酸，形成红橙色沉淀。

水合氧化铬或铬酸。Himstakan。资料来源：Wikipedia Commons。

在酸性介质中的氧化铬水溶液中发现了铬酸H ₂ CrO ₄。

铬酸用途

在化学化合物的氧化中

由于其强大的氧化能力，铬酸长期以来一直成功地用于氧化有机和无机化合物。

以下是无数的例子：它可以将伯醇氧化为醛，然后氧化为羧酸，将仲醇氧化为酮，将甲苯氧化为苯甲酸，将甲苯氧化为苯甲酸，将乙苯氧化为苯乙酮，将三苯甲烷氧化为三苯甲醇，将甲酸氧化为CO ₂，将草酸氧化为CO ₂，乳酸到乙醛和CO ₂，亚铁离子Fe ²⁺到铁离子Fe ³⁺，碘离子到碘等。

它允许将亚硝基化合物转化为硝基化合物，将硫化物转化为砜。它参与了从烯烃开始的酮的合成，因为它将氧化硼氢化的烯烃氧化为酮。

铬酸将对常规氧化剂具有高度抵抗力的化合物（例如氧气O ₂或过氧化氢H ₂ O ₂）氧化。某些杂环硼烷就是这种情况。

在金属阳极氧化工艺中

铬酸阳极氧化是一种应用于铝的电化学处理方法，可保护其多年不被氧化，腐蚀和磨损。

阳极氧化工艺涉及在金属上电化学形成氧化铝或氧化铝层。然后将该层密封在热水中，由此实现向三水合氧化铝的转化。

密封的氧化物层很厚，但是结构上较弱并且对于随后的粘合剂粘结不是很令人满意。但是，向密封水中添加少量的铬酸会形成可形成良好粘结力的表面。

密封水中的铬酸溶解了一些粗糙的细胞状结构，并留下了一层薄而牢固的氧化铝附着层，粘合剂粘附在上面并形成牢固而持久的结合。

铬酸阳极氧化也适用于钛及其合金。

在化学转化处理中

铬酸通过化学转化用于金属涂层工艺中。

在此过程中，将金属浸入铬酸溶液中。这会发生反应并部分溶解表面，同时沉积与贱金属相互作用的复杂铬化合物的薄层。

该过程称为铬酸盐转化涂层或转化铬镀层。

通常进行转化镀铬的金属是各种类型的钢，例如碳钢，不锈钢和镀锌钢，以及各种有色金属，例如镁合金，锡合金，铝合金，铜。 ，镉，锰和银。

这种处理提供了对金属的腐蚀和光泽的抵抗力。工艺的pH值越高，耐腐蚀性越强。温度加速酸反应。

可以使用各种颜色的涂层，例如蓝色，黑色，金色，黄色和透明色。它还可以使金属表面更好地与油漆和粘合剂粘合。

在腐蚀或凹陷的表面

铬酸溶液用于制备由热塑性材料，热固性聚合物和弹性体制成的物体的表面，以便随后用油漆或粘合剂涂覆。

H ₂ CrO ₄对表面的化学性质及其结构有影响，因为它有助于增加其粗糙度。点蚀和氧化的结合增加了粘合剂的渗透性，甚至可能引起聚合物性能的改变。

它已被用来腐蚀支链低密度聚乙烯，线性高密度聚乙烯和聚丙烯。

它广泛用于电镀或电镀行业，以促进金属-聚合物的粘合。

有多种用途

铬酸被用作木材防腐剂，也用于磁性材料和催化化学反应。

铬酸回收

有许多使用铬酸的过程会产生含有铬（III）的流或残留物，这些流或残留物由于具有非常剧毒的铬（VI）离子而无法处理，也不能再使用，因为铬酸根离子的浓度非常低。

它们的处理需要将铬酸盐化学还原为铬（III），然后沉淀氢氧化物并进行过滤，这会产生额外的成本。

因此，已经研究了多种去除和回收铬酸盐的方法。这里有一些。

通过使用树脂

离子交换树脂已经用于处理被铬酸盐污染的水多年。这是美国环境保护署（EPA）批准的一种处理方法。

当从树脂中再次生成浓铬酸时，该方法可以回收浓铬酸。

树脂可以是强基或弱基。在强碱性树脂铬酸盐可自离子HCRO除去₄ ^-和Cr ₂ ö ₇ ^2-与离子OH交换^-和Cl ^- 。在弱碱性树脂，例如那些硫酸盐，该离子与SO交换₄ ^{2 -} 。

对于强碱性R-（OH）树脂，总体反应如下：

2ROH + HCRO ₄ ^- + H ⁺ ⇔红₂的CrO ₄ + 2H ₂ ö

R ₂ CrO ₄ + 2HCrO ₄ ^- ⇔2RHCrO ₄ + CrO ₄ ^2-

[R ₂的CrO ₄ + HCRO ₄ ^- + H ⁺ ⇔红₂的Cr ₂ ö ₇ + H ₂ ö

对于每摩尔转化的R ₂ CrO ₄，从溶液中除去1摩尔Cr（VI），这使该方法非常有吸引力。

除去铬酸盐后，用强碱性溶液处理树脂，使其在安全的地方再生。然后将铬酸盐转化为浓铬酸以重复使用。

通过电化学再生

另一种方法是铬酸的电化学再生，这也是一种非常方便的替代方法。铬（III）通过该程序被阳极氧化为铬（VI）。在这些情况下，阳极材料优选为二氧化铅。

利用微生物清洁含微量铬酸的废水

已经研究并且仍在研究中的方法是使用自然存在于某些被六价铬离子污染的废水中的微生物，这些废水是铬酸溶液中所含的那些。

废水对环境有害。作者：OpenClipart-Vectors。资料来源：

制革废水中存在某些细菌的情况就是这样。已对这些微生物进行了研究，并确定它们具有抗铬酸盐作用的能力，并且还能够将铬（VI）还原为对环境和生物危害较小的铬（III）。

因此，据估计它们可以用作对痕量铬酸污染的废水进行补救和脱毒的环保方法。

铬酸和氧化铬的危害

CrO ₃不可燃，但会加剧其他物质的燃烧。他们的许多反应都可能引起火灾或爆炸。

CrO ₃和铬酸溶液对皮肤有强烈刺激性（可引起皮肤炎），眼睛（可灼伤）和粘膜（可引起支气管痉挛），并可在呼吸系统中引起所谓的“铬孔”。 。

铬（VI）化合物，例如铬酸和氧化铬，对大多数生物都具有剧毒，致突变性和致癌性。

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