اکسید کروم

به طور کلی اکسید کروم (Chromium dioxide) با فرمول شیمیایی Cr₂O₃ یک ترکیب معدنی است که تحت عنوان دی کروم تری اکسید نیز شناخته می شود. این ماده شیمیایی تنها اکسید پایدار فلز کروم است و به طور طبیعی در کانی اسکولایت، در قالب کریستال های هگزاگونال سبز رنگی وجود دارند.

این ترکیب هم خاصیت بازی دارد، هم خاصیت اسیدی و با توجه به پایداری دمایی بالای آن می توان از این ماده در بسیاری از صنایع همچون تهیه سرامیک، به عنوان رنگدانه و در نقش کاتالیست استفاده کرد. در این مطلب به بررسی خصوصیات، روش تهیه و کاربردهای این ماده می پردازیم و نکاتی که باید هنگام کار با Cr₂O₃ در نظر داشته باشید را ذکر می کنیم.

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی

اکسید کروم پودر سبز رنگ و بدون بویی با کریستال های هگزاگونال و نامحلول در آب و الکل است.

ساختار
فرمول شیمیایی	Cr2O3
دانسیته	5.21 g/cm3
نقطه ذوب	2435ºC
نقطه جوش	4000ºC
نقطه اشتعال	3000ºC

این ماده در محدوده اسیدیته 5 تا 8 قرار دارد و به دلیل پایداری در دمای اتاق، نیازی نیست محفظه آن در شرایط دمایی مخصوصی باشد.

انواع اکسید های کروم

کروم سه نوع اکسید دارد که به شرح زیر هستند:

CrO: اکسید قلیایی با عدد اکسایش +2 است.

CrO₃: اکسید اسیدی با عدد اکسایش +6 است.

Cr₂O₃: این اکسید هر دو خاصیت اسیدی و قلیایی را دارد. با وجود اینکه این ترکیب در آب حل نمی شود، در اسید انحلال پذیر است و یون های کروم هیدراته را آزاد می کند. Cr₂O₃ با قلیا واکنش می دهد تا یون های کرومیت تشکیل بدهد.

روش تهیه اکسید کروم

Cr₂O₃ به طور طبیعی در کانی اسکولایت تشکیل می شود، اما به دلیل کمیاب بودن این نوع کانی، این ماده را از واکنش اکسایش کاهش سدیم دی کرومات با سولفور در دمای بالا تهیه می کنند. معادله این واکنش به شرح زیر است:

Na₂Cr₂O₇ + S → Na₂SO4 + Cr₂O₃

یکی دیگر از روش های تهیه این ماده، تجزیه گرمایی آمونیوم دی کرومات است که در دمای 200 درجه سانتی گراد و با حذف هیدروژن، مقدار انبوهی از محصول تولید می شود. در صنایع از ترکیب آمونیوم سولفات یا آمونیوم کلراید و سدیم دی کرومات واکنش زیر انجام می شود:

Na₂Cr₂O₇.2 H₂O + (NH₄)₂SO₄ →Cr₂O₃ + Na₂SO₄ + 6 H₂O + N₂

کاربردهای اکسید کروم

یکی از کاربردهای این ماده تیز کردن سطوحی مانند لبه چاقو است. این ماده برای رنگ کردن پلیمر و پولیش دادن سطح دستگاه های نوری نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

این ماده در جوشکاری فلزات، اضافه کردن رنگ به داروها، به عنوان بیهوش کننده، برای پولیش دادن فولاد ضد زنگ و برای تهیه فلزات کروم به کار می رود.

سرامیک

اگر این ترکیب خلوص بالایی داشته باشد، دو ویژگی انحلال ناپذیری و پایداری دمایی را پیدا می کند. پایداری دمایی این ماده و مقاومت آن در برابر سایش، Cr₂O₃ را برای تهیه سرامیک مناسب می کند.

رنگدانه

این ترکیب رنگدانه معدنی است که می تواند در صنعت چاپ، رنگ و همچنین برای رنگی کردن شیشه ها مورد استفاده قرار بگیرد.

کاتالیست

این ماده کاتالیست واکنش های آلی و معدنی است، به عنوان مثال به عنوان کاتالیست واکنش اکسیداسیون هیدروکربن های کلردار شده شناخته می شود.

MSDS و اطلاعات ایمنی

اکسید کروم اشتعال پذیر نیست اما نباید در معرض گرمای شدید یا جرقه قرار داشته باشد بنابراین، محفظه حاوی آن را در محلی خنک قرار دهید. این ماده شیمیایی با ترکیبات اکسید کننده و اسیدها سازگار نیست. هنگام کار با این ماده از لباس و تجهیزات ایمنی استفاده کنید و درصورت بروز مشکل علاوه بر مشورت با فوریت های پزشکی، به نکات زیر توجه داشته باشید:

• در صورت تماس با چشم: ممکن است منجر به حساسیت و قرمزی چشم و اشک شود، پلک های خود را از هم باز کنید و حدود 15 دقیقه چشمان خود را با آب فراوان بشویید.
• در صورت تماس با پوست: احتمال بروز حساسیت و قرمزی پوست وجود دارد بنابراین، لباس های آلوده را در بیاورید و محل تماس را با آب فراوان بشویید.
• استنشاق: در صورت استنشاق این ماده به مکانی بروید که هوای تازه در آن جریان داشته باشد. قرار گرفتن مکرر در معرض بخارات این ماده می تواند منجر به برونشیت شود.
• بلعیدن: بلع این ماده شیمیایی باعث حساسیت معده و روده می شود. فرد را وادار به استفراغ نکنید و با سریعا فوریت های پزشکی تماس بگیرید.

تنفس و بلع این ترکیب خطرناک است. بنابراین توجه داشته باشید که محفظه حاوی این ماده شیمیایی باید در محلی با تهویه مناسب قرار بگیرد.

جمع بندی

کروم سه اکسید دارد که به صورت CrO،CrO3 و Cr2O3 وجود دارند. در این میان Cr₂O₃ یک آمفوتر است و هم خصوصیت اسیدی دارد و هم خصوصیت قلیایی، بنابراین در اسید حل می شود و یون های کروم هیدراته را آزاد می کند. این اکسید کروم سبز رنگ است و به طور طبیعی در کانی اسکولایت وجود دارد. اما به علت کمیاب بودن این کانی، می توانیم از طریق تجزیه گرمایی آمونیوم دی کرومات و حذف هیدروژن در دمای بالا نیز این اکسید را تهیه کنیم. می توان از این ماده در صنایع مختلفی مثل سرامیک سازی استفاده کرد چون در برابر سایش مقاوم است و پایداری گرمایی بالایی دارد. همچنین این ماده می تواند به عنوان کاتالیست به بسیاری از واکنش های شیمیایی آلی و معدنی سرعت ببخشد.