Hroma(VI) oksīds

Hroma(VI) oksīds
	; Hroma(VI) oksīda molekulas modelis; ; Hroma(VI) oksīda kristālrežģis ar ķēžveida struktūrām; ; Hroma(VI) oksīda paraugs
Citi nosaukumi	hroma trioksīds, hromskābes anhidrīds
CAS numurs	1333-82-0
Ķīmiskā formula	CrO3
Molmasa	99,99 g/mol
Blīvums	2700 kg/m3
Kušanas temperatūra	197 °C
Viršanas temperatūra	250 °C (sadalās)
Šķīdība ūdenī	164,8 g/100 mL (0 °C); 169 g/100 mL (25 °C); 172,6 g/100 mL (40 °C); 198,1 g/100 mL (100 °C)

Hroma(VI) oksīds jeb hroma trioksīds (CrO₃) ir hroma un skābekļa savienojums, kas pieder pie skābajiem oksīdiem. Hroma trioksīds ir tumši sarkana, ļoti higroskopiska kristāliska viela (plāksnīšveida vai adatveida rombiskās singonijas kristāli). Labi šķīst ūdenī, veidojot hromskābes šķīdumu (H₂CrO₄). Tādēļ hroma trioksīdu dēvē arī par hromskābes anhidrīdu.

Iegūšana

Iegūst, apstrādājot kālija dihromāta šķīdumu ar koncentrētu sērskābi.^[1] Karstam K₂Cr₂O₇ šķīdumam uzmanīgi pievieno sērskābi. Šķīdums ļoti sakarst un pēc atdzesēšanas no tā izkrīt kālija hidrogēnsulfāta kristāli. Šķidrumu dekantē no nogulsnēm, uzsilda ūdens vannā un pievieno vēl sērskābi. Izkritušos smalkos CrO₃ kristāliņus izšķīdina, pievienojot nedaudz ūdens. Ietvaicē, kamēr virs šķīduma sāk veidoties kristāliska plēve, un lēnām atdzesē. Izveidojušos CrO₃ kristālus atfiltrē ar vakuumu Bihnera piltuvē (nedrīkst lietot papīra filtrus!), bet atlikušo šķīdumu var ietvaicēt un kristalizēt atkārtoti. Otrreizējo pārpalikušo šķīdumu izmanto laboratorijas trauku mazgāšanai kā hroma maisījumu. Lai atbrīvotos no sērskābes paliekām, kristālus apstrādā ar koncentrētu slāpekļskābi, mazgā un žāvē līdz 100 °C temperatūrā, kamēr beidz izdalīties slāpekļskābes tvaiki. Uzglabā eksikatorā virs koncentrētas sērskābes.

Molekulas uzbūve

Hroma(VI) oksīda molekulai ir trijstūra piramīdas forma.^[2] Kristalizējoties šīs molekulas savienojas garās ķēdēs ar skābekļa tiltiņu starpniecību. Šo ķēžveida struktūru veido CrO₄ tetraedriskas vienības.^[3]

Ķīmiskās īpašības

Karsējot CrO₃ kļūst tumšs, kūstot veido tumši brūnu šķidrumu. Virs 250 °C sāk sadalīties, atšķeļot skābekli un veidojot hroma(III) oksīdu. Pie 435 °C sadalās pilnībā.

4CrO₃ → 2Cr₂O₃ +3O₂

Hroma (VI) oksīds ir ļoti spēcīgs oksidētājs.

Iedarbojoties ar sārmiem, veido hromātus:

CrO₃ + 2KOH → K₂CrO₄ + H₂O

Izmantošana

Pasaulē ražo tūkstošiem tonnu hroma trioksīda gadā; to izmanto galvanisko pārklājumu tehnoloģijās.^[4]

Lieto organiskajā sintēzē par oksidētāju tā saucamās Džonsa reakcijas veikšanai (pirmējo spirtu oksidēšana līdz karbonskābēm un otrējo spirtu oksidēšana līdz ketoniem). Hroma trioksīda vai kālija dihromāta sērskābu šķīdumu acetonā sauc par Džonsa reaģentu.

Hroma trioksīda reakcija ar pirmējiem spirtiem:

4CrO₃ + 3RCH₂OH + 12H⁺ → 3RCOOH + 4Cr³⁺ + 9H₂O

Hroma trioksīda reakcija ar otrējiem spirtiem:

2CrO₃ + 3R₂CHOH + 6H⁺ → 3R₂C=O + 2Cr³⁺ + 6H₂O

Hroma trioksīda kompleksu ar piridīnu lieto nepiesātināto spirtu oksidēšanai par karbonilsavienojumiem, pie kam divkāršās saites spirtu molekulās netiek skartas (Sareta reakcija).

Attēlu galerija

Koncentrēts kālija dihromāta šķīdums ūdenī
Sērskābes pievienošana šķīdumam
Hroma trioksīda nogulšņu izkrišana no šķīduma pēc sērskābes pievienošanas

Hroma trioksīda reakcija ar etilspirtu

Atsauces

↑ Карякин Ю. В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества. Москва : Химия, 1974, 65. lpp. (krieviski)
↑ Zhai, H. J.; Li, S.; Dixon, D. A.; Wang, L. S. (2008). "Probing the Electronic and Structural Properties of Chromium Oxide Clusters (CrO3)n−and (CrO3)n(n= 1–5): Photoelectron Spectroscopy and Density Functional Calculations". Journal of the American Chemical Society 130 (15): 5167. doi:10.1021/ja077984d.
↑ Nails Ahmetovs. Neorganiskā ķīmija. Rīga : Zvaigzne, 1978, 363. lpp.
↑ G. Anger, J. Halstenberg, K. Hochgeschwender, C. Scherhag, U. Korallus, H. Knopf, P. Schmidt, M. Ohlinger. «Chromium Compounds». Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2000. ISBN 3527306730. doi:10.1002/14356007.a07_067.

Ārējās saites

Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Hroma(VI) oksīds.

[1] Карякин Ю. В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества. Москва : Химия, 1974, 65. lpp. (krieviski)

[cdoi-2] Zhai, H. J.; Li, S.; Dixon, D. A.; Wang, L. S. (2008). "Probing the Electronic and Structural Properties of Chromium Oxide Clusters (CrO3)n−and (CrO3)n(n= 1–5): Photoelectron Spectroscopy and Density Functional Calculations". Journal of the American Chemical Society 130 (15): 5167. doi:10.1021/ja077984d.

[3] Nails Ahmetovs. Neorganiskā ķīmija. Rīga : Zvaigzne, 1978, 363. lpp.

[ullmanns-4] G. Anger, J. Halstenberg, K. Hochgeschwender, C. Scherhag, U. Korallus, H. Knopf, P. Schmidt, M. Ohlinger. «Chromium Compounds». Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2000. ISBN 3527306730. doi:10.1002/14356007.a07_067.

[1]

[2]

[3]

[4]