WikiDer > Фосфат хрома (III)

Chromium(III) phosphate
Фосфат хрома (III)
EntryWithCollCode60836.png
Имена
Название ИЮПАК
Фосфат хрома (III)
Другие имена
Фосфат хрома, монофосфат хрома, ортофосфат хрома, фосфат хрома
Идентификаторы
3D модель (JSmol)
ChemSpider
ECHA InfoCard100.029.219 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 232-141-0
UNII
Характеристики
CrPO4
Молярная масса146,97 г / моль
Плотность4,236 г / см3[1]
Температура плавления 1907 ° С (3465 ° F, 2180 К)[1]
Точка кипения 2671 ° С (4840 ° F, 2944 К)
нерастворимый экзотермический синий раствор[1]
Структура
моноклинический[1]
Опасности
NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 1 мг / м3[2]
REL (Рекомендуемые)
TWA 0,5 мг / м3[2]
IDLH (Непосредственная опасность)
250 мг / м3[2]
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Фосфат хрома (III) описывает неорганические соединения с химическая формула CrPO4.(ЧАС2O)п, где n = 0, 4 или 6. Все твердые тела глубоко окрашены. Безводный CrPO4 зеленый. Гексагидрат CrPO4• 6H2О фиолетовый.

Синтез

Фосфат хрома получают путем обработки фосфорная кислота решение оксид хрома (VI) с гидразин.[3]

Гексагидратированный фосфат хрома (III)

Гексагидрат фосфат хрома, CrPO4• 6H2O получают восстановлением триоксида хрома CrO3, с этанолом в присутствии ортофосфорной кислоты, H3PO4, в диапазоне температур от −24 ° C до +80 ° C.[4]

Мезопористая фаза

Гелеобразный фосфат хрома (III) получают восстановлением дихромата аммония (NH4)2Cr2О7, используя этанол, CH3COOH и азотная кислота, HNO3. Этот процесс выполняется в присутствии дигидрофосфата аммония и мочевины при повышенной температуре, где бромид тетрадецилтриметиламмония (TTBr) используется в качестве агента, определяющего структуру.[5]

Фильмы

Приготовление текстурированного фосфата хрома осуществляется путем смешивания эквимолярных растворов водного нитрата хрома и диаммонийфосфата в чашке, помещенной в герметичную камеру, с низкотемпературным катализатором из паров аммиака, диффундирующим в раствор с постоянной скоростью. Через 24 часа образовавшаяся пурпурная пленка вырастает из жидкости в результате гидролиза и поликонденсации, происходящих в реакционной среде на границе воздух / жидкость и пленка / жидкость. Поверхностное натяжение делает пленку компактной, что позволяет легко вставить предметное стекло микроскопа и приподнять пленку из-под поверхности раствора. После получения раствор промывают деионизированной водой и этанолом, затем сушат в вакууме.[6]

Аморфная фаза

Получение безводного фосфата хрома (III) начинается с измельчения смеси 75% мол. Оксида хрома (III), Cr2О3, и 25 мол.% чистого гидрофосфата аммония, (NH4)2HPO4. Эта смесь прессуется в гранулы и нагревается под давлением воздуха при 400 ° C в течение 24 часов для удаления аммиака и воды. После этого происходит последовательность нагрева 450 ° C (24 часа), 700 ° C (3-24 часа), 800 ° C (24 часа) и 850 ° C (2-24 часа). После этого смесь гранул постепенно охлаждают.[7]

Физические свойства

Кристальная структура

Фосфат хрома (III) может существовать в виде двух изоморфы. Его β-изоформа орторомбическая с См пространственная группа (a = 0,5165, b = 0,7750, c = 0,6131 нм). Структура состоит из бесконечных цепочек трансграничных CrO6 октаэдры, которые идут параллельно оси c и соединены PO4 тетраэдры. Выше 1175 ° C, β-CrPO4 превращается в α-CrPO4. α-CrPO4 также является ромбическим, с Имма пространственная группа (a = 1.0380, b = 1.2845, c = 0.6278 нм). Структура состоит из бесконечной сети связанных многогранников с октаэдром CrO6 и тетраэдром PO4, имеющим общее ребро. Cr3+ Сайты образуют пары Cr (2) / Cr (2 ') с общими ребрами и имеют два общих угла с четырьмя октаэдрами Cr (1).[8]

Магнитные свойства

Магнитные свойства β-CrPO4 являются результатом расстояний катион-катион вдоль октаэдрических цепочек, которые вызывают сильные прямые обменные взаимодействия и даже связи металл-металл. Нейтронографические исследования показывают, что спиральные моменты в β-CrPO4 коллинеарны и антиферромагнитно связаны вдоль цепочек в плоскостях 001 при низкой температуре (5K, µeff = 2.55µB).[8] Наблюдения при дифракционном исследовании показали, что при низкой температуре (2 К) α-CrPO4 октаэдры CrO6 единицы создают бесконечную трехмерную сеть, которая, как ожидается, обеспечит сильные магнитные сверхобменные связи Cr-O-Cr с обменным путем через фосфатную группу. Эти связи придают структуре антиферромагнитные характеристики (Ɵ = -35,1 K, µeff = 3,50 мкБ), что приводит к антипараллельным магнитным спинам в плоскости, перпендикулярной цепочкам октаэдрического CrO6.[9]

Химические свойства

Ионный обмен

При высокой температуре и pH в диапазоне 283-383K и pH 4-7 соответственно уравновешенный раствор KOH / HCl, нерастворимый CrPO4 твердый и водный раствор катионов дают реакцию сорбции. Исследования показывают, что CrPO4 катализирует адсорбцию двухвалентных катионов на своей аморфной поверхности по механизму катионного обмена. Механизм предполагает, что ионы H + высвобождаются из твердой фазы в водную, когда катионы гидролизуются и адсорбируются на поверхности катализатора. Таким образом, снижение pH реакции используется как прямой индикатор скорости адсорбции в реакции:

нП-ОН + Мz + ⇔ (P-O) n Mz-n + nH+ где P-O = solid

График уравнения Курбатова используется для связи высвобождения H+ иона к константе равновесия реакции:

Журнал Kd = журнал Kex + npHeq

где Kd (l g-1) представляет собой коэффициент распределения, а n - наклон прямой линии, указывающий на H+/ Мz + стехиометрия обменной реакции. В аналогичных условиях селективность CrPO4 для дативных катионов следует последовательность: Pb2+ > Cu2+ > Ni2+ ≅ CD2+. Повышение температуры и pH усиливает реакцию ионного обмена.[10]

Фосфат хрома (III) также используется для катионного обмена в реакциях сорбции. Этот катализ широко используется для снижения токсичности металлов во время очистки окружающей среды. Это было применено для уменьшения концентрации свинца в водной среде обитания и питьевой воде.[10]

Заявление

Антикоррозийное покрытие

Краски, содержащие фосфат хрома (III), используются в качестве антикоррозионных покрытий для металлов. Краски состоят из водного кислого раствора фосфата хрома (III), который превращается в плотную пленку при нанесении на металлы, широко используемые в производстве и быту, такие как цинк, цинковый сплав, алюминий и подложки из алюминиевого сплава. Способы нанесения включают гальваническое покрытие, погружение или распыление раствора на поверхность подложки.[11]

Катализатор

Фосфат хрома (III) находит различное применение в полимерной промышленности. Комбинированный фосфат алюминия хрома (III) широко используется в качестве катализатора при алкилировании ароматических углеводородов с использованием спиртов, например при метилировании толуола с использованием метанола. Спирт дегидратируется до простого эфира, в то время как алкилзамещенный продукт можно использовать в качестве промежуточного продукта при производстве синтетических волокон, таких как полиэтилентерефталат.[12]


Полимер

Предварительная обработка фосфат-силикатом хрома (III) также используется в качестве слоистой структуры для гашения вибрации и шума в двигателе.[13]

Токсичность

Хотя фосфат хрома (III) плохо растворяется в воде, чрезмерное воздействие этого соединения из окружающей среды, промышленного расположения и истирания металла на металлических имплантатах может иметь вредные последствия. Токсичность фосфата хрома (III) зависит от продолжительности воздействия, концентрации фосфата хрома (III), путей проникновения через мембранный барьер и высвобождения иона трехвалентного хрома из фосфата хрома (III). Клетки макрофагов в организме, подвергнутые воздействию фосфата хрома (III), поглощают или фагоцитируют соединение в его эндосомальную и лизосомальную среду, которая является кислой. Это катализирует протеолитическую реакцию, приводящую к дозозависимому увеличению высвобождения иона хрома (III) в пораженных клетках. Cr3+ ионы оказывают токсическое действие на белки цитозоля и митохондрий, окислительно изменяя их химические свойства, что лишает их возможности выполнять свои функции. Воздействуют на белки с высоким сродством к металлам, такие как энолаза, ферменты каталазы и гемоглобин, молекулярные переносчики ферритина. В конечном итоге это может привести к нефротоксичности, репродуктивной токсичности и токсичности для развития из-за повреждения тканей, некроза и воспаления.[14]

дальнейшее чтение

  • Мустафа, С .; Муртаза, С .; Naeem, A .; Фарина, К. (2010). «Ионообменная сорбция ионов Pb2 + на CrPO4». Экологические технологии. 26 (4): 353–359. Дои:10.1080/09593332608618544. PMID 15906486.

Смотрите также

  • Хром (III)
  • Хром (IV)
  • Фосфат алюминия
  • Хромовая кислота
  • Хромовые квасцы
  • Хроматное конверсионное покрытие

внешняя ссылка

Рекомендации

  1. ^ а б c d Брауэр, Георг (1965) [1962]. Handbuch Der Präparativen Anorganischen Chemie [Справочник по препаративной неорганической химии] (на немецком). 2. Штутгарт; Нью-Йорк, Нью-Йорк: Фердинанд Энке Верлаг; Academic Press, Inc. стр. 1341. ISBN 978-0-32316129-9. Получено 2014-01-10.
  2. ^ а б c Карманный справочник NIOSH по химической опасности. "#0141". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ Ф. Хайн и С. Херцог (1963). «Ортофосфат хрома». В Г. Брауэре (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии, 2-е изд.. 1. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Academic Press. С. 1364–5.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  4. ^ Васович, Душанка Д .; Стоякович, Джордже Р. (2003). «Получение и свойства некоторых аморфных фосфатов хрома (III)». Журнал некристаллических твердых тел. 101 (1): 129–132.
  5. ^ Тарафдар, А .; Biswas, S .; Праманик Н.К .; Праманик П. «Синтез мезопористого фосфата хрома нетрадиционным золь-гель методом». Микропористые и мезопористые материалы, 2006, 89, 1-3, стр 204-208.
  6. ^ Gomm, J.R .; Schwenzer B .; Морс Д.Э. «Текстурированные пленки фосфата хрома, синтезированные методом низкотемпературного пародиффузионного катализа». Науки о твердом теле, 2007, 9, 5, стр 429-431
  7. ^ Bosacka, M .; Jakubus, P .; Rychowska-Himmel, I. (2007). «Получение фосфатов хрома (III) (V) в твердом состоянии и их термическая стабильность». Журнал термического анализа и калориметрии. 88 (1): 133–137. Дои:10.1007 / s10973-006-8050-z.
  8. ^ а б Attfield, J.P; Battle, P.D; Энтони, К.С.; Джонсон, округ Колумбия (1988). «Магнитные структуры и свойства альфа-CrPO.4 и альфа-CrAsO ". Неорганическая химия. 28 (7): 1207–1213. Дои:10.1021 / ic00306a004.
  9. ^ Attfield, J.P; Battle, P.D; Энтони, К. «Спиральная магнитная структура ортофосфата β-хрома (III) (β-CrPO4)." Журнал химии твердого тела, 1985, 57, стр 357-361
  10. ^ а б Мустафа, С .; Муртаза, С .; Naeem, A .; Фарина, К. (2010). "Ионно-обменная сорбция Pb2+ Ионы на CrPO4". Экологические технологии. 26 (4): 353–359. Дои:10.1080/09593332608618544. PMID 15906486.
  11. ^ Ludwig, R .; Реккер, А. "Не содержащие хрома (VI) водные кислые растворы конверсии хрома (III)". US20070243397 A1, 2007. Columbia Chemical Corporation, Огайо, https://www.google.com/patents/US20070243397 (по состоянию на 12 апреля 2015 г.)
  12. ^ Джонсон, M.M .; Новак, Г. «Фосфат хрома как катализатор алкилирования». Патент США 4543436 A, 24 сентября 1985 г.https://www.google.com/patents/US4543436 (по состоянию на 12 апреля 2015 г.)
  13. ^ Swanson, R .; Hufnagel, A. "Многослойная вязкоупругая демпфирующая структура и способ ее изготовления". US 20090252989 A1, 8 октября 2009 г. https://www.google.com/patents/US20090252989?dq=Laminated+viscoelastic+damping+structure&hl=en&sa=X&ei=u3QqVd0mg6uiBLWzgVA&ved=0CB4Q6AEwAA (по состоянию на 12 апреля 2015 г.); SciFinder Scholar 2009: 20090252989 A1
  14. ^ Шарф, В .; Clement, C.C .; Zolla, V .; Перино, Г .; Ян, Б .; Elci, S.G .; Purdue, E .; Goldring, S .; Macaluso, F .; Cobelli, N; Vachet, R.W; Сантамброджо, Л. (2015). «Молекулярный анализ токсичности хрома и кобальта». Научные отчеты. 2014: 5729. Дои:10.1038 / srep05729. ЧВК 4103093. PMID 25034144.