Оксид хрома (III) — свойства, получение и применение

Содержание

Способы получения
Химические свойства
Применение
Токсичность

Оксид хрoма(III), Cr₂O₃ — очень твёрдый тугоплавкий порошок зелёного цвета. Температура плавления 2435 °C, кипения ок. 4000 °C. Плотность 5, 21 г/см³. Нерастворим в воде. По твердости близок к корунду, поэтому его вводят в состав полирующих средств.

Оксид хрома(III)
Общие
Систематическое наименование	Оксид хрома (III), эсколаит
Традиционные названия	сесквиоксид хрома, хромовая зелень
Хим. формула	Cr₂O₃
Физические свойства
Состояние	твёрдый тугоплавкий порошок зелёного цвета
Молярная масса	152 г/моль
Плотность	5,21 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	2435 °C
• кипения	4000 °C
Уд. теплоёмк.	781 Дж/(кг·К)
Энтальпия
• образования	−1128 кДж/моль
Удельная теплота плавления	822000 Дж/кг
Классификация
Рег. номер CAS	1308-38-9
PubChem	517277
Рег. номер EINECS	215-160-9
SMILES	O=[Cr]O[Cr]=O
InChI	1S/2Cr.3O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N
RTECS	GB6475000
ChEBI	48242
ChemSpider	451305
Безопасность
Пиктограммы ECB
NFPA 704

Способы получения

Разложение дихромата аммония (начинается при 168—185 °С):

\text{[math]}

При разложении дихромата аммония ощущается слабый запах аммиака (так как одна из параллельных реакций идет с образованием аммиака) и получается оксид хрома (III) с содержанием по основному продукту 95-97 %, нестехиометрического кислорода содержится 3 — 5 %. Прокалкой при 1000 °С в течение 3-4 часов получен оксид хрома (III) с содержанием по основному продукту до 99,5 %.

Реакция разложения бихромата аммония на воздухе протекает спокойно (Шидловский А.А., Оранжереев С.А. Исследование процесса горения неорганических солей бихромата и трихромата аммония. Статья// Журнал Прикладной Химии (ЖПХ), 1953, т. XXVI, №1. — 5 с.)

В случае проведения реакции разложения в герметичной аппаратуре возможен взрыв. Попытка высушить бихромат аммония в герметичном реакторе привела к взрыву и многочисленным человеческим жертвам: в январе 1986 года двое рабочих погибли и 14 пострадали в США при взрыве 900 килограмм бихромата аммония во время сушки. (Diamond, S. The New York Times, 1986, p. 22. ).

Разложение дихромата калия (при 500—600 °С):

mathsf{4K_2Cr_2O_7 rightarrow 2Cr_2O_3 + 4K_2CrO_4 + 3O_2}

Разложение гидроксида хрома(III) (при 430—1000 °С):

mathsf{2Cr(OH)_3 rightarrow Cr_2O_3 + 3H_2O}

Разложение оксида хрома (VI):

{mathsf {4CrO_{3}rightarrow 2Cr_{2}O_{3}+3O_{2}}}

Восстановление дихромата калия:

mathsf{K_2Cr_2O_7 + S rightarrow K_2SO_4 + Cr_2O_3}

Химические свойства

Относится к группе амфотерных оксидов. В высокодисперсном состоянии растворяется в сильных кислотах с образованием солей хрома(III):

{mathsf {Cr_{2}O_{3}+6HClrightarrow 2CrCl_{3}+3H_{2}O}}

В сильнокислой среде может идти реакция:

mathsf{Cr_2O_3 + 6H^+ + 9H_2O rightarrow 2[Cr(H_2O)_6]^{3+}}

При сплавлении со щелочами и содой даёт растворимые соли Cr³⁺ (в отсутствие окислителей):

mathsf{Cr_2O_3 + 2KOH rightarrow 2KCrO_2 + H_2O}

mathsf{Cr_2O_3 + Na_2CO_3 rightarrow 2NaCrO_2 + CO_2}

Поскольку Cr₂O₃ — соединение хрома в промежуточной степени окисления, в присутствии сильного окислителя в щелочной среде он окисляется до хромата:

mathsf{Cr_2O_3 + 3KNO_3 + 2Na_2CO_3 rightarrow 2Na_2CrO_4 + 3KNO_2 + 2CO_2}

а сильные восстановители его восстанавливают:

mathsf{Cr_2O_3 + 2Al rightarrow Al_2O_3 + 2Cr}

Применение

основной пигмент для зелёной краски
абразив — компонент полировальных паст (например ГОИ)
катализатор в ряде органических реакций
компонент шихт для получения шпинелей и искусственных драгоценных камней
компонент термитных смесей и других реакций СВС
компонент ТРТ
компонент магнезиальных огнеупоров

Токсичность

Оксид хрома (III) токсичен, при попадании на кожу вызывает дерматит, но по токсичности уступает шестивалентному оксиду. В России класс опасности 3, максимальная разовая ПДК в воздухе рабочей зоны 1 мг/м³, аллерген (1998 год).