สังกะสีโครเมต: โครงสร้างคุณสมบัติการได้รับการใช้งาน - เคมี

โครสังกะสีหรือสังกะสีโครเป็นสารอนินทรีประกอบด้วยองค์ประกอบสังกะสี (Zn), โครเมียม (Cr) และออกซิเจน (O) มันมีไอออนสังกะสี²⁺และโครมันยอง₄ 2-สูตรทางเคมีของมันคือ ZnCrO 4

คำว่า 'สังกะสีโครเมต' ใช้ในเชิงพาณิชย์เพื่อกำหนดสารประกอบสามชนิดที่มีโครงสร้างโมเลกุลต่างกัน: (ก) สังกะสีโครเมตเอง ZnCrO ₄ , (b) สังกะสีโครเมตพื้นฐาน ZnCrO ₄ • 4Zn (OH) ₂และ (c ) โครเมตพื้นฐานของสังกะสีและโพแทสเซียม 3ZnCrO ₄ • Zn (OH) ₂ • K ₂ CrO ₄ • 2H ₂ O.

โครงสร้างของสังกะสีโครเมต ผู้แต่ง: Marilú Stea

ส่วนใหญ่จะใช้ในสีหรือสีรองพื้นเพื่อป้องกันโลหะจากการกัดกร่อน สำหรับสิ่งนี้จะผสมกับสีเคลือบเงาและโพลีเมอร์ที่ใช้กับพื้นผิวของโลหะ

นอกจากนี้ยังใช้ในการตกแต่งและการป้องกันที่ทำได้ด้วยโครเมียมและกรดอื่น ๆ ที่เคลือบวัตถุต่างๆเช่นเครื่องมือ นอกจากนี้ยังทำหน้าที่รักษาสภาพการนำไฟฟ้าของชิ้นส่วนโลหะ

ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาเติมไฮโดรเจน (การเติมไฮโดรเจน) ในสารประกอบอินทรีย์ เป็นส่วนหนึ่งของเม็ดสีที่ใช้ในภาพวาดศิลปะ

เป็นวัสดุที่ก่อให้เกิดมะเร็งและเนื่องจากโครเมตมีโครเมียมอยู่ในสถานะออกซิเดชัน +6

โครงสร้าง

สังกะสีโครเมต ZnCrO ₄เป็นสารประกอบสีเหลือง ผู้แต่ง: Marilú Stea

สังกะสีโครเป็นสารประกอบไอออนิกที่เกิดขึ้นจากสังกะสีไอออนบวก Zn ²⁺และโครแอนไอออนโครมันยอง₄ 2-หลังประกอบด้วยโครเมียมที่มีวาเลนซ์ +6 (โครเมียมเฮกซะวาเลนต์ Cr ⁶⁺ ) และออกซิเจนสี่อะตอมที่มีสถานะออกซิเดชัน -2

ไอออน Zn ²⁺มีโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ดังต่อไปนี้:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ .

ในส่วนของโครเมียมเฮกซะวาเลนต์มีโครงสร้างต่อไปนี้ในวงโคจรอิเล็กทรอนิกส์:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ .

โครงสร้างทั้งสองมีความเสถียรมากเนื่องจากวงโคจรเสร็จสมบูรณ์

ศัพท์เฉพาะ

สังกะสีโครเมต
เกลือสังกะสีของกรดโครมิก
สังกะสีสีเหลือง (แม้ว่าคำนี้จะหมายถึงสารประกอบอื่น ๆ ที่มี ZnCrO ₄ )

คุณสมบัติ

สภาพร่างกาย

ผลึกสีเหลืองมะนาวหรือสีเหลือง ผลึกในรูปของปริซึม

น้ำหนักโมเลกุล

181.4 ก. / โมล

จุดหลอมเหลว

316 ºC

ความหนาแน่น

3.40 ก. / ซม. ³

การละลาย

ละลายได้ง่ายในน้ำ: 3.08 ก. / 100 ก. ของ H ₂ O ละลายได้ง่ายในกรดและในแอมโมเนียเหลว ไม่ละลายในอะซิโตน

พีเอช

ตามแหล่งที่มาบางแห่งสารละลายที่เป็นน้ำมีฤทธิ์เป็นกรด

คุณสมบัติทางเคมี

เป็นสารประกอบออกซิไดซ์อย่างรุนแรงดังนั้นจึงสามารถทำปฏิกิริยากับตัวรีดิวซ์ทำให้เกิดความร้อน ในบรรดาสารที่สามารถทำปฏิกิริยาได้ ได้แก่ สารอินทรีย์เช่นไซยาไนด์เอสเทอร์และไทโอไซยาเนต นอกจากนี้ยังสามารถโจมตีโลหะบางชนิด

ในสารละลายที่เป็นน้ำโครเมตอิออนจะนำเสนอสมดุลต่างๆขึ้นอยู่กับ pH และการสร้างสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกัน

สายพันธุ์ที่เกิดจากโครเมต

สูงกว่า pH 6 จะมีโครเมตไอออน CrO ₄^2- (สีเหลือง) อยู่ ระหว่าง pH 2 และ pH 6 ไอออน HCrO ₄^-และไดโครเมต Cr ₂ O ₇^2- (สีแดงอมส้ม) อยู่ในสภาวะสมดุล ที่ pH ต่ำกว่า 1 สายพันธุ์หลักคือ H ₂โครมันยอง4

เมื่อสังกะสี (II) ไอออนบวกจะถูกเพิ่มในสารละลายเหล่านี้ ZnCrO ₄ตกตะกอน

ยอดคงเหลือมีดังนี้:

HCrO ₄^- ⇔ CrO ₄^2- + H ⁺

H ₂โครมันยอง₄ ⇔ HCrO ₄^- + H ⁺

Cr ₂ O ₇^2- + H ₂ O ⇔ 2 HCrO ₄^-

ในสื่อพื้นฐานจะเกิดสิ่งต่อไปนี้:

Cr ₂ O ₇^2- + OH ^- ⇔ HCrO ₄^- + CrO ₄^2-

HCrO ₄^- + OH ^- ⇔ CrO ₄^2- + H ₂ O

ZnCrO ₄ไม่ทำปฏิกิริยากับอากาศหรือน้ำอย่างรวดเร็ว

การได้รับ

สามารถผลิตได้โดยการทำปฏิกิริยากับตะกอนสังกะสีออกไซด์หรือไฮดรอกไซด์ในน้ำกับเกลือโครเมตที่ละลายน้ำแล้วทำให้เป็นกลาง

โดยทั่วไปจะใช้กระบวนการ Cronak ซึ่งโลหะสังกะสีถูกแช่อยู่ในสารละลายโซเดียมไดโครเมต (Na ₂ Cr ₂ O ₇ ) และกรดซัลฟิวริก (H ₂ SO ₄ )

นอกจากนี้ยังสามารถเตรียมได้โดยการตกตะกอนจากสารละลายที่มีสังกะสีละลายและเกลือโครเมต:

K ₂ CrO ₄ + ZnSO ₄ → ZnCrO ₄ ↓ + K ₂ SO ₄

การประยุกต์ใช้งาน

ในการป้องกันโลหะ

ในอุตสาหกรรมโลหะวิทยาส่วนใหญ่จะใช้ในสีพื้นฐาน (สีเตรียมหรือสีเคลือบเบื้องต้น) ที่ใช้กับโลหะซึ่งให้ความต้านทานต่อการกัดกร่อน

ใช้เป็นเม็ดสีในสีและเคลือบเงาโดยใส่เข้าไปในเมทริกซ์ของพอลิเมอร์อินทรีย์

สีประเภทนี้ใช้กับท่อส่งน้ำมันโครงสร้างเหล็กเช่นสะพานเสาส่งกำลังและชิ้นส่วนรถยนต์เพื่อยับยั้งการกัดกร่อน

โครงสร้างเหล็กของสะพานทาสีด้วยฐานสังกะสีโครเมตก่อนการทาสีขั้นสุดท้ายเพื่อป้องกันการกัดกร่อน ผู้แต่ง: オギクボマンサク. ที่มา: Pixabay

ทู่

นอกจากนี้ยังพบการปกป้องส่วนประกอบโลหะเคลือบสังกะสีที่ผ่านการพาสซีฟโดยใช้โลหะอัลคาไลโครเมต Passivation ประกอบด้วยการสูญเสียปฏิกิริยาทางเคมีภายใต้สภาวะแวดล้อมบางอย่าง

สารเคลือบเหล่านี้ยังใช้เป็นวัสดุตกแต่งและรักษาความสามารถในการนำไฟฟ้า มักใช้กับสิ่งของในชีวิตประจำวันเช่นเครื่องมือและสามารถรับรู้ได้ด้วยสีเหลือง

เครื่องมือบางชนิดเคลือบด้วยสังกะสีโครเมต ผู้แต่ง: Duk. ที่มา: Wikimedia Commons

มันทำงานอย่างไร

นักวิจัยบางคนพบว่าการป้องกันการกัดกร่อนของโลหะสังกะสีโครเมตอาจเกิดจากการที่มันยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อรา ด้วยวิธีนี้จะช่วยป้องกันการเสื่อมสภาพของสีเคลือบป้องกันการกัดกร่อน

การศึกษาอื่น ๆ ระบุว่าฤทธิ์ต้านการกัดกร่อนอาจเกิดจากการที่สารประกอบเร่งการสร้างออกไซด์ป้องกันบนโลหะ

ไพรเมอร์สังกะสีโครเมตป้องกันการกัดกร่อนสำหรับการปกป้องพื้นผิวโลหะ 水水 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) ที่มา: Wikimedia Commons

ในการเร่งปฏิกิริยา

สารประกอบนี้ถูกใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาเคมีต่างๆเช่นการเติมไฮโดรเจนของคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) เพื่อให้ได้เมทานอล (CH ₃ OH)

เอสเทอร์สามารถเปลี่ยนเป็นแอลกอฮอล์หลักได้โดยการเติมไฮโดรเจนโดยใช้สารประกอบนี้เพื่อเร่งปฏิกิริยา

ตามที่นักวิจัยบางคนกล่าวว่าการเร่งปฏิกิริยาของมันเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าของแข็งไม่ได้นำเสนอโครงสร้างสโตอิจิโอเมตริกนั่นคือมันเบี่ยงเบนไปจากสูตร ZnCrO ₄และค่อนข้าง:

Zn _1-x Cr _2-x O ₄

นี่หมายความว่ามีข้อบกพร่องในโครงสร้างที่สนับสนุนการเร่งปฏิกิริยาอย่างกระตือรือร้น

แอพอื่น ๆ

พบในสีน้ำมันบางชนิดใช้สำหรับการพิมพ์เป็นสารปรับสภาพพื้นผิวใช้ในวัสดุปูพื้นและเป็นน้ำยาในห้องปฏิบัติการเคมี

เลิกใช้แล้ว

ตั้งแต่ทศวรรษที่ 1940 อนุพันธ์ของ ZnCrO ₄ซึ่งเป็นสังกะสีคอปเปอร์โครเมตถูกนำมาใช้เป็นสารฆ่าเชื้อราทางใบสำหรับพืชมันฝรั่ง

พืชมันฝรั่ง ผู้แต่ง: Dirk (Beeki®) Schumacher ที่มา: Pixabay

การใช้งานนี้ได้ถูกละทิ้งเนื่องจากความเป็นพิษและผลกระทบที่เป็นอันตรายของสารประกอบ

ในภาพวาดศิลปะจากศตวรรษที่ 19 มีการพบเกลือสังกะสีโครเมตที่ซับซ้อน 4ZnCrO ₄ • K ₂ O • 3H ₂ O (สังกะสีไฮเดรตและโพแทสเซียมโครเมต) ซึ่งเป็นเม็ดสีเหลืองที่เรียกว่าเลมอนเยลโลว์

ความเสี่ยง

แม้ว่าจะไม่ติดไฟ แต่เมื่อได้รับความร้อนก็จะปล่อยก๊าซพิษออกมา อาจระเบิดได้หากสัมผัสกับสารรีดิวซ์หรือวัสดุอินทรีย์

ฝุ่นระคายเคืองตาและผิวหนังทำให้เกิดอาการแพ้ การหายใจเข้าไปทำให้จมูกและคอระคายเคือง มีผลต่อปอดทำให้หายใจไม่ออกหลอดลมอักเสบปอดบวมและหอบหืด

การกลืนกินมีผลต่อระบบทางเดินอาหารตับไตระบบประสาทส่วนกลางทำให้ระบบไหลเวียนโลหิตพังทลายและทำลายระบบภูมิคุ้มกัน

เครื่องกำเนิดมะเร็ง

เป็นสารก่อมะเร็งที่ได้รับการยืนยันเพิ่มความเสี่ยงของมะเร็งปอดและโพรงจมูก เป็นพิษต่อเซลล์ (พิษต่อเซลล์) และทำลายโครโมโซม (genotoxic)

สังกะสีโครเมตทำให้เกิดมะเร็งปอดและระบบทางเดินหายใจ ผู้เขียน: OpenClipart-Vectors ที่มา: Pixabay

ได้รับการพิจารณาว่าความเป็นพิษและการก่อมะเร็งของสารประกอบนี้ส่วนใหญ่เกิดจากการกระทำของโครเมียมในสถานะออกซิเดชัน +6 อย่างไรก็ตามการมีสังกะสีทำให้ผลิตภัณฑ์ไม่ละลายน้ำและสิ่งนี้ยังส่งผลต่อความเสียหายที่เกิดขึ้น

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

เป็นพิษร้ายแรงต่อสัตว์และสิ่งมีชีวิตในน้ำก่อให้เกิดผลกระทบที่เป็นอันตรายเมื่อเวลาผ่านไป สารเคมีนี้สามารถสะสมทางชีวภาพได้ตลอดห่วงโซ่อาหาร

ด้วยเหตุผลทั้งหมดนี้กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับโครเมียม (เฮกซะวาเลนต์โครเมียม) จึงถูกควบคุมโดยองค์กรด้านสุขภาพโลกและถูกแทนที่ด้วยเทคนิคทางเลือกที่ไม่มีไอออนนี้

อ้างอิง

หอสมุดแพทยศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา (2019) สังกะสีโครเมต กู้คืนจาก pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
Lide, DR (บรรณาธิการ) (2546). คู่มือ CRC เคมีและฟิสิกส์. 85 ^TH CRC กด
Xie, H. et al. (2009) สังกะสีโครเมตทำให้เกิดความไม่เสถียรของโครโมโซมและ DNA Double Strand แตกในเซลล์ปอดของมนุษย์ Toxicol Appl Pharmacol 2009 1 ก.พ. 234 (3): 293-299 กู้คืนจาก ncbi.nlm.nih.gov
Jackson, RA และคณะ (1991) กิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาและโครงสร้างข้อบกพร่องของสังกะสีโครเมต Catal Lett 8, 385-389 (1991). กู้คืนจาก link.springer.com.
ยะหะรอม, J. (2544). วิธีการป้องกันการกัดกร่อน ในสารานุกรมวัสดุ: วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. กู้คืนจาก sciencedirect.com.
คนแปลกหน้า - โยฮันเนสเซน, M. (1988). ฤทธิ์ต้านจุลชีพของเม็ดสีในสีป้องกันการกัดกร่อน ใน Houghton DR, Eggins, HOW (eds) Biodeterioration 7. กู้คืนจาก link.springer.com.
Barrett, AGM (1991). การลดลง ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ที่ครอบคลุม กู้คืนจาก sciencedirect.com.
Thurston, HW และคณะ (1948) โครเมียมเป็นสารฆ่าเชื้อรามันฝรั่ง American Potato Journal 25, 406-409 (2491). กู้คืนจาก link.springer.com.
ลินช์, RF (2001). สังกะสี: โลหะผสมการแปรรูปทางเคมีคุณสมบัติและการใช้งาน ในสารานุกรมวัสดุ: วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. กู้คืนจาก sciencedirect.com.
Ramesh Kumar, AV และ Nigam, RK (1998) การศึกษาสเปกโทรสโกปีของMössbauerของผลิตภัณฑ์ที่มีการกัดกร่อนภายใต้การเคลือบสีรองพื้นที่มีเม็ดสีป้องกันการกัดกร่อน J Radioanal Nucl Chem 227, 3-7 (1998). กู้คืนจาก link.springer.com.
Otero, V. et al. (2017) แบเรียมสังกะสีและสีเหลืองสตรอนเทียมในภาพวาดสีน้ำมันปลายศตวรรษที่ 19 ถึงต้นศตวรรษที่ 20 เฮอริตวิทย์ 5, 46 (2560). กู้คืนจาก heritagesciencejournal.springeropen.com.
ฝ้ายเอฟอัลเบิร์ตและวิลคินสันจอฟฟรีย์ (1980) เคมีอนินทรีย์ขั้นสูง. พิมพ์ครั้งที่สี่. John Wiley & Sons
Wikipedia (2020). สังกะสีโครเมต สืบค้นจาก en.wikipedia.org.
Wikipedia (2020). การเคลือบแปลงโครเมต สืบค้นจาก en.wikipedia.org.

สังกะสีโครเมต: โครงสร้างคุณสมบัติการได้รับการใช้งาน - เคมี - 2026