Cromato de zinco: estrutura, propriedades, produção, usos

Cromato de zinco: estrutura, propriedades, produção, usos

O cromato de zinco  ou cromato de zinco é um composto inorgânico constituído pelos elementos zinco (Zn), cromo (Cr) e oxigênio (O). Possui os íons Zn 2+ e CrO 4 2- . Sua fórmula química é ZnCrO 4 .

O termo ‘cromato de zinco’ é usado comercialmente para designar três compostos com estruturas moleculares diferentes: (a) o próprio cromato de zinco ZnCrO 4 , (b) o cromato básico de zinco ZnCrO 4 • 4Zn (OH) 2 e (c) ) o cromato básico de zinco e potássio 3ZnCrO 4 • Zn (OH) 2 • K 2 CrO 4 • 2H 2 O.

É usado principalmente em tintas ou revestimentos que protegem os metais da corrosão. Para isso, é misturado com tintas, vernizes e polímeros que são aplicados na superfície dos metais.

Também é usado em acabamentos decorativos e de proteção obtidos com outros cromatos e ácidos, revestindo vários objetos, como ferramentas. Serve também para reter a condutividade elétrica das peças metálicas.

É usado como catalisador em reações de hidrogenação (adição de hidrogênio) em compostos orgânicos. Faz parte de pigmentos utilizados anteriormente em pinturas artísticas.

É um material causador de câncer e isso ocorre porque o cromato possui cromo no estado de oxidação +6.

Estrutura

O cromato de zinco é um composto iônico formado pelo cátion Zn 2+ e pelo ânion cromato CrO 4 2- . Este último consiste em cromo com valência +6 (cromo hexavalente, Cr 6+ ) e quatro átomos de oxigênio com estado de oxidação -2.

O íon Zn 2+ possui a seguinte estrutura eletrônica:

1s 2 , 2s 2 2p 6 , 3s 2 3p 6 3d 10 .

Por sua vez, o cromo hexavalente possui a seguinte conformação em seus orbitais eletrônicos:

1s 2 , 2s 2 2p 6 , 3s 2 3p 6 .

Ambas as estruturas são muito estáveis ​​porque os orbitais estão completos.

Nomenclatura

  • Cromato de zinco
  • Sal de zinco com ácido crômico
  • Amarelo de zinco (embora este termo também seja usado para se referir a outros compostos contendo ZnCrO 4- ).

Propriedades

Estado físico

Sólido cristalino amarelo ou amarelo limão. Cristais em forma de prismas.

Peso molecular

181,4 g / mol

Ponto de fusão

316 ºC

Densidade

3,40 g / cm 3

Solubilidade

Fracamente solúvel em água: 3,08 g / 100 g de H 2 O. dissolve-se facilmente em ácidos e em amoníaco líquido. Insolúvel em acetona.

pH

Segundo algumas fontes, suas soluções aquosas são ácidas.

Propriedades quimicas

É um composto fortemente oxidante, por isso pode reagir com agentes redutores que geram calor. Entre as substâncias com as quais pode reagir estão orgânicas, como cianetos, ésteres e tiocianatos. Também pode atacar alguns metais.

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Em solução aquosa, o íon cromato apresenta vários equilíbrios, dependendo do pH e formando espécies diferentes.

Espécies formadas por cromato

Acima de pH 6 a CrO 4 2- ião cromato (de cor amarela) está presente; Entre pH 2 e pH 6 a HCrO 4 iónica e Cr 2 O 7 2- dicromato (em cor vermelho alaranjado) estão em equilíbrio ; a pH abaixo de 1, a espécie principal é H 2 CrO 4 .

Quando o cátion de zinco (II) é adicionado a essas soluções aquosas, o ZnCrO 4 precipita .

Os saldos são os seguintes:

HCrO 4 ⇔ CrO 4 2- + H +

H 2 CrO 4 ⇔ HCrO 4 + H +

Cr 2 O 7 2- + H 2 O ⇔ 2 HCrO 4

No meio básico, ocorre o seguinte:

Cr 2 O 7 2- + OH ⇔ HCrO 4 + CrO 4 2-

HCrO 4 + OH ⇔ CrO 4 2- + H 2 S

O ZnCrO 4 não reage rapidamente com o ar ou a água.

Obtenção

Pode ser produzido fazendo reagir um lodo aquoso de óxido de zinco ou hidróxido com um sal de cromato dissolvido e depois neutralizando.

Industrialmente, é utilizado o processo Cronak, no qual o metal de zinco é imerso em uma solução de dicromato de sódio (Na 2 Cr 2 O 7 ) e ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ).

Também pode ser preparado precipitando-o de soluções nas quais existem sais dissolvidos de zinco e cromato:

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

Formulários

Na proteção de metal

Na indústria metalúrgica, é usado principalmente em revestimentos base (tinta preparatória ou revestimento inicial) aplicados em metais, aos quais fornece resistência contra a corrosão.

É utilizado como pigmento em tintas e vernizes, sendo inserido na matriz de um polímero orgânico.

Esses tipos de tintas são aplicados a tubos, navios petroleiros, estruturas de aço como pontes, torres de transmissão de energia elétrica e peças de automóveis para inibir a corrosão.

Passivação

Também é encontrado protegendo componentes metálicos revestidos de zinco que foram passivados usando cromatos de metais alcalinos. A passivação consiste na perda de reatividade química sob certas condições ambientais.

Esses revestimentos também servem como acabamentos decorativos e mantêm a condutividade elétrica. Eles são comumente aplicados a itens do cotidiano, como ferramentas, e podem ser reconhecidos por sua cor amarela.

Como funciona

Os pesquisadores descobriram que a proteção do cromato de zinco contra a corrosão do metal pode ser devido à sua inibição do crescimento de fungos. Desta forma, evita a deterioração do revestimento anticorrosivo.

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Outros estudos indicam que o efeito anticorrosivo pode ser devido ao fato de o composto acelerar a formação de óxidos protetores nos metais.

Em catálise de reação

Este composto tem sido utilizado como catalisador em várias reações químicas, como a hidrogenação do monóxido de carbono (CO) para obter metanol (CH 3 OH).

Os ésteres podem ser convertidos em álcoois primários por hidrogenação, usando este composto para acelerar a reação.

Segundo alguns pesquisadores, sua ação catalítica se deve ao fato de o sólido não possuir uma estrutura estequiométrica, ou seja, se desvia de sua fórmula ZnCrO 4 e é:

Zn 1-x Cr 2-x O 4

Isso implica que há defeitos na estrutura que favorecem energicamente a catálise.

Outros aplicativos

É encontrado em alguns corantes oleosos, é usado para impressão, é um agente de tratamento de superfície, é aplicado em revestimentos de pisos e é um reagente em laboratórios químicos.

Utilizações descontinuadas

Desde a década de 1940, um derivado de ZnCrO 4 , cromato de zinco e cobre, tem sido utilizado como fungicida foliar para plantas de batata.

Esse uso já foi abandonado devido à toxicidade e aos efeitos nocivos do composto.

A presença de um complexo sal de cromato de zinco, 4ZnCrO 4 • K 2 O • 3H 2 O (zinco hidratado e cromato de potássio), que é um pigmento amarelo chamado Amarelo Limão , foi encontrada em pinturas artísticas do século XIX .

Riscos

Embora não seja combustível, quando aquecido emite gases tóxicos. Pode explodir se estiver em contato com agentes redutores ou materiais orgânicos.

O pó irrita os olhos e a pele, causando uma reação alérgica. Sua inalação causa irritação no nariz e na garganta. Afeta os pulmões, causa falta de ar, bronquite, pneumonia e asma.

Sua ingestão afeta o trato digestivo, fígado, rins, sistema nervoso central , produz um colapso circulatório e danifica o sistema imunológico.

Gerador de câncer

É um carcinógeno confirmado, aumenta o risco de câncer de pulmão e cavidade nasal. É tóxico para as células (citotóxico) e também danifica os cromossomos (genotóxico).

A toxicidade e carcinogenicidade deste composto foram determinadas como causadas principalmente pela ação do cromo no estado de oxidação +6. No entanto, a presença de zinco torna o produto insolúvel e isso também influencia os danos que produz.

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Efeitos no meio ambiente

É muito tóxico para os animais e para a vida aquática, causando efeitos nocivos que duram ao longo do tempo. Este produto químico pode bioacumular-se por toda a cadeia alimentar.

Por todas essas razões, os processos que envolvem cromatos (cromo hexavalente) estão sendo regulamentados pelas organizações mundiais de saúde e substituídos por técnicas alternativas sem esse íon.

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