Óxido de cromo (III): estrutura, nomenclatura, propriedades, usos

O crómio (III) ou óxido de cromo é um sólido verde inorgânico formado por queima do de metal crómio (Cr) em oxigénio (O 2 ), deixando o estado de oxidação de crómio 3+. Sua fórmula química é Cr 2 O 3 .Na natureza, é encontrado no mineral Eskolaíta. Não há depósitos naturais conhecidos de óxido de cromo (III).

Ele pode ser preparado, inter alia, por aquecimento de Cr 2 O 3 hidrato de (Cr 2 O 3 .nH 2 O) para remover completamente a água. Também é obtido como um produto da calcinação do óxido de cromo (VI) (CrO 3 ).

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Pigmento de óxido de cromo (III). FK1954 [Domínio público]. Fonte: Wikipedia Commons

No entanto, a melhor maneira de obtê-lo puro é por decomposição do dicromato de amônio (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 a 200 ° C. Industrialmente, é produzido pela redução de dicromato de sódio sólido (Na 2 Cr 2 O 7 ) com enxofre.

Quando é finamente dividido, possui uma cor verde brilhante com um tom amarelado. Mas se as partículas forem maiores, elas exibem um tom azulado.O óxido crômico é o pigmento verde mais estável conhecido. Sua resistência térmica e química o torna um valioso corante cerâmico.

É utilizado em revestimentos industriais, vernizes, na indústria da construção, em joias, como corante em cosméticos ou em produtos farmacêuticos, entre outras aplicações.

Estrutura

O óxido de α-Cr 2 O 3 possui a estrutura do corindo. Seu sistema cristalino é romboédrico hexagonal. É isomórfico com α-alumina e α-Fe 2 O 3 .

Eskolaite, um mineral natural de óxido de cromo (III), tem a estrutura mostrada abaixo:

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Estrutura cristalina do mineral Eskolaíta. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ee/Eskolaite_structure.jpg. Fonte: Wikipedia Commons

Nomenclatura

– Óxido de cromo (III).

– óxido de cromo verde.

– Trióxido de dicromio.

– Sesquóxido de cromo.

– Chromia.

– Eskolaíta: Mineral óxido de cromo (III).

– Hidrato: Cr 2 O 3 .nH 2 O (onde n ≅ 2) é chamado de hidrato de óxido de cromo (III) ou verde Guignet.

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Hidrato de óxido de crómio (III). W. Oelen [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]. Fonte: Wikipedia Commons

Propriedades

Estado físico

Sólido cristalino.

Dureza de Mohs

9 (seus cristais são extremamente duros).

Peso molecular

151,99 g / mol.

Ponto de fusão

Derrete a 2435 ° C, mas começa a evaporar a 2000 ° C, formando nuvens de fumaça verde.

Densidade

5,22 g / cm 3

Solubilidade

Quando aquecido a altas temperaturas, é praticamente insolúvel em água (3 microgramas / L a 20ºC); insolúvel em álcoois e acetona; ligeiramente solúvel em ácidos e álcalis; sSolúvel em ácido perclórico a 70% (HClO 4 ), no qual se decompõe.

pH

6

Índice de refração

2.551.

Outras propriedades

– Se for calcinado fortemente, torna-se inerte para ácidos e bases. Caso contrário, o Cr 2 O 3 e forma hidratada Cr 2 O 3 .nH 2 O são anfotéricos, facilmente dissolvido em ácido para dar iões de aqua [Cr (H 2 O) 6 ] 3+ , e concentrado alcalino para formar “Cromitos”.

– Quando calcinada, é quimicamente resistente a ácidos, álcalis e altas temperaturas. É extremamente estável ao SO 2 .

– Possui excelente resistência à luz porque seus cristais têm opacidade, alta atenuação UV e transparência à luz visível.

– É um material extremamente duro, pode riscar quartzo, topázio e zircônio.

– Seu hidrato de Cr 2 O 3 .nH 2 O (em que n ≅ 2) não possui estabilidade térmica, sua água de hidratação limita sua aplicabilidade a menos de 260 ºC. Possui baixa capacidade de tingimento e gama limitada de nuances.

– Mas este hidrato tem uma tonalidade verde-azulada muito limpa e brilhante. É semi-transparente, possui baixa opacidade, excelente resistência à luz e resistência a álcalis.

– Cr 2 O 3 não é classificado como material perigoso e é considerado um pó fino inerte. Não está sujeito a regulamentos internacionais de transporte.

– Não irrita a pele ou as mucosas.

Usos

Na indústria de cerâmica e vidro

Devido à sua alta resistência ao calor e resistência química, o Cr 2 O 3 calcinado é usado como corante ou pigmento vitrificável na fabricação de cerâmica, em esmaltes de porcelana e em misturas de vidro.

Em revestimentos industriais

A cerâmica de óxido de cromo (III) oferece excelente resistência contra a maioria dos ambientes corrosivos. Tudo isso através do mecanismo de exclusão do substrato do ambiente circundante.

Por esse motivo, é utilizado em revestimentos para evitar corrosão de muitos materiais, sendo aplicado por pulverização térmica (atomização ou spray quente).

Também é usado como proteção contra desgaste abrasivo (quando a remoção do material é causada por partículas que se movem pela superfície).

Nestes casos, a aplicação de um revestimento de Cr 2 O 3 por deposição de plasma gera uma alta resistência à abrasão.

Os dois casos anteriores têm utilidade, por exemplo, em motores de turbina a gás da indústria aeroespacial.

Na indústria refratária

É utilizado na produção de tijolos termicamente e quimicamente resistentes, materiais de revestimento e concreto refratário à base de alumina.

Em construção

Por ser extremamente resistente às condições atmosféricas, luz e calor, é aplicado como um corante granulado para tetos de asfalto, cimento concreto, revestimentos industriais de alta qualidade para ambientes externos, construções em aço e revestimento de fachadas (tintas emulsificáveis).

Como pigmento em várias aplicações

Ele suporta condições de vulcanização e não se degrada, sendo utilizado na pigmentação de borracha.

Por não ser tóxico, é utilizado como pigmento para brinquedos, cosméticos (principalmente o hidrato), plásticos, tintas de impressão, tintas que entram em contato com alimentos e produtos farmacêuticos.

Na indústria de pigmentos, é usado como matéria-prima para produzir corantes penetrantes que contêm cromo e em pigmentos baseados em fases de óxidos metálicos mistos. Também é usado como corante para revestimento de bobinas.

Seu hidrato possui uma transparência que permite a formulação de acabamentos policromáticos na indústria automotiva (acabamentos de metais automotivos).

Devido à sua característica única de refletir a radiação infravermelha (IR) semelhante à clorofila da planta, sob luz infravermelha, ela parece folhagem. Por esse motivo, seu uso em tintas ou revestimentos de camuflagem para aplicações militares é generalizado.

Em jóias

É usado como uma coloração de gemas sintéticas. Quando o Cr 2 O 3 é introduzido como uma impureza na rede cristalina de α-Al 2 O 3 , como no mineral semiprecioso rubi, a cor é vermelha em vez de verde.

Também é usado como um agente de retificação e polimento devido à sua alta dureza e propriedades abrasivas.

Na catálise de reações químicas

Suportado em alumina (Al 2 O 3 ) ou outros óxidos, é usado na química orgânica como catalisador, por exemplo, na hidrogenação de ésteres ou aldeídos para formar álcoois e na ciclização de hidrocarbonetos. Catalisa a reação do nitrogênio (N 2 ) com hidrogênio (H 2 ) para formar amônia (NH 3 ).

Devido à sua capacidade de redução de óxido atuando em conjunto com o óxido de cromo (VI), desempenha um papel importante na desidrogenação de alcanos com CO 2 para produzir propeno e isobuteno, uma vez que o ciclo de desativação-reativação do catalisador é facilmente executável.Também é usado como catalisador em química inorgânica.

Na fabricação de cromo

É utilizado na produção aluminotérmica de metal cromo puro. Para isso, deve ser aquecido a 1000 ºC para aumentar seu tamanho de grão.

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Preparação de cromo metálico por redução aluminotérmica do óxido de cromo (III). Rando Tuvikene [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]. Fonte: Wikipedia Commons

Em materiais magnéticos

Foi adicionado em pequenas quantidades a materiais magnéticos de fitas de áudio e vídeo, conferindo um efeito de autolimpeza às cabeças de som.

Inovações Recentes

Foi possível obter pigmentos que melhoraram a refletância do IR próximo, através da dopagem de nanopartículas de Cr 2 O 3 com sais de elementos pertencentes ao grupo de terras raras, como o lantânio e o praseodímio.

Ao aumentar a concentração desses elementos, a refletância solar no infravermelho próximo aumenta sem afetar a cor verde do pigmento Cr 2 O 3 .

Isso permite que o Cr 2 O 3 dopado seja classificado como pigmento “frio”, pois é adequado para controlar a acumulação de calor.

Aplicado a tetos, carros e estofados, entre outras aplicações, alcança uma alta refletância da luz solar infravermelha, o que reduz consideravelmente o aumento de calor nos ambientes.

Referências

  1. Cotton, F. Albert e Wilkinson, Geoffrey. (1980). Química Inorgânica Avançada. Quarta Edição John Wiley & Sons.
  2. Kirk-Othmer (1994). Enciclopédia de Tecnologia Química. Volume 19. Quarta Edição. John Wiley & Sons.
  3. Enciclopédia de Química Industrial de Ullmann. (1990). Quinta Edição Volume A7 e A20. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
  4. Elementos americanos (2019). Óxido de crómio (III). Recuperado de americanelements.com.
  5. Biblioteca Nacional de Medicina (2019). Óxido de crómio (III). Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  6. Dorfman, Mitchell R. (2012). Revestimentos por spray térmico. No Manual de Degradação Ambiental de Materiais. Capítulo 19. Recuperado de sciencedirect.com.
  7. Takehira, K. et al. (2004). CO 2 Desidrogenação de propano através Cr-MCM-41 Catalisador. In Studies in Surface Science and Catalysis 153. Recuperado de sciencedirect.com.
  8. Selvam Sangeetha et al. (2012). Pigmentos funcionais das nanopartículas de óxido de cromo (III). Corantes e pigmentos 94 (2012) 548-552. Recuperado de sciencedirect.com.

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