क्रोमिक एसिड: संरचना, गुण, उत्पादन, उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

क्रोमिक एसिड या एच ₂ सीआरओ ₄ सैद्धांतिक रूप से क्रोमियम ऑक्साइड (VI) या chromia सीआरओ के साथ जुड़े एसिड है ₃ । यह नाम इस तथ्य के कारण है कि क्रोमिक ऑक्साइड के अम्लीय जलीय घोलों में H ₂ CrO ₄ क्रोमियम (VI) की अन्य प्रजातियों के साथ एक साथ मौजूद है।

क्रोमिक ऑक्साइड CrO ₃ को निर्जल क्रोमिक एसिड भी कहा जाता है। सीआरओ ₃ एक लाल-भूरा या बैंगनी ठोस है जो सल्फ्यूरिक एसिड एच ₂ एसओ _{4 के} साथ पोटेशियम डाइक्रोमेट के ₂ सीआर ₂ ओ _{7 के} समाधान के उपचार द्वारा प्राप्त किया जाता है ।

एक क्रूसिबल में क्रोमिक ऑक्साइड सीआरओ ₃ क्रिस्टल । रैंडो तुविकेन। स्रोत: विकिपीडिया कॉमन्स

जलीय क्रोमिक ऑक्साइड समाधान कुछ रासायनिक प्रजातियों के संतुलन का अनुभव करते हैं जिनकी एकाग्रता समाधान के पीएच पर निर्भर करती है। मूल पीएच में क्रोमेट आयनों सीआरओ ₄ ^2- पूर्ववर्ती होते हैं, जबकि एसिड पीएच आयनों में एचसीआरओ ₄ ^- और डाइक्रोमेट सीआर ₂ ओ ₇ ^2- पूर्ववर्ती होते हैं । यह अनुमान है कि एसिड पीएच क्रोमिक एसिड में एच ₂ सीआरओ ₄ भी मौजूद है ।

उनकी महान ऑक्सीकरण शक्ति के कारण, ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं को करने के लिए कार्बनिक रसायन विज्ञान में क्रोमिक एसिड समाधान का उपयोग किया जाता है। धातुओं का इलाज करने के लिए उनका उपयोग विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं में भी किया जाता है ताकि वे जंग और पहनने के लिए प्रतिरोध प्राप्त कर सकें।

धातु, पेंट और अन्य पदार्थों के आसंजन को बेहतर बनाने के लिए कुछ पॉलीमरिक सामग्रियों का भी क्रोमिक एसिड के साथ इलाज किया जाता है।

क्रोमिक एसिड समाधान मनुष्यों, अधिकांश जानवरों और पर्यावरण के लिए अत्यधिक खतरनाक हैं। इस कारण से, तरल या ठोस अपशिष्ट प्रक्रियाओं से, जहां क्रोमिक एसिड का उपयोग किया जाता है, क्रोमियम (VI) के निशान को हटाने के लिए या उपस्थित सभी क्रोमियम को पुनर्प्राप्त करने और पुन: उपयोग के लिए क्रोमिक एसिड को पुन: उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है।

संरचना

क्रोमिक एसिड H ₂ CrO ₄ का अणु एक क्रोमेट आयन CrO ₄ ^2- और दो हाइड्रोजन आयन H ^{+ से} जुड़ा होता है। क्रोमेट आयन में तत्व क्रोमियम +6 के ऑक्सीकरण अवस्था में होता है।

क्रोमेट आयन की स्थानिक संरचना टेट्राहेड्रल है, जहां क्रोमियम केंद्र में है और ऑक्सीजन टेट्राहेड्रोन के चार कोने में व्याप्त है।

क्रोमिक एसिड में हाइड्रोजन परमाणु एक ऑक्सीजन के साथ एक साथ होते हैं। ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ क्रोमियम के चार बंधों में से दो दोहरे हैं और दो सरल हैं, क्योंकि इनमें हाइड्रोजेन जुड़ा हुआ है।

क्रोमिक एसिड एच ₂ सीआरओ ₄ की संरचना जहां क्रोमेट के टेट्राहेड्रल रूप और उसके दोहरे बंधन देखे जाते हैं। NEUROtiker। स्रोत: विकिपीडिया कॉमन्स

दूसरी ओर, क्रोमिक ऑक्साइड सीआरओ ₃ में +6 ऑक्सीकरण राज्य में क्रोमियम परमाणु होता है, जो केवल तीन ऑक्सीजन परमाणुओं से घिरा होता है।

शब्दावली

- क्रोमिक एसिड H ₂ CrO ₄

- Tetraoxochromic एसिड एच ₂ सीआरओ ₄

- क्रोमिक ऑक्साइड (निर्जल क्रोमिक एसिड) CrO ₃

- क्रोमियम ट्राईऑक्साइड (निर्जल क्रोमिक एसिड) CrO ₃

गुण

भौतिक अवस्था

निर्जल क्रोमिक एसिड या क्रोमिक ऑक्साइड एक बैंगनी से लाल क्रिस्टलीय ठोस है

आणविक वजन

सीआरओ ₃: 118.01 ग्राम / मोल

गलनांक

CrO ₃: 196 6C

इसके गलनांक के ऊपर यह ऊष्मीय रूप से अस्थिर होता है, यह क्रोमियम (III) ऑक्साइड Cr ₂ O ₃ देने के लिए ऑक्सीजन (कम) करता है । यह लगभग 250 ° C पर विघटित हो जाता है।

घनत्व

सीआरओ ₃: 1.67-2.82 जी / सेमी ³

घुलनशीलता

CrO ₃ पानी में बहुत घुलनशील है: 169 g / 100 ग्राम पानी 25 solC पर।

यह सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक जैसे खनिज एसिड में घुलनशील है। शराब में घुलनशील।

अन्य गुण

सीआरओ ₃ बहुत हीड्रोस्कोपिक है, इसके क्रिस्टल विलक्षण हैं।

जब सीआरओ ₃ पानी में घुल जाता है, तो यह दृढ़ता से अम्लीय समाधान बनाता है।

यह एक बहुत शक्तिशाली ऑक्सीडेंट है। सख्ती से लगभग सभी रूपों में कार्बनिक पदार्थों को ऑक्सीकरण करता है। कपड़े, चमड़ा, और कुछ प्लास्टिक से अटैक करता है। अधिकांश धातुओं पर भी हमला करता है।

यह अत्यधिक जहरीला है और इसकी उच्च ऑक्सीकरण क्षमता के कारण बहुत परेशान करता है।

जलीय विलयनों का रसायन जहाँ क्रोमिक अम्ल मौजूद होता है

क्रोमिक ऑक्साइड सीआरओ ₃ पानी में तेजी से घुल जाता है। जलीय घोल में, क्रोमियम (VI) विभिन्न आयनिक रूपों में मौजूद हो सकता है।

पीएच> 6.5 या क्षारीय घोल में, क्रोमियम (VI) क्रोमेट आयन फॉर्म CrO ₄ ^{2 को} प्राप्त करता है ^- रंग में पीला।

यदि पीएच कम हो जाता है (1 <पीएच <6.5), क्रोमियम (VI) मुख्य रूप से एचसीआरओ ₄ ^- आयन बनाता है, जो डाइक्रोमेट आयन सीआर ₂ ओ _{7 7} ^2- से मंद हो सकता है, और समाधान नारंगी हो जाता है। 2.5 और 5.5 के बीच पीएच में प्रमुख प्रजातियां HCrO ₄ ^- और Cr ₂ O ₇ ^{2- हैं} ।

द्विध्रुवीय आयन Cr ₂ O ₇ ^2- की संरचना जो दो सोडियम Na ⁺ आयनों के साथ एक साथ पाई जाती है । Capaccio। स्रोत: विकिपीडिया कॉमन्स

पीएच के घटते ही इन समाधानों में होने वाली शेष राशि निम्नलिखित हैं:

CrO ₄ ^2- (क्रोमेट आयन) + H ⁺ r HCrO ₄ ^-

एचसीआरओ ₄ ^- + एच ⁺ ₂ एच ₂ सीआरओ ₄ (क्रोमिक एसिड)

2HCrO ₄ ^- ₂ Cr ₂ O ₇ ^2- (डाइक्रोमेट आयन) + H ₂ O

ये संतुलन तभी होता है जब पीएच को कम करने के लिए जोड़ा गया एसिड HNO ₃ या HClO _{4 होता है}, क्योंकि अन्य एसिड के साथ अलग-अलग यौगिक बनते हैं।

अम्लीय डाइक्रोमेट समाधान बहुत मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट हैं। लेकिन क्षारीय समाधानों में क्रोमेट आयन बहुत कम ऑक्सीकरण होता है।

प्राप्त

परामर्श किए गए स्रोतों के अनुसार, क्रोमिक ऑक्साइड सीआरओ ₃ प्राप्त करने के तरीकों में से एक में सोडियम या पोटेशियम डाइक्रोमेट के जलीय घोल में सल्फ्यूरिक एसिड मिलाया जाता है, जो लाल-नारंगी अवक्षेप बनाता है।

क्रोमिक ऑक्साइड हाइड्रेट या क्रोमिक एसिड। Himstakan। स्रोत: विकिपीडिया कॉमन्स

क्रोमिक अम्ल H ₂ CrO ₄ अम्लीय माध्यम में क्रोमिक ऑक्साइड के जलीय विलयन में पाया जाता है।

क्रोमिक एसिड का उपयोग करता है

रासायनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण में

इसकी दृढ़ता से ऑक्सीकरण क्षमता के कारण, कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण के लिए लंबे समय तक क्रोमिक एसिड का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है।

असंख्य उदाहरणों में निम्नलिखित हैं:, benzoic एसिड को टोल्यूनि, acetophenone को ethylbenzene, triphenylcarbinol को triphenylmethane, सीओ को फार्मिक एसिड यह कीटोन के लिए एल्डीहाइड और कार्बोक्जिलिक एसिड के लिए इन, माध्यमिक एल्कोहल को प्राथमिक एल्कोहल का ऑक्सीकरण की अनुमति देता है ₂, सीओ को ऑक्सालिक एसिड ₂, एसिटालडिहाइड और सीओ _{2 के} लिए लैक्टिक एसिड, फेरिक आयन Fe ²⁺ से फेरिक आयन Fe ³⁺, आयोडाइड आयन से आयोडीन, आदि।

यह नाइट्रो-यौगिकों को नाइट्रो-यौगिकों, सल्फाइड्स से सल्फोन्स में बदलने की अनुमति देता है। यह कीटोन के संश्लेषण में शामिल है, जो कि अल्केन्स से शुरू होता है, क्योंकि यह केटोन्स को हाइड्रोजिनेटेड एल्केन्स को ऑक्सीडाइज़ करता है।

सामान्य ऑक्सीडेंट्स के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी, जैसे ऑक्सीजन O ₂ या हाइड्रोजन पेरोक्साइड H ₂ O ₂, क्रोमिक एसिड द्वारा ऑक्सीकृत होते हैं। यह कुछ हेट्रोसाइक्लिक बोरन्स के लिए मामला है।

धातु anodizing प्रक्रियाओं में

क्रोमिक एसिड एनोडाइजेशन एक इलेक्ट्रोकेमिकल उपचार है जो एल्यूमीनियम पर ऑक्सीकरण, जंग और पहनने से कई वर्षों तक बचाने के लिए लागू किया जाता है।

एनोडाइजिंग प्रक्रिया में धातु पर एल्यूमीनियम ऑक्साइड या एल्यूमिना की एक परत का विद्युत रासायनिक गठन शामिल है। इस परत को फिर गर्म पानी में सील कर दिया जाता है, जिसके साथ एल्यूमीनियम ऑक्साइड ट्राइहाइड्रेट में रूपांतरण प्राप्त होता है।

सील ऑक्साइड की परत मोटी होती है, लेकिन संरचनात्मक रूप से कमजोर होती है और बाद के चिपकने वाले संबंध के लिए बहुत संतोषजनक नहीं होती है। हालांकि, सीलिंग पानी में क्रोमिक एसिड की थोड़ी मात्रा जोड़ने से एक सतह विकसित होती है जो अच्छे बंधन बना सकती है।

सीलिंग पानी में क्रोमिक एसिड मोटे सेल जैसी संरचना में से कुछ को भंग कर देता है और एल्यूमीनियम ऑक्साइड की एक पतली, मजबूत, मजबूती से जुड़ी परत को छोड़ देता है, जिसके लिए चिपकने वाले का पालन करते हैं और मजबूत और टिकाऊ बांड बनाते हैं।

क्रोमिक एसिड एनोडिज़ेशन टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं पर भी लागू होता है।

रासायनिक रूपांतरण उपचार में

क्रोमिक एसिड का उपयोग रासायनिक रूपांतरण द्वारा धातु कोटिंग प्रक्रियाओं में किया जाता है।

इस प्रक्रिया के दौरान, धातुएं क्रोमिक एसिड के समाधान में डूब जाती हैं। यह प्रतिक्रिया करता है और आधार क्रोमियम यौगिकों की एक पतली परत को जमा करते हुए सतह को आंशिक रूप से घोल देता है जो बेस मेटल के साथ इंटरैक्ट करता है।

इस प्रक्रिया को क्रोमेट रूपांतरण कोटिंग या रूपांतरण क्रोम चढ़ाना कहा जाता है।

आमतौर पर जिन धातुओं को रूपांतरण क्रोम के अधीन किया जाता है, वे विभिन्न प्रकार के स्टील होते हैं, जैसे कि कार्बन स्टील, स्टेनलेस स्टील, और जस्ता-लेपित स्टील और विभिन्न गैर-लौह धातु, जैसे मैग्नीशियम मिश्र धातु, टिन मिश्र, एल्यूमीनियम मिश्र धातु, तांबा।, कैडमियम, मैंगनीज और चांदी।

यह उपचार धातु को जंग और चमक के लिए प्रतिरोध प्रदान करता है। प्रक्रिया का पीएच जितना अधिक होगा, जंग के लिए प्रतिरोध उतना ही अधिक होगा। तापमान एसिड की प्रतिक्रिया को तेज करता है।

विभिन्न रंगों के कोटिंग्स को लागू किया जा सकता है, जैसे नीला, काला, सोना, पीला और स्पष्ट। यह पेंट और चिपकने के लिए धातु की सतह का बेहतर आसंजन भी प्रदान करता है।

मिट गई या चित्तीदार सतहों में

क्रोमिक एसिड समाधानों का उपयोग पेंट या चिपकने वाले बाद के कोटिंग के लिए थर्माप्लास्टिक सामग्री, थर्मोसेट पॉलिमर और इलास्टोमर्स से बनी वस्तुओं की सतह की तैयारी में किया जाता है।

एच ₂ सीआरओ _{4 का} सतह और इसकी संरचना के रसायन विज्ञान पर प्रभाव पड़ता है, क्योंकि यह इसकी खुरदरापन को बढ़ाने में मदद करता है। पीटिंग और ऑक्सीकरण के संयोजन से चिपकने का प्रवेश बढ़ जाता है और यहां तक ​​कि बहुलक के गुणों में परिवर्तन भी हो सकता है।

इसका उपयोग शाखित कम घनत्व वाली पॉलीथीन, रैखिक उच्च घनत्व पॉलीथीन और पॉलीप्रोपाइलीन को नष्ट करने के लिए किया गया है।

यह धातु-बहुलक आसंजन को सुविधाजनक बनाने के लिए इलेक्ट्रोप्लेटिंग या इलेक्ट्रोप्लेटिंग उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

विभिन्न उपयोगों में

क्रोमिक एसिड को लकड़ी के परिरक्षक के रूप में, चुंबकीय सामग्री में और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है।

क्रोमिक एसिड की रिकवरी

ऐसी कई प्रक्रियाएँ होती हैं जो क्रोमिक एसिड का उपयोग करती हैं और उन धाराओं या अवशेषों को उत्पन्न करती हैं जिनमें क्रोमियम (III) होता है, जिन्हें इसलिए नहीं निकाला जा सकता है क्योंकि उनमें क्रोमियम (VI) आयन होते हैं जो बहुत ही विषैले होते हैं, और न ही उनका पुन: उपयोग किया जा सकता है क्योंकि क्रोमेट आयनों की सांद्रता बहुत कम होती है।

इसके निपटान के लिए क्रोमियम (III) को क्रोमेट्स की रासायनिक कमी की आवश्यकता होती है, इसके बाद हाइड्रोक्साइड और निस्पंदन की वर्षा होती है, जिससे अतिरिक्त लागत उत्पन्न होती है।

इस कारण से, क्रोमेट्स को हटाने और पुनर्प्राप्त करने के विभिन्न तरीकों का अध्ययन किया गया है। इनमें से कुछ इस प्रकार हैं।

रेजिन का उपयोग करके

क्रोमेट्स से दूषित पानी के उपचार के लिए आयन एक्सचेंज रेजिन का उपयोग कई वर्षों से किया जा रहा है। यह अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी, या EPA (पर्यावरण संरक्षण एजेंसी) द्वारा अनुमोदित उपचारों में से एक है।

यह विधि केंद्रित क्रोमिक एसिड की वसूली की अनुमति देती है क्योंकि यह राल से फिर से पुनर्जीवित होता है।

रेजिन मजबूत या कमजोर आधारित हो सकता है। दृढ़ता से बुनियादी रेजिन में क्रोमेट हटाया जा सकता है के बाद से आयनों HCrO ₄ ^- और सीआर ₂ हे ₇ ^2- आयनों ओह से बदला जा सकता ^- और क्लोरीन ^- । कमजोर मूल रेजिन में, उदाहरण के लिए, सल्फेट के उन लोगों के लिए, आयनों का SO ₄ ^{2 के} साथ आदान-प्रदान किया जाता है ^- ।

दृढ़ता से बुनियादी R- (OH) रेजिन के मामले में, समग्र प्रतिक्रियाएं इस प्रकार हैं:

2ROH + HCrO ₄ ^- + H ⁺ ⇔ आर ₂ सीआरओ ₄ + 2H ₂ हे

आर ₂ सीआरओ ₄ + 2HCrO ₄ ^- ⇔ 2RHCrO ₄ + सीआरओ ₄ ^2-

आर ₂ सीआरओ ₄ + HCrO ₄ ^- + H ⁺ ⇔ आर ₂ करोड़ ₂ हे ₇ + H ₂ हे

परिवर्तित आर ₂ सीआरओ ₄ के हर मोल के लिए, सीआर (VI) का एक मोल समाधान से हटा दिया जाता है, जो इस विधि को बहुत आकर्षक बनाता है।

क्रोमेट्स को हटाने के बाद, राल को एक सुरक्षित स्थान पर पुनर्जीवित करने के लिए दृढ़ता से क्षारीय समाधान के साथ इलाज किया जाता है। क्रोमेट्स को फिर से उपयोग किए जाने के लिए केंद्रित क्रोमिक एसिड में परिवर्तित किया जाता है।

विद्युत पुनर्जनन के माध्यम से

एक अन्य विधि क्रोमिक एसिड का विद्युत रासायनिक उत्थान है, जो एक बहुत ही सुविधाजनक विकल्प भी है। क्रोमियम (III) इस प्रक्रिया द्वारा क्रोमियम (VI) को शारीरिक रूप से ऑक्सीकृत किया जाता है। इन मामलों में एनोड सामग्री अधिमानतः डाइऑक्साइड का नेतृत्व करती है।

क्रोमिक एसिड के निशान के साथ अपशिष्टों को साफ करने के लिए सूक्ष्मजीवों का उपयोग

एक विधि जिसकी जांच की गई है और अभी भी अध्ययन चल रहा है, हेक्सावलेंट क्रोमियम आयनों से दूषित कुछ अपशिष्टों में स्वाभाविक रूप से मौजूद सूक्ष्मजीवों का उपयोग है, जो कि क्रोमिक एसिड समाधानों में निहित हैं।

पर्यावरण के लिए हानिकारक प्रयास। लेखक: ओपनक्लिपार्ट-वेक्टर्स। स्रोत: पिक्साबे

इस तरह के चमड़े के टेनिंग अपशिष्ट जल में मौजूद कुछ बैक्टीरिया का मामला है। इन रोगाणुओं का अध्ययन किया गया है और यह निर्धारित किया गया है कि वे क्रोमेट्स के प्रतिरोधी हैं और क्रोमियम (III) से क्रोमियम (III) को कम करने में भी सक्षम हैं जो पर्यावरण और जीवित प्राणियों के लिए बहुत कम हानिकारक हैं।

इस कारण से, यह अनुमान लगाया जाता है कि वे क्रोमिक एसिड के निशान के साथ दूषित अपशिष्टों के उपचार और विषहरण के लिए पर्यावरण के अनुकूल तरीके के रूप में उपयोग किए जा सकते हैं।

क्रोमिक एसिड और क्रोमिक ऑक्साइड के खतरे

सीआरओ ₃ दहनशील नहीं है लेकिन यह अन्य पदार्थों के दहन को तेज कर सकता है। उनकी कई प्रतिक्रियाएं आग या विस्फोट का कारण बन सकती हैं।

सीआरओ ₃ और क्रोमिक एसिड समाधान त्वचा के लिए शक्तिशाली अड़चन हैं (त्वचाशोथ का कारण बन सकते हैं), आंखें (जल सकती हैं) और श्लेष्मा झिल्ली (ब्रोंकोस्मा कर सकते हैं) और श्वसन प्रणाली में तथाकथित "क्रोमियम छिद्र" पैदा कर सकते हैं। ।

क्रोमियम (VI) यौगिक जैसे क्रोमिक एसिड और क्रोमिक ऑक्साइड गंभीर रूप से जहरीले, उत्परिवर्तजन, और कार्सिनोजेनिक हैं जो अधिकांश जीवित चीजें हैं।

संदर्भ

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