اسید کرومیک

اسید کرومیک

1-مقدمه

اصطلاح اسید کرومیک معمولاً برای ترکیبی که با افزودن اسید سولفوریک غلیظ به دی کرومات ساخته می شود ، استفاده می شود که ممکن است حاوی ترکیبات مختلفی مانند تری اکسید کروم باشد. اسید کرومیک ممکن است به عنوان مخلوط تمیز کننده شیشه استفاده شود. اسید کرومیک همچنین ممکن است به گونه های مولکولی ای اشاره شود که حاوی تری اکسید انیدرید است. اسید کرومیک ویژگی کروم را در حالت اکسیداسیون +6 یا (VI)  نشان می دهد که این محصول را به یک عامل اکسید کننده قوی و خورنده تبدیل کرده است.

تری اکسید کروم،  آنیدرید اسید کرومیک مولکولی است که یک اسید لوئیس است و می تواند با یک باز لوئیس مانند پیریدین واکنش دهد.
علاوه بر کرومیک اسید, دی کرومیک اسید نیز وجود دارد. دی کرومیک اسید ،( H2Cr2O7 ) شکل کامل پروتون شده یون دی کرومات است و همچنین می تواند به عنوان محصول افزودن تری اکسید کروم به اسید کرومیک مولکولی دیده شود. هنگام واکنش با آلدئید یا کتون ، اسید دی کرومیک دقیقاً همان رفتار را خواهد داشت. دی کرومیک اسید آلدهید را اکسید می کند. (کتون را خیر) آلدئید در مرحله اول مکانیسم به کتون اکسید می شود و مجدداً به اسید کربوکسیلیک اکسید می شود ، البته مشروط به این که هیچ مانع استریکی و فضایی قابل توجهی مانع این واکنش نشود. 

2-تاریخچه

مواد معدنی کروم به عنوان رنگدانه در قرن هجدهم مورد توجه غرب قرار گرفت. در 26 ژوئیه 1761 ، یوهان گوتلوب لمان یک ماده معدنی قرمز نارنجی را در معادن بریوزوفسکی در کوههای اورال پیدا کرد که آن را سرب سیبری نامید. سپس تری اکسید کروم CrO3) ) در سال 1797 توسط ووکلن کشف شد. احتمالا در همان سال های یا بعد از آن بوده که اسید کرومیک یافت شده است.

3-کاربردها

1-3-آبکاری

اسید کرومیک یک حدواسط در آبکاری کروم است و همچنین در لعاب های سرامیکی و شیشه های رنگی استفاده می شود.

2-3-نظافت آزمیشگاهی

 از آنجا که محلول اسید کرومیک در اسید سولفوریک (همچنین به عنوان مخلوط سولفوکرومیک یا اسید کروموسولفوریک شناخته می شود) یک عامل اکسید کننده قوی است ، می توان از آن برای تمیز کردن ظروف شیشه ای آزمایشگاهی ، به ویژه بقایای ترکیبات آلی نامحلول استفاده کرد. این کار به دلیل نگرانی های زیست محیطی رد شده است. 

3-3-موسیقی

اسید کرومیک به دلیل توانایی براق کنندگی برنج خام به طور گسترده ای در صنعت تعمیر سازهای موسیقی مورد استفاده قرار می گرفت. غوطه ور شدن در اسید کرومیک یک لایه زرد روشن روی برنج بر جای می گذارد. به دلیل افزایش نگرانی های بهداشتی و زیست محیطی ، بسیاری استفاده از این ماده شیمیایی را قطع کرده اند.

4-3-عکاسی

از این ماده به عنوان سفید کننده در پردازش عکس سیاه و سفید استفاده می شود.

4-واکنش ها

اسید کرومیک قادر است انواع مختلفی از ترکیبات آلی را اکسید کند و تغییرات زیادی بر این واکنشگر ایجاد شده است:

1-4-معرف جونز

اسید کرومیک موجود در اسید سولفوریک آبی و استون به عنوان معرف جونز شناخته می شود که الکل های نوع یک و دو را به ترتیب به اسیدهای کربوکسیلیک و کتون ها اکسید می کند ، در حالی که به ندرت بر پیوندهای غیر اشباع تأثیر می گذارد. 

2-4-تبدیل الکل به آلدهید

کلروکرومات پیریدینیوم از تری اکسید کروم و پیریدینیوم کلراید تولید می شود. این معرف الکل های اولیه را به آلدهیدهای مربوطه (R - CHO) تبدیل می کند.

3-4-معرف کالینز

معرف کالینز حاوی تری اکسید کروم و پیریدین است که برای اکسیداسیون های مختلف استفاده می شود و از اسید کرومیک به دست می آید.

4-4-کرومیل کلراید

کرومیل کلراید ، CrO2Cl2 یک ترکیب مولکولی کاملاً مشخص است که از اسید کرومیک تولید می شود. 

5-4-تشخیص الکل ها

در شیمی آلی ، از محلول های رقیق اسید کرومیک می توان برای اکسید کردن الکل های نوع یک یا دو به آلدهیدها و کتون های مربوطه استفاده کرد. گروه های الکلی نوع سوم تحت تأثیر قرار نمی گیرند. از آنجا که اکسیداسیون با تغییر رنگ از نارنجی به آبی یا سبز نشان داده می شود ، از اسید کرومیک به عنوان یک معرف برای وجود الکل های نوع یک یا دو استفاده می شود. 

6-4-سایر واکنش ها

اکسیداسیون متیل بنزن ها به اسیدهای بنزوئیک. 
اکسیداسیون الکل نوع 2 به کتون (سیکلوکتانون) و نورتریسیکلانون. 

5-روش تولید

اسید کرومیک مولکولی ، H2CrO4 ، شباهت زیادی به اسید سولفوریک ، H2SO4 دارد. اما فقط اسید سولفوریک را می توان به عنوان بخشی از 7 اسید قوی طبقه بندی کرد. با توجه به قوانین مربوط به مفهوم "انرژی یونیزاسیون مرتبه اول" ، اولین پروتون (منظور هیدروژن مثبت است) به راحتی جدا می شود. این رفتار بسیار شبیه به رسوب زدایی اسید سولفوریک است. از آنجا که فرایند تیتراسیون اسیدهای چند ظرفیتی دارای بیش از یک پروتون است (بیشتر از یک هیدروژن دارند) ، یک پروتون  فقط می توانند از یک اسید به طور همزمان ترک شود. 

pKa برای تعادل به خوبی مشخص نشده است. مقادیر گزارش شده بین منفی 0.8 تا 1.6 متغیر است. تعیین مقدار یونی صفر دشوار است زیرا نیمه تفکیک تنها در محلول بسیار اسیدی ، در pH =0 ، یعنی با غلظت اسید حدود 1 مول در دسی متر مکعب رخ می دهد. یک نکته ی دیگر آن است که یون[HCrO4] - دارای تمایل  به از دست دادن مولکول آب می باشد که باعث ایجاد یون دی کرومات می شود = [Cr2O7] 2−.

علاوه بر این ، دی کرومات می تواند پروتونه شود:

از دست دادن پروتون دوم در محدوده pH 4-8 رخ می دهد و یونHCrO4] –  [ که یک اسید ضعیف را ایجاد می کند. در اصل می توان اسید کرومیک مولکولی را با افزودن تری اکسید کروم به آب ایجاد کرد.

اما در عمل واکنش معکوس هنگامی رخ می دهد که اسید کرومیک مولکولی دچار کم آبی شود. وقتی اسید سولفوریک غلیظ به محلول دی کرومات اضافه می شود ، این اتفاق می افتد. در ابتدا رنگ از نارنجی (دی کرومات) به قرمز (اسید کرومیک) تغییر می کند و سپس بلورهای قرمز تری اکسید کروم از مخلوط رسوب می کنند ، بدون تغییر رنگ بیشتر. رنگ ها به دلیل انتقالات تلکترونی LMCT هستند.

6-تحقیقات جدید

یکی از کاربرد های این ماده که در بالا به آن اشاره شد, استفاده از این ماده جهت ساخت شیشه های رنگی بوده است, امروزه نیز در زمینه ی ساخت رنگ از این ماده, پژوهش هایی انجام می شود, در یکی از مقالات با عنوان "سنتز رنگينه هاي دندانه اي آزو با استفاده از بستر نانوسيليکا کروميک اسيد" که در نشریه ی علوم و فناوری رنگ به چاپ رسیده است به این کاربد اسید کرومیک پرداخته شده است.

7- شرایط نگهداری

از خطرناک ترین مواد شیمیایی موجود, اسید کرمیک می باشد, در نتیجه بهترین و کامل ترین پوشش ها جهت نگهداری این ماده الزامی است, زیرا که برای سلامتی بسیار مضر است و ورود آن از هر طریقی (استنشاق, پوست, دهان) برای سلامتی ضرر دارد.
به علت اکسندگی بالا و واکنش با باز های لوئیس, نباید در کنار این مواد نگهداری شود.

8-ایمنی

ترکیبات کروم شش ظرفیتی (شامل تری اکسید کروم ، اسید کروم ، کرومات ، کلروکرومات)  بسیار سمی و خاصیت سرطان زایی دارند. به همین دلیل ، از اکسیداسیون اسید کروم در مقیاس صنعتی استفاده نمی شود مگر در صنایع هوافضا و دیگر صنایع خاص.
تری اکسید کروم و اسیدهای کرومیک، اکسید کننده های بسیار قوی هستند و در صورت مخلوط شدن با مواد آلی که به راحتی قابل اکسیداسیون هستند ممکن است واکنش شدید نشان دهند و آتش سوزی یا انفجار ایجاد شود.
در صورت برخورد پوسیتی با آن و  ایجاد سوختگی, محل سوختگی را می توان با محلول رقیق تیوسولفات سدیم درمان کرد.