سولفات کروم (III)

کروم (III) سولفات

1-مقدمه

سولفات کروم (III) که با نام های سولفات بازی کروم و کرومیک سولفات نیز شناخته می شود, معمولاً به ترکیبات معدنی با فرمول Cr2(SO4)3.x(H2O) اشاره دارد، که در آن x می تواند از 0 تا 18 متغیر باشد. (معمولا 12 می باشد)

 این نمک ها معمولاً یا جامدات بنفش یا سبز رنگ هستند که در آب محلول می باشند و معمولاً در دباغی چرم از این ماده استفاده می شود.

سه نمک سولفات کروم (III) به خوبی شناسایی شده اند و رایج هستند:
سولفات کروم (III)  بی آب، Cr2(SO4)3 که یک جامد بنفش رنگ است و با افزودن یک عامل احیا کننده در آب حل می شود و سولفات های کروم (II)  را تولید می کند.

سولفات کروم (III) هیدراته، Cr2(SO4)3·18H2O که این نمک نیز یک جامد بنفش است که به آسانی در آب حل می شود و کمپلکس فلزی حاوی آب، [Cr(H2O)6]3+  را ایجاد می کند. فرمول این ترکیب را می توان به صورت توصیفی تر به صورت [Cr(H2O)6]2(SO4)3·6H2O نوشت. شش مولکول از هجده مولکول آب در این واحد فرمول، آب تبلور هستند.
سولفات کروم هیدراته (III)، Cr2(SO4)3·15(H2O) یک جامد سبز رنگ است که به راحتی در آب حل می شود. با حرارت دادن نمک 18 آبه در دمای 70 درجه سانتی گراد این نمک به دست می آید. گرمایش بیشتر سولفات بی آب تولید می کند.
انواع دیگری از سولفات کروم  (VI) شناخته شده است، اما همچنین حاوی لیگاندهای هیدروکسید یا اکسید است. از نظر تجاری مهمترین سولفات کروم [Cr2(H2O)6(OH)4]SO4 می باشد. این نمک حاصل از خنثی سازی جزئی هگزا هیدرات ها است. 
سولفات کروم (III) خالص، هم به صورت بی آب و هم به صورت آبدار، هنوز در میان گونه های معدنی ناشناخته است. 3 کانی پیچیده وجود دارد که بخشی از آنها سولفات های کروم (III)  هستند: بنتوریت، ردینگتونیت و پتنیست.

2-تاریخچه

کروم توسط شیمیدان فرانسوی نیکلاس لوئی واکلین در پاریس در سال 1798 کشف شد و آن را کروم از کلمه یونانی کروما به معنای رنگ نامید. سپس متوجه شد که رنگ سبز زمرد نیز به دلیل کروم است و در کل ترکیبات مختلف آن مانند نمک سولفات آن نیز رنگی است.  اما استفاده از کروم و نمک های آن به دوران باستان باز می گردد که جهت نقاشی و رنگ آمیزی از آن ها استفاده می شده است و بعد ها نمک های مختلف آن از جمله نمک سولفات آن نیز مورد بررسی و شناسایی قرار گرفت.

3-کاربردها

سولفات کروم (III)در صنایع نساجی یا برای دباغی چرم استفاده می شود. همچنین به عنوان ماده اولیه برای سایر ترکیبات کروم نیز می توان از این ترکیب استفاده نمود.
 با توجه به رنگ دهی کروم, زمانی از این محصول در صنعت چاپ و صنعت آبکاری استفاده می شده است که امروزه این مصارف کمتر شده اند. (به علت خطرات ناشی از کروم)

4-واکنش ها

یکی از واکنش هایی که در مورد نمک ها بسیار رخ می دهد و در موارد مختلف آزمایشگران با آن مواجه هستند, واکنش هیدرولیز می باشد. مکانیسم هیدرولیز احتمالی سولفات کروم (III) با 6 آب تبلور مورد مطالعه قرار گرفته و به شکل زیر در آمده است. (تعداد آب های کوئوردیناسیونی که معمولا 12 آبه هست تاثیر در نوع مکانیسم آن ندارد.)

5-روش تولید

بهترین منبع سولفات کروم (III) ضایعات کروم (III) از اکسیداسیون کرومات ترکیبات آلی مختلف است. 

آنتروکینون و کینون در مقیاس بزرگ از واکنش با آنتراسن و فنول با اسید کرومیک تولید می شوند. یک محصول مشترک، اکسید کروم (III) تولید می شود که به راحتی با اسید سولفوریک استخراج می شود. تبخیر این محلول های اسیدی نمک هیدراتی که در بالا توضیح داده شد را ایجاد می کند. نمک های هیدراته سولفات کروم را نیز می توان با استخراج ترکیبات کروم مختلف، هرچند ناخالص، تولید کرد، اما این راه ها از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیستند. استخراج سنگ معدن کرومیت با اسید سولفوریک در حضور مقداری کرومات، محلول های کروم (III) را به دست می دهد (سولفات آلوده به یون های فلزی دیگر). به طور مشابه، انحلال آلیاژهای کروم، سولفات کروم را همراه با سولفات آهن بدست می دهد.
سولفات کروم بازی از نمک های کرومات از طریق احیا با دی اکسید گوگرد تولید می شود، اگرچه روش های دیگری نیز وجود دارد.

از آنجایی که 33 درصد از بارهای آنیون ناشی از یون های هیدروکسی است، باز بودن آن 33 درصد است (اما در اصطلاحات دباغی 33 درصد کاهش یافته است). محصولات با خصلت بازی بالاتر، به عنوان مثال، 42% یا 50% ممکن است با افزودن کربنات سدیم بدست آید که اغلب در ترکیب با فرمات سدیم استفاده می شود. سولفات سدیم اغلب در محصول باقی می ماند زیرا نسبت به فرآیند دباغی بی اثر است. مهم است که کروم شش ظرفیتی را به طور کامل به سه ظرفیتی کاهش دهیم زیرا شش ظرفیتی احتمال بیشتری دارد که مشکلات سلامتی را برای دباغ ‌ها و مصرف کنندگان چرم ایجاد کند.

6-تحقیقات جدید

با اینکه ترکیبات حاوی کروم برای سلامت انسان و سایر جانداران بسیار خطرناک هستند, اما ترکیبات دارویی از آنها می توان تهیه نمود که برای سلامتی مفید نیز هستند. البته بسیاری از این ترکیبات هنوز در حد تحقیقات هستند و تا عملی شدن آنها در حد مصرف عمومی فاصله وجود دارد. در یکی از همین مطالعات که با عنوان " تاثير استفاده از مکمل سولفات روي و سولفات کروم بر عملکرد، کيفيت گوشت و پاسخ ايمني بلدرچين ژاپني در شرايط تنش گرمايي" صورت گرفته است, به بررسی این ماده همراه با نمک های دیگر بر روی طیور پرداخته شده است. این پژوهش در نشریه علوم طیور به چاپ رسیده است.

7-شرایط نگهداری

این ماده را نیز بایستی مانند سایر مواد شیمایی در مکان خشک و خنک نگهداری نمود. اما نکته ی مهم و منحصر به فرد مربوط و مختص به این ترکیب آن است که با توجه به وجود کروم در این ترکیب, نگهداری آن بایستی به نحوی باشد که این نمک به محیط زیست و فاضلاب راه پیدا نکند و بسته بندی آن همیشه بررسی شود.( یون های کروم و مخصوصا کروم 6  برای محیط زیست بسیار مضر می باشد که مابقی یون های کروم توانایی تبدیل شدن به آن را دارا هستند.)

8-ایمنی

در کل یون های کروم دارای اثرات زیان دهی برای سلامتی و محیط زیست می باشند. کروم سه در مقابل یون هایی مانند کروم 6 این اثر را کمتر داراست اما خصلتی مانند خورندگی را همچنان از خود به نمایش می گذارد. لذا هنگام کار کردن با این ماده بایستی حتما از دستکش و عینک ایمنی استفاده نمود زیرا برخورد آن با پوست و چشم بسیار تحریک کننده است.
همچنین تنفس و بلع گرد و غبار آن و ورود آن به مجاری تنفسی و گوارشی و همزمان وجود رطوبت و سایر عوامل موجود در بدن, خطر آن را دو چندان می کند و می تواند عوارض بسیار شدید را سبب شد. (مخصوصا در مجاری تنفسی) لذا وجود تهویه مناسب در هنگام کار با این ماده الزامی است.