Kaliumdichromat - Wikipedia

Kaliumdichromat K ₂ Cr ₂ O ₇ ist ein übliches anorganisches chemisches Reagens, das am häufigsten als Oxidationsmittel in verschiedenen verwendet wird Labor- und Industrieanwendungen. Wie bei allen sechswertigen Chromverbindungen ist es akut und chronisch gesundheitsschädlich. Es ist ein kristalliner ionischer Feststoff mit einer sehr hellen, rot-orange Farbe. Das Salz ist im Labor beliebt, weil es im Gegensatz zum industriell relevanteren Salz-Natriumdichromat nicht zerfließend ist. ^[5]

Chemistry [ edit ]

Production [ ] edit ]

Kaliumdichromat wird normalerweise durch Umsetzung von Kaliumchlorid mit Natriumdichromat hergestellt. Alternativ kann es auch aus Kaliumchromat erhalten werden, indem Chromiterz mit Kaliumhydroxid geröstet wird. Es ist in Wasser löslich und ionisiert beim Lösen:

K ₂ Cr ₂ O ₇ → 2 K ⁺ + Cr _{2 O 7 ²⁻}

Cr ₂ O ₇ ²⁻ + H ₂ O 2 CrO ₄ ²⁻ + 2 H ⁺

Reaktionen [ edit ]

Kaliumdichromat ist ein Oxidationsmittel in der organischen Chemie und ist milder als Kaliumpermanganat. Es wird verwendet, um Alkohole zu oxidieren. Es wandelt primäre Alkohole in Aldehyde und unter stärkeren Bedingungen in Carbonsäuren um. Im Gegensatz dazu neigt Kaliumpermanganat dazu, Carbonsäuren als einzige Produkte zu ergeben. Sekundäre Alkohole werden in Ketone umgewandelt. Beispielsweise kann Menthon durch Oxidation von Menthol mit angesäuertem Dichromat hergestellt werden. ^[6] Tertiäre Alkohole können nicht oxidiert werden.

In einer wässrigen Lösung kann die gezeigte Farbänderung verwendet werden, um Aldehyde von Ketonen zu unterscheiden. Aldehyde reduzieren Dichromat von +6 in den +3-Oxidationszustand und ändern ihre Farbe von Orange nach Grün. Diese Farbänderung entsteht, weil der Aldehyd zu der entsprechenden Carbonsäure oxidiert werden kann. Ein Keton zeigt keine solche Veränderung, da es nicht weiter oxidiert werden kann und die Lösung orange bleibt.

Bei starker Erwärmung zersetzt es sich unter Sauerstoffentwicklung.

4K ₂ Cr ₂ O ₇ → 4K ₂ CrO _{4 + 2Cr 2 O 3 + 3O 2}

Wenn ein Alkali zu einer orange-roten Lösung hinzugefügt wird, die Dichromationen enthält, wird aufgrund der Bildung von Chromationen eine gelbe Lösung erhalten. Beispielsweise wird Kaliumchromat industriell mit Kali hergestellt:

K ₂ Cr ₂ O ₇ + K ₂ CO ₃ → 2K ₂ CrO ₄ + CO ₂

Die Reaktion ist reversibel.

Die Behandlung mit kalter Schwefelsäure ergibt rote Chromsäureanhydridkristalle (CrO ₃ ):

K ₂ Cr ₂ O ₇ + 2H ₂ SO _{4 → 2CrO 3 + 2 KHSO 4 + H 2 O}

Beim Erhitzen mit konzentrierter Säure entsteht Sauerstoff:

2 K ₂ Cr ₂ O ₇ + 8H ₂ SO _{4 → 2 ] 2 SO 4 + 2 Cr 2 (SO 4 ) 3 + 8 H 2 O + 3O 2}

Kaliumdichromat hat wenige Hauptanwendungen, da das Natriumsalz industriell dominiert. Die Hauptanwendung ist als Vorläufer für Kaliumchromalum, das in der Ledergerbung verwendet wird. ^[5][7]

Reinigung [ ]

Wie andere Chrom (VI) -Verbindungen (Chromtrioxid, Natriumdichromat). Kaliumdichromat wurde zur Herstellung von "Chromsäure" zur Reinigung von Glaswaren und Ätzmaterialien verwendet. Aufgrund von Sicherheitsbedenken im Zusammenhang mit sechswertigem Chrom wurde diese Praxis weitgehend eingestellt.

Construction [ edit ]

Es wird als Zutat in Zement verwendet, in dem es das Abbinden der Mischung verzögert und ihre Dichte und Textur verbessert. Diese Verwendung verursacht häufig Kontaktdermatitis bei Bauarbeitern. ^[8]

Fotografie [ edit

Kaliumdichromat findet Verwendung in der Fotografie und im fotografischen Siebdruck, wo es zusammen als Oxidationsmittel verwendet wird mit einer starken Mineralsäure.

Im Jahr 1839 entdeckte Mungo Ponton, dass mit einer Lösung aus Kaliumdichromat behandeltes Papier durch Sonneneinstrahlung sichtbar gebräunt wurde. Die Verfärbung blieb nach dem Ausspülen des Kaliumdichromats zurück. 1852 entdeckte Henry Fox Talbot, dass die Einwirkung von ultraviolettem Licht in Gegenwart von mit Kaliumdichromat gehärteten organischen Kolloiden wie Gelatine und Gummi arabicum weniger löslich ist.

Diese Entdeckungen führten bald zu Kohlenstoffdruck, Gummi-Bichromat und anderen fotografischen Druckverfahren, die auf differentieller Härtung basierten. Typischerweise wurde der nicht gehärtete Teil nach der Belichtung mit warmem Wasser weggespült, wobei ein dünnes Relief zurückblieb, das entweder ein während der Herstellung enthaltenes Pigment enthielt oder anschließend mit einem Farbstoff angefärbt wurde. Einige Prozesse hingen nur von der Härtung ab, in Kombination mit der unterschiedlichen Absorption bestimmter Farbstoffe durch die gehärteten oder nicht gehärteten Bereiche. Da einige dieser Verfahren die Verwendung von hochstabilen Farbstoffen und Pigmenten, wie Ruß, erlaubten, konnten Drucke mit einem extrem hohen Grad an Archivbeständigkeit und Beständigkeit gegen Ausbleichen bei längerer Lichteinwirkung hergestellt werden.

Dichromatisierte Kolloide wurden auch als Photoresists in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt, vor allem bei der Herstellung von Metalldruckplatten für photomechanische Druckverfahren.

Chromintensivierung oder Photochromos verwendet Kaliumdichromat zusammen mit gleichen Teilen konzentrierter Salzsäure, die auf etwa 10% v / v verdünnt sind, um schwache und dünne Negative der Schwarzweißfotografie zu behandeln rollen. Diese Lösung wandelt die elementaren Silberpartikel im Film in Silberchlorid um. Nach gründlichem Waschen und Belichten mit aktinischem Licht kann der Film bis zu seinem Endpunkt weiterentwickelt werden, wodurch ein stärkeres Negativ entsteht, das in der Lage ist, einen zufriedenstellenderen Druck zu erzeugen.

Eine Kaliumdichromatlösung in Schwefelsäure kann verwendet werden, um ein Umkehrnegativ (d. H. Eine positive Transparenz aus einem Negativfilm) zu erzeugen. Dies geschieht durch die Entwicklung eines Schwarzweißfilms, wobei die Entwicklung mehr oder weniger zum Endpunkt führen kann. Die Entwicklung wird dann durch reichliches Waschen gestoppt und der Film in der Säuredichromatlösung behandelt. Dadurch wird das Silbermetall in Silbersulfat umgewandelt, eine lichtunempfindliche Verbindung. Nach gründlichem Waschen und Belichten mit aktinischem Licht wird der Film erneut entwickelt, wodurch das zuvor unbelichtete Silberhalogenid zu Silbermetall reduziert werden kann. Die erzielten Ergebnisse können unvorhersehbar sein, aber manchmal werden hervorragende Ergebnisse erzielt, indem Bilder erzeugt werden, die ansonsten nicht erreichbar wären. Dieser Prozess kann mit der Solarisation gekoppelt werden, so dass das Endprodukt einem Negativ ähnelt und für den normalen Druck geeignet ist.

Cr ^VI -Verbindungen haben die Eigenschaft, tierische Proteine ​​unter starker Lichteinwirkung zu bräunen. Diese Qualität wird beim fotografischen Siebdruck verwendet.

Beim Siebdruck wird ein feines Sieb aus bauschender Seide oder ähnlichem Material straff auf einen Rahmen gespannt, ähnlich wie die Leinwand vor dem Lackieren vorbereitet wird. Ein mit einem Dichromat sensibilisiertes Kolloid wird gleichmäßig auf den gespannten Bildschirm aufgebracht. Sobald die Dichromatmischung trocken ist, wird ein photographisches Negativ in voller Größe fest auf der Oberfläche des Bildschirms angebracht, und die gesamte Anordnung wird starkem Licht ausgesetzt (typischerweise etwa eine halbe Stunde bei hellem Sonnenlicht), wodurch das belichtete Kolloid gehärtet wird. Wenn das Negativ entfernt wird, kann die unbelichtete Mischung auf dem Bildschirm mit warmem Wasser abgewaschen werden, wobei die ausgehärtete Mischung intakt bleibt, und als eine genaue Maske des gewünschten Musters wirkt, die dann mit dem üblichen Siebdruckverfahren gedruckt werden kann.

Analytisches Reagenz [ edit ]

Da es nicht hygroskopisch ist, ist Kaliumdichromat ein übliches Reagens bei klassischen "Nasstests" in der analytischen Chemie.

Ethanolbestimmung [ edit ]

Die Ethanolkonzentration in einer Probe kann durch Rücktitration mit angesäuertem Kaliumdichromat bestimmt werden. Wenn die Probe mit einem Überschuss an Kaliumdichromat umgesetzt wird, wird alles Ethanol zu Essigsäure oxidiert:

CH ₃ CH ₂ OH + 2 [O] → CH ₃ COOH + H ₂ O

Volle Reaktion der Umwandlung von Ethanol in Essigsäure:

3C ₂ H ₅ OH + 2K ₂ Cr ₂ O ₇ + 8H ₂ SO ₄ → 3CH ₃ COOH + 2Cr ₂ (SO ₄ ) 3 + 2K ₂ SO ₄ + 11H ₂ O

Das überschüssige Dichromat wird durch Titration gegen Natriumthiosulfat bestimmt. Durch Abziehen der Menge an überschüssigem Dichromat von der Anfangsmenge wird die Menge an vorhandenem Ethanol erhalten. Die Genauigkeit kann verbessert werden, indem die Dichromatlösung gegen einen Blindwert kalibriert wird.

Eine Hauptanwendung für diese Reaktion ist in alten polizeilichen Alkoholtests. Wenn Alkoholdampf mit den mit Orangendichromat überzogenen Kristallen in Kontakt kommt, ändert sich die Farbe von Orange zu Grün. Der Grad der Farbänderung hängt direkt mit dem Alkoholgehalt des Verdächtigen zusammen.

Silbertest [ edit ]

Wenn es in ca. 35% iger Salpetersäurelösung aufgelöst wird, wird es als Schwerter's Lösung bezeichnet und zur Prüfung auf Vorhandensein verschiedener Metalle, insbesondere zur Bestimmung, verwendet von Silberreinheit. Bei reinem Silber wird die Lösung hellrot, bei Sterlingsilber dunkelrot, bei minderwertigem Münzsilber (0,800 fein) verfärbt es sich braun (hauptsächlich aufgrund des Kupfers, das die Lösung braun färbt) und bei 0,500 Silber sogar grün. Messing wird dunkelbraun, Kupfer wird braun, Blei und Zinn werden gelb, während sich Gold und Palladium nicht ändern.

Schwefeldioxidtest [ edit ]

Kaliumdichromatpapier kann zum Testen von Schwefeldioxid verwendet werden, da es deutlich von Orange zu Grün wechselt. Dies ist typisch für alle Redoxreaktionen, bei denen sechswertiges Chrom zu dreiwertigem Chrom reduziert wird. Daher ist es kein schlüssiger Test für Schwefeldioxid. Das gebildete Endprodukt ist Cr ₂ (SO ₄ ) ₃ .

Holzbehandlung [ edit ]

Kaliumdichromat wird verwendet, um bestimmte Holzarten durch Nachdunkeln der Tannine im Holz zu färben. Es produziert tiefe, satte Brauntöne, die mit modernen Farbstoffen nicht erreicht werden können. Es ist eine besonders wirksame Behandlung bei Mahagoni. ^[9]

Natürliches Vorkommen [ edit

Ein ~ 10-mm-Kristall aus Kaliumdichromat in derselben Form wie das Mineral Lopezit

Kaliumdichromat kommt natürlicherweise als das seltene Mineral Lopezit vor. Es wurde nur als Vug-Füllungen in den Nitratvorkommen der Atacama-Wüste von Chile und im Eruptivkomplex von Bushveld in Südafrika berichtet. ^[10]

In den Jahren 2005 bis 2006 war Kaliumdichromat das 11. häufigste Allergen in Patch-Tests ( 4,8%). ^[11]

Kaliumdichromat ist eine der häufigsten Ursachen für Chromdermatitis. ^[12] Es ist sehr wahrscheinlich, dass Chrom Sensibilisierungen induziert, die zu Dermatitis führen, insbesondere der Hand und des Arme, die chronisch und schwer zu behandeln sind. Toxikologische Studien haben seine hochtoxische Wirkung weiter unter Beweis gestellt. Bei Kaninchen und Nagetieren haben Konzentrationen von nur 14 mg / kg eine Todesfallrate von 50% unter den Testgruppen gezeigt. ^[13] Wasserorganismen sind besonders gefährdet, wenn sie exponiert werden. Daher ist eine verantwortungsvolle Entsorgung gemäß den örtlichen Umweltvorschriften zu empfehlen.

Wie andere Cr ^VI -Verbindungen ist Kaliumdichromat krebserregend und sollte mit Handschuhen und einem angemessenen Schutz der Gesundheit und der Sicherheit gehandhabt werden. Die Verbindung ist auch ätzend und eine Exposition kann zu schweren Augenschäden oder Erblindung führen. ^[14] Die Exposition des Menschen umfasst ferner eine beeinträchtigte Fruchtbarkeit, vererbbare genetische Schäden und Schäden an ungeborenen Kindern.

Referenzen [ edit ]

1. ^ "POTASSIUM DICHROMATE LISTING" (PDF) . US EPA. 2015-07-23.
2. ^ Binnewies, M .; Milke, E. (2002). Thermochemische Daten von Elementen und Verbindungen (2. Aufl.). Weinheim: Wiley-VCH. p. 405. ISBN 978-3-527-30524-7.
3. ^ Sigma-Aldrich Co., Chrom (VI) oxid. Abgerufen am 15.06.2014.
4. ^ Chambers, Michael. "ChemIDplus - 7778-50-9 - KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N - Kaliumdichromat - Suche nach ähnlichen Strukturen, Synonyme, Formeln, Ressourcenverknüpfungen und andere chemische Informationen."
5. ^{a b} Gerd Anger, Jost Halstenberg, Klaus Hochgeschwender, Christoph Scherhag, Ulrich Korallus, Herbert Knopf, Peter Schmidt, Manfred Ohlinger, "Chromverbindungen" in Ullmanns Enzyklopädie der Industriechemie, Wiley-VCH, Weinheim, 2005. doi: 10.1002 / 14356007.a07_067
6. ^ L. T. Sandborn. " l -Menthone". Organische Synthesen ; Collective Volume 1 p. 340
7. ^ M. Saha; C. R. Srinivas; S. D. Shenoy; C. Balachandran (Mai 1993). "Schuhdermatitis". Kontaktdermatitis . 28 (5): 260–264. doi: 10.1111 / j.1600-0536.1993.tb03428.x. PMID 8365123.
8. ^ Pekka Roto; Hannele Sainio; Timo Reunala; Pekka Laippala (Januar 1996). "Zusatz von Eisensulfat zu Zement und Gefahr von Chromdermatitis bei Bauarbeitern". Kontaktdermatitis . 34 (1): 43–50. doi: 10.1111 / j.1600-0536.1996.tb02111.x. PMID 8789225.
9. ^ Jewitt, Jeff (1997). Handverarbeitete Oberflächen . Newtown, CT USA: The Taunton Press, Inc. ISBN 978-1-56158-154-2.
10. "Lópezit: Lópezite-Mineralinformationen und -daten".
11. Zug KA, Warshaw EM, Fowler JF Jr., Maibach, HI, Belsito, DL, Pratt, Sasseville, Storrs, FJ, Taylor, Mathias, Deleo, Rietschel, Mark J. Patch-Testergebnisse der North American Contact Dermatitis Group 2005–2006 . Dermatitis. 2009 Mai-Jun; 20 (3): 149–60
12. Farokh J. Master (2003). Hautkrankheiten . Neu-Delhi: B Jain Pub Pvt Ltd. 223. ISBN 978-81-7021-136-5.
13. ^ "Kaliumdichromat-MSDS". Sigma-Aldrich . 2011-07-20 .
14. ^ "Kaliumdichromat-MSDS". JT Baker.

Externe Links [ edit ]