Оксид хрома(III)

Оксид хрoма(III) (сесквиоксид хрома, хромовая зелень, эсколаит^[1]) — бинарное неорганическое соединение хрома и кислорода с формулой Cr₂O₃. Очень твёрдый тугоплавкий порошок зелёного цвета. Температура плавления 2435 °C, кипения ок. 4000 °C. Плотность 5,21 г/см³ (из иностранных источников 5,23 г/см³). Нерастворим в воде. По твёрдости близок к корунду, поэтому его вводят в состав полирующих средств.

Оксид хрома​(III)​
Общие
Систематическое наименование	Оксид хрома​(III)​, эсколаит
Традиционные названия	сесквиоксид хрома, хромовая зелень
Хим. формула	Cr2O3
Физические свойства
Состояние	твёрдый тугоплавкий порошок зелёного цвета
Молярная масса	151,9904 г/моль
Плотность	5,21 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	2435 °C
• кипения	4000 °C
Уд. теплоёмк.	781 Дж/(кг·К)
Энтальпия
• образования	−1128 кДж/моль
Удельная теплота плавления	822000 Дж/кг
Классификация
Рег. номер CAS	1308-38-9
PubChem	517277 и 20597791
Рег. номер EINECS	215-160-9
SMILES	O=[Cr]O[Cr]=O
InChI	InChI=1S/2Cr.3O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N
RTECS	GB6475000
ChEBI	48242
ChemSpider	451305
Безопасность
Пиктограммы ECB
NFPA 704	0 2 0 OX
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Оксид хрома(III)

Способы получения

• Разложение дихромата аммония (начинается при 168—185 °С):

${\displaystyle {\mathsf {(NH_{4})_{2}Cr_{2}O_{7}{\xrightarrow[{}]{168-185^{o}C}}Cr_{2}O_{3}+N_{2}+4H_{2}O}}}$

При разложении дихромата аммония ощущается слабый запах аммиака (так как одна из параллельных реакций идёт с образованием аммиака) и получается оксид хрома(III) с содержанием по основному продукту 95-97 %, нестехиометрического кислорода содержится 3-5 %. Полученный продукт имеет зелёный цвет с вкраплениями чёрных или коричневых частиц из-за примеси оксида хрома(II). Удельная поверхность свежеполученного оксида составляет до 50 м²/г (по методу БЭТ). Прокалкой при 1000 °С в течение 3-4 часов может быть получен оксид хрома(III) с содержанием по основному продукту до 99,5 % и содержанием оксида хрома(VI) менее 0,001%.

Реакция разложения дихромата аммония на воздухе протекает спокойно^[2].

В случае проведения реакции разложения в герметичной аппаратуре возможен взрыв. Попытка высушить дихромат аммония в герметичном реакторе привела к взрыву и многочисленным человеческим жертвам: в январе 1986 года двое рабочих погибли и 14 пострадали в США при взрыве 900 килограммов дихромата аммония во время сушки^[3].

• Разложение дихромата калия (при 500—600 °С):

${\displaystyle {\mathsf {4K_{2}Cr_{2}O_{7}\rightarrow 2Cr_{2}O_{3}+4K_{2}CrO_{4}+3O_{2}}}}$

• Экзотермическая реакция разложения гидроксида хрома(III) (при 430—1000 °С):

${\displaystyle {\mathsf {2Cr(OH)_{3}\rightarrow Cr_{2}O_{3}+3H_{2}O}}}$

• Разложение оксида хрома(VI):

${\displaystyle {\mathsf {4CrO_{3}\rightarrow 2Cr_{2}O_{3}+3O_{2}}}}$

• Восстановление дихромата калия:

${\displaystyle {\mathsf {K_{2}Cr_{2}O_{7}+S\rightarrow K_{2}SO_{4}+Cr_{2}O_{3}}}}$

Физические свойства

Плотность 5,21 г/см³. Твёрдость по Моосу от 8 до 8,5. Антиферромагнетик при температурах ниже 307 К (точка Нееля). Коэффициент преломления n_D 2,551. Образует кристаллы тригональной сингонии, пространственная группа R3c, параметры ячейки a = 0,495 нм, c = 1,358 нм, типа корунда (α-Al₂O₃).

Химические свойства

Относится к группе амфотерных оксидов. В высокодисперсном состоянии растворяется в сильных кислотах с образованием солей хрома(III):

${\displaystyle {\mathsf {Cr_{2}O_{3}+6HCl\rightarrow 2CrCl_{3}+3H_{2}O}}}$

В сильнокислой среде может идти реакция:

${\displaystyle {\mathsf {Cr_{2}O_{3}+6H^{+}+9H_{2}O\rightarrow 2[Cr(H_{2}O)_{6}]^{3+}}}}$

При сплавлении со щелочами и содой даёт растворимые соли Cr³⁺ (в отсутствие окислителей):

${\displaystyle {\mathsf {Cr_{2}O_{3}+2KOH\rightarrow 2KCrO_{2}+H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cr_{2}O_{3}+Na_{2}CO_{3}\rightarrow 2NaCrO_{2}+CO_{2}}}}$

Поскольку Cr₂O₃ — соединение хрома в промежуточной степени окисления, в присутствии сильного окислителя в щелочной среде он окисляется до хромата:

${\displaystyle {\mathsf {Cr_{2}O_{3}+3KNO_{3}+2Na_{2}CO_{3}\rightarrow 2Na_{2}CrO_{4}+3KNO_{2}+2CO_{2}}}}$

а сильные восстановители его восстанавливают:

${\displaystyle {\mathsf {Cr_{2}O_{3}+2Al\rightarrow Al_{2}O_{3}+2Cr}}}$

Применение

• основной пигмент для зелёной краски
• абразив — компонент полировальных паст (например, пасты ГОИ)
• катализатор в ряде органических реакций
• компонент шихт для получения шпинелей и искусственных драгоценных камней
• компонент термитных смесей и других реакций СВС
• компонент ТРТ^{[источник не указан 2998 дней]}
• компонент магнезиальных огнеупоров

Токсичность

Оксид хрома(III) токсичен, при попадании на кожу вызывает дерматит, но по токсичности уступает шестивалентному оксиду. В России класс опасности 3, максимальная разовая ПДК в воздухе рабочей зоны 1 мг/м³, аллерген (1998 год)^{[4][нет в источнике]}.

Примечания

1. Eskolaite Архивная копия от 30 марта 2019 на Wayback Machine (англ.)
2. Шидловский А. А., Оранжереев С. А. Исследование процесса горения неорганических солей бихромата и трихромата аммония (рус.) // Журнал прикладной химии. — 1953. — Т. XXVI, № 1. — С. 5.
3. Diamond, S. The New York Times, 1986, p. 22.
4. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ (ПДК) ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ. Гигиенические нормативы. ГН 2.2.5.686-98  (неопр.). Дата обращения: 30 октября 2016. Архивировано 4 ноября 2016 года.