Хром(III) оксид

Окси́д хро́му (III), хро́м(III) окси́д — неорганічна сполука, оксид складу Cr₂O₃. Являє собою речовину зеленого кольору, з гексагональною будовою кристалів. Проявляє амфотерні властивості.

Хром(III) оксид
Інші назви	сесквіоксид хрому
Ідентифікатори
Номер CAS	1308-38-9
Номер EINECS	215-160-9
ChEBI	48242
RTECS	GB6475000
SMILES	O=[Cr]O[Cr]=O
InChI	InChI=1S/2Cr.3O
Номер Гмеліна	11116
Властивості
Молекулярна формула	Cr2O3
Зовнішній вигляд	зелені кристали
Густина	5,21 г/см³
Тпл	2275 °C
Ткип	3027 °C
Термохімія
Ст. ентальпія утворення ΔfHo 298	1139,7 кДж/моль
Ст. ентропія So 298	81,2 Дж/(моль·K)
Теплоємність, co p	118,7 Дж/(моль·K)
Пов'язані речовини
Інші катіони	хром(IV) оксид
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Ця стаття про оксид складу Cr₂O₃. Про інші оксиди хрому див. Оксиди хрому.

Поширення у природі

Хроміт

Оксид хрому поширений головним чином у складі мінералу хроміту Fe^II[Cr₂O₄].

Фізичні властивості

Температура плавлення — 2275°С, температура кипіння — 3027°С , густина — 5,22 г/см³ . Антиферромагнітний нижче 33°С і парамагнітний вище 55°С. Розчиняється в рідкому оксиді сірки. Не розчиняється у воді, розведених кислотах.

Отримання

Промисловий метод

У промислових масштабах оксид хрому добувають з мінералу хроміту (FeCr₂O₄). Його сплавляють з карбонатом калію (або натрію) у печі, в яку подається кисень:

${\displaystyle \mathrm {4FeCr_{2}O_{4}+8K_{2}CO_{3}+7O_{2}{\xrightarrow {1000-1200^{o}C}}8K_{2}CrO_{4}+2Fe_{2}O_{3}+8CO_{2}} }$

Охолоджений розплав перемішують із гарячою водою для розчинення хромату калію, а потім обробляють концентрованою сульфатною кислотою, внаслідок чого випадають кристали сульфату калію, а в розчині залишається дихромат калію, який при концентруванні виділяється у вигляді помаранчевих кристалів K₂Cr₂O₇·2H₂O:

${\displaystyle \mathrm {2K_{2}CrO_{4}+H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}K_{2}Cr_{2}O_{7}+K_{2}SO_{4}+H_{2}O} }$

Дихромат відновлюють сіркою. Утворений оксид хрому легко відділяється завдяки його низькій розчинності (на відміну від легкорозчинного у воді K₂SO₄):

${\displaystyle \mathrm {K_{2}Cr_{2}O_{7}+S{\xrightarrow {800-1000^{o}C}}Cr_{2}O_{3}+K_{2}SO_{4}} }$

Інші методи

В лабораторних умовах оксид хрому отримують розкладанням дихромату амонію або дихромату калію:

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

${\displaystyle \mathrm {4K_{2}Cr_{2}O_{7}{\xrightarrow {500-600^{o}C}}2Cr_{2}O_{3}+4K_{2}CrO_{4}+3O_{2}} }$

Або розкладанням гідроксиду хрому(III), оксиду CrO:

${\displaystyle \mathrm {2Cr(OH)_{3}{\xrightarrow {430-1000^{o}C}}Cr_{2}O_{3}+H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {2CrO{\xrightarrow {>700^{o}C}}Cr_{2}O_{3}+Cr} }$

Також можна отримати з хромового ангідриду CrO₃ та гексакарбонілхрому:

${\displaystyle \mathrm {4CrO_{3}+3S{\xrightarrow {}}2Cr_{2}O_{3}+3SO_{2}} }$

${\displaystyle \mathrm {CrO_{3}{\xrightarrow {500^{o}C}}Cr_{2}O_{3}+3O_{2}} }$

${\displaystyle \mathrm {4Cr(CO)_{6}+15O_{2}{\xrightarrow {300^{o}C}}2Cr_{2}O_{3}+24CO_{2}} }$

Окрім того, оксид хрому отримують розкладання нітрату хрому(III), або хромату ртуті(I) чи дихромату ртуті.

Хімічні властивості

Сполука доволі інертна, не взаємодіє із розчинами кислот, лугів. Вступає у взаємодії лише за підвищених температур. Проявляє амфотерні властивості. При сплавлені з лугами може утворювати хроміти — солі неіснуючої хромітної кислоти HCrO₂:

${\displaystyle \mathrm {Cr_{2}O_{3}+2NaOH{\xrightarrow {400-500^{o}C}}2NaCrO_{2}+H_{2}O} }$

Під тиском може окиснюватися до оксиду CrO₂:

${\displaystyle \mathrm {2Cr_{2}O_{3}+O_{2}{\xrightarrow {400^{o}C,P}}4CrO_{2}} }$

При взаємодії з сильними окисниками, може утворювати хромати:

${\displaystyle \mathrm {Cr_{2}O_{3}+3NaNO_{3}+2Na_{2}CO_{3}{\xrightarrow {400-600^{o}C}}2Na_{2}CrO_{4}+3NaNO_{2}+2CO_{2}} }$

${\displaystyle \mathrm {Cr_{2}O_{3}+KClO_{3}+2K_{2}CO_{3}{\xrightarrow {500-700^{o}C}}2K_{2}CrO_{4}+KCl+2CO_{2}} }$

Із оксидами багатьох двовалентних металів, при сплавленні, утворює сполуки типу шпінелі:

${\displaystyle \mathrm {Cr_{2}O_{3}+FeO{\xrightarrow {1600^{o}C}}Fe[Cr_{2}O_{4}]} }$

Відновлюється до металевого хрому при взаємодії із алюмінієм (алюмінотермія), кальцієм, воднем, вуглецем тощо:

${\displaystyle \mathrm {Cr_{2}O_{3}+Al{\xrightarrow {800^{o}C}}2Cr+Al_{2}O_{3}} }$

${\displaystyle \mathrm {2Cr_{2}O_{3}+6Ca{\xrightarrow {700-800^{o}C}}4Cr+6CaO} }$

Токсичність і дія на організм

Не токсичний, на відміну від інших хромових сполук. Не відіграє ніякої ролі в організмі, при попаданні в очі може тільки подразнювати їх.

Застосування

Оксид хрому застосовують як зелений пігменту у живописі, та для забарвлення порцеляни і скла. Кристалічний Cr₂O₃ використовується у виробництві абразиву для полірування металів. Твердий розчин із оксидом заліза(III) є основою для виготовлення штучних рубінів.

Cr₂O₃ є каталізатором процесів окиснення амоніаку на повітрі, отримання альдегідів окисненням вуглеводнів та спиртів, утворення SO₃ з SO₂ та кисню, розкладання формальдегіду, метанолу.

Див. також

• Хромати

Джерела

• CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide. — 86th. — Boca Raton (FL) : CRC Press, 2005. — 2656 p. — ISBN 0-8493-0486-5. (англ.)
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия: Химия металлов / В. И. Спицын. — М. : «Мир», 1972. — Т. 2. — 871 с. (рос.)
• Рябин В. А. Неорганические соединения хрома / И. Л. Кнунянц. — Л. : «Химия», 1981. — 208 с. (рос.)
• Химическая энциклопедия / И. Л. Кнунянц. — М. : Сов. энциклопедия, 1988. — Т. 1. — 623 с. (рос.)
• Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ / Р. А. Лидин. — 3-е. — М. : Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0. (рос.)