鉻酸

鉻酸，化學式為H₂CrO₄，是三氧化鉻溶於硫酸以及鉻酸鹽/重鉻酸鹽酸化時生成的化合物之一。重鉻酸是二分子鉻酸脫水形成的多酸，化學式為H₂Cr₂O₇。三氧化鉻是鉻酸的酸酐，室溫下為橘紅色固體。由於它可通過加濃硫酸於鉻酸鹽或重鉻酸鹽的水溶液沉澱出來，故在工業上曾長期被稱為「鉻酸」。

鉻酸
IUPAC名 Chromic(VI) acid
別名	鉻(VI)酸
識別
CAS號	7738-94-5  Y
PubChem	24425
ChemSpider	22834
SMILES	O[Cr](O)(=O)=O
InChI	1/Cr.2H2O.2O/h;2*1H2;;/q+2;;;;/p-2/rCrH2O4/c2-1(3,4)5/h2-3H
InChIKey	KRVSOGSZCMJSLX-OOUCQFSRAZ
Gmelin	25982
EINECS	231-801-5
ChEBI	33143
性質[來源請求]
化學式	H2CrO4
摩爾質量	118.01 g·mol−1
外觀	紅色晶體
密度	1.201 g cm-3
熔點	197 °C（470 K）
沸點	250 °C（523 K）（分解）
溶解性（水）	1666.6 g dm-3
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

鉻與同族的鉬、鎢不同，形成多酸的傾向不強，超過四鉻酸以上的多鉻酸很少見。這些化合物中都含有正六價鉻，具有致癌性和氧化性，酸性溶液中的還原產物一般為紫色的[Cr(H₂O)₆]³⁺離子。

用途

鉻酸洗液是實驗室常用的清洗液，兼有酸性和氧化性，可以去除實驗儀器內壁和外壁的污垢及難溶物質。通常該洗液由重鉻酸鉀加入濃硫酸中得到，但是六價鉻對環境有害，強酸性環境有時也會使儀器受損，故目前鉻酸洗液的應用已有減少。

鉻酸也是鍍鉻塗層時的中間體，也用於某些釉和彩色玻璃的生產中。

反應

鉻酸可以和鹼成鹽，根據pH的不同，酸根離子的形式也不同。重鉻酸根（Cr₂O₇²⁻）與鉻酸根（CrO₄²⁻）離子在水溶液中存在以下平衡：

2 CrO₄²⁻ + 2 H₃O⁺ ⇌ Cr₂O₇²⁻ + 3 H₂O

很多有機化合物都可被鉻酸氧化，並且目前已經研究出很多以六價鉻為基礎的氧化劑：

• 瓊斯試劑：鉻酸、硫酸和丙酮的水溶液，可將一級和二級醇氧化成相應的羧酸和酮，當中不飽和鍵不受影響。^[1]
• 氯鉻酸吡啶鹽：由三氧化鉻和吡啶酸鹽配製，可將一級醇氧化為醛。^[1]
• Collins試劑：三氧化鉻和吡啶的加合物。
• 鉻酰氯（CrO₂Cl₂）

例子

• 氧化甲苯為苯甲酸。^[2]
• 氧化茚為鄰羧基苯乙酸。^[3]
• 氧化環辛醇為環辛酮。^[4]

定性分析

鉻酸稀溶液可將一級和二級醇氧化為醛酮，自身還原為鉻(III)，發生橙黃色至藍綠色的顏色變化，可用於定性鑑定以上兩者，三級醇不反應。^[1]

替代品

很多試劑都可將醇/醛氧化為羧酸，如鎳(II)與次氯酸鈉的混合溶液。^[5] 這些氧化劑各有利弊。

實驗室中，最常用的替代鉻酸洗液來清洗玻璃儀器的水基清洗劑通常都含有鹼、螯合劑和/或者含有表面活性劑，它們可以在常溫使用，或者加熱到沸點（需要有通風設施-鹼性的氣體是有害的）。這些清洗劑對於一般的污染物、大多數的標記、有機殘留物、以及絕大多數的化學品殘留都非常有效。常見的商品如RBS 35以及其最新的配方產品RBS T 105, 115等。其突出的優點是無毒和廢液容易處理。

參考資料

1. Freeman, F. "Chromic Acid" Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (2001) John Wiley & Sons, doi:10.1002/047084289X.rc164
2. Kamm O.; Matthews, A. O. (1941). "p-Nitrobenzoic Acid". Org. Synth.; Coll. Vol. 1: 392.
3. Grummitt, O.; Egan, R.; Buck, A.. "Homophthalic Acid and Anhydride". Org. Synth.; Coll. Vol. 3: 449 (1955.
4. Eisenbraun, E. J.. "Cyclooctanone". Org. Synth.; Coll. Vol. 5: 310 (1973.
5. J. M. Grill, J. W. Ogle, S. A. Miller. An Efficient and Practical System for the Catalytic Oxidation of Alcohols, Aldehydes, and α,β-Unsaturated Carboxylic Acids. J. Org. Chem. 2006, 71 (25): 9291–9296. doi:10.1021/jo0612574.

• Alcohols from Carbonyl Compounds: Oxidation-Reduction and Organometallic Compounds^{[失效連結]} (PDF)