Дихромат калия , K2Cr2O7 , является распространенным неорганическим химическим реагентом, чаще всего используемым в качестве окислителя в различных лабораторных и промышленных приложениях. Как и все соединения шестивалентного хрома , он остро и хронически вреден для здоровья . Это кристаллическое ионное твердое вещество с очень ярким красно- оранжевым цветом. Соль популярна в лабораториях, потому что она не расплывается , в отличие от более промышленно значимой соли дихромата натрия . [6]
Дихромат калия обычно получают реакцией хлорида калия на дихромат натрия . Альтернативно, его можно получить из хромата калия путем обжига хромитовой руды с гидроксидом калия . Он растворим в воде и в процессе растворения ионизируется:
Дихромат калия является окислителем в органической химии и действует мягче, чем перманганат калия . Он используется для окисления спиртов . Он превращает первичные спирты в альдегиды и, при более жестких условиях, в карбоновые кислоты. Напротив, перманганат калия имеет тенденцию давать карбоновые кислоты в качестве единственных продуктов. Вторичные спирты превращаются в кетоны . Например, ментон можно получить окислением ментола подкисленным дихроматом. [7] Третичные спирты не могут быть окислены.
В водном растворе наблюдаемое изменение цвета может быть использовано для проверки различения альдегидов и кетонов. Альдегиды восстанавливают дихромат от степени окисления +6 до +3 , изменяя цвет с оранжевого на зеленый. Это изменение цвета происходит из-за того, что альдегид может окисляться до соответствующей карбоновой кислоты. Кетон не покажет такого изменения, поскольку он не может окисляться дальше, и поэтому раствор останется оранжевым.
При сильном нагревании разлагается с выделением кислорода.
При добавлении щелочи к оранжево-красному раствору, содержащему дихромат-ионы, получается желтый раствор из-за образования хромат- ионов ( CrO2−4). Например, хромат калия производится промышленным способом с использованием поташа :
Реакция обратима.
Обработка холодной серной кислотой дает красные кристаллы хромового ангидрида (триоксида хрома, CrO 3 ):
При нагревании с концентрированной кислотой выделяется кислород:
Дихромат калия имеет несколько основных применений, так как в промышленности доминирует натриевая соль. Основное применение — в качестве предшественника калийхромовых квасцов , используемых при дублении кожи . [6] [8]
Как и другие соединения хрома (VI) ( триоксид хрома , дихромат натрия ), дихромат калия использовался для приготовления « хромовой кислоты » для очистки стеклянной посуды и травильных материалов. Из-за проблем безопасности, связанных с шестивалентным хромом, эта практика была в значительной степени прекращена.
Он используется в качестве ингредиента в цементе , в котором он замедляет схватывание смеси и улучшает ее плотность и текстуру. Такое использование обычно вызывает контактный дерматит у строительных рабочих . [9]
В 1839 году Манго Понтон обнаружил, что бумага, обработанная раствором дихромата калия, заметно дублеет под воздействием солнечного света, причем обесцвечивание остается после того, как дихромат калия смывается. В 1852 году Генри Фокс Тальбот обнаружил, что воздействие ультрафиолетового света в присутствии дихромата калия затвердевает органические коллоиды, такие как желатин и гуммиарабик , делая их менее растворимыми.
Эти открытия вскоре привели к созданию углеродной печати , бихромата камеди и других процессов фотографической печати, основанных на дифференциальном затвердевании. Обычно после экспозиции незатвердевшую часть смывают теплой водой, оставляя тонкий рельеф, который либо содержит пигмент, включенный во время производства, либо впоследствии окрашивается красителем. Некоторые процессы зависят только от затвердевания в сочетании с дифференциальным поглощением определенных красителей затвердевшими или незатвердевшими участками. Поскольку некоторые из этих процессов позволяют использовать высокостабильные красители и пигменты, такие как сажа , можно производить отпечатки с чрезвычайно высокой степенью архивной стойкости и устойчивостью к выцветанию при длительном воздействии света.
Дихромированные коллоиды также использовались в качестве фоторезистов в различных промышленных приложениях, наиболее широко при создании металлических печатных форм для использования в процессах фотомеханической печати.
Хромовая интенсификация или фотохромос использует дихромат калия вместе с равными частями концентрированной соляной кислоты, разбавленной примерно до 10% об./об., для обработки слабых и тонких негативов черно-белой фотопленки. Этот раствор преобразует частицы элементарного серебра в пленке в хлорид серебра . После тщательной промывки и воздействия актиничного света пленку можно повторно проявить до конечной точки, что даст более сильный негатив, способный производить более удовлетворительную печать.
Раствор дихромата калия в серной кислоте можно использовать для получения обратного негатива (то есть позитивной прозрачности с негативной пленки). Это достигается путем проявления черно-белой пленки, но при этом проявление продолжается более или менее до конечной точки. Затем проявление останавливается обильной промывкой, а затем пленка обрабатывается в растворе дихромата кислоты. Это преобразует металлическое серебро в сульфат серебра , соединение, которое нечувствительно к свету. После тщательной промывки и воздействия актиничного света пленка снова проявляется, позволяя ранее не экспонированному галогениду серебра восстановиться до металлического серебра. Полученные результаты могут быть непредсказуемыми, но иногда получаются превосходные результаты, создавая изображения, которые в противном случае были бы недостижимы. Этот процесс можно сочетать с соляризацией , так что конечный продукт напоминает негатив и пригоден для печати обычным способом.
Соединения Cr(VI) обладают свойством дубления животных белков при воздействии сильного света. Это качество используется в фототрафаретной печати .
При трафаретной печати тонкая сетка из шелка или подобного материала натягивается на раму, подобно тому, как подготавливается холст перед покраской. Коллоид , сенсибилизированный дихроматом, равномерно наносится на натянутую сетку. После того, как смесь дихромата высохнет, полноразмерный фотографический позитив надежно прикрепляется к поверхности сетки, и вся конструкция подвергается воздействию сильного света — время варьируется от 3 минут до получаса при ярком солнечном свете — затвердевает экспонированный коллоид. Когда позитив удаляется, неэкспонированную смесь на сетке можно смыть теплой водой, оставив затвердевшую смесь нетронутой, действующую как точная маска желаемого рисунка, который затем можно напечатать с помощью обычного процесса трафаретной печати .
Поскольку дихромат калия негигроскопичен, он является распространенным реагентом в классических «мокрых тестах» в аналитической химии.
Концентрацию этанола в образце можно определить методом обратного титрования с подкисленным дихроматом калия. При взаимодействии образца с избытком дихромата калия весь этанол окисляется до уксусной кислоты :
Полная реакция превращения этанола в уксусную кислоту:
Избыток дихромата определяется титрованием против тиосульфата натрия . Добавление количества избыточного дихромата к исходному количеству дает количество присутствующего этанола. Точность может быть улучшена путем калибровки раствора дихромата против холостого раствора.
Одно из основных применений этой реакции — старые полицейские тесты на алкоголь . Когда пары алкоголя контактируют с оранжевыми кристаллами, покрытыми дихроматом, цвет меняется с оранжевого Cr(VI) на зеленый Cr(III). Степень изменения цвета напрямую связана с уровнем алкоголя в дыхании подозреваемого.
При растворении в приблизительно 35% растворе азотной кислоты он называется раствором Швертера и используется для проверки на наличие различных металлов, в частности для определения чистоты серебра. Чистое серебро сделает раствор ярко-красным, стерлинговое серебро сделает его темно-красным, низкосортное монетное серебро (чистота 0,800) станет коричневым (в основном из-за присутствия меди, которая делает раствор коричневым) и даже зеленым для серебра 0,500. Латунь становится темно-коричневой, медь становится коричневой, свинец и олово становятся желтыми, в то время как золото и палладий не изменяются.
Калийную дихроматную бумагу можно использовать для проверки на диоксид серы , поскольку она отчетливо меняет цвет с оранжевого на зеленый. Это типично для всех окислительно-восстановительных реакций, в которых шестивалентный хром восстанавливается до трехвалентного хрома. Поэтому это не является окончательным тестом на диоксид серы. Конечный образующийся продукт — Cr 2 (SO 4 ) 3 .
Дихромат калия используется для окрашивания некоторых видов древесины путем затемнения танинов в древесине. Он дает глубокие, насыщенные коричневые цвета, которые невозможно получить с помощью современных цветных красителей. Это особенно эффективная обработка красного дерева . [10]
.jpg/1280px-Potassium_dichromate_(synthetic).jpg)
Дихромат калия встречается в природе в виде редкого минерала лопезита . Он был обнаружен только в виде заполнения пустот в нитратных отложениях пустыни Атакама в Чили и в магматическом комплексе Бушвельд в Южной Африке . [11]
В 2005–2006 годах дихромат калия был 11-м по распространенности аллергеном в кожных тестах (4,8%). [12]
Дихромат калия является одной из наиболее распространенных причин хромового дерматита ; [13] хром с большой вероятностью может вызвать сенсибилизацию, приводящую к дерматиту, особенно кистей и предплечий, который является хроническим и трудно поддается лечению. Токсикологические исследования дополнительно продемонстрировали его высокотоксичную природу. У кроликов и грызунов концентрации всего лишь 14 мг/кг показали 50% летальность среди тестовых групп. [14] Водные организмы особенно уязвимы при воздействии, и поэтому рекомендуется ответственная утилизация в соответствии с местными экологическими нормами.
Как и другие соединения Cr(VI) , дихромат калия является канцерогенным . [15] Соединение также является едким , и его воздействие может привести к серьезному повреждению глаз или слепоте. [16] Воздействие на человека также включает в себя нарушение фертильности.
Имеются достаточные доказательства канцерогенности соединений хрома (VI) у людей. Соединения хрома (VI) вызывают рак легких. Также были обнаружены положительные ассоциации между воздействием соединений хрома (VI) и раком носа и носовых пазух. Имеются достаточные доказательства канцерогенности соединений хрома (VI) у подопытных животных. Соединения хрома (VI) являются канцерогенными для людей (группа 1) .
