Дихромат калия , K 2 Cr 2 O 7 , является распространенным неорганическим химическим реагентом, чаще всего используемым в качестве окислителя в различных лабораторных и промышленных целях. Как и все соединения шестивалентного хрома , он остро и хронически вреден для здоровья. Это кристаллическое ионное твердое вещество очень яркого красно-оранжевого цвета. Соль популярна в лабораториях, поскольку она не разжижается , в отличие от более промышленно используемой соли дихромата натрия . [6]
Бихромат калия обычно получают реакцией хлорида калия на дихромат натрия . Альтернативно его также можно получить из хромата калия путем обжига хромитовой руды с гидроксидом калия . Он растворим в воде и в процессе растворения ионизирует:
Дихромат калия является окислителем в органической химии и мягче перманганата калия . Его используют для окисления спиртов . Он превращает первичные спирты в альдегиды и, в 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 окисляются.
В водном растворе наблюдаемое изменение цвета можно использовать для проверки различия альдегидов от кетонов. Альдегиды восстанавливают дихромат со степени окисления +6 до +3 , меняя цвет с оранжевого на зеленый. Это изменение цвета возникает потому, что альдегид может окисляться до соответствующей карбоновой кислоты. Кетон не будет проявлять таких изменений, 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 за счет образования хромат- ионов ( CrO2-4). Например, хромат калия производят в промышленных масштабах с использованием поташа :
Реакция обратима.
Обработка холодной серной кислотой дает красные кристаллы хромового ангидрида (триоксид хрома, CrO 3 ):
При нагревании с концентрированной кислотой выделяется кислород:
Дихромат калия имеет несколько основных применений, поскольку в промышленности доминирует натриевая соль. Основное применение — в качестве предшественника калийно-хромовых 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 чистки стеклянной посуды и травильных материалов. Из соображений безопасности, связанных с шестивалентным хромом, эта практика в значительной степени прекращена.
Он используется в качестве ингредиента в цементе , замедляет схватывание смеси и улучшает ее плотность и текстуру. Такое использование обычно вызывает контактный дерматит у строителей . [9]
В 1839 году Мунго Понтон обнаружил, что бумага, обработанная раствором дихромата калия, заметно загорала под воздействием солнечного света, причем обесцвечивание оставалось после того, как дихромат калия был смыт. В 1852 году Генри Фокс Талбот 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 фотопечати, основанных на дифференциальном отверждении. Обычно после экспонирования незатвердевшую часть смывали теплой водой, оставляя тонкий рельеф, который либо содержал пигмент, включенный при производстве, либо впоследствии окрашивался красителем. Некоторые процессы зависели только от закалки в сочетании с дифференциальным поглощением некоторых красителей закаленными или незакаленными участками. Поскольку некоторые из этих процессов позволяли использовать высокостабильные красители и пигменты, такие как углеродная сажа , можно было создавать отпечатки с чрезвычайно высокой степенью архивной стойкости и устойчивостью к выцветанию от длительного воздействия света.
Дихромированные коллоиды также использовались в качестве фоторезистов в различных отраслях промышленности, наиболее широко при создании металлических печатных форм для использования в процессах фотомеханической печати.
В хромовой интенсификации или фотохромосе используется дихромат калия вместе с равными частями концентрированной соляной кислоты , разбавленной примерно до 10% об./об., для обработки слабых и тонких негативов черно-белых фотографий. 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, получив более сильный негатив, способный дать более удовлетворительный отпечаток.
Раствор дихромата калия в серной кислоте можно использовать для получения обратного негатива (то есть положительной прозрачности негативной пленки). Это достигается путем проявления черно-белой пленки, но позволяет проявке дойти более или менее до конечной точки. Затем проявление останавливают обильным промыванием и затем обрабатывают пленку раствором бихромата кислоты. При этом металлическое серебро преобразуется в сульфат серебра , соединение, нечувствительное к свету. После тщательной промывки и воздействия актиничного света пленка снова проявляется, позволяя восстановить ранее неэкспонированный галогенид серебра до металлического серебра. Полученные результаты могут быть непредсказуемыми, но иногда получаются превосходные результаты, позволяющие получить изображения, которые в противном случае были бы недоступны. Этот процесс можно сочетать с соляризацией , чтобы конечный продукт напоминал негатив и был пригоден для печати обычным способом.
Соединения Cr(VI) обладают свойством дубить животные белки при воздействии сильного света. Это качество используется в фототрафаретной печати .
При трафаретной печати тонкая трафаретная печать из шелка или аналогичного материала туго натягивается на раму аналогично тому, как холст подготавливается перед покраской. На натянутый экран равномерно наносят коллоид , сенсибилизированный дихроматом. После того, как смесь дихроматов высохнет, полноразмерный фотографический позитив надежно прикрепляется к поверхности экрана, и вся сборка подвергается воздействию яркого света (время варьируется от 3 минут до получаса при ярком солнечном свете) для затвердевания экспонированного коллоида. . После удаления позитива неэкспонированную смесь на экране можно смыть теплой водой, оставив затвердевшую смесь неповрежденной, действуя как точную маску желаемого рисунка, который затем можно напечатать обычным процессом трафаретной печати .
Поскольку дихромат калия негигроскопичен, он является распространенным реагентом в классических «мокрых тестах» аналитической химии.
Концентрацию этанола в образце можно определить методом обратного титрования 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 определяют титрованием тиосульфатом натрия . Добавление количества избыточного дихромата к исходному количеству дает количество присутствующего этанола. Точность можно повысить путем калибровки раствора дихромата по холостому образцу.
Одним из основных применений этой реакции являются старые полицейские тесты на алкотестере . Когда пары спирта вступают в контакт с кристаллами, покрытыми оранжевым дихроматом, цвет меняется с оранжевого Cr (VI) на зеленый Cr (III). Степень изменения цвета напрямую связана с уровнем алкоголя в дыхании подозреваемого.
При растворении примерно в 35% растворе азотной кислоты он называется раствором Швертера и используется для проверки наличия различных металлов, особенно для определения чистоты серебра. Чистое серебро сделает раствор ярко-красным, стерлинговое серебро сделает его темно-красным, монетное серебро низкого качества (проба 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 — коричневой, свинец и олово желтеют, а золото и палладий не изменяются.
Бумагу с дихроматом калия можно использовать для проверки на диоксид серы , поскольку она меняет цвет с оранжевого на зеленый. Это типично для всех окислительно-восстановительных реакций, в которых шестивалентный хром восстанавливается до трехвалентного хрома. Таким образом, это не окончательный тест на диоксид серы. Конечным образующимся продуктом является Cr 2 (SO 4 ) 3 .
Дихромат калия используется для окрашивания определенных пород древесины путем затемнения дубильных веществ в древесине. Он дает глубокие, насыщенные коричневые оттенки, которых невозможно добиться с помощью современных цветных красителей. Это особенно эффективное средство для лечения красного дерева . [10]
.jpg/1280px-Potassium_dichromate_(synthetic).jpg)
Бихромат калия встречается в природе в виде редкого минерала лопезита . Сообщалось только о заполнении каверн 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 пластырях (4,8%). [12]
Дихромат калия является одной из наиболее частых причин хромового дерматита ; [13] хром с высокой вероятностью вызывает сенсибилизацию, приводящую к дерматиту, особенно кистей и предплечий, который является хроническим и трудно поддается лечению. Токсикологические исследования еще раз продемонстрировали его высокую токсичность. У кроликов и грызунов даже такие низкие концентрации, как 14 мг/кг, показали уровень смертности в 50% среди тестовых групп. [14] Водные организмы особенно уязвимы при воздействии, поэтому рекомендуется ответственная утилизация в соответствии с местными экологическими нормами.
Как и другие соединения Cr(VI) , дихромат калия канцерогенен . [15] Соединение также является коррозийным , и его воздействие может привести к серьезному повреждению глаз или слепоте. [16] Воздействие на человека также включает нарушение фертильности.
Имеется достаточно доказательств канцерогенности соединений хрома (VI) для человека. Соединения хрома (VI) вызывают рак легких. Также наблюдалась положительная связь между воздействием соединений хрома (VI) и раком носа и носовых пазух. Имеются достаточные доказательства канцерогенности соединений хрома (VI) на экспериментальных животных. Соединения хрома (VI) канцерогенны для человека (группа 1) .
