- Estrutura
- Nomenclatura
- Propriedades
- Estado físico
- Peso molecular
- Ponto de fusão
- Densidade
- Solubilidade
- Outras propriedades
- Química de soluções aquosas onde o ácido crômico está presente
- Obtendo
- Uso de ácido crômico
- Na oxidação de compostos químicos
- Em processos de anodização de metal
- Em tratamentos de conversão química
- Em superfícies erodidas ou esburacadas
- Em vários usos
- Recuperação de ácido crômico
- Usando resinas
- Através da regeneração eletroquímica
- Uso de microorganismos para limpar efluentes com traços de ácido crômico
- Perigos de ácido crômico e óxido crômico
- Referências
O ácido crômico ou H 2 CrO 4 é teoricamente o ácido associado ao óxido de cromo (VI) ou cromo CrO 3. Esse nome se deve ao fato de que em soluções aquosas ácidas de óxido crômico a espécie H 2 CrO 4 está presente junto com outras espécies de cromo (VI).
O óxido crômico CrO 3 também é chamado de ácido crômico anidro. CrO 3 é um sólido marrom avermelhado ou roxo obtido pelo tratamento de soluções de dicromato de potássio K 2 Cr 2 O 7 com ácido sulfúrico H 2 SO 4.
Cristais de óxido crômico CrO 3 em um cadinho. Rando Tuvikene. Fonte: Wikipedia Commons.
Soluções aquosas de óxido crômico experimentam um equilíbrio de certas espécies químicas, cuja concentração depende do pH da solução. Em pH básico predominam os íons cromato CrO 4 2-, enquanto em pH ácido predominam os íons HCrO 4 - e dicromato Cr 2 O 7 2-. Estima-se que em pH ácido o ácido crômico H 2 CrO 4 também esteja presente.
Devido ao seu grande poder oxidante, as soluções de ácido crômico são utilizadas na química orgânica para realizar reações de oxidação. Também são usados em processos eletroquímicos para tratar metais para que adquiram resistência à corrosão e ao desgaste.
Certos materiais poliméricos também são tratados com ácido crômico para melhorar sua adesão a metais, tintas e outras substâncias.
As soluções de ácido crômico são altamente perigosas para os humanos, a maioria dos animais e o meio ambiente. Por esse motivo, os resíduos líquidos ou sólidos dos processos em que o ácido crômico é utilizado são tratados para remover vestígios de cromo (VI) ou para recuperar todo o cromo presente e regenerar o ácido crômico para reutilização.
Estrutura
A molécula de ácido crômico H 2 CrO 4 é formada por um íon cromato CrO 4 2- e dois íons hidrogênio H + ligados a ela. No íon cromato, o elemento Cromo está em um estado de oxidação de +6.
A estrutura espacial do íon cromato é tetraédrica, onde o cromo está no centro e o oxigênio ocupa os quatro vértices do tetraedro.
No ácido crômico, os átomos de hidrogênio estão cada um junto com um oxigênio. Das quatro ligações do cromo com os átomos de oxigênio, duas são duplas e duas são simples, já que têm os hidrogênios ligados a elas.
Estrutura do ácido crômico H 2 CrO 4 onde a forma tetraédrica do cromato e suas ligações duplas são observadas. NEUROtiker. Fonte: Wikipedia Commons.
Por outro lado, o óxido crômico CrO 3 possui um átomo de cromo no estado de oxidação +6 rodeado por apenas três átomos de oxigênio.
Nomenclatura
- Ácido crômico H 2 CrO 4
- Ácido tetraoxocrômico H 2 CrO 4
- Óxido crômico (ácido crômico anidro) CrO 3
- Trióxido de cromo (ácido crômico anidro) CrO 3
Propriedades
Estado físico
O ácido crômico anidro ou óxido crômico é um sólido cristalino roxo a vermelho
Peso molecular
CrO 3: 118,01 g / mol
Ponto de fusão
CrO 3: 196 ºC
Acima de seu ponto de fusão é termicamente instável, perde oxigênio (é reduzido) para dar óxido de cromo (III) Cr 2 O 3. Ele se decompõe a aproximadamente 250 ° C.
Densidade
CrO 3: 1,67-2,82 g / cm 3
Solubilidade
O CrO 3 é muito solúvel em água: 169 g / 100 g de água a 25 ºC.
É solúvel em ácidos minerais como sulfúrico e nítrico. Solúvel em álcool.
Outras propriedades
A CrO 3 é muito higroscópica, seus cristais são deliquescentes.
Quando o CrO 3 se dissolve em água, ele forma soluções fortemente ácidas.
É um oxidante muito poderoso. Oxida vigorosamente a matéria orgânica em quase todas as suas formas. Ataca tecido, couro e alguns plásticos. Também ataca a maioria dos metais.
É fortemente venenoso e muito irritante devido ao seu alto potencial oxidante.
Química de soluções aquosas onde o ácido crômico está presente
O óxido crômico CrO 3 se dissolve rapidamente na água. Em solução aquosa, o cromo (VI) pode existir sob diferentes formas iônicas.
Em pH> 6,5 ou em solução alcalina, o cromo (VI) adquire o íon cromato da forma CrO 4 2 - de cor amarela.
Se o pH é reduzido (1 <pH <6,5), o cromo (VI) forma principalmente o íon HCrO 4 -, que pode se dimerizar no íon dicromato Cr 2 O 7 2-, e a solução torna-se laranja. Em pH entre 2,5 e 5,5 as espécies predominantes são HCrO 4 - e Cr 2 O 7 2-.
Estrutura do íon dicromato Cr 2 O 7 2- que se encontra junto com dois íons Na + sódio. Capaccio. Fonte: Wikipedia Commons.
Os equilíbrios que ocorrem nessas soluções à medida que o pH diminui são os seguintes:
CrO 4 2- (íon cromato) + H + ⇔ HCrO 4 -
HCrO 4 - + H + ⇔ H 2 CrO 4 (ácido crômico)
2HCrO 4 - ⇔ Cr 2 O 7 2- (íon dicromato) + H 2 O
Esses equilíbrios ocorrem apenas se o ácido adicionado para baixar o pH for HNO 3 ou HClO 4, pois com outros ácidos se formam diferentes compostos.
As soluções de dicromato ácido são agentes oxidantes muito fortes. Mas em soluções alcalinas, o íon cromato é muito menos oxidante.
Obtendo
Segundo fontes consultadas, uma das formas de se obter óxido crômico CrO 3 consiste na adição de ácido sulfúrico a uma solução aquosa de dicromato de sódio ou potássio, formando um precipitado vermelho-alaranjado.
Óxido crômico hidratado ou ácido crômico. Himstakan. Fonte: Wikipedia Commons.
O ácido crômico H 2 CrO 4 é encontrado em soluções aquosas de óxido crômico em meio ácido.
Uso de ácido crômico
Na oxidação de compostos químicos
Devido à sua forte capacidade de oxidação, o ácido crômico tem sido usado com sucesso para oxidar compostos orgânicos e inorgânicos.
Entre inúmeros exemplos estão os seguintes: ele permite oxidar álcoois primários em aldeídos e estes em ácidos carboxílicos, álcoois secundários em cetonas, tolueno em ácido benzóico, etilbenzeno em acetofenona, trifenilmetano em trifenilcarbinol, ácido fórmico em CO 2, ácido oxálico em CO 2, ácido láctico para acetaldeído e CO 2, íon ferroso Fe 2+ para íon férrico Fe 3+, íon iodeto para iodo, etc.
Permite a conversão de nitroso-compostos em nitro-compostos, sulfetos em sulfonas. Está envolvido na síntese de cetonas a partir de alcenos, pois oxida alcenos hidroborados em cetonas.
Os compostos altamente resistentes aos oxidantes usuais, como o oxigênio O 2 ou o peróxido de hidrogênio H 2 O 2, são oxidados pelo ácido crômico. Este é o caso de certos boranos heterocíclicos.
Em processos de anodização de metal
A anodização com ácido crômico é um tratamento eletroquímico aplicado ao alumínio para protegê-lo por muitos anos da oxidação, corrosão e desgaste.
O processo de anodização envolve a formação eletroquímica de uma camada de óxido de alumínio ou alumina no metal. Esta camada é então selada em água quente, com a qual se consegue a conversão em óxido de alumínio tri-hidratado.
A camada de óxido selada é espessa, mas estruturalmente fraca e não muito satisfatória para a colagem subsequente. No entanto, adicionar uma pequena quantidade de ácido crômico à água de selagem desenvolve uma superfície que pode formar boas ligações.
O ácido crômico na água de selagem dissolve parte da estrutura semelhante a uma célula grosseira e deixa uma camada fina, forte e firmemente ligada de óxido de alumínio, à qual os adesivos aderem e formam ligações fortes e duráveis.
A anodização com ácido crômico também se aplica ao titânio e suas ligas.
Em tratamentos de conversão química
O ácido crômico é usado em processos de revestimento de metal por conversão química.
Durante esse processo, os metais são imersos em soluções de ácido crômico. Este reage e dissolve parcialmente a superfície enquanto deposita uma fina camada de compostos complexos de cromo que interagem com o metal base.
Este processo é denominado revestimento de conversão de cromato ou cromagem de conversão.
Os metais que são geralmente sujeitos à conversão de cromagem são vários tipos de aço, como aço carbono, aço inoxidável e aço revestido com zinco, e vários metais não ferrosos, como ligas de magnésio, ligas de estanho, ligas de alumínio, cobre., cádmio, manganês e prata.
Este tratamento proporciona resistência à corrosão e brilho ao metal. Quanto maior for o pH do processo, maior será a resistência à corrosão. A temperatura acelera a reação ácida.
Podem ser aplicados revestimentos de várias cores, como azul, preto, dourado, amarelo e transparente. Também proporciona melhor aderência da superfície metálica a tintas e adesivos.
Em superfícies erodidas ou esburacadas
As soluções de ácido crômico são utilizadas na preparação da superfície de objetos feitos de material termoplástico, polímeros termofixos e elastômeros para posterior revestimento com tintas ou adesivos.
O H 2 CrO 4 tem efeito na química da superfície e na sua estrutura, pois ajuda a aumentar a sua rugosidade. A combinação de corrosão e oxidação aumenta a penetração dos adesivos e pode até causar alterações nas propriedades do polímero.
Tem sido usado para corroer polietileno ramificado de baixa densidade, polietileno linear de alta densidade e polipropileno.
É amplamente utilizado na indústria de galvanoplastia ou galvanoplastia para facilitar a adesão metal-polímero.
Em vários usos
O ácido crômico é usado como conservante de madeira, também em materiais magnéticos e para catálise de reações químicas.
Recuperação de ácido crômico
Existem muitos processos que usam ácido crômico e geram fluxos ou resíduos que contêm cromo (III) que não podem ser descartados porque possuem íons cromo (VI) que são muito tóxicos, nem podem ser reutilizados porque a concentração de íons cromato é muito baixa.
Seu descarte requer a redução química dos cromatos a cromo (III), seguida da precipitação do hidróxido e filtração, o que gera custos adicionais.
Por esse motivo, vários métodos para remover e recuperar cromatos foram estudados. Aqui estão alguns deles.
Usando resinas
As resinas de troca iônica são usadas há muitos anos para o tratamento de água contaminada com cromatos. Este é um dos tratamentos aprovados pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos, ou EPA (Agência de Proteção Ambiental).
Este método permite a recuperação do ácido crômico concentrado à medida que ele é regenerado novamente a partir da resina.
As resinas podem ser de base forte ou fraca. Em resinas fortemente básicas o cromato pode ser removido, uma vez que os íons HCrO 4 - e Cr 2 O 7 2- são trocados pelos íons OH - e Cl -. Em resinas fracamente básicas, por exemplo aquelas de sulfato, os íons são trocados por SO 4 2 -.
No caso das resinas R- (OH) fortemente básicas, as reações gerais são as seguintes:
2ROH + HCrO 4 - + H + ⇔ R 2 CrO 4 + 2H 2 O
R 2 CrO 4 + 2HCrO 4 - ⇔ 2RHCrO 4 + CrO 4 2-
R 2 CrO 4 + HCrO 4 - + H + ⇔ R 2 Cr 2 O 7 + H 2 O
Para cada mole de R 2 CrO 4 convertido, um mole de Cr (VI) é removido da solução, o que torna este método muito atraente.
Após a remoção dos cromatos, a resina é tratada com uma solução fortemente alcalina para regenerá-los em local seguro. Os cromatos são então convertidos em ácido crômico concentrado para serem reutilizados.
Através da regeneração eletroquímica
Outro método é a regeneração eletroquímica do ácido crômico, que também é uma alternativa muito conveniente. O cromo (III) é oxidado anodicamente em cromo (VI) por este procedimento. O material do ânodo nestes casos é preferencialmente dióxido de chumbo.
Uso de microorganismos para limpar efluentes com traços de ácido crômico
Um método que vem sendo investigado e ainda em estudo é a utilização de microrganismos naturalmente presentes em certos efluentes contaminados com íons cromo hexavalentes, que são aqueles contidos em soluções de ácido crômico.
Efluentes prejudiciais ao meio ambiente. Autor: OpenClipart-Vectors. Fonte: Pixabay.
É o caso de certas bactérias presentes nas águas residuais do curtimento de couro. Esses micróbios têm sido estudados e determinado que são resistentes aos cromatos e também capazes de reduzir o cromo (VI) a cromo (III), que é muito menos prejudicial ao meio ambiente e aos seres vivos.
Por esse motivo, estima-se que possam ser utilizados como método ecologicamente correto para a remediação e desintoxicação de efluentes contaminados com vestígios de ácido crômico.
Perigos de ácido crômico e óxido crômico
O CrO 3 não é combustível, mas pode intensificar a combustão de outras substâncias. Muitas de suas reações podem causar incêndio ou explosão.
As soluções de CrO 3 e ácido crômico são irritantes potentes para a pele (pode causar dermatite), olhos (pode queimar) e membranas mucosas (pode causar broncoasma) e podem causar os chamados "buracos de cromo" no sistema respiratório..
Compostos de cromo (VI), como ácido crômico e óxido crômico, são gravemente tóxicos, mutagênicos e cancerígenos para a maioria dos seres vivos.
Referências
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