ZINKCHROMAAT: STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN, VERKRIJGEN, GEBRUIK - CHEMIE - 2026

Het zinkchromaat of zinkchromaat is een anorganische verbinding die bestaat uit de elementen zink (Zn), chroom (Cr) en zuurstof (O). Het heeft de ionen Zn ²⁺ en CrO ₄ ^2- . De chemische formule is ZnCrO ₄ .

De term 'zinkchromaat' dient commercieel om drie verbindingen aan te duiden met een verschillende moleculaire structuur: (a) het zinkchromaat zelf ZnCrO ₄ , (b) het basische zinkchromaat ZnCrO ₄ • 4Zn (OH) ₂ , en (c ) het basische chromaat van zink en kalium 3ZnCrO ₄ • Zn (OH) ₂ • K ₂ CrO ₄ • 2H ₂ O.

Structuur van zinkchromaat. Auteur: Marilú Stea.

Het wordt voornamelijk gebruikt in verven of primers die metalen beschermen tegen corrosie. Hiervoor wordt het gemengd met verven, vernissen en polymeren die vervolgens op het oppervlak van metalen worden aangebracht.

Het wordt ook gebruikt in decoratieve en beschermende afwerkingen die worden bereikt met andere chromaten en zuren die verschillende voorwerpen zoals gereedschap bedekken. Het dient ook om de elektrische geleidbaarheid van metalen onderdelen te behouden.

Het wordt gebruikt als katalysator bij hydrogeneringsreacties (toevoeging van waterstof) in organische verbindingen. Het maakt deel uit van pigmenten die vroeger in artistieke schilderijen werden gebruikt.

Het is een materiaal dat kanker veroorzaakt en dit komt omdat chromaat chroom in de +6 oxidatietoestand heeft.

Structuur

Zinkchromaat ZnCrO ₄ is een gele verbinding. Auteur: Marilú Stea.

Zinkchromaat is een ionische verbinding die gevormd wordt door het zinkkation Zn ²⁺ en het chromaatanion CrO ₄ ^2- . Deze laatste is opgebouwd uit chroom met valentie +6 (zeswaardig chroom, Cr ⁶⁺ ) en vier zuurstofatomen met oxidatietoestand -2.

Het Zn ²⁺ ion heeft de volgende elektronische structuur:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ .

Zeswaardig chroom van zijn kant heeft de volgende conformatie in zijn elektronische orbitalen:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ .

Beide structuren zijn erg stabiel omdat de orbitalen compleet zijn.

Nomenclatuur

• Zinkchromaat
• Chroomzuur zinkzout
• Zinkgeel (hoewel deze term ook verwijst naar andere verbindingen die ZnCrO ₄ bevatten ).

Eigendommen

Fysieke toestand

Citroengeel of gele kristallijne vaste stof. Kristallen in de vorm van prisma's.

Molecuulgewicht

181,4 g / mol

Smeltpunt

316 ºC

Dichtheid

3,40 g / cm ³

Oplosbaarheid

Slecht oplosbaar in water: 3,08 g / 100 g H ₂ O. Het lost gemakkelijk op in zuren en in vloeibare ammoniak. Onoplosbaar in aceton.

pH

Volgens sommige bronnen zijn de waterige oplossingen zuur.

Chemische eigenschappen

Het is een sterk oxiderende verbinding, dus het kan reageren met reductiemiddelen en warmte genereren. Onder de stoffen waarmee het kan reageren, zijn organische stoffen, zoals cyaniden, esters en thiocyanaten. Het kan ook sommige metalen aantasten.

In waterige oplossing vertoont het chromaation verschillende evenwichten, afhankelijk van de pH en de vorming van verschillende soorten.

Chromaatvormige soorten

Boven pH 6 is het chromaation CrO ₄ ^2- (geel van kleur) aanwezig; tussen pH 2 en pH 6 zijn het ion HCrO ₄ ^- en het dichromaat Cr ₂ O ₇ ^2- (oranjerood van kleur) in evenwicht ; bij een pH lager dan 1 is de belangrijkste soort H ₂ CrO ₄ .

Wanneer zink (II) kation wordt aan deze waterige oplossingen ZnCrO ₄ precipitaten .

De saldi zijn als volgt:

HCrO ₄ ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ⁺

H ₂ CrO ₄ ⇔ HCrO ₄ ^- + H ⁺

Cr ₂ O ₇ ^2- + H ₂ O ⇔ 2 HCrO ₄ ^-

In basismedium gebeurt het volgende:

Cr ₂ O ₇ ^2- + OH ^- ⇔ HCrO ₄ ^- + CrO ₄ ^2-

HCrO ₄ ^- + OH ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ₂ O

ZnCrO ₄ reageert niet snel met lucht of water.

Het verkrijgen van

Het kan worden geproduceerd door een waterige zinkoxide- of hydroxideslib te laten reageren met een opgelost chromaatzout en vervolgens te neutraliseren.

Industrieel wordt het Cronak-proces gebruikt, waarbij zinkmetaal wordt ondergedompeld in een oplossing van natriumdichromaat (Na ₂ Cr ₂ O ₇ ) en zwavelzuur (H ₂ SO ₄ ).

Het kan ook worden bereid door het neer te slaan uit oplossingen waarin er opgeloste zink- en chromaatzouten zijn:

K ₂ CrO ₄ + ZnSO ₄ → ZnCrO ₄ ↓ + K ₂ SO ₄

Toepassingen

In metalen bescherming

In de metallurgische industrie wordt het voornamelijk gebruikt in basisverven (voorbereidende verf of eerste coating) die op metalen wordt aangebracht en die het weerstand biedt tegen corrosie.

Het wordt gebruikt als pigment in verven en vernissen en wordt ingebracht in de matrix van een organisch polymeer.

Dit type verf wordt aangebracht op pijpleidingen, olietankers, staalconstructies zoals bruggen, krachtoverbrengingsmasten en auto-onderdelen om corrosie te voorkomen.

De staalconstructies van de bruggen worden geverfd met een zinkchromaatbasis voordat ze worden geschilderd om ze te beschermen tegen corrosie. Auteur: オ ギ ク ボ マ ン サ ク. Bron: Pixabay.

Passivering

Het wordt ook gevonden om met zink beklede metalen componenten te beschermen die gepassiveerd zijn met behulp van alkalimetaalchromaten. Passivering bestaat uit het verlies van chemische reactiviteit onder bepaalde omgevingsomstandigheden.

Deze coatings dienen ook als decoratieve afwerking en om de elektrische geleidbaarheid te behouden. Ze worden vaak toegepast op alledaagse voorwerpen zoals gereedschap en zijn te herkennen aan hun gele kleur.

Sommige gereedschappen zijn bedekt met zinkchromaat. Auteur: Duk. Bron: Wikimedia Commons.

Hoe werkt het

Sommige onderzoekers ontdekten dat de bescherming van zinkchromaat tegen metaalcorrosie te wijten kan zijn aan het feit dat het de groei van schimmels remt. Op deze manier wordt de aantasting van de corrosiewerende verflaag voorkomen.

Andere onderzoeken geven aan dat het anticorrosieve effect te wijten kan zijn aan het feit dat de verbinding de vorming van beschermende oxiden op metalen versnelt.

Anticorrosieve zinkchromaat primer voor bescherming van metalen oppervlakken. 水水 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Bron: Wikimedia Commons.

Bij katalyse van reacties

Deze verbinding is als katalysator gebruikt bij verschillende chemische reacties, zoals de hydrogenering van koolmonoxide (CO) om methanol (CH ₃ OH) te verkrijgen.

Esters kunnen worden omgezet in primaire alcoholen door hydrogenering, waarbij deze verbinding wordt gebruikt om de reactie te versnellen.

Volgens sommige onderzoekers is de katalytische werking te wijten aan het feit dat de vaste stof geen stoichiometrische structuur vertoont, dat wil zeggen dat het afwijkt van de formule ZnCrO ₄ en eerder:

Zn _1-x Cr _2-x O ₄

Dit impliceert dat er defecten in de structuur zijn die de katalyse energetisch bevorderen.

Andere apps

Het wordt aangetroffen in sommige olieachtige kleurstoffen, het wordt gebruikt om te bedrukken, het is een oppervlaktebehandelingsmiddel, het wordt toegepast in vloerbedekkingen en het is een reagens in chemische laboratoria.

Stopgezet gebruik

Sinds de jaren veertig wordt een derivaat van ZnCrO ₄ , zink- koperchromaat , gebruikt als bladfungicide voor aardappelplanten.

Aardappelplanten. Auteur: Dirk (Beeki®) Schumacher. Bron: Pixabay.

Dit gebruik is sindsdien verlaten vanwege de toxiciteit en schadelijke effecten van de verbinding.

De aanwezigheid van een complex zinkchromaatzout, 4ZnCrO ₄ • K ₂ O • 3H ₂ O (gehydrateerd zink en kaliumchromaat), een geel pigment genaamd Citroengeel , is gevonden in artistieke schilderijen uit de 19e eeuw .

Risico's

Hoewel het niet brandbaar is, geeft het bij verhitting giftige gassen af. Kan ontploffen bij contact met reductiemiddelen of organische materialen.

Het stof irriteert de ogen en de huid en veroorzaakt een allergische reactie. Inademing veroorzaakt irritatie van neus en keel. Het tast de longen aan, veroorzaakt kortademigheid, bronchitis, longontsteking en astma.

De inname ervan tast het spijsverteringskanaal, de lever, de nieren en het centrale zenuwstelsel aan, veroorzaakt een instorting van de bloedsomloop en beschadigt het immuunsysteem.

Kankergenerator

Het is een bevestigd kankerverwekkende stof, verhoogt het risico op long- en neusholtekanker. Het is giftig voor cellen (cytotoxisch) en beschadigt ook chromosomen (genotoxisch).

Zinkchromaat veroorzaakt long- en luchtwegkanker. Auteur: OpenClipart-Vectors. Bron: Pixabay.

Er is vastgesteld dat de toxiciteit en carcinogeniteit van deze verbinding voornamelijk wordt veroorzaakt door de werking van chroom in de oxidatietoestand +6. De aanwezigheid van zink geeft het product echter onoplosbaarheid en dit heeft ook invloed op de schade die het veroorzaakt.

Effecten op het milieu

Het is zeer giftig voor dieren en in het water levende organismen en veroorzaakt schadelijke effecten die na verloop van tijd aanhouden. Deze chemische stof kan bioaccumuleren in de hele voedselketen.

Om al deze redenen worden de processen met chromaten (zeswaardig chroom) gereguleerd door wereldgezondheidsorganisaties en vervangen door alternatieve technieken zonder dit ion.

Referenties

1. Amerikaanse National Library of Medicine. (2019). Zinkchromaat. Opgehaald van pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Lide, DR (redacteur) (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85 ^th CRC Press.
3. Xie, H. et al. (2009). Zinkchromaat veroorzaakt chromosoominstabiliteit en dubbele DNA-strengbreuken in menselijke longcellen. Toxicol Appl Pharmacol 2009 1 februari; 234 (3): 293-299. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.gov.
4. Jackson, RA et al. (1991). De katalytische activiteit en defecte structuur van zinkchromaat. Catal Lett 8, 385-389 (1991). Opgehaald van link.springer.com.
5. Yahalom, J. (2001). Methoden voor corrosiebescherming. In Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Opgehaald van sciencedirect.com.
6. Stranger-Johannessen, M. (1988). Het antimicrobiële effect van pigmenten in corrosiebeschermende verven. In Houghton DR, Eggins, HOW (eds) Biodeterioration 7. Hersteld van link.springer.com.
7. Barrett, AGM (1991). Vermindering. In uitgebreide organische synthese. Opgehaald van sciencedirect.com.
8. Thurston, HW et al. (1948). Chromaten als aardappelfungiciden. American Potato Journal 25, 406-409 (1948). Opgehaald van link.springer.com.
9. Lynch, RF (2001). Zink: legering, thermochemische verwerking, eigenschappen en toepassingen. In Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Opgehaald van sciencedirect.com.
10. Ramesh Kumar, AV en Nigam, RK (1998). Mössbauer spectroscopieonderzoek van corrosieproducten onder primercoating die corrosiewerende pigmenten bevat. J Radioanal Nucl Chem 227, 3-7 (1998). Opgehaald van link.springer.com.
11. Otero, V. et al. (2017). Barium-, zink- en strontiumgeel in olieverfschilderijen uit de late 19e-vroege 20e eeuw. Herit Sci 5, 46 (2017). Opgehaald van heritagesciencejournal.springeropen.com.
12. Cotton, F. Albert en Wilkinson, Geoffrey. (1980). Geavanceerde anorganische chemie. Vierde druk. John Wiley & Sons.
13. Wikipedia (2020). Zinkchromaat. Opgehaald van en.wikipedia.org.
14. Wikipedia (2020). Chromaat-conversiecoating. Opgehaald van en.wikipedia.org.