وبسایت ابراهیم قربانی

زرد کروم و نارنجی کروم

هدف آزمایش: آشنایی با طرز تهیه رنگدانه های معدنی زردکروم(Chrome yellow) ونارنجی کروم(Chrome orange)

تئوری:

کروم یکی از عناصر جدول تناوبی است که دارای نشان Cr و عدد اتمی 24 می‌باشد.کروم به شکل سنگ معدن کرومیت ( H₂CrO₄ ) استخراج می شود.این عنصررابصورت تجاری با حرارت دادن این سنگ معدن در حضور آلومینیوم یا سلیکون تهیه می کنند.تقریبا" نیمی از سنگ معدن کرومیت جهان در آفریقای جنوبی تولید می شود.البته قزاقستان ، هند و ترکیه نیز از تولید کنندگان عمده آن هستند.مقدار کرومیت اسخراج نشده بسیار زیاد است اما از نظر جغرافیایی در قزاقستان و آفریقای جنوبی متمرکز هستند.درسال 2000تقریبا" 15 میلیون تن سنگ معدن کرومیت قابل فروش تولید شد و تقریبا" به 4 میلیون تن آهن- کروم به ارزش تقریبی 5/2 میلیارددلار امریکا تبدیل شد.

اگرچه وجود کروم خالص بسیار نادر است ، مقادیری کروم خالص کشف شده است. معدن Udachnaya در روسیه نمونه هایی از کروم خالص تولید می کند. این معدن یک استوانه کیمبرلیت غنی از الماس است ،وهم کروم عنصری وهم الماس تولید می کند.

موارد استفاده کروم:

در متالوژی برای مقاوم کردن در مقابل پوسیدگی و در براقی نهائی:

بعنوان یک جزء در آلیاژها ،مثلا"در فولاد ضدزنگ،

در آب کاری با کروم ،

در آلومینیوم آنادایز ،

بعنوان یک کاتالیزور.

از کرومیت برای ساخت قالبهای پخت آجر استفاده می شود.

نمکهای کروم باعث سبز شدن رنگ شیشه می شود.

کروماتها واکسیدها در رنگ مو و رنگهای معمولی بکارمی روند.

دی کرومات پتاسیم یک معرف شیمیایی است که درتمیز کردن ظروف شیشه ای آزمایشگاهی و بعنوان یک عامل تیترات مورد استفاده قرار می گیرد.این عنصر همچنین بصورت دندانه(مثلا ،عامل ثابت نگه دارنده) در رنگرزی بکار می رود.

دی اکسید کروم(CrO2) در تولید نوارهای مغناطیسی مصرف می شود این نوارها نسبت به نوارهای اکسید آهن دارای مقاومت در برابر میدانهای مغناطیسی بیشتری ،بوده لذا موجب کارآئی بهتر می شوند.

ترکیبات کروم:

دی کرومات پتاسیم عامل اکسید کننده بسیار قوی است و این ترکیب برای تمیز کردن ظروف آزمایشگاهی ، ارجح تر از سایر ترکیبات آلی است.اکسید کرومیک همان اکسید کروم سبز است (Cr2O3)که در نقاشی لعابی و رنگ کردن شیشه مورد استفاده قرار می گیرد.زردینه کروم رنگدانه زرد درخشانی است ( PbCrO4) که مورد استفاده نقاشان قرار می گیرد.
اسید کرومیک دارای ساختار فرضی H2CrO4 است. نه اسید کرومیک و نه اسید دی کرومیک در طبیعت یافت نمی شوند اما آنیونهای آنها در ترکُبات متنوعی یافت می شود.تری اکسید کروم CrO3 ،-اسید بدون آب اسید کرومیک - بصورت تجاری ،بعنوان اسید کرومیک بفروش می رسد.

تاریخچه کرومات سرب:

Johann Gottlob Lehmann در سال در سال 1761 در کوههای اورال ماده معدنی نارنجی-قرمز رنگی پیدا کرد که نام آنرا سرب قرمز سیبریایی نهاد.گرچه او به اشتباه آنرا ترکیب سرب با آهن و سلنیم انگاشت ، آن ماده معدنی در حقیقت کرومات سرب (PbCrO₄) بود .
Peter SimPallon as در سال این1770 ماده معدنی سربی قرمز رنگ (سرب قرمز سیبریایی) را در همان مکانی که Lehmann قبلا" دیده بود مشاهده کرد که خصوصیات مفید زیادی داشت از جمله این خصوصیات کاربرد آن بعنوان رنگدانه در تولید رنگ بود که استفاده از این ویژگی به سرعت توسعه یافت.رنگ زرد درخشانی که از کروکوئیت ساخته شد به یک رنگ بسیار رایج تبدیل گشت.
سال 1797 Nicolas-Louis Vauquelin نمونه هایی از سنگ معدن کروکوئیت را پیدا کرد.او با مخلوط کردن کروکوئیت و اسید هیدرو کلریک موفق به تهیه اکسید کروم( CrO3) گشت.سال 1798 Vauquelin متوجه شد که با حرارت دادن این اکسید در کوره های ذغالی می توان کروم فلزی بدست آورد.او موفق به شناسایی مقدار کمی کروم در سنگهای قیمتی از جمله یاقوت و زمرد شد.
در طول دهه اول قرن نوزدهم از کروم بیشتر بعنوان سازه ای در رنگها استفاده می شد اما امروزه عمده کاربرد آن (85%) در آلیاژهای فلزی است و مابقی موارد استفاده آن در صنایع شیمیایی ، موادنسوز و صنایع پایه می باشد.

بررسی قدرت رنگی رنگدانه های کرومات سرب:

مهمترین مشخصه های رنگدانه های کرومات سرب درخشندگی فام ، قدرت رنگ زنندگی و قدرت پوشانندگی بالا می باشد . این رنگدانه ها در رنگها و پلاستیکها کاربرد دارند . عیب این رنگدانه ها در مورد کاربرد در پلاستیکها این است که در دمای بالا تیره می شوند . بنابراین باید عملیاتی برروی این رنگدانه ها انجام گیرد تا پایداری حرارتی آنها را افزایش دهد . علاوه برآن از لحاظ زیست محیطی مقدار سرب قابل حل این رنگدانه ها باید کمتر از 2درصد باشد .

مشاهدات ارمایش :

بعد از اضافه کردن محلول بی رنگ سرب 11نیترات به محلول زردرنگ پتاسیم کرومات رسوب زرد رنگ سرب11کرومات تشکیل می شود که به ان زرد کروم می گویند:

K₂CrO₄ + Pb(NO₃)₂  ------->  PbCrO₄  + 2KNO₃

اگر واکنش بالا درمحیط بازی انجام گیرد نارنجی کروم(PbCrO₅) تولید می  شود

 2PbNO₃+ 2KOH + K₂CrO₄------->  PbCrO₅ +4KNO₃ +H₂O

هرچه محیط بیشتر بازی می شد رنگ نارنجی نیز پر رنگ تر می شد

ثبت نتایج و دادها:

 منابع خطا:

خطای روشی:حل شدن رسوب وجذب مواد خارجی به وسیله رسوب و...

خطای شخصی :بی دقتی در توزین موادو...

خطای تصادفی: ارتعاش ساختمان و...

نتیجه گیری:

هرچه محیط بیشتر قلیایی باشد  رنگ نارنجی پررنگ تر می شود.

تهیه اسید بوریک از بوراکس و بررسی برخی از خواص آن

هدف از انجام این آزمایش تهیه اسید بوریک از بوراکس می باشد. ابتدا بوراکس را در آب گرم حل کرده و در مرحله بعد عمل خنثی سازی را با استفاده از اسید کلریدریک انجام دهید.

اسید بوریک (اسید ارتوبوریک) اسیدی بسیار ضعیف است که از بورات ها و یا هیدرولیز هالید های بور با هیبریداسیون sp² به دست می آید. این اسید به صورت بلور های سفید سوزنی شکل است که در آن واحد های B(OH)₃  از طریق پیوند های هیدروژنی به یکدیگر متصل شده اند و لایه های نامحدودی (با فاصله 3.18Å) با تقارن تقریباً شش ضلعی تشکیل می دهند. این امر سهولت متورق شدن بلور ها را توجیه می کند.

B₂O₃  یک اکسید اسیدی است. زیرا اغلب اکسید نافلزات با آب واکنش می دهند و اکسی اسید تولید می کنند:

B₂O₃  +  H₂O  →  H₃BO₃

اسید بوریک در آب تا حدودی حل شده و انحلال پذیری آن با افزایش دما زیاد می شود. این اسید تک بازی و ضعیف است و به عنوان پروتون دهنده عمل نمی کند بلکه به عنوان اسید لوییس (پذیرنده یون هیدروکسید) عمل می کند.

B(OH)₃ + H₂O  ↔  B(OH)₄^-  +  H⁺ _(aq)               pk = 9.25

B(OH)₄^-  در غلظت های کمتر از M 025/0 فقط به صورت نمونه های یک هسته ای B(OH)₃  و  B(OH)₄^- وجود دارند ولی در غلظت های بالاتر قدرت اسیدی افزایش می یابد و اندازه گیری pH موید تشکیل نمونه های بسپار مانند است.

3 B(OH)₃  →  B₃O₃(OH)₄^-  +  H⁺  +  2 H₂O         pk = 6.84

در محلول های مختلف اسید بوریک و بورات ها بسپار هایی مانند B₃O₃(OH)₄^-   را طبق معادله زیر می دهند.

2 B(OH)₃  + B(OH)₄^-  ↔   B₃O₃(OH)₄^- + 3H₂O       pk = 110

به نظر می رسد که بسپار اصلی حلقوی باشد و وجود چنین حلقه هایی در بورات های متبلور مانند 2B₂O₃ و Cs₂O محرز است.

از تعادل سریعی که بین اسید بوریک نشان دار شده با اکسیژن - 18 و بورات ها انجام می شود، می توان نتیجه گرفت که در محلول تعادل به سرعت روی می دهد. این ترکیب ها با پلی اولها مانند گلیسرول و α  - هیدروکسی کربوکسیلیک اسید ها کمپلکس هایی به نسبت 1:1 تشکیل داده، قدرت اسیدی اسید بوریک افزایش یافته و اندازه گیری مستقیم آن با سود (NaOH) امکان پذیر می شود. گلیسرول یک ماده کمپلکس دهنده که اگر غلظت آن را کمتر کنیم تعداد کمپلکس های پایدار کمتر می شود و در نتیجه قدرت اسیدی بوریک اسید کمتر افزایش می یابد در نتیجه با حجم کمتری از سدیم هیدروکسید (NaOH) تیتر می شود.

بورات ها مشتق از سه اسید می شوند. اسید اورتوبوریک(H₃BO₃)  اسید پیروبوریک(H₂B₄O₇)  اسید متابوریک(HBO₂).

در اثر گرما در 100 تا 140 درجه سلسیوس اسید بوریک به ترتیب به صورت زیر تجزیه می گردد و در حرارت های بالاتر  B₂O₃  بدست می آید:

H₃BO₃   ↔   HBO₂   ↔   H₂B₄O₇   ↔   B₂O₃