Оксид хрома(III)

Оксид хрома​(III)​
Общие
Систематическое наименование	Оксид хрома ​(III)​, эсколаит
Традиционные названия	сесквиоксид хрома, хромовая зелень
Хим. формула	Cr2O3
Физические свойства
Состояние	твёрдый тугоплавкий порошок зелёного цвета
Молярная масса	152 г/моль
Плотность	5,21 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	2435 °C
• кипения	4000 °C
Уд. теплоёмк.	781 Дж/(кг·К)
Энтальпия
• образования	−1128 кДж/моль
Удельная теплота плавления	822000 Дж/кг
Классификация
Рег. номер CAS	1308-38-9
SMILES	O=[Cr]O[Cr]=O
RTECS	GB6475000
Безопасность
Пиктограммы ECB
NFPA 704	0 2 0 OX
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Оксид хрома(III)

Оксид хрoма(III), Cr₂O₃ (сесквиоксид хрома, хромовая зелень, эсколаит) — очень твёрдый тугоплавкий порошок зелёного цвета. Температура плавления 2435 °C, кипения ок. 4000 °C. Плотность 5,21 г/см³ (из иностранных источников 5,23 г/см³). Нерастворим в воде. По твердости близок к корунду, поэтому его вводят в состав полирующих средств.

Способы получения

• Разложение дихромата аммония (начинается при 168—185 °С):

$\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{4}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{7}}\underset{}{\overset{168-185^{o}C}{\to }}\mathsf{C}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{N}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{4}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

При разложении дихромата аммония ощущается слабый запах аммиака (так как одна из параллельных реакций идет с образованием аммиака) и получается оксид хрома(III) с содержанием по основному продукту 95-97 %, нестехиометрического кислорода содержится 3-5 %. Полученный продукт имеет зеленый цвет с вкраплениями черных или коричневых частиц из-за примеси оксида хрома(II). Удельная поверхность свежеполученного оксида составляет до 50 м2/г (по методу БЭТ). Прокалкой при 1000 °С в течение 3-4 часов может быть получен оксид хрома(III) с содержанием по основному продукту до 99,5 % и содержанием оксида хрома(VI) менее 0,001%.

Реакция разложения дихромата аммония на воздухе протекает спокойно.

В случае проведения реакции разложения в герметичной аппаратуре возможен взрыв. Попытка высушить дихромат аммония в герметичном реакторе привела к взрыву и многочисленным человеческим жертвам: в январе 1986 года двое рабочих погибли и 14 пострадали в США при взрыве 900 килограммов дихромата аммония во время сушки.

• Разложение дихромата калия (при 500—600 °С):

$\mathsf{4}{\mathsf{K}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{7}}\mathsf{\to }\mathsf{2}\mathsf{C}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{4}{\mathsf{K}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}\mathsf{r}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}$

• Экзотермическая реакция разложения гидроксида хрома(III) (при 430—1000 °С):

$\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{r}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{\to }\mathsf{C}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

• Разложение оксида хрома (VI):

$\mathsf{4}\mathsf{C}\mathsf{r}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{\to }\mathsf{2}\mathsf{C}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}$

• Восстановление дихромата калия:

${\mathsf{K}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{7}}\mathsf{+}\mathsf{S}\mathsf{\to }{\mathsf{K}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}$

Химические свойства

Относится к группе амфотерных оксидов. В высокодисперсном состоянии растворяется в сильных кислотах с образованием солей хрома(III):

$\mathsf{C}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{\to }\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{r}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

В сильнокислой среде может идти реакция:

$\mathsf{C}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{6}{\mathsf{H}}^{\mathsf{+}}\mathsf{+}\mathsf{9}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{\to }\mathsf{2}\mathsf{[}\mathsf{C}\mathsf{r}\mathsf{(}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}{\mathsf{)}}_{\mathsf{6}}{\mathsf{]}}^{\mathsf{3}\mathsf{+}}$

При сплавлении со щелочами и содой даёт растворимые соли Cr³⁺ (в отсутствие окислителей):

$\mathsf{C}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{K}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{\to }\mathsf{2}\mathsf{K}\mathsf{C}\mathsf{r}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

$\mathsf{C}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{\to }\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{C}\mathsf{r}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}$

Поскольку Cr₂O₃ — соединение хрома в промежуточной степени окисления, в присутствии сильного окислителя в щелочной среде он окисляется до хромата:

$\mathsf{C}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{K}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{\to }\mathsf{2}\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}\mathsf{r}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{K}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}$

а сильные восстановители его восстанавливают:

$\mathsf{C}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{\to }\mathsf{A}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{r}$

Применение

• основной пигмент для зелёной краски
• абразив — компонент полировальных паст (например ГОИ)
• катализатор в ряде органических реакций
• компонент шихт для получения шпинелей и искусственных драгоценных камней
• компонент термитных смесей и других реакций СВС
• компонент ТРТ
• компонент магнезиальных огнеупоров

Токсичность

Оксид хрома (III) токсичен, при попадании на кожу вызывает дерматит, но по токсичности уступает шестивалентному оксиду. В России класс опасности 3, максимальная разовая ПДК в воздухе рабочей зоны 1 мг/м³, аллерген (1998 год).