Chromate et bichromate - Chromate and dichromate

Chromate et bichromate
Chromate-2D-dimensions.png
La structure et la liaison de l'ion dichromate
Modèle boule et bâton de l'anion chromate
Modèle de remplissage d'espace de l'anion dichromate
Noms
Nom IUPAC systématique
Chromate et bichromate
Identifiants
Modèle 3D ( JSmol )
ChEBI
Banque de médicaments
CID PubChem
UNII
  • chromate : InChI=1S/Cr.4O/q;;;2*-1
    Clé : ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N
  • bichromate : InChI=1S/2Cr.7O/q;;;;;;;;2*-1
    Clé : SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N
  • chromate : [O-][Cr](=O)(=O)[O-]
  • bichromate : O=[Cr](=O)([O-])O[Cr](=O)(=O)[O-]
Propriétés
CrO2−
4
et Cr
2
O2−
7
Masse molaire 115,994 g mol -1 et 215,988 g mol -1
Acide conjugué Acide chromique
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa).
Références de l'infobox

Les sels de chromate contiennent l'anion chromate, CrO2−
4
. Les sels de dichromate contiennent l'anion dichromate, Cr
2
O2−
7
. Ce sont des oxyanions de chrome à l' état d'oxydation 6+ et des agents oxydants modérément forts . Dans une solution aqueuse , les ions chromate et dichromate peuvent être interconvertibles.

Propriétés chimiques

Les chromates réagissent avec le peroxyde d' hydrogène , donnant des produits dans lesquels le peroxyde , O2−
2
, remplace un ou plusieurs atomes d'oxygène. En solution acide, le complexe peroxo bleu instable Chromium(VI) oxyde peroxyde , CrO(O 2 ) 2 , est formé; c'est une molécule covalente non chargée , qui peut être extraite en éther . L'ajout de pyridine entraîne la formation du complexe CrO(O 2 ) 2 py plus stable .

Propriétés acido-basiques

Diagramme de prédominance pour le chromate

En solution aqueuse, les anions chromate et dichromate existent en équilibre chimique .

CrO2−
4
+ 2 H +Cr
2
O2−
7
+ H 2 O

Le diagramme de prédominance montre que la position de l'équilibre dépend à la fois du pH et de la concentration analytique en chrome. L'ion chromate est l'espèce prédominante dans les solutions alcalines, mais le dichromate peut devenir l'ion prédominant dans les solutions acides.

D'autres réactions de condensation peuvent se produire dans une solution fortement acide avec formation de trichromates , Cr
3
O2−
10
, et les tétrachromates , Cr
4
O2−
13
. Tous les polyoxyanions de chrome(VI) ont des structures constituées d' unités tétraédriques CrO 4 partageant des coins.

L'ion chromate d'hydrogène, HCrO 4 , est un acide faible :

HCRO
4
CrO2−
4
+H + ;      p K a  5,9 ≈

Il est également en équilibre avec l'ion dichromate :

HCRO
4
Cr
2
O2−
7
+ H 2 O

Cet équilibre n'implique pas de changement dans la concentration en ions hydrogène, ce qui prédirait que l'équilibre est indépendant du pH. La ligne rouge sur le diagramme de prédominance n'est pas tout à fait horizontale en raison de l'équilibre simultané avec l'ion chromate. L'ion chromate d'hydrogène peut être protoné, avec formation d' acide chromique moléculaire , H 2 CrO 4 , mais le p K a pour l'équilibre

H 2 CrO 4HCrO
4
+ H +

n'est pas bien caractérisé. Les valeurs rapportées varient entre environ -0,8 et 1,6.

L'ion bichromate est une base un peu plus faible que l'ion chromate :

HCR
2
O
7
Cr
2
O2−
7
+ H + ,      p K  = 1,18

La valeur p K de cette réaction montre qu'elle peut être ignorée à pH > 4.

Propriétés d'oxydoréduction

Les ions chromate et dichromate sont des agents oxydants assez forts . Généralement, trois électrons sont ajoutés à un atome de chrome, le réduisant à l'état d'oxydation +3. En solution acide, l'ion Cr 3+ aquaté est produit.

Cr
2
O2−
7
+ 14 H + + e 6 - → 2 Cr 3+ + 7 H 2 O ε 0  = 1,33 V     

En solution alcaline, de l'hydroxyde de chrome (III) est produit. Le potentiel redox montre que les chromates sont un oxydant plus faible en solution alcaline qu'en solution acide.

CrO2−
4
+ 4H
2
O
+ 3 e Cr(OH)
3
+ 5 OH
      ε 0  = -0,13 V

Applications

Environ 136 000 tonnes (150 000 tonnes) de chrome hexavalent , principalement du bichromate de sodium, ont été produites en 1985. Les chromates et les bichromates sont utilisés dans le chromage pour protéger les métaux de la corrosion et améliorer l'adhérence de la peinture. Les sels de chromate et de dichromate de métaux lourds , les lanthanides et les métaux alcalino-terreux ne sont que très peu solubles dans l'eau et sont donc utilisés comme pigments. Le pigment jaune de chrome contenant du plomb a été utilisé pendant très longtemps avant que les réglementations environnementales ne découragent son utilisation. Lorsqu'ils sont utilisés comme agents oxydants ou titrants dans une réaction chimique redox , les chromates et les dichromates se transforment en chrome trivalent, Cr 3+ , dont les sels ont généralement une couleur bleu-vert distinctement différente.

Occurrence naturelle et production

Spécimen de crocoïte de la mine de plomb rouge, Tasmanie , Australie

Le minerai de chrome primaire est la chromite d' oxyde métallique mixte , FeCr 2 O 4 , que l'on trouve sous forme de cristaux ou de granules noirs métalliques cassants. Le minerai de chromite est chauffé avec un mélange de carbonate de calcium et de carbonate de sodium en présence d'air. Le chrome est oxydé en forme hexavalente, tandis que le fer forme de l'oxyde de fer (III), Fe 2 O 3 :

4 FeCr 2 O 4 + 8 Na 2 CO 3 + 7 O 2 → 8 Na 2 CrO 4 + 2 Fe 2 O 3 + 8 CO 2

La lixiviation ultérieure de ce matériau à des températures plus élevées dissout les chromates, laissant un résidu d'oxyde de fer insoluble. Normalement, la solution de chromate est encore traitée pour fabriquer du chrome métallique, mais un sel de chromate peut être obtenu directement à partir de la liqueur.

Les minéraux contenant du chromate sont rares. La crocoïte , PbCrO 4 , qui peut se présenter sous forme de longs cristaux rouges spectaculaires, est le minéral de chromate le plus couramment trouvé. Des minéraux rares de chromate de potassium et des composés apparentés se trouvent dans le désert d'Atacama . Parmi eux se trouve la lópezite – le seul minéral dichromate connu.

Toxicité

Tous les composés du chrome hexavalent sont toxiques (en raison de leur pouvoir oxydant) et cancérigènes ( CIRC Groupe 1 ), surtout s'ils sont en suspension dans l'air et par inhalation où ils provoquent le cancer du poumon . Des associations positives ont également été observées entre l'exposition aux composés du chrome (VI) et le cancer du nez et des sinus nasaux . L'utilisation de composés de chromate dans les produits manufacturés est limitée dans l'UE (et par communauté de marché dans le reste du monde) par la directive du Parlement européen sur la directive sur la restriction des substances dangereuses (RoHS) (2002/95/CE) .

Voir également

Remarques

Les références

Liens externes