Біхромат калію

Дихрома́т ка́лію, ка́лій дихрома́т — неорганічна сполука, калієва сіль ряду дихроматів складу K₂Cr₂O₇. Речовина є помаранчево-червоними кристалами із гірким смаком і великою токсичністю. В природі знаходиться у вигляді рідкісного мінералу лопециту. Проявляє сильні окисні властивості.

Дихромат калію
Назва за IUPAC	калій дихромат
Інші назви	біхромат калію, калій гептаоксидодихромат, хромпік (технічна назва)
Ідентифікатори
Номер CAS	7778-50-9
Номер EINECS	231-906-6
KEGG	C15227
Назва MeSH	D01.220.150.650 і D01.745.650
ChEBI	53444
RTECS	HX7680000
SMILES	[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr](=O)(=O)[O-].[K+].[K+]^[1]
InChI	InChI=1S/2Cr.2K.7O/q;;2*+1;;;;;;2*-1
Властивості
Молекулярна формула	K2Cr2O7
Молярна маса	294,185 г/моль
Зовнішній вигляд	помаранчево-червоні кристали
Густина	2,68 г/см³
Тпл	398 °C
Ткип	~500 °C (розкл.)
Розчинність (вода)	15,1 г/100 г
Термохімія
Ст. ентальпія утворення ΔfH^o 298	-2033 кДж/моль
Ст. ентропія S^o 298	291,2 Дж/(моль·K)
Теплоємність, c^o p	219,7 Дж/(моль·K)
Пов'язані речовини
Інші аніони	хромат калію
Інші катіони
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Примітки картки

Застосовується у виготовленні піротехніки, сірників, фотоплівки, пігментів і барвників. Як ефективний окисник використовується в органічному синтезі, а також у складі хромової суміші для миття лабораторного посуду.

Фізичні властивості

Дихромат калію добре розчиняється у воді, рідкому діоксиді сірки, POCl₃, погано розчиняється в аміаці, у спиртах.

Розчинність дихромату калію у воді (у відсотках)

0 °C	10 °C	20 °C	25 °C	30 °C	40 °C	50 °C	60 °C	70 °C	80 °C	90 °C	100 °C
4,30	7,12	10,9	13,1	15,5	20,8	26,3	31,7	36,9	41,5	45,5	48,9

За звичайних умов дихромат перебуває в α-модифікації — у вигляді триклинних кристалів. За температури вище 241,6 °C α-модифікація переходить у β-форму (моноклинні кристали).

Отримання

Дихромат калію синтезують взаємодією гарячих концентрованих розчинів хлориду калію і :

${\displaystyle \mathrm {2KCl+Na_{2}Cr_{2}O_{7}\longrightarrow K_{2}Cr_{2}O_{7}+2NaCl} }$

Оскільки дихромат калію є найменш розчинним із солей, що беруть участь в реакції та утворюються, він першим кристалізуватиметься з розчину.

Іншим способом є добування дихромату з хромових руд, що містять оксид хрому(III). На першій стадії метод полягає у прожарюванні суміші оксиду хрому та карбонатом калію (або гідроксидом калію) із доступом кисню:

${\displaystyle \mathrm {Cr_{2}O_{3}+K_{2}CO_{3}+O_{2}{\xrightarrow {t}}\ 4K_{2}Cr_{2}O_{7}+CO_{2}} }$

Згодом утворений хромат калію переводиться у підкислений розчин, де він утворює дихромат:

${\displaystyle \mathrm {2CrO_{4}^{2-}+2H^{+}\rightleftarrows Cr_{2}O_{7}^{2-}+H_{2}O} }$

Хімічні властивості

Дихромат калію калію розкладається при нагріванні вище за 500 °C:

${\displaystyle \mathrm {4K_{2}Cr_{2}O_{7}{\xrightarrow {500-600^{C}}}\ 4K_{2}CrO_{4}+2Cr_{2}O_{3}+3O_{2}} }$

У водних розчинах дихромат частково гідролізується, утворюючи іон HCrO₄^-:

${\displaystyle \mathrm {Cr_{2}O_{7}^{2-}+H_{2}O\rightleftarrows 2HCrO_{4}^{-}} }$

В концентрованих розчинах дихромату калію, доведених до кипіння, утворюються поліхромати складу K₂Cr_nO_3n+1: трихромат калію K₂Cr₃O₁₀ і тетрахромат калію K₂Cr₄O₁₃.

Дихромат калію розкладається концентрованою сульфатною кислотою та галідними кислотами, наприклад, хлоридною:

${\displaystyle \mathrm {K_{2}Cr_{2}O_{7}+H_{2}SO_{4(conc.)}{\xrightarrow {90^{o}C}}\ KHSO_{4}+CrO_{3}\downarrow \ +H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {K_{2}Cr_{2}O_{7}+14HCl_{(conc.)}\longrightarrow 2KCl+2CrCl_{3}+3Cl_{2}+7H_{2}O} }$

Частково розкладається лугами:

${\displaystyle \mathrm {K_{2}Cr_{2}O_{7}+2KOH\longrightarrow 2K_{2}CrO_{4}+H_{2}O} }$

Дихромат калію є надзвичайно сильним окисником, як у розчинах, так і при спіканні.

${\displaystyle \mathrm {K_{2}Cr_{2}O_{7}+6KI+7H_{2}SO_{4}\longrightarrow Cr_{2}(SO_{4})_{3}+3I_{2}\downarrow \ +4K_{2}SO_{4}+7H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {K_{2}Cr_{2}O_{7}+3H_{2}S+4H_{2}SO_{4}\longrightarrow Cr_{2}(SO_{4})_{3}+3S\downarrow \ +K_{2}SO_{4}+7H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {K_{2}Cr_{2}O_{7}+3KNO_{2}+4H_{2}SO_{4}\longrightarrow Cr_{2}(SO_{4})_{3}+3KNO_{3}+K_{2}SO_{4}+4H_{2}O} }$

Він ефективно окиснює органічні сполуки:

${\displaystyle \mathrm {K_{2}Cr_{2}O_{7}+3C_{2}H_{5}OH+8HCl{\xrightarrow {boiling}}\ 3CH_{3}CHO+2CrCl_{3}+2KCl+7H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {8K_{2}Cr_{2}O_{7}+C_{12}H_{22}O_{11}{\xrightarrow {120-450^{o}C}}8Cr_{2}O_{3}+8K_{2}CO_{3}+4CO_{2}+11H_{2}O} }$

За високих температур дихромат відновлюється алюмінієм, коксом, воднем, а також сіркою:

${\displaystyle \mathrm {K_{2}Cr_{2}O_{7}+4Al{\xrightarrow {800-900^{o}C}}\ 2Cr+2KAlO_{2}+Al_{2}O_{3}} }$

${\displaystyle \mathrm {K_{2}Cr_{2}O_{7}+2C{\xrightarrow {800^{o}C}}\ Cr_{2}O_{3}+K_{2}CO_{3}+CO} }$

${\displaystyle \mathrm {K_{2}Cr_{2}O_{7}+3H_{2}{\xrightarrow {500^{o}C}}\ Cr_{2}O_{3}+2KOH+2H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {K_{2}Cr_{2}O_{7}+3S{\xrightarrow {800-1000^{o}C}}\ Cr_{2}O_{3}+K_{2}SO_{4}} }$

При взаємодії у кислому розчині із концентрованим пероксидом водню утворюється перекисний координаційний комплекс складу CrO₅·H₂O, забарвлений у синій колір:

${\displaystyle \mathrm {K_{2}Cr_{2}O_{7}+4H_{2}O_{2}+H_{2}SO_{4}\longrightarrow 2[Cr(H_{2}O)O(O_{2}^{2-})_{2}]+K_{2}SO_{4}+3H_{2}O} }$

Токсичність

Дихромат калію є надзвичайно токсичною речовиною. Потенційна летальна доза для людини коливається в межах 50—500 мг/кг маси тіла.

Контакт дихромату зі шкірою може залишать почервоніння, опіки; при його вдиханні з'являється утруднене дихання, кашель, печіння в горлі. Потрапляючи до організму через стравохід дихромат спричинить нудоту, болі в животі, діарею.

У випадку вдихання пари дихромату калію необхідно дати доступ свіжому повітрю, можливо знадобиться проведення штучного дихання. При потраплянні речовини на шкіру і в очі необхідно промити місце великою кількістю води; якщо дихроматом забруднено одяг, його слід зняти і промити шкіру ще раз. Після проковтування дихромату треба промити ротову порожнину і випити кілька склянок води, далі очікувати на медичну допомогу. Забороняється викликати блювоту.

Застосування

Дихромат калію є сильним окисником, тому його широко використовують у виготовленні піротехніки, сірників; він є окисником в органічному синтезі і компонентом так званої хромової суміші, яка застосовується для миття лабораторного посуду.

Дихромат використовується у виробництві фотоплівок, пігментів і барвників, інгібіторів корозії металу.

Див. також

• Хромат калію
• Хромова суміш

Примітки

1. POTASSIUM DICHROMATE
   d:Track:Q278487
2. CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide. — 86th. — Boca Raton (FL) : CRC Press, 2005. — 2656 p. — . (англ.)
3. Potassium Dichromate — PubChem Compound Database [ 21 серпня 2015 у Wayback Machine.] (англ.)

Джерела

• CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide. — 86th. — Boca Raton (FL) : CRC Press, 2005. — 2656 p. — . (англ.)
• Patnaik P. Handbook of Inorganic Chemicals. — McGraw-Hill, 2003. — 1086 p. — . (англ.)
• Lange's Handbook of Chemistry / John A. Dean. — 15th. — New York : McGraw-Hill, 1999. — . (англ.)
• Halstenberg J., Knopf H., Schmidt P. Chromium Compounds // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. — 6th. — Weinheim : Wiley-VCH, 2005. — P. 22-23. — DOI:10.1002/14356007.a07_067. (англ.)
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия: Химия металлов / Под ред. В. И. Спицына. — М. : «Мир», 1972. — Т. 2. — 871 с. (рос.)
• Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ / Под ред. Р. А. Лидина. — 3-е. — М. : «Химия», 2000. — 480 с. — . (рос.)