CHROMATE DE ZINC: STRUCTURE, PROPRIÉTÉS, OBTENTION, UTILISATIONS - CHIMIE - 2025

Le chromate de zinc ou chromate de zinc est un composé inorganique constitué des éléments zinc (Zn), chrome (Cr) et oxygène (O). Il contient les ions Zn ²⁺ et CrO ₄ ^2-. Sa formule chimique est ZnCrO ₄.

Le terme `` chromate de zinc '' sert dans le commerce à désigner trois composés de structure moléculaire différente: (a) le chromate de zinc lui-même ZnCrO ₄, (b) le chromate de zinc basique ZnCrO ₄ • 4Zn (OH) ₂, et (c) le chromate basique de zinc et de potassium 3ZnCrO ₄ • Zn (OH) ₂ • K ₂ CrO ₄ • 2H ₂ O.

Structure de chromate de zinc. Auteur: Marilú Stea.

Il est principalement utilisé dans les peintures ou les apprêts qui protègent les métaux de la corrosion. Pour cela, il est mélangé à des peintures, vernis et polymères qui sont ensuite appliqués à la surface des métaux.

Il est également utilisé dans les finitions décoratives et protectrices réalisées avec d'autres chromates et acides recouvrant divers objets tels que des outils. Il sert également à conserver la conductivité électrique des pièces métalliques.

Il est utilisé comme catalyseur dans les réactions d'hydrogénation (ajout d'hydrogène) dans les composés organiques. Il fait partie des pigments autrefois utilisés dans les peintures artistiques.

C'est un matériau qui cause le cancer et c'est parce que le chromate a du chrome à l'état d'oxydation +6.

Structure

Le chromate de zinc ZnCrO ₄ est un composé jaune. Auteur: Marilú Stea.

Le chromate de zinc est un composé ionique formé par le cation zinc Zn ²⁺ et l'anion chromate CrO ₄ ^2-. Ce dernier est composé de chrome de valence +6 (chrome hexavalent, Cr ⁶⁺) et de quatre atomes d'oxygène à l'état d'oxydation -2.

L'ion Zn ²⁺ a la structure électronique suivante:

1s ², 2s ² 2p ⁶, 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰.

Pour sa part, le chrome hexavalent a la conformation suivante dans ses orbitales électroniques:

1s ², 2s ² 2p ⁶, 3s ² 3p ⁶.

Les deux structures sont très stables puisque les orbitales sont complètes.

Nomenclature

• Chromate de zinc
• Sel de zinc d'acide chromique
• Jaune de zinc (bien que ce terme fasse également référence à d'autres composés contenant du ZnCrO ₄).

Propriétés

État physique

Solide cristallin jaune citron ou jaune. Cristaux sous forme de prismes.

Poids moléculaire

181,4 g / mol

Point de fusion

316 ºC

Densité

3,40 g / cm ³

Solubilité

Faiblement soluble dans l'eau: 3,08 g / 100 g de H ₂ O. Il se dissout facilement dans les acides et dans l'ammoniaque liquide. Insoluble dans l'acétone.

pH

Selon certaines sources, ses solutions aqueuses sont acides.

Propriétés chimiques

C'est un composé fortement oxydant, donc il peut réagir avec les agents réducteurs, générant de la chaleur. Parmi les substances avec lesquelles il peut réagir, il y a des substances organiques, telles que les cyanures, les esters et les thiocyanates. Il peut également attaquer certains métaux.

En solution aqueuse, l'ion chromate présente divers équilibres en fonction du pH et formant différentes espèces.

Espèces formées de chromate

Au-dessus de pH 6, l'ion chromate CrO ₄ ^2- (de couleur jaune) est présent; entre pH 2 et pH 6 l'ion HCrO ₄ ^- et le bichromate Cr ₂ O ₇ ^2- (couleur rouge orangé) sont en équilibre; à un pH inférieur à 1, l'espèce principale est H ₂ CrO ₄.

Lorsque le cation zinc (II) est ajouté à ces solutions aqueuses, le ZnCrO ₄ précipite.

Les soldes sont les suivants:

HCrO ₄ ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ⁺

H ₂ CrO ₄ ⇔ HCrO ₄ ^- + H ⁺

Cr ₂ O ₇ ^2- + H ₂ O ⇔ 2 HCrO ₄ ^-

Dans le milieu de base, ce qui suit se produit:

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

HCrO ₄ ^- + OH ^- ⇔ CrO ₄ ^2- + H ₂ O

Le ZnCrO ₄ ne réagit pas rapidement avec l'air ou l'eau.

Obtention

Il peut être produit par réaction d'une boue aqueuse d'oxyde de zinc ou d'hydroxyde de zinc avec un sel de chromate dissous, puis neutralisation.

Industriellement, le procédé Cronak est utilisé, dans lequel le zinc métallique est immergé dans une solution de bichromate de sodium (Na ₂ Cr ₂ O ₇) et d'acide sulfurique (H ₂ SO ₄).

Il peut également être préparé en le précipitant à partir de solutions contenant des sels de zinc et de chromate dissous:

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

Applications

En protection métallique

Dans l'industrie métallurgique, il est principalement utilisé dans les peintures de base (peinture préparatoire ou revêtement initial) appliquées sur les métaux, auxquels il apporte une résistance à la corrosion.

Il est utilisé comme pigment dans les peintures et vernis, étant inséré dans la matrice d'un polymère organique.

Ce type de peinture est appliqué sur les pipelines, les pétroliers, les structures en acier telles que les ponts, les tours de transmission de puissance et les pièces automobiles pour empêcher la corrosion.

Les structures en acier des ponts sont peintes avec une base de chromate de zinc avant la peinture finale pour les protéger de la corrosion. Auteur: オ ギ ク ボ マ ン サ ク. Source: Pixabay.

Passivation

On la trouve également protégeant des composants métalliques zingués qui ont été passivés à l'aide de chromates de métaux alcalins. La passivation consiste en la perte de réactivité chimique dans certaines conditions environnementales.

Ces revêtements servent également de finitions décoratives et de conserver la conductivité électrique. Ils sont couramment appliqués aux objets du quotidien tels que les outils et peuvent être reconnus par leur couleur jaune.

Certains outils sont recouverts de chromate de zinc. Auteur: Duk. Source: Wikimedia Commons.

Comment ça marche

Certains chercheurs ont découvert que la protection du chromate de zinc contre la corrosion des métaux pourrait être due au fait qu'il inhibe la croissance fongique. De cette manière, il empêche la détérioration du revêtement de peinture anticorrosion.

D'autres études indiquent que l'effet anticorrosion pourrait être dû au fait que le composé accélère la formation d'oxydes protecteurs sur les métaux.

Primaire anticorrosion au chromate de zinc pour la protection des surfaces métalliques. 水水 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Source: Wikimedia Commons.

En catalyse des réactions

Ce composé a été utilisé comme catalyseur dans diverses réactions chimiques, telles que l'hydrogénation de monoxyde de carbone (CO) pour obtenir du méthanol (CH ₃ OH).

Les esters peuvent être convertis en alcools primaires par hydrogénation, en utilisant ce composé pour accélérer la réaction.

Selon certains chercheurs, son action catalytique est due au fait que le solide ne présente pas de structure stoechiométrique, c'est-à-dire qu'il s'écarte de sa formule ZnCrO ₄ et est plutôt:

Zn _1-x Cr _2-x O ₄

Cela implique qu'il existe des défauts dans la structure qui favorisent énergiquement la catalyse.

Autres applications

On le trouve dans certains colorants huileux, il est utilisé pour l'impression, c'est un agent de traitement de surface, il est appliqué dans les revêtements de sol et c'est un réactif dans les laboratoires de chimie.

Utilisations abandonnées

Depuis les années 1940, un dérivé de ZnCrO ₄, le chromate de zinc et de cuivre, est utilisé comme fongicide foliaire pour les plants de pommes de terre.

Plants de pommes de terre. Auteur: Dirk (Beeki®) Schumacher. Source: Pixabay.

Cette utilisation a depuis été abandonnée en raison de la toxicité et des effets nocifs du composé.

Dans les peintures artistiques du XIXe siècle, on a trouvé la présence d'un sel complexe de chromate de zinc, 4ZnCrO ₄ • K ₂ O • 3H ₂ O (zinc hydraté et chromate de potassium), qui est un pigment jaune appelé jaune citron.

Des risques

Bien qu'il ne soit pas combustible, lorsqu'il est chauffé, il émet des gaz toxiques. Peut exploser en cas de contact avec des agents réducteurs ou des matières organiques.

La poussière irrite les yeux et la peau, provoquant une réaction allergique. L'inhalation provoque une irritation du nez et de la gorge. Il affecte les poumons, provoque un essoufflement, une bronchite, une pneumonie et de l'asthme.

Son ingestion affecte le tube digestif, le foie, les reins, le système nerveux central, produit un collapsus circulatoire et endommage le système immunitaire.

Générateur de cancer

C'est un cancérigène confirmé, augmente le risque de cancer du poumon et des fosses nasales. Il est toxique pour les cellules (cytotoxique) et endommage également les chromosomes (génotoxique).

Le chromate de zinc provoque le cancer des poumons et des voies respiratoires. Auteur: OpenClipart-Vectors. Source: Pixabay.

Il a été déterminé que la toxicité et la cancérogénicité de ce composé sont principalement causées par l'action du chrome à l'état d'oxydation +6. Cependant, la présence de zinc donne au produit une insolubilité et cela influence également les dommages qu'il produit.

Effets sur l'environnement

Il est très toxique pour les animaux et la vie aquatique, provoquant des effets nocifs qui durent dans le temps. Ce produit chimique peut se bioaccumuler tout au long de la chaîne alimentaire.

Pour toutes ces raisons, les procédés faisant intervenir les chromates (chrome hexavalent) sont réglementés par les organisations sanitaires mondiales et remplacés par des techniques alternatives sans cet ion.

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