- Structure
- Nomenclature
- Propriétés
- État physique
- Dureté Mohs
- Poids moléculaire
- Point de fusion
- Densité
- Solubilité
- pH
- Indice de réfraction
- Autres propriétés
- Applications
- Dans l'industrie de la céramique et du verre
- Dans les revêtements industriels
- Dans l'industrie réfractaire
- En construction
- En tant que pigment dans diverses applications
- En bijoux
- En catalyse des réactions chimiques
- Dans la fabrication du chrome
- Sur les matériaux magnétiques
- Innovations récentes
- Références
L' oxyde de chrome (III) ou chromique est un solide vert inorganique formé de métal brûlant du chrome (Cr) dans l'oxygène (O 2), laissant l'état d'oxydation du chrome 3+. Sa formule chimique est Cr 2 O 3. Dans la nature, il se trouve dans le minéral Eskolaite. Aucun dépôt naturel utilisable d'oxyde de chrome (III) n'est connu.
Il peut être préparé notamment par chauffage de Cr 2 O 3 hydraté (Cr 2 O 3, nH 2 O) pour éliminer complètement l' eau. Il est également obtenu en tant que produit de la calcination de l'oxyde de chrome (VI) (CrO 3).
Pigment d'oxyde de chrome (III). FK1954. Source: Wikipédia Commons
Cependant, le meilleur moyen de l'obtenir pur est la décomposition du bichromate d'ammonium (NH 4) 2 Cr 2 O 7 à 200 ºC. Industriellement, il est produit par réduction du bichromate de sodium solide (Na 2 Cr 2 O 7) avec du soufre.
Lorsqu'il est finement divisé, il a une couleur vert vif avec une teinte jaunâtre. Mais si les particules sont plus grosses, elles présentent une teinte bleutée. L'oxyde chromique est le pigment vert le plus stable connu. Sa résistance thermique et chimique en fait un colorant céramique précieux.
Il est utilisé dans les revêtements industriels, les vernis, dans l'industrie de la construction, dans la bijouterie, comme colorant dans les produits cosmétiques ou pharmaceutiques, entre autres applications.
Structure
L'oxyde α-Cr 2 O 3 a la structure de type corindon. Son système cristallin est rhomboédrique hexagonal. Il est isomorphe avec l'α-alumine et l'α-Fe 2 O 3.
L'eskolaite, un minéral naturel d'oxyde de chrome (III), a la structure ci-dessous:
Structure cristalline du minéral Eskolaíta. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ee/Eskolaite_structure.jpg. Source: Wikipédia Commons
Nomenclature
- Oxyde de chrome (III).
- Oxyde de chrome vert.
- Trioxyde de dichrome.
- Sesquioxyde de chrome.
- Chromia.
- Eskolaíta: oxyde de chrome (III) minéral.
- L'hydrate: Cr 2 O 3.nH 2 O (où n ≅ 2) est appelé oxyde de chrome (III) hydraté ou Guignet Green.
Hydrate d'oxyde de chrome (III). W. Oelen. Source: Wikipédia Commons
Propriétés
État physique
Solide cristallin.
Dureté Mohs
9 (ses cristaux sont extrêmement durs).
Poids moléculaire
151,99 g / mol.
Point de fusion
Il fond à 2435 ° C, mais commence à s'évaporer à 2000 ° C, formant des nuages de fumée verte.
Densité
5,22 g / cm 3
Solubilité
Lorsqu'il a été chauffé à des températures élevées, il est pratiquement insoluble dans l'eau (3 microgrammes / L à 20 ° C); insoluble dans les alcools et l'acétone; légèrement soluble dans les acides et les alcalis; sSoluble dans l'acide perchlorique (HClO 4) à 70%, dans lequel il se décompose.
pH
6.
Indice de réfraction
2,551.
Autres propriétés
- S'il est fortement calciné, il devient inerte vis-à-vis des acides et des bases. Sinon Cr 2 O 3 et sa forme hydratée Cr 2 O 3.nH 2 O sont amphotères, se dissolvant facilement dans l'acide pour donner 3+ aqua-ions, et dans un alcali concentré pour former des "chromites".
- Une fois calciné, il est chimiquement résistant aux acides, aux alcalis et aux températures élevées. Il est extrêmement stable au SO 2.
- Il a une résistance exceptionnelle à la lumière du fait que ses cristaux ont une opacité, une forte atténuation UV et une transparence à la lumière visible.
- C'est un matériau extrêmement dur, il peut rayer le quartz, la topaze et le zirconium.
- Son hydrate Cr 2 O 3.nH 2 O (où n ≅ 2) n'a pas de stabilité thermique, son eau d'hydratation limite son applicabilité à moins de 260 ºC. Il a un faible pouvoir colorant et une gamme limitée de nuances.
- Mais ledit hydrate a une teinte bleu-vert très propre et brillante. Il est semi-transparent, présente une faible opacité, une excellente résistance à la lumière et une résistance aux alcalis.
- Le Cr 2 O 3 n'est pas classé comme matière dangereuse et est considéré comme une poudre fine inerte. Il n'est pas soumis aux réglementations internationales de transport.
- Il n'irrite ni la peau ni les muqueuses.
Applications
Dans l'industrie de la céramique et du verre
En raison de sa résistance élevée à la chaleur et aux produits chimiques, le Cr 2 O 3 calciné est utilisé comme colorant ou pigment vitrifiable dans la fabrication des céramiques, des émaux de porcelaine et des mélanges de verre.
Dans les revêtements industriels
La céramique d'oxyde de chrome (III) offre une excellente résistance à la plupart des environnements corrosifs. Tout cela à travers le mécanisme d'exclusion du substrat de l'environnement qui l'entoure.
Pour cette raison, il est utilisé dans les revêtements pour éviter la corrosion de nombreux matériaux, étant appliqué par projection thermique (atomisation ou projection à chaud).
Il est également utilisé comme protection contre l'usure abrasive (lorsque l'enlèvement de matière est causé par des particules se déplaçant sur une surface).
Dans ces cas, l'application d'un revêtement Cr 2 O 3 par dépôt plasma génère une résistance élevée à l'abrasion.
Les deux cas précédents sont utiles, par exemple, dans les moteurs à turbine à gaz de l'industrie aérospatiale.
Dans l'industrie réfractaire
Il est utilisé dans la production de briques résistantes thermiquement et chimiquement, de matériaux de parement et de béton réfractaire à base d'alumine.
En construction
Puisqu'il est extrêmement résistant aux conditions atmosphériques, à la lumière et à la chaleur, il est appliqué comme colorant de roche granulé pour les toits d'asphalte, le béton de ciment, les revêtements industriels de haute qualité pour les extérieurs, les constructions en acier et les revêtements de façade (peintures émulsionnables).
En tant que pigment dans diverses applications
Il résiste aux conditions de vulcanisation et ne se dégrade pas, c'est pourquoi il est utilisé dans la pigmentation du caoutchouc.
Parce qu'il n'est pas toxique, il est utilisé comme pigment pour les jouets, les cosmétiques (en particulier son hydrate), les plastiques, les encres d'imprimerie, les peintures qui entrent en contact avec les produits alimentaires et pharmaceutiques.
Dans l'industrie des pigments, il est utilisé comme matière première pour produire des colorants pénétrants contenant du chrome et dans des pigments à base de phases d'oxydes métalliques mixtes. Il est également utilisé comme colorant de peinture pour les bobines de revêtement.
Son hydrate a une transparence qui permet la formulation de finitions polychromatiques dans l'industrie automobile (finitions métalliques pour automobiles).
En raison de sa caractéristique unique de réfléchir le rayonnement infrarouge (IR) de la même manière que la chlorophylle chez les plantes, sous la lumière infrarouge, il ressemble à du feuillage. Pour cette raison, il est largement utilisé dans les peintures ou revêtements de camouflage pour les applications militaires.
En bijoux
Il est utilisé comme colorant pour les pierres précieuses synthétiques. Lorsque Cr 2 O 3 est introduit sous forme d'impureté dans le réseau cristallin de α-Al 2 O 3, comme dans le rubis minéral semi-précieux, la couleur est rouge au lieu de verte.
Il est également utilisé comme agent de meulage et de polissage pour sa dureté élevée et ses propriétés abrasives.
En catalyse des réactions chimiques
Supporté sur de l'alumine (Al 2 O 3) ou d'autres oxydes, il est utilisé en chimie organique comme catalyseur, par exemple dans l'hydrogénation d'esters ou d'aldéhydes pour former des alcools et dans la cyclisation d'hydrocarbures. Il catalyse la réaction de l'azote (N 2) avec l'hydrogène (H 2) pour former de l'ammoniac (NH 3).
En raison de sa capacité de réduction des oxydes, agissant conjointement avec l'oxyde de chrome (VI), il joue un rôle important dans la déshydrogénation des alcanes avec du CO 2 pour produire du propène et de l'isobutène, car le cycle de désactivation-réactivation du catalyseur est facilement exécutable. Il est également utilisé comme catalyseur en chimie inorganique.
Dans la fabrication du chrome
Il est utilisé dans la production aluminothermique de métal de chrome pur. Pour cela, il doit être chauffé à 1000 ºC afin d'augmenter sa granulométrie.
Préparation du chrome métallique par réduction aluminothermique de l'oxyde de chrome (III). Rando Tuvikene. Source: Wikipédia Commons
Sur les matériaux magnétiques
Il a été ajouté en petites quantités aux matériaux magnétiques dans les bandes audio et vidéo, conférant un effet autonettoyant aux têtes sonores.
Innovations récentes
Des pigments qui ont amélioré la réflectance du proche IR ont été obtenus en dopant des nanoparticules de Cr 2 O 3 avec des sels d'éléments appartenant au groupe des terres rares, comme le lanthane et le praséodyme.
En augmentant la concentration de ces éléments, la réflectance solaire proche infrarouge augmente sans affecter la couleur verte du pigment Cr 2 O 3.
Ceci permet au Cr 2 O 3 dopé d'être classé comme pigment "froid", car il est adapté pour contrôler l'accumulation de chaleur.
Appliqué aux plafonds, aux voitures et aux tissus d'ameublement, entre autres applications, il atteint une réflectance élevée de la lumière infrarouge, ce qui permet de réduire considérablement l'augmentation de la chaleur dans les environnements.
Références
- Cotton, F. Albert et Wilkinson, Geoffrey. (1980). Chimie inorganique avancée. Quatrième édition. John Wiley et fils.
- Kirk-Othmer (1994). Encyclopédie de la technologie chimique. Volume 19. Quatrième édition. John Wiley et fils.
- Encyclopédie Ullmann de chimie industrielle. (1990). Cinquième édition. Volume A7 et A20. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
- Éléments américains. (2019). Oxyde de chrome (III). Récupéré de americanelements.com.
- Bibliothèque nationale de médecine. (2019). Oxyde de chrome (III). Récupéré de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Dorfman, Mitchell R. (2012). Revêtements par projection thermique. In Handbook of Environmental Degradation of Materials. Chapitre 19. Récupéré de sciencedirect.com.
- Takehira, K. et coll. (2004). CO 2 Déshydrogénation du propane sur le catalyseur Cr-MCM-41. In Studies in Surface Science and Catalysis 153. Récupéré de sciencedirect.com.
- Selvam Sangeetha et coll. (2012). Pigments fonctionnels issus de nanoparticules d'oxyde de chrome (III). Colorants et pigments 94 (2012) 548-552. Récupéré de sciencedirect.com.