สารประกอบโครเมียม
สารประกอบโครเมียมคือสารประกอบที่มีธาตุโครเมียม (Cr) โครเมียมเป็นสมาชิกของหมู่ที่ 6ของโลหะทรานซิชันสถานะ +3 และ +6 พบได้บ่อยที่สุดในสารประกอบโครเมียม รองลงมาคือ +2 ประจุ +1, +4 และ +5 สำหรับโครเมียมนั้นหายาก แต่ก็มีอยู่บ้างเป็นครั้งคราว[ 3 ] [ 4 ]
สถานะออกซิเดชันทั่วไป
| สถานะออกซิเดชัน[หมายเหตุ 1 ] [ 4 ] | |
|---|---|
| −4 (d 10 ) | Na [Cr(CO) ] [ 5 ] |
| −2 (d 8 ) | นา [Cr(CO) ] |
| −1 (d 7 ) | นา [Cr (CO) ] |
| 0 (d 6 ) | Cr(Cชั่วโมง ) |
| +1 (d 5 ) | เค [Cr(CN)ไม่] |
| +2 (d 4 ) | CrCl |
| +3 (d 3 ) | CrCl |
| +4 (d 2 ) | เค CrF |
| +5 (d 1 ) | เค Cr(O ) |
| +6 (d 0 ) | เค CrO |
โครเมียม(0)
สารประกอบเชิงซ้อน Cr(0) หลายชนิดเป็นที่รู้จัก สารประกอบบิส(เบนซีน)โครเมียมและโครเมียมเฮกซาคาร์บอนิลเป็นสารประกอบเด่นในเคมีออร์กาโนโครเมียม
โครเมียม(II)
สารประกอบโครเมียม(II) พบได้ไม่บ่อยนัก ส่วนหนึ่งเป็นเพราะมันเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันกลายเป็นอนุพันธ์โครเมียม(III) ได้ง่ายในอากาศโครเมียม(II) คลอไรด์CrCl ที่เสถียรในน้ำซึ่งสามารถสร้างได้โดยการลดโครเมียม(III) คลอไรด์ด้วยสังกะสี สารละลายสีฟ้าสดใสที่ได้จากการละลายโครเมียม(II) คลอไรด์จะคงตัวที่ค่า pHเป็นกลาง [ 6 ]สารประกอบโครเมียม(II) ที่น่าสนใจอื่นๆ ได้แก่โครเมียม(II) ออกไซด์CrOและโครเมียม(II) ซัลเฟตCrSOโครเมียม(II) คาร์บอกซิเลตหลายชนิดเป็นที่รู้จักโครเมียม(II) อะซิเตต(Cr(OCCH)) ค่อนข้างมีชื่อเสียง มีพันธะสี่เท่าCr -Cr [ 7 ]
โครเมียม(III)
สารประกอบโครเมียม(III) จำนวนมากเป็นที่รู้จัก เช่นโครเมียม(III) ไนเตรตโครเมียม(III) อะซิเตตและโครเมียม(III) ออกไซด์ [ 8 ] โครเมียม (III) สามารถได้มาจากการละลายโครเมียมธาตุในกรด เช่นกรดไฮโดรคลอริกหรือกรดซัลฟิวริก แต่ก็สามารถเกิดขึ้น ได้ จากการรีดิวซ์โครเมียม(VI )โดยไซโตโครมc7 [ 9 ] Cr 3+ไอออนนี้มีรัศมีใกล้เคียงกัน (63 pm ) กับAl 3+ (รัศมี 50 pm) และสามารถใช้แทนกันได้ในสารประกอบบาง ชนิด เช่น ในโครมอลัมและสารส้ม
โครเมียม(III) มีแนวโน้มที่จะเกิด สารประกอบ เชิงซ้อนแบบทรงแปดเหลี่ยมโครเมียม(III) คลอไรด์ไฮเดรต ที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์คือสารประกอบเชิงซ้อนสีเขียวเข้ม[CrCl (H O) ]Cl[CrCl(H)สีเขียวอ่อน O) ]Clและสีม่วง[Cr(H O) ]Clหากโครเมียม(III) คลอไรด์สีม่วง ปราศจากน้ำ [ 10 ] ละลายในน้ำ สารละลายสีม่วงจะเปลี่ยนเป็นสีเขียวหลังจากนั้นสักพัก เนื่องจากคลอไรด์ในทรงกลมการประสานงานถูกแทนที่ด้วยน้ำ ปฏิกิริยาประเภทนี้ยังพบได้ในสารละลายของโครเมียมอะลัมและเกลือโครเมียม(III) ที่ละลายน้ำได้อื่นๆแบบเตตระเฮดรัลของโครเมียม(III) ได้รับการรายงานสำหรับแอ น ไอออน Kegginที่มี Cr เป็นศูนย์กลาง[α-CrWO]5– [ 11 ]
โครเมียม(III) ไฮดรอกไซด์ (Cr(OH) ) เป็นสารแอมโฟเทอริกละลายในสารละลายกรดเพื่อสร้าง[Cr(H₂O] O) ] 3+และในสารละลายพื้นฐานเพื่อสร้าง[Cr(OH) (H O) ] −[ 12 ]มันถูกทำให้แห้งโดยการให้ความร้อนเพื่อสร้างโครเมียม(III) ออกไซด์สีเขียว (Cr O ซึ่งเป็นออกไซด์ที่เสถียรที่มีโครงสร้างผลึกเหมือนกับคอรันดัม [ 6 ]
โครเมียม(VI)
สารประกอบโครเมียม(VI)เป็นสารออกซิไดซ์ที่ค่า pH ต่ำหรือเป็นกลาง ไอออนโครเมต ( CrO 2− ) และ ไอออน ไดโครเมต (Cr O 2− ) เป็นไอออนหลักในสถานะออกซิเดชันนี้ ไอออนเหล่านี้อยู่ในสภาวะสมดุลซึ่งกำหนดโดยค่า pH:
- 2 [CrO ] 2− + 2 H + ⇌ [Cr O ] 2− + H O
สารประกอบโครเมียม(VI) ออกซีฮาไลด์ก็เป็นที่รู้จักเช่นกัน ได้แก่โครมิลฟลูออไรด์ (CrO₂F₂ และโครมิลคลอไรด์ ( CrO₂ Cl ). [ 6 ] อย่างไรก็ตาม แม้จะมีการอ้างที่ผิดพลาดหลายประการโครเมียมเฮกซาฟลูออไรด์(รวมถึงเฮกซาเฮไลด์ที่สูงกว่าทั้งหมด) ก็ยังคงไม่เป็นที่รู้จัก ณ ปี 2020 [ 13 ]
โซเดียมโครเมตผลิตในระดับอุตสาหกรรมโดยการคั่ว แร่ โครไมต์ด้วยโซเดียมคาร์บอเนต แบบออกซิเดชัน การเปลี่ยนแปลงสมดุลจะสังเกตได้จากการเปลี่ยนจากสีเหลือง (โครเมต) เป็นสีส้ม (ไดโครเมต) เช่น เมื่อเติมกรดลงในสารละลายโพแทสเซียมโครเมต ที่เป็นกลาง ที่ค่า pH ต่ำลงไปอีก การควบแน่นเพิ่มเติมเพื่อ สร้างออกซิ แอนไอออนของโครเมียม ที่ซับซ้อนกว่าก็เป็นไปได้
ทั้งไอออนโครเมตและไดโครเมตต่างก็เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงที่ค่า pH ต่ำ: [ 6 ]
- ครี O 2− + 14H O ++ 6 e − → 2 Cr 3++ 21 น. O(ε= 1.33 V)
อย่างไรก็ตาม พวกมันจะออกซิไดซ์ในระดับปานกลางที่ค่า pH สูงเท่านั้น: [ 6 ]
- CrO 2− + 4 H O+ 3 e−→Cr(OH) + 5OH −(ε = −0.13 V)
สามารถตรวจจับสารประกอบโครเมียม(VI) ในสารละลายได้โดยการเติม สารละลาย ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ที่เป็นกรด จะเกิดโครเมียม(VI) เปอร์ออกไซด์สีน้ำเงินเข้มที่ไม่เสถียร(CrO₅ CrO₄ ·หรือ[ 6 ]
กรดโครมิกมีสูตรสมมุติฐานคือH CrOเป็นสารเคมีที่มีการอธิบายอย่างคลุมเครือ แม้ว่าจะมีโครเมตและไดโครเมตที่มีคุณสมบัติที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนอยู่มากมายก็ตาม เช่นโครเมียม(VI) ออกไซด์CrOซึ่งเป็นกรดแอนไฮไดรด์ของกรดโครมิก จำหน่ายในอุตสาหกรรมในชื่อ "กรดโครมิก" [ 6 ]สามารถผลิตได้โดยการผสมกรดซัลฟิวริกกับไดโครเมตและเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง
สถานะออกซิเดชันอื่นๆ
สารประกอบของโครเมียม(V) ค่อนข้างหายาก สถานะออกซิเดชัน +5 พบได้ในสารประกอบเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้น แต่เป็นสารตัวกลางในปฏิกิริยาหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการออกซิเดชันโดยโครเมต สารประกอบไบนารีเพียงชนิดเดียวคือโครเมียม(V) ฟลูออไรด์ (CrF₅ ซึ่งระเหยง่าย ของแข็งสีแดงนี้มีจุดหลอมเหลว 30 °C และจุดเดือด 117 °C สามารถเตรียมได้โดยการทำปฏิกิริยาระหว่างโลหะโครเมียมกับฟลูออรีนที่อุณหภูมิ 400 °C และความดัน 200 บาร์
เพอร์ออกโซโครเมต(V) เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของสถานะออกซิเดชัน +5 โพแทสเซียมเพอร์ออก โซโครเมต (K [Cr(O ) ]) ถูกสร้างขึ้นโดยการทำปฏิกิริยาระหว่างโพแทสเซียมโครเมตกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่อุณหภูมิต่ำ สารประกอบสีน้ำตาลแดงนี้มีเสถียรภาพที่อุณหภูมิห้อง แต่จะสลายตัวโดยธรรมชาติที่อุณหภูมิ 150–170 °C [ 14 ]
ผิดปกติ กรดไฮด รอกซีตติย ภูมิ จะลดโซเดียมโครเมต (VI) ให้เป็นโครมิล (V) คาร์บอกซิเลต เช่น[ 15 ]
สารประกอบของโครเมียม(IV) พบได้บ่อยกว่าสารประกอบของโครเมียม(V) เล็กน้อย สารประกอบเตตระฮาไลด์ , CrCl₄ และ CrBr₄ ผลิตได้โดยการนำสารประกอบไตรฮาไลด์ ( CrX₃) ) กับฮาโลเจนที่สอดคล้องกันที่อุณหภูมิสูงขึ้น สารประกอบดังกล่าวไวต่อปฏิกิริยาการกระจายตัวและไม่เสถียรในน้ำ สารประกอบอินทรีย์ที่มีสถานะ Cr(IV) เช่น โครเมียมเตตระทีทอกไซด์ก็เป็นที่รู้จักเช่นกัน [ 16 ]
สารประกอบโครเมียม(I) ส่วนใหญ่ได้มาจากการออกซิเดชันของ สารเชิงซ้อนโครเมียม(0) ที่มีอิเล็กตรอนมากและมีโครงสร้างทรงแปดเหลี่ยมเท่านั้น สารเชิงซ้อนโครเมียม(I) อื่นๆ มีลิแกน ด์ ไซโคลเพนตาไดอี นิล ดัง ที่ได้รับการยืนยันโดยการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ พันธะห้าเท่า Cr-Cr (ความยาว 183.51(4) pm) ก็ได้รับการอธิบายไว้เช่นกัน[ 17 ]ลิแกนด์โมโนเดนเทตขนาดใหญ่มากทำให้สารประกอบนี้เสถียรโดยการป้องกันพันธะห้าเท่าจากปฏิกิริยาเพิ่มเติม
หมายเหตุ
- ↑สถานะออกซิเดชันที่พบได้บ่อยที่สุดของโครเมียมแสดงด้วยตัวหนา คอลัมน์ด้านขวาแสดงสารประกอบที่เป็นตัวแทนของแต่ละสถานะออกซิเดชัน