โครเมียม(IV) ออกไซด์^{[ 1 ]}

ชื่อ
ชื่อ IUPAC โครเมียม(IV) ออกไซด์, โครเมียมไดออกไซด์
ชื่ออื่นๆ โครลีน แม็กทรีฟ
ตัวระบุ
หมายเลข CAS	8 มกราคม 2018 วาย
โมเดล 3 มิติ ( JSmol )	ภาพแบบโต้ตอบ
ชอีบี	เชบี:48263 วาย
เคมสไปเดอร์	21171202 วาย
บัตรข้อมูล ECHA	100.031.470
PubChem CID	73415796
หมายเลข RTECS	GB6400000
มหาวิทยาลัย	7BHJ7466GL วาย
แดชบอร์ด CompTox ( EPA )	DTXSID7065174
อินชิ InChI=1S/Cr.2O วาย คีย์: AYTAKQFHWFYBMA-UHFFFAOYSA-N วาย InChI=1/Cr.2O/rCrO2/c2-1-3 รหัส: AYTAKQFHWFYBMA-QAVXBIOBAI
รอยยิ้ม O=[Cr]=O
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	CrO 2
มวลโมลาร์	83.9949 กรัม/โมล
รูปร่าง	ผลึกเฟอร์โรแมกเนติกทรง สี่เหลี่ยมด้านเท่าสีดำ
ความหนาแน่น	4.89 กรัม/ซม³
จุดหลอมเหลว	375 °C (707 °F; 648 K) (สลายตัว)
ความสามารถในการละลายในน้ำ	ไม่ละลาย
โครงสร้าง
โครงสร้างผลึก	รูไทล์ (เตตระโกนัล), tP6
กลุ่มอวกาศ	P4 2 /mnm, หมายเลข 136
อันตราย
จุดวาบไฟ	ไม่ติดไฟ
NIOSH (ขีดจำกัดการสัมผัสต่อสุขภาพในสหรัฐอเมริกา):
PEL (อนุญาต)	TWA 1 มก./ ตร.ม. [ 2 ]
REL (แนะนำ)	TWA 0.5 มก./ ตร.ม. [ 2 ]
IDLH (อันตรายทันที)	250 มก./ ตร.ม. [ 2 ]
เอกสารข้อมูลความปลอดภัย (SDS)	ไอเอสซี 1310
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง
ไอออนบวกอื่นๆ	วาเนเดียม(IV) ออกไซด์ แมงกานีส(IV) ออกไซด์
ที่เกี่ยวข้อง	โครเมียม(II) ออกไซด์ โครเมียม(II,III) ออกไซด์ โครเมียม(III) ออกไซด์ โครเมียมไตรออกไซด์
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25 °C [77 °F] ความดัน 100 kPa) เอ็น ตรวจสอบ  (คืออะไร   ?) วายเอ็น ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล

โครเมียมไดออกไซด์หรือโครเมียม(IV)ออกไซด์เป็นสารประกอบอนินทรีย์ที่มีสูตร CrO2 _เป็นของแข็งแม่เหล็กสังเคราะห์สีดำ[ 3 ]ครั้ง^{หนึ่งเคยใช้}กันอย่างแพร่หลายในอิมัลชันเทปแม่เหล็ก [ ^{4 ] ด้วย}ความนิยมที่เพิ่มขึ้นของซีดีและดีวีดีและล่าสุดคือสื่อดิจิทัล การใช้โครเมียม(IV)ออกไซด์จึงลดลง อย่างไรก็ตาม ยังคงใช้ใน แอปพลิ เคชันเทปข้อมูลสำหรับระบบจัดเก็บข้อมูลระดับองค์กร ผู้ผลิตออกไซด์และเทปหลายรายยังคงถือว่าเป็นหนึ่งในอนุภาคบันทึกแม่เหล็กที่ดีที่สุดเท่าที่เคยคิดค้นมา

CrO₂ ถูกเตรียมขึ้นครั้งแรกโดยFriedrich Wöhlerโดยการสลายตัวของโครมิลคลอไรด์ ส่วนโครเมียมได_{ออกไซด์}รูปเข็มถูกสังเคราะห์ขึ้นครั้งแรกในปี 1956 โดย Norman L. Cox นักเคมีจากEI DuPontโดยการสลายตัวของโครเมียมไตรออกไซด์ในน้ำที่อุณหภูมิ 800 K (527 °C; 980 °F) และความดัน 200 MPaสมการที่สมดุลสำหรับการสังเคราะห์ด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอ ล คือ:

3 CrO ₃ + Cr ₂ O ₃ → 5 CrO ₂ + O ₂

ผลึกแม่เหล็กที่เกิดขึ้นมีลักษณะเป็นแท่งยาวเรียวคล้ายแก้ว ซึ่งมีประโยชน์ในฐานะเม็ดสีแม่เหล็กสำหรับเทปบันทึกเสียง เมื่อนำออกจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ในช่วงปลายทศวรรษ 1960 ในฐานะสื่อบันทึกเสียง บริษัทดูปองท์ได้ตั้งชื่อทางการค้าให้ว่า Magtrieve

CrO ₂มีโครงสร้างแบบรูไทล์ (เช่นเดียวกับโลหะไดออกไซด์หลายชนิด) ดังนั้น ศูนย์กลาง Cr(IV) แต่ละแห่งจึงมีรูปทรงเรขาคณิตการประสานงานแบบทรงแปดเหลี่ยมและออกไซด์แต่ละชนิดมีระนาบสามเหลี่ยม^{[ 3 ]}

คุณสมบัติทางแม่เหล็กของผลึก ซึ่งได้มาจากรูปทรงที่สมบูรณ์แบบ เช่นความไม่สมมาตร (anisotropy)ที่ทำให้มีแรงบีบอัด สูง และ ความเข้มของ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กตกค้างสูงส่งผลให้มีความเสถียรและประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมสำหรับคลื่นความยาว สั้น และปรากฏให้เห็นเกือบจะในทันทีในเทปเสียงประสิทธิภาพสูงที่ใช้ในเทปคาสเซ็ตต์เสียงซึ่งมักมีปัญหาเรื่องการตอบสนองเสียงแหลมและเสียงซ่า แตกต่างจากสารเคลือบเฟอร์ริกออกไซด์ที่ขึ้นรูปไม่สมบูรณ์ซึ่งใช้กันทั่วไป ผลึกโครเมียมไดออกไซด์มีรูปทรงที่สมบูรณ์แบบและสามารถกระจายตัวได้อย่างสม่ำเสมอและหนาแน่นในสารเคลือบแม่เหล็ก ส่งผลให้มีอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน สูงขึ้น ในการบันทึกเสียง อย่างไรก็ตาม เทปโครเมียมต้องการเครื่องบันทึกเทปคาสเซ็ตต์เสียงที่มีความสามารถในการจ่าย กระแสไบ แอส สูงกว่า (ประมาณ 50% มากกว่า) ที่ใช้โดยเฟอร์ริกออกไซด์ เพื่อทำให้อนุภาคของเทปเป็นแม่เหล็กอย่างเหมาะสม นอกจากนี้ยังมีการแนะนำการปรับสมดุลสัญญาณ แบบใหม่ (70 μs ) ที่แลกเปลี่ยนการตอบสนองความถี่สูงที่ขยายออกไปบางส่วนกับเสียงรบกวนที่ต่ำลง ส่งผลให้มีอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนดีขึ้น 5–6 dB เมื่อเทียบกับเทปเสียงเฟอร์ริกออกไซด์ การตั้งค่าไบแอสและ EQ เหล่านี้ถูกนำไปใช้กับเทปที่ดัดแปลงด้วย โคบอลต์ "เทียบเท่าโครม" ที่เปิดตัวในช่วงกลางทศวรรษ 1970 โดยTDK , Maxellและบริษัทอื่นๆ การวิจัยในภายหลังได้เพิ่มค่าความต้านทานแม่เหล็กของอนุภาคอย่างมีนัยสำคัญโดยการเติมหรือดูดซับธาตุหายาก เช่นอิริเดียมลงบนเมทริกซ์ผลึก หรือโดยการปรับปรุงอัตราส่วนความยาวแกนต่อค่าที่ลดลง ผลิตภัณฑ์ที่ได้นั้นมีศักยภาพที่จะแข่งขันกับเม็ดสีเหล็กโลหะ แต่ดูเหมือนว่าจะประสบความสำเร็จในการเจาะตลาดเพียงเล็กน้อย

ก่อนที่ผู้ผลิตจะพัฒนาวิธีการใหม่ในการบดออกไซด์ ผลึกอาจแตกหักได้ง่ายในกระบวนการผลิต และนี่นำไปสู่การพิมพ์ทะลุ (เสียงสะท้อน) มากเกินไป คุณภาพเสียงจากเทปอาจลดลงประมาณ 1  เดซิเบลในหนึ่งปี แม้ว่าการลดลงจะสม่ำเสมอทั่วช่วงความถี่และเสียงรบกวนก็ลดลงในปริมาณเท่ากัน ทำให้ช่วงไดนามิกยังคงอยู่ แต่การลดลงนี้ทำให้ ตัวถอดรหัสลดเสียงรบกวน Dolbyที่ไวต่อการตั้งค่าระดับเสียงทำงานผิดพลาด การเคลือบโครเมียมมีความแข็งกว่าการเคลือบของคู่แข่ง และนั่นนำไปสู่ข้อกล่าวหาเรื่องการสึกหรอของหัวอ่านมากเกินไป แม้ว่าในตอนแรกเทปจะทำให้ หัวอ่าน เฟอร์ไรต์ แข็งสึกหรอ เร็วกว่าเทปที่ใช้ฐานออกไซด์ แต่จริงๆ แล้วมันทำให้หัวอ่านเพอร์มัลลอยที่อ่อนกว่าสึกหรอในอัตราที่ช้ากว่า และการสึกหรอของหัวอ่านเป็นปัญหามากกว่าสำหรับหัวอ่านเพอร์มัลลอยมากกว่าหัวอ่านเฟอร์ไรต์ อย่างไรก็ตาม หลังจากใช้งานกับหัวอ่านเฟอร์ไรต์เป็นเวลา 500 ชั่วโมง เทปโครเมียมได้ขัดพื้นผิวเฟอร์ไรต์ที่เป็นเม็ดจนเรียบเนียนมากพอจนไม่พบการสึกหรออีกต่อไป และแตกต่างจากการสึกหรอของเทปเฟอร์ริกและเฟอร์ริก-โคบอลต์ ขอบของช่องว่างหัวอ่านยังคงคมชัดและชัดเจน ความกังวลเรื่องการสึกหรอของหัวอ่านและปัญหาด้านลิขสิทธิ์กับ DuPont ทำให้เทปโครมเปล่าสำหรับผู้บริโภคเสียเปรียบอย่างมากเมื่อเทียบกับเทป Type II ที่ได้รับความนิยมมากกว่าในภายหลัง ซึ่งใช้โคบอลต์-ดัดแปลงเหล็กออกไซด์ แต่โครมเป็นเทปที่ได้รับเลือกสำหรับการวางจำหน่ายเทปคาสเซ็ตในอุตสาหกรรมดนตรี เนื่องจากมีอุณหภูมิคูรี ต่ำ ประมาณ 386 K (113 °C; 235 °F) เทปโครมจึงเหมาะสำหรับการทำสำเนาแบบเทอร์โมแมกเนติกความเร็วสูงของเทปคาสเซ็ตเสียงและวิดีโอสำหรับการขายผลิตภัณฑ์ที่บันทึกไว้ล่วงหน้าให้กับตลาดผู้บริโภคและอุตสาหกรรม^{[ 5 ]}

ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 DuPont ได้อนุญาตให้ Sonyในญี่ปุ่นและBASFในเยอรมนีผลิตและจำหน่ายผลิตภัณฑ์นี้ ในระดับภูมิภาค คู่แข่งชาวญี่ปุ่นได้พัฒนาเทปคาสเซ็ตเสียงชนิด Type II ที่มีคุณสมบัติ "เทียบเท่าโครเมียม" โดยใช้โคบอลต์ดูดซับ (TDK: Avilyn ) และโคบอลต์เฟอร์ไรต์ (Maxell: Epitaxial ) รวมถึงเทปวิดีโอรูปแบบต่างๆ เพื่อใช้ทดแทน นอกจากนี้ยังมีปัญหาที่ว่าการผลิต CrO₂ _ก่อให้เกิดสารพิษที่เป็นผลพลอยได้ ซึ่งผู้ผลิตชาวญี่ปุ่นประสบปัญหาอย่างมากในการกำจัดอย่างเหมาะสม ในที่สุด BASF ก็กลายเป็นผู้ผลิตเม็ดสีโครเมียมไดออกไซด์และเทปโครเมียมรายใหญ่ที่สุด โดยใช้ เม็ดสีแม่เหล็กชนิดนี้ในเทปวิดีโอ VHSและS-VHSเทปคาสเซ็ตเสียง และตลับข้อมูล 3480 รุ่นต่างๆ DuPont และ BASF ยังได้แนะนำเม็ดสีออกไซด์ "ผสม" โครเมียม-โคบอลต์ ซึ่งผสมโคบอลต์ดัดแปลงเหล็กออกไซด์ประมาณ 15% กับโครเมียมออกไซด์ 85% ในการเคลือบเพียงครั้งเดียว เพื่อปรับปรุงระดับเอาต์พุตสูงสุดที่ความยาวคลื่นที่ยาวขึ้น เทป VHS คุณภาพสูงจำนวนมากใช้โครเมียมในปริมาณที่น้อยกว่ามากในส่วนผสม เนื่องจากคุณสมบัติทางแม่เหล็กของโครเมียม kết hợp กับผลในการทำความสะอาดหัวอ่าน ทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีกว่าอะลูมิเนียมออกไซด์หรือวัสดุที่ไม่ใช่แม่เหล็กอื่นๆ ที่เติมลงในเทป VHS เพื่อรักษาความสะอาดของหัวอ่าน DuPont ได้ยุติการผลิตอนุภาคโครเมียมไดออกไซด์ในช่วงทศวรรษ 1990 นอกจาก BASF ซึ่งไม่มีแผนกผลิตเทปแล้ว บริษัทBayer AGของเยอรมนี รวมถึง Toda Kogyo และSakai Chemicalของญี่ปุ่น ก็สามารถผลิตอนุภาคแม่เหล็กสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ได้เช่นกัน

• Jaleel, V. Abdul; Kannan TS (1983). "การสังเคราะห์ผงโครเมียมไดออกไซด์ด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอลและลักษณะเฉพาะ". Bulletin of Materials Science . 5 ( 3– 4): 231– 246. doi : 10.1007/BF02744038 . S2CID  93216540 .
• Bate, G. (1978). "การสำรวจความก้าวหน้าล่าสุดในวัสดุบันทึกแม่เหล็ก". IEEE Transactions on Magnetics . 14 (4): 136– 142. Bibcode : 1978ITM....14..136B . doi : 10.1109/TMAG.1978.1059769 .
• O'Kelly, Terence (1981). "ข้อโต้แย้งทางเทคนิคสำหรับโครเมียมไดออกไซด์" สมุดบันทึกนักประดิษฐ์ของ BASFฉบับที่ 6; http://www.ant-audio.co.uk/Tape_Recording/Library/Chrome.pdf

• พอร์ทัลเคมี
• สื่อที่เกี่ยวข้องกับโครเมียม(IV) ออกไซด์ในวิกิมีเดียคอมมอนส์