ASAM KROMAT: STRUKTUR, SIFAT, PRODUKSI, KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The asam kromat atau H ₂ CrO ₄ secara teori asam terkait dengan kromium oksida (VI) atau kromia CrO ₃ . Nama ini disebabkan oleh fakta bahwa dalam larutan berair asam dari oksida kromat, spesies H ₂ CrO ₄ hadir bersama dengan spesies kromium (VI) lainnya.

Chromic oxide CrO ₃ juga disebut asam kromat anhidrat. CrO ₃ adalah padatan berwarna coklat kemerahan atau ungu yang diperoleh dengan mengolah larutan kalium dikromat K ₂ Cr ₂ O ₇ dengan asam sulfat H ₂ SO ₄ .

Kristal kromat oksida CrO ₃ dalam wadah. Rando Tuvikene. Sumber: Wikipedia Commons.

Larutan oksida kromat encer mengalami kesetimbangan spesi kimia tertentu yang konsentrasinya bergantung pada pH larutan. Pada pH basa ion kromat CrO ₄ ^2- mendominasi , sedangkan pada pH asam ion HCrO ₄ ^- dan dikromat Cr ₂ O ₇ ^2- mendominasi . Diperkirakan bahwa pada pH asam asam kromat H ₂ CrO ₄ juga ada .

Karena daya oksidasi yang besar, larutan asam kromat digunakan dalam kimia organik untuk melakukan reaksi oksidasi. Mereka juga digunakan dalam proses elektrokimia untuk mengolah logam sehingga memperoleh ketahanan terhadap korosi dan keausan.

Bahan polimer tertentu juga diolah dengan asam kromat untuk meningkatkan daya rekatnya pada logam, cat, dan zat lainnya.

Larutan asam kromat sangat berbahaya bagi manusia, kebanyakan hewan, dan lingkungan. Untuk alasan ini, limbah cair atau padat dari proses di mana asam kromat digunakan diolah untuk menghilangkan jejak kromium (VI) atau untuk memulihkan semua kromium yang ada dan meregenerasi asam kromat untuk digunakan kembali.

Struktur

Molekul asam kromat H ₂ CrO ₄ dibentuk oleh ion kromat CrO ₄ ^2- dan dua ion hidrogen H ^{+ yang} melekat padanya. Dalam ion kromat, elemen Chromium berada dalam keadaan oksidasi +6.

Struktur spasial ion kromat adalah tetrahedral, di mana kromium berada di tengah dan oksigen menempati empat simpul tetrahedron.

Dalam asam kromat atom hidrogen masing-masing bersama dengan oksigen. Dari empat ikatan kromium dengan atom oksigen, dua rangkap dua dan dua sederhana, karena ini memiliki hidrogen yang melekat padanya.

Struktur asam kromat H ₂ CrO ₄ diamati bentuk tetrahedral kromat dan ikatan rangkapnya. NEUROtiker. Sumber: Wikipedia Commons.

Di sisi lain, oksida kromat CrO ₃ memiliki atom kromium dalam bilangan oksidasi +6 yang hanya dikelilingi oleh tiga atom oksigen.

Tata nama

- Asam kromat H ₂ CrO ₄

- Asam tetraoxochromic H ₂ CrO ₄

- Chromic oxide (asam kromat anhidrat) CrO ₃

- Kromium trioksida (asam kromat anhidrat) CrO ₃

Properti

Keadaan fisik

Anhydrous Chromic Acid atau Chromic Oxide adalah padatan kristal berwarna ungu sampai merah

Berat molekul

CrO ₃ : 118,01 g / mol

Titik lebur

KrO ₃ : 196 ºC

Di atas titik lelehnya ia tidak stabil secara termal, ia kehilangan oksigen (direduksi) menghasilkan kromium (III) oksida Cr ₂ O ₃ . Ini terurai pada sekitar 250 ° C.

Massa jenis

CrO ₃ : 1,67-2,82 g / cm ³

Kelarutan

CrO ₃ sangat larut dalam air: 169 g / 100 g air pada suhu 25 ºC.

Ini larut dalam asam mineral seperti sulfur dan nitrat. Larut dalam alkohol.

Sifat lainnya

CrO ₃ sangat higroskopis, kristalnya berubah warna.

Ketika CrO ₃ larut dalam air, ia membentuk larutan asam kuat.

Ini adalah oksidan yang sangat kuat. Mengoksidasi bahan organik dengan kuat di hampir semua bentuknya. Menyerang kain, kulit, dan beberapa plastik. Juga menyerang sebagian besar logam.

Ini sangat beracun dan sangat menjengkelkan karena potensi pengoksidasi yang tinggi.

Kimia larutan berair yang mengandung asam kromat

Chromic oxide CrO ₃ larut dengan cepat dalam air. Dalam larutan berair, krom (VI) dapat berada dalam bentuk ionik yang berbeda.

Pada pH> 6,5 atau dalam larutan basa, kromium (VI) memperoleh bentuk ion kromat CrO ₄ ^{2 -} berwarna kuning.

Jika pH diturunkan (1 <pH <6,5), kromium (VI) terutama membentuk ion HCrO ₄ ^- , yang dapat dimerisasi menjadi ion dikromat Cr ₂ O ₇ ^2- , dan larutan berubah menjadi oranye. Pada pH antara 2,5 dan 5,5 spesies yang dominan adalah HCrO ₄ ^- dan Cr ₂ O ₇ ^2- .

Struktur ion dikromat Cr ₂ O ₇ ^2- yang ditemukan bersama dengan dua ion natrium Na ⁺ . Capaccio. Sumber: Wikipedia Commons.

Keseimbangan yang terjadi dalam larutan ini saat pH menurun adalah sebagai berikut:

CrO ₄ ^2- (ion kromat) + H ⁺ ⇔ HCrO ₄ ^-

HCrO ₄ ^- + H ⁺ ⇔ H ₂ CrO ₄ (asam kromat)

2HCrO ₄ ^- ⇔ Cr ₂ O ₇ ^2- (ion dikromat) + H ₂ O

Keseimbangan ini terjadi hanya jika asam yang ditambahkan untuk menurunkan pH adalah HNO ₃ atau HClO ₄ , karena dengan asam lain terbentuk senyawa yang berbeda.

Larutan dikromat asam adalah zat pengoksidasi yang sangat kuat. Tetapi dalam larutan basa ion kromat jauh lebih sedikit mengoksidasi.

Memperoleh

Menurut sumber yang dikonsultasikan, salah satu cara untuk mendapatkan oksida kromat CrO ₃ adalah dengan menambahkan asam sulfat ke larutan natrium atau kalium dikromat dalam air, membentuk endapan merah jingga.

Hidrat oksida kromat atau asam kromat. Himstakan. Sumber: Wikipedia Commons.

Asam kromat H ₂ CrO ₄ ditemukan dalam larutan encer oksida kromat dalam media asam.

Penggunaan asam kromat

Dalam oksidasi senyawa kimia

Karena kemampuannya mengoksidasi kuat, asam kromat telah lama berhasil digunakan untuk mengoksidasi senyawa organik dan anorganik.

Di antara contoh yang tak terhitung banyaknya adalah sebagai berikut: memungkinkan untuk mengoksidasi alkohol primer menjadi aldehida dan ini menjadi asam karboksilat, alkohol sekunder menjadi keton, toluena menjadi asam benzoat, etilbenzena menjadi asetofenon, trifenilmetana menjadi trifenilkarbinol, asam format menjadi CO ₂ , asam oksalat menjadi CO ₂ , asam laktat menjadi asetaldehida dan CO ₂ , ion besi Fe ²⁺ menjadi ion besi Fe ³⁺ , ion iodida menjadi yodium, dll.

Ini memungkinkan konversi senyawa nitroso menjadi senyawa nitro, sulfida menjadi sulfon. Ini terlibat dalam sintesis keton mulai dari alkena, karena mengoksidasi alkena terhidroborasi menjadi keton.

Senyawa yang sangat resisten terhadap oksidan biasa, seperti oksigen O ₂ atau hidrogen peroksida H ₂ O ₂ , dioksidasi oleh asam kromat. Ini adalah kasus untuk borans heterosiklik tertentu.

Dalam proses anodisasi logam

Anodisasi asam kromat adalah perawatan elektrokimia yang diterapkan pada aluminium untuk melindunginya selama bertahun-tahun dari oksidasi, korosi, dan keausan.

Proses anodisasi melibatkan pembentukan elektrokimia dari lapisan aluminium oksida atau alumina pada logam. Lapisan ini kemudian disegel dalam air panas, dengan mana konversi menjadi aluminium oksida trihidrasi tercapai.

Lapisan oksida yang disegel tebal, tetapi secara struktural lemah dan tidak terlalu memuaskan untuk ikatan perekat selanjutnya. Namun, menambahkan sedikit asam kromat ke air penyegel akan menghasilkan permukaan yang dapat membentuk ikatan yang baik.

Asam kromat dalam air penyegel melarutkan beberapa struktur mirip sel yang kasar dan meninggalkan lapisan aluminium oksida yang tipis, kuat, dan melekat kuat, tempat perekat melekat dan membentuk ikatan yang kuat dan tahan lama.

Anodisasi asam kromat juga berlaku untuk titanium dan paduannya.

Dalam perawatan konversi kimia

Asam kromat digunakan dalam proses pelapisan logam dengan konversi kimia.

Selama proses ini, logam direndam dalam larutan asam kromat. Ini bereaksi dan melarutkan sebagian permukaan sambil mengendapkan lapisan tipis senyawa kromium kompleks yang berinteraksi dengan logam dasar.

Proses ini disebut pelapisan konversi kromat atau pelapisan krom konversi.

Logam yang umumnya mengalami konversi pelapisan krom adalah berbagai jenis baja, seperti baja karbon, baja tahan karat, dan baja lapis seng, serta berbagai logam non-besi, seperti paduan magnesium, paduan timah, paduan aluminium, tembaga. , kadmium, mangan dan perak.

Perawatan ini memberikan ketahanan terhadap korosi dan kilau pada logam. Semakin tinggi pH proses, semakin besar ketahanan terhadap korosi. Temperatur mempercepat reaksi asam.

Pelapisan berbagai warna bisa diaplikasikan, seperti biru, hitam, emas, kuning dan bening. Ini juga memberikan daya rekat yang lebih baik pada permukaan logam pada cat dan perekat.

Di permukaan yang terkikis atau berlubang

Larutan asam kromat digunakan dalam persiapan permukaan benda yang terbuat dari bahan termoplastik, polimer termoset dan elastomer untuk selanjutnya dilapisi dengan cat atau perekat.

H ₂ CrO ₄ berpengaruh pada kimia permukaan dan strukturnya, karena membantu meningkatkan kekasarannya. Kombinasi pitting dan oksidasi meningkatkan penetrasi perekat dan bahkan dapat menyebabkan perubahan sifat-sifat polimer.

Telah digunakan untuk mengikis polietilen densitas rendah bercabang, polietilen densitas tinggi linier, dan polipropilen.

Ini banyak digunakan dalam industri elektroplating atau elektroplating untuk memfasilitasi adhesi logam-polimer.

Dalam berbagai kegunaan

Asam kromat digunakan sebagai pengawet kayu, juga dalam bahan magnetis dan untuk katalisis reaksi kimia.

Pemulihan asam kromat

Banyak proses yang menggunakan asam kromat dan menghasilkan aliran atau residu yang mengandung kromium (III) yang tidak dapat dibuang karena memiliki ion krom (VI) yang sangat toksik, juga tidak dapat digunakan kembali karena konsentrasi ion kromat sangat rendah.

Pembuangannya membutuhkan reduksi kimiawi dari kromat menjadi kromium (III), diikuti dengan pengendapan hidroksida dan filtrasi, yang menghasilkan biaya tambahan.

Untuk alasan ini, berbagai metode untuk menghilangkan dan memulihkan kromat telah dipelajari. Berikut ini beberapa di antaranya.

Dengan menggunakan resin

Resin penukar ion telah digunakan selama bertahun-tahun untuk pengolahan air yang terkontaminasi kromat. Ini adalah salah satu perlakuan yang disetujui oleh Badan Perlindungan Lingkungan AS, atau EPA (Badan Perlindungan Lingkungan).

Metode ini memungkinkan pemulihan asam kromat pekat seperti yang diregenerasi lagi dari resin.

Berbasis resin bisa kuat atau lemah. Dalam resin yang sangat basa, kromat dapat dihilangkan karena ion HCrO ₄ ^- dan Cr ₂ O ₇ ^2- dipertukarkan dengan ion OH ^- dan Cl ^- . Dalam resin basa lemah, misalnya dari sulfat, ion ditukar dengan SO ₄ ^{2 -} .

Untuk resin R- (OH) yang sangat basa, reaksi keseluruhannya adalah sebagai berikut:

2ROH + HCrO ₄ ^- + H ⁺ ⇔ R ₂ CrO ₄ + 2H ₂ O

R ₂ CrO ₄ + 2HCrO ₄ ^- ⇔ 2RHCrO ₄ + CrO ₄ ^2-

R ₂ CrO ₄ + HCrO ₄ ^- + H ⁺ ⇔ R ₂ Cr ₂ O ₇ + H ₂ O

Untuk setiap mol R ₂ CrO _{4 yang} diubah, satu mol Cr (VI) dikeluarkan dari larutan, yang membuat metode ini sangat menarik.

Setelah membuang kromat, resin diolah dengan larutan alkali kuat untuk meregenerasinya di tempat yang aman. Kromat kemudian diubah menjadi asam kromat pekat untuk digunakan kembali.

Melalui regenerasi elektrokimia

Metode lain adalah regenerasi elektrokimia dari asam kromat, yang juga merupakan alternatif yang sangat mudah. Chromium (III) dioksidasi secara anodik menjadi kromium (VI) dengan prosedur ini. Bahan anoda dalam kasus ini lebih disukai adalah timbal dioksida.

Penggunaan mikroorganisme untuk membersihkan limbah dengan jejak asam kromat

Salah satu metode yang telah diteliti dan masih dipelajari adalah penggunaan mikroorganisme yang secara alami terdapat dalam limbah tertentu yang terkontaminasi ion kromium heksavalen, yang terkandung dalam larutan asam kromat.

Limbah berbahaya bagi lingkungan. Penulis: OpenClipart-Vectors. Sumber: Pixabay.

Seperti kasus bakteri tertentu yang ada dalam air limbah penyamakan kulit. Mikroba ini telah dipelajari dan telah ditentukan bahwa mereka tahan terhadap kromat dan juga mampu mereduksi kromium (VI) menjadi kromium (III) yang jauh lebih tidak berbahaya bagi lingkungan dan makhluk hidup.

Karena alasan ini, diperkirakan dapat digunakan sebagai metode yang ramah lingkungan untuk remediasi dan detoksifikasi limbah yang terkontaminasi jejak asam kromat.

Bahaya Asam Kromat dan Oksida Kromik

CrO ₃ tidak mudah terbakar tetapi dapat mengintensifkan pembakaran zat lain. Banyak dari reaksi mereka dapat menyebabkan kebakaran atau ledakan.

Larutan CrO ₃ dan asam kromat merupakan iritan kuat pada kulit (dapat menyebabkan dermatitis), mata (dapat terbakar) dan selaput lendir (dapat menyebabkan bronchoasma) dan dapat menyebabkan apa yang disebut "lubang kromium" pada sistem pernapasan. .

Senyawa kromium (VI) seperti asam kromat dan oksida kromat sangat beracun, mutagenik, dan karsinogenik bagi kebanyakan makhluk hidup.

Referensi

1. Cotton, F. Albert dan Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kimia Anorganik Lanjut. Edisi keempat. John Wiley & Sons.
2. Perpustakaan Kedokteran Nasional AS. (2019). Asam Kromat. Diperoleh dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Wegman, RF dan Van Twisk, J. (2013). Paduan Aluminium dan Aluminium. 2.5. Proses Anodisasi Asam Kromat. Dalam Teknik Persiapan Permukaan untuk Ikatan Perekat (Edisi Kedua). Dipulihkan dari sciencedirect.com.
4. Wegman, RF dan Van Twisk, J. (2013). Magnesium. 6.4. Persiapan Paduan Magnesium dan Magnesium dengan Proses Pengolahan Asam Kromat. Dalam Teknik Persiapan Permukaan untuk Ikatan Perekat (Edisi Kedua). Dipulihkan dari sciencedirect.com.
5. Grot, W. (2011). Aplikasi. 5.1.8. Regenerasi Asam Kromat. Dalam Fluorinated Ionomers (Edisi Kedua). Dipulihkan dari sciencedirect.com.
6. Swift, KG dan Booker, JD (2013). Proses Rekayasa Permukaan. 9.7. Chromating. Dalam Buku Pegangan Pemilihan Proses Manufaktur. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
7. Poulsson, AHC dkk. (2019). Teknik Modifikasi Permukaan MENGINTIP, Termasuk Perawatan Permukaan Plasma. 11.3.2.1. Etsa Permukaan. Dalam Buku Pegangan PEEK Biomaterials (Edisi Kedua). Dipulihkan dari sciencedirect.com.
8. Westheimer, FH (1949). Mekanisme oksidasi asam kromat. Ulasan Kimia 1949, 45, 3, 419-451. Dipulihkan dari pubs.acs.org.
9. Tan, HKS (1999). Penghapusan Asam Kromat dengan Pertukaran Anion. The Canadian Journal of Chemical Engineering, Volume 77, Februari 1999. Diambil dari onlinelibrary.wiley.com.
10. Kabir, MM dkk. (2018). Isolasi dan karakterisasi bakteri pereduksi kromium (VI) dari limbah penyamakan kulit dan limbah padat. Jurnal Dunia Mikrobiologi dan Bioteknologi (2018) 34: 126. Dipulihkan dari ncbi.nlm.nih.gov.