酸化クロム(IV)

酸化クロム(IV)^[1]

名前
IUPAC名 酸化クロム(IV)、二酸化クロム
その他の名前 クロリン マグトリーブ
識別子
CAS番号	12018-01-8 はい
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像
チェビ	チェビ:48263 はい
ケムスパイダー	21171202 はい
ECHA 情報カード	100.031.470
パブケム CID	176261494
RTECS番号	GB6400000
ユニ	7BHJ7466GL はい
CompTox ダッシュボード ( EPA )	DTXSID7065174
InChI InChI=1S/Cr.2O はい キー: AYTAKQFHWFYBMA-UHFFFAOYSA-N はい InChI=1/Cr.2O/rCrO2/c2-1-3 キー: AYTAKQFHWFYBMA-QAVXBIOBAI
笑顔 O=[Cr]=O
プロパティ
化学式	クロムO2
モル質量	83.9949グラム/モル
外観	黒色の四面体強磁性結晶
密度	4.89グラム/ cm3
融点	375 °C (707 °F; 648 K) (分解)
水への溶解度	不溶性
構造
結晶構造	ルチル（正方晶）、tP6
空間群	P4 2 /分、No.136
危険
引火点	不燃性
NIOSH（米国健康暴露限界）：
PEL (許可)	TWA 1 mg/m3 [ 2]
REL (推奨)	TWA 0.5 mg/m3 [ 2]
IDLH（差し迫った危険）	250 mg/m3 [ 2]
安全データシート（SDS）	ICSC1310 の翻訳
関連化合物
その他の陽イオン	酸化バナジウム(IV) 酸化マンガン(IV)
関連している	酸化クロム(II) 酸化クロム(II,III) 酸化クロム(III) 三酸化クロム
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。 いいえ 確認する （何ですか  ？） はいいいえ インフォボックス参照

二酸化クロムまたは酸化クロム(IV)は、化学式CrO _2の無機化合物です。黒色の合成磁性固体です。^{[3]かつては}磁気テープ乳剤 に広く使用されていました。^[4] CDやDVD、最近ではデジタルメディアの人気の高まりに伴い、酸化クロム(IV)の使用は減少しました。しかし、エンタープライズクラスのストレージシステムのデータテープアプリケーションでは今でも使用されています。多くの酸化物およびテープメーカーは、これまでに発明された磁気記録粒子の中で最高のものの1つであると今でも考えています。

CrO _{2 は}、フリードリヒ・ヴェーラーが塩化クロミルを分解して初めて合成しました。 針状二酸化クロムは、1956年にEIデュポン社の化学者ノーマン・L・コックスが、水の存在下で三酸化クロムを温度800 K (527 °C; 980 °F)、圧力200 MPaで分解して初めて合成しました。水熱合成の平衡式は次のとおりです。

3 CrO ₃ + Cr ₂ O ₃ → 5 CrO ₂ + O ₂

形成される磁性結晶は、細長いガラスのような棒で、録音テープ用の磁性顔料として最適です。1960 年代後半に記録媒体として商品化されたとき、デュポン社はこれをMagtrieveという商標名にしました。

CrO _2はルチル構造を採用しています（多くの金属二酸化物と同様）。そのため、各Cr(IV)中心は八面体配位構造を持ち、各酸化物は三方平面構造です。^[3]

結晶の磁気特性は、その理想的な形状から得られる異方性など、高い保磁力と残留磁化強度をもたらし、短波長で並外れた安定性と効率をもたらし、高音域の応答とヒスノイズが常に問題となっていたオーディオカセットで使用される高性能オーディオテープに、すぐに採用されました。一般的に使用されている不完全な形成の酸化鉄コーティングとは異なり、二酸化クロム結晶は完全に形成されており、磁気コーティング内に均一かつ高密度に分散できるため、オーディオ録音の信号対雑音比が向上しました。ただし、クロムテープでは、テープ粒子を適切に磁化するために、酸化鉄で使用されるものよりも高いバイアス電流能力（約50％大きい）を備えたオーディオカセットレコーダーが必要でした。また、拡張された高周波応答の一部を低ノイズと引き換えに導入された新しいイコライゼーション（70 μs ）により、酸化鉄オーディオテープよりも信号対雑音比が5～6 dB向上しました。これらのバイアスと EQ 設定は、後にTDK、Maxell、その他によって1970 年代半ばに導入された「クロム相当」のコバルト改質テープにも引き継がれました。その後の研究では、イリジウムなどの希少元素を結晶マトリックスにドーピングまたは吸着したり、軸長と非推奨^{[明確化が必要]}の比率を改善したりすることで、粒子の保磁力が大幅に向上しました。結果として得られた製品は、金属鉄顔料の潜在的競合製品でしたが、どうやら市場にはほとんど浸透しなかったようです。

メーカーが酸化物を粉砕する新しい方法を開発するまでは、製造工程で結晶が簡単に壊れ、これが過度のプリントスルー(エコー) につながっていました。テープからの出力は、  1 年で約 1 dB低下することがありました。低下は周波数範囲全体で均一で、ノイズも同じ量低下したためダイナミック レンジは維持されましたが、レベル設定に敏感なドルビーノイズ リダクション デコーダーの位置がずれていました。クロム コーティングは競合のコーティングよりも硬かったため、ヘッドの摩耗が過剰であるという非難につながりました。テープは当初、酸化物ベースのテープよりも硬いフェライトヘッドの摩耗が速かったものの、実際には柔らかいパーマロイヘッドの摩耗は遅く、ヘッドの摩耗はフェライト ヘッドよりもパーマロイ ヘッドの方が問題でした。フェライト ヘッドを 500 時間走行させた後、クロム テープは粒状表面を十分に研磨し、摩耗は検出できなくなり、ギャップ エッジはシャープで明瞭なままでした。ヘッド摩耗の恐怖とデュポンとのライセンス問題により、消費者向けの空白のクロームテープは、コバルト改質酸化鉄を使用した、最終的により人気となったタイプ II テープに比べて大きな不利な立場に置かれましたが、音楽業界のカセットテープリリースではクロームテープが選ばれました。キュリー温度が約 386 K (113 °C; 235 °F) と低いため、クロームテープは、消費者市場や産業市場への録音済み製品の販売用に、オーディオおよびビデオカセットの高速熱磁気複製に適していました。^[5]

デュポンは、1970年代初頭に、日本でソニー、ドイツでBASFに、地域生産と流通のライセンスを供与した。日本の競合他社は、代替品として、コバルト吸着（TDK： Avilyn）とコバルトフェライト（マクセル：Epitaxis）の「クロム相当」タイプIIオーディオカセットとさまざまなビデオテープ形式を開発した。それに加えて、CrO ₂の生産により有毒な副産物が生じ、日本のメーカーが適切に処分するのが非常に困難であるという問題があった。BASFは最終的に、二酸化クロム顔料とクロムテープの両方で最大の生産者となり、VHSおよびS-VHSビデオテープ、オーディオカセット、3480データカートリッジをこの配合に基づいて製造した。デュポンとBASFは、約70％のコバルト改質酸化鉄と30％の酸化クロムを単一のコーティングに組み合わせたクロムコバルト「ブレンド」酸化物顔料も導入した。これは、純粋なクロムよりも低コストで優れた性能を提供するためと思われる。また、多くの高級 VHS テープでは、その配合にクロムの使用量が大幅に減少しました。これは、磁気特性とヘッドのクリーニング効果を合わせたクロムの方が、ヘッドを清潔に保つために VHS テープに加えられる酸化アルミニウムやその他の非磁性材料よりも優れた選択肢だったためです。デュポンは 1990 年代に二酸化クロム粒子の生産を中止しました。テープ製造部門を所有していない BASF に加えて、ドイツのバイエル AG、日本の戸田工業、堺化学も商業用途向けに磁性粒子を生産しているか、生産できる可能性があります。

• Jaleel, V. Abdul; Kannan TS (1983). 「二酸化クロム粉末の水熱合成とその特性評価」.材料科学紀要. 5 (3–4): 231–246. doi :10.1007/BF02744038. S2CID  93216540.
• Bate, G. (1978). 「磁気記録材料の最近の進歩に関する調査」. IEEE Transactions on Magnetics . 14 (4): 136–142. Bibcode :1978ITM....14..136B. doi :10.1109/TMAG.1978.1059769.
• O'Kelly, Terence (1981)。「二酸化クロムの技術的議論」BASF 発明家ノート第 6 号; http://www.ant-audio.co.uk/Tape_Recording/Library/Chrome.pdf