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| 名前 | |
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| IUPAC名
二クロム酸カリウム(VI)
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その他の名前
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェムBL |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.029.005 |
| EC番号 |
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パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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| 国連番号 | 3288 |
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| クロム酸カリウム | |
| モル質量 | 294.185 グラム/モル |
| 外観 | 赤橙色の結晶性固体 |
| 臭い | 無臭 |
| 密度 | 2.676 g/cm 3、固体 |
| 融点 | 398 °C (748 °F; 671 K) |
| 沸点 | 500 °C (932 °F; 773 K) で分解 |
| 4.9 g/100 mL (0 °C) 13 g/100 mL (20 °C) 102 g/100 mL (100 °C) | |
| 溶解度 | アルコール、アセトンには溶けません。 |
屈折率( n D )
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1.738 |
| 構造 | |
| 三斜晶系（α型、<241.6 °C） | |
| 四面体（Cr用） | |
| 熱化学 | |
熱容量 ( C )
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219 J/モル[2] |
標準モル
エントロピー ( S ⦵ 298 ) |
291.2 J/(K·モル) |
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
−2033 kJ/モル |
| 危険 | |
| 労働安全衛生（OHS/OSH）： | |
主な危険
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発がん性、[4]腐食性 |
| GHSラベル: | |
     [3]
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| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
| 引火点 | 不燃性 |
| 致死量または濃度（LD、LC）： | |
LD 50 (平均投与量)
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25 mg/kg（経口、ラット）[5] |
| 安全データシート（SDS） | ICSC1371 ... |
| 関連化合物 | |
その他の陰イオン
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クロム酸カリウム モリブデン酸カリウム タングステン酸カリウム |
その他の陽イオン
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重クロム酸アンモニウム 重クロム酸ナトリウム |
関連化合物
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過マンガン酸カリウム |
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。
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 インフォボックス参照
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二クロム酸カリウム（K 2 Cr 2 O 7）は、一般的な無機化学試薬であり、さまざまな研究室や工業用途で酸化剤として最も一般的に使用されています。すべての六価クロム化合物と同様に、急性および慢性的に健康に有害です。非常に明るい赤オレンジ色の結晶性イオン性固体です。この塩は、より工業的な塩である二クロム酸ナトリウムとは対照的に、潮解性がないため、研究室で人気があります。[6]
化学
生産
二クロム酸カリウムは通常、塩化カリウムと二クロム酸ナトリウムの反応によって生成されます。あるいは、クロム鉱石を水酸化カリウムで焙焼してクロム酸カリウムから得ることもできます。水に溶け、溶解過程でイオン化します。
- K 2 Cr 2 O 7 → 2 K + + Cr
2お2−7
2−7 - Cr
2お2−7
2−7+ H 2 O ⇌ 2 CrO2−4
...+ 2時間+
反応
二クロム酸カリウムは有機化学における酸化剤であり、過マンガン酸カリウムよりも穏やかである。アルコールの酸化 に用いられる。第一級アルコールをアルデヒドに変換し、より強制的な条件下ではカルボン酸に変換する。対照的に、過マンガン酸カリウムはカルボン酸を唯一の生成物として与える傾向がある。第二級アルコールはケトンに変換される。例えば、メントールを酸性の二クロム酸で酸化するとメントンが生成される。[7]第三級アルコールは酸化されない。
水溶液では、色の変化を利用してアルデヒドとケトンを区別することができます。アルデヒドは二クロム酸を +6 から +3 の酸化状態に還元し、オレンジ色から緑色に色を変えます。この色の変化は、アルデヒドが対応するカルボン酸に酸化されるために起こります。ケトンはそれ以上酸化されないため、このような変化は見られず、溶液はオレンジ色のままです。
強く加熱すると酸素を発生しながら分解します。
二クロム酸イオンを含む橙赤色の溶液にアルカリを加えると、クロム酸イオン（CrO2−4例えば、クロム酸カリウムは、カリを使用して工業的に生産されます。
- K 2 Cr 2 O 7 + K 2 CO 3 → 2 K 2 CrO 4 + CO 2
この反応は可逆的です。
冷硫酸で処理すると、無水クロム酸（三酸化クロム、CrO 3） の赤色結晶が得られます。
- K 2 Cr 2 O 7 + 2 H 2 SO 4 → 2 CrO 3 + 2 KHSO 4 + H 2 O
濃酸で加熱すると酸素が発生します。
- 2 K 2 Cr 2 O 7 + 8 H 2 SO 4 → 2 K 2 SO 4 + 2 Cr 2 (SO 4 ) 3 + 8 H 2 O + 3 O 2
用途
二クロム酸カリウムは、工業的にはナトリウム塩が主流であるため、大きな用途はほとんどありません。主な用途は、皮革なめしに使用されるクロムカリウムミョウバンの前駆体としてです。[6] [8]
クリーニング
他の六価クロム化合物（三酸化クロム、二クロム酸ナトリウム）と同様に、二クロム酸カリウムはガラス製品の洗浄や材料のエッチングに使用する「クロム酸」の調製に使用されてきました。六価クロムに関連する安全性の懸念のため、この方法はほぼ廃止されました。
工事
セメントの成分として使用され、混合物の硬化を遅らせ、密度と質感を改善します。この使用法は、建設作業員に接触性皮膚炎を引き起こすことがよくあります。[9]
写真撮影と印刷
1839年、マンゴ・ポントンは、重クロム酸カリウム溶液で処理した紙は日光にさらされると目に見えて褐色になり、その変色は重クロム酸カリウムを洗い流した後も残ることを発見した。1852年、ヘンリー・フォックス・タルボットは、重クロム酸カリウムの存在下で紫外線にさらされると、ゼラチンやアラビアゴムなどの有機コロイドが硬化し、溶解性が低下することを発見した。
これらの発見はすぐに、差別硬化に基づくカーボンプリント、重クロム酸ゴム、その他の写真印刷プロセスにつながりました。通常、露光後、硬化していない部分は温水で洗い流され、製造時に組み込まれた顔料を含むか、後で染料で染色された薄いレリーフが残ります。一部のプロセスは、硬化のみに依存し、硬化した部分または硬化していない部分による特定の染料の差別的吸収と組み合わせていました。これらのプロセスの一部では、カーボンブラックなどの非常に安定した染料や顔料を使用できるため、アーカイブの永続性が極めて高く、光に長時間さらされても色あせしにくいプリントを製造できました。
二クロム酸コロイドは、さまざまな工業用途でフォトレジストとしても使用され、最も広く使用されているのは、写真製版印刷プロセスで使用する金属印刷版の作成です。
クロム増感剤またはフォトクロモスは、二クロム酸カリウムを約 10% v/v に希釈した濃塩酸と等量使用して、白黒写真ロールの弱くて薄いネガを処理します。この溶液は、フィルム内の元素銀粒子を塩化銀に再変換します。徹底的に洗浄し、化学線にさらした後、フィルムを最終段階まで再現像して、より強いネガを生成し、より満足のいくプリントを生成できます。
硫酸中の二クロム酸カリウム溶液は、リバーサルネガ（つまり、ネガフィルムからポジの透明フィルム）を作成するために使用できます。これは、白黒フィルムを現像することによって行われますが、現像はほぼ終了点まで進めます。次に、現像を大量に洗浄して停止し、フィルムを酸性の二クロム酸溶液で処理します。これにより、銀金属が硫酸銀（光に反応しない化合物）に変換されます。徹底的に洗浄し、化学線にさらした後、フィルムを再度現像して、以前に露光されなかったハロゲン化銀を銀金属に還元します。得られる結果は予測できない場合があります。ただし、他の方法では得られない画像を生成する優れた結果が得られる場合もあります。このプロセスをソラリゼーションと組み合わせると、最終製品がネガに似て、通常の方法で印刷するのに適したものになります。
Cr(VI)化合物は強い光にさらされると動物性タンパク質を日焼けさせる性質があり、この性質は写真のスクリーン印刷に利用されています。
スクリーン印刷では、キャンバスを絵を描く前に準備するのと同じように、シルクなどの薄いスクリーンをフレームにぴんと張る。この張ったスクリーンに、二クロム酸塩で感光させたコロイドを均一に塗布する。二クロム酸塩の混合物が乾いたら、フルサイズの写真ポジをスクリーンの表面にしっかりと取り付け、全体を強い光にさらす (時間は明るい日光の下で 3 分から 30 分までさまざま)。こうして、露出したコロイドが硬化する。ポジを取り除いたら、スクリーン上の露出していない混合物を温水で洗い流すと、硬化した混合物はそのまま残り、目的のパターンの正確なマスクとして機能し、通常のスクリーン印刷プロセスで印刷できる。
分析試薬
二クロム酸カリウムは非吸湿性であるため、分析化学における古典的な「湿式試験」でよく使用される試薬です。
エタノール測定
サンプル中のエタノールの濃度は、酸性化した二クロム酸カリウムで逆滴定することで測定できます。サンプルを過剰量の二クロム酸カリウムと反応させると、すべてのエタノールが酢酸に酸化されます。
- CH 3 CH 2 OH + 2[O] → CH 3 COOH + H 2 O
エタノールを酢酸に変換する完全な反応：
- 3 C 2 H 5 OH + 2 K 2 Cr 2 O 7 + 8 H 2 SO 4 → 3 CH 3 COOH + 2 Cr 2 (SO 4 ) 3 + 2 K 2 SO 4 + 11 H 2 O
過剰の二クロム酸塩は、チオ硫酸ナトリウムに対する滴定によって測定されます。最初の量から過剰の二クロム酸塩の量を加えると、存在するエタノールの量が得られます。二クロム酸塩溶液をブランクに対して 較正することで、精度を向上させることができます。
この反応の主な用途の 1 つは、昔の警察の飲酒検知器のテストです。アルコール蒸気がオレンジ色の二クロム酸塩でコーティングされた結晶と接触すると、色がCr(VI)オレンジから Cr(III) グリーンに変わります。色の変化の度合いは、容疑者の呼気中のアルコール濃度に直接関係しています。
シルバーテスト
約 35% の硝酸溶液に溶解すると、シュヴェルター溶液と呼ばれ、さまざまな金属の存在をテストするために使用され、特に銀の純度を判定するために使用されます。純銀は溶液を明るい赤色に、スターリングシルバーは暗い赤色に、低品位のコインシルバー(純度 0.800) は茶色に変わり (主に銅の存在により溶液が茶色に変わる)、純度 0.500 の銀では緑色に変わります。真鍮は暗い茶色に、銅は茶色に、鉛と錫は両方とも黄色に変わりますが、金とパラジウムは変化しません。
二酸化硫黄検査
二クロム酸カリウム紙は、オレンジ色から緑色にはっきりと変化するため、二酸化硫黄の検査に使用できます。これは、六価クロムが三価クロムに還元されるすべての酸化還元反応の典型的なものです。したがって、二酸化硫黄の決定的な検査ではありません。生成される最終生成物は Cr 2 (SO 4 ) 3です。
- SO 2 + K 2 Cr 2 O 7 + 3H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 3 H 2 O
木材処理
二クロム酸カリウムは、木材に含まれるタンニンを黒くすることで、特定の種類の木材を染色するために使用されます。現代の染料では実現できない、深みのある豊かな茶色を生み出します。特にマホガニーには効果的です。[10]
自然発生
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二クロム酸カリウムは、希少鉱物 ロペザイトとして天然に産出する。チリのアタカマ砂漠の硝酸塩鉱床と南アフリカのブッシュフェルト火成岩複合体の空洞充填物としてのみ報告されている。[11]
安全性
2005～2006年、二クロム酸カリウムはパッチテストで11番目に多いアレルゲン（4.8％）でした。[12]
二クロム酸カリウムはクロム皮膚炎の最も一般的な原因の1つです。[13]クロムは、特に手や前腕に過敏症を引き起こし、慢性で治療が難しい皮膚炎を引き起こす可能性が非常に高いです。毒性研究では、その非常に有毒な性質がさらに明らかになっています。ウサギとげっ歯類では、14 mg/kgという低濃度でも、試験群の死亡率が50%であることが示されています。[14] 水生生物は特に曝露されると脆弱であるため、地域の環境規制に従って責任を持って処分することが推奨されます。
他の六価クロム化合物と同様に、二クロム酸カリウムは発がん性があります。[15]この化合物は腐食性もあり、暴露すると重度の眼障害や失明を引き起こす可能性があります。[16]ヒトへの暴露にはさらに生殖能力の障害も含まれます。
参考文献
- ^ 「二クロム酸カリウムリスト」（PDF）。米国環境保護庁。2015年7月23日。
- ^ Binnewies, M.; Milke, E. (2002).元素と化合物の熱化学データ（第2版）. Weinheim: Wiley-VCH . p. 405. ISBN 978-3-527-30524-7。
- ^ Sigma-Aldrich Co.、クロム(VI)酸化物。2014年6月15日閲覧。
- ^ 六価クロムのすべての化合物と同様に、二クロム酸カリウムは発がん性がある。
- ^ Chambers, Michael. 「ChemIDplus - 7778-50-9 - KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N - 二クロム酸カリウム - 類似構造検索、同義語、式、リソースリンク、およびその他の化学情報」。
- ^ ab Gerd Anger、Jost Halstenberg、Klaus Hochgeschwender、Christoph Scherhag、Ulrich Korallus、Herbert Knopf、Peter Schmidt、Manfred Ohlinger、「クロム化合物」、ウルマン工業化学百科事典、Wiley-VCH、ワインハイム、2005. doi :10.1002/1435 6007 .a07_067
- ^ LT Sandborn. 「l-メントン」.有機合成;全集第1巻、340ページ。
- ^ M. Saha; CR Srinivas; SD Shenoy; C. Balachandran (1993 年 5 月). 「履物性皮膚炎」.接触性皮膚炎. 28 (5): 260–264. doi :10.1111/j.1600-0536.1993.tb03428.x. PMID 8365123. S2CID 23159708.
- ^ Pekka Roto、Hannele Sainio、Timo Reunala、Pekka Laippala (1996 年 1 月)。「セメントへの硫酸第一鉄の添加と建設作業員のクロム皮膚炎のリスク」。接触性皮膚炎。34 (1 ) : 43–50。doi : 10.1111 /j.1600-0536.1996.tb02111.x。PMID 8789225。S2CID 27027304 。
- ^ Jewitt, Jeff (1997).手塗り仕上げ. ニュータウン、コネチカット州、米国: The Taunton Press, Inc. ISBN 978-1-56158-154-2。
- ^ 「ロペジテ：ロペジテ鉱物情報とデータ」。
- ^ Zug KA、Warshaw EM、Fowler JF Jr、Maibach HI、Belsito DL、Pratt MD、Sasseville D、Storrs FJ、Taylor JS、Mathias CG、Deleo VA、Rietschel RL、Marks J. 北米接触皮膚炎グループのパッチテスト結果2005～2006年。皮膚炎。2009年5～6月;20(3):149-60。
- ^ Farokh J. Master (2003). 皮膚疾患. ニューデリー: B Jain Pub Pvt Ltd. p. 223. ISBN 978-81-7021-136-5。
- ^ 「二クロム酸カリウム MSDS」 Sigma-Aldrich . 2011-07-20閲覧。
- ^ IARC (2012) [2009年3月17-24日] 第100C巻: ヒ素、金属、繊維、粉塵(PDF)リヨン: 国際がん研究機関。ISBN 978-92-832-0135-9. 2020年1月5日閲覧。
六価クロム化合物のヒトに対する発がん性については
十分な証拠
があります。六価クロム化合物は肺がんを引き起こします。また、六価クロム化合物への曝露と鼻および副鼻腔がんとの間には正の相関関係が観察されています。六価クロム化合物の実験動物に対する発がん性については十分な証拠があります。六価クロム化合物はヒトに対して発がん性があります（グループ1）。
- ^ 「二クロム酸カリウム MSDS」 JT Baker。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、二クロム酸カリウムに関連するメディアがあります。
- 周期表のビデオにおける二クロム酸カリウム（ノッティンガム大学）
- 国際化学物質安全性カード 1371
- 国家汚染物質目録 – 六価クロムおよび化合物に関するファクトシート
- NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド
- IARC モノグラフ「クロムおよびクロム化合物」
- シュヴェルター溶液で金属を検査したときの色の変化を記載した金精錬の記事