Chromi(III) perhenat

Chromi(III) perhenat
Tên khác	Chromi triperhenat Chromic perhenat Chromi(III) rhenat(VII) Chromi trirhenat(VII) Chromic rhenat(VII)
Số CAS	70764-29-3 (khan) 70764-26-0 (6 nước)[ghi chú 1]
Nhận dạng
Thuộc tính
Công thức phân tử	Cr(ReO4)3
Khối lượng mol	802,5908 g/mol (khan) 829,61372 g/mol (1,5 nước) 892,6672 g/mol (5 nước) 910,68248 g/mol (6 nước)
Bề ngoài	tinh thể màu xanh lục (ngậm nước)[1]
Khối lượng riêng	3,4 g/cm³[1]
Điểm nóng chảy	450–480 °C (723–753 K; 842–896 °F)[2] (phân hủy)
Điểm sôi	650–700 °C (923–973 K; 1.202–1.292 °F)[2] (phân hủy nhanh), xem thêm phần bài viết cho chi tiết cụ thể
Độ hòa tan trong nước	tan[1]
Độ hòa tan	tan trong etanol, aceton, không tan trong CCl4[1][ghi chú 2] tạo phức với amonia, urê
Các nguy hiểm
Các hợp chất liên quan
Anion khác	Chromi(III) pemanganat
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). Tham khảo hộp thông tin

Chromi(III) perhenat là một hợp chất hóa học vô cơ có công thức Cr(ReO₄)₃. Hợp chất này tồn tại dưới dạng là các tinh thể màu xanh lục, hòa tan được trong nước ở mức độ rất cao.^[1]

Lịch sử

Chromi(III) perhenat được biết đến lần đầu tiên vào tháng 5 năm 1979 bởi Zaitseva và các cộng sự.^{[3][ghi chú 3]} Năm 2009, Mikhailova và những người khác cũng thực hiện một phản ứng điều chế chromi(III) perhenat, nhưng sử dụng chromi(III) oxit thay vì hydroxide của nó.^{[3][ghi chú 4]}

Điều chế

Chromi(III) perhenat hexahydrat có thể được điều chế bằng cách cho chromi(III) hydroxide^[1] hoặc chromi(III) oxit^[3] tác dụng với axit perhenic ở điều kiện bình thường:

Cr(OH)₃ + 3HReO₄ → Cr(ReO₄)₃ + 3H₂O

Cr₂O₃ + 6HReO₄ → 2Cr(ReO₄)₃ + 3H₂O

Dung dịch chromi(III) perhenat thu được có độ pH từ 2–3. Để thu được tinh thể của hợp chất, CaCl₂ sẽ được sử dụng để làm khô dung dịch. Sau vài ngày, các tinh thể màu xanh lục đặc trưng của ion chromi(III) sẽ xuất hiện.^{[1][ghi chú 5]}

Muối khan có thể điều chế bằng cách phân hủy dạng ngậm nước hexahydrat (xem bên dưới) hoặc bằng một cách khác phức tạp hơn.^{[3][ghi chú 6]}

Tính chất

Vật lý

Chromi(III) perhenat dạng ngậm nước như hexahydrat tồn tại dưới dạng tinh thể màu xanh lá cây, tan trong nước ở mức rất cao như nhiều muối perhenat khác.

Hóa học

Sự phân hủy

Chromi(III) perhenat khan dễ bị phân hủy khi đun nóng nhất so với một số muối perhenat khác như của mangan(II), sắt(III), coban(II) hay niken(II).^{[2][ghi chú 7]}

Trước khi bị phân hủy, sự biến đổi cấu trúc tinh thể của muối khan sẽ xuất hiện ở 441–453 °C (826–847 °F; 714–726 K).^[1]

Hợp chất bị phân hủy theo 3 giai đoạn:^[2]

• Ở nhiệt độ 450–480 °C (842–896 °F; 723–753 K), hợp chất bị phân hủy một phần, với sự hao hụt khối lượng khoảng 5%.^{[ghi chú 8]}
• Khi tiếp tục đun nóng đến 650–700 °C (1.202–1.292 °F; 923–973 K), sự phân hủy xảy ra một cách nhanh chóng. Hợp chất bị hao hụt đến 80% khối lượng, khi đó chromi(III) oxit và rheni(IV) oxit được hình thành.
• Sự biến tính của hợp chất diễn ra lần cuối ở nhiệt độ 870–1.000 °C (1.600–1.830 °F; 1.140–1.270 K). Lúc này hợp chất chỉ bị hao hụt một lượng nhỏ, và sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy là chromi(III) oxit và rheni kim loại.^{[ghi chú 9]}

Thực ra, trong quá trình phân hủy trên, rheni(VII) oxit được hình thành, nhưng đến giai đoạn 2 thì bị phân hủy thành rheni(IV) oxit.^{[2][ghi chú 10]}

Về mặt nhiệt học, tính ổn định của chromi(III) perhenat thấp nhất so với một số muối perhenat của các kim loại chuyển tiếp (xếp theo tính ổn định giảm dần): Mn(II), Co(II), Ni(II), Fe(III), Cr(III).^{[2][ghi chú 7]}

Đối với dạng ngậm nước Cr(ReO₄)₃·6H₂O, quá trình mất nước của hợp chất diễn ra như sau:^{[1][ghi chú 11]}

Công thức của hợp chất thu được	Điểm phân hủy (℃)
	Phương pháp nhiệt vi sai (DTA)	Phương pháp nhiệt trọng trường (TGA)
Cr(ReO4)3·6H2O (ban đầu)	71–99	55–85
Cr(ReO4)3·5H2O	117–152	95–150
Cr(ReO4)3·1,5H2O	186–208	160–265
Cr(ReO4)3	347–357	⸺

Muối kiềm

Chromi(III) perhenat có thể tạo ra một số loại muối kiềm, với công thức tổng quát là Cr(OH)_x(ReO₄)_{3 − x}. Các muối với x = 1 và x = 2 và các dạng ngậm nước của nó cũng đã được biết đến. Chúng đều được Zaitseva và các cộng sự điều chế năm 1982.^[4]

Tính chất

• Muối x = 1: Có công thức hóa học CrOH(ReO₄)₂. Hợp chất tạo ra các dạng ngậm 2,5 và 4 nước.
• Muối x = 2: Có công thức hóa học Cr(OH)₂ReO₄. Hợp chất được biết đến dưới dạng ngậm 1 và 2 nước.^[4]

Cả hai muối đều dễ chảy (đối với dạng ngậm nước), có tính hút ẩm cực kỳ mạnh, màu lục nhạt, nhưng muối có 2 nhóm hydroxide (OH^–) có vết vạch đậm màu hơn so với muối có 1 nhóm hydroxide.^[4]

Các muối chromi(III) hydroxide-perhenat nói trên đều tan trong nước, etanol, aceton, nhưng không tan trong CCl₄. Khối lượng riêng của các muối tại nhiệt độ 25 ± 0,1 ℃ như sau: muối x = 1 có D = 3,11 g/cm³, muối x = 2 có D = 2,88 g/cm³.^{[4][ghi chú 12]}

Sự phân hủy

Dạng ngậm nước cao nhất của chúng bị phân hủy bước đầu ở 80 °C (176 °F; 353 K). Muối 1 nhóm hydroxide bị mất 1,5 nước, muối 2 nhóm hydroxide bị mất 1 nước. Màu của hai hợp chất chuyển dần từ lục nhạt sang lục đậm rồi biến thành màu nâu đầm lầy.^{[4][ghi chú 13]}

Khi đun nóng đến 190 °C (374 °F; 463 K), muối 1 nhóm hydroxide trở thành dạng khan; đối với muối 2 nhóm hydroxide thì nhiệt độ này là 180 °C (356 °F; 453 K).^{[ghi chú 14]}

Trong quá trình phân hủy, chromi(III) bị oxy hóa. Muối 1 nhóm hydroxide bị oxy hóa ở 380–460 °C (716–860 °F; 653–733 K), của muối 2 nhóm hydroxide là 450–495 °C (842–923 °F; 723–768 K).^{[ghi chú 14]}

Sự phân hủy của các muối kiềm khan thành các rheni oxit diễn ra ở những nhiệt độ khá gần nhau. Muối 1 nhóm hydroxide bị phân hủy thành các loại rheni oxit ở 490–520 °C (914–968 °F; 763–793 K), muối 2 nhóm hydroxide phân hủy theo cách tương tự ở 500–510 °C (932–950 °F; 773–783 K).^[4]

Ứng dụng

Chromi(III) perhenat khan được sử dụng làm tiền chất để sản xuất siêu hợp kim.^[5]

Hợp chất khác

• Cr(ReO₄)₃ còn tạo một số hợp chất với NH₃, như Cr(ReO₄)₃·6NH₃ là tinh thể màu vàng chanh, độ hòa tan trong nước ở 20 ℃ là 0,684 g/L. Dạng muối chứa 2 phân tử nước dễ bị phân hủy.
• Cr(ReO₄)₃ còn tạo một số hợp chất với CO(NH₂)₂, như Cr(ReO₄)₃·6CO(NH₂)₂ là tinh thể màu lục, độ hòa tan trong nước ở 20 ℃ là 1,786 g/L.^[6]

Ghi chú

Dưới đây là nguyên văn gốc cho các nguồn tham khảo tương ứng và một số thông tin bổ sung.

1. Số CAS của hợp chất được lấy từ SciFinder.
2. Trang 1200: Гексагидрат перрената хрома хорошо растворим в воде, спирте, ацетоне и нерастворим в четыреххлористом углероде. Плотность исходного кристаллогидрата перрената хрома, определен ная пикнометрическим методом, оказалась равной 3,40 г/см³ при 25 ℃.
3. Dựa theo tài liệu để xác định tháng.
4. Trang 2: W 2009 r. Mikhailova i współpracownicy uzyskali ten sam związek poprzez reakcję świeżo strąconego tlenku chromu(III) z kwasem renowym(VII).
5. Trang 1199: В результате взаимодействия раствора рениевой кислоты с гидроокисью хрома, взятых в стехиометрическом соотношении, образуется зеленый раствор с рН 2—3, который упаривали пад СаСl₂ до постоянной Массы. Через несколько суток из раствора выпадали кристаллы зеленого цвета, характерного для иона трехвалентного хрома.
6. Tài liệu cụ thể chứa rất nhiều bước phức tạp (xem thêm nguồn tham khảo 5).
7. ^ Trang 381: The thermal stabilities of the perrhenates decrease in the order: Mn > Co > Ni > Fe > Cr.
8. Trang 380: The first stage of the thermal decomposition of Cr(III) perrhenate was observed at 450-480 ℃; to it there corresponds a relative small rise in intensity I (first MTA peak). The loss in weight here is small: about 5%.
9. Trang 380: In the second stage (650-700 ℃) we have the highest intensity I and the greatest loss in weight (about 80%). The residue consists mainly of Cr₂O₃ and ReO₂. At temperatures of 870-1000 ℃ we again observe a small rise in I and a small loss in weight. The final decomposition product consists of Cr₂O₃, and metallic rhenium.
10. Trang 380: […] after these perrhenates had been heated until no more dirhenium heptaoxide came off exceeded the weight of the oxides M₂O₃ formed in the following reaction by 50-60%: 2M(ReO₄)₃ → M₂O₃ (solid) + 3Re₂O₇ (gas).
11. Trang 1201 cũng có bảng tương tự, nhưng bản gốc có thêm phần mô tả.
12. Trang 1285: The compounds are bright green, with the dihydroxide per-rhenate having the darker tint. The pyknometric densities of chromium(III) hydroxide bisper-rhenate tetrahydrate and dihydroxide per-rhenate dihydrate at (25 ± 0.1) ℃ are 3.11 and 2.88 g/cm³ respectively.
13. Trang 1285: Both the crystalline hydrates are dehydrated in two stages via intermediate hydrates Cr(OH)(ReO₄)₂·2,5H₂O and Cr(OH)₂(ReO₄)·H₂O. During this process the colour of the compounds changes from bright green through dark green to dirty marsh-coloured.
14. ^ Bảng 2, trang 1285.

Tham khảo

1. ^ Chromium perrhenate and its crystal hydrates (Zaitseva và các cộng sự) trong “Zhurnal neorganicheskoĭ khimii, Tập 24,Số phát hành 5-8” (Izd-vo "Nauka"., 1979), trang 1199–1203. Truy cập 13 tháng 9 năm 2020.
2. ^ Thermal decomposition of Cr(III), Mn, Fe(III), Co, and Ni perrhenates in a vacuum (bởi Ovchinnikov và các cộng sự) trong “Journal of General Chemistry of the USSR., Tập 50,Trang 1-768” (Consultants Bureau, 1980), trang 379–382. Truy cập 25 tháng 9 năm 2020.
3. ^ Methods for producing anhydrous chromium (III) rhenate (VII). Đăng ký mã số bằng sáng chế PL228983B1 ngày 30 tháng 5 năm 2018. Truy cập 22 tháng 9 năm 2020.
4. ^ Chromium(III) hydroxide per-rhenates (Zaitseva và các cộng sự) trong “Russian Journal of Inorganic Chemistry, Tập 27,Trang 915-1829” (Chemical Society, 1982), trang 1284–1287. Truy cập 30 tháng 9 năm 2020.
5. Application of Ion Exchange for Preparation of Selected Metal Perrhenates—Precursors for Superalloy Production (Katarzyna Leszczyńska-Sejda, Grzegorz Benke, Dorota Kopyto, Michał Drzazga, Mateusz Ciszewski; Metals 2019, 9 (2), 201). DOI: https://doi.org/10.3390/met9020201.
6. Rhenium: Dvi-manganese, the Element of Atomic Number 75 (Gerald Druce; CUP Archive, 1948 - 92 trang), trang 45. Truy cập 2 tháng 10 năm 2020.