Курсовая работа (т): Хром и пигменты на его основе

Но только в первой половине XVIII в. появляются отдельные отрасли производства пигментов.

В 1797г. был описан метод получения хромовокислого свинца, но производить его стали только в 1818г. В наше время этот желтый пигмент используют в живописи и промышленности.

Раньше люди использовали пигменты только для окрашивания, но сейчас его используют в качестве защиты изделия от коррозии [9].

Классификация пигментов:

)        По химическому составу и цвету:

.        Ахроматические

2.      Белые

.        Черные

.        Серые

.        Хроматические

2)      По значению специальных пигментных свойств:

.        Пигменты - красящие вещества

2.      Пигменты - наполнители

3)      По назначению:

.        Общего назначения

2.      Для противокорозийных материалов

.        Придание предметам специальных свойств

.        Для художественных красок

4)      По влиянию на коррозию

.        Антикоррозионные

2.      Коррозионно-нейтральные

.        Стимуляторы [8].

1.2.1 Хромовые пигменты

Многие из соединений трехвалентного хрома окрашены либо в фиолетовый, либо в зеленый цвет. Пигментами хрома зеленого цвета являются:

)        Изумрудная зелень (гидрат окиси хрома) - Cr₂O₃ ∙ n H₂O;

2)      Соединения типа шпинелей;

)        Окись хрома - Cr₂O₃;

)        Силикаты или фосфаты хрома;

Но практическое и очень важное значение имеет изумрудная зелень и окись хрома.

Хромовые шпинели и силикаты применяются в керамической промышленности, но фосфаты хрома не имеют практического значения. В широких предел для соединений хрома характерно изменение окраски при постоянном химическом составе. Окраска хромовых соединений зависит от температуры раствора, наличия избытка кислоты и т.д. [9].

1.2.2 Окись хрома

Впервые окись хрома была получена в 1809 г. при прокаливании хромовой ртути:

Hg₂CrO₄                       2Cr₂O₃ + 8Hg + 5O₂

Но затем были открыты и другие способы получения окиси хрома. Например, прокаливанием смеси серы с хромпиком, хлористым аммонием или углем.

Окись хрома представляет собой зеленый пигмент с оттенками от желтого до синего цвета. Имеет ярко выраженные пигментные свойства:

.        нерастворимость в кислотах и щелочах.

2.      устойчив к свету.

Используется для малярных работ, для производства художественных красок, для живописи и для печати денежных знаков.

В природе окись хрома не встречается. Искусственно его получают прокаливанием:

Cr (OH) _{3 прокаливание}             Cr₂O₃ + 3H₂O

K₂Cr₂O₇ + S _{прокаливание}     Cr₂O₃ + K₂SO₄

Cr₂ (SO₄) _{3 прокаливание}         Cr₂O₃ + 3SO₃

Формула изумрудной зелени: Cr₂O₃ ∙ n H₂O. Вода может быть удалена из соединения без изменения цвета пигмента. Но вот удаление абсолютно всей воды приводит к полному разрушению пигмента. Так же изумрудная зелень содержит примеси безводной окиси хрома и борного ангидрида. Цвет изумрудной зелени - изумрудно-зеленый. Так же как и у окиси хрома очень хорошо выражены пигментные свойства:

.        Стойкость к свету.

2.      Не реагирует ни с кислотами, ни с щелочами [9].

2. Экспериментальная часть

2.1 Реактивы, оборудование

Получение оксида хрома:

.        Дихромат калия

2.      Активированный уголь

.        Фарфоровая ступка

.        Фарфоровый тигель

.        Муфельная печь

.        Дистиллированная вода

.        Фарфоровый стакан

.        Воронка

.        Фильтр

.        Сушильный шкаф

Получение изумрудной зелени:

.        Борная кислота

2.      Дихромат калия

.        Фарфоровая ступка

.        Фарфоровый тигель

.        Муфельная печь

.        Дистиллированная вода

.        Фарфоровый стакан

.        Воронка

.        Фильтр

.        Сушильный шкаф

2.2 Методики исследования

2.2.1 Синтез Оксида хрома.

Рассчитанное количество дихромата калия помещают в фарфоровую ступку и измельчают в порошок. Добавляют рассчитанное количество угля и смесь измельчают в течение 20-30 мин. до получения тонкодисперсного однородного вещества. Порошок насыпают в фарфоровый тигель на половину его объема и прокаливают в течение 60-80 мин в муфельной печи при 650-700 ^оС. Размолотый полуфабрикат переносят в фарфоровый стакан вместимостью 1л и промывают 3-4 раза дистиллированной водой. Затем пигмент сушат при 100-150 ^оС [10].

.2.2 Синтез Изумрудной зелени.

При составление шихты борную кислоту берут в большом избытке. Рассчитанное количество дихромата калия и борной кислоты растирают в фарфоровой ступке в течение 15-20 мин до получения однородной массы. Полученную шихту насыпают в фарфоровый тигель на половину его объема и прокаливают в течение 30-40 мин в муфельной печи при 500-600^оС.

После охлаждения полученный сплав измельчают в фарфоровой ступке и обрабатывают водой. Затем пигмент сушат при 75-80 ^оС [10]. Высушенный пигмент измельчают в фарфоровой ступке.

3. Результаты и обсуждения результатов

3.1 Получение оксида хрома (III)

В ходе эксперимента предполагаем получить 1,7 г - Cr₂O₃

2K₂Cr₂O₇ + 3C + 2H₂O = 2Cr₂O₃ + 3CO₂ + 4KOH

1)      n (Cr₂O₃) = 1,7г. / 152г. /моль = 0,01 моль

2)      n (C) = x/3 = 0,01/2; x=0,015 моль

3)      n (K₂Cr₂O₇) = y/2 = 0,01/2; y= 0,01 моль

4)      m (C) = 0,015 моль ∙12г. /моль = 0,18г.

5)      m (K₂Cr₂O₇) = 0,01 моль ∙ 294г. /моль = 2,94г.

)       

Помещают в фарфоровую ступку 2,94 г. дихромата калия и измельчают его. Добавляют 0,18 г. активированного угля и смесь измельчают в фарфоровой ступке в течение 20-30 мин. до получения однородного порошка (рис.1).

Рис. 1 Дихромат калия и активированный уголь

Порошок высыпают в фарфоровый тигель на половину его объема и прокаливают 60-70 мин. в муфельной печи при 650-700 ^оC. После прокаливания смесь охлаждают и переносят фарфоровую ступку наливают дистиллированную воду в соотношении полуфабрикат: вода =1: 0,5.

Размолотый полуфабрикат переносят в фарфоровый стакан и промывают 3-4 раза водой. Суспензию отфильтровывают на воронке Бюхнера и осадок промывают 5-6 раз водой. После этого пигмент сушат при 100-105 ^оC до постоянной массы.

Для улучшения цвета пигмента его подвергают вторичному прокаливаю при 700-800 ^оC в течение 40-60 мин. Вторичное прокаливание улучшает цвет пигмента [10].

Масса пигмента после прокаливания составила 0,48 г.

Рассчитаем выход продукта реакции:

7)      Ŋ= = =0,28 г или 28 %

3.2 Получение изумрудной зелени

В ходе эксперимента предполагаем получить 1,7 г - Cr₂O₃ ∙ 2H₂O

3K₂Cr₂O₇ + 44H₃BO₃ = 3Cr₂ (B₄O₇) ₃ + 2K₃B₄O₇ + 66H₂O + 5O₂

Cr₂ (B₄O₇) ₃ + 20H₂O = 12H₃BO₃ + Cr₂O₃ ∙ 2H₂O

1)      n (Cr₂O₃ ∙ 2H₂O) = 1,7г. / 188г. /моль = 0,009 моль

2)      n (Cr₂ (B₄O₇) ₃) = x/1 = 0,009/1; x = 0,009 моль

3)      n (H₃BO₃) = y/32 = 0,009/2; y = 0,132 моль

4)      n (K₂Cr₂O₇) = z/3 = 0,009/3; z = = 0,009 моль

)        m (H₃BO₃) = 0,132 моль ∙ 61г. /моль = 8г.

6)      m (K₂Cr₂O₇) = 0,009 моль ∙ 294г. /моль = 2,646г.

Помещают в фарфоровую ступку 8г. борной кислоты, измельчают и добавляют 2,646г. дихромата калия и смесь измельчают в течении 20-30 мин. до получения однородного порошка (рис.2).

Рис. 4 Борная кислота и дихромат калия

Порошок высыпают в фарфоровый тигель на половину его объема и прокаливают 30-40 мин. в муфельной печи при 550-600 ^оС.

После прокаливания смесь охлаждают и переносят в фарфоровую ступку (для измельчения). Наливают дистиллированную воду в соотношении полуфабрикат: вода =1: 0,5. Размолотый полуфабрикат переносят в фарфоровый стакан и промывают 3-4 раза водой. Суспензию отфильтровывают на воронке Бюхнера и осадок промывают 5-6 раз водой. После этого пигмент сушат при 75-80 ^оC. Для улучшения цвета пигмента его подвергают вторичному прокаливаю при 650-680 ^оC в течение 3-4 ч. Вторичное прокаливание улучшает цвет пигмента делая его более светлее [10]. Масса полученного пигмента составила 1,54 г

Рассчитаем выход продукта реакции:

8)      Ŋ= = =0,9 г или 90 %

Ошибка: 10 %.

Вывод

·        Изучены химические свойства и способы получение хрома.

·        Изучены химические свойства и способы получения соединений хрома (II III и VI). Изучено применение в промышленности.

·        Изучены способы получения пигментов на основе хрома.

·        Получены пигменты: оксид хрома и изумрудная зелень.

Список литературы

1.      http://ru. wikipedia.org/wiki/%D5%F0%EE%EC#. D0. A5. D0. B8. D0. BC. D0. B8. D1.87. D0. B5. D1.81. D0. BA. D0. B8. D0. B5_. D1.81. D0. B2. D0. BE. D0. B9. D1.81. D1.82. D0. B2. D0. B0

2.      http://www.alhimikov.net/otkritie_elementov/Cr.html

3.      Реми Г. "Курс неорганической химии" с.142-147

.        http://ido. tsu.ru/schools/chem/data/res/neorg/uchpos/text/g4_10_5.html

6.      http://ido. tsu.ru/schools/chem/data/res/neorg/uchpos/text/g4_10_6.html <http://ido.tsu.ru/schools/chem/data/res/neorg/uchpos/text/g4_10_6.html>

.        http://ido. tsu.ru/schools/chem/data/res/neorg/uchpos/text/g4_10_7.html <http://ido.tsu.ru/schools/chem/data/res/neorg/uchpos/text/g4_10_7.html>

.        Пигменты. Единая Торговая Марка. с.3

.        Беленький Е.Ф. Химия и технология пигментов. Издание третье. с.11-14 с.529-543

.        Лидин Р.А. "Химические свойства неорганических веществ" Часть 2. с.144-145

.        Некрасов Б.В. "Основы общей химии" Том.1 изд.3-е.

.        Балятинская Л.Н., Фофанов Г.М. "Конспект лекций по дисциплине "Неорганическая химия", Химия элементов и их соединений c.57

.        Степин Б.Д. "Неорганическая химия" 1994 с.449

.        Гончаренко Л.И. "Химия. Учебно-практический справочник" 2014 с.70

.        Рудзимис Г.Е. "Химия. Неорганическая химия" 9 класс стр.68