Estudo do Cromo e Seus Principais Íons

Estudo do Cromo e Seus Principais Íons

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Titulo: Estudo do Cromo e Seus Principais Ânions

Introdução

O metal cromo é produzido em grande escala e extensivamente empregado em ligas com ferro e metais não ferrosos, e em revestimentos obtidos por eletrodeposição.

O cromo é o vigésimo primeiro elemento mais abundante na crosta terrestre, em peso. Ele é quase tão abundante quanto o cloro.

O único minério de cromo de importância comercial é a cromita, FeCr2O4.

O cromo é obtido em duas formas: ferrocrômio e cromo metálico puro, dependendo do uso a que se destina. O ferrocrômio é uma liga de ferro, cromo e carbono, obtido pela redução da cromita com carbono.

Diversas etapas são necessárias para a obtenção de cromo puro. Inicialmente, a cromita é fundida com NaOH ao ar. Nesse processo o cromo é oxidado a cromato de sódio:

2FeCrIII2O4 + 8 NaOH + 3 ½ O2  4Na2[CrVIO4] + Fe2O3 + 4 H2O

O Fe2O3 é insolúvel, mas o cromato de sódio é solúvel. Assim o Na2[CrO4] é extraído com água e acidificado para obter dicromato de sódio. Este é menos solúvel e pode ser precipitado. O dicromato de sódio é aquecido com carbono precipitado reduzido a Cr2O3:

Na2[Cr2O7] + 2 C  Cr2O3 + Na2CO3 + CO

Finalmente o Cr2O3 é reduzido com Al ou Si para produzir o metal:

Cr2O3 + 2Al  2Cr + Al2O3

Como o metal é quebradiço, raramente é usado puro, sendo empregado na obtenção de ligas não ferrosas. Ou, alternativamente, Cr2O3 é dissolvido em ácido sulfúrico e depositado eletroliticamente sobre a superfície de um metal.

Estados de oxidação

A configuração eletrônica do Cr no estado fundamental é de d5s1, com orbitais semi preenchidos estáveis.

Analisando essa configuração eletrônica pressupõe que formem compostos onde o metal se encontra nos estados de oxidação entre (+I) e (+VI).

Os íons nos estados (+II), (+III) e (+VI) são os metais importantes. O Cr (+II) é redutor, o (+III) é o mais estável e importante e o Cr(+VI) é fortemente oxidante.

Compostos dos elementos no estado de oxidação (+VI)

Um número restrito de compostos de Cr(+VI) é conhecido. São agentes oxidantes muito fortes e compreendem os cromatos [CrO4]2-, os dicromatos, [Cr2O7]2-, trióxido de cromo, CrO3, oxo haletos, CrO3X- e CrO2X2 (X= F, Cl, Br ou I), CrOX4 ( X= F ou Cl), e CrF6.

Cromato e Dicromato

O cromato de sódio, Na2CrO4, é um sólido amarelo, que a rigor deveria ser chamado cromato (VI) de sódio. O método de preparação seria a fusão com NaOH. Também pode ser obtido pela fusão com Na2CO3:

4FeCr2O4 + 8 Na2CO3 + 7O2  8 Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8 CO2

É um composto muito solúvel em água e um forte agente oxidante.

O dicromato de sódio, Na2Cr2O7, é um sólido cor laranja, obtido pela acidificação de uma solução de cromato. É menos solúvel em água, sendo largamente usado como agente oxidante. Em análise volumétrica (titulações), é preferível usar K2Cr2O7 no lugar de Na2Cr2O7, pois o composto de sódio é higroscópico enquanto o de potássio não.

Compostos Dos Elementos No Estado De Oxidação (+III)

Cromo:

Os compostos de Cr3+ (ou compostos crômicos) são os mais importantes e estáveis desse elemento, embora esse íon seja muito estável em soluções ácidas, e facilmente oxidado a espécies contendo o íon Cr(+VI) quando em soluções alcalinas.

O íon Cr3+ é utilizado para pigmentação de vidros, pois dá a cor verde para seus compostos. A esmeralda, pedra preciosa de cor verde, apresenta esta cor devido à presença de impurezas de Cr3+ em sua composição cristalina.

Cr2O3 é um sólido verde usado como pigmento. O método mais conveniente de preparação é por meio do aquecimento do dicromato de amônio, (NH4)2Cr2O7, no assim chamado experimento de vulcão, usado em alguns fogos de artifício.

(NH4)2Cr2O7  Cr2O3 + N2 + 4 H2O

4 Cr + 3 O2  2Cr2O3

4CrO3  2 Cr2O3 + 3O2

A adição de NaOH a soluções de Cr3+ não precipita o hidróxido, mas o óxido hidratado.

Quando aquecido fortemente, o óxido de torna inerte frente a ácidos e bases, mas em caso contrário é anfótero, formando [Cr(H2O)6]3+ em meio ácido e cromito em meio alcalino concentrado.

O Cr2O3 é importante do ponto de vista econômico, sendo obtido em uma das etapas do processo de extração do crômio. É usado como pigmentos de tintas, em borracha e cimento, e como catalisador numa grande variedade de reações, inclusive na obtenção de polietileno e de butadieno.

Objetivos

Verificar experimentalmente propriedades e reações características do cromo, tendo em vista principalmente a variação de seus estados de oxidação.

Procedimento experimental

a) Materiais utilizados

- Tubos de ensaio;

- Bico de Bunsen;

- Espátula;

- Dicromato de amônio;

- Cadinho;

- Hidróxido de sódio (NaOH) sólido;

- Ácido sulfúrico (H2SO4) 3 mol/L;

- Hidróxido de sódio (NaOH) 6 mol/L;

- Ácido clorídrico (HCl) em solução;

- Cloreto de cromo (CrCl3) 0,33 mol/L;

- H2O2 20 vol;

b) Procedimento

Decomposição do Dicromato de amônio.

Em um tubo de ensaio, adicionou-se uma pequena quantidade de dicromato de amônio, e levou-se o tubo à chama do bico de bunsen, para que ocorresse a reação. O tubo foi retirado da chama após ser completada a reação.

Obtenção do cromato

Foi adicionada uma pequena quantidade do produto resultante da decomposição do dicromato de amônio em um cadinho, adicionando-se também uma quantidade de hidróxido de sódio equivalente ao dobro do volume do produto usado. Levou-se a solução ao aquecimento até que ocorresse a fusão das partes sólidas.

Depois de fundidos, o cadinho foi retirado da chama e após seu resfriamento foram adicionadas algumas gotas de acido sulfúrico.

Caráter anfótero do cromo

Em um tubo de ensaio, foram adicionados aproximadamente 3 ml da solução de cloreto de cromo. Após, foram adicionadas à solução algumas gotas de hidróxido de sódio 6 mol/L até que houvesse a formação de um precipitado.

Em seguida, dividiu-se a solução em 3 tubos de ensaio. O primeiro tubo foi utilizado como referência. No segundo tubo foram adicionadas mais algumas gotas de hidróxido de sódio 6 mol/L, para que houvesse excesso de NaOH. No terceiro tubo, foram adicionadas algumas gotas de acido clorídrico.

Propriedades de cromatos, CrO42- e dicromatos Cr2O72-

No tubo que continha a solução de cloreto de cromo e hidróxido de sódio em excesso, foram adicionados algumas gotas de peróxido de hidrogênio. Em seguida, o tubo de ensaio foi levado a chama do bico de bunsen para evaporar os excessos de peróxido de hidrogênio.

Adicionou-se, então, à solução algumas gotas de acido clorídrico.

Após adicionou-se novamente ao tubo de ensaio algumas gotas de hidróxido de sódio.

Resultados e Discussão

Decomposição do dicromato de amônio

Ao aquecer-se uma pequena quantidade de dicromato de amônio, (NH3)2Cr2O7, um sal brilhante que possui coloração laranja-intensa, observou-se uma reação violenta, originando um composto com textura farelenta, de cor verde escura, de baixa densidade, identificado como óxido crômico, Cr2O3. A reação é descrita por:

(NH3)2Cr2O7(s) N2(g) + 4H2O(vap) + Cr2O3(s)

Nesta reação, o dicromato de amônio sofre redução, com o cromo passando do estado de oxidação +VI para o estado de oxidação +III:

[Cr2O7]2- Cr2O3

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