氢氧化铬的性质和制备

概述及背景^【1】

氢氧化铬又称铬蓝，是重要的无机颜料、铬产品合成中间体以及化工原料。氢氧化铬的分子式为 Cr(OH)₃，相对分子质量 103.018。氢氧化铬有晶态和非晶态两种形态，晶态氢氧化铬含3个结晶水 Cr(OH)₃·3H₂O，也可以表达为 Cr₂O₃·9H₂O。以 Cr(OH)₃·2H₂O 表示的试剂氢氧化铬（含Cr₂O₃约 50%）为蓝绿色胶状沉淀。氢氧化铬在制备中需要控制许多变量，如pH、温度、搅拌、陈化时间等因素，从而导致氢氧化铬合成及其组成结构比较复杂，因此氢氧化铬的可控合成是重点研究内容之一。氢氧化铬长期放置时出现陈化（水合结构变化及颗粒聚集），使其在酸中的溶解性下降，陈化过程随温度升高和失水而加剧。另外，氢氧化铬具有较强的两性特征，但不及氢氧化铝、氢氧化锌等明显。根据过去几十年的研究，已经基本掌握了氢氧化铬的结构特征，但是影响其结晶的条件始终没有明确的研究。晶态氢氧化铬含有三个结晶水，其表达式为Cr(OH)₃·3H₂O。早在1946年 Milligan 小组在用 X 射线衍射研究 Fe2O3-Cr2O3体系时就发现了晶态氢氧化铬。常温下（温度低于 60°C）硝酸铬与氨水反应，在空气中常温干燥，就能得到晶态氢氧化铬。研究者控制其他条件不变而改变干燥温度时发现，50°C 以下干燥得到的氢氧化铬均为晶态，而干燥温度大于 50°C 时得到的氢氧化铬全部为非晶态；同时还发现用 Na OH 替代氨水来制备得到的氢氧化铬均为非晶态。这些发现奠定了控制制备晶态氢氧化铬和非晶态氢氧化铬的基础。此外还有研究发现室温下把晶态氢氧化铬与干燥剂 P2O5放在一起随着时间推移氢氧化铬会分解，17 天后变为无定形氢氧化铬。

性质^【2】

灰蓝色或绿色胶妆沉淀。不溶于水，微溶于氨水。具有二性，易溶于酸形成相应的三价铬盐，溶于过量碱形成络阴离子[Cl(OH）₅)₅^—、[CI(OH)，]⁺、；Cr(OH)e]₃^—。  具有胶体特性，易被三氯化铬乳化为悬胶。陈化后对碱作用活性下降，但仍能溶于酸。高温脱水后生成绿色的三氧化二铬Ct203。  由三价铬盐或铬矾溶液中加入稀碱或氨水制得。用于制取三价铬盐、亚铬酸盐、颜料以及处理羊毛等。不溶于水，初沉淀寸溶于酸，但放置时间长了就不溶。能溶于苛性碱，成亚铬酸盐，因此与氢氧化铝一样具有两种性质

产品性能^【3】

灰蓝或灰绿色沉淀，在水溶液中沉淀时呈胶苤状。不溶于水，初沉淀时溶于酸，但放置时间长了就不溶。能溶于苛性碱，成亚铬酸盐，因此与氢氧化铝一样具有两种性质。

物化性质^【4】

灰绿色或灰天蓝色无定性粉末。不溶于水。普通制得的产品能强烈发生水合作用，并符合分子式Cr(OH)：·2H₂0；在浓硫酸上放置后转变为二水物。在100℃下干燥转变成无水物，超过100℃开始脱水，进一步灼烧则变成Cr₂0₃(深绿色)属两性氢氧化物。能成为极弱的酸能溶于碱中形成亚铬酸盐。溶于无机酸中形成三价铬盐。

急救措施

吸入：如果吸入，请将患者移到新鲜空气处。皮肤接触：脱去污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。如有不适感，就医。眼晴接触：分开眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。立即就医。食入：漱口，禁止催吐。立即就医。对保护施救者的忠告：将患者转移到安全的场所。咨询医生。出示此化学品安全技术说明书给到现场的医生看。

制备 

1．沉淀法  硫酸铬水溶液与氨水反应生成氢氧化铬沉淀。

沉淀法工艺流程如图1所示。

于反应釜中将硫酸铬(或氯化铬)溶液加热近沸，分几次缓缓加入氨水，其用量高于理论量，使生成的沉淀易于过滤。反应方程式如下：

悬浮液经过滤、充分洗涤后，于100℃干燥，使沉淀物(Cr203·zH20)干燥、脱水生成氢氧化铬成品。

2．硫黄还原法  在碱性条件下，140～160℃于反应釜中用硫黄还原铬酸钠(溶液)生成氢氧化铬水合物沉淀，分离、洗涤后干燥脱水即得产品。反应方程式如下：

3．硫化钠还原法  以硫化钠为还原剂还原铬酸钠(水溶液)生成氢氧化铬水合物沉淀，分离洗涤后经干燥脱水即得产品。反应方程式如下：

4．二氧化硫还原法  二氧化硫通入铬酸钠碱性水溶液中反应生成氢氧化铬水合物沉淀，分离、洗涤沉淀后，经干燥脱水即得产品。反应方程式如下：

5．甲醛还原法重铬酸钠溶液用硫酸酸化后再以甲醛为还原剂进行还原．直接制成无水氢氧化铬，经分离、洗涤和干燥即得成品。反应方程式如下：

参考文献

[1]黄中林. 氢氧化铬的基础及应用研究[D].重庆大学,2016.

[2]顾翼东主编,化学词典,上海辞书出版社,1989年09月第1版,第635页

[3]石得中  黄洪周主编,世界精细化工产品技术经济手册,化学工业部科学技术情报研究所,1988年12月,第303页

[4]司徒杰生主编,化工产品手册  无机化工产品,化学工业出版社,2004年01月第1版,第651页