Соли металлов CrCl3 — хлорид хрома(III): технические характеристики и применение
Хлорид хрома(III) CrCl3 — неорганическая соль трёхвалентного хрома, представляющая собой кристаллическое вещество от фиолетово-зелёного до тёмно-зелёного цвета. Соединение существует в безводной форме (CrCl3) и в виде кристаллогидратов — гексагидрата CrCl36H2O и других гидратных форм. Безводный CrCl3 — тугоплавкое соединение с температурой плавления около 1152 C, растворяется в воде медленно, образуя комплексные аквахлоридные ионы. Именно трёхвалентное состояние хрома определяет низкую токсичность и экологическую безопасность этой соли по сравнению с соединениями шестивалентного хрома Cr(VI).
Физико-химические свойства
Безводный хлорид хрома(III) образует слоистую кристаллическую решётку типа BiI3, нерастворим в неполярных растворителях, устойчив на воздухе при нормальных условиях. Гексагидрат CrCl36H2O хорошо растворим в воде, спиртах, ацетоне; водные растворы имеют кислую реакцию вследствие гидролиза. При нагревании гидрат ступенчато теряет воду, переходя в безводную форму. Соль проявляет восстановительные свойства, образует комплексы с аммиаком, тиоцианатами, органическими лигандами.
| Параметр | Безводный CrCl3 | Гексагидрат CrCl36H2O | Растворимость в воде | Основное применение |
|---|---|---|---|---|
| Молярная масса | 158,36 г/моль | 266,45 г/моль | — | — |
| Температура плавления | 1152 C | разлагается | — | — |
| Плотность | 2,87 г/см | 1,76 г/см | — | — |
| Растворимость (20 C) | практически нерастворим | высокая | г/100 мл | — |
| Содержание Cr | 32,8 % | 19,5 % | — | — |
Технические марки и формы поставки
Хлорид хрома(III) поставляется в нескольких товарных формах, различающихся содержанием основного вещества и назначением:
- Безводный CrCl3 технический — порошок тёмно-фиолетового цвета, содержание основного вещества 98–99 %.
- Гексагидрат CrCl36H2O — кристаллы изумрудно-зелёного цвета, массовая доля CrCl3 не менее 96 %.
- Раствор хлорида хрома(III) — водный концентрат с содержанием Cr3+ 10–25 % для гальванических линий.
- Хлорид хрома(III) реактивной квалификации (ч. д. а., х. ч.) — для лабораторного синтеза и аналитики.
Применение в промышленности
Гальваническое хромирование
CrCl3 — ключевой компонент электролитов трёхвалентного хромирования, применяемых в гальванических цехах машиностроительных и инструментальных производств. Электролиты на основе хлорида хрома(III) позволяют наносить декоративные и функциональные покрытия толщиной 0,5–10 мкм на стальные, медные и латунные детали. В отличие от электролитов на основе CrO3, растворы CrCl3 работают при более низкой концентрации ионов хрома и характеризуются меньшим выделением аэрозолей.
Катализаторы и органический синтез
Безводный CrCl3 служит прекурсором катализаторов полимеризации этилена и -олефинов в реакторах slurry- и gas-phase-типа. На его основе получают катализаторы Филлипса и металлоценовые системы, используемые на установках производства полиэтилена низкого и высокого давления. В тонком органическом синтезе CrCl3 применяется как реагент для восстановления, а также в реакциях сочетания.
Дубление кож и текстильная обработка
В кожевенном производстве хлорид хрома(III) используется для минерального дубления, обеспечивая поперечную сшивку коллагеновых волокон. Обработка в барабанах-дубителях при pH 3,5–4,0 и температуре 35–45 C придаёт кожевенному полуфабрикату термостойкость и износостойкость. В текстильной промышленности соединения Cr3+ применяются как протравы при крашении шерстяных и полиамидных волокон.
Производство пигментов и неорганических материалов
CrCl3 — исходное сырьё для получения оксида хрома(III) Cr2O3 (пигмент зелёный хромовый), используемого в лакокрасочной промышленности и для полировки оптических стёкол. Также соль применяется в синтезе шпинелей, хромсодержащих керамических глазурей и огнеупорных материалов.
Другие области
- Ингибиторы коррозии в системах оборотного водоснабжения металлургических агрегатов.
- Электролиты для осаждения сплавов хром–никель, хром–кобальт в приборостроении.
- Пропитка древесины для придания биоцидных и огнезащитных свойств.
- Аналитическая химия — стандартные растворы для калибровки спектрометров.
Условия хранения и транспортировки
Безводный CrCl3 хранят в герметичной таре из нержавеющей стали или полиэтилена в сухих складских помещениях при температуре не выше 25 C и относительной влажности не более 60 %. Гексагидрат требует защиты от прямого солнечного света и нагрева выше 60 C во избежание потери кристаллизационной воды. Транспортировка осуществляется всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозки неорганических солей; вещество не относится к опасным грузам класса 6.1 (токсичные) в отличие от соединений Cr(VI).
Вопросы и ответы
Чем хлорид хрома(III) отличается от хлорида хрома(II)?
CrCl3 содержит трёхвалентный хром, устойчив на воздухе, слаботоксичен. CrCl2 — сильный восстановитель, окисляется кислородом воздуха, применяется ограниченно в лабораторной практике.
Растворяется ли безводный CrCl3 в воде?
Безводная форма растворяется медленно и требует активации — добавления следов восстановителя или длительного выдерживания. Гексагидрат CrCl36H2O растворяется быстро.
Какая концентрация CrCl3 используется в электролитах хромирования?
Типовые электролиты трёхвалентного хромирования содержат 0,4–1,2 моль/л CrCl3 с добавками комплексообразователей (муравьиная кислота, оксалаты) и буферных агентов.
Является ли хлорид хрома(III) канцерогеном?
Соединения Cr(III) не классифицируются как канцерогены в отличие от Cr(VI). Однако при работе с порошком рекомендуется использовать респиратор и защитные очки.
