Cromato de zinco: estrutura, propriedades, obtenção, usos - Ciência - 2023

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o cromato de zinco ou o cromato de zinco é um composto inorgânico formado pelos elementos zinco (Zn), cromo (Cr) e oxigênio (O). Possui íons Zn²⁺ e CrO₄^2-. Sua fórmula química é ZnCrO₄.

O termo ‘cromato de zinco’ serve comercialmente para designar três compostos com estrutura molecular diferente: (a) o próprio cromato de zinco ZnCrO₄, (b) o cromato de zinco básico ZnCrO₄• 4Zn (OH)₂, e (c) cromato de potássio de zinco básico 3ZnCrO₄• Zn (OH)₂• K₂CrO₄• 2H₂OU.

É usado principalmente em tintas ou primers que protegem os metais da corrosão. Para isso, é misturado a tintas, vernizes e polímeros que são aplicados na superfície dos metais.

Também é utilizado em acabamentos decorativos e protetores obtidos com outros cromatos e ácidos revestindo diversos objetos, como ferramentas. Também serve para reter a condutividade elétrica das peças metálicas.

É utilizado como catalisador em reações de hidrogenação (adição de hidrogênio) em compostos orgânicos. Faz parte dos pigmentos usados anteriormente em pinturas artísticas.

É um material que causa câncer e isso ocorre porque o cromato tem cromo no estado de oxidação +6.

Estrutura

O cromato de zinco é um composto iônico formado pelo cátion zinco Zn²⁺ e o ânion cromato CrO₄^2-. Este último é feito de cromo com valência +6 (cromo hexavalente, Cr⁶⁺) e quatro átomos de oxigênio com estado de oxidação -2.

O íon Zn²⁺ possui a seguinte estrutura eletrônica:

1s², 2s² 2 P⁶, 3s² 3p⁶ 3d¹⁰.

Por sua vez, o cromo hexavalente tem a seguinte conformação em seus orbitais eletrônicos:

1s², 2s² 2 P⁶, 3s² 3p⁶.

Ambas as estruturas são muito estáveis, pois os orbitais estão completos.

Nomenclatura

Cromato de zinco
Sal de zinco de ácido crômico
Amarelo de zinco (embora este termo também se refira a outros compostos que contêm ZnCrO₄).

Propriedades

Estado físico

Sólido cristalino amarelo-limão ou amarelo. Cristais em forma de prismas.

Peso molecular

181,4 g / mol

Ponto de fusão

316 ºC

Densidade

3,40 g / cm³

Solubilidade

Fracamente solúvel em água: 3,08 g / 100 g H₂O. Dissolve-se facilmente em ácidos e amônia líquida. Insolúvel em acetona.

pH

De acordo com algumas fontes, suas soluções aquosas são ácidas.

Propriedades quimicas

É um composto fortemente oxidante, por isso pode reagir com agentes redutores, gerando calor. Entre as substâncias com as quais pode reagir estão as orgânicas, como cianetos, ésteres e tiocianatos. Ele também pode atacar alguns metais.

Em solução aquosa, o íon cromato apresenta diferentes equilíbrios dependendo do pH e formando diferentes espécies.

Espécies formadas por cromato

Acima de pH 6, o íon cromato CrO está presente₄^2- (amarelo); entre pH 2 e pH 6, o íon HCrO está em equilíbrio₄^– e dicromato Cr₂OU₇^2- (cor laranja avermelhada); em pH inferior a 1 a espécie principal é H₂CrO₄.

Quando o cátion zinco (II) é adicionado a essas soluções aquosas, o ZnCrO precipita₄.

Os saldos são os seguintes:

HCrO₄^– ⇔ CrO₄^2- + H⁺

H₂CrO₄ ⇔ HCrO₄^– + H⁺

Cr₂OU₇^2- + H₂O ⇔ 2 HCrO₄^–

No meio básico ocorre o seguinte:

Cr₂OU₇^2- + OH^– ⇔ HCrO₄^– + CrO₄^2-

HCrO₄^– + OH^– ⇔ CrO₄^2- + H₂OU

ZnCrO₄ não reage rapidamente com ar ou água.

Obtendo

Pode ser produzido pela reação de um óxido de zinco aquoso ou lama de hidróxido com um sal de cromato dissolvido e depois neutralizando.

Industrialmente, é utilizado o processo Cronak, no qual o zinco metálico é imerso em uma solução de dicromato de sódio (Na₂Cr₂OU₇) e ácido sulfúrico (H₂SW₄).

Também pode ser preparado por precipitação a partir de soluções nas quais existem sais de zinco e cromato dissolvidos:

K₂CrO₄ + ZnSO₄ → ZnCrO₄↓ + K₂SW₄

Formulários

Em proteção de metal

Na indústria metalúrgica é utilizado principalmente em tintas de base (tintas preparatórias ou revestimentos iniciais) aplicadas a metais, aos quais confere resistência à corrosão.

É utilizado como pigmento em tintas e vernizes, sendo inserido na matriz de um polímero orgânico.

Esse tipo de tinta é aplicado em dutos, petroleiros, estruturas de aço, como pontes, torres de transmissão de energia e peças de automóveis para inibir a corrosão.

Passivação

Também é encontrado protegendo componentes de metal revestidos de zinco que foram passivados usando cromatos de metal alcalino. A passivação consiste na perda de reatividade química sob certas condições ambientais.

Esses revestimentos também servem como acabamentos decorativos e para reter a condutividade elétrica. Eles são comumente aplicados a itens diários, como ferramentas, e podem ser reconhecidos por sua cor amarela.

Como funciona

Os pesquisadores descobriram que a proteção do cromato de zinco contra a corrosão de metais pode ser devido à inibição do crescimento de fungos. Previne assim a deterioração do revestimento da tinta anticorrosiva.

Outros estudos indicam que o efeito anticorrosivo pode ser devido ao fato de o composto acelerar a formação de óxidos protetores nos metais.

Em catálise de reações

Este composto tem sido utilizado como catalisador em várias reações químicas, como a hidrogenação de monóxido de carbono (CO) para obtenção de metanol (CH₃OH).

Os ésteres podem ser convertidos em álcoois primários por hidrogenação, usando este composto para acelerar a reação.

Segundo alguns pesquisadores, sua ação catalítica se deve ao fato de o sólido não apresentar estrutura estequiométrica, ou seja, desviar-se de sua fórmula ZnCrO.₄ e é sim:

Zn_1-xCr_2-xOU₄

Isso implica que há defeitos na estrutura que favorecem energeticamente a catálise.

Outros aplicativos

É encontrado em alguns corantes oleosos, é usado para impressão, é um agente de tratamento de superfície, é aplicado em revestimentos de pisos e é um reagente em laboratórios químicos.

Usos descontinuados

Desde a década de 1940, um derivado de ZnCrO tem sido usado₄, cromato de zinco e cobre, como fungicida foliar para plantas de batata.

Este uso foi abandonado devido à toxicidade e efeitos nocivos do composto.

Em pinturas artísticas do século 19, a presença de um complexo sal de cromato de zinco, 4ZnCrO, foi encontrada₄• K₂OU • 3H₂O (cromato de potássio de zinco hidratado), que é um pigmento amarelo chamado Amarelo Limão.

Riscos

Embora não seja combustível, quando aquecido emite gases tóxicos. Pode explodir se em contato com agentes redutores ou materiais orgânicos.

A poeira irrita os olhos e a pele, causando reação alérgica. A inalação causa irritação no nariz e na garganta. Afeta os pulmões, causa falta de ar, bronquite, pneumonia e asma.

Sua ingestão afeta o trato digestivo, fígado, rins, sistema nervoso central, produz um colapso circulatório e prejudica o sistema imunológico.

Gerador de câncer

É um carcinógeno confirmado, aumenta o risco de câncer de pulmão e cavidade nasal. É tóxico para as células (citotóxico) e também danifica os cromossomos (genotóxico).

Foi determinado que a toxicidade e carcinogenicidade deste composto são causadas principalmente pela ação do cromo no estado de oxidação +6. Porém, a presença do zinco confere insolubilidade ao produto e isso também influencia nos danos que ele produz.

Efeitos no meio ambiente

É muito tóxico para os animais e a vida aquática, causando efeitos nocivos que perduram ao longo do tempo. Este produto químico pode bioacumular em toda a cadeia alimentar.

Por tudo isso, os processos que envolvem os cromatos (cromo hexavalente) estão sendo regulamentados por organizações mundiais de saúde e substituídos por técnicas alternativas sem esse íon.

Referências

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