Бихромат натрия технический: формула, особенности и применение

Бихромат натрия - удивительное вещество с ярко-оранжевым цветом, широко используемое в промышленности. Давайте разберемся, что это за соединение, откуда берется, какие у него свойства и особенности, где и зачем его применяют.

Что такое бихромат натрия и его формула

Бихромат натрия - это неорганическое соединение, представляющее собой натриевую соль дихромовой кислоты. У него есть несколько синонимичных названий - дихромат натрия, натриевый хромпик.

По химическому составу это динатриевая соль с формулой Na2Cr2O7. Внешне бихромат натрия представляет собой кристаллический порошок или мелкие кристаллы ярко-оранжевого цвета с желтоватым или красноватым оттенком.

Бихромат натрия отличается высокой растворимостью в воде и некоторых других полярных растворителях, например в уксусной кислоте. Это важное преимущество перед аналогичным калиевым соединением, которое намного хуже растворяется в воде.

Получение бихромата натрия

Основным сырьем для получения бихромата натрия служит хромовая руда, в первую очередь минерал хромит FeCr2O4. Производство бихромата натрия включает следующие основные стадии:

• Сплавление руды с карбонатом натрия при температуре около 1000°C:

FeCr₂O₄ + 2Na₂CO₃ → Na₂Cr₂O₇ + 2CO₂ + FeO

• Экстракция водным раствором серной кислоты или углекислого газа для перевода бихромата натрия в раствор:

Na₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → Na₂Cr₂O₇ (раствор) + FeSO₄↑ + Cr₂(SO₄)₃↑

• Выпаривание раствора и кристаллизация бихромата натрия в виде дигидрата Na2Cr2O7·2H2O.

Получаемый по такой схеме бихромат натрия технический содержит 92-98% основного вещества Na2Cr2O7. В зависимости от степени очистки различают марки БН-1, БН-2 и БН-3.

Далее предстоит рассмотреть свойства этого удивительного оранжевого вещества и варианты его практического применения.

Химические свойства и реакционная способность

Бихромат натрия обладает высокой химической активностью и может вступать в реакции с кислотами, основаниями, а также проявлять окислительно-восстановительные свойства.

В кислой среде бихромат натрия восстанавливается до трехвалентного хрома. Например:

• H2SO4 + Na2Cr2O7 → Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + H2O
• 2HCl + Na2Cr2O7 → 2CrCl3 + 2NaCl + Cl2 + H2O

При этом выделяются такие окислители как хлор и кислород. Бихромат натрия способен окислять галогенид-ионы с образованием молекулярных галогенов, металлы (в том числе серебро) - до ионов металлов в более высокой степени окисления.

Требования ГОСТ к бихромату натрия

Качество технического бихромата натрия регламентируется ГОСТ 10587-84. Согласно этому стандарту, содержание основного вещества в пересчете на Na2Cr2O7 должно быть не менее:

• - 92% для марки БН-1
• - 95% для марки БН-2
• - 98% для марки БН-3

Также в ГОСТе оговариваются требования к фракционному составу, массовой доле влаги (не более 1%) и допустимому содержанию примесей.

Промышленное производство

В России бихромат натрия производят на Среднеуральском медеплавильном заводе в Ревде Свердловской области, входящем в УГМК. Мощности предприятия позволяют получать до 40 тыс. тонн этого реактива в год.

Крупнейшим мировым производителем является компания Lanxess (Германия). Ее завод в хромитовом районе Мугоджары (Казахстан) выпускает свыше 200 тыс. тонн бихромата натрия ежегодно.

Применение в промышленности

Бихромат натрия находит широкое применение в разных отраслях из-за своих уникальных свойств. Рассмотрим основные направления использования этого реактива.

Применение в металлургии

В металлургической промышленности бихромат натрия используется для очистки поверхности металлов от оксидов перед дальнейшей обработкой. Он эффективно удаляет оксидные пленки и ржавчину, подготавливая поверхность к сварке, пайке, лужению, гальваническому покрытию.

Кроме того, бихроматные растворы применяются как травильные ванны для сталей и цветных металлов. Реактив обеспечивает высокую скорость травления при относительно низкой стоимости.

Применение в органическом синтезе

Благодаря окислительным свойствам, бихромат натрия широко используется в органическом синтезе для окисления различных соединений.

Он селективно окисляет первичные и вторичные спирты до альдегидов и кетонов, а также превращает алкены в карбоновые кислоты. Продукты окисления находят дальнейшее применение для получения красителей, лекарств, пластмасс.

Применение при производстве пигментов

На основе бихромата натрия вырабатываются различные неорганические пигменты, обладающие ярким цветом, свето- и термостойкостью. Это, прежде всего, желтый и красный свинцовые хроматы, которые используются для окраски керамики, стекла, пластмасс.

Применение для дубления кожи

Водные растворы бихромата натрия и серной кислоты (так называемые дубильные ванны) широко применяются для дубления кож в кожевенной промышленности. Хромовое дубление обеспечивает мягкость, упругость и водостойкость натуральной кожи.

Применение в сельском хозяйстве

Небольшие дозы бихромата натрия добавляют в корм скоту для улучшения усвояемости питательных веществ. Кроме того, его растворы используют для дезинфекции животноводческих помещений, предотвращая распространение инфекций.

Токсичность и меры предосторожности

Несмотря на широкое применение, бихромат натрия обладает высокой токсичностью. Он относится к 1 классу опасности и может оказывать вредное воздействие при проглатывании, вдыхании пыли, попадании на кожу и слизистые оболочки.

При работе с бихроматом натрия обязательно использование средств индивидуальной защиты - комбинезонов, респираторов, перчаток и защитных очков. Также необходима вытяжная вентиляция помещений.

Острая токсичность

При проглатывании бихромата натрия могут наблюдаться тяжелые отравления, химические ожоги ротовой полости и пищеварительного тракта, почечная или печеночная недостаточность.

Хроническое воздействие

Длительный профессиональный контакт с бихроматом натрия приводит к раздражению кожи и бронхолегочной системы. Также возможно развитие аллергических реакций и нарушений обмена веществ.

Канцерогенность

Соединения шестивалентного хрома, к которым относится бихромат натрия, обладают канцерогенным действием. Они способны вызывать опухоли легких, полости носа и пищеварительного тракта.

Утилизация и регенерация

Для уменьшения вредного воздействия на окружающую среду отработанные растворы бихромата натрия подвергают регенерации с восстановлением шестивалентного хрома до трехвалентного.

Твердые отходы и шламы, содержащие бихромат натрия, складируют в специально отведенных местах, исключающих попадание токсичных веществ в почву и грунтовые воды.