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compuestos de cromo

Diagrama de Pourbaix para el cromo en agua pura, ácido perclórico o hidróxido de sodio [ 1 ] [ 2 ] Los compuestos de cromo son compuestos que contienen el elemento cromo (Cr). E...

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Diagrama de Pourbaix para el cromo en agua pura, ácido perclórico o hidróxido de sodio [ 1 ] [ 2 ]

Los compuestos de cromo son compuestos que contienen el elemento cromo (Cr). El cromo pertenece al grupo 6 de los metales de transición . Los estados +3 y +6 son los más comunes en los compuestos de cromo, seguidos del +2; las cargas de +1, +4 y +5 para el cromo son raras, pero existen ocasionalmente. [ 3 ] [ 4 ]

Estados de oxidación comunes

Cromo(0)

Se conocen muchos complejos de Cr(0). El bis(benceno)cromo y el hexacarbonilo de cromo son ejemplos destacados en la química de los organocromos .

Cromo(II)

Carburo de cromo(II) (Cr 3 C 2 )

Los compuestos de cromo(II) son poco comunes, en parte porque se oxidan fácilmente a derivados de cromo(III) en el aire. Cloruro de cromo(II) estable en agua CrCl2 que se puede obtener reduciendo cloruro de cromo(III) con zinc. La solución azul brillante resultante, creada al disolver cloruro de cromo(II), es estable apH. [ 6 ] Otros compuestos notables de cromo(II) incluyenóxido de cromo(II)CrO, ysulfato de cromo(II)CrSO .4. Se conocen muchos carboxilatos de cromo(II). El acetato de cromo(II) rojo(Cr₂(O₂CCH₃)₄)esbastanteconocido. Presenta unenlace cuádruple. [ 7 ]

Cromo(III)

Cloruro de cromo(III) anhidro (CrCl 3 )

Se conocen numerosos compuestos de cromo(III), como el nitrato de cromo(III) , el acetato de cromo(III) y el óxido de cromo(III) . [ 8 ] El cromo(III) se puede obtener disolviendo cromo elemental en ácidos como el ácido clorhídrico o el ácido sulfúrico , pero también se puede formar mediante la reducción de cromo(VI) por el citocromo c7 . [ 9 ] El Cr 3+El ion tiene un radio similar (63 pm ) al del Al 3+. (radio 50  pm), y pueden sustituirse entre sí en algunos compuestos, como en el alumbre de cromo y el alumbre .

El cromo(III) tiende a formar complejos octaédricos . El cloruro de cromo(III) hidratado disponible comercialmente es el complejo de color verde oscuro [CrCl2 (H2 O)4 ]Cl. Los compuestos estrechamente relacionados son los de color verde pálido[CrCl(H2 O)5 ]Cl2 y violeta[Cr(H2 O)5 ]Cl3. Siel cloruro de cromo(III) violeta anhidro [ 10 ] se disuelve en agua, la solución violeta se vuelve verde después de un tiempo, ya que el cloruro en laesfera de coordinaciónes reemplazado por agua. Este tipo de reacción también se observa con soluciones dealumbre de cromoy otras sales de cromo(III) solubles en agua. Se ha informado de unacoordinacióntetraédricacromo(III) para el anión de Keggincentrado en Cr[α-CrW12O40]5–. [ 11 ]

El hidróxido de cromo(III) (Cr(OH) 3 ) es anfótero , disolviéndose en soluciones ácidas para formar [Cr(H2 O)6 ] 3+y en soluciones básicas para formar [Cr(OH)4 (H2 O)2 ] −. [ 12 ] Se deshidrata calentándolo para formar el óxido de cromo(III) verde (Cr 2 O 3 ), un óxido estable con una estructura cristalina idéntica a la del corindón . [ 6 ]

Cromo(VI)

Los compuestos de cromo(VI) son oxidantes a pH bajo o neutro. Los aniones cromato ( CrO₄²⁻ ) y dicromato ( Cr₂O₇²⁻ ) son los iones principales en este estado de oxidación. Existen en equilibrio, determinado por el pH :

2 [CrO 4 ] 2− + 2 H + ⇌ [Cr 2 O 7 ] 2− + H 2 O

También se conocen oxihaluros de cromo(VI), entre los que se incluyen el fluoruro de cromilo (CrO₂F₂ ) y el cloruro de cromilo ( CrO₃) .2 Cl2 ). [ 6 ] Sin embargo, a pesar de varias afirmaciones erróneas,el hexafluoruro de cromo(así como todos los hexahaluros superiores) sigue siendo desconocido, a fecha de 2020. [ 13 ]

Óxido de cromo(VI)

El cromato de sodio se produce industrialmente mediante la tostación oxidativa del mineral de cromita con carbonato de sodio . El cambio de equilibrio se manifiesta en una transición de color amarillo (cromato) a naranja (dicromato), similar a la que se produce al añadir un ácido a una solución neutra de cromato de potasio . A valores de pH aún más bajos, es posible una mayor condensación para formar oxianiones de cromo más complejos .

Tanto el cromato como el dicromato son reactivos oxidantes fuertes a pH bajo: [ 6 ]

Cr2 O 2− 7 + 14H3 O ++ 6 e − → 2 Cr 3++ 21 H2 O(ε0= 1,33 V)

Sin embargo, son solo moderadamente oxidantes a pH alto: [ 6 ]

CrO 2− 4 + 4 H2 O+ 3 e−→Cr(OH)3 + 5OH −(ε 0 = −0,13  V)
Cromato de sodio ( Na₂CrO₄ )

Los compuestos de cromo(VI) en solución pueden detectarse añadiendo una solución ácida de peróxido de hidrógeno . Se forma el peróxido de cromo(VI) (CrO₅ ) inestable de color azul oscuro , que puede estabilizarse como un aducto de éter CrO₅.5 · O2 . [ 6 ]

El ácido crómico tiene la fórmula hipotética H2 CrO4. Es un compuesto químico descrito de forma vaga, a pesar de que se conocen muchos cromatos y dicromatos bien definidos. Elóxido de cromo(VI)CrO3 , elanhídridodel ácido crómico, se vende industrialmente como "ácido crómico". [ 6 ] Se puede producir mezclando ácido sulfúrico con dicromato y es un agente oxidante fuerte.

Otros estados de oxidación

Los compuestos de cromo(V) son bastante raros; el estado de oxidación +5 solo se observa en unos pocos compuestos, pero son intermediarios en muchas reacciones que implican oxidaciones con cromato. El único compuesto binario es el fluoruro de cromo(V) volátil (CrF₅ ) . Este sólido rojo tiene un punto de fusión de 30  °C y un punto de ebullición de 117  °C. Se puede preparar tratando cromo metálico con flúor a 400  °C y 200 bares de presión.

El peroxocromato(V) es otro ejemplo del estado de oxidación +5. El peroxocromato de potasio (K₃ [ Cr(O₂ ) ₄ ] ) se obtiene mediante la reacción de cromato de potasio con peróxido de hidrógeno a bajas temperaturas. Este compuesto de color marrón rojizo es estable a temperatura ambiente, pero se descompone espontáneamente entre 150 y 170  °C. [ 14 ]

Inusualmente, los hidroxiácidos terciarios reducen el cromato de sodio (VI) a carboxilatos de cromilo(V), por ejemplo: [ 15 ]

Na₂Cr₂O₇ + 5 C₂H₅ ( CH₃ ) C ( OH ) COOH → 2 Na [ OCr ( O₂COC ( CH₃ ) C₂H₅ ) ₂ ] + C₂H₅COCH₃ + CO₂ + 5 H₂O​​​​​​​​​​       

Los compuestos de cromo(IV) son ligeramente más comunes que los de cromo(V). Los tetrahaluros, CrF₄ , CrCl₄ y CrBr₄ , se pueden producir tratando los trihaluros ( CrX3 ) con el halógeno correspondiente a temperaturas elevadas. Dichos compuestos son susceptibles a reacciones de desproporción y no son estables en agua. También se conocencompuestos orgánicos que contienen el estado Cr(IV), como el tetra-t -butóxido de cromo. [ 16 ]

La mayoría de los compuestos de cromo(I) se obtienen únicamente por oxidación de complejos de cromo(0) octaédricos ricos en electrones. Otros complejos de cromo(I) contienen ligandos ciclopentadienilo . Como se verificó mediante difracción de rayos X , también se ha descrito un enlace quíntuple Cr-Cr (longitud 183,51(4) pm). [ 17 ] Los ligandos monodentados extremadamente voluminosos estabilizan este compuesto al proteger el enlace quíntuple de reacciones posteriores. 

Se determinó experimentalmente que un compuesto de cromo contiene un enlace quíntuple Cr-Cr.

Notas

  1. ↑ Los estados de oxidación más comunes del cromo están en negrita. La columna de la derecha muestra un compuesto representativo para cada estado de oxidación.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Kotaś, J.; Stasicka, Z. (2000). "Presencia de cromo en el medio ambiente y métodos de especiación". Environmental Pollution . 107 (3): 263– 283. doi : 10.1016/S0269-7491(99)00168-2 . PMID 15092973 . 
  2. ↑ Puigdomenech, Ignasi Hydra/Medusa Chemical Equilibrium Database and Plotting Software Archivado el 5 de junio de 2013 en Wayback Machine (2004) KTH Royal Institute of Technology
  3. ↑ Clark, Jim. "Estados de oxidación (números de oxidación)" . Chemguide . Consultado el 3 de octubre de 2018 .
  4. 1 2 Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN  978-0-08-037941-8.
  5. ↑ Theopold, Klaus H.; Kucharczyk, Robin R. (15 de diciembre de 2011), "Cromo: Química organometálica", en Scott, Robert A. (ed.), Enciclopedia de química inorgánica y bioinorgánica , John Wiley & Sons, Ltd, pp. eibc0042, doi : 10.1002/9781119951438.eibc0042 , ISBN  978-1-119-95143-8.
  6. 1 2 3 4 5 6 7 Holleman, Arnold F; Wiber, Egon; Wiberg, Nils (1985). "Cromo". Lehrbuch der Anorganischen Chemie (en alemán) (91-100 ed.). Walter de Gruyter. págs. 1081-1095 . ISBN   978-3-11-007511-3.
  7. ↑ Cotton, FA ; Walton, RA (1993). Enlaces múltiples entre átomos metálicos . Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-855649-7.
  8. ↑ "Compuestos de cromo(III)" . Inventario Nacional de Contaminantes . Commonwealth de Australia . Consultado el 8 de noviembre de 2018 .
  9. ↑ Assfalg, M; Banci, L; Bertini, I; Bruschi, M; Michel, C; Giudici-Orticoni, M; Turano, P (31 de julio de 2002). "Caracterización estructural por RMN de la reducción de cromo(VI) a cromo(III) por el citocromo c7" . Protein Data Bank (1LM2). doi : 10.2210/pdb1LM2/pdb . Consultado el 8 de noviembre de 2018 .
  10. ↑ Luther, George W. (2016). «Introducción a los metales de transición» . Química inorgánica para geoquímica y ciencias ambientales: fundamentos y aplicaciones . Isómeros de hidratos (solvatos). John Wiley & Sons. pág. 244. ISBN  978-1118851371. Consultado el 7 de agosto de 2019 .
  11. ↑ Gumerova, Nadiia I.; Roller, Alexander; Giester, Gerald; Krzystek, J.; Cano, Joan; Rompel, Annette (2020-02-19). "Incorporación de CrIII en un polioxometalato de Keggin como estrategia química para estabilizar una conformación tetraédrica lábil {CrIIIO4} y promover propiedades magnéticas de iones únicos no desatendidas" . Journal of the American Chemical Society . 142 (7): 3336– 3339. doi : 10.1021/jacs.9b12797 . ISSN 0002-7863 . PMC 7052816. PMID 31967803 .   
  12. ↑ Rai, D; Sass, BM y Moore, DA (1987) Constantes de hidrólisis del cromo(III) y solubilidad del hidróxido de cromo(III). Química Inorgánica 26:345-349 https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ic00250a002
  13. ↑ Seppelt, Konrad (28-01-2015). "Hexafluoruros moleculares". Chemical Reviews . 115 (2): 1296– 1306. doi : 10.1021/cr5001783 . ISSN 0009-2665 . PMID 25418862 .  
  14. ↑ Haxhillazi, Gentiana (2003). Preparación, estructura y espectroscopia vibracional de complejos tetraperoxo de Cr V+ , V V+ , Nb V+ y Ta V+ (tesis doctoral). Universidad de Siegen.
  15. ↑ Krumpolc, Miroslav; Roßckek, Jan (6 de junio de 1979). "Síntesis de complejos estables de cromo(V) de hidroxiácidos terciarios". Journal of the American Chemical Society . 101 (12): 3206– 3209. doi : 10.1021/ja00506a013 .{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  16. ↑ Thaler, Eric G.; Rypdal, Kristin; Haaland, Arne; Caulton, Kenneth G. (1989-06-01). "Estructura y reactividad del terc-butóxido de cromo(4+)" . Química Inorgánica . 28 (12): 2431– 2434. doi : 10.1021/ic00311a035 . ISSN 0020-1669 . 
  17. ↑ Nguyen, T; Sutton, AD; Brynda, M; Fettinger, JC; Long, GJ; Power, PP (2005). "Síntesis de un compuesto estable con enlace quíntuple entre dos centros de cromo(I)" . Science . 310 (5749): 844– 847. Bibcode : 2005Sci...310..844N . doi : 10.1126/science.1116789 . PMID 16179432. S2CID 42853922 .