Dicromato de potasio

Dicromato de potasio, K₂Cr₂O₇, es un reactivo químico inorgánico común, más comúnmente utilizado como agente oxidante en diversos laboratorios y aplicaciones industriales. Al igual que con todos los compuestos hexavalentos de cromo, es aguda y crónicamente dañina para la salud. Es un sólido iónico cristalino con un color rojo muy brillante. La sal es popular en los laboratorios porque no es delictiva, en contraste con el dicroto de sal más industrialmente relevante.

Química

Producción

El dicromato de potasio generalmente se prepara mediante la reacción de cloruro de potasio sobre dicromato de sodio. Alternativamente, también se puede obtener a partir de cromato de potasio tostando el mineral de cromita con hidróxido de potasio. Es soluble en agua y en el proceso de disolución se ioniza:

K₂Cr₂O₇ → 2 K⁺ + Cr
₂O^{2 - 2}
₇

Cr
₂O^{2 - 2}
₇ + H₂O 2CrO^{2 - 2}
₄ + 2 H⁺

Reacción

El dicromato de potasio es un agente oxidante en la química orgánica y es más suave que el permanganato de potasio. Se utiliza para oxidar alcoholes. Convierte alcoholes primarios en aldehídos y, en condiciones más forzadas, en ácidos carboxílicos. Por el contrario, el permanganato de potasio tiende a dar ácidos carboxílicos como únicos productos. Los alcoholes secundarios se convierten en cetonas. Por ejemplo, la mentona se puede preparar mediante oxidación de mentol con dicromato acidificado. Los alcoholes terciarios no se pueden oxidar.

En una solución acuosa, el cambio de color mostrado se puede utilizar para probar la distinción de aldehídos de cetonas. Los aldehídos reducen el dicromato del estado de oxidación +6 al +3, cambiando el color de naranja a verde. Este cambio de color se produce porque el aldehído se puede oxidar al ácido carboxílico correspondiente. Una cetona no mostrará tal cambio porque no puede oxidarse más y, por lo tanto, la solución permanecerá de color naranja.

Cuando se calienta fuertemente, se descompone con el desprendimiento de oxígeno.

4 K₂Cr₂O₇ → 4 K2CrO4 + 2 Cr2O3 + 3 O₂

Cuando se agrega un álcali a una solución de color rojo naranja que contiene iones de dicromato, se obtiene una solución amarilla debido a la formación de iones cromates ( cro 2 - 4 ). Por ejemplo, el cromato de potasio se produce industrialmente utilizando potasa:

K₂Cr₂O₇ + K2CO3 → 2 K₂CrO₄ + CO₂

La reacción es reversible.

El tratamiento con ácido sulfúrico frío proporciona cristales rojos de anhídrido crómico (trióxido de cromo, Cro ₃ ):

K₂Cr₂O₇ + 2 H₂Así que...₄ → 2 CrO₃ + 2 KHSO4 + H₂O

En la calefacción con ácido concentrado, el oxígeno se desarrolla:

2 K₂Cr₂O₇ + 8 H₂Así que...₄ → 2 K2SO4 + 2 Cr2(SO4)3 + 8 H₂O + 3 O₂

Usos

El dicromato de potasio tiene pocas aplicaciones importantes, ya que la sal de sodio es dominante a nivel industrial. El uso principal es como precursor del alumbre de cromo y potasio, utilizado en el curtido del cuero.

Limpieza

Al igual que otros compuestos de cromo (VI) (trióxido de cromo, dicromato de sodio), el dicromato de potasio se ha utilizado para preparar "ácido crómico" para limpiar cristalería y materiales de grabado. Debido a preocupaciones de seguridad asociadas con el cromo hexavalente, esta práctica se ha suspendido en gran medida.

Construcción

Se utiliza como ingrediente del cemento en el que retarda el fraguado de la mezcla y mejora su densidad y textura. Este uso comúnmente causa dermatitis de contacto en los trabajadores de la construcción.

Fotografía e impresión

En 1839, Mungo Ponton descubrió que el papel tratado con una solución de dicromato de potasio se bronceaba visiblemente al exponerse a la luz solar, y la decoloración permanecía después de enjuagar el dicromato de potasio. En 1852, Henry Fox Talbot descubrió que la exposición a la luz ultravioleta en presencia de dicromato de potasio endurecía los coloides orgánicos como la gelatina y la goma arábiga, haciéndolos menos solubles.

Estos descubrimientos pronto llevaron a la impresión de carbono, el bicromato de goma y otros procesos de impresión fotográfica basados en el endurecimiento diferencial. Por lo general, después de la exposición, la parte no endurecida se enjuagaba con agua tibia, dejando un relieve fino que contenía un pigmento incluido durante la fabricación o se teñía posteriormente con un tinte. Algunos procesos dependían únicamente del endurecimiento, en combinación con la absorción diferencial de ciertos tintes por las áreas endurecidas o no endurecidas. Debido a que algunos de estos procesos permitieron el uso de tintes y pigmentos altamente estables, como el negro de carbón, se pudieron producir impresiones con un grado extremadamente alto de permanencia de archivo y resistencia a la decoloración por exposición prolongada a la luz.

Los coloides dicromados también se utilizaron como fotorresistentes en diversas aplicaciones industriales, más ampliamente en la creación de planchas de impresión metálicas para su uso en procesos de impresión fotomecánica.

intensificación con cromo o fotocromos utiliza dicromato de potasio junto con partes iguales de ácido clorhídrico concentrado diluido hasta aproximadamente el 10 % v/v para tratar negativos débiles y finos de negro y rollo de fotografía blanco. Esta solución reconvierte las partículas de plata elemental de la película en cloruro de plata. Después de un lavado minucioso y exposición a luz actínica, la película se puede volver a revelar hasta su punto final, lo que produce un negativo más fuerte que puede producir una impresión más satisfactoria.

Se puede utilizar una solución de dicromato de potasio en ácido sulfúrico para producir un negativo inverso (es decir, una transparencia positiva a partir de una película negativa). Esto se logra revelando una película en blanco y negro pero permitiendo que el revelado avance más o menos hasta el punto final. A continuación se detiene el revelado mediante un lavado abundante y después se trata la película en la solución de dicromato ácido. Esto convierte el metal plateado en sulfato de plata, un compuesto insensible a la luz. Después de un lavado minucioso y exposición a luz actínica, la película se revela nuevamente permitiendo que el haluro de plata no expuesto previamente se reduzca a metal plateado. Los resultados obtenidos pueden ser impredecibles, pero a veces se obtienen resultados excelentes produciendo imágenes que de otro modo serían inalcanzables. Este proceso puede combinarse con la solarización para que el producto final parezca un negativo y sea apto para imprimir de forma normal.

Los compuestos de Cr(VI) tienen la propiedad de broncear las proteínas animales cuando se exponen a una luz intensa. Esta cualidad se utiliza en serigrafía fotográfica.

En la serigrafía, se tensa una fina pantalla de seda o material similar sobre un marco de forma similar a como se prepara el lienzo antes de pintar. Se aplica uniformemente un coloide sensibilizado con dicromato a la pantalla tensa. Una vez que la mezcla de dicromato está seca, se fija firmemente un positivo fotográfico de tamaño completo a la superficie de la pantalla y se expone todo el conjunto a una luz intensa (los tiempos varían de 3 minutos a media hora a la luz del sol), endureciendo el coloide expuesto. . Cuando se retira el positivo, la mezcla no expuesta en la pantalla se puede lavar con agua tibia, dejando la mezcla endurecida intacta, actuando como una máscara precisa del patrón deseado, que luego se puede imprimir con el proceso habitual de serigrafía.

Reactivo analítico

Debido a que no es higroscópico, el dicromato de potasio es un reactivo común en las "pruebas húmedas" en química analítica.

Determinación de etanol

La concentración de etanol en una muestra se puede determinar mediante valoración inversa con dicromato de potasio acidificado. Al hacer reaccionar la muestra con un exceso de dicromato de potasio, todo el etanol se oxida a ácido acético:

CH₃CH₂OH + 2[O] → CH₃COOH + H₂O

Reacción completa de conversión de etanol en ácido acético:

3 C₂H₅OH + 2 K₂Cr₂O₇ + 8 H₂Así que...₄ → 3 CH₃COOH + 2 Cr₂(SO₄)₃ + 2 K₂Así que...₄ + 11 H₂O

El exceso de dicromato se determina por la titración contra la tiosulfato de sodio. Añadiendo la cantidad de exceso de dicromato de la cantidad inicial, da la cantidad de etanol presente. La precisión puede mejorarse calibrando la solución dicromática contra un blanco.

Una aplicación importante de esta reacción se encuentra en las antiguas pruebas de alcoholemia de la policía. Cuando el vapor de alcohol entra en contacto con los cristales recubiertos de dicromato naranja, el color cambia de naranja Cr(VI) a verde Cr(III). El grado del cambio de color está directamente relacionado con el nivel de alcohol en el aliento del sospechoso.

Prueba de plata

Cuando se disuelve en una solución de ácido nítrico de aproximadamente 35%, se llama solución de Schwerter y se usa para probar la presencia de varios metales, en particular para determinar la pureza de la plata. La plata pura hará que la solución se vuelva de color rojo brillante, la plata esterlina la volverá de color rojo oscuro, la plata moneda de baja calidad (0,800 fina) se volverá marrón (en gran parte debido a la presencia de cobre que hace que la solución se vuelva marrón) e incluso verde para la plata de 0,500. El latón se vuelve marrón oscuro, el cobre se vuelve marrón, el plomo y el estaño se vuelven amarillos, mientras que el oro y el paladio no cambian.

Prueba de dióxido de azufre

El papel de dicromato de potasio se puede utilizar para realizar pruebas de dióxido de azufre, ya que cambia claramente de naranja a verde. Esto es típico de todas las reacciones redox en las que el cromo hexavalente se reduce a cromo trivalente. Por lo tanto, no es una prueba concluyente para el dióxido de azufre. El producto final formado es Cr₂(SO₄)₃.

${\displaystyle {\ce {SO2 + K2Cr2O7 + 3H2SO4 - confianza K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3H2O}}}$

Tratamiento de la madera

El dicromato de potasio se utiliza para teñir ciertos tipos de madera oscureciendo los taninos de la madera. Produce marrones intensos y profundos que no se pueden lograr con los tintes de colores modernos. Es un tratamiento particularmente eficaz sobre la caoba.

Ocurrencia natural

El dicromato de potasio se produce naturalmente como el raro mineral lopezita. Sólo se ha informado como rellenos de vugs en los depósitos de nitrato del desierto de Atacama en Chile y en el complejo ígneo Bushveld de Sudáfrica.

Seguridad

En 2005–06, el dicromato de potasio fue el 11 ° alérgeno más prevalente en las pruebas de parche (4.8%).

El dicromato de potasio es una de las causas más comunes de la dermatitis de cromo; Es muy probable que el cromo inducir la sensibilización que conduce a la dermatitis, especialmente de la mano y los brazos delanteros, que es crónico y difícil de tratar. Los estudios toxicológicos han ilustrado aún más su naturaleza altamente tóxica. Con conejos y roedores, concentraciones tan bajas como 14 mg/kg han mostrado una tasa de mortalidad del 50% entre los grupos de prueba. Los organismos acuáticos son especialmente vulnerables si están expuestos y, por lo tanto, se recomienda la eliminación responsable de acuerdo con las regulaciones ambientales locales.

Al igual que con otros compuestos CR (VI), el dicromato de potasio es cancerígeno. El compuesto también es corrosivo y la exposición puede producir daño o ceguera o ceguera severa. La exposición humana abarca aún más la fertilidad deteriorada.