تهیه رنگ زرد کروم ونارنجی

 کروم یکی از عناصر جدول تناوبی است که دارای نشان cr و عدد اتمی 24 می‌باشد.کروم به شکل سنگ معدن کرومیت ( H2cro4 ) استخراج می شود.این عنصررابصورت تجاری با حرارت دادن این سنگ معدن در حضور آلومینیوم یا سلیکون تهیه می کنند.تقریبا" نیمی از سنگ معدن کرومیت جهان در آفریقای جنوبی تولید می شود.البته قزاقستان ، هند و ترکیه نیز از تولید کنندگان عمده آن هستند.مقدار کرومیت استخراج نشده بسیار زیاد است اما از نظر جغرافیایی در قزاقستان و آفریقای جنوبی متمرکز هستند.درسال 2000تقریبا" 15 میلیون تن سنگ معدن کرومیت قابل فروش تولید شد و تقریبا" به 4 میلیون تن آهن- کروم به ارزش تقریبی 5/2 میلیارددلار امریکا تبدیل شد. اگرچه وجود کروم خالص بسیار نادر است ، مقادیری کروم خالص کشف شده است. معدن udachnaya در روسیه نمونه هایی از کروم خالص تولید می کند. این معدن یک استوانه کیمبرلیت غنی از الماس است ،وهم کروم عنصری وهم الماس تولید می کند. از تر کیبات کروم از جمله اکسید کروم سبز , زرد کروم و نارنجی کروم  در صنایع رنگ سازی استفاده می شود. این رنگدانه ها در رنگها و پلاستیکها کاربرد دارند. از جمله ویژگی های رنگدانه های کرومات سرب درخشندگی فام ، قدرت رنگ زنندگی و قدرت پوشانندگی بالا را می توان نام برد. 

ظرفیت معادن کرومیت در ایران

نام معدن	موقعیت	ذخیره قطعی	ذخیره احتمالی (تن)
فاریاب	147 کیلومتری شمال شرق بندرعباس	800000	3000000
اسفندقه	410 کیلومتری جنوب غربی کرمان	500000	1000000
سرور	33 کیلومتری شمال شرق وکاهک و 136 کیلومتری سبزوار
گفت	170 کیلومتری شمال غرب سبزوار		400000

 

 

 

آنالیز نمونه سنگ معدن کروم

5/1 %	sio2
%14/2	al2o3
%14/72	fe2o3
%19/52	mgo
%44/3	cr2o3

موارد استفاده کروم:

در متالوژی برای مقاوم کردن در مقابل پوسیدگی و در براقی نهائی:

بعنوان یک جزء در آلیاژها ،مثلا"در فولاد ضدزنگ،

در آب کاری با کروم ،

در آلومینیوم آنادایز ،

بعنوان یک کاتالیزور.

از کرومیت برای ساخت قالبهای پخت آجر استفاده می شود.

نمکهای کروم باعث سبز شدن رنگ شیشه می شود.

کروماتها واکسیدها در رنگ مو و رنگهای معمولی بکارمی روند.

دی کرومات پتاسیم یک معرف شیمیایی است که درتمیز کردن ظروف شیشه ای آزمایشگاهی و بعنوان یک عامل تیترات مورد استفاده قرار می گیرد.این عنصر همچنین بصورت دندانه(مثلا ،عامل ثابت نگه دارنده) در رنگرزی بکار می رود.

دی اکسید کروم(cro2) در تولید نوارهای مغناطیسی مصرف می شود این نوارها نسبت به نوارهای اکسید آهن دارای مقاومت در برابر میدانهای مغناطیسی بیشتری ،بوده لذا موجب کارآئی بهتر می شوند.

ترکیبات کروم:

دی کرومات پتاسیم عامل اکسید کننده بسیار قوی است و این ترکیب برای تمیز کردن ظروف آزمایشگاهی ، ارجح تر از سایر ترکیبات آلی   

است. اکسید کرومیک همان اکسید کروم سبز است (cr2o3)که در نقاشی لعابی و رنگ کردن شیشه مورد استفاده قرار می گیرد.زردینه کروم رنگدانه زرد درخشانی است ( pbcro4) که مورد استفاده نقاشان قرار می گیرد. 
اسید کرومیک دارای ساختار فرضی h2cro4 است. نه اسید کرومیک و نه اسید دی کرومیک در طبیعت یافت نمی شوند اما آنیونهای آنها در ترکُبات متنوعی یافت می شود.تری اکسید کروم cro3 ،-اسید بدون آب اسید کرومیک - بصورت تجاری ،بعنوان اسید کرومیک بفروش می رسد.

تاریخچه کرومات سرب:

johann gottlob lehmann در سال در سال 1761 در کوههای اورال ماده معدنی نارنجی-قرمز رنگی پیدا کرد که نام آنرا سرب قرمز سیبریایی نهاد.گرچه او به اشتباه آنرا ترکیب سرب با آهن و سلنیم انگاشت ، آن ماده معدنی در حقیقت کرومات سرب (pbcro₄) بود .
peter simon pallas در سال این1770 ماده معدنی سربی قرمز رنگ (سرب قرمز سیبریایی) را در همان مکانی که lehmann قبلا" دیده بود مشاهده کرد که خصوصیات مفید زیادی داشت از جمله این خصوصیات کاربرد آن بعنوان رنگدانه در تولید رنگ بود که استفاده از این ویژگی به سرعت توسعه یافت.رنگ زرد درخشانی که از کروکوئیت ساخته شد به یک رنگ بسیار رایج تبدیل گشت. 
سال 1797 nicolas-louis vauquelin نمونه هایی از سنگ معدن کروکوئیت را پیدا کرد.او با مخلوط کردن کروکوئیت و اسید هیدرو کلریک موفق به تهیه اکسید کروم( cro3) گشت.سال 1798 vauquelin متوجه شد که با حرارت دادن این اکسید در کوره های ذغالی می توان کروم فلزی بدست آورد.او موفق به شناسایی مقدار کمی کروم در سنگهای قیمتی از جمله یاقوت و زمرد شد. 
در طول دهه اول قرن نوزدهم از کروم بیشتر بعنوان سازه ای در رنگها استفاده می شد اما امروزه عمده کاربرد آن (85%) در آلیاژهای فلزی است و مابقی موارد استفاده آن در صنایع شیمیایی ، موادنسوز و صنایع پایه می باشد.

بررسی قدرت رنگی رنگدانه های کرومات سرب :

مهمترین مشخصه های رنگدانه های کرومات سرب درخشندگی فام ، قدرت رنگ زنندگی و قدرت پوشانندگی بالا می باشد . این رنگدانه ها در رنگها و پلاستیکها کاربرد دارند . عیب این رنگدانه ها در مورد کاربرد در پلاستیکها این است که در دمای بالا تیره می شوند . بنابراین باید عملیاتی برروی این رنگدانه ها انجام گیرد تا پایداری حرارتی آنها را افزایش دهد . علاوه بر آن از لحاظ زیست محیطی مقدار سرب قابل حل این رنگدانه ها باید کمتر از  2 درصد باشد .

توجه بیشتر :

طبق آمار who ، از سال 1995 ، سالانه 68 تا 157 میلیون بیماری مختلف در اثر تماس مواد شیمیائی بوجود می آید و لذا مواد شیمیائی از اصلی ترین مخاطرات محیط کار محسوب می شوند . کارشناسان بهداشت صنعتی بایستی خطرات بهداشتی و خطرات مرتبط با آن در محل کار را پیش بینی ، شناسائی ، ارزیابی و کنترل نمایند . تمرکز این تلاش روی  ارزیابی مواجهات شغلی است . ارزیابی جامع مواجهه یک مرور سیستمیک ، روش ها ، فرآیند ها ، مواد و بخش های  کاری موجود در محل کار است جهت تعریف و کارشناسی تمامی تماس ها برای تمامی کارگران در تمامی روز انجام می شود . این قبیل استدلال ها نگرش  برای شناسائی تماس و ارزیابی آنها کمک می کند که تمامی خطرات سلامتی مدیریت شوند تا خطرات مربوطه مورد توجه قرار بگیرد . آموزش در راستای اهداف بهداشت حرفه ای از اهمیت بسیار بالائی برخوردار است چرا که آموزش صحیح سطح آگاهی افراد را بالاتر برده وفرهنگ ایمنی و بهداشت را در بین کارگران باز می کند . طبیعی است کارگر هرچه قدر نسبت به ایمنی و مسائل مربوط به آن آگاهتر باشد کمتر ارتکاب به اعمال غیر ایمن می کند و همچنین افراد دیگر را نیز از انجام آن منصرف می کند.

 

استاد و کارشناس مربوطه :

روز و تاریخ: چهارشنبه 28/01/1392

شماره آزمایش :

نام و نام خانوادگی دانشجو: علیرضا بارگاهی                                            شماره گروه:

عنوان آزمایش : تهیه رنگدانه نارنجی کروم با استفاده از واکنشگر

هدف آزمایش : آشنایی با روش تهیه رنگدانه نارنجی کروم

 مواد مورد نیاز آزمایش : استات ، آب مقطر ، دی کرومات پتاسیم ، سود .

 وسایل مورد نیاز آزمایش : 2 عدد ارلن 250 میلی لیتری ، کاغذ صافی ، قیف بوخنر ، شیشه ساعت ، اسپاتول ، ترازو ، استوانه مدرج ، آون ، گیره و پایه ، دستگاه استیرر

مقدمه و تئوری :

رنگدانه ها(پیگمانها) ، مواد جامد تزیینی هستند که در شکل و اندازه های مختلف به صورت معلق در حلال تهیه می شوند . رنگدانه های قدیمی  اغلب ترکیبات معدنی بودند.

رنگها ، بیشتر سنتزی هستند و ساختمان اصلی آنها حلقه های آروماتیکی است. بنابراین زغال سنگ و نفت مهمترین منابع طبیعی و اولیه آنها محسوب می شوند .

کروم (Cr24) به شکل سنگ معدن کرومیت ( H2CrO4 ) استخراج می شود.این  عنصررابصورت تجاری با حرارت دادن این سنگ معدن در حضور آلومینیوم یا سلیکون تهیه می کنند.                                                 

از ترکیبات کروم از جمله اکسید کروم سبز , زرد کروم و نارنجی کروم در صنایع رنگ سازی استفاده می شود. این رنگدانه ها در رنگها و پلاستیک ها کاربرد دارند. از جمله ویژگی های رنگدانه های کرومات سرب درخشندگی فام ، قدرت رنگ زنندگی و قدرت پوشانندگی بالا را می توان نام برد.

شرح آزمایش : در ابتدا مقدار 1.1 گرم استات سرب سفید رنگ را توزین کردیم و درون یک ارلن 250 میلی لیتری ریختیم . در ادامه در یک استوانه مدرج به مقدار 20 میلی لیتر آب مقطر ریختیم و تکان دادیم و چرخاندیم تا اینکه محلول یکنواختی بدست آمد . سپس مقدار 0.3 گرم دی کرومات پتاسیم که بصورت دانه های ریز نارنجی رنگی است را به کمک ترازو توزین کردیم و به درون ارلن حاوی محلول استات سرب ، ریختیم و سپس محلول ما با چرخاندن و تکان دادن زرد رنگ شد . ارلن را بوسیله گیره ای به طور مستقیم بر روی دستگاه استیرر و به پایه ای بستیم وسپس دستگاه استیرر را روشن کردیم و در دمای 100 درجه به مدت 10 دقیقه حرارت دادیم . محلول نارنجی رنگ و در حال غل و جوش خوردن مشاهده کردیم و سپس بوسیله پی پت مقدار 9.5 میلی لیتر سود 4 نرمال به آن افزودیم و محلول را چراخاندیم و محلول ما در این لحظه نارنجی پر رنگ است . دوباره بالن را به مدت 10 دقیقه در دمای 90 درجه حرارت دادیم . محلول نارنجی رنگ ما غل و جوش خورد و محلول را از روی حرارت برداشتیم و صبر می کنیم تا دمای محلول به دمای اتاق برسد ، تا رسوب بیشتری بدهد .

 برای جدا کردن رسوب ، کاغذ صافی را به شکل ستاره ای تا زدیم و بر روی یک قیف شیشه ای قرار دادیم واین قیف را نیز بر روی یک ارلن قرار دادیم و در کل یک صافی تشکیل دادیم . مخلوط درون بالن را بر روی کاغذ صافی ریختیم . مقداری از رسوب هنوز درون بالن مانده است و آنرا با حلال صاف شده درون ارلن زیر صافی به درون بالن ریختیم ، محلول کردیم و بر روی کاغذ صافی ریختیم . کاغذ صافی را پس از خروج آخرین قطره مایع ارز صافی ، بر روی شیشه ساعتی قرار دادیم و سپس شیشه ساعت را درون آون گذاشتیم تا اینکه رسوب نارنجی رنگ ما خشک شد . این رسوب رنگدانه نارنجی کروم بود .

محاسبات و حل مسائل :

4Pb(CH3COOH)2+K2Cr2O7+6NaOH→2PbCrO4.PbO+2CH3COOk+6CH3COONa+3H2O

تعیین واکنش دهنده محدود کننده :

استات سرب (II) با چند گرم پتاسیم دی کرومات واکنش می دهد ؟

K2Cr2O7: 294.185 g/mol

Pb(CH3COOH)2=379.23 g/mol

PbCrO4=323.2 g/mol

B= K2Cr2O7          A= Pb(CH3COOH)2      

برای واکنش 1.1 گرم استات سرب (II) و 0.3 گرم پتاسیم دی کرومات به کار بردیم  ولی با توجه به محاسبات برای 1.1 گرم استات سرب (II) ،  0.18گرم پتاسیم دی کرومات مصرف می شود که نشان می دهد استات سرب (II)  واکنش دهنده محدود کننده و در نتیجه پتاسیم دی کرومات واکنش دهنده اضافی است .

PbCrO4 = X

خطا :

1-      دقت ترازو برای توزین مقادیر کم می بایست بیشتر از 0.1 باشد ، مثلا مقدار 0.01 را نشان بدهد . که موجب خطا در توزین مواد نشود .

2-      ممکن است مواد خارجی با رسوب طی حل شدن رسوب واکنش داده باشند .

3-      مواد مورد آزمایش ممکن است خالص نباشند .

4-      خطای فردی ممکن است در کلیه مراحل توزین مواد و برداشتن مواد با پیپت رخ دهد .

5-      ممکن است وسایل مورد آزمایش ، مواد مورد آزمایش ما را آلوده کرده باشند .

نتیجه : محیط هر چه قلیایی تر باشد رنگدانه های نارنجی کروم پر رنگ تر می شوند.

منابع : کتاب آزمایشگاه شیمی معدنی 1 پیام نور