重铬酸钾：一种重要的无机化学试剂

重铬酸钾：一种重要的无机化学试剂

重铬酸钾（K2Cr2O7）是一种常见的无机化学试剂，广泛应用于实验室和工业领域。它不仅是一种高效的氧化剂，还在摄影、印刷等多个领域展现出独特价值。本文将详细介绍重铬酸钾的化学性质、制备方法及其在不同领域的应用。

简介

重铬酸钾，化学式为K2Cr2O7，是一种常见的无机物化学试剂，最常用作各种实验室和工业应用中的氧化剂。与所有六价铬化合物一样，它对健康具有急性和慢性危害。它是一种结晶离子固体，具有非常明亮的红橙色。这种盐在实验室中很受欢迎，因为它不易潮解，这与更具工业意义的盐重铬酸钠形成鲜明对比。

化学性质

制备

重铬酸钾通常由氯化钾与重铬酸钠反应制得。或者，它也可以通过用氢氧化钾焙烧铬酸钾从铬酸钾中获得。它溶于水，在溶解过程中电离：

K2Cr2O7 → 2 K+ + Cr2O2−7Cr2O2−7 + H2O ⇌ 2 CrO2−4 + 2 H+

反应特性

重铬酸钾是有机化学中的氧化剂，比高锰酸钾温和。它用于氧化醇。它将伯醇转化为醛，并在更强制的条件下转化为羧酸。相反，高锰酸酸钾倾向于产生羧酸作为唯一产物。仲醇转化为酮。例如，薄荷酮可以通过用酸化的重铬酸盐氧化薄荷醇来制备。叔醇不能被氧化。

在水溶液中显示的颜色变化可用于测试区分醛和酮。醛将重铬酸盐从 +6 氧化态还原为 +3 氧化态，颜色从橙色变为绿色。出现这种颜色变化是因为醛可以被氧化成相应的羧酸。酮不会显示这种变化，因为它不能进一步氧化，因此溶液将保持橙色。

当强烈加热时，它会分解并放出氧气：

4 K2Cr2O7 → 4 K2CrO4 + 2 Cr2O3 + 3 O2

当向含有重铬酸根离子的橙红色溶液中加入碱时，由于铬酸根离子 (CrO2-4) 的形成而得到黄色溶液。例如，工业上使用钾碱生产铬酸钾：

K2Cr2O7 + K2CO3 → 2 K2CrO4 + CO2

该反应是可逆的。

用冷硫酸处理得到铬酸酐（三氧化铬，CrO3）的红色晶体：

K2Cr2O7 + 2 H2SO4 → 2 CrO3 + 2 KHSO4 + H2O

与浓酸一起加热会放出氧气：

2 K2Cr2O7 + 8 H2SO4 → 2 K2SO4 + 2 Cr2(SO4)3 + 8 H2O + 3 O2

应用领域

工业应用

重铬酸钾几乎没有主要应用，因为钠盐在工业上占主导地位。主要用途是作为钾铬明矾的前体，用于皮革鞣制。

清洁

与其他铬 (VI) 化合物（三氧化铬、重铬酸钠）一样，重铬酸钾已被用于制备用于清洁玻璃器皿和蚀刻材料的铬酸。由于与六价铬相关的安全问题，这种做法已基本停止。

建筑

它被用作水泥中的一种成分，可以延缓混合物的凝固并改善其密度和质地。这种用法通常会导致建筑工人接触性皮炎。

摄影和印刷

1839 年，蒙戈·庞顿 (Mungo Ponton)发现用重铬酸钾溶液处理过的纸张暴露在阳光下会明显变黑，重铬酸钾被冲洗掉后，变色仍然存在。1852 年，亨利·福克斯·塔尔博特 (Henry Fox Talbot) 发现，在重铬酸钾存在的情况下暴露于紫外线会硬化明胶和阿拉伯树胶等有机胶体，使其不易溶解。

这些发现很快导致了碳印、重铬酸胶和其他基于差异硬化的照相印刷工艺。通常，在曝光后，未硬化的部分用温水冲洗掉，留下薄薄的浮雕，其中包含制造过程中加入的颜料或随后用染料染色。一些过程仅取决于硬化，结合硬化或未硬化区域对某些染料的不同吸收。由于其中一些工艺允许使用高度稳定的染料和颜料，例如炭黑，因此可以生产出具有极高存档持久性和抗因长时间暴露在光线下而褪色的印刷品。