酸化クロム(VI)

三酸化クロム：性質、製造、用途、安全性

三酸化[クロム]は、暗赤色から橙褐色の結晶性固体で、強い酸化力を持ちます。化学式CrO3で表され、クロム酸の酸無水物として知られています。水に溶解する際に加水分解を起こし、主に電気めっき用途で大量に生産されています。年間生産量は数百万キログラムにも上ります。

製造方法

工業的には、[クロム]]酸ナトリウム(Na₂CrO₄)または二クロム酸ナトリウム(Na₂Cr₂O₇)を硫酸]で処理することで製造されます。この反応は、[[硫酸がクロム酸イオンと反応し、三酸化クロム、硫酸ナトリウム、水を生じるというものです。具体的には、以下のような化学反応式で表されます。


Na₂CrO₄ + H₂SO₄ → CrO₃ + Na₂SO₄ + H₂O


この方法、もしくは類似の方法を用いて、大量の三酸化クロムが効率的に生産されています。

構造

固体状態では、四面体構造のクロム原子が酸素原子を介して鎖状に結合しています。各クロム原子は隣接するクロム原子と2つの酸素原子を共有し、残りの2つの酸素原子は共有されず、全体としてCr:O=1:3の化学量論比を保っています。

理論計算によると、単量体の三酸化クロムは平面三角形ではなく、三角錐形の構造をとることが予測されています。

反応

三酸化[クロム]]は197℃以上で分解し、酸化[[クロム]と酸素(O₂)を生成します。この分解反応は以下の式で表されます。


4CrO₃ → 2Cr₂O₃ + 3O₂


また、強い酸化剤として有機合成にも広く用いられています。例えば、ジョーンズ酸化では、アセトン溶液として用いられ、アルコールを対応するケトンまたはアルデヒドに酸化します。この反応では、Cr(VI)がアルコールを酸化し、自身はCr(III)に還元されます。反応式の一例を以下に示します。


2CrO₃ + 3RCH₂OH → Cr₂O₃ + 3RCHO + 3H₂O


ここで、Rはアルキル基を表します。

用途

三酸化クロムの主な用途はクロムめっきです。三酸化クロムは、他の添加剤と共に用いられ、カドミウム、亜鉛などの金属表面に耐食性の高いクロム層を形成します。

安全性

三酸化[クロム]]は強い毒性、腐食性、発がん性を有しており、取り扱いには細心の注意が必要です。特に、三酸化クロムに含まれる六価クロム])は環境汚染の原因となるため、適切な処理が必要です。六価[クロムは還元剤を用いて毒性の低い三価クロム])に還元することで無毒化できます。さらに、三酸化[[クロムは強い酸化剤であるため、有機物(エタノールなど)との接触は発火の危険性があるため注意が必要です。

参考文献

* ATSDR Case Studies in Environmental Medicine: Chromium Toxicity U.S. Department of Health and Human Services

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