铬酸

铬酸，化学式为H2CrO4，是三氧化铬溶于硫酸以及铬酸盐/重铬酸盐酸化时生成的化合物之一。重铬酸是二分子铬酸脱水形成的多酸，化学式为H2Cr2O7。三氧化铬是铬酸的酸酐，室温下为橘红色固体。由于它可通过加浓硫酸于铬酸盐或重铬酸盐的水溶液沉淀出来，故在工业上曾长期被称为“铬酸”。

铬酸
IUPAC名
Chromic(VI) acid
别名 铬(VI)酸
识别
CAS号 7738-94-5  checkY
PubChem 24425
ChemSpider 22834
SMILES
 
  • O[Cr](O)(=O)=O
InChI
 
  • 1/Cr.2H2O.2O/h;2*1H2;;/q+2;;;;/p-2/rCrH2O4/c2-1(3,4)5/h2-3H
InChIKey KRVSOGSZCMJSLX-OOUCQFSRAZ
Gmelin 25982
EINECS 231-801-5
ChEBI 33143
性质
化学式 H2CrO4
摩尔质量 118.01 g·mol−1
外观 红色晶体
密度 1.201 g cm-3
熔点 197 °C（470 K）
沸点 250 °C（523 K）（分解）
溶解性（水） 1666.6 g dm-3
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

铬与同族的钼、钨不同，形成多酸的倾向不强，超过四铬酸以上的多铬酸很少见。这些化合物中都含有正六价铬，具有致癌性和氧化性，酸性溶液中的还原产物一般为紫色的[Cr(H2O)6]3+离子。

用途

铬酸洗液是实验室常用的清洗液，兼有酸性和氧化性，可以去除实验仪器内壁和外壁的污垢及难溶物质。通常该洗液由重铬酸钾加入浓硫酸中得到，但是六价铬对环境有害，强酸性环境有时也会使仪器受损，故目前铬酸洗液的应用已有减少。

铬酸也是镀铬涂层时的中间体，也用于某些釉和彩色玻璃的生产中。

反应

铬酸可以和碱成盐，根据pH的不同，酸根离子的形式也不同。重铬酸根（Cr2O72−）与铬酸根（CrO42−）离子在水溶液中存在以下平衡：

2 CrO42− + 2 H3O+ ⇌ Cr2O72− + 3 H2O

很多有机化合物都可被铬酸氧化，并且目前已经研究出很多以六价铬为基础的氧化剂：

  • 琼斯试剂：铬酸、硫酸和丙酮的水溶液，可将一级和二级醇氧化成相應的羧酸和酮，當中不饱和键不受影响。[1]
  • 氯铬酸吡啶盐：由三氧化铬和吡啶酸盐配制，可将一级醇氧化为醛。[1]
  • Collins试剂：三氧化铬和吡啶的加合物。
  • 铬酰氯（CrO2Cl2）

例子

定性分析

铬酸稀溶液可将一级和二级醇氧化为醛酮，自身还原为铬(III)，发生橙黄色至蓝绿色的颜色变化，可用于定性鉴定以上两者，三级醇不反应。[1]

替代品

很多试剂都可将醇/醛氧化为羧酸，如镍(II)与次氯酸钠的混合溶液。[5] 这些氧化剂各有利弊。

实验室中，最常用的替代铬酸洗液来清洗玻璃仪器的水基清洗剂通常都含有碱、螯合剂和/或者含有表面活性剂，它们可以在常温使用，或者加热到沸点（需要有通风设施-碱性的气体是有害的）。这些清洗剂对于一般的污染物、大多数的标记、有机残留物、以及绝大多数的化学品残留都非常有效。常见的商品如RBS 35以及其最新的配方产品RBS T 105, 115等。其突出的优点是无毒和废液容易处理。

参考资料
  1. Freeman, F. "Chromic Acid" Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (2001) John Wiley & Sons, doi:10.1002/047084289X.rc164
  2. Kamm O.; Matthews, A. O. (1941). "p-Nitrobenzoic Acid". Org. Synth.; Coll. Vol. 1: 392.
  3. Grummitt, O.; Egan, R.; Buck, A.. "Homophthalic Acid and Anhydride". Org. Synth.; Coll. Vol. 3: 449 (1955.
  4. Eisenbraun, E. J.. "Cyclooctanone". Org. Synth.; Coll. Vol. 5: 310 (1973.
  5. J. M. Grill, J. W. Ogle, S. A. Miller. . J. Org. Chem. 2006, 71 (25): 9291–9296. doi:10.1021/jo0612574.
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