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Compuestos de cromo

Diagrama de Pourbaix para cromo en agua pura, ácido perclórico o hidróxido de sodio [1] [2]

Los compuestos de cromo son compuestos que contienen el elemento cromo (Cr). El cromo es miembro del grupo 6 de los metales de transición . Los estados +3 y +6 se presentan con mayor frecuencia en los compuestos de cromo, seguidos del +2; las cargas de +1, +4 y +5 para el cromo son raras, pero sin embargo existen ocasionalmente. [3] [4]

Estados de oxidación comunes

Cromo(0)

Se conocen numerosos complejos de Cr(0). El bis(benceno)cromo y el cromo hexacarbonilo son los más destacados en la química del organocromo .

Cromo (II)

Carburo de cromo (II) (Cr 3 C 2 )

Los compuestos de cromo (II) son poco comunes, en parte porque se oxidan fácilmente a derivados de cromo (III) en el aire. Cloruro de cromo (II) estable en agua CrCl
2que se puede obtener reduciendo el cloruro de cromo (III) con cinc. La solución azul brillante resultante creada al disolver el cloruro de cromo (II) es estable a pH neutro . [6] Otros compuestos de cromo (II) notables incluyen el óxido de cromo (II) CrO y el sulfato de cromo (II) CrSO
4Se conocen muchos carboxilatos de cromo (II). El acetato de cromo (II) rojo (Cr 2 (O 2 CCH 3 ) 4 ) es bastante famoso. Presenta un enlace cuádruple Cr-Cr . [7]

Cromo (III)

Cloruro de cromo (III) anhidro (CrCl 3 )

Se conocen una gran cantidad de compuestos de cromo (III), como el nitrato de cromo (III) , el acetato de cromo (III) y el óxido de cromo (III) . [8] El cromo (III) se puede obtener disolviendo cromo elemental en ácidos como el ácido clorhídrico o el ácido sulfúrico , pero también se puede formar a través de la reducción del cromo (VI) por el citocromo c7 . [9] El Cr3+
El ion tiene un radio similar (63  pm ) al de Al.3+
(radio 50 pm), y pueden reemplazarse entre sí en algunos compuestos, como en el alumbre de cromo y el alumbre .

El cromo (III) tiende a formar complejos octaédricos . El hidrato de cloruro de cromo (III) disponible comercialmente es el complejo verde oscuro [CrCl 2 (H 2 O) 4 ]Cl. Compuestos estrechamente relacionados son el verde pálido [CrCl(H 2 O) 5 ]Cl 2 y el violeta [Cr(H 2 O) 6 ]Cl 3 . Si se disuelve cloruro de cromo (III) violeta [10] anhidro en agua, la solución violeta se vuelve verde después de un tiempo a medida que el cloruro en la esfera de coordinación interna es reemplazado por agua. Este tipo de reacción también se observa con soluciones de alumbre de cromo y otras sales de cromo (III) solubles en agua. Se ha informado de una coordinación tetraédrica del cromo (III) para el anión Keggin centrado en Cr [α-CrW 12 O 40 ] 5– . [11]

El hidróxido de cromo (III) (Cr(OH) 3 ) es anfótero y se disuelve en soluciones ácidas para formar [Cr(H 2 O) 6 ] 3+ , y en soluciones básicas para formar [Cr(OH)
6]3−
Se deshidrata mediante calentamiento para formar el óxido de cromo (III) verde (Cr 2 O 3 ), un óxido estable con una estructura cristalina idéntica a la del corindón . [6]

Cromo (VI)

Los compuestos de cromo (VI) son oxidantes a pH bajo o neutro. Los aniones cromato ( CrO2−
4) y los aniones dicromato (Cr 2 O 7 2− ) son los iones principales en este estado de oxidación. Existen en un equilibrio, determinado por el pH:

2 [CrO 4 ] 2− + 2 H + ⇌ [Cr 2 O 7 ] 2− + H 2 O

También se conocen oxihaluros de cromo (VI) e incluyen fluoruro de cromilo (CrO 2 F 2 ) y cloruro de cromilo ( CrO
2Cl
2). [6] Sin embargo, a pesar de varias afirmaciones erróneas, el hexafluoruro de cromo (así como todos los hexahaluros superiores) sigue siendo desconocido, a partir de 2020. [12]

Óxido de cromo (VI)

El cromato de sodio se produce industrialmente mediante la tostación oxidativa del mineral de cromita con carbonato de sodio . El cambio en el equilibrio es visible por un cambio de color de amarillo (cromato) a naranja (dicromato), como cuando se agrega un ácido a una solución neutra de cromato de potasio . A valores de pH aún más bajos, es posible una mayor condensación a oxianiones de cromo más complejos .

Tanto los aniones cromato como dicromato son reactivos oxidantes fuertes a pH bajo: [6]

Cr
2Oh2−
7+ 14 horas
3Oh+
+ 6 e − → 2 Cr3+
+ 21 horas
2O (ε 0 = 1,33 V)

Sin embargo, sólo son moderadamente oxidantes a pH alto: [6]

Cromo2−
4+ 4 horas
2O +3e− → Cr( OH )
3+ 5 OH−
(ε0 = −0,13 V)
Cromato de sodio ( Na2CrO4 )

Los compuestos de cromo (VI) en solución se pueden detectar añadiendo una solución ácida de peróxido de hidrógeno . Se forma el peróxido de cromo (VI) azul oscuro inestable (CrO 5 ), que se puede estabilizar como un aducto de éter CrO
5·O
2. [6]

El ácido crómico tiene la fórmula hipotética H
2Cromo
4Se trata de una sustancia química de descripción vaga, a pesar de que se conocen muchos cromatos y dicromatos bien definidos. El óxido de cromo (VI) rojo oscuro CrO
3, el anhídrido ácido del ácido crómico, se vende industrialmente como "ácido crómico". [6] Se puede producir mezclando ácido sulfúrico con dicromato y es un fuerte agente oxidante.

Otros estados de oxidación

Los compuestos de cromo(V) son bastante raros; el estado de oxidación +5 sólo se presenta en unos pocos compuestos, pero son intermediarios en muchas reacciones que implican oxidaciones por cromato. El único compuesto binario es el fluoruro de cromo(V) volátil (CrF 5 ). Este sólido rojo tiene un punto de fusión de 30 °C y un punto de ebullición de 117 °C. Se puede preparar tratando el metal cromo con flúor a 400 °C y 200 bares de presión. El peroxocromato(V) es otro ejemplo del estado de oxidación +5. El peroxocromato de potasio (K 3 [Cr(O 2 ) 4 ]) se obtiene haciendo reaccionar cromato de potasio con peróxido de hidrógeno a bajas temperaturas. Este compuesto de color marrón rojizo es estable a temperatura ambiente, pero se descompone espontáneamente a 150–170 °C. [13]

Los compuestos de cromo (IV) son ligeramente más comunes que los de cromo (V). Los tetrahaluros, CrF 4 , CrCl 4 y CrBr 4 , se pueden producir tratando los trihaluros ( CrX
3) con el halógeno correspondiente a temperaturas elevadas. Dichos compuestos son susceptibles a reacciones de desproporción y no son estables en agua. También se conocen compuestos orgánicos que contienen el estado Cr(IV), como el tetra t- butóxido de cromo. [14]

La mayoría de los compuestos de cromo(I) se obtienen únicamente por oxidación de complejos octaédricos de cromo(0) ricos en electrones. Otros complejos de cromo(I) contienen ligandos de ciclopentadienilo . Como se verificó por difracción de rayos X , también se ha descrito un enlace quíntuple Cr-Cr (longitud 183,51(4) pm). [15] Los ligandos monodentados extremadamente voluminosos estabilizan este compuesto al proteger el enlace quíntuple de reacciones posteriores.

Se determinó experimentalmente que un compuesto de cromo contiene un enlace quíntuple Cr-Cr

Notas

  1. ^ Los estados de oxidación más comunes del cromo están en negrita. La columna de la derecha muestra un compuesto representativo para cada estado de oxidación.

Véase también

Referencias

  1. ^ Kotaś, J.; Stasicka, Z. (2000). "Presencia de cromo en el medio ambiente y métodos de su especiación". Contaminación ambiental . 107 (3): 263–283. doi :10.1016/S0269-7491(99)00168-2. PMID  15092973.
  2. ^ Puigdomenech, Ignasi Base de datos de equilibrio químico de Hydra/Medusa y software de representación gráfica Archivado el 5 de junio de 2013 en Wayback Machine . (2004) KTH Royal Institute of Technology
  3. ^ Clark, Jim. «Estados de oxidación (números de oxidación)». Chemguide . Consultado el 3 de octubre de 2018 .
  4. ^ ab Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
  5. ^ Theopold, Klaus H.; Kucharczyk, Robin R. (15 de diciembre de 2011), "Cromo: química organometálica", en Scott, Robert A. (ed.), Enciclopedia de química inorgánica y bioinorgánica , John Wiley & Sons, Ltd, págs. eibc0042, doi :10.1002/9781119951438.eibc0042, ISBN 978-1-119-95143-8.
  6. ^ abcdefg Holleman, Arnold F; Wiber, Egon; Wiberg, Nils (1985). "Cromo". Lehrbuch der Anorganischen Chemie (en alemán) (91-100 ed.). Walter de Gruyter. págs. 1081-1095. ISBN 978-3-11-007511-3.
  7. ^ Algodón, FA ; Walton, RA (1993). Enlaces múltiples entre átomos de metal . Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-855649-7.
  8. ^ "Compuestos de cromo (III)". Inventario Nacional de Contaminantes . Commonwealth of Australia . Consultado el 8 de noviembre de 2018 .
  9. ^ Assfalg, M; Banci, L; Bertini, I; Bruschi, M; Michel, C; Giudici-Orticoni, M; Turano, P (31 de julio de 2002). "Caracterización estructural por RMN de la reducción de cromo (VI) a cromo (III) por el citocromo c7". Protein Data Bank (1LM2). doi :10.2210/pdb1LM2/pdb . Consultado el 8 de noviembre de 2018 .
  10. ^ Luther, George W. (2016). "Introducción a los metales de transición". Química inorgánica para geoquímica y ciencias ambientales: fundamentos y aplicaciones . Isómeros de hidratos (solvatos). John Wiley & Sons. pág. 244. ISBN 978-1118851371. Recuperado el 7 de agosto de 2019 .
  11. ^ Gumerova, Nadiia I.; Roller, Alexander; Giester, Gerald; Krzystek, J.; Cano, Joan; Rompel, Annette (19 de febrero de 2020). "Incorporación de CrIII en un polioxometalato de Keggin como estrategia química para estabilizar una conformación tetraédrica lábil {CrIIIO4} y promover propiedades de imán de ion único desatendido". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 142 (7): 3336–3339. doi :10.1021/jacs.9b12797. ISSN  0002-7863. PMC 7052816 . PMID  31967803. 
  12. ^ Seppelt, Konrad (28 de enero de 2015). "Hexafluoruros moleculares". Chemical Reviews . 115 (2): 1296–1306. doi :10.1021/cr5001783. ISSN  0009-2665. PMID  25418862.
  13. ^ Haxhillazi, Gentiana (2003). Preparación, estructura y espectroscopia vibracional de complejos tetraperoxo de CrV+, VV+, NbV+ y TaV+ (tesis doctoral). Universidad de Siegen.
  14. ^ Thaler, Eric G.; Rypdal, Kristin; Haaland, Arne; Caulton, Kenneth G. (1 de junio de 1989). "Estructura y reactividad del terc-butóxido de cromo(4+)". Química inorgánica . 28 (12): 2431–2434. doi :10.1021/ic00311a035. ISSN  0020-1669.
  15. ^ Nguyen, T; Sutton, AD; Brynda, M; Fettinger, JC; Long, GJ; Power, PP (2005). "Síntesis de un compuesto estable con enlace quíntuple entre dos centros de cromo (I)". Science . 310 (5749): 844–847. Bibcode :2005Sci...310..844N. doi : 10.1126/science.1116789 . PMID  16179432. S2CID  42853922.