Muối Crom (III) | Khái niệm hoá học

Crom (III) là trạng thái oxi hóa bền nhất của crom. Người ta đã biết được nhiều muối Crom (III), những muối này độc với người. Nhiều muối crom (III) cũng có cấu tạo và tính chất giống với muối nhôm (III) cho nên biết tính chất hóa học của nhôm (III) có thể suy đoán tính chất của hợp chất crom (III). Sự giống nhau này được giải thích bằng sự gần nhau về kích thước của các ion Cr³⁺ và Al³⁺. Muối crom (III) có độ tan gần với muối nhôm (III), đa số tan trong nước, những muối rất ít tan là Cr₂(CO₃)₃, CrPO₄ và CsSO₄. Cr₂(SO₄)₃.24H₂O (phèn crom-xesi). Khi kết tinh từ dung dịch, muối crom (III) thường có dạng tinh thể hidrat có thành phần và màu sắc biến đổi, ví dụ như CrPO₄.6H₂O có màu tím và CrPO₄.2H₂O có màu lục.

Muối khan có cấu tạo và tính chất khác với muối dạng hidrat, ví dụ như CrCl₃ màu tím - đỏ tan hết sức chậm trong nước và Cr₂(SO₄)₃ màu hồng tan rất ít trong nước, trong khi CrCl₃.6H₂O và Cr₂(SO₄)₃.18H₂O đều có màu tím và dễ tan trong nước.

Dung dịch của muối crom (III) có màu tím - đỏ ở nhiệt độ thường nhưng có màu lục khi đun nóng. Màu tím của muối crom (III) trong dung dịch cũng như trong tinh thể hidrat là màu đặc trưng của ion [Cr(H2O)6]3+.

Muối crom (III) có tính thuận từ, rất bền trong không khí khô và bị thủy phân mạnh hơn muối crom (II). Phản ứng thủy phân nấc thứ nhất của muối crom (III) có thể coi như phản ứng tạo thành phức chất hidroxo:

[Cr(H₂O)₆]³⁺ + H₂O = [Cr(OH)(H₂O)₅]²⁺ + H₃O⁺

và xa hơn nữa là các phức chất có thể trùng hợp lại. Ví dụ như trong trường hợp của muối crom (III) sunfat, tùy thuộc vào nhiệt độ, pH và nồng độ của dung dịch có thể tọa nên những sản phẩm polime.

Do phản ứng thủy phân, những hợp chất Cr₂S₃ và Cr₂(CO₃₎₃ không thể điều chế được bằng phản ứng trao đổi trong dung dịch vì trong nước luôn luôn tạo nên kết tủa Cr(OH)₃.

Trong môi trường axit, ion Cr³⁺ có thể bị khử đến Cr²⁺ bởi kẽm hay hỗn hống kẽm nhưng trong môi trường kiềm có thể bị H2O2, PbO2, nước clo, nước brom oxi hóa đến cromat.

Có bán kính bé và điện tích lớn, ion Cr3+ là một trong những chất tạo phức mạnh nhất, nó có thể tạo nên phức chất với hầu hết phối tử đã biết. Tuy nhiên, độ bền của các phức chất crom (III) biến đổi trong khoảng giới hạn rộng rãi tùy theo bản chất của phối tử và cấu hình của phức chất. Một số phức chất bền là [Cr(NH₃)₆]³⁺, [CrX₆]^3- (X là F-, Cl-; SCN-; CN-), [Cr(C₂O₄)₂]^- và những phức chất vòng càng với axetylaxeton, với hidroxi - 8- quinolin chẳng hạn. Một phức chất thường gặp của crom là muối Reinecke NH₄[Cr(SCN)₄(NH₃)₂].H₂O được dùng để kết tủa những cation lớn hữu cơ và vô cơ.

Muối crom (III) thường tạo nên muối kép giống như muối nhôm, muối kép dùng để thuộc da và làm chất cắn màu khi nhuộm vải là phèn crom - kali K₂SO₄.Cr₂(SO₄)₃.24H₂O. Phèn crom đồng hình với phèn nhôm.

Crom (III) clorua

Crom (III) clorua (CrCl₃) hay crom triclorua là hợp chất crom (III) thông dụng và quan trọng nhất. Muối khan gồm những tinh thể hình vảy màu tím - đỏ, thăng hoa ở 1047^oC và nóng chảy ở 1152^oC. Tinh thể có kiến trúc lớp tương tự như khoáng vật hidratgilit đã xét trước đây, mỗi lớp gồm hai mặt phẳng chứa những ion Cl^- gói ghém sít sao kiểu lập phương và gồm những ion Cr³⁺ chiếm hai phần ba số lỗ trống bát diện được tạo nên giữa hai mặt phẳng đó. Các lớp liên kết với nhau bằng lực Van de Van nên tinh thể dễ bóc tách thành lớp.

Muối khan khó tan trong nước lạnh, tan chậm trong nước nóng nhưng tan rất nhanh khi có mặt ion Cr²⁺. Điều này được giải thích là trong quá trình tan, ion Cr²⁺ ở trong dung dịch chuyển electron qua cầu mối clo đến ion Cr³⁺ nằm ở bề mặt tinh thể. Ion Cr²⁺ vừa được tạo nên đó rời bề mặt tinh thể và sẽ tiếp tục tương tác với ion Cr³⁺ mới nằm ở bề mặt tinh thể...

Từ dung dịch nước, muối crom (III) clorua kết tinh ở dạng hdirat tinh thể CrCl₃.6H₂O. Hidrat này có ba dạng đồng phân khác nhau về cấu tạo, màu sắc và độ dẫn điện mol.

Hexaaquacrom (III) clorua [Cr(H₂O)₆]Cl₃ là những tinh thể màu tím - xanh, tan trong nước cho dung dịch màu tím, khó tan trong rượu, ete và axeton. Nó không mất nước khi sấy khô trên axit sunfuric đặc nhưng cả ba ion Cl^- đều tạo ngay kết tủa với ion Ag⁺.

Cloropentaaquacrom (III) clorua [Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂.H₂O là những tinh thể màu lục, hút ẩm mất một phân tử H₂O khi sấy trên axit sunfuric đặc và có hai ion Cl^- tạo ngay kết tủa với ion Ag⁺.

Diclorotetraaquacrom (III)clorua [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl.2H₂O là những tinh thể màu lục thẫm, hút ẩm mất hai phân tử H₂O khi sấy trên axit sunfuric đặc và có một số ion Cl^- tạo ngay kết tủa với ion Ag⁺.

Trong dung dịch nước có cân bằng giữa ba dạng đồng phân của CrCl₃.6H₂O

Cân bằng này phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của dung dịch. Trong dung dịch loãng và nguội, dạng màu tím bền còn trong dung dịch đặc và nóng, dạng màu lục bền. Gần đây bằng phương pháp sắc kí trao đổi ion người ta đã tách được dạng đồng phân thứ tư có màu đỏ và công thức là [Cr(H₂O)₃Cl₃].3H₂O nhưng chưa nghiên cứu nhiều như đối với ba dạng đồng phân đã kể ở trên.

Tinh thể hidrat CrCl₃.6H₂O khi đun nóng ở trên 250^oC ở trong khí quyển Cl₂ và HCl sẽ mất hết nước biến thành muối khan. 

Trong dung dịch, crom (III) clorua có thể kết hợp với clorua kim loại kiềm tạo nên phức chất màu đỏ - hồng