Введение
Дихромат калия, K2Cr2O7, является распространенным неорганическим химическим реагентом, наиболее часто используемым в качестве окислителя в различных лабораторных и промышленных применениях. Как и все соединения хрома(VI), он оказывает острое и хроническое вредное воздействие на здоровье. Это кристаллическое ионное твердое вещество с очень ярким красно-оранжевым цветом. Эта соль популярна в лабораториях, поскольку она не гигроскопична, в отличие от более широко используемого в промышленности дихромата натрия.
Применение
Дихромат калия имеет немного значительных применений, поскольку в промышленности доминирует натриевая соль. Основное применение – как предшественник калий-хромовых квасцов, используемых при дублении кожи.
Уборка
Как и другие соединения хрома(VI) (триоксид хрома, дихромат натрия), дихромат калия использовался для приготовления "хромовой кислоты" для очистки лабораторной стеклянной посуды и травления материалов. В связи с проблемами безопасности, связанными с шестивалентным хромом, эта практика в значительной степени прекратилась.
Строительство
Он используется как ингредиент в цементе, замедляя схватывание смеси и улучшая её плотность и текстуру. Это применение часто вызывает контактный дерматит у строительных рабочих.
Фотография и печать
В 1839 году Мунго Понтон обнаружил, что бумага, обработанная раствором дихромата калия, заметно дубится под воздействием солнечного света, а изменение цвета сохраняется после промывания дихромата калия. В 1852 году Генри Фокс Талбот обнаружил, что воздействие ультрафиолетового света в присутствии дихромата калия затвердевает органические коллоиды, такие как желатин и гуммиарабик, делая их менее растворимыми. Эти открытия вскоре привели к созданию карбоновой печати, гуммибихроматной печати и других фотографических процессов печати, основанных на дифференциальном затвердевании. Обычно после экспонирования незатвердевшая часть смывалась теплой водой, оставляя тонкий рельеф, который либо содержал пигмент, добавленный в процессе изготовления, либо впоследствии окрашивался красителем. Некоторые процессы основывались исключительно на затвердевании в сочетании с дифференциальным поглощением определенных красителей затвердевшими или незатвердевшими участками. Поскольку некоторые из этих процессов позволяли использовать высокостабильные красители и пигменты, такие как сажа, можно было создавать отпечатки с исключительно высокой архивной стойкостью и устойчивостью к выцветанию при длительном воздействии света. Дихромированные коллоиды также использовались в качестве фоторезистов в различных промышленных областях, в основном при создании металлических печатных форм для использования в фотомеханических процессах печати. Для хромового усиления или фотохромоса используется дихромат калия вместе с равными частями концентрированной соляной кислоты, разбавленной до примерно 10% по объему, для обработки слабых и тонких негативов черно-белой фотопленки. Этот раствор преобразует элементарные частицы серебра в пленке обратно в хлорид серебра. После тщательной промывки и воздействия актинического света пленку можно подвергнуть повтотной обработке до конечной точки, получая более плотный негатив, способный обеспечить более качественный отпечаток. Раствор дихромата калия в серной кислоте можно использовать для получения реверсивного негатива (то есть позитивной прозрачности из негативной пленки). Это достигается путем проявления черно-белой пленки, но с доведением процесса проявления почти до конца. Затем проявление останавливается обильной промывкой, после чего пленка обрабатывается в кислом растворе дихромата. Это преобразует металлический серебро в сульфат серебра, соединение, нечувствительное к свету. После тщательной промывки и воздействия актинического света пленка снова проявляется, позволяя ранее неэкспонированному галогениду серебра восстановиться до металлического серебра. Результаты могут быть непредсказуемыми, но иногда достигаются отличные результаты, создавая изображения, которые в противном случае были бы недостижимы. Этот процесс можно сочетать с соляризацией, чтобы конечный продукт напоминал негатив и подходил для печати обычным способом. Соединения Cr(VI) обладают способностью дубить животные белки при воздействии сильного света. Это свойство используется в фотографической трафаретной печати. В трафаретной печати тонкий экран из шелка или аналогичного материала натягивается на раму, подобно подготовке холста перед покраской. Коллоид, сенсибилизированный дихроматом, равномерно наносится на натянутый экран. После высыхания смеси дихромата на поверхность экрана надежно прикрепляется полноразмерный фотографический позитив, и вся конструкция подвергается воздействию сильного света – время экспозиции варьируется от 3 минут до получаса при ярком солнечном свете, – затвердевая экспонированный коллоид. После удаления позитива неэкспонированную смесь на экране можно смыть теплой водой, оставляя затвердевшую смесь нетронутой, которая действует как точная маска желаемого рисунка, который затем можно напечатать обычным способом трафаретной печати.
Аналитический реагент
Поскольку дихромат калия не гигроскопичен, он широко используется в качестве реагента в классических "мокрых" аналитических реакциях.
Серебряный тест
При растворении в приблизительно 35% растворе азотной кислоты он называется раствором Швертера и используется для обнаружения различных металлов, в особенности для определения чистоты серебра. Чистое серебро окрашивает раствор в ярко-красный цвет, стерлинговое серебро – в темно-красный, серебро монет низкого качества (пробы 0,800) – в коричневый (в основном из-за содержания меди, которая окрашивает раствор в коричневый) и даже в зеленый для серебра пробы 0,500. Латунь становится темно-коричневой, медь – коричневой, свинец и олово – желтыми, в то время как золото и палладий не изменяют цвет.
Обработка древесины
Дихромат калия используется для окрашивания некоторых пород дерева, углубляя цвет танинов в древесине. Он позволяет получить насыщенные, глубокие коричневые оттенки, недостижимые при использовании современных красителей. Особенно эффективен при обработке красного дерева (махогани).
Природное происхождение
Дихромат калия в природе встречается в виде редкого минерала лопезита. Его обнаруживали только в виде полостей, заполненных кристаллами, в нитратных отложениях пустыни Атакама (Чили) и в магматическом комплексе Бушвельд (Южная Африка).
Безопасность
В 2005–2006 гг. дихромат калия был 11-м наиболее часто выявляемым аллергеном в кожных тестах (4,8%). Дихромат калия – одна из наиболее частых причин хромового дерматита; хром обладает высокой способностью вызывать сенсибилизацию, приводящую к дерматиту, особенно на кистях рук и предплечьях, который носит хронический характер и трудно поддается лечению. Токсикологические исследования дополнительно подтвердили его высокую токсичность. У кроликов и грызунов концентрации всего 14 мг/кг привели к 50% смертности в тестовых группах. Водные организмы особенно чувствительны к воздействию этого вещества, поэтому рекомендуется утилизировать его ответственным образом в соответствии с местными экологическими нормами. Как и другие соединения Cr(VI), дихромат калия является канцерогеном. Это соединение также обладает коррозионными свойствами, и контакт с ним может вызвать серьезные повреждения глаз или слепоту. Воздействие на человека может также привести к нарушению репродуктивной функции.