سولفات کروم یک ماده کریستالی خاکستری و سبز تیره مایل به بنفش است که به هیچ عنوان قابل اشتعال نیست. این ماده در صنایع مختلف مانند رنگ، جوهر، سرامیک و رنگرزی پارچه مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ اما کاربرد اصلی آن در صنعت چرم است. ما در این مقاله علاوه بر ذکر خواص فیزیکی و شیمیایی این ماده پر کاربرد، درمورد واکنش‌های شیمیایی و نحوه تولید آن نیز توضیحاتی دادیم و به طور کلی سعی کردیم مطالبی را درباره این که سولفات کروم چیست و چه کاربردی دارد ، بیان کنیم.
فهرست مطلب
خواص فیزیکی و شیمیایی سولفات کروم
فرمول مولکولی این ماده بدین صورت است: Cr2(SO4)3 یا Cr2O12S3. این ماده علاوه بر نام سولفات کروم (Chromium(III) sulfate)با نام‌های سولفات کرومیوم و سولفات کرومیک نیز شناخته می‌شود. ماده‌ای قابل حل در آب شناخته می‌شود.
| فرمول مولکولی | H24Cr2S3O24 |
| جرم مولی | 392.16 g/mol 716.45 g/mol (octadecahydrate) |
| انحلال‌پذیری در آب | insoluble (anhydrous) soluble (hydrated) |
| چگالی | 3.10 g/cm3 (anhydrous) 1.86 g/cm3 (pentadecahydrate) 1.709 g/cm3 (octadecahydrate) |
| نقظه ذوب | 90 °C |
| نقطه جوش | بیش از 700 °C |
واکنش‌های شیمیایی و نحوه تولید سولفات کروم
منشاء و ماده اصلی تمام ترکیباتی که بر پایه کروم در سرتاسر جهان یافت می‌شوند، به سنگ معدن کرومیت باز می‌گردد. علاوه بر این سنگ معدن، اکسید کروم و آهن نیز از مواد تولید کننده سولفات کروم به شمار می‌روند. پایه سولفات کروم نیز یک ماده شیمیایی کروم است که به عنوان عامل دباغی در فرایندهای مربوط به آن، برای صنعت چرم و سنتز دیگر ترکیبات کرومی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در فرایند تولید این ماده، دی‌اکسید گوگرد، دی‌کرومات سدیمِ حاوی کروم را در یک برج بسته شده در یک فرایند شیمیایی، احیا می‌کند و در نهایت، کروم سولفات (BCS) تولید می‌شود.
روش تولید
بهترین منبع سولفات کروم (III) ضایعات کروم (III) از اکسیداسیون کرومات ترکیبات آلی مختلف است.
آنتروکینون و کینون در مقیاس بزرگ از واکنش با آنتراسن و فنول با اسید کرومیک تولید می‌شوند. یک محصول مشترک، اکسید کروم (III) تولید می‌شود که به راحتی با اسید سولفوریک استخراج می‌شود. تبخیر این محلول‌های اسیدی نمک هیدراتی که در بالا توضیح داده شد را ایجاد می‌کند. نمک‌های هیدراته سولفات کروم را نیز می‌توان با استخراج ترکیبات کروم مختلف، هرچند ناخالص، تولید کرد، اما این راه‌ها از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیستند. استخراج سنگ معدن کرومیت با اسید سولفوریک در حضور مقداری کرومات، محلول‌های کروم (III) را به دست می‌دهد (سولفات آلوده به یون‌های فلزی دیگر). به طور مشابه، انحلال آلیاژهای کروم، سولفات کروم را همراه با سولفات آهن بدست می‌دهد.
سولفات کروم بازی از نمک‌های کرومات از طریق احیا با دی‌اکسید گوگرد تولید می‌شود، اگرچه روش‌های دیگری نیز وجود دارد.
از آنجایی که 33 درصد از بارهای آنیون ناشی از یون‌های هیدروکسی است، باز بودن آن 33 درصد است (اما در اصطلاحات دباغی 33 درصد کاهش یافته است). محصولات با خصلت بازی بالاتر، به عنوان مثال، 42% یا 50% ممکن است با افزودن کربنات سدیم بدست آید که اغلب در ترکیب با فرمات سدیم استفاده می‌شود. سولفات سدیم اغلب در محصول باقی می‌ماند زیرا نسبت به فرآیند دباغی بی‌اثر است. مهم است که کروم شش ظرفیتی را به طور کامل به سه ظرفیتی کاهش دهیم زیرا شش ظرفیتی احتمال بیشتری دارد که مشکلات سلامتی را برای دباغ‌ها و مصرف کنندگان چرم ایجاد کند.
کاربرد سولفات کروم در صنایع گوناگون
فلز کروم در ساخت فولاد و آلیاژهای دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. از ترکیبات کروم مانند سولفات کروم در ساخت رنگ و رنگدانه‌ها، حفظ چرم، چوب و ... بهره می‌برند. مهمترین و گسترده‌ترین کاربرد سولفات کروم در صنعت چرم است. صنعت چرم کشور هند، به تعهدات صادراتی این کشور کمک شایانی می‌کند. سولفات کروم جزو اصلی‌ترین مواد مورد نیاز این صنعت شناخته می‌شود. دباغی با کروم یک عملیات واحد ضروری است که در آن پوست‌هایی که قابلیت پوسیدگی را دارند، برای همیشه مقاوم می‌شوند و از پوسیدگی در امان می‌مانند.
نحوه استفاده از سولفات کروم در صنعت چرم
پس از دانستن این که سولفات کروم چیست و چه کاربردی دارد، می‌خواهیم نحوه کاربرد اصلی آن را برایتان توضیح دهیم. امروزه در جهان 90 درصد پوست‌ها را نمک‌های کروم دباغی می‌کنند. نمک‌های کروم با عبور دی‌اکسید گوگرد از محلول بی‌کرمات سدیم به دست می‌آید. آن‌ها همچنین از طریق احیای بی‌کرومات سدیم به وسیله قند در محیط اسید سولفوریک تولید می‌شوند.
مواد شیمیایی‌ای که در این فرایند دباغی مورد استفاده قرار می‌گیرند، با عنوان «سولفات کروم پایه» شناخته می‌شوند. طبقه‌بندی سولفات کروم پایه با توجه به درصد بازی آن صورت می‌گیرد. در مجموع، سه نوع ماده شیمیایی سولفات کروم با درصدهای 33،42 و 50 در فرایندهای دباغی سراسر جهان استفاده می‌شوند.
سولفات کروم پایه که در دباغی پوست مورد استفاده قرار می‌گیرد، گروه‌های کربوکسیل پروتئین‌ها را با استفاده از ظرفیت 6 پیوند هماهنگ، به هم وصل می‌کند. علاوه بر این، این کروم زیر ساختی برای مواد شیمیایی مانند مواد مصنوعی دیگر، تانن‌های گیاهی، چربی‌ها و مواد رنگی ایجاد می‌کند؛ بنابراین می‌توان چرم‌هایی با ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی مورد نیاز و درخواستی با استفاده از این فرایند، تولید کرد. پیش از فرایند کروم، فرایند اسیدشویی با استفاده از محصولات پایه سولفات کروم صورت می‌گیرد. در فرایند اسیدشوییِ پوست، با توجه به وزنی که پوست دارد، تقریبا 8 درصد نمک، 0.5 درصد اسید فرمیک و 1 درصد اسید سولفوریک به کار می‌رود. نمک‌های مورد استفاده در این فرایند باعث می‌شوند که پوست در محیط های اسیدی متورم نشود.
شرایط ایمنی و نگهداری سولفات کروم
بلع سولفات کروم بسیار خطرناک است. اگر کسی پس از بلع نتوانست به خوبی تنفس کند، به او تنفس دهان به دهان بدهید و خیلی سریع او را تحت مراقبت‌های پزشکی قرار دهید. در صورت تماس با چشم، اگر لنز دارید، آن‌ها را فورا بردارید و بررسی کنید. اگر ندارید، چشم‌ها را فورا با مقدار زیادی آب حداقل به مدت 15 دقیقه شستشو دهید. بهتر است این کار را با آب گرم انجام دهید. در صورت تماس با پوست، بلافاصله آن را با آب فراوان، به آرامی و به طور کامل بشویید. این ماده در صورت رها شدن در محیط زیست به آن آسیب‌های جبران ناپذیری وارد می‌سازد؛ در نتیجه برای پیشگیری از گسترش آن در محیط زیست باید اقدامات جدی صورت گیرد.
سوالات متداول
-
نحوه‌ی کار سولفات کروم چیست؟
کروم ماده‌ای است که در مقابل اکسیژن ناپایدار است و به محض اینکه در معرض هوا قرار می‌گیرد یک لایه نازک اکسید تولید می‌کند که در برابر اکسیژن غیرقابل نفوذ است. به این ترتیب با اکسیده شدن در واقع از فلز زیرین محافظت می‌کند.
-
سولفات کروم در چه مواردی استفاده می‌شود؟
سولفات کروم قلیایی به دلیل خواص خاصشان، برای دباغی انواع چرم مورد استفاده قرار می‌گیرند. دباغان با خرید سولفات کروم رنگ یکدستی برای دباغی بدست می‌آورند. چرم تهیه شده با این محصول را می‌توان به هر رنگی درآورد. چرم‌های تهیه شده با سولفات کروم، ظریف و در عین حال فشرده و محکم بوده و تراکم مناسبی دارند ودارای دانه‌های ریز و جالبی هستند. سولفات کروم با تمامی محصولات شیمیایی دباغی چرم سازگاری دارد. از دیگر کاربردهای کروم استفاده از آن در آلیاژهایی از قبیل استیل ضدزنگ و در آبکاری کرومی و سرامیک فلزی است. ساختار نمک‌های بلوری این ترکیب مشابه هیدرات‌های سولفات مس (II) است. کروم مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می‌دهد و لایه‌های براقی ایجاد می‌کند.
جمع‌بندی
سولفات کروم ماده‌ای است که در فرایند تولید چرم، جزو مواد اصلی قرار می‌گیرد و با عملکرد خود، از پوسیدگی پوست‌ها و از بین رفتنشان جلوگیری می‌کند. سولفات کروم جزو مواد خطرناک محسوب می‌شود و به هیچ عنوان نباید با چشم‌ها و پوست تماس پیدا کند. در این مقاله در ابتدا ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی این ماده را ذکر کردیم؛ سپس به توضیح درباره نحوه تولید این ماده به همراه واکنش‌های شیمیایی آن پرداختیم. در مجموع در این مقاله سعی بر این بوده است که به پرسش سولفات کروم چیست و چه کاربردی دارد ، پاسخ داده شود.
