Hidróxido de cromo: estructura, propiedades, síntesis, usos
El hidróxido de cromo es un compuesto inorgánico producto de la reacción de una base con una sal de cromo. Su fórmula química varía de acuerdo con el estado de oxidación del cromo (+2 o +3, para este tipo de compuesto). Teniéndose así Cr(OH)2 para el hidróxido de cromo (II), y Cr(OH)3 para el hidróxido de cromo (III).
Por razones electrónicas, el Cr2+ es más inestable que el Cr3+, por lo que el Cr(OH)2 es un agente reductor (pierde un electrón para pasar a +3). Así, aunque ambos hidróxidos pueden obtenerse como precipitados, el Cr(OH)3 —también llamado hidróxido crómico— es el compuesto predominante.
A diferencia de aquellos hidróxidos obtenidos por la simple disolución de los óxidos metálicos en agua, el Cr(OH)3 no se sintetiza por esta ruta debido a la pobre solubilidad del óxido crómico (Cr2O3, imagen superior). Sin embargo, el Cr(OH)3 se considera como el Cr2O3·xH2O, utilizado como pigmento verde esmeralda (verde de Guinet).
En el laboratorio se parte del cromo metálico, el cual es disuelto en solución ácida para la formación del complejo [Cr(OH2)6]3+. Este complejo acuoso luego reacciona con una base (NaOH o KOH) para formar el correspondiente hidróxido crómico.
Si los pasos anteriores son realizados en condiciones que aseguren la ausencia de oxígeno, la reacción origina Cr(OH)2 (hidróxido cromoso). Posteriormente se requiere de una separación y deshidratación del sólido precipitado. Como resultado, “nace” el verdadero Cr(OH)3, un polvo verde con una estructura polimérica e incierta.
Índice del artículo
- 1 Estructura del hidróxido de cromo
- 2 Propiedades físicas y químicas del hidróxido de cromo
- 3 Síntesis del hidróxido de cromo en el ámbito industrial
- 4 Usos
- 5 Referencias
La imagen superior es la representación más simple del Cr(OH)3 en fase gaseosa y aislado. Asimismo y asumiéndose el carácter puramente iónico de sus interacciones, en el sólido pueden visualizarse cationes Cr3+ interaccionando con una cantidad triplicada de aniones OH–.
Sin embargo, la naturaleza del enlace Cr–OH es más de tipo covalente, debido a la química de coordinación del Cr3+.
Por ejemplo, el complejo [Cr(OH2)6]3+ indica que el centro metálico de cromo está coordinado con seis moléculas de agua; como estas son neutras, el complejo exhibe la carga positiva del catión original, Cr3+.
En la imagen superior está representada la estructura del complejo [Cr(OH2)6]3+. Los iones Cl– pueden provenir, por ejemplo, del ácido clorhídrico en el caso de que haya sido utilizado para la disolución de la sal o del óxido crómico.
Al adicionarse NaOH (o KOH) al medio de reacción, el ion OH– desprotona una molécula de este complejo, formando [Cr(OH2)5(OH)]2+ (ahora son cinco moléculas de agua porque la sexta perdió un protón).
Consecutivamente, este nuevo complejo deshidrata a otro complejo acuoso, creando dímeros unidos por puentes de hidróxido:
(H2O)5Cr–OH–Cr(OH2)5
A medida que aumenta la basicidad del medio (el pH asciende) se forma el complejo [Cr(OH2)4(OH)2]+, e igualmente aumentan las probabilidades de nuevos puentes de hidróxido para crear polímeros gelatinosos. De hecho, esta “gelatina verde grisácea” se niega a precipitar ordenadamente.
Finalmente, el Cr(OH2)3(OH)3 consiste en un octaedro con el Cr3+ en el centro, y enlazado a tres moléculas de agua y a tres OH– que neutralizan su carga positiva; esto sin considerar la polimerización.
Cuando el Cr(OH2)3(OH)3 se deshidrata, se elimina el agua coordinada con el Cr3+, y como este catión se coordina con seis especies (ligandos), surgen estructuras poliméricas en las que posiblemente estén involucrados los enlaces Cr–Cr.
Asimismo, al deshidratarse, su estructura puede considerarse de tipo Cr2O3·3H2O; en otras palabras, la del óxido crómico tri-hidratado. No obstante, son los estudios fisicoquímicos del sólido los que pueden arrojar luz sobre la verdadera estructura del Cr(OH)3 en este punto.
El Cr(OH)3 tiene el aspecto de un polvo azul-verdoso, pero cuando entra en contacto con el agua forma un precipitado gelatinoso verde grisáceo.
Es insoluble en el agua, pero soluble en ácidos y bases fuertes. Además, cuando se calienta se descompone, produciendo vapores de óxido de cromo.
¿Por qué el hidróxido de cromo es soluble en soluciones ácidas y básicas? El motivo se debe a su carácter anfótero, el cual le permite reaccionar tanto con ácidos como con bases. Esta propiedad es característica del Cr3+.
Al reaccionar con los ácidos, el Cr(OH2)3(OH)3 se disuelve debido a que se rompen los puentes hidróxilo, responsables del aspecto gelatinoso del precipitado.
Por otro lado, cuando se agrega más base, los OH– continúan sustituyendo a las moléculas de agua, formando el complejo negativo [Cr(OH2)2(OH)4]–. Este complejo torna la solución de un color verde claro, el cual se intensifica conforme prosiga la reacción.
Cuando todo el Cr(OH2)3(OH)3 haya reaccionado, se obtiene un último complejo tal como indica la ecuación química:
Cr(OH2)3(OH)3 + 3 OH– => [Cr(OH)6] 3– + 3 H2O
Este complejo negativo se asocia a los cationes circundantes (Na+, si la base es NaOH), y tras la evaporación del agua precipita la sal cromito de sodio (NaCrO2, color verde esmeralda). Así, tanto el medio ácido como el básico son capaces de disolver el hidróxido de cromo.
En la industria se produce por la precipitación de sulfato de cromo con soluciones de hidróxido de sodio o de hidróxido amonio. Asimismo, se produce hidróxido de cromo mediante la reacción esquematizada:
CrO72– + 3 SO2 + 2H+ => 2 Cr3+ + 3 SO42– + H2O
Cr3+ + 3OH– => Cr(OH)3
Tal como se muestra en el procedimiento anterior, la reducción de cromo VI a cromo III tiene gran importancia ecológica.
El cromo III es relativamente inocuo para la biota, mientras que el cromo VI es tóxico y cancerígeno, además de muy soluble, por lo que es de importancia su eliminación del medio ambiente.
La tecnología de tratamiento de aguas servidas y de suelo incluye una reducción de Cr(VI) a Cr(III).
El hidróxido de cromo tiene diversas aplicaciones:
- Formulación de maquillajes.
- Agentes colorantes del cabello.
- Pinturas de uñas.
- Productos del cuidado de la piel.
- Productos de limpieza.
- En el acabado de metales, que representa el 73 % de su consumo en la industria.
- En la preservación de la madera.
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