Ammoniumdichromat
Meera Senthilingam
I denne uge mindes Brian Clegg en simpel, men eksplosiv forbindelse.
Brian Clegg
Af alle de kemiske forbindelser, man kunne finde i et kemisæt i gamle dage, før alt var sundheds- og sikkerhedsrelateret, var ammoniumdichromat måske den mest tilfredsstillende i sin enkelthed. Denne relativt komplekse uorganiske forbindelse kombinerer to ammoniumioner med det dobbelt negative Cr2O7 for at danne en ret attraktiv orange krystal, der ser lige så uskadelig ud som kobbersulfat. Men hvis man sætter lys på det – hvilket er overraskende let at gøre for et stof i krystallinsk form – spytter det store mængder fjeragtigt, mørkegrønt pulver af kromoxid ud med et væld af lysende orange gnister og tilstrækkelig imponerende kraft til at give det tilnavnet “Vesuvian fire”. Glem alt om modelvulkaner drevet af natriumhydrogencarbonat og eddike, en ammoniumdichromatvulkan er den ægte vare.
Kilde: ©
For at være fair over for kemisættets politi er ammoniumdichromat irriterende, giftigt, næsten sikkert kræftfremkaldende og kan eksplodere, hvis det opvarmes i en forseglet beholder. Krystalstrukturen er termodynamisk ustabil, så hvis den udløses af en flamme eller tilstrækkelig varme, vil den starte en eksotermisk reaktion, der vil medføre en stor volumenudvidelse, da det meste, men ikke hele dichromatet omdannes til oxid. I processen afgives kvælstof, og reaktionen anvendes undertiden i laboratorier til at fremstille renere kvælstof, end der let kan udvindes fra luften.
Forbindelsen starter sit liv som det naturligt forekommende mineral chromit, FeCr2O4, som brændes i en ovn med natriumhydroxid og calciumoxid for at fremstille natriumchromat. Hovedformålet er derefter at fremstille basisk kromsulfat, som er en vigtig bestanddel i lædergarveriindustrien, men en del af det forarbejdes via natriumdichromat for at fremstille ammoniumsaltet.
Industrielt set er ammoniumdichromat lidt af en “gårsdagens forbindelse”. I fotografiets tidlige dage var det en af en række kemiske stoffer – som regel farlige – der blev brugt til at tage et billede. Den mest direkte anvendelse var i gummibikromatfotografering (bikromat er blot en ældre, alternativ betegnelse for dichromat).
Ammoniumdichromat vil altid være lidt af et show-off, en forbindelse, der altid vil levere spænding og spænding
Processen går tilbage til 1850’erne og giver prints, der kan være i fuld farve eller monokromt. Den anvendte metode er at overtrække papiret med en blanding af et pigment – typisk en akvarelmaling – og gummi arabicum, som er saften fra akacietræet, selv om nogle moderne brugere erstatter gummiet med PVA-lim. Laget behandles derefter med ammonium- (og nogle gange kalium-) dichromat, som gør det lysfølsomt og oxiderer tyggegummiet for at holde pigmentet på plads, hvor lyset rammer det. Efter eksponering for et billede (gennem et farvefilter, hvis der ønskes et fuldfarvet resultat) vaskes det i vand, hvorved det pigment, der ikke har været udsat for lys, fjernes. For at tilføje ekstra farver gentages processen i lag med forskellige pigmenter, hvilket giver et slående, mere malerilignende billede end et traditionelt fotografi.
Gummibikromat anvendes i dag kun af specialiserede entusiaster, ligesom en anden fotografisk anvendelse af ammoniumdichromat, nemlig cyanotype soltryk. Her blandes forbindelsen med ammoniumjernoxalat og kaliumferricyanid og lægges i blød i papiret. Når papiret tørrer, er det lysfølsomt og bliver blåt, når det udsættes for sollys. Billederne fremstilles normalt ved delvis at screene papiret med genstande for at danne negative skygger.
Selv om det er usandsynligt, at det bruges meget nu, har den pyrotekniske industri anvendt ammoniumdichromat i noget af sit fyrværkeri, både alene i tidligt indendørs fyrværkeri (før det blev anset for farligt) og i en blanding, der fungerer som oxidationsmiddel og ekspanderende drivmiddel.
Kilde: ©
Vi kan se den samme gradvise tilbagetrækning fra brugen i en anden af anvendelserne af ammoniumdichromat. Dichromater viste sig at være effektive bejdsemidler ved farvning. Et bejdsemiddel var oprindeligt en lås eller et spænde på et bælte – noget, der holdt fast – og udtrykket blev overført til farveindustrien, hvor man ønskede en måde at få farvestoffer til at holde fast på materialer, der naturligt frastødte dem. Bejdsemidlet fungerer som en slags mellemled og danner et kompleks med farvestoffet, der binder sig til en fiber i stoffet. Da der findes andre lige så effektive, men mindre farlige bejdsemidler, anvendes ammoniumdichromat nu sjældent.
En sidste anvendelse, som forsvandt langt mere pludseligt end bejdsemidlet, var at hjælpe med at fremstille skærme til tv-apparater og computere. Dichromat blev i realiteten brugt i en proces, der svarer til gummibichromatfotografering, til at fastgøre klynger af fosforescerende materiale til skærmen som pixels. Overfladen blev belagt med blandingen og derefter eksponeret for lys med en skyggemaske, der skabte mønsteret af prikker på skærmen, inden det mellemliggende materiale blev vasket væk. Men indførelsen af LCD-, plasma- og LED-skærme har praktisk talt ødelagt det marked, hvor ammoniumdichromat havde sin sidste højteknologiske anvendelse, og fosforbaserede skærme er nu en sjældenhed for specialiserede brugere.
Vi må acceptere, at trods den tilsyneladende uskyldige skønhed i disse glitrende orange krystaller er ammoniumdichromat for usikkert til at være et legeredskab. Men under kontrollerede forhold kan den sprudlende vulkanreaktion stadig fremkalde et bredt grin på den mest kyniske kemikers ansigt. Ammoniumdichromat vil altid være lidt af et show-off, en forbindelse, der altid vil give spænding og spænding.
Meera Senthilingam
Videnskabsforfatter Brian Clegg, med den vulkanske kemi i ammoniumdichromat. I næste uge bliver tingene metaboliske.
Nate Adams
Cytokrom p450s-gruppen af proteiner er muligvis de vigtigste molekylære maskiner i vores celler. De er de enzymer, der starter processen med at nedbryde eller metabolisere normalt giftige eller farlige molekyler, som vores krop ikke ønsker eller ikke længere har brug for.
Meera Senthilingam
Og opdag kemien bag dette ved at følge med Nate Adams i næste uges Kemi i sit element. Indtil da, tak fordi du lytter, jeg er Meera Senthilingam.