Ammónium-dikromát
Meera Senthilingam
Ezen a héten Brian Clegg egy egyszerű, mégis robbanékony vegyületre emlékezik vissza.
Brian Clegg
A kémiai vegyületek közül, amelyeket a régi időkben, amikor még nem volt minden egészségügyi és biztonsági szempontból biztonságos, talán az ammónium-dikromát volt a legmegfelelőbb a maga egyszerűségében. Ez a viszonylag bonyolult szervetlen vegyület két ammóniumiont egyesít a kétszeresen negatív Cr2O7-gyel, hogy egy meglehetősen vonzó narancssárga kristályt alkosson, amely olyan ártalmatlannak tűnik, mint a réz-szulfát. De ha fényt gyújtunk rá – ami egy kristályos formában lévő anyag esetében meglepően könnyű -, akkor nagy mennyiségű, tollas, sötétzöld króm-oxidport okád ki, amelyből rengeteg élénk narancssárga szikra lövell, és elég lenyűgöző erővel ahhoz, hogy a “vezúviai tűz” becenevet kapja. Felejtsd el a nátrium-hidrogénkarbonáttal és ecettel működő modellvulkánokat, az ammóniumdikromát-vulkán az igazi.
Forrás: ©
A kémiai készletrendőrséggel szemben az ammóniumdikromát irritáló hatású, mérgező, szinte biztosan rákkeltő, és zárt tartályban melegítve felrobbanhat. A kristályszerkezet termodinamikailag instabil, így egy láng vagy elegendő hő hatására exoterm reakció indul be, amely nagy térfogattágulást eredményez, mivel a dikromát nagy része, de nem az összes dikromát oxiddá alakul. A folyamat során nitrogén szabadul fel, és a reakciót néha laboratóriumokban használják a levegőből könnyen kinyerhetőnél tisztább nitrogén előállítására.
A vegyület a természetben előforduló kromit, FeCr2O4 ásványként indul, amelyet kemencében nátrium-hidroxiddal és kalcium-oxiddal pörkölve nátrium-kromátot kapunk. Ennek fő célja azután a bőrcserző iparban nélkülözhetetlen bázikus krómszulfát előállítása, de egy részét nátriumdikromáton keresztül feldolgozzák az ammóniumsó előállításához.
Az ammóniumdikromát iparilag egy kicsit “tegnapi vegyület”. A fényképezés kezdeti napjaiban ez egyike volt a kémiai kellékek – általában veszélyes – halmazának, amelyeket a kép megörökítéséhez alkalmaztak. A legközvetlenebb felhasználása a gumibikromátos fényképezésben volt (a bikromát csak egy régebbi, alternatív elnevezés a dikromátra).
Az ammóniumdikromát mindig is egy kicsit mutatós lesz, egy olyan vegyület, amely mindig is izgalmakat és izgalmakat fog okozni
Az eljárás az 1850-es évekből származik, és olyan nyomatokat készít, amelyek lehetnek színes vagy monokróm képek. A módszer lényege, hogy a papírt pigment – jellemzően akvarellfesték – és gumiarábikum (az akácfa nedve) keverékével vonják be, bár egyes modern felhasználók a gumi helyett PVA-ragasztót használnak. A réteget ezután ammónium- (és néha kálium-) dikromáttal kezelik, amely fényérzékennyé teszi, és oxidálja a rágógumit, hogy a pigment a helyén maradjon ott, ahol a fény éri. A kép expozíciója után (színszűrőn keresztül, ha teljes színű eredményre van szükség) vízzel mossák le, ami eltávolítja a fénynek nem kitett pigmentet. Az extra színek hozzáadásához a folyamatot rétegenként, különböző pigmentekkel megismétlik, így a hagyományos fényképnél markánsabb, festményszerűbb képet kapunk.
A gumibikromátot ma már csak a szakavatott rajongók használják, akárcsak az ammóniumdikromát másik fotográfiai felhasználási módját, a cianotípia napnyomtatást. Itt a vegyületet ammónium-vas-oxaláttal és kálium-ferricyaniddal keverik, és papírba áztatják. Amint a papír megszárad, fényérzékennyé válik, és napfény hatására kékre színeződik. A képeket általában úgy készítik el, hogy a papírt részben átvilágítják tárgyakkal, hogy negatív árnyékot képezzenek.
A pirotechnikai ipar egyes tűzijátékaiba – bár ma már aligha használják – ammóniumdikromátot épített, mind önmagában a korai beltéri tűzijátékokban (mielőtt túl veszélyesnek tartották volna), mind keverékben, hogy oxidálószerként és expandáló hajtóanyagként működjön.
Forrás: ©
Az ammóniumdikromát egy másik alkalmazásánál ugyanezt a fokozatos kivonulást láthatjuk. A dikromátok hatékony pácolószereknek bizonyultak a színezésben. A pácanyag eredetileg egy csatot vagy egy öv csatját jelentette – valamit, ami megtartotta -, és a kifejezés átkerült a festőiparba, ahol módot kerestek arra, hogy a festékeket olyan anyagokhoz rögzítsék, amelyek természetes módon taszítják őket. A pácanyag egyfajta közvetítőként működik, komplexet képez a festékkel, amely a szövet valamelyik szálához kötődik. Mivel léteznek más, hasonlóan hatékony, de kevésbé veszélyes pácanyagok, az ammóniumdikromátot ma már ritkán használják.
Az egyik utolsó alkalmazás, amely sokkal hirtelenebbül tűnt el, mint a pácanyag, a televíziók és számítógépek képernyőinek gyártását segítette. A dikromátot tulajdonképpen a gumibikromátos fényképezéshez hasonló eljárással használták, hogy a foszforeszkáló anyag fürtjeit pixelként a képernyőre rögzítsék. A felületet bevonták a keverékkel, majd fénynek tették ki egy árnyékmaszkkal, amely létrehozta a pontok mintázatát a képernyőn, mielőtt lemosták a köztes anyagot. Az LCD-, plazma- és LED-képernyők bevezetése azonban gyakorlatilag tönkretette azt a piacot, ahol az ammóniumdikromátnak volt az utolsó hi-tech alkalmazása, így a foszforalapú képernyők ritkaságszámba mentek a speciális felhasználók számára.
El kell fogadnunk, hogy a csillogó narancssárga kristályok látszólagos ártatlan szépsége ellenére az ammóniumdikromát túl veszélyes ahhoz, hogy játékszer legyen. De ellenőrzött körülmények között az a bugyborékoló vulkánreakció még a legcinikusabb vegyész arcán is széles vigyort csalhat elő. Az ammóniumdikromát mindig is egy kis felvágás lesz, egy olyan vegyület, amely mindig is izgalmakat és borzongást fog okozni.
Meera Senthilingam
Brian Clegg tudományos író, az ammóniumdikromát vulkáni kémiájával. A jövő héten a dolgok anyagcseréssé válnak.
Nate Adams
A citokróm p450-es fehérjecsoport talán a legfontosabb molekuláris gépek a sejtjeinkben. Ők azok az enzimek, amelyek elindítják a szervezetünknek nem kellő vagy már nem szükséges, általában mérgező vagy veszélyes molekulák lebontásának vagy metabolizálásának folyamatát.
Meera Senthilingam
És fedezze fel a kémia hátterét, ha csatlakozik Nate Adamshez a jövő heti Kémia elemében című műsorunkban. Addig is köszönöm, hogy meghallgattak, Meera Senthilingam vagyok.