Dichromian amonu
Meera Senthilingam
W tym tygodniu Brian Clegg wspomina o prostym, ale wybuchowym związku.
Brian Clegg
Wśród wszystkich związków chemicznych, które można było znaleźć w zestawie chemicznym w dawnych czasach, zanim wszystko było zgodne z zasadami bezpieczeństwa i higieny pracy, być może najbardziej satysfakcjonującym w swojej prostocie był dichromian amonu. Ten stosunkowo złożony związek nieorganiczny łączy dwa jony amonowe z podwójnie ujemnym Cr2O7, tworząc dość atrakcyjny pomarańczowy kryształ, który wygląda tak niewinnie jak siarczan miedzi. Jeśli jednak zapalimy światło – co jest zaskakująco łatwe w przypadku substancji w formie krystalicznej – wypluwa on duże ilości pierzastego, ciemnozielonego proszku tlenku chromu z mnóstwem jaskrawych, pomarańczowych iskier i siłą wystarczającą do nadania mu przydomka „ogień Wezuwiusza”. Zapomnijcie o modelach wulkanów zasilanych wodorowęglanem sodu i octem, wulkan dichromianu amonu to prawdziwa gratka.
Źródło: ©
By być uczciwym wobec policji chemicznej, dichromian amonu jest drażniący, trujący, prawie na pewno rakotwórczy i może eksplodować, jeśli zostanie podgrzany w szczelnym pojemniku. Struktura krystaliczna jest termodynamicznie niestabilny, więc biorąc pod uwagę spust płomienia lub wystarczającej ilości ciepła rozpocznie się reakcja egzotermiczna, która będzie produkować duże rozszerzenie objętości, jak większość, ale nie wszystkie z dichromianu konwertuje do tlenku. W procesie tym wydziela się azot, a reakcja ta jest czasami wykorzystywana w laboratoriach do produkcji czystszego azotu niż ten, który można łatwo wydobyć z powietrza.
Związek zaczyna życie jako naturalnie występujący minerał chromit, FeCr2O4, który jest prażony w piecu z wodorotlenkiem sodu i tlenkiem wapnia do produkcji chromianu sodu. Głównym celem tego procesu jest produkcja podstawowego siarczanu chromu, niezbędnego w przemyśle garbarskim, ale niektóre z nich są przetwarzane przez dichromian sodu do produkcji soli amonowej.
Przemysłowo dichromian amonu jest trochę „wczorajszym związkiem”. W początkach fotografii, był to jeden z szeregu materiałów chemicznych – zwykle niebezpiecznych – które były zatrudnione do uchwycenia obrazu. Najbardziej bezpośrednim zastosowaniem był w fotografii bichromian gumy (bichromian jest tylko starszym, alternatywnym terminem dla dichromianu).
Dichromian amonu zawsze będzie trochę popisowy, związek, który zawsze będzie dostarczał dreszczyku emocji i dreszczyku emocji
Proces sięga lat 50-tych XIX wieku i tworzy odbitki, które mogą być w pełnym kolorze lub monochromatyczne. Polega na pokryciu papieru mieszanką pigmentu – zazwyczaj farby akwarelowej – i gumy arabskiej, która jest sokiem z drzewa akacjowego, choć niektórzy współcześni użytkownicy zastępują gumę klejem PVA. Warstwa ta jest następnie traktowana dichromianem amonu (a czasem potasu), który czyni ją wrażliwą na światło, utleniając gumę, aby utrzymać pigment w miejscu, gdzie pada na niego światło. Po naświetleniu obrazu (przez kolorowy filtr, jeśli wymagany jest pełny kolor) jest on płukany w wodzie, co powoduje usunięcie pigmentu, który nie był wystawiony na działanie światła. Aby dodać dodatkowe kolory, proces ten jest powtarzany warstwowo z różnymi pigmentami, tworząc efektowny, bardziej malarski obraz niż tradycyjna fotografia.
Bichromian gumy jest dziś używany tylko przez wyspecjalizowanych entuzjastów, podobnie jak inne fotograficzne zastosowanie dichromianu amonu, druk słoneczny cyjanotypii. W tym przypadku związek ten jest mieszany ze szczawianem żelaza amonowego i żelazocyjankiem potasu i nasączany papierem. Po wyschnięciu papier staje się światłoczuły i pod wpływem światła słonecznego zmienia kolor na niebieski. Obrazy są zazwyczaj tworzone poprzez częściowe przesiewanie papieru przedmiotami w celu utworzenia negatywu cieni.
Pomimo, że jest mało prawdopodobne, aby był teraz często używany, przemysł pirotechniczny włączył dichromian amonu do niektórych swoich fajerwerków, zarówno sam we wczesnych fajerwerkach do użytku wewnętrznego (zanim został uznany za zbyt niebezpieczny), jak i w mieszaninie działającej jako utleniacz i rozszerzający materiał pędny.
Źródło: ©
To samo stopniowe wycofywanie się z użycia widzimy w innym zastosowaniu dichromianu amonu. Dichromiany okazały się skutecznymi zaprawami w farbiarstwie. Termin ten został przeniesiony do przemysłu farbiarskiego, gdzie poszukiwano sposobu, aby sprawić, by barwniki trzymały się mocno materiałów, które naturalnie je odpychały. Zaprawa działa jako rodzaj pośrednika, tworząc kompleks z barwnikiem, który będzie wiązał się z włóknem tkaniny. Ponieważ istnieją inne równie skuteczne, ale mniej niebezpieczne zaprawy, dichromian amonu jest teraz rzadko używany.
Jedna ostateczna aplikacja, która zniknęła znacznie bardziej nagle niż zaprawa była pomoc w produkcji ekranów dla telewizorów i komputerów. W efekcie, dichromian był używany w procesie podobnym do fotografii gumy bichromian do mocowania skupisk materiału fosforescencyjnego do ekranu jako piksele. Powierzchnia była pokrywana mieszanką, następnie wystawiana na działanie światła z maską cieniującą, która tworzyła wzór kropek na ekranie przed zmyciem materiału pośredniego. Ale wprowadzenie ekranów LCD, plazmowych i LED praktycznie zniszczył rynek, gdzie dichromian amonu miał swoje ostatnie zastosowanie hi-tech, pozostawiając ekrany oparte na fosforze rzadkością dla użytkowników specjalistycznych.
Musimy przyjąć, że pomimo pozornie niewinnego piękna tych błyszczących pomarańczowych kryształów, dichromian amonu jest zbyt niebezpieczne, aby być zabawką. Jednak w kontrolowanych warunkach, ta tryskająca reakcja wulkaniczna może nadal wywoływać szeroki uśmiech na twarzy najbardziej cynicznego chemika. Dichromian amonu zawsze będzie trochę show-off, związek, który zawsze będzie dostarczać dreszcze i spills.
Meera Senthilingam
Pisarz naukowy Brian Clegg, z chemii wulkanicznej dichromianu amonu. W przyszłym tygodniu, rzeczy stają się metaboliczne.
Nate Adams
Grupa białek cytochromu p450s są prawdopodobnie najważniejszymi maszynami molekularnymi w naszych komórkach. Są to enzymy, które rozpoczynają proces rozkładu lub metabolizowania zazwyczaj toksycznych lub niebezpiecznych cząsteczek, których nasze ciała nie chcą lub już nie potrzebują.
Meera Senthilingam
Odkryj chemię, która za tym stoi, dołączając do Nate’a Adamsa w przyszłotygodniowej audycji Chemia w swoim żywiole. Do tego czasu, dziękuję za słuchanie, jestem Meera Senthilingam.