Sulfate de chrome(III)

Sulfate de chrome(III)
Image illustrative de l’article Sulfate de chrome(III)
Identification
Nom UICPA Sulfate de chrome(III)
Synonymes

Sulfate de chrome basique, sulfate chromique

No CAS 10101-53-8 (anhydre)
15244-38-9 (décahydrate)
10031-37-5 (pentadécahydrate)
13520-66-6 (octadécahydrate)
No ECHA 100.030.217
No CE 233-253-2
PubChem 24930
SMILES
InChI
Apparence cristaux bruns-rougeâtres (anhydre),
cristaux pourpres (hydrates)
Propriétés chimiques
Formule H24Cr2O24S3Cr2(SO4)3 • 12H2O
Masse molaire[1] 608,363 ± 0,025 g/mol
H 3,98 %, Cr 17,09 %, O 63,12 %, S 15,81 %, (dodécahydrate)
392,16 g/mol (anhydre)
716,45 g/mol (octadécahydrate)
Susceptibilité magnétique +11800·10−6 cm3/mol
Propriétés physiques
fusion 90 °C
ébullition > 700 °C (se décompose en acide chromique)
Solubilité insoluble (anhydre)
soluble (hydrates)
soluble dans l'alcool
pratiquement insoluble dans l'acide
Masse volumique 3,10 g/cm3 (anhydre)
1,86 g/cm3 (pentadécahydrate)
1,709 g/cm3 (octadécahydrate)
Point d’éclair Ininflammable
Précautions
SGHMSDS
SGH05 : CorrosifSGH07 : Toxique, irritant, sensibilisant, narcotiqueSGH08 : Sensibilisant, mutagène, cancérogène, reprotoxiqueSGH09 : Danger pour le milieu aquatique
Attention
H314, H317, H332, H334, H335, H340, H350, H373, H412, P201, P202, P260, P261, P264, P271, P272, P273, P280, P281, P285, P301+P330+P331, P302+P352, P303+P361+P353, P304+P312 et P304+P340
NFPA 704

Symbole NFPA 704.

 
Composés apparentés
Autres cations Sulfate d'aluminium
Sulfate de chrome(II)
Autres composés

Alun de chrome


Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le sulfate de chrome(III) fait généralement référence aux composés inorganiques de formule Cr2(SO4)3.x(H2O), où x peut être compris entre 0 et 18. De plus, des « sulfates de chrome basiques » mal définis mais commercialement importants sont connus. Ces sels sont généralement des solides violets ou verts qui sont solubles dans l’eau. Ils sont couramment utilisés dans le tannage du cuir.

Sulfates de chrome(III)[modifier | modifier le code]

Trois sulfates de chrome(III) sont bien caractérisés :

  • Le sulfate de chrome(III) anhydre, Cr2(SO4)3, (CAS #10101-53-8) est un solide violet qui se dissout dans l’eau lors de l’ajout d’un agent réducteur, ce qui génère des sulfates de chrome(II).
  • Le sulfate de chrome(III) hydraté, Cr2(SO4)3·18H2O, (CAS #13520-66-6) est un solide violet qui se dissout facilement dans l’eau pour donner le complexe métallique aqua, [Cr(H2O)6]3+. La formule de ce composé peut être écrite de manière plus descriptive comme [Cr(H2O)6]2(SO4)3·6H2O. Six des dix-huit molécules d’eau de cette unité de formule sont de l'eau de cristallisation.
  • Le sulfate de chrome(III) hydraté, Cr2(SO4)3·15(H2O), (CAS #10031-37-5) est un solide vert qui se dissout facilement dans l’eau. Il est obtenu en chauffant le matériau à 18 hydrates au-dessus de 70 °C. Un chauffage supplémentaire donne le sulfate anhydre.

Une variété d’autres sulfates de chrome(III) sont connus, mais ils contiennent également des ligands hydroxyde ou oxyde. Le plus important commercialement est le sulfate de chrome basique, que l’on pense être [Cr2(H2O)6(OH)4]SO4 (CAS # 39380-78-4)[2]. Il résulte de la neutralisation partielle des hexahydrates. D’autres hydroxydes de chrome(III) ont été signalés[3].

Structure du Cr(SO4)(H2O)(OH), montrant la sphère de coordination CrO6 typique de nombreux composés de chrome(III).

Production[modifier | modifier le code]

La source la plus utile de sulfate de chrome(III) sont les déchets de Cr(III) provenant de l’oxydation au chromate de divers composés organiques. L’anthraquinone et la quinone sont produites à grande échelle par traitement de l’anthracène et du phénol avec de l’acide chromique. Un coproduit d’oxyde de chrome(III) est généré qui est facilement extrait en acide sulfurique. L’évaporation de ces solutions acides permet d’obtenir le sel hydraté décrit ci-dessus. Les sels hydratés du sulfate de chrome peuvent également être produits, bien qu’impurs, par l’extraction de divers autres composés du chrome, mais ces voies ne sont pas économiquement viables. L’extraction du minerai de chromite avec de l’acide sulfurique en présence d’une certaine quantité de chromate donne des solutions de sulfate de chrome(III) contaminées par d’autres ions métalliques. De même, la dissolution des alliages de chrome donne du sulfate de chrome avec du sulfate ferreux.

Sulfate de chrome(III) basique[modifier | modifier le code]

Le sulfate de chrome basique est produit à partir de sels de chromate par réduction avec du dioxyde de soufre, bien que d’autres méthodes existent[4],[5]. La réduction pourrait formellement s’écrire :

Na2Cr2O7 + 3 SO2 + H2O → Cr2(SO4)3 + 2 NaOH

Étant donné que 33 % des charges anioniques sont dues aux ions hydroxyde, la basicité est de 33 % (mais dans le jargon du tannage, elle est connue sous le nom de 33 % réduite). Des produits avec des basicités plus élevées, par exemple 42 % ou 50 %, peuvent être obtenus par l’ajout de carbonate de sodium, ceux-ci sont souvent utilisés en combinaison avec du formiate de sodium. Le sulfate de sodium est souvent laissé dans le produit technique car il est inerte par rapport au processus de tannage. Il est important de réduire complètement le chrome hexavalent en chrome trivalent, car l'hexavalent est plus susceptible de causer des problèmes de santé aux tanneurs et aux consommateurs de cuir.

Occurrence naturelle[modifier | modifier le code]

Le sulfate de chrome(III) pur, à la fois sous forme anhydre et hydratée, est encore (2020) inconnu parmi les espèces minérales. Il existe trois minéraux complexes étant, en partie, des sulfates de Cr(III) : la bentorite, la redingtonite et la putnisite[6],[7],[8],[9].

Références[modifier | modifier le code]

  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. (en) Covington, A. D.; Lampard, G. S.; Menderes, O.; Chadwick, A. V.; Rafeletos, G.; O'Brien, P., « Extended X-ray absorption fine structure studies of the role of chromium in leather tanning », Polyhedron, vol. 20,‎ , p. 461–466 (DOI 10.1016/S0277-5387(00)00611-2)
  3. (en) Riou, A. et Bonnin, A., « Structure de l'Hydroxysulfate de Chrome monohydrate », Acta Crystallographica B, vol. 24, no 5,‎ , p. 1031–1035 (DOI 10.1107/S0567740881005001)
  4. (en) Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Wiley-VCH, (DOI 10.1002/14356007.a07_067), « Chromium Compounds »
  5. (en) CW Harland et J Simpson, « Chromium sulfate tanning powder » [PDF], Farmers Fertiliser Ltd - a subsidiary of Fernz Corporation Ltd (consulté le )
  6. (en) « Bentorite », Mindat (consulté le )
  7. (en) « Redingtonite », Mindat (consulté le )
  8. (en) « Putnisite », Mindat (consulté le )
  9. (en) « List of Minerals », (consulté le )