Ácido crómico: fórmula, estructura y uso
Arte y ciencia
La música incluye tres artes mezcladas en una. El aspecto artístico más obvio de la música son los diferentes sonidos y melodías. La segunda es la faceta interpretativa de la música. La gente asiste a presentaciones en vivo para ver a los músicos actuar. El tercero es el arte visual de los instrumentos. Las guitarras y violines están hechos de varias maderas, los pianos tienen teclas en blanco y negro y los instrumentos de metal tienen un brillo brillante o una pátina artística. Aquí es donde entra el ácido crómico. Solía usarse para dar una pátina a los instrumentos de metal, que es un deslustre decorativo. Dejemos las artes y centrémonos en la ciencia del ácido crómico.
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Fórmula
Siempre que conoces a alguien por primera vez, quieres saber su nombre. Hoy se encuentra con el ácido crómico y, como ya conoce su nombre, aprendamos su fórmula. El “crómico” en el ácido crómico proviene del cromato de iones poliatómicos. Un ion poliatómico es una molécula con carga eléctrica. El cromato tiene una carga de dos negativos con la fórmula CrO 4 -2 . Un átomo de hidrógeno pierde su único electrón para convertirse en un ion hidrógeno H +1 .
Como el cromato tiene dos cargas negativas y el hidrógeno tiene una carga positiva, necesitamos dos iones de hidrógeno para unirse con el cromato. Esto da como resultado un compuesto eléctricamente neutro con la fórmula H 2 CrO 4 (aq). La (aq) indica que es un ácido en forma acuosa, lo que significa que está disuelto en agua. Ahora podemos trabajar para determinar su estructura.
Estructura
Comenzamos la estructura con un átomo de cromo en el centro y le unimos cuatro átomos de oxígeno con enlaces simples. Un enlace sencillo son dos electrones compartidos. El diagrama 1 muestra el primer paso para determinar la estructura del ácido crómico.
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Tenemos dos átomos de hidrógeno para agregar a la estructura. Los uniremos a dos átomos de oxígeno opuestos. El diagrama 2 muestra esta etapa de la estructura.
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Ahora tenemos que determinar cuántos electrones de valencia (capa exterior) hay en la molécula. El hidrógeno tiene un electrón de valencia, cada oxígeno tiene seis electrones de valencia y el cromo también tiene seis. Calculemos el número total de electrones de valencia que hay en esta molécula.
| Elemento | Cantidad de átomos | Cantidad de electrones de valencia | Electrones de valencia totales |
| H | 2 | 1 | 2 |
| O | 4 | 6 | 24 |
| Cr | 1 | 6 | 6 |
| Electrones de valencia totales = 2 + 24 + 6 = 32 electrones de valencia |
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Cada línea representada como un enlace en el Diagrama 2 representa dos electrones. Esto nos da un total de 12, y necesitamos 32. Los átomos de oxígeno quieren ocho electrones de valencia, así que agregamos el número apropiado de puntos (electrones) a todos los átomos de oxígeno para que todos tengan ocho electrones. Los átomos de hidrógeno solo quieren dos electrones. El diagrama 3 muestra la molécula con 32 electrones de valencia.
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El último paso es comprobar que la molécula sea eléctricamente neutra y que cada ion cargado tenga la menor carga posible. El diagrama 4 muestra que cada átomo de oxígeno sin el átomo de hidrógeno enlazado tiene una carga de -1 y el cromo tiene una carga de +2.
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Esos dos átomos de oxígeno con la carga -1 pueden cambiar su carga a cero al compartir uno de sus pares de electrones solitarios con el átomo de cromo. Esto también reducirá la carga del cromo a cero. La estructura final se muestra en el Diagrama 5 con dos dobles enlaces (cuatro electrones compartidos).
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Usos
Como solución acuosa, un ión de hidrógeno unido al ión cromato es extraído por una molécula de agua. La molécula de agua se une al ion hidrógeno libre formando un ion hidronio, H 3 O +1 . Esto es lo que hace que el ácido crómico sea un ácido fuerte. Hay algunos otros usos para el ácido crómico. Veamos cuáles son.
La madera es un material de construcción común. El problema al utilizar madera para este propósito es que se pudre con el tiempo. El ácido crómico se usa para tratar la madera para que pueda soportar la exposición a los elementos que ralentizan su deterioro.
Cuando un artista termina de hacer una vasija de barro u otra pieza, pinta sobre varios esmaltes. Luego, la pieza de arcilla se coloca en un horno especial de alta temperatura llamado horno, que hornea la arcilla y el esmalte se convierte en colores espectaculares. Muchos de estos esmaltes usan ácido crómico para hacer ciertos colores.
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Al principio de la lección, hablamos sobre el proceso de usar ácido crómico para dar una pátina a los instrumentos de viento. La galvanoplastia de metales requiere ácido crómico. Si alguna vez ha visto un automóvil clásico restaurado, es posible que haya tenido que protegerse los ojos del brillo de los acabados cromados en todas las partes metálicas.
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De vuelta en el laboratorio de ciencias, el ácido crómico es un limpiador muy eficaz de cristalería, como tubos de ensayo y vasos de precipitados. Debe usarse con mucho cuidado porque es un ácido poderoso y la mayoría de las veces se desecha de una manera especial.
El ácido crómico también se utiliza como reactivo en la preparación de diversas sustancias orgánicas.
Resumen de la lección
H 2 CrO 4 (aq) es la fórmula del ácido crómico. El ácido crómico es un ácido fuerte. Cuando está en forma acuosa, una molécula de agua elimina un hidrógeno de la molécula. El ión de hidrógeno luego se une a una molécula de agua dando como resultado el ión de hidronio, H 3 O +1 .
La estructura del ácido crómico comienza con cuatro átomos de oxígeno unidos al cromo. Dos de ellos tienen dobles enlaces y dos tienen enlaces simples . Cada uno de los átomos de oxígeno unidos por enlaces sencillos tiene un hidrógeno unido a ellos.
El ácido crómico se utiliza en el proceso de cromado. Se puede utilizar para dar pátinas a instrumentos de viento metal, y es un ingrediente en los esmaltes utilizados en cerámica. La madera se conserva con ácido crómico, la cristalería de laboratorio se limpia con ella y se sintetizan diversos compuestos orgánicos con ella.