重鉻酸鉀

重鉻酸鉀（potassium dichromate）又名二鉻酸鉀，是一種有毒且有致癌性的強氧化劑，化學式為鉀2鉻2氧7，在室溫下為橙紅色固體。它被國際癌症研究機構劃歸為第一類致癌物質，而且是強氧化劑，在實驗室和工業中都有很廣泛的應用。

酸性溶液中重鉻酸根還原為鉻(III)離子的半反應式為：

$${\rm \ Cr_2O_7^{2-} + 14H^+ + 6 {\mathit{e}}^- \rightarrow 2Cr^{3+} + 7H_2O} ; \ \ \varphi^{\ominus} = 1.36 \ \rm V$$

## 製備

由重鉻酸鈉與氯化鉀混合以後通過重結晶分離得到純品。

K2Cr2O7 → 2 K+ + Cr2O72−

Cr2O72− + H2O ⇌ 2 CrO42− + 2 H+

## 物理性質

橙紅色三斜晶系板狀結晶體。有苦味及金屬性味。密度2.676g/cm3。熔點398℃。稍溶於冷水，水溶液呈酸性，易溶於熱水，不溶於乙醇。有劇毒。

水中溶解度：0℃，4.3；20℃，11.7；40℃，20.9；60℃，31.3；80℃，42.0；100℃，50.2

## 化學性質

重鉻酸鉀是一種強氧化劑，加熱到241.6℃時三斜晶系轉變為單斜晶系，強熱約500℃時分解為三氧化二鉻和鉻酸鉀。不吸濕潮解，不生成水合物（不同於重鉻酸鈉）。遇濃硫酸有紅色針狀晶體鉻酸酐析出，對其加熱則分解放出氧氣，生成硫酸鉻，使溶液的顏色由橙色變成綠色。

### 複分解反應

在重鉻酸鉀的溶液中加入Ba2+、Pb2+和Ag+時，形成相應的鉻酸鹽沉澱：

2 Ba2+ + Cr2O72- + H2O ⇌ 2 BaCrO4↓ + 2H+

2 Pb2+ + Cr2O72- + H2O ⇌ 2 PbCrO4↓ + 2H+

4 Ag+ + Cr2O72- + H2O ⇌ 2 Ag2CrO4↓ + 2H+

### 氧化反應

在酸性溶液中，重鉻酸鉀是強氧化劑，可以和許多還原性物質反應，自身被還原為Cr3+：

K2Cr2O7 + 6 KI + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3 I2 + 7 H2O + 4 K2SO4

K2Cr2O7 + 3 K2SO3 + 4 H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 4 K2SO4 + 4 H2O

K2Cr2O7 + H2SO4 + 3SO2 → K2SO4·Cr2(SO4)3 + H2O

K2Cr2O7 + 3 H2S + 4 H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3 S↓ + 7 H2O + K2SO4

K2Cr2O7 + 3 NaNO2 + 4 H2SO4 → 3 NaNO3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 4 H2O

K2Cr2O7 + 6 KBr + 7 H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 4 K2SO4 + 3 Br2 + 7 H2O

5 K2Cr2O7(濃) + 6 KI —煮沸→ 8 K2CrO4 + Cr2O3 + 3 I2

因此分析化學上，重鉻酸鉀被用來作氧化劑來測定鐵的含量：

K2Cr2O7 + 6 FeSO4 + 7 H2SO4 → 3 Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7 H2O

需要注意的是，重鉻酸鉀可以和熱的濃鹽酸反應，放出氯氣：

K2Cr2O7 + 14 HCl(濃) → 2 CrCl3 + 2 KCl + 3 Cl2↑ + 7 H2O

若鹽酸濃度較低，則可能生成橘紅色的氯鉻酸鉀 :

K2Cr2O7 + 2 HCl(較稀) → 2 KCrO3Cl + H2O

在高溫下，重鉻酸鉀可以被硫、碳等單質還原：

K2Cr2O7 + S → Cr2O3 + K2SO4

K2Cr2O7 + 2 C → Cr2O3 + K2CO3 + CO↑

在有機反應中，重鉻酸鉀-硫酸可以將伯醇氧化成醛，若繼續反應，則醛進一步被氧化為羧酸。而叔醇的反應則是先被硫酸脫水，再被重鉻酸鉀氧化。苯酚等酚類也能被酸化的重鉻酸鉀氧化，如產生黃色的對苯醌。

### 過氧化物的形成

重鉻酸鉀能和冷的過氧化氫反應，形成深藍色且不穩定的過氧化鉻：

Cr2O72- + 4 H2O2 + 2 H+ → 2 CrO5 + 5 H2O

該化合物可以被乙醚或異戊醇萃取。

### 鉻酸根的形成

重鉻酸鉀在鹼性條件下會轉化為鉻酸鉀：

K2Cr2O7 + 2 KOH → 2 K2CrO4 + H2O

和濃、熱的氨水反應，冷卻後得到復鹽：

K2Cr2O7 + 2 NH3·H2O(濃、熱) —冷卻→ 2 NH4KCrO4 + H2O

和碳酸鉀反應，也能形成鉻酸鉀：

K2Cr2O7 + K2CO3 → 2 K2CrO4 + CO2↑

### 鉻醯鹽的形成

重鉻酸鉀在硫酸的作用下與其他物質反應可以形成鉻醯鹽，如：

K2Cr2O7 + 2 CaF2 + 3 H2SO4(發煙) —Δ→ 2 CrO2F2 + 2 CaSO4 + K2SO4 + 3 H2O

K2Cr2O7 + 4 KCl(適量) + 3 H2SO4(過量) —Δ→ 2 CrO2Cl2↑ + 3 K2SO4 + 3 H2O

## 應用

有機合成中，根據條件不同，重鉻酸鉀可將醇氧化為醛、羧酸或酮，同時顏色由橙紅色變為鉻離子的綠色。也可用於鑑別醛和酮。

在實驗室用來配置鉻酸洗液清洗玻璃器皿。酸化的重鉻酸鉀可將乙醇氧化並變色，以檢驗司機是否酒後駕駛。

## 外部連結

- Potassium Dichromate at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
- International Chemical Safety Card 1371
- National Pollutant Inventory – Chromium VI and compounds fact sheet
- NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
- IARC Monograph "Chromium and Chromium compounds"
- Gold refining article listing color change when testing metals with Schwerter's Solution

## 基本資料

- 日語原文：重鉻酸鉀
- 域：重鉻酸鉀的晶胞
- IUPACName：Potassium dichromate(VI)
- 其他名稱：二鉻酸鉀
- CASNo：7778-50-9
- EINECS：231-906-6
- RTECS：HX7680000
- ChemSpiderID：22910
- ChEMBL：1374101
- 3D模型（JSmol）：K+.K+.O-Cr(=O)(=O)OCr(O-)(=O)=O
- StdInChI：1S/2Cr.2K.7O/q;2*+1;2*-1
- StdInChIKey：KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N
- PubChem：24502
- UNNumber：3086
- 化學式：K2Cr2O7
- MolarMass：294.19
- 外貌：橙紅色晶體
- 密度：2.676 g/cm3 (固)
- 水溶性：4.9 g/100 ml (0 °C)
- MeltingPt：398℃
- BoilingPt：500℃(分解)
- Coordination：Cr原子為四面體
- CrystalStruct：三斜晶系、(α-變體，< 241.6 °C)
- DeltaHf：-2033 kJ/mol
- 熵：291,2 J.K−1.mol−1
- RPhrases：與可燃物質接觸可能引起火災-觸摸有害-吞食有毒-引起灼傷-吸入及皮膚接觸可能導致過敏、可能致癌-可能造成遺傳基因損害-可能損害生育能力-可能對胎兒造成傷害-有毒，長期吸入本品可能對健康造成嚴重損害-對水生生物劇毒，可能對水生環境造成長期的不良影響
- SPhrases：防止暴露：使用前需獲特別指導-發生事故或感到不適時立即求醫，可能的話出示標籤-該物質及容器必須按危險廢物放置-防止排向環境，參考特別指示或安全技術說明書操作
- NFPA-H：3
- NFPA-F：0
- NFPA-R：1
- NFPA-O：OX
- FlashPt：不可燃
- OtherAnions：鉻酸鉀、鉬酸鉀、鎢酸鉀
- OtherCations：重鉻酸銨、重鉻酸鈉
- OtherCpds：過錳酸鉀