Оксид хрома (IV) - Chromium(IV) oxide

Оксид хрома (IV)[1]
Оксид хрома (IV)
Имена
Название ИЮПАК
Оксид хрома (IV), диоксид хрома
Другие имена
Кролин
Magtrieve
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.031.470 Отредактируйте это в Викиданных
Номер RTECS
  • ГБ6400000
UNII
Характеристики
CrO2
Молярная масса83,9949 г / моль
Внешностьчернить четырехгранный ферромагнитные кристаллы
Плотность4,89 г / см3
Температура плавления 375 ° С (707 ° F, 648 К) (разлагается)
Нерастворимый
Структура
Рутил (тетрагональный), tP6
P42/ минм, № 136
Опасности
Паспорт безопасностиICSC 1310
точка возгоранияНегорючий
NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 1 мг / м3[2]
REL (Рекомендуемые)
TWA 0,5 мг / м3[2]
IDLH (Непосредственная опасность)
250 мг / м3[2]
Родственные соединения
Другой катионы
Оксид ванадия (IV)
Оксид марганца (IV)
Связанный
Оксид хрома (II)
Оксид хрома (II, III)
Оксид хрома (III)
Триоксид хрома
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Диоксид хрома или же оксид хрома (IV) является неорганическое соединение с формулой CrO2. Это черный синтетический магнитный твердый.[3] Когда-то он широко использовался в магнитная лента эмульсия.[4] С ростом популярности Компакт-диски и DVD, использование оксида хрома (IV) сократилось. Тем не менее, он по-прежнему используется в приложениях на магнитной ленте для систем хранения корпоративного класса. Многие производители оксидов и лент до сих пор считают их одними из лучших когда-либо изобретенных частиц для магнитной записи.

Подготовка и основные свойства

CrO2 был впервые подготовлен Фридрих Вёлер путем разложения хромилхлорид. Игольчатый диоксид хрома был впервые синтезирован в 1956 году Норманом Л. Коксом, химиком из Э. DuPont, разложив триоксид хрома в присутствии воды при температуре 800 К и давлении 200 МПа. Сбалансированное уравнение для гидротермальный синтез является:

3 CrO3 + Cr2О3 → 5 CrO2 + O2

Образующийся магнитный кристалл представляет собой длинный и тонкий стержень, похожий на стекло, - идеальный магнитный пигмент для записывающей ленты. После коммерциализации в конце 1960-х годов в качестве носителя записи компания DuPont присвоила ему торговое название Magtrieve.

CrO2 принимает структура рутила (как и многие диоксиды металлов). Таким образом, каждый центр Cr (IV) имеет октаэдрическая координационная геометрия и каждый оксид является тригонально плоским.[3]

Использует

CrO2 кассета

Магнитные свойства кристалла, обусловленные его идеальной формой, такой как анизотропия который дал высокие принуждение и остаточная намагниченность интенсивности, что привело к исключительной стабильности и эффективности для краткости длины волн, и он почти сразу же появился в высококачественной аудиокассете, используемой в аудиокассета для которого высокие частоты и шипение всегда были проблемами. В отличие от неидеально сформированных оксид железа Обычно используется покрытие, кристаллы диоксида хрома имеют идеальную форму и могут быть равномерно и плотно диспергированы в магнитном покрытии, что приводит к более высокому соотношению сигнал / шум в аудиозаписях. Однако хромированные ленты требовали, чтобы кассетные аудиомагнитофоны были оснащены более высокой предвзятость допустимый ток (примерно на 50% больше), чем у оксида железа, чтобы должным образом намагничивать частицы ленты. Также был представлен новый эквалайзер (70 мкс ), в котором часть расширенной высокочастотной характеристики была заменена на более низкий уровень шума, что дало 5–6 дБ улучшение отношения сигнал / шум по сравнению с аудиокассетами с оксидом железа. Эти настройки смещения и эквалайзера позже были перенесены на «хромированные» ленты с модифицированным кобальтом, представленные в середине 1970-х годов TDK, Макселл, и другие. Более поздние исследования значительно увеличили коэрцитивную силу частицы за счет легирования или адсорбции редких элементов, таких как иридий на кристаллическую матрицу или улучшив осевую длину до устаревшего[требуется разъяснение ] соотношения. Полученный продукт потенциально составлял конкуренцию пигментам на основе металлического железа, но, по всей видимости, не получил широкого распространения на рынке.

Проблемы

Пока производители не разработали новые способы измельчения оксида, кристаллы можно было легко сломать в процессе производства, и это приводило к чрезмерному распечатка (эхо). Выход из ленты мог упасть примерно на 1дБ или около того через год. Хотя уменьшение было равномерным по всему частотному диапазону, и шум также упал на такую ​​же величину, сохраняя динамический диапазон, уменьшение было смещено. Долби декодеры шумоподавления, чувствительные к настройкам уровня. Хромовое покрытие было тверже, чем у конкурентов, и это привело к обвинениям в чрезмерном износе головки. Хотя лента изнашивалась феррит головы быстрее, чем ленты на основе оксида, на самом деле они были мягче пермаллой головы медленнее; Износ головок был более серьезной проблемой для пермаллоевых головок, чем для ферритовых головок. Из-за опасений, связанных с головным убором, и лицензионных проблем с DuPont пустые потребительские хромированные ленты оказались в невыгодном положении по сравнению с более популярными в конечном итоге лентами типа II, в которых использовался модифицированный кобальтом оксид железа, но хром был предпочтительным выбором для кассет музыкальной индустрии. Из-за его низкого Температура Кюри При температуре около 386 К (235 ° F) хромированная лента пригодна для высокоскоростного термомагнитного копирования аудио- и видеокассет для продажи предварительно записанной продукции на потребительском и промышленном рынках.[5]

Продюсеры

DuPont предоставила лицензию на продукт Sony в Японии и BASF в Германии в начале 1970-х годов для регионального производства и распространения. Японские конкуренты разработали адсорбированный кобальтом (TDK: Авилин) и феррита кобальта (Maxell: Эпитаксиальный ) "хромированный эквивалент" аудиокассеты типа II и различные форматы видеокассет в качестве заменителей. К этому добавилась проблема, связанная с производством CrO2 давали токсичные побочные продукты, от которых японские производители с большим трудом избавлялись. BASF в конечном итоге стал крупнейшим производителем пигмента на основе диоксида хрома и хромовых лент. VHS & S-VHS видеокассеты, аудиокассеты и 3480 картриджей с данными по этой рецептуре. Dupont и BASF также представили хром-кобальтовые «смешанные» оксидные пигменты, которые объединяли около 70% оксида железа, модифицированного кобальтом, с 30% оксида хрома в одном покрытии, предположительно для обеспечения улучшенных характеристик при более низких затратах, чем чистый хром. Многие высококачественные кассеты VHS также используют гораздо меньшее количество хрома в своих составах, потому что его магнитные свойства в сочетании с его очищающим действием на головки сделали его лучшим выбором, чем оксид алюминия или другие немагнитные материалы, добавленные к кассете VHS для поддержания чистоты голов Dupont прекратила производство частиц диоксида хрома в 1990-х годах. В дополнение к BASF, у которой больше нет подразделения по производству лент, Bayer AG из Германии, Toda Kogyo и Sakai Chemical из Японии также производят или могут производить магнитные частицы для коммерческого применения.

Рекомендации

  1. ^ Лиде, Дэвид Р. (1998). Справочник по химии и физике (87 изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. С. 4–53. ISBN  0-8493-0594-2.
  2. ^ а б c Карманный справочник NIOSH по химической опасности. "#0141". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ а б Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN  978-0-08-037941-8.
  4. ^ Герд Энгер, Йост Хальстенберг, Клаус Хохгешвендер, Кристоф Шерхаг, Ульрих Кораллус, Герберт Кнопф, Петер Шмидт, Манфред Олингер. «Соединения хрома». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a07_067.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  5. ^ Cole, G .; Bancroft, L .; Chouinard, M .; МакКлауд, Дж. (Январь 1984 г.). «Термомагнитное дублирование видеоленты из диоксида хрома». IEEE Transactions on Magnetics. 20 (1): 19–23. Bibcode:1984ITM .... 20 ... 19C. Дои:10.1109 / TMAG.1984.1063031. ISSN  1941-0069.

дальнейшее чтение

  • Джалил, В. Абдул; Каннан Т. С. (1983). «Гидротермальный синтез порошков диоксида хрома и их характеристика». Бюллетень материаловедения. 5 (3–4): 231–246. Дои:10.1007 / BF02744038.
  • Бейт, Г. (1978). «Обзор последних достижений в области материалов для магнитной записи». IEEE Transactions on Magnetics. 14 (4): 136–142. Bibcode:1978ITM .... 14..136B. Дои:10.1109 / TMAG.1978.1059769.
  • О'Келли, Теренс (1981). «Технический аргумент в пользу диоксида хрома». Записная книжка изобретателя BASF Число 6; http://www.ant-audio.co.uk/Tape_Recording/Library/Chrome.pdf