Оксид хрома (IV) - Chromium(IV) oxide

Оксид хрома (IV)
Имена
	Название ИЮПАК Оксид хрома (IV), диоксид хрома
	Другие названия Кролин ; Мэгтрайв
Идентификаторы
Количество CAS
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard	100.031.470
PubChem CID
Номер RTECS
UNII
Панель управления CompTox ( EPA )
	ИнЧИ InChI = 1S / Cr.2O Ключ: AYTAKQFHWFYBMA-UHFFFAOYSA-N ; InChI = 1 / Cr.2O / rCrO2 / c2-1-3 Ключ: AYTAKQFHWFYBMA-QAVXBIOBAI ;
	Улыбки O = [Cr] = O ;
Характеристики
Химическая формула	CrO 2
Молярная масса	83,9949 г / моль
Появление	черные тетраэдрические ферромагнитные кристаллы
Плотность	4,89 г / см 3
Температура плавления	375 ° С (707 ° F, 648 К) (разлагается)
Растворимость в воде	Нерастворимый
Состав
Кристальная структура	Рутил (тетрагональный), tP6
Космическая группа	P4 2 / мм, № 136
Опасности
Паспорт безопасности	ICSC 1310
точка возгорания	Не воспламеняется
	NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)	TWA 1 мг / м 3
REL (рекомендуется)	TWA 0,5 мг / м 3
IDLH (Непосредственная опасность)	250 мг / м 3
Родственные соединения
Другие 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 приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
	проверить ( что есть ?)
	Ссылки на инфобоксы

Диоксид хрома или оксид хрома (IV) представляет собой неорганическое соединение с формулой CrO ₂ . Это черное синтетическое магнитное твердое вещество. Когда-то он широко использовался в эмульсии магнитной ленты . С ростом популярности компакт-дисков и DVD использование оксида хрома (IV) сократилось. Тем не менее, он по-прежнему используется в ленточных приложениях 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.

Приготовление и основные свойства

CrO ₂ был впервые получен Фридрихом Велером разложением хромилхлорида . Игольчатый диоксид хрома был впервые синтезирован в 1956 году Норманом Л. Коксом, химиком из EI DuPont , путем разложения триоксида хрома в присутствии воды при температуре 800 К и давлении 200 МПа . Уравнение гидротермального синтеза имеет следующий вид:

3 CrO ₃ + Cr ₂ O ₃ → 5 CrO ₂ + O ₂

Образующийся магнитный кристалл представляет собой длинный тонкий стержень, похожий на стекло, - идеальный магнитный пигмент для записывающей ленты. Когда в конце 1960-х годов он был коммерциализирован как носитель записи, DuPont присвоил ему торговое название Magtrieve .

CrO ₂ принимает рутил структуру (как много металлических диоксидов). Таким образом, каждый центр Cr (IV) имеет октаэдрическую координационную геометрию, и каждый оксид является тригонально плоским.

Использует

Кассетная лента CrO ₂

Магнитные свойства кристалла, проистекающие из его идеальной формы, такой как анизотропия, которая придает высокую коэрцитивность и интенсивность остаточной намагниченности , привели к исключительной стабильности и эффективности для коротких волн , и почти сразу же проявились в высококачественной аудиокассете, используемой в аудиокассете с высокими частотами. и шипение всегда было проблемой. В отличие от обычно используемого покрытия из оксида железа, имеющего несовершенную форму , кристаллы диоксида хрома были идеально сформированы и могли быть равномерно и плотно диспергированы в магнитном покрытии, что приводило к более высокому соотношению сигнал / шум в аудиозаписях. Однако хромированные ленты требовали, чтобы кассетные аудиомагнитофоны были оснащены более высоким током смещения (примерно на 50% больше), чем тот, который используется оксидом 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 привело к улучшению отношения сигнал / шум на 5–6 дБ по сравнению с аудиокассетами с оксидом железа. Эти настройки смещения и эквалайзера позже были перенесены на «хромовые» ленты с модифицированным кобальтом, представленные в середине 1970-х годов TDK , Maxell и другими. Более поздние исследования значительно увеличили коэрцитивную силу частицы за счет легирования или адсорбции редких элементов, таких как иридий, на кристаллическую матрицу или за счет улучшения отношения осевой длины к устаревшим. 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, что приводило к чрезмерному сквозному отпечатку (эхо). Выходной сигнал с ленты может упасть примерно на 1 дБ за год. Хотя уменьшение было равномерным по всему частотному диапазону, и шум также упал на ту же величину, сохраняя динамический диапазон, уменьшение смещено в декодерах шумоподавления Dolby, которые были чувствительны к настройкам уровня. Хромированное покрытие было тверже, чем у конкурентов, и это привело к обвинениям в чрезмерном износе головки. Хотя на ленте головки из твердого феррита приходились быстрее, чем на лентах на основе оксида, на самом деле головки из более мягкого пермаллоя были на ней медленнее; Износ головок был более серьезной проблемой для пермаллоевых головок, чем для ферритовых головок. Из-за страха перед 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 предпочтительной лентой для кассет музыкальной индустрии. Из-за низкой температуры Кюри, составляющей примерно 386 К (235 ° F), хромированная лента пригодна для высокоскоростного термомагнитного дублирования аудио- и видеокассет для продажи предварительно записанной продукции на потребительском и промышленном рынках.

Продюсеры

В начале 1970-х годов DuPont передала лицензию на продукт Sony в Японии и BASF в Германии для производства и распространения в регионах. Японские конкуренты разработали кобальт-адсорбированные (TDK: Avilyn ) и кобальт-ферритовые (Maxell: Epitaxial ) «хромовые эквиваленты» аудиокассеты типа II и различные форматы видеокассет в качестве заменителей. К этому добавлялась проблема, связанная с тем, что при производстве CrO ₂ образовывались токсичные побочные продукты, утилизировать которые японским производителям было очень трудно. В конечном итоге BASF стала крупнейшим производителем как пигмента на основе диоксида хрома, так и хромированных лент, основав на этой формуле свои видеокассеты VHS и S-VHS , аудиокассеты и 3480 картриджей с данными. 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 меньших затратах, чем чистый хром. Многие высококачественные ленты 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, добавляемые к ленте VHS, для поддержания чистоты голов. Dupont прекратила производство частиц диоксида хрома в 1990-х годах. Помимо BASF, которая больше не владеет подразделением по производству лент, Bayer AG из Германии, Toda Kogyo и Sakai Chemical из Японии также производят или могут производить магнитные частицы для коммерческого применения.

дальнейшее чтение

Джалил, В. Абдул; Каннан Т.С. (1983). «Гидротермальный синтез порошков диоксида хрома и их характеристика». Вестник материаловедения . 5 (3–4): 231–246. DOI : 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 . DOI : 10,1109 / TMAG.1978.1059769 .
О'Келли, Теренс (1981). «Технический аргумент в пользу диоксида хрома». Записная книжка изобретателя BASF № 6; http://www.ant-audio.co.uk/Tape_Recording/Library/Chrome.pdf

Languages

In other projects