Synthese van Ammonium Chroom(III) Oxalaat (Oxalsaures Chromoxyd Ammonium)

Datum:  Januari - Maart 2026

Inleiding:

Ergens las ik dat dit materiaal interessante optische eigenschappen had (anisotroop)?. Dat intrigeerde me. De oorspronkelijke verwijzing kan ik niet meer vinden maar ik was voldoende geïnteresseerd geraakt dat ik besloot een poging te wagen om het materiaal te synthetiseren.

Materiaal:

  • Ammoniumdichromaat:
     (NH4)2Cr2O7)(NH4)2
  • Oxaalzuur dihydraat:
     (COOH)2.2H2O
  • Balans
  • Water
  • Microscoop
  • Objectglaasjes
  • Dekglaasjes
  • Warmhoudplaat /roermotor
  • Roerboon
  • Erlenmeyer (300 ml)
  • Bekerglas
  • Indampschaal
  • Trechter
  • Filtreerpapier
  • USB microscoop (Dino-Lite AM4815ZT)
  • Computer met benodigde software.
  • UV lijm
  • UV lamp
  • Smartphone met camera

Uitvoering en resultaten:

  • Los 17.6 g (0.14 mol) oxaalzuur op in 160 ml (was 25 ml) water onder roeren en lichte verwarming (50-60 °C)
  • Voeg langzaam 5.06 g (0.02 mol) ammonium dichromaat toe.
  • Roer het mengsel gedurende 2 dagen
  • Damp het mengsel langzaam in op een warmhoudplaat
  • Neem 1 g van het ingedampte materiaal en los het op in 10 ml water
  • Filtreer deze oplossing af
  • Giet het filtraat over in een reageerbuis
  • Klem tissuepapier over de opening van de reageerbuis
  • Zet de reageerbuis op een warmhoudplaat
  • Damp de oplossing in tot het duidelijk is dat zich kristallen vormen
Ingedampt materiaal  

  • Ca. 1 g materiaal opgelost in 10 ml water.
  • Op een warmhoudplaat gezet, afgedekt met een tissue
  • Het materiaal werd ingedampt gedurende enkele weken
  • De gevormde kristallen werden onder de USB microscoop bekeken

 
  • Maak een preparaat van deze kristallen door wat poeder op een objectglaasje te strooien,
  • Bedekken het poeder met UV lijm
  • Plaats een dekglaasje
  • Hard de UV lijm uit met een UV lamp
  • Bekijk dit preparaat onder een doorlicht microscoop

Resultaten:

Opbrengst na indampen: 15 g

 Kristallen bekeken onder de USB microscoop (Dino-Lite Edge AM4815ZT , ca. 50x, stacked ).
Dit ruwe materiaal heeft alleen een rode kleur als we het oplossen in water. De kristallen hebben een nagenoeg zwarte kleur. Met opvallend en doorvallend licht zien we een meer groenige kleur. (De microscoop is uitgerust met een polarisatiefilter). De kristallen zien er nogal "vervuild" uit. Een herkristallisatie lijkt dus noodzakelijk.
   
De 1g materiaal heeft na opgelost in water en indampen een meer paarse kleur die duidelijk zichtbaar wordt onder de USB microscoop.

Kristallen bekeken onder de USB microscoop (Dino-Lite Edge AM4815ZT , ca. 50x, stacked ).
Deze methode van weer oplossen in water en langzaam indampen wordt beschreven in het artikel van Kahlenberg et  al. Zij rapporteren ook dat "reddish-violet single crystals of ammonium diaquabis(μ-oxalato)chromate(III), suitable for X-ray structure determination" gevormd werden, hetgeen ook hier geobserveerd wordt.
Van het hierboven besproken materiaal is een preparaat gemaakt dat we bekeken hebben met de petrografische microscoop.De paarse kleur is duidelijk waarneembaar. Echt mooie kristallen ziet men echter niet.

Radial RPL1 Ore microscope
Objectie:f 4x,
Camera: Samsung Galaxy Note 9 (in Oculair via Oculair Adapter met een 12.5x Lens) in Portrait Mode).
Ik heb een beetje materiaal weer opgelost in water en ingedampt op een objectglaasje.
Dit keer kon ik bij sterkere vergroting (10x objectief en sterk ingezoomd) een klein object waarnemen dat duidelijk kristalstructuur bevat.

Zo te zien moet het materiaal nog verder gezuiverd worden.

Discussie:

De term "oxalsaures Chromoxyd-Ammoniak" wordt historisch gebruikt in chemische literatuur. Er wordt ook verwezen naar het "rode zout" (rothes Salz), wat wijst op een karakteristieke kleur, typisch voor veel chroom(III)-complexen.

De oudste verwijzing naar de verbinding vinden we in het boek van Liebig:
 

Ammoniumchroom(III)oxalaat is een chemische verbinding waarvan de formule (NH₄)₃[Cr(C₂O₄)₃] is. Het is het ammoniumzout van het anionische trisoxalaat-coördinatiecomplex van chroom(III), een dubbelzout. De stof is gerelateerd aan de meer gangbare verbinding ammoniumijzer(III)oxalaat, die bekend staat als een groen poeder en wordt gebruikt bij de vervaardiging van blauwdrukpapier.

Structuur: Het chroom(III)ion (Cr³⁺) bevindt zich in het midden van een coördinatiecomplex, gebonden aan drie oxalaatliganden (C₂O₄²⁻), met ammoniumionen (NH₄⁺) als tegenionen.

 Synthese reactie:

2(NH4)2Cr2O7 + 7H2C2O4  → 2(NH4)3[Cr(C2O4)3] + 6CO2 + 7H2O

Ondertussen heb ik achterhaald wat deze verbinding bijzonder maakte. Deze verbinding werd door A. Werner in 1912 in een publicatie met de titel "Über spiegelbild Isomerie bei Chromverbindungen III" beschreven. Werner beschrijft het isoleren van optische isomeren van coördinatie complexen, specifiek het tris(oxalato)chromate(III) complex. Hiermee bewees hij de dat coördinatie complexen een octahedrala structuur hebben en de aanwezigheid van chiraliteit in verbindingen waar geen koolstof atoom in het centrum geplaatst is. Dit werk heeft er mede voor gezorgd dat hij in 1913 de Nobel Prijs in Chemie kreeg.

Opmerkingen:

  • De synthese is gebaseerd op de beschrijving in het artikel van Kahlenberg. Daar wordt het oxaalzuur in 25 ml water opgelost. Dat lukt mij echter totaal niet. In het artikel is geen literatuur verwijzing naar de synthese. In het artikel van Kirichenko wordt de 0.48 Mol echter ook vermeld en die verwijst naar het artikel van Merrachi. Merrachi op zijn beurt verwijst naar het Inorganic Synthesis boek waar voor de synthese van een soortgelijk chromaat een veel grotere hoeveelheid water wordt vermeld (800 ml). Ik vermoed dat bij Kahlenberg een 0 is weggevallen.
  • Oxalsaures Chromoxyd-Ammoniak: ammonium trioxalatechromate, ammoniumchroom(III)oxalaat

Literatuur:

  • Liebig, Justus von Fehling, H. von Kolbe, Hermann,; "Handwörterbuch der reinen und angewandten Chemie"; Braunschweig; 1842-1864;  p.790
  • V. Kahlenberg, W. Wertla, A. Kremenovic´b, P. Schusterc, and H. Schottenbergerc; "Structural Investigations and Thermal Behavior of (NH4)[Cr(C2O4)2]·2H2O"; Z. Anorg. Allg. Chem.; 634 2008, p. 921-926.
  • O.A. Kirichenko , V.D. Nissenbaum, G.I. Kapustin, L.M. Kustov; "Thermal analysis of ammonium trioxalatometallate complexes supported on titania and reducibility of their decomposition products"; Thermochimica Acta;; 494 2009; p. 35-39.
  • E.H. Merrachi, R. Cohen-Adad, F. Chassagneux, J. Paris, B.F. Mentzen, J. Bouix;  Thermochima Acta;  152  1989; p. 77–86
  • H. Simmons et al; "Inorganic Synthesis Volume 1";.McGraw-Hill; 1939; p.37,38.
  • A. Lerch, A. Rousset; "Influence of morphology on textural properties and on the reactivity of chromium oxides obtained by decomposition of oxalate precursors (NH4)3[Cr(C2O4)3]" ; Thermochimica Acta; 232 1994; p. 233-242
  • A. Werner; "Über Spiegelbild-Isomerie bei Chromverbindungen. III"; Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft ;45 3 1912; p. 3061-3070.

Relevante websites:

 

Achtergrondinformatie:

Ammonium dichromaat is een anorganische verbinding met formule (NH4)2Cr2O7. In deze verbinding, zoals in alle chromaten en dichromaten, is chroom in een  +6 oxidatie toestande, meer  algemeen beschreven als hexavalent chroom.

08/03/2026