Ammoniumdichromat

Ammoniumdichromat ist das Ammoniumsalz der in nur wässrigen Lösung bekannter Dichromsäure. Es besitzt die Formel (NH₄)₂Cr₂O₇.

Eigenschaften

Ammoniumdichromat

Ammoniumdichromat ist ein orangefarbenes Pulver, das gut in Wasser löslich ist.

Auf Grund seiner Zusammensetzung aus einem leicht oxidierbaren Kation (Ammoniumion) und einem starken Oxidationsmittel (Dichromat) kann es sich exotherm zersetzen.

Das bekannteste Experiment zur Zersetzung von kristallinem Ammoniumdichromat ist der Vulkanversuch. Dabei wird ein größerer Kristall oder ein kleines Häufchen oben entzündet. Nach dem Entzünden schreitet die Reaktion unter lebhaftem Glühen, Rauschen (Stickstoff­entwicklung) und der Bildung von lockerem graugrünem Chrom(III)-oxid fort. Das gebildete Chrom(III)-oxid quillt wie Vulkanasche aus der Reaktionsstelle hervor und bildet so einen Kegel. Die entsprechende Reaktionsgleichung für diese Reaktion lautet:

$\mathrm{(}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{7}}\mathrm{\to }\mathrm{C}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{1}\mathrm{2}\mathrm{9}\mathrm{8}\mathrm{k}\mathrm{J}/\mathrm{k}\mathrm{g}$

Der Vulkanversuch ist an deutschen Schulen aufgrund der Bildung von Chrom(III)-chromat untersagt.

Insgesamt ist Ammoniumdichromat ein starkes Oxidationsmittel, das mit starken Reduktionsmitteln wie zum Beispiel fein verteilten Metall­pulvern, Schwefel oder Phosphor sehr heftig (explosiv) reagiert.

Wegen seiner ionischen Natur und den in Wasser ausgebildeten Dissoziationsgleichgewichten wirkt das Ammoniumdichromat ätzend.

Explosive Eigenschaften

Ammoniumdichromat zersetzt sich ab 100 °C exotherm; zwischen 130 und 180 °C tritt Selbstentzündung ein, die Reaktion verläuft auch in Abwesenheit von Sauerstoff ab 240 °C explosiv. Bei einer Initialzündung mittels Pikrinsäure detoniert es auch unter Verdämmung nur unvollständig.

Die Empfindlichkeit gegenüber mechanischer Beanspruchung ist äußerst gering. So reagiert Ammoniumdichromat beim Zerreiben im nichtglasierten Mörser gar nicht; die Empfindlichkeit gegenüber Schlag entspricht in etwa der von Ammoniumperchlorat (15 cm unter einem 10 kg-Fallhammer; das nicht als explosionsgefährlich eingestufte Ammoniumnitrat detoniert unter dem 10 kg-Fallhammer aus einer Höhe von 20 cm). Die Detonation pflanzt sich auch unter optimalen Bedingungen nur auf sehr kurze Strecken fort.

Ammoniumdichromat ist kein Sprengstoff, findet jedoch vereinzelt in pyrotechnischen Sätzen sowie als Katalysator in Treibmitteln auf Ammoniumnitrat-Basis Verwendung.

Verwendung

• In der Analogfotografie, Holographie und den Edeldruckverfahren (besonders im Lichtdruck und Gummidruck sowie (zusammen mit Gelatine, Polyvinylalkohol und ggf. Farbstoffen) den sogenannten „dichromated gelatin“(DCG)-Hologrammen):
  Ammoniumdichromat gerbt unter Lichteinwirkung Gelatine oder andere Kolloide, wodurch diese lichtempfindlich und nach Belichtung und Entwicklung selbst zur Farbschicht oder aber zum Farbträger oder Hologramm werden.
• In pyrotechnischen Erzeugnissen.
• Zur Herstellung von Holzschutzmitteln für industrielle Anwendung.
• Zur Herstellung von Chrom(IV)-oxid für magnetische Datenträger.
• Zur Herstellung von Katalysatoren für organische Synthesen.

Herstellung

Ammoniumdichromat kann durch die Reaktion von Chrom(VI)-oxid in einer konzentrierter Ammoniaklösung gewonnen werden:

$2\mathrm{C}\mathrm{r}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶(\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_7$

Oder alternativ auch durch Ammoniumchromat und 35 Prozent Essigsäure:

$(\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{r}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶(\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_7+\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Ammoniumchromat reagiert mit Essigsäure zu Ammoniumdichromat, Ammoniumacetat und Wasser

Toxikologie und Ökotoxikologie

Ammoniumdichromat ist toxikologisch von der EU-Kommission als Krebserzeugend Kategorie 1B (H350: Kann Krebs erzeugen), Mutagen Kategorie 1B (H340: Kann genetische Defekte verursachen) und Reproduktionstoxisch Kategorie 1B (H360: Kann die Fruchtbarkeit beeinträchtigen. Kann das Kind im Mutterleib schädigen) eingestuft.

Weiterhin ist es als lebensgefährlich beim Einatmen (H330) und giftig beim Verschlucken (H301) eingestuft. Der Kontakt mit der Haut wird als gesundheitsschädigend (H312) bewertet. Eine weitere Gefahr von Ammoniumdichromat stellt die Möglichkeit einer Sensibilisierung durch Einatmen und Hautkontakt (H334/317) dar.

Ökotoxikologisch gilt es als sehr giftig für Wasserorganismen und kann eine längerfristige schädigende Wirkung auf Gewässer haben (H410). In der Verwaltungsvorschrift wassergefährdender Stoffe (VwVwS Stand Juli 2005) ist Ammoniumdichromat mit der Kenn-Nummer 290 in die höchste Wassergefährdungsklasse 3 eingestuft. Auf Grund des in der Literatur angegebenen Biokonzentrationsfaktors von 200–2000 ist eine Anreicherung in Organismen möglich.

Gesetzliche Beschränkungen

Ammoniumdichromat wurde im Juni 2010 aufgrund seiner Einstufung als krebserzeugend (Carc. 1B), mutagen (Muta. 1B) und reproduktionstoxisch (Reprod. 1B) in die Kandidatenliste der besonders besorgniserregenden Stoffe (Substance of very high concern, SVHC) aufgenommen. Im April 2013 wurde Ammoniumdichromat danach in das Verzeichnis der zulassungspflichtigen Stoffe mit dem Ablauftermin für die Verwendung in der EU zum 21. September 2017 aufgenommen. Als Chrom(VI)-Verbindung unterliegt Ammoniumdichromat außerdem den Beschränkungen im Anhang XVII, Nummer 47 und 72 der REACH-Verordnung (in Deutschland umgesetzt durch die Chemikalien-Verbotsverordnung). Ammoniumdichromat unterliegt dem Wasserhaushaltsgesetz und dem Sprengstoffgesetz (Altstoffliste) und in industriellen Mengen außerdem der Störfallverordnung. Weiterhin bestehen Beschäftigungsbeschränkungen für Jugendliche (Jugendarbeitsschutzgesetz), sowie für werdende und stillende Mütter (Mutterschutzrichtlinie).