Cromul este un element chimic din grupa a VI-a a tabelului periodic. periodic. Numele său derivă de la cuvântul grecesc chroma (culoare). Cromul în combinație cu alte elemente are
un
colorit variat, fiind folosit și ca pigment în vopsele sau lacuri. Caracteristici
Simbol chimic: Cr Număr atomic: atomic: 24 Masă atomică: atomică: 51.9961 uam Densitate la 293 K: 7.19 g/cm3 Punct de topire: 1857.0 °C (2130.15 °K, 3374.6 °F) ° F) Punct de fierbere: 2672.0 °C (2945.15 °K, 4841.6 °F) Stare: solidă Culoare: gri Clasificarea: metal de tranziție Structura cristalină: cubică
Izotopi
Perioada de înjumătățire
Cr-49 Cr-50 Cr-51 Cr-52 Cr-53 Cr-54
42,3 minute Stabil 27,7 zile Stabil Stabil Stabil
Numărul de protoni/electroni: protoni/electroni: 24 Numărul de neutroni: neutroni: 28. Structura atomică
Numărul de straturi: straturi: 4 Primul strat: 2 Al doilea strat: 8 Al treilea strat: 13 Al patrulea strat: 1 Istoric
Cromul a fost descoperit în anul 1797 de chimistul francez Louis Nicolas Vauquelin. Modelul atomic Răspândire
Cromul este este un metal destul de răspândit în scoarța pământului dar numai sub formă de combinații chimice, cromit (FeCr 2)O4) cu un conținut în crom de 0,033%. În metalurgia cromului se disting două etape mai importante și anume: fabricarea oxidului de crom și obținerea cromului metalic. Face parte din categoria metalelor puțin reactive, în stare compactă prezintă o rezistență deosebită față de oxigen și agenții atmosferici chiar și la temperaturi ridicate. Minereul de bază folosit la extragerea cromului este cr omitul, cr omitul, metalul se obține printr -o reacție de reducere (redox) din cromit cu ajutorul aluminiului sau siliciului: 4 FeCr2O4 + 8 Na2CO3 + 7 O2 → 8 Na2CrO4 + 2 Fe2O3 + 8 CO2 Na2Cr2O7 x 2 H2O + 2 C → Cr 2O3 + Na2CO3 + 2 H2O + CO Cr2O3 + 2 Al → Al2O3 + 2 Cr Din cantitatea exploatată pe glob de cca. 15 milioane tone de cromit (anul 2000), 50% din producție se obține în Africa de Sud, urmat de Kazahstan cu 15,2 %, India cu 12,1 % , Simbabwe (3,7 %) și Finlanda (3 %).
Proprietăți
Cromul este un metal dur, de culoare albă argintie, rezistent la coroziune, în forma nativă fiind ușor de prelucrat. După gradul de oxidare se poate distinge Cr +2, Cr+3 și Cr +6, cel mai stabil fiind Cr+3. Cristal de crom pur Cromații (CrO4 ) respectiv bicromatul sunt folosiți ca oxidanți energici, fiind toxici și cancerigeni. In soluție apoasă acidă se colorează în galben și acceptă ionii de H +, dacă se schimbă pH-ul soluției în alcalin soluția devine portocalie. 2CrO42- + 2H+ ↔ Cr 2O72− + H2O 2−
Cr 2O72-
Se cunosc foarte multe combinaţii ale cromului bi -, tri- sau hexavalent, un număr redus de compuşi ai cromului tetra- sau pentavalent şi una singură pentru cromul monovalent. Cele mai stabile combinaţii corespund cromului tri- şi hexavalent. Compuşii cromului mono-, bi-, tetra- şi pentavalent au stabilitate redusă. Combinaţiile cromului corespunzătoare formei exterioare de valenţă au caracter bazic şi sunt reducători energici. În forma superioară de valenţă compuşii cromului prezintă caracter acid ( CrO3, H2CrO4, H2Cr2O7, H2Cr3O10 etc) şi sunt oxidanţi energici. Combinaţiile cromului monovalent: - percloratul
de crom I tri-a,a I -dipiridil [ Cr(C5H4N-C5H4N)3]ClO4
Combinaţiile cromului bivalent:
majoritatea combinaţiilor cromului bivalent sunt extrem de nestabile , au caracter reducator accentuat ( potenţialul normal al sistemului Cr 2+ /Cr3+=-0,41 V) şi se oxidează foarte uşor in aer , transformându-se in compuşi ai cromului trivalent. Exemple de combinaţii ale cromului bivalent: CrO , Cr(OH)2 , CrF2 , CrCl2 , CRBr2 , CrS , [Cr(NH3)6]Cl2 . Combinaţiile cromului trivalent:
se cunosc foarte multe combinaţii simple şi complexe stabile ale cromului trivalent , denumite şi combinaţii cromice. In soluţie apoasă nu se întâlneşte cationul Cr 3+ ci cationul complex [Cr(H2O)6]3+, datorită tendinţei pronunţate a cromului trivalent de a forma combonaţii complexe. La compuşii cromului trivalent se intâlneşte o mare varietate de culori : gaben , portocaliu , rosu , brun, verde , albastru , violet , negru. Cele mai cunoscute co mbinaţii ale cromului trivalent sunt : Cr 2O, CrF3 , CrCl3 , KCr(SO4)2*12H2O . Combinaţiile cromului tetra valent:
se cunoaşte un număr redus de compuşi ai cromului tetravalent, care sunt coloraţi în galben , brun , roşu , negru , verde etc. Aceşti compuşi au stabilitate redusă şi se comportă în general ca oxidanţi. Câteva combinţii mai cunoscute : CrO 2 , CrF4.
Combinaţiile cromului pentavalent
se cunoaşte un număr redus de compuşi ai cromului pentavalent , care sunt de culoare galbenă , roşie , pupurie , brună , verde etc. Aceşti compuşi au stabilitate redusă şi se coportă ca oxidanţi. Câteva combinaţii mai cunoscute : CrF 5 , K[CrOF4] , LiCrO3 . Combinaţiile cromului hexavalent:
- se cunosc numeroase combinaţii ale cromului hexavalent ca de exemplu : CrO 2 , cromaţi , bicromaţi , tricromaţi , tetracromaţi , peroxocromaţi , halogenocromaţi. Cei mai stabili compuşi ai cromului hexavalent sunt cromaţii si bicromaţii şi dintre cei mai instabili sunt peroxocromaţii şi halogenurile de cromil. Cei mai importanti compuşi ai cromului hexavalent : CrO3 (catalizator organic) , Na2Cr2O7 (tăbăcirea pieilor , pile electric) ,K 2Cr2O7 (industria chibriturilor). Toxicitatea cromului
O caracteristică importantă care distinge metalele de alţi poluanţi est e faptul că toxicitatea lor depinde de forma fizico-chimică. Pentru aproape toate metalele formă liberă este cea mai toxică pentru organismele din apă. Cu excepţia mercurului combinaţiile complexe ale metalelor sau asociatele macromoleculare sunt mai puţin toxice. Metalele care sunt coplexate sau adsorbite de materii organice de obicei nu sunt importante pentru apă , deoarece ele tind să se sedimenteze şi mineralizeze [4 -6]. Astfel determinarea concentraţiei totale de metal în probele de apă nu ne dă prea multe informaţii despre toxicitatea lor, care depinde de forma fizico-chimică a metalului. Cr(III) şi Cr(VI) sunt singurii oxidanţi semnificativi din apa naturală şi cele mai probabile specii sunt Cr(OH) 2+*4H2O şi CrO42Cr(III)
Este mai stabil , manifestă o tendinţă de a forma complecşi interni şi este un nutrient pentru oameni fiind implicat în metabolismul glucozei ( Cr(III) se află în recent descoperitul “factor de toleranţă la glucoză”). Această specie s -a dovedit a fi un component al cofactorului insulinei şi deasemenea a arătat un nivel de toxicitate scăzut în sistemele biologice. Cr(III) este folosit la producerea de proteine şi ajută la scăderea nivelului de colesterol şi la evitarea sclerozei arteriale. Această substanţă esenţială metabolismului creşte efectul insulinei şi poate preveni diabetul şi hipoglicemia . Cr(III) nu poate trece prin membrana celulelor vi datorită formei sale hidratate stabile. Cr(VI)
Componenetele anionice ale Cr(VI) ( CrO 42- , Cr2O72- ) au un efect toxic asupra sistemelor biologice. În prezent Cr(VI) a fost recunoscut ca un posibil agent al cancerului la plamân, deasemenea Cr(VI) produce boli gastrointestinale , boli de piele. Intoxicaţia acută cu Cr(VI)
are un efect nociv asupra rinichilor, ficatului. Doza letală pentru un om este de 1 -2 g CrO3 [10] respectiv de 0.25-0.3 g K 2Cr2O7 . În cantitate mică cromaţii şi bicromaţii favorizează creştera plantelor. Datortă marii toxicităţi a Cr(VI) , cromul total a fost declarată ca substanţă toxică , fixându -se chiar o limită ( 0,-2 mg/l ) pentru concentrţiile de Cr total din apele uzate. Sărurile de crom sunt folosite în câteva procese industriale şi intră în rezervele de apă prin deversarea apelor uzate de la : inhibitorii de ruginire , de la a pa folosită la răcirea instalaţilor , de la electrogalvanoplastie, tabăcării , fabrici de textile , de ciment şi de la industria chimică ( recent in India s-a constatat că sărurile de la tăbăcării dintr -un an de zile conţin aproximativ 400t de crom la un consum annual de 40.000t K 2Cr2O7 ).
Utilizare
Încă din veacul trecut s-a observat că adausurile de crom în oțel contribuie la creșterea caracteristicilor mecanice precum și a rezistenței la coroziune ale acestuia. Dar, influența favorabilă pe care o exercita cromul asupra oțelului nu a fost exploatată decât foarte puțin până în anii care au precedat primul razboi mondial, în prezent se poate spune că cromul constituie principalul element de aliere al oțelurilor. Oțelurile cu conținuturi mai scăzute de crom (0,3 —4%) posedă o duritate ridicată și o bună rezistență de rupere la tracțiune. Sunt mai multe procedee de a acoperi aliajele fierului, respectiv oțelul, cu un strat de crom prin galvanizare. Cromul și derivații sunt utilizați în: 1. cromarea dură, stratul de crom având o grosime de 1000 μm (utilizat în fabr icarea motoarelor) 2. cromarea decorativă stratul de crom având o grosime de < 1 μm (cu rol anticoroziv) 3. folosirea în amestec ca aliaj ca anticorosiv la piese metalice care sunt supuse la temperaturi ridicate. 4. utilizarea în calitate de catalizator, pentru accelerarea unor reacții chimice 5. folosirea cromitului la producerea și arderea cărămizilor 6. utilizare în colorarea verzuie a sticlei 7. folosirea cromaților ca pigment în fabricarea coloranților, sau la producerea benzilor magnetice de înregistrare acustică 8. utilizarea în laboratoare a bicromatului de potasiu ca detergent.
tabelul periodic
Proprietăți generale Nume, Simbol, Număr atomic Chrom, Cr, 24 metale Serie chimică 6, 4, d Grupă, Perioadă, Bloc 7.19 g/cm3 (293o K) Densitate, Duritate
Proprietăți atomice 51.9961 Masă atomică 140 (166) pm Rază atomică 127 pm Rază covalentă ? Rază van der Waals [Ar] 3d54s1 Configurație electronică 2, 8, 13, 1 e- pe nivel de energie 6, 3, 2 Număr de oxidare (Oxid) cubică Structură cristalină Proprietăți fizice solid Stare de agregare paramagnetic Prop. magnetice 2130 K (1857 °C) Punct de topire 2945 K (2672 °C Punct de fierbere 7,23 · 10−6 m3 /mol Volum molar 344,3 kJ/mol Energie de vaporizare 16,9 kJ/mol Energie de combinare 990 Pa la 2130 K Presiunea vaporilor 5940 m/s la 293,15 K Viteza sunetului Diverse Electronegativitate
Capacitate calorică Conductivitate electrică Conductibilitate termică
Potențial de ionizare
1,66 (Pauling-Skala) 450 J/(kg · K) 7,74 · 106 S/m 93,7 W/(m · K) 652,9 kJ/mol 1590,9 kJ/mol 2987 kJ/mol 4743 kJ/mol 6702 kJ/mol
Pulberea: Inflamabil - Dăunător sănătății
Cei mai stabili izotopi izo 52
Cr 53
Cr 54
Cr
SN
Semiviață
MD
83,789 % stabil 9,501 % stabil 2,365 % stabil Unități în SI și TPS.
ED MeV
PD
