Chrom

CHROM-A; M.[aus dem Griechischen chrōma – Farbe, Farbe]

1. Chemisches Element (Cr), ein Hartmetall mit stahlgrauer Farbe (wird zur Herstellung von Hartlegierungen und zur Beschichtung von Metallprodukten verwendet).

2. Weiches, dünnes Leder, gegerbt mit Salzen dieses Metalls. Stiefel aus Chrom.

3. Eine Art gelber Farbe, die aus Chromaten gewonnen wird.

◁ Chrome (siehe).

Chrom

(lat. Chrom), chemisches Element der Gruppe VI des Periodensystems. Benannt aus dem Griechischen. chrōma – Farbe, Farbe (aufgrund der hellen Farbe der Verbindungen). Bläulich-silbernes Metall; Dichte 7,19 g/cm 3, T Pl. 1890°C. Oxidiert nicht an der Luft. Die Hauptmineralien sind Chromspinelle. Chrom ist ein wesentlicher Bestandteil rostfreier, säurebeständiger, hitzebeständiger Stähle und einer Vielzahl anderer Legierungen (Nichrom, Chrom, Stellit). Wird zum Verchromen verwendet. Chromverbindungen sind Oxidationsmittel, anorganische Pigmente und Gerbstoffe.

CHROM

CHROM (lateinisch Chrom, vom griechischen Chrom – Farbe, Farbe; Chromverbindungen zeichnen sich durch eine breite Farbpalette aus), Cr (sprich „Chrom“), ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 24, Atomgewicht 51,9961. Befindet sich in der Gruppe VIB in der 4. Periode des Periodensystems der Elemente.
Natürliches Chrom besteht aus einer Mischung von vier stabilen Nukliden: 50 Cr (Mischungsgehalt 4,35 %), 52 Cr (83,79 %), 53 Cr (9,50 %) und 54 Cr (2,36 %). Konfiguration zweier äußerer elektronischer Schichten 3s 2 R 6 D 5 4s 1 . Die Oxidationsstufen reichen von 0 bis +6, die typischsten sind +3 (am stabilsten) und +6 (Wertigkeiten III und VI).
Neutraler Atomradius 0,127 nm, Ionenradius (Koordinationszahl 6): Cr 2+ 0,073 nm, Cr 3+ 0,0615 nm, Cr 4+ 0,055 nm, Cr 5+ 0,049 nm und Cr 6+ 0,044 nm. Die aufeinanderfolgenden Ionisierungsenergien betragen 6,766, 16,49, 30,96, 49,1, 69,3 und 90,6 eV. Elektronenaffinität 1,6 eV. Elektronegativität nach Pauling (cm. PAULING (Linus) 1,66.
Geschichte der Entdeckung
Im Jahr 1766 wurde in der Nähe von Jekaterinburg ein Mineral entdeckt, das „Sibirisches Rotblei“ genannt wurde: PbCrO 4. Der moderne Name ist Krokoit. Im Jahr 1797 gründete der französische Chemiker L. N. Vauquelin (cm. VAUCLIN (Louis Nicolas) isolierte daraus ein neues hochschmelzendes Metall (höchstwahrscheinlich erhielt Vauquelin Chromcarbid).
In der Natur sein
Der Gehalt in der Erdkruste beträgt 0,035 Gew.-%. Der Chromgehalt im Meerwasser beträgt 2·10 -5 mg/l. Chrom kommt praktisch nie in freier Form vor. Es ist Bestandteil von mehr als 40 verschiedenen Mineralien (Chromit FeCr 2 O 4, Volkonskoit, Uvarovit, Vokelenit usw.). Einige Meteoriten enthalten Chromsulfidverbindungen.
Quittung
Der industrielle Rohstoff für die Herstellung von Chrom und Chrombasislegierungen ist Chromit. Durch die Reduktion der Chromitschmelze mit Koks (Reduktionsmittel), Eisenerz und anderen Bestandteilen wird Ferrochrom mit einem Chromgehalt von bis zu 80 % (Gewichtsprozent) gewonnen.
Um reines metallisches Chrom zu erhalten, wird Chromit mit Soda und Kalkstein in Öfen gebrannt:
2Cr 2 O 3 + 2Na 2 CO 3 + 3O 2 = 4Na 2 CrO 4 + 4CO 2
Das resultierende Natriumchromat Na 2 CrO 4 wird mit Wasser ausgelaugt, die Lösung filtriert, eingedampft und mit Säure behandelt. In diesem Fall wandelt sich Na 2 CrO 4-Chromat in Na 2 Cr 2 O 7-Dichromat um:
2Na 2 CrO 4 + H 2 SO 4 = Na 2 Cr 2 O 7 + Na 2 SO 4 + H 2 O
Das resultierende Dichromat wird mit Schwefel reduziert:
Na 2 Cr 2 O 7 + 3S = Na 2 S + Cr 2 O 3 + 2SO 2,
Das resultierende reine Chrom(III)-oxid Cr 2 O 3 wird der Aluminothermie unterzogen:
Cr 2 O 3 + 2Al = Al 2 O 3 + 2Cr.
Silizium wird auch verwendet:
2Cr 2 O 3 + 3Si = 3SiO 2 + 4Cr
Um hochreines Chrom zu erhalten, wird technisches Chrom elektrochemisch von Verunreinigungen gereinigt.
Physikalische und chemische Eigenschaften
In seiner freien Form ist es ein bläulich-weißes Metall mit einem kubisch-raumzentrierten Gitter. A= 0,28845 nm. Bei einer Temperatur von 39°C geht es von einem paramagnetischen Zustand in einen antiferromagnetischen Zustand (Néel-Punkt) über. Schmelzpunkt 1890°C, Siedepunkt 2680°C. Dichte 7,19 kg/dm3.
Stabil an der Luft. Bei 300 °C verbrennt es zu grünem Chrom(III)-oxid Cr 2 O 3, das amphotere Eigenschaften besitzt. Durch das Verschmelzen von Cr 2 O 3 mit Alkalien werden Chromite erhalten:
Cr 2 O 3 + 2NaOH = 2NaCrO 2 + H 2 O
Unkalziniertes Chrom(III)-oxid löst sich leicht in alkalischen Lösungen und Säuren:
Cr 2 O 3 + 6HCl = 2CrCl 3 + 3H 2 O
Durch die thermische Zersetzung von Chromcarbonyl Cr(OH) 6 entsteht rotes basisches Chrom(II)-oxid CrO. Braunes oder gelbes Hydroxid Cr(OH) 2 mit schwach basischen Eigenschaften fällt aus, wenn Alkalien zu Lösungen von Chrom(II)-Salzen hinzugefügt werden.
Durch sorgfältige Zersetzung von Chrom(VI)-oxid CrO 3 unter hydrothermalen Bedingungen entsteht Chrom(IV)-dioxid CrO 2, das ferromagnetisch ist und metallische Leitfähigkeit aufweist.
Wenn konzentrierte Schwefelsäure mit Lösungen von Dichromaten reagiert, entstehen rote oder violett-rote Kristalle von Chrom(VI)-oxid CrO 3 . Ein typisches saures Oxid, das bei Wechselwirkung mit Wasser starke instabile Chromsäuren bildet: Chromsäure H 2 CrO 4 , Dichromsäure H 2 Cr 2 O 7 und andere.
Es sind Halogenide bekannt, die unterschiedlichen Oxidationsstufen von Chrom entsprechen. Es wurden Chromdihalogenide CrF 2, CrCl 2, CrBr 2 und CrI 2 sowie Trihalogenide CrF 3, CrCl 3, CrBr 3 und CrI 3 synthetisiert. Im Gegensatz zu ähnlichen Verbindungen von Aluminium und Eisen sind CrCl 3 -Trichlorid und Chromtribromid CrBr 3 jedoch nichtflüchtig.
Unter den Chromtetrahalogeniden ist CrF 4 stabil, Chromtetrachlorid CrCl 4 kommt nur in Dämpfen vor. Chromhexafluorid CrF 6 ist bekannt.
Chromoxyhalogenide CrO 2 F 2 und CrO 2 Cl 2 wurden erhalten und charakterisiert.
Verbindungen von Chrom mit Bor (Boride Cr 2 B, CrB, Cr 3 B 4, CrB 2, CrB 4 und Cr 5 B 3), mit Kohlenstoff (Carbide Cr 23 C 6, Cr 7 C 3 und Cr 3 C 2), wurden synthetisiert. mit Silizium (Silizide Cr 3 Si, Cr 5 Si 3 und CrSi) und Stickstoff (Nitride CrN und Cr 2 N).
Chrom(III)-Verbindungen sind in Lösungen am stabilsten. In dieser Oxidationsstufe entspricht Chrom sowohl der kationischen Form als auch den anionischen Formen, beispielsweise dem 3-Anion, das in einer alkalischen Umgebung vorliegt.
Bei der Oxidation von Chrom(III)-Verbindungen in alkalischem Medium entstehen Chrom(VI)-Verbindungen:
2Na 3 + 3H 2 O 2 = 2Na 2 CrO 4 + 2NaOH + 8H 2 O
Cr (VI) entspricht einer Reihe von Säuren, die nur in wässrigen Lösungen vorkommen: Chrom H 2 CrO 4 , Dichrom H 2 Cr 2 O 7 , Trichrom H 3 Cr 3 O 10 und andere, die Salze bilden - Chromate, Dichromate, Trichromate, usw. .
Je nach Säuregehalt der Umgebung wandeln sich die Anionen dieser Säuren leicht ineinander um. Wenn beispielsweise eine gelbe Lösung von Kaliumchromat K 2 CrO 4 angesäuert wird, entsteht orangefarbenes Kaliumdichromat K 2 Cr 2 O 7:
2K 2 CrO 4 + 2HCl = K 2 Cr 2 O 7 + 2KCl + H 2 O
Fügt man der orangefarbenen Lösung von K 2 Cr 2 O 7 jedoch eine Alkalilösung zu, so wird die Farbe wieder gelb, da erneut Kaliumchromat K 2 CrO 4 entsteht:
K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH = 2K 2 CrO 4 + H 2 O
Wenn einer gelben Lösung, die Chromationen enthält, eine Bariumsalzlösung zugesetzt wird, fällt ein gelber Niederschlag aus Bariumchromat BaCrO 4 aus:
Ba 2+ + CrO 4 2- = BaCrO 4
Chrom(III)-Verbindungen sind starke Oxidationsmittel, zum Beispiel:
K 2 Cr 2 O 7 + 14 HCl = 2CrCl 3 + 2KCl + 3Cl 2 + 7H 2 O
Anwendung
Der Einsatz von Chrom basiert auf seiner Hitzebeständigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit. Sie werden zur Herstellung von Legierungen verwendet: Edelstahl, Nichrom usw. Eine große Menge Chrom wird für dekorative korrosionsbeständige Beschichtungen verwendet. Chromverbindungen sind feuerbeständige Materialien. Chrom(III)-oxid ist ein grünes Farbpigment, das auch in Schleifmitteln (GOI-Pasten) enthalten ist. Der Farbumschlag bei der Reduktion von Chrom(VI)-Verbindungen wird zur schnellen Analyse des Alkoholgehalts in der Ausatemluft genutzt.
Das Cr 3+-Kation ist Teil des Kaliumchroms KCr(SO 4) 2 ·12H 2 O Alaun, das beim Gerben von Leder verwendet wird.
Physiologische Wirkung
Chrom gehört zu den biogenen Elementen und kommt ständig in den Geweben von Pflanzen und Tieren vor. Bei Tieren ist Chrom am Stoffwechsel von Lipiden, Proteinen (Teil des Enzyms Trypsin) und Kohlenhydraten beteiligt. Eine Verringerung des Chromgehalts in Nahrung und Blut führt zu einer Verringerung der Wachstumsrate und einem Anstieg des Cholesterins im Blut.
Chrommetall ist praktisch ungiftig, Chrommetallstaub reizt jedoch das Lungengewebe. Chrom(III)-Verbindungen verursachen Dermatitis. Chrom(VI)-Verbindungen führen zu verschiedenen Erkrankungen des Menschen, darunter auch Krebs. Die maximal zulässige Konzentration von Chrom(VI) in der Luft beträgt 0,0015 mg/m3.

Enzyklopädisches Wörterbuch. 2009 .

Synonyme:

Sehen Sie, was „Chrom“ in anderen Wörterbüchern ist:

Chrom- Chrom und... Russisches Rechtschreibwörterbuch

Chrom- Chrom/… Morphemisches Rechtschreibwörterbuch

- (von griech. chroma color, Farbe). Ein gräuliches Metall, das aus Chromerz gewonnen wird. Wörterbuch der Fremdwörter der russischen Sprache. Chudinov A.N., 1910. CHROM-Metall von gräulicher Farbe; in seiner reinen Form x. nicht benutzt; Verbindungen mit... Wörterbuch der Fremdwörter der russischen Sprache

CHROM- siehe CHROM (Cr). Chromverbindungen kommen im Abwasser vieler Industriebetriebe vor, die Chromsalze, Acetylen, Tannine, Anilin, Linoleum, Papier, Farben, Pestizide, Kunststoffe usw. herstellen. Dreiwertige Verbindungen kommen im Wasser vor... ... Fischkrankheiten: Ein Leitfaden

CHROME, ah, Ehemann. 1. Chemisches Element, hartes hellgrau glänzendes Metall. 2. Art der gelben Farbe (speziell). | adj. chromium, aya, oh (auf 1 Wert) und chrome, aya, oh. Chromstahl. Chromerz. II. CHROME, ah, Ehemann. Eine Art weiches, dünnes Leder. | adj... Ozhegovs erklärendes Wörterbuch

Chrom- a, m. Chrom m. Novolat. Chrom lat. Chroma gr. Farbstoff. 1. Chemisches Element ist ein hartes, silbriges Metall, das zur Herstellung harter Legierungen und zum Beschichten von Metallprodukten verwendet wird. BAS 1. Von Vauquelin entdecktes Metall... ... Historisches Wörterbuch der Gallizismen der russischen Sprache

CHROM- CHROME, Chrom (von der griechischen Chroma-Farbe), I-Symbol. SG, chem. Element mit at. Gewicht 52,01 (Isotope 50, 52, 53, 54); Seriennummer 24, für! nimmt einen Platz in der geraden Untergruppe VI der Gruppe j des Periodensystems ein. Verbindungen X. kommen häufig in der Natur vor... Große medizinische Enzyklopädie

- (lat. Chrom) Cr, chemisches Element der Gruppe VI des Periodensystems von Mendelejew, Ordnungszahl 24, Atommasse 51,9961. Name aus dem Griechischen. Chroma-Farbe, Farbe (aufgrund der hellen Farbe der Verbindung). Bläulich-silbriges Metall; Dichte 7,19… … Großes enzyklopädisches Wörterbuch

CHROME 1, a, m. Ozhegovs Erklärendes Wörterbuch. S.I. Ozhegov, N. Yu. Shvedova. 1949 1992 … Ozhegovs erklärendes Wörterbuch

CHROM 2, a, m. Eine Art weiches, dünnes Leder. Ozhegovs erklärendes Wörterbuch. S.I. Ozhegov, N. Yu. Shvedova. 1949 1992 … Ozhegovs erklärendes Wörterbuch

• Bezeichnung - Cr (Chrom);
• Zeitraum - IV;
• Gruppe - 6 (VIb);
• Atommasse - 51,9961;
• Ordnungszahl - 24;
• Atomradius = 130 pm;
• Kovalenter Radius = 118 pm;
• Elektronenverteilung - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 ;
• Schmelztemperatur = 1857°C;
• Siedepunkt = 2672°C;
• Elektronegativität (nach Pauling/nach Alpred und Rochow) = 1,66/1,56;
• Oxidationsstufe: +6, +3, +2, 0;
• Dichte (Anzahl) = 7,19 g/cm3;
• Molvolumen = 7,23 cm 3 /mol.

Chrom (Farbe, Farbe) wurde erstmals in der Goldlagerstätte Berezovsky (Mittlerer Ural) gefunden, die ersten Erwähnungen stammen aus dem Jahr 1763; in seinem Werk „Die ersten Grundlagen der Metallurgie“ nennt M. V. Lomonosov es „rotes Bleierz“.

Reis. Struktur des Chromatoms.

Die elektronische Konfiguration des Chromatoms ist 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 (siehe Elektronische Struktur von Atomen). An der Bildung chemischer Bindungen mit anderen Elementen können 1 Elektron auf der äußeren 4s-Ebene + 5 Elektronen der 3d-Unterebene (insgesamt 6 Elektronen) beteiligt sein, daher kann Chrom in Verbindungen Oxidationsstufen von +6 bis +1 annehmen (Am häufigsten sind +6, +3, +2). Chrom ist ein chemisch inaktives Metall, es reagiert nur bei hohen Temperaturen mit einfachen Stoffen.

Physikalische Eigenschaften von Chrom:

• bläulich-weißes Metall;
• sehr hartes Metall (in Gegenwart von Verunreinigungen);
• zerbrechlich, wenn n. j.;
• Kunststoff (in seiner reinen Form).

Chemische Eigenschaften von Chrom

• bei t=300°C reagiert mit Sauerstoff:
  4Cr + 3O 2 = 2Cr 2 O 3;
• bei t>300°C reagiert es mit Halogenen unter Bildung von Halogenidgemischen;
• reagiert bei t>400°C mit Schwefel zu Sulfiden:
  Cr + S = CrS;
• Bei t=1000°C reagiert fein gemahlenes Chrom mit Stickstoff unter Bildung von Chromnitrid (einem Halbleiter mit hoher chemischer Stabilität):
  2Cr + N 2 = 2CrN;
• reagiert mit verdünnter Salz- und Schwefelsäure unter Freisetzung von Wasserstoff:
  Cr + 2HCl = CrCl 2 + H 2;
  Cr + H 2 SO 4 = CrSO 4 + H 2;
• Warme konzentrierte Salpeter- und Schwefelsäure lösen Chrom.

Mit konzentrierter Schwefel- und Salpetersäure bei Nr. Chrom reagiert nicht und Chrom löst sich auch nicht in Königswasser; bemerkenswert ist, dass reines Chrom auch mit verdünnter Schwefelsäure nicht reagiert; der Grund für dieses Phänomen ist noch nicht geklärt. Bei längerer Lagerung in konzentrierter Salpetersäure wird Chrom mit einem sehr dichten Oxidfilm überzogen (passiviert) und reagiert nicht mehr mit verdünnten Säuren.

Chromverbindungen

Oben wurde bereits gesagt, dass die „beliebtesten“ Oxidationsstufen von Chrom +2 (CrO, Cr(OH) 2), +3 (Cr 2 O 3, Cr(OH) 3), +6 (CrO 3, H 2) sind CrO 4 ).

Chrome ist Chromophor, also ein Element, das der Substanz, in der es enthalten ist, Farbe verleiht. Beispielsweise ergibt Chrom in der Oxidationsstufe +3 eine purpurrote oder grüne Farbe (Rubin, Spinell, Smaragd, Granat); in der Oxidationsstufe +6 - gelb-orange Farbe (Krokoit).

Zu den Chromophoren zählen neben Chrom auch Eisen, Nickel, Titan, Vanadium, Mangan, Kobalt, Kupfer – allesamt D-Elemente.

Die Farbe üblicher Verbindungen, die Chrom enthalten:

• Chrom in der Oxidationsstufe +2:
  • Chromoxid CrO – rot;
  • Chromfluorid CrF 2 - blaugrün;
  • Chromchlorid CrCl 2 – hat keine Farbe;
  • Chrombromid CrBr 2 – hat keine Farbe;
  • Chromiodid CrI 2 - rotbraun.
• Chrom in der Oxidationsstufe +3:
  • Cr 2 O 3 - grün;
  • CrF 3 - hellgrün;
  • CrCl 3 - violett-rot;
  • CrBr 3 – dunkelgrün;
  • CrI 3 - schwarz.
• Chrom in der Oxidationsstufe +6:
  • CrO 3 – rot;
  • Kaliumchromat K 2 CrO 4 – zitronengelb;
  • Ammoniumchromat (NH 4) 2 CrO 4 - goldgelb;
  • Calciumchromat CaCrO 4 - gelb;
  • Bleichromat PbCrO 4 - hellbraun-gelb.

Chromoxide:

• Cr +2 O – basisches Oxid;
• Cr 2 +3 O 3 – amphoteres Oxid;
• Cr +6 O 3 - saures Oxid.

Chromhydroxide:

• ".

  Anwendung von Chrom

  • als Legierungszusatz beim Schmelzen hitzebeständiger und korrosionsbeständiger Legierungen;
  • zum Verchromen von Metallprodukten, um ihnen eine hohe Korrosionsbeständigkeit, Abriebfestigkeit und ein schönes Aussehen zu verleihen;
  • Chrom-30- und Chrom-90-Legierungen werden in Plasmabrennerdüsen und in der Luftfahrtindustrie verwendet.

Chrom (Cr) ist ein Element mit der Ordnungszahl 24 und der Atommasse 51,996 einer sekundären Untergruppe der sechsten Gruppe der vierten Periode des Periodensystems der chemischen Elemente von D. I. Mendelejew. Chrom ist ein hartes Metall mit einer bläulich-weißen Farbe. Hat eine hohe chemische Beständigkeit. Bei Raumtemperatur ist Cr wasser- und luftbeständig. Dieses Element ist eines der wichtigsten Metalle, die beim industriellen Legieren von Stählen verwendet werden. Chromverbindungen haben leuchtende Farben in verschiedenen Farben, weshalb sie ihren Namen haben. Denn aus dem Griechischen übersetzt bedeutet „Chrom“ „Farbe“.

Es sind 24 Chromisotope von 42Cr bis 66Cr bekannt. Stabile natürliche Isotope sind 50Cr (4,31 %), 52Cr (87,76 %), 53Cr (9,55 %) und 54Cr (2,38 %). Von den sechs künstlichen radioaktiven Isotopen ist 51Cr das wichtigste mit einer Halbwertszeit von 27,8 Tagen. Es wird als Isotopenindikator verwendet.

Anders als die Metalle der Antike (Gold, Silber, Kupfer, Eisen, Zinn und Blei) hat Chrom seinen eigenen „Entdecker“. Im Jahr 1766 wurde in der Nähe von Jekaterinburg ein Mineral gefunden, das „Sibirisches Rotblei“ genannt wurde – PbCrO4. Im Jahr 1797 entdeckte L. N. Vauquelin das Element Nr. 24 im Mineral Krokoit, einem natürlichen Bleichromat. Ungefähr zur gleichen Zeit (1798) entdeckten die deutschen Wissenschaftler M. G. Klaproth und Lowitz unabhängig von Vauquelin Chrom in einer Probe eines schweren schwarzen Minerals ( es war Chromit FeCr2O4), gefunden im Ural. Später im Jahr 1799 entdeckte F. Tassert ein neues Metall in demselben Mineral, das im Südosten Frankreichs gefunden wurde. Es wird angenommen, dass es Tassert war, dem es als erster gelang, relativ reines Metallchrom zu gewinnen.

Metallisches Chrom wird zum Verchromen verwendet und ist außerdem einer der wichtigsten Bestandteile von legierten Stählen (insbesondere rostfreien Stählen). Darüber hinaus hat Chrom in einer Reihe anderer Legierungen (säurebeständige und hitzebeständige Stähle) Anwendung gefunden. Denn die Einführung dieses Metalls in Stahl erhöht dessen Korrosionsbeständigkeit sowohl in wässrigen Umgebungen bei normalen Temperaturen als auch in Gasen bei erhöhten Temperaturen. Chromstähle zeichnen sich durch eine erhöhte Härte aus. Chrom wird bei der Thermochrombeschichtung verwendet, einem Verfahren, bei dem die Schutzwirkung von Cr auf der Bildung eines dünnen, aber dauerhaften Oxidfilms auf der Oberfläche des Stahls beruht, der die Wechselwirkung des Metalls mit der Umgebung verhindert.

Auch Chromverbindungen sind weit verbreitet; Chromite werden erfolgreich in der Feuerfestindustrie eingesetzt: Offenherdöfen und andere metallurgische Geräte werden mit Magnesit-Chromit-Steinen ausgekleidet.

Chrom gehört zu den biogenen Elementen, die ständig im Gewebe von Pflanzen und Tieren vorkommen. Pflanzen enthalten Chrom in ihren Blättern, wo es in Form eines niedermolekularen Komplexes vorliegt, der nicht mit subzellulären Strukturen verbunden ist. Bisher konnten Wissenschaftler die Notwendigkeit dieses Elements für Pflanzen nicht nachweisen. Bei Tieren ist Cr jedoch am Stoffwechsel von Lipiden, Proteinen (Teil des Enzyms Trypsin) und Kohlenhydraten (einem Strukturbestandteil des glukoseresistenten Faktors) beteiligt. Es ist bekannt, dass an biochemischen Prozessen nur dreiwertiges Chrom beteiligt ist. Wie die meisten anderen wichtigen Nährstoffe gelangt Chrom über die Nahrung in den tierischen oder menschlichen Körper. Eine Abnahme dieses Mikroelements im Körper führt zu einem langsameren Wachstum, einem starken Anstieg des Cholesterinspiegels im Blut und einer Abnahme der Empfindlichkeit des peripheren Gewebes gegenüber Insulin.

Gleichzeitig ist Chrom in reiner Form sehr giftig – Cr-Metallstaub reizt das Lungengewebe, Chrom(III)-Verbindungen verursachen Dermatitis. Chrom(VI)-Verbindungen führen zu verschiedenen Erkrankungen des Menschen, darunter auch Krebs.

Biologische Eigenschaften

Chrom ist ein wichtiges biogenes Element, das sicherlich in den Geweben von Pflanzen, Tieren und Menschen vorkommt. Der durchschnittliche Gehalt dieses Elements in Pflanzen beträgt 0,0005 %, und fast alles davon reichert sich in den Wurzeln an (92-95 %), der Rest ist in den Blättern enthalten. Höhere Pflanzen vertragen Konzentrationen dieses Metalls über 3∙10-4 mol/l nicht. Bei Tieren beträgt der Chromgehalt Zehntausendstel bis Zehnmillionstel Prozent. Aber im Plankton ist der Chromakkumulationskoeffizient erstaunlich – 10.000–26.000. Im erwachsenen menschlichen Körper liegt der Cr-Gehalt zwischen 6 und 12 mg. Darüber hinaus ist der physiologische Bedarf des Menschen an Chrom nicht ganz genau ermittelt. Es hängt maßgeblich von der Ernährung ab – bei zuckerreicher Nahrung erhöht sich der Bedarf des Körpers an Chrom. Es wird allgemein angenommen, dass ein Mensch etwa 20–300 µg dieses Elements pro Tag benötigt. Wie andere biogene Elemente kann sich Chrom im Körpergewebe, insbesondere im Haar, anreichern. In ihnen gibt der Chromgehalt den Grad der Versorgung des Körpers mit diesem Metall an. Leider erschöpfen sich mit zunehmendem Alter die „Chromreserven“ im Gewebe, mit Ausnahme der Lunge.

Chrom ist am Stoffwechsel von Lipiden, Proteinen (im Enzym Trypsin enthalten) und Kohlenhydraten (ist ein Strukturbestandteil des glukoseresistenten Faktors) beteiligt. Dieser Faktor sorgt für die Interaktion zellulärer Rezeptoren mit Insulin und reduziert so den Bedarf des Körpers daran. Der Glukosetoleranzfaktor (GTF) verstärkt die Wirkung von Insulin in allen Stoffwechselprozessen, an denen es beteiligt ist. Darüber hinaus ist Chrom an der Regulierung des Cholesterinstoffwechsels beteiligt und aktiviert bestimmte Enzyme.

Die Hauptquelle für Chrom bei Tieren und Menschen ist die Nahrung. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die Konzentration von Chrom in pflanzlichen Lebensmitteln deutlich geringer ist als in tierischen Lebensmitteln. Die reichhaltigsten Chromquellen sind Bierhefe, Fleisch, Leber, Hülsenfrüchte und ganze unverarbeitete Körner. Eine Verringerung des Gehalts dieses Metalls in Nahrung und Blut führt zu einer Verringerung der Wachstumsrate, einem Anstieg des Cholesterins im Blut und einer Verringerung der Empfindlichkeit des peripheren Gewebes gegenüber Insulin (diabetesähnlicher Zustand). Darüber hinaus steigt das Risiko, an Arteriosklerose und Störungen der höheren Nervenaktivität zu erkranken.

Doch selbst bei Konzentrationen von Bruchteilen eines Milligramms pro Kubikmeter in der Atmosphäre wirken alle Chromverbindungen toxisch auf den Körper. Vergiftungen mit Chrom und seinen Verbindungen kommen bei deren Herstellung, im Maschinenbau, in der Metallurgie und in der Textilindustrie häufig vor. Der Grad der Toxizität von Chrom hängt von der chemischen Struktur seiner Verbindungen ab – Dichromate sind giftiger als Chromate, Cr+6-Verbindungen sind giftiger als Cr+2- und Cr+3-Verbindungen. Anzeichen einer Vergiftung sind Trockenheitsgefühl und Schmerzen in der Nasenhöhle, Halsschmerzen, Atembeschwerden, Husten und ähnliche Symptome. Bei einem leichten Überschuss an Chromdämpfen oder -staub verschwinden die Vergiftungserscheinungen bald nach Arbeitsende in der Werkstatt. Bei längerem, ständigem Kontakt mit Chromverbindungen treten Anzeichen einer chronischen Vergiftung auf – Schwäche, ständige Kopfschmerzen, Gewichtsverlust, Dyspepsie. Es beginnen Funktionsstörungen des Magen-Darm-Trakts, der Bauchspeicheldrüse und der Leber. Es entwickeln sich Bronchitis, Asthma bronchiale und Pneumosklerose. Es treten Hautkrankheiten auf - Dermatitis, Ekzeme. Darüber hinaus sind Chromverbindungen gefährliche Karzinogene, die sich im Körpergewebe ansammeln und Krebs verursachen können.

Zur Vorbeugung von Vergiftungen gehören regelmäßige ärztliche Untersuchungen des Personals, das mit Chrom und seinen Verbindungen arbeitet; Installation von Lüftungs-, Staubunterdrückungs- und Staubsammelgeräten; Verwendung persönlicher Schutzausrüstung (Atemschutzmasken, Handschuhe) durch Arbeitnehmer.

Die Wurzel „Chrom“ in ihrem Begriff „Farbe“, „Farbe“, ist Teil vieler Wörter, die in den unterschiedlichsten Bereichen verwendet werden: Wissenschaft, Technologie und sogar Musik. So viele Namen von Fotofilmen enthalten diese Wurzel: „orthochrome“, „panchrome“, „isopanchrome“ und andere. Das Wort Chromosom setzt sich aus zwei griechischen Wörtern zusammen: chromo und soma. Wörtlich kann dies mit „bemalter Körper“ oder „bemalter Körper“ übersetzt werden. Das Strukturelement eines Chromosoms, das in der Interphase des Zellkerns durch Chromosomenverdopplung entsteht, wird „Chromatid“ genannt. „Chromatin“ ist eine Substanz der Chromosomen, die sich in den Zellkernen pflanzlicher und tierischer Zellen befindet und intensiv mit Kernfarbstoffen gefärbt ist. „Chromatophoren“ sind Pigmentzellen bei Tieren und Menschen. In der Musik wird der Begriff der „chromatischen Tonleiter“ verwendet. „Khromka“ ist eine Art russisches Akkordeon. In der Optik gibt es die Begriffe „chromatische Aberration“ und „chromatische Polarisation“. „Chromatographie“ ist eine physikalisch-chemische Methode zur Trennung und Analyse von Stoffgemischen. „Chromoskop“ ist ein Gerät zum Erhalten eines Farbbildes durch optische Kombination von zwei oder drei farbgetrennten fotografischen Bildern, die durch speziell ausgewählte Filter unterschiedlicher Farbe beleuchtet werden.

Am giftigsten ist Chrom(VI)-oxid CrO3; es gehört zur Gefahrenklasse I. Tödliche Dosis für den Menschen (oral) 0,6 g. Ethylalkohol entzündet sich bei Kontakt mit frisch zubereitetem CrO3!

Die gebräuchlichste Edelstahlsorte enthält 18 % Cr, 8 % Ni und etwa 0,1 % C. Sie weist eine ausgezeichnete Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit auf und behält ihre Festigkeit bei hohen Temperaturen. Aus diesem Stahl wurden die Bleche hergestellt, die für den Bau der Skulpturengruppe von V.I. verwendet wurden. Mukhina „Arbeiterin und Kollektivbauerin“.

Ferrochrom, das in der metallurgischen Industrie zur Herstellung von Chromstählen verwendet wird, war Ende des 19. Jahrhunderts von sehr schlechter Qualität. Dies ist auf den geringen Chromgehalt zurückzuführen – nur 7-8 %. Damals wurde es „tasmanisches Gusseisen“ genannt, da das ursprüngliche Eisen-Chrom-Erz aus Tasmanien importiert wurde.

Es wurde bereits erwähnt, dass Chromalaun zum Gerben von Leder verwendet wird. Dadurch entstand das Konzept der „Chrom“-Stiefel. Mit Chromverbindungen gegerbtes Leder erhält Glanz, Glanz und Festigkeit.

Viele Labore verwenden eine „Chrommischung“ – eine Mischung aus einer gesättigten Kaliumdichromatlösung mit konzentrierter Schwefelsäure. Es wird zum Entfetten der Oberflächen von Laborglasgeräten aus Glas und Stahl verwendet. Es oxidiert Fett und entfernt seine Reste. Gehen Sie vorsichtig mit dieser Mischung um, da es sich um eine Mischung aus einer starken Säure und einem starken Oxidationsmittel handelt!

Heutzutage wird Holz immer noch als Baumaterial verwendet, da es kostengünstig und einfach zu verarbeiten ist. Es hat aber auch viele negative Eigenschaften – Anfälligkeit für Brände, Pilzkrankheiten, die es zerstören. Um all diese Probleme zu vermeiden, wird Holz mit speziellen Verbindungen imprägniert, die Chromate und Dichromate sowie Zinkchlorid, Kupfersulfat, Natriumarsenat und einige andere Substanzen enthalten. Dank solcher Zusammensetzungen erhöht Holz seine Widerstandsfähigkeit gegen Pilze und Bakterien sowie gegen offenes Feuer.

Chrome hat im Druckbereich eine besondere Nische besetzt. Im Jahr 1839 wurde entdeckt, dass mit Natriumbichromat imprägniertes Papier plötzlich braun wurde, wenn es hellem Licht ausgesetzt wurde. Dann stellte sich heraus, dass sich Bichromatbeschichtungen auf Papier nach der Belichtung nicht in Wasser auflösen, sondern bei Benetzung einen bläulichen Farbton annehmen. Drucker machten sich diese Eigenschaft zunutze. Das gewünschte Muster wurde auf einer Platte mit einer kolloidalen Beschichtung, die Dichromat enthielt, fotografiert. Die beleuchteten Bereiche lösten sich beim Waschen nicht auf, die unbelichteten Bereiche lösten sich auf und es blieb ein Muster auf der Platte zurück, von dem gedruckt werden konnte.

Geschichte

Die Geschichte der Entdeckung des Elements Nr. 24 begann im Jahr 1761, als in der Berezovsky-Mine (am östlichen Fuß des Uralgebirges) in der Nähe von Jekaterinburg ein ungewöhnliches rotes Mineral gefunden wurde, das, wenn es zu Staub zermahlen wurde, eine gelbe Farbe ergab. Der Fund gehörte dem St. Petersburger Universitätsprofessor Johann Gottlob Lehmann. Fünf Jahre später lieferte der Wissenschaftler die Proben an die Stadt St. Petersburg, wo er eine Reihe von Experimenten damit durchführte. Insbesondere behandelte er die ungewöhnlichen Kristalle mit Salzsäure, wodurch ein weißer Niederschlag entstand, in dem sich Blei befand. Basierend auf den gewonnenen Ergebnissen gab Lehman dem Mineral den Namen Sibirisches Rotblei. Dies ist die Geschichte der Entdeckung von Krokoit (von griechisch „krokos“ – Safran) – einem natürlichen Bleichromat PbCrO4.

Peter Simon Pallas, ein deutscher Naturforscher und Reisender, war an diesem Fund interessiert und organisierte und leitete eine Expedition der St. Petersburger Akademie der Wissenschaften ins Herz Russlands. Im Jahr 1770 erreichte die Expedition den Ural und besuchte die Berezovsky-Mine, wo Proben des untersuchten Minerals entnommen wurden. So beschreibt es der Reisende selbst: „Dieses erstaunliche rote Bleimineral kommt in keiner anderen Lagerstätte vor. Wenn es zu Pulver gemahlen wird, wird es gelb und kann in künstlerischen Miniaturen verwendet werden.“ Das deutsche Unternehmen überwand alle Schwierigkeiten beim Abbau und der Lieferung von Krokoit nach Europa. Obwohl diese Arbeiten mindestens zwei Jahre dauerten, fuhren bald die Kutschen adliger Herren aus Paris und London mit fein gemahlenem Krokoit bemalt. Die Sammlungen der mineralogischen Museen vieler Universitäten der Alten Welt wurden mit den besten Exemplaren dieses Minerals aus den Tiefen Russlands bereichert. Allerdings konnten europäische Wissenschaftler die Zusammensetzung des mysteriösen Minerals nicht herausfinden.

Dies dauerte dreißig Jahre, bis 1796 eine Probe sibirischer Bleirote in die Hände von Nicolas Louis Vauquelin, Professor für Chemie an der Pariser Mineralogischen Schule, fiel. Nach der Analyse des Krokoits fand der Wissenschaftler darin nichts außer Eisen-, Blei- und Aluminiumoxiden. Anschließend behandelte Vauquelin Krokoit mit einer Kalilösung (K2CO3) und isolierte nach der Ausfällung eines weißen Bleicarbonatniederschlags eine gelbe Lösung eines unbekannten Salzes. Nach einer Reihe von Experimenten zur Behandlung des Minerals mit Salzen verschiedener Metalle isolierte der Professor mithilfe von Salzsäure eine Lösung aus „roter Bleisäure“ – Chromoxid und Wasser (Chromsäure kommt nur in verdünnten Lösungen vor). Durch Eindampfen dieser Lösung erhielt er rubinrote Kristalle (Chromsäureanhydrid). Weiteres Erhitzen der Kristalle in einem Graphittiegel in Gegenwart von Kohle ergab viele verschmolzene graue nadelförmige Kristalle – ein neues, bisher unbekanntes Metall. Die nächste Versuchsreihe zeigte die hohe Feuerfestigkeit des resultierenden Elements und seine Beständigkeit gegenüber Säuren. Die Pariser Akademie der Wissenschaften war sofort Zeuge der Entdeckung; auf Drängen seiner Freunde gab der Wissenschaftler dem neuen Element den Namen Chrom (von griechisch „Farbe“, „Farbe“) aufgrund der Vielfalt der Farbtöne der Verbindungen es bildet. In seinen weiteren Arbeiten stellte Vauquelin selbstbewusst fest, dass die smaragdgrüne Farbe einiger Edelsteine ​​sowie natürlicher Beryllium- und Aluminiumsilikate durch die Beimischung von Chromverbindungen in ihnen erklärt wird. Ein Beispiel ist der Smaragd, ein grüner Beryll, bei dem Aluminium teilweise durch Chrom ersetzt ist.

Es ist klar, dass Vauquelin kein reines Metall, höchstwahrscheinlich seine Karbide, erhalten hat, was durch die nadelförmige Form hellgrauer Kristalle bestätigt wird. Reines Chrommetall wurde später wahrscheinlich im Jahr 1800 von F. Tassert gewonnen.

Unabhängig von Vauquelin wurde Chrom 1798 von Klaproth und Lowitz entdeckt.

In der Natur sein

Im Erdinneren ist Chrom ein recht häufiges Element, obwohl es nicht in freier Form vorkommt. Sein Clarke-Gehalt (durchschnittlicher Gehalt in der Erdkruste) beträgt 8,3,10-3 % oder 83 g/t. Die Verteilung unter den Rassen ist jedoch ungleichmäßig. Dieses Element ist vor allem für den Erdmantel charakteristisch; Tatsache ist, dass ultramafische Gesteine ​​(Peridotite), die in ihrer Zusammensetzung vermutlich dem Mantel unseres Planeten ähneln, am reichsten an Chrom sind: 2 · 10-1 % oder 2 kg/t. In solchen Gesteinen bildet Cr massive und verstreute Erze, mit denen die Bildung der größten Vorkommen dieses Elements verbunden ist. Auch in Grundgesteinen (Basalte etc.) ist der Chromgehalt hoch und liegt bei 2 10-2 % bzw. 200 g/t. In sauren Gesteinen kommt viel weniger Cr vor: 2,5 · 10-3 %, Sedimentgesteine ​​(Sandsteine) - 3,5 · 10-3 %, Schiefer enthalten auch Chrom - 9 · 10-3 %.

Daraus lässt sich schließen, dass Chrom ein typisches lithophiles Element ist und fast vollständig in tiefen Mineralien im Erdinneren enthalten ist.

Es gibt drei Hauptchrommineralien: Magnochromit (Mn, Fe)Cr2O4, Chromopicotit (Mg, Fe)(Cr, Al)2O4 und Aluminochromit (Fe, Mg)(Cr, Al)2O4. Diese Mineralien haben einen einzigen Namen – Chromspinell und die allgemeine Formel (Mg, Fe)O (Cr, Al, Fe)2O3. Sie sind optisch nicht zu unterscheiden und werden fälschlicherweise „Chromite“ genannt. Ihre Zusammensetzung ist variabel. Der Gehalt der wichtigsten Komponenten variiert (Gewichts-%): Cr2O3 von 10,5 bis 62,0; Al2O3 von 4 bis 34,0; Fe2O3 von 1,0 bis 18,0; FeO von 7,0 bis 24,0; MgO von 10,5 bis 33,0; SiO2 von 0,4 bis 27,0; TiO2-Verunreinigungen bis zu 2; V2O5 bis 0,2; ZnO bis 5; MnO bis 1. Einige Chromerze enthalten 0,1–0,2 g/t Platingruppenelemente und bis zu 0,2 g/t Gold.

Neben verschiedenen Chromiten ist Chrom Bestandteil einer Reihe anderer Mineralien – Chromvesuvian, Chromchlorit, Chromturmalin, Chromglimmer (Fuchsit), Chromgranat (Uvarovit) usw., die häufig Erze begleiten, aber nicht von industrieller Bedeutung sind Bedeutung. Chrom ist ein relativ schwacher aquatischer Migrant. Unter exogenen Bedingungen wandert Chrom wie Eisen in Form von Suspensionen und kann in Tonen ausfallen. Die mobilste Form sind Chromate.

Von praktischer Bedeutung ist vielleicht nur Chromit FeCr2O4, das zu Spinellen gehört – isomorphen Mineralien des kubischen Systems mit der allgemeinen Formel MO Me2O3, wobei M ein zweiwertiges Metallion und Me ein dreiwertiges Metallion ist. Neben Spinellen kommt Chrom in vielen, viel selteneren Mineralien vor, zum Beispiel in Melanochroit 3PbO 2Cr2O3, Vokelenit 2(Pb,Cu)CrO4(Pb,Cu)3(PO4)2, Tarapacait K2CrO4, Ditzeit CaIO3 CaCrO4 und anderen.

Chromite kommen normalerweise in Form körniger Massen schwarzer Farbe vor, seltener in Form oktaedrischer Kristalle, haben einen metallischen Glanz und kommen in Form kontinuierlicher Massen vor.

Ende des 20. Jahrhunderts beliefen sich die (identifizierten) Chromreserven in fast fünfzig Ländern der Welt mit Vorkommen dieses Metalls auf 1674 Millionen Tonnen. Die Spitzenposition nimmt die Republik Südafrika ein - 1050 Millionen Tonnen, wo die wichtigsten sind Beitrag wird vom Bushveld-Komplex geleistet (ca. 1000 Millionen Tonnen). Den zweiten Platz bei den Chromressourcen belegt Kasachstan, wo in der Region Aktobe (Kempirsay-Massiv) sehr hochwertiges Erz abgebaut wird. Auch andere Länder verfügen über Reserven dieses Elements. Türkei (in Guleman), Philippinen auf der Insel Luzon, Finnland (Kemi), Indien (Sukinda) usw.

Unser Land verfügt über eigene erschlossene Chromvorkommen im Ural (Donskoje, Saranowskoje, Khalilovskoje, Alapaevskoje und viele andere). Darüber hinaus waren zu Beginn des 19. Jahrhunderts die Uralvorkommen die Hauptquellen für Chromerze. Erst 1827 entdeckte der Amerikaner Isaac Tison ein großes Chromerzvorkommen an der Grenze zwischen Maryland und Pennsylvania und übernahm damit für viele Jahre das Bergbaumonopol. Im Jahr 1848 wurden in der Türkei, in der Nähe von Bursa, Vorkommen von hochwertigem Chromit entdeckt, und bald (nach der Erschöpfung des Vorkommens in Pennsylvania) übernahm dieses Land die Rolle des Monopolisten. Dies dauerte bis 1906, als in Südafrika und Indien reiche Chromitvorkommen entdeckt wurden.

Anwendung

Der Gesamtverbrauch an reinem Chrommetall beträgt heute etwa 15 Millionen Tonnen. Die Produktion von elektrolytischem Chrom – dem reinsten – macht 5 Millionen Tonnen aus, was einem Drittel des Gesamtverbrauchs entspricht.

Chrom wird häufig zum Legieren von Stählen und Legierungen verwendet, um ihnen Korrosions- und Hitzebeständigkeit zu verleihen. Bei der Herstellung solcher „Superlegierungen“ werden mehr als 40 % des entstehenden Reinmetalls verbraucht. Die bekanntesten Widerstandslegierungen sind Nichrom mit einem Cr-Gehalt von 15–20 %, hitzebeständige Legierungen – 13–60 % Cr, rostfreie Legierungen – 18 % Cr und Kugellagerstähle 1 % Cr. Der Zusatz von Chrom zu herkömmlichen Stählen verbessert deren physikalische Eigenschaften und macht das Metall anfälliger für Wärmebehandlungen.

Metallisches Chrom wird zum Verchromen verwendet – dabei wird eine dünne Chromschicht auf die Oberfläche von Stahllegierungen aufgetragen, um die Korrosionsbeständigkeit dieser Legierungen zu erhöhen. Die Chrombeschichtung widersteht perfekt der Einwirkung von feuchter Luft, salziger Seeluft, Wasser, Salpetersäure und den meisten organischen Säuren. Solche Beschichtungen haben zwei Zwecke: schützend und dekorativ. Die Schutzschichten haben eine Dicke von ca. 0,1 mm, werden direkt auf das Produkt aufgetragen und verleihen ihm eine erhöhte Verschleißfestigkeit. Dekorative Beschichtungen haben einen ästhetischen Wert; sie werden auf eine Schicht aus einem anderen Metall (Kupfer oder Nickel) aufgetragen, die eigentlich eine Schutzfunktion erfüllt. Die Dicke einer solchen Beschichtung beträgt nur 0,0002–0,0005 mm.

Chromverbindungen werden auch in verschiedenen Bereichen aktiv eingesetzt.

Das wichtigste Chromerz – Chromit FeCr2O4 – wird bei der Herstellung von feuerfesten Materialien verwendet. Magnesit-Chromit-Steine ​​sind chemisch passiv und hitzebeständig; sie können plötzlichen, wiederholten Temperaturänderungen standhalten, weshalb sie in den Strukturen der Bögen von Offenherdöfen und im Arbeitsraum anderer metallurgischer Geräte und Strukturen verwendet werden.

Die Härte von Chrom(III)-oxidkristallen - Cr2O3 ist vergleichbar mit der Härte von Korund, was ihre Verwendung in den Zusammensetzungen von Schleif- und Läpppasten gewährleistet, die im Maschinenbau, in der Schmuck-, Optik- und Uhrenindustrie verwendet werden. Es wird auch als Katalysator für die Hydrierung und Dehydrierung bestimmter organischer Verbindungen verwendet. Cr2O3 wird in der Malerei als grünes Pigment und zum Einfärben von Glas verwendet.

Kaliumchromat - K2CrO4 wird beim Gerben von Leder, als Beizmittel in der Textilindustrie, bei der Herstellung von Farbstoffen und beim Wachsbleichen verwendet.

Kaliumdichromat (chromisch) – K2Cr2O7 wird auch zum Gerben von Leder, als Beizmittel zum Färben von Stoffen und als Korrosionsinhibitor für Metalle und Legierungen verwendet. Wird bei der Herstellung von Streichhölzern und für Laborzwecke verwendet.

Chrom(II)-chlorid CrCl2 ist ein sehr starkes, selbst durch Luftsauerstoff leicht oxidierbares Reduktionsmittel, das in der Gasanalyse zur quantitativen Absorption von O2 eingesetzt wird. Darüber hinaus wird es in begrenztem Umfang bei der Herstellung von Chrom durch Elektrolyse geschmolzener Salze und Chromatometrie verwendet.

Chrom-Kalium-Alaun K2SO4.Cr2(SO4)3 24H2O wird hauptsächlich in der Textilindustrie zum Gerben von Leder verwendet.

Wasserfreies Chromchlorid CrCl3 wird zum Aufbringen von Chrombeschichtungen auf die Oberfläche von Stählen durch chemische Gasphasenabscheidung verwendet und ist Bestandteil einiger Katalysatoren. CrCl3-Hydrate sind ein Beizmittel zum Färben von Stoffen.

Aus Bleichromat PbCrO4 werden verschiedene Farbstoffe hergestellt.

Eine Natriumdichromatlösung wird zum Reinigen und Ätzen der Oberfläche von Stahldraht vor dem Verzinken sowie zum Aufhellen von Messing verwendet. Chromsäure wird aus Natriumdichromat gewonnen, das als Elektrolyt bei der Verchromung von Metallteilen verwendet wird.

Produktion

In der Natur kommt Chrom hauptsächlich in Form von Chromeisenerz FeO∙Cr2O3 vor; bei der Reduktion mit Kohle entsteht eine Legierung aus Chrom und Eisen – Ferrochrom, die direkt in der metallurgischen Industrie bei der Herstellung von Chromstählen verwendet wird . Der Chromgehalt in dieser Zusammensetzung erreicht 80 % (nach Gewicht).

Durch die Reduktion von Chrom(III)-oxid mit Kohle soll kohlenstoffreiches Chrom gewonnen werden, das für die Herstellung von Speziallegierungen notwendig ist. Der Prozess wird in einem Elektrolichtbogenofen durchgeführt.

Um reines Chrom zu erhalten, wird zunächst Chrom(III)-oxid hergestellt und anschließend aluminothermisch reduziert. Dabei wird zunächst eine Mischung aus pulverförmigen oder in Form von Aluminiumspänen (Al) und einer Ladung Chromoxid (Cr2O3) auf eine Temperatur von 500-600 °C erhitzt. Anschließend wird die Reduktion mit einer Mischung aus Barium eingeleitet Peroxid mit Aluminiumpulver oder durch Zünden eines Teils der Ladung und anschließendes Hinzufügen des restlichen Teils. Bei diesem Prozess ist es wichtig, dass die entstehende Wärmeenergie ausreicht, um das Chrom zu schmelzen und von der Schlacke zu trennen.

Cr2O3 + 2Al = 2Cr + 2Al2O3

Das so gewonnene Chrom enthält eine gewisse Menge an Verunreinigungen: Eisen 0,25–0,40 %, Schwefel 0,02 %, Kohlenstoff 0,015–0,02 %. Der Reinstoffgehalt beträgt 99,1–99,4 %. Dieses Chrom ist zerbrechlich und lässt sich leicht zu Pulver zermahlen.

Die Realität dieser Methode wurde bereits 1859 von Friedrich Wöhler bewiesen und demonstriert. Im industriellen Maßstab wurde die aluminothermische Reduktion von Chrom erst möglich, nachdem ein Verfahren zur Herstellung von billigem Aluminium verfügbar wurde. Goldschmidt war der erste, der eine sichere Methode zur Regulierung des stark exothermen (und damit explosiven) Reduktionsprozesses entwickelte.

Wenn es darum geht, hochreines Chrom zu gewinnen, greift die Industrie auf elektrolytische Verfahren zurück. Die Elektrolyse erfolgt mit einer Mischung aus Chromsäureanhydrid, Chromoammoniumalaun oder Chromsulfat mit verdünnter Schwefelsäure. Während des Elektrolyseprozesses auf Kathoden aus Aluminium oder Edelstahl abgeschiedenes Chrom enthält gelöste Gase als Verunreinigungen. Durch Hochtemperaturreinigung (1500–1700 °C) im Wasserstoffstrom und Vakuumentgasung kann eine Reinheit von 99,90–99,995 % erreicht werden. Fortschrittliche elektrolytische Chromraffinierungstechniken entfernen Schwefel, Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff aus dem Rohprodukt.

Darüber hinaus ist es möglich, Cr-Metall durch Elektrolyse von CrCl3- oder CrF3-Schmelzen in einer Mischung mit Kalium-, Calcium- und Natriumfluoriden bei einer Temperatur von 900 ° C in einer Argonumgebung zu gewinnen.

Die Möglichkeit einer elektrolytischen Methode zur Gewinnung von reinem Chrom wurde 1854 von Bunsen nachgewiesen, indem er eine wässrige Lösung von Chromchlorid einer Elektrolyse unterzog.

Die Industrie nutzt auch ein silikothermisches Verfahren zur Herstellung von reinem Chrom. Dabei wird Chrom durch Silizium aus Oxid reduziert:

2Cr2O3 + 3Si + 3CaO = 4Cr + 3CaSiO3

Chrom wird in Lichtbogenöfen silikothermisch erschmolzen. Durch die Zugabe von Branntkalk können Sie feuerfestes Siliziumdioxid in niedrig schmelzende Calciumsilikatschlacke umwandeln. Die Reinheit von silikothermischem Chrom entspricht in etwa der von aluminothermischem Chrom, allerdings ist der Siliziumgehalt naturgemäß etwas höher und der Aluminiumgehalt etwas niedriger.

Cr kann auch durch die Reduktion von Cr2O3 mit Wasserstoff bei 1500° C, die Reduktion von wasserfreiem CrCl3 mit Wasserstoff, Alkali- oder Erdalkalimetallen, Magnesium und Zink gewonnen werden.

Um Chrom zu gewinnen, versuchten sie auch, andere Reduktionsmittel zu verwenden – Kohlenstoff, Wasserstoff, Magnesium. Allerdings sind diese Methoden nicht weit verbreitet.

Das Van-Arkel-Kuchman-De-Boer-Verfahren nutzt die Zersetzung von Chrom(III)-iodid an einem auf 1100 °C erhitzten Draht und die Abscheidung von reinem Metall darauf.

Physikalische Eigenschaften

Chrom ist ein hartes, sehr schweres, feuerfestes, formbares Metall von stahlgrauer Farbe. Reines Chrom ist ziemlich plastisch, kristallisiert in einem raumzentrierten Gitter, a = 2,885 Å (bei einer Temperatur von 20 °C). Bei einer Temperatur von etwa 1830 °C besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit der Umwandlung in eine Modifikation mit einem flächenzentrierten Gitter, a = 3,69 Å. Atomradius 1,27 Å; Ionenradien von Cr2+ 0,83 Å, Cr3+ 0,64 Å, Cr6+ 0,52 Å.

Der Schmelzpunkt von Chrom hängt direkt von seiner Reinheit ab. Daher ist die Bestimmung dieses Indikators für reines Chrom eine sehr schwierige Aufgabe – schließlich kann bereits ein geringer Gehalt an Stickstoff- oder Sauerstoffverunreinigungen den Wert des Schmelzpunkts erheblich verändern. Viele Forscher beschäftigen sich seit Jahrzehnten mit diesem Thema und haben Ergebnisse erhalten, die weit voneinander entfernt sind: von 1513 bis 1920 °C. Früher wurde allgemein angenommen, dass dieses Metall bei einer Temperatur von 1890 °C schmilzt, aber moderne Forschungen weisen auf eine Temperatur hin von 1907 °C siedet Chrom bei Temperaturen über 2500 °C – die Daten schwanken auch: von 2199 °C bis 2671 °C. Die Dichte von Chrom ist geringer als die von Eisen; sie beträgt 7,19 g/cm3 (bei einer Temperatur von 200° C).

Chrom hat alle grundlegenden Eigenschaften von Metallen – es leitet Wärme gut, sein Widerstand gegenüber elektrischem Strom ist sehr gering, wie die meisten Metalle hat Chrom einen charakteristischen Glanz. Darüber hinaus weist dieses Element eine sehr interessante Eigenschaft auf: Tatsache ist, dass sein Verhalten bei einer Temperatur von 37 °C nicht erklärt werden kann – es kommt zu einer starken Änderung vieler physikalischer Eigenschaften, diese Änderung ist abrupter Natur. Chrom beginnt wie ein kranker Mensch bei einer Temperatur von 37° C zu wirken: Die innere Reibung von Chrom erreicht ein Maximum, der Elastizitätsmodul sinkt auf Minimalwerte. Der Wert der elektrischen Leitfähigkeit springt, die thermoelektromotorische Kraft und der Längenausdehnungskoeffizient ändern sich ständig. Wissenschaftler können dieses Phänomen noch nicht erklären.

Die spezifische Wärmekapazität von Chrom beträgt 0,461 kJ/(kg.K) oder 0,11 cal/(g °C) (bei einer Temperatur von 25 °C); Wärmeleitfähigkeitskoeffizient 67 W/(m·K) oder 0,16 cal/(cm·s·°C) (bei einer Temperatur von 20 °C). Thermischer Längenausdehnungskoeffizient 8,24 · 10-6 (bei 20 °C). Chrom hat bei einer Temperatur von 20 °C einen spezifischen elektrischen Widerstand von 0,414 μΩ·m und sein thermischer elektrischer Widerstandskoeffizient im Bereich von 20–600 °C beträgt 3,01 · 10–3.

Es ist bekannt, dass Chrom sehr empfindlich gegenüber Verunreinigungen ist – kleinste Anteile anderer Elemente (Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff) können Chrom sehr spröde machen. Ohne diese Verunreinigungen ist es äußerst schwierig, Chrom zu gewinnen. Aus diesem Grund wird dieses Metall nicht für strukturelle Zwecke verwendet. Aber in der Metallurgie wird es aktiv als Legierungsmaterial verwendet, da seine Zugabe zur Legierung den Stahl hart und verschleißfest macht, denn Chrom ist das härteste aller Metalle – es schneidet Glas wie Diamant! Die Brinellhärte von hochreinem Chrom beträgt 7–9 Mn/m2 (70–90 kgf/cm2). Feder-, Feder-, Werkzeug-, Stempel- und Kugellagerstähle sind mit Chrom legiert. In ihnen (mit Ausnahme von Kugellagerstählen) ist neben Mangan, Molybdän, Nickel und Vanadium auch Chrom enthalten. Der Zusatz von Chrom zu herkömmlichen Stählen (bis zu 5 % Cr) verbessert deren physikalische Eigenschaften und macht das Metall anfälliger für Wärmebehandlung.

Chrom ist antiferromagnetisch, spezifische magnetische Suszeptibilität 3,6 · 10-6. Elektrischer Widerstand 12,710-8 Ohm. Der Temperaturkoeffizient der linearen Ausdehnung von Chrom beträgt 6,210-6. Die Verdampfungswärme dieses Metalls beträgt 344,4 kJ/mol.

Chrom ist korrosionsbeständig in Luft und Wasser.

Chemische Eigenschaften

Chrom ist chemisch gesehen recht inert, was durch das Vorhandensein eines dauerhaften dünnen Oxidfilms auf seiner Oberfläche erklärt wird. Cr oxidiert an der Luft nicht, auch nicht in Gegenwart von Feuchtigkeit. Beim Erhitzen erfolgt die Oxidation ausschließlich an der Metalloberfläche. Bei 1200 °C wird der Film zerstört und die Oxidation erfolgt viel schneller. Bei 2000 °C verbrennt Chrom zu grünem Chrom(III)-oxid Cr2O3, das amphotere Eigenschaften besitzt. Durch die Verschmelzung von Cr2O3 mit Alkalien erhält man Chromite:

Cr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + H2O

Unkalziniertes Chrom(III)-oxid löst sich leicht in alkalischen Lösungen und Säuren:

Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O

In Verbindungen weist Chrom hauptsächlich die Oxidationsstufen Cr+2, Cr+3, Cr+6 auf. Am stabilsten sind Cr+3 und Cr+6. Es gibt auch einige Verbindungen, in denen Chrom die Oxidationsstufen Cr+1, Cr+4, Cr+5 aufweist. Chromverbindungen haben eine sehr unterschiedliche Farbe: Weiß, Blau, Grün, Rot, Lila, Schwarz und viele andere.

Chrom reagiert leicht mit verdünnten Lösungen von Salz- und Schwefelsäure unter Bildung von Chromchlorid und -sulfat und setzt Wasserstoff frei:

Cr + 2HCl = CrCl2 + H2

Königswasser und Salpetersäure passivieren Chrom. Darüber hinaus löst sich durch Salpetersäure passiviertes Chrom in verdünnter Schwefel- und Salzsäure auch nach längerem Kochen in ihren Lösungen nicht auf, es kommt jedoch irgendwann zu einer Auflösung, begleitet von heftigem Schäumen aus dem freigesetzten Wasserstoff. Dieser Vorgang erklärt sich aus der Tatsache, dass Chrom von einem passiven in einen aktiven Zustand übergeht, in dem das Metall nicht durch einen Schutzfilm geschützt ist. Wird während des Auflösungsprozesses erneut Salpetersäure zugegeben, kommt die Reaktion außerdem zum Stillstand, da Chrom erneut passiviert wird.

Unter normalen Bedingungen reagiert Chrom mit Fluor unter Bildung von CrF3. Bei Temperaturen über 600° C kommt es zur Wechselwirkung mit Wasserdampf, das Ergebnis dieser Wechselwirkung ist Chrom(III)-oxid Cr2O3:

4Cr + 3O2 = 2Cr2O3

Cr2O3 sind grüne Mikrokristalle mit einer Dichte von 5220 kg/m3 und einem hohen Schmelzpunkt (2437° C). Chrom(III)-oxid weist amphotere Eigenschaften auf, ist jedoch sehr inert und in wässrigen Säuren und Laugen schwer löslich. Chrom(III)-oxid ist ziemlich giftig. Bei Hautkontakt kann es zu Ekzemen und anderen Hauterkrankungen kommen. Daher ist beim Arbeiten mit Chrom(III)-oxid unbedingt die Verwendung persönlicher Schutzausrüstung erforderlich.

Neben dem Oxid sind weitere Verbindungen mit Sauerstoff bekannt: CrO, CrO3, indirekt gewonnen. Die größte Gefahr geht vom eingeatmeten Oxidaerosol aus, das schwere Erkrankungen der oberen Atemwege und der Lunge verursacht.

Chrom bildet mit sauerstoffhaltigen Bestandteilen eine Vielzahl von Salzen.

Chrom ist ein Übergangsmetall, das aufgrund seiner Festigkeit und Hitze- und Korrosionsbeständigkeit häufig in der Industrie eingesetzt wird. Dieser Artikel vermittelt Ihnen einen Einblick in einige der wichtigen Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten dieses Übergangsmetalls.

Chrom gehört zur Kategorie der Übergangsmetalle. Es ist ein hartes, aber sprödes stahlgraues Metall mit der Ordnungszahl 24. Dieses glänzende Metall gehört zur Gruppe 6 des Periodensystems und wird mit dem Symbol „Cr“ bezeichnet.

Der Name Chrom leitet sich vom griechischen Wort chromia ab, was Farbe bedeutet.

Getreu seinem Namen bildet Chrom mehrere intensiv gefärbte Verbindungen. Heutzutage wird praktisch das gesamte kommerziell genutzte Chrom aus dem Erz Eisenchromit oder Chromoxid (FeCr2O4) gewonnen.

Eigenschaften von Chrom

• Chrom ist das am häufigsten vorkommende Element in der Erdkruste, kommt jedoch nie in reiner Form vor. Hauptsächlich aus Minen wie Chromitminen gewonnen.

• Chrom schmilzt bei einer Temperatur von 2180 K oder 3465 °F und der Siedepunkt liegt bei 2944 K oder 4840 °F. sein Atomgewicht beträgt 51,996 g/mol und auf der Mohs-Skala beträgt es 5,5.

• Chrom kommt in vielen Oxidationsstufen vor, beispielsweise +1, +2, +3, +4, +5 und +6, wobei +2, +3 und +6 am häufigsten vorkommen, sowie +1, +4 , A +5 ist eine seltene Oxidation. Der Oxidationszustand +3 ist der stabilste Zustand von Chrom. Chrom(III) kann durch Auflösen von elementarem Chrom in Salz- oder Schwefelsäure hergestellt werden.

• Dieses Metallelement ist für seine einzigartigen magnetischen Eigenschaften bekannt. Bei Raumtemperatur weist es eine antiferromagnetische Ordnung auf, die sich bei anderen Metallen bei relativ niedrigen Temperaturen zeigt.

• Beim Antiferromagnetismus lagern sich benachbarte Ionen, die sich wie Magnete verhalten, durch ein Material an entgegengesetzte oder antiparallele Mechanismen an. Dadurch ist das von den magnetischen Atomen oder Ionen erzeugte Magnetfeld in eine Richtung ausgerichtet und hebt die Ausrichtung der magnetischen Atome oder Ionen in die entgegengesetzte Richtung auf, sodass das Material keine starken externen Magnetfelder aufweist.

• Bei Temperaturen über 38 °C wird Chrom paramagnetisch, d. h. es wird von einem von außen angelegten Magnetfeld angezogen. Mit anderen Worten: Chrom wird bei Temperaturen über 38 °C von einem externen Magnetfeld angezogen.

• Chrom unterliegt keiner Wasserstoffversprödung, d. h. es wird nicht spröde, wenn es atomarem Wasserstoff ausgesetzt wird. Bei Einwirkung von Stickstoff verliert es jedoch seine Plastizität und wird spröde.

• Chrom ist äußerst korrosionsbeständig. Bei Kontakt mit Luftsauerstoff bildet sich auf der Oberfläche eines Metalls ein dünner schützender Oxidfilm. Diese Schicht verhindert die Diffusion von Sauerstoff in das Grundmaterial und schützt es so vor weiterer Korrosion. Dieser Vorgang wird Passivierung genannt, die Passivierung mit Chrom verleiht Säurebeständigkeit.

• Es gibt drei Hauptisotope von Chrom: 52Cr, 53Cr und 54Cr, von denen 52CR das häufigste Isotop ist. Chrom reagiert mit den meisten Säuren, jedoch nicht mit Wasser. Bei Raumtemperatur reagiert es mit Sauerstoff zu Chromoxid.

Anwendung

Edelstahlproduktion

Aufgrund seiner Härte und Korrosionsbeständigkeit ist Chrom vielseitig einsetzbar. Es wird hauptsächlich in drei Branchen eingesetzt: Metallurgie, Chemie und Feuerfestindustrie. Es wird häufig zur Herstellung von Edelstahl verwendet, da es Korrosion verhindert. Heute ist es ein sehr wichtiges Legierungsmaterial für Stähle. Es wird auch zur Herstellung von Nichrom verwendet, das aufgrund seiner Fähigkeit, hohen Temperaturen standzuhalten, in Widerstandsheizelementen verwendet wird.

Oberflächenbeschichtung

Auch saures Chromat oder Dichromat wird zur Beschichtung von Oberflächen verwendet. Dies geschieht in der Regel durch ein galvanisches Verfahren, bei dem eine dünne Chromschicht auf eine Metalloberfläche aufgetragen wird. Eine weitere Methode ist die Verchromung, bei der mit Chromaten eine Schutzschicht auf bestimmte Metalle wie Aluminium (Al), Cadmium (CD), Zink (Zn), Silber und auch Magnesium (MG) aufgebracht wird.

Holzkonservierung und Gerbung von Leder

Chrom(VI)-Salze sind giftig und werden daher verwendet, um Holz vor Beschädigung und Zerstörung durch Pilze, Insekten und Termiten zu schützen. Chrom(III), insbesondere Chromalaun oder Kaliumsulfat, wird in der Lederindustrie verwendet, da es zur Stabilisierung des Leders beiträgt.

Farbstoffe und Pigmente

Chrom wird auch zur Herstellung von Pigmenten oder Farbstoffen verwendet. Chromgelb und Bleichromat wurden früher häufig als Pigmente verwendet. Aufgrund von Umweltbedenken ging seine Verwendung deutlich zurück und wurde schließlich durch Blei- und Chrompigmente ersetzt. Andere Pigmente basieren auf Chrom, rotem Chrom und grünem Chromoxid, einer Mischung aus Gelb und Preußischblau. Chromoxid wird verwendet, um Glas eine grünliche Farbe zu verleihen.

Synthese künstlicher Rubine

Smaragde verdanken ihren grünen Farbton dem Chrom. Chromoxid wird auch zur Herstellung synthetischer Rubine verwendet. Natürliche Rubine sind Korund- oder Aluminiumoxidkristalle, die durch das Vorhandensein von Chrom einen roten Farbton annehmen. Synthetische oder künstlich hergestellte Rubine werden durch Dotieren von synthetischen Korundkristallen mit Chrom(III) hergestellt.

Biologische Funktionen

Chrom (III) oder dreiwertiges Chrom ist im menschlichen Körper essentiell, jedoch in sehr geringen Mengen. Es wird angenommen, dass es eine wichtige Rolle im Fett- und Zuckerstoffwechsel spielt. Es wird derzeit in vielen Nahrungsergänzungsmitteln verwendet, die angeblich mehrere gesundheitliche Vorteile haben. Dies ist jedoch ein umstrittenes Thema. Die biologische Rolle von Chrom wurde nicht ausreichend untersucht und viele Experten glauben, dass es für Säugetiere nicht wichtig ist, während andere es als essentiellen Mikronährstoff für den Menschen betrachten.

Andere Verwendungszwecke

Der hohe Schmelzpunkt und die Hitzebeständigkeit machen Chrom zu einem idealen feuerfesten Material. Es findet Anwendung in Hochöfen, Zementöfen und Metallöfen. Viele Chromverbindungen werden als Katalysatoren für die Kohlenwasserstoffverarbeitung verwendet. Chrom(IV) wird zur Herstellung von Magnetbändern für Audio- und Videokassetten verwendet.

Sechswertiges Chrom oder Chrom(VI) wird als giftiger und mutagener Stoff bezeichnet, und Chrom(IV) ist für seine krebserregenden Eigenschaften bekannt. Chromatsalz löst bei manchen Menschen auch allergische Reaktionen aus. Aufgrund von Gesundheits- und Umweltbedenken wurden in verschiedenen Teilen der Welt einige Einschränkungen für die Verwendung von Chromverbindungen erlassen.

Aufgrund der Tatsache, dass es hervorragende Korrosionsschutzeigenschaften aufweist. Die Verchromung schützt jede andere Legierung vor Rost. Darüber hinaus verleiht die Legierung von Stählen mit Chrom ihnen die gleiche Korrosionsbeständigkeit, die für das Metall selbst charakteristisch ist.

Lassen Sie uns heute über die technischen und Oxidationseigenschaften des Chrommaterials sprechen. Die wichtigsten amphoteren und reduzierenden Eigenschaften sowie die Metallproduktion werden ebenfalls beeinflusst. Außerdem erfahren wir, welchen Einfluss Chrom auf die Eigenschaften von Stahl hat.

Chrom ist ein Metall der Periode 4 der Gruppe 6 der sekundären Untergruppe. Ordnungszahl 24, Atommasse - 51,996. Es ist ein hartes Metall mit einer silbrig-bläulichen Farbe. In reiner Form ist es formbar und zäh, doch schon geringste Beimischungen von Stickstoff oder Kohlenstoff verleihen ihm Sprödigkeit und Härte.

Chrom wird aufgrund der Farbe seines Hauptminerales Chrom-Eisen-Erz oft als Eisenmetall eingestuft. Seinen Namen erhielt es jedoch vom griechischen „Farbe“, „Farbe“, dank seiner Verbindungen: Metallsalze und -oxide mit unterschiedlichem Oxidationsgrad werden in allen Farben des Regenbogens bemalt.

• Unter normalen Bedingungen ist Chrom inert und reagiert nicht mit Sauerstoff, Stickstoff oder Wasser.
• An der Luft wird es sofort passiviert – es wird mit einem dünnen Oxidfilm bedeckt, der den Zugang von Sauerstoff zum Metall vollständig blockiert. Aus dem gleichen Grund interagiert der Stoff nicht mit Schwefel- und Salpetersäure.
• Beim Erhitzen wird das Metall aktiv und reagiert mit Wasser, Sauerstoff, Säuren und Laugen.

Es zeichnet sich durch ein kubisch raumzentriertes Gitter aus. Es gibt keine Phasenübergänge. Bei einer Temperatur von 1830 °C ist ein Übergang zu einem flächenzentrierten Gitter möglich.

Allerdings weist Chrom eine interessante Anomalie auf. Bei einer Temperatur von 37 °C ändern sich einige physikalische Eigenschaften des Metalls stark: Der elektrische Widerstand und der Längenausdehnungskoeffizient ändern sich, der Elastizitätsmodul sinkt auf ein Minimum und die innere Reibung nimmt zu. Dies ist auf die Passage des Néel-Punktes zurückzuführen: Bei dieser Temperatur ändert die Substanz ihre antiferromagnetischen Eigenschaften in paramagnetische, was einen Übergang erster Ebene darstellt und eine starke Volumenzunahme bedeutet.

Die chemischen Eigenschaften von Chrom und seinen Verbindungen werden in diesem Video beschrieben:

Chemische und physikalische Eigenschaften von Chrom

Schmelz- und Siedepunkte

Die physikalischen Eigenschaften eines Metalls werden durch Verunreinigungen so stark beeinflusst, dass es sich als schwierig erwiesen hat, selbst den Schmelzpunkt zu bestimmen.

• Nach modernen Messungen wird ein Schmelzpunkt von 1907 °C angenommen. Das Metall ist eine feuerfeste Substanz.
• Der Siedepunkt liegt bei 2671 °C.

Nachfolgend geben wir eine allgemeine Beschreibung der physikalischen und magnetischen Eigenschaften von Chrommetall.

Allgemeine Eigenschaften und Eigenschaften von Chrom

Physikalische Eigenschaften

Chrom ist eines der stabilsten aller Refraktärmetalle.

• Die Dichte unter normalen Bedingungen beträgt 7200 kg/Kubikmeter. m, das ist weniger als .
• Die Härte auf der Mohs-Skala beträgt 5, auf der Brinell-Skala 7–9 Mn/m2. Chrom ist nach Uran, Iridium, Wolfram und Beryllium das härteste bekannte Metall.
• Der Elastizitätsmodul bei 20 °C beträgt 294 GPa. Das ist ein eher moderater Wert.

Aufgrund seiner Struktur – einem raumzentrierten Gitter – hat Chrom eine Eigenschaft wie die Temperatur der spröd-duktilen Periode. Bei diesem Metall ist dieser Wert jedoch stark vom Reinheitsgrad abhängig und liegt zwischen -50 und +350 °C. In der Praxis weist kristallisiertes Chrom keine Duktilität auf, nach dem Weichglühen und Formen wird sie jedoch duktil formbar.

Auch die Festigkeit des Metalls erhöht sich bei der Kaltumformung. Auch Legierungszusätze steigern diese Qualität deutlich.

Thermophysikalische Eigenschaften

Refraktärmetalle weisen in der Regel eine hohe Wärmeleitfähigkeit und dementsprechend einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Chrom unterscheidet sich jedoch deutlich in seinen Eigenschaften.

Am Néel-Punkt macht der Wärmeausdehnungskoeffizient einen starken Sprung und steigt dann mit zunehmender Temperatur merklich weiter an. Bei 29 °C (vor dem Sprung) beträgt der Wert des Koeffizienten 6,2 · 10-6 m/(m K).

Die Wärmeleitfähigkeit folgt dem gleichen Muster: Am Néel-Punkt sinkt sie, wenn auch nicht so stark, und nimmt mit steigender Temperatur ab.

• Unter normalen Bedingungen beträgt die Wärmeleitfähigkeit des Stoffes 93,7 W/(m·K).
• Die spezifische Wärmekapazität beträgt unter gleichen Bedingungen 0,45 J/(g K).

Elektrische Eigenschaften

Trotz des atypischen „Verhaltens“ der Wärmeleitfähigkeit ist Chrom in diesem Parameter nach Silber und Gold einer der besten Stromleiter.

• Bei normaler Temperatur beträgt die elektrische Leitfähigkeit des Metalls 7,9 · 106 1/(Ohm·m).
• Elektrischer Widerstand – 0,127 (Ohm mm2)/m.

Bis zum Néel-Punkt – 38 °C – ist der Stoff antiferromagnetisch, d. h. unter dem Einfluss eines Magnetfeldes und in dessen Abwesenheit treten keine magnetischen Eigenschaften auf. Oberhalb von 38 °C wird Chrom paramagnetisch: Unter dem Einfluss eines äußeren Magnetfelds zeigt es magnetische Eigenschaften.

Toxizität

In der Natur kommt Chrom nur in gebundener Form vor, sodass ein Eintrag von reinem Chrom in den menschlichen Körper ausgeschlossen ist. Allerdings ist bekannt, dass Metallstaub das Lungengewebe reizt und nicht über die Haut aufgenommen wird. Das Metall selbst ist nicht giftig, das Gleiche gilt jedoch nicht für seine Verbindungen.

• Dreiwertiges Chrom erscheint während seiner Verarbeitung in der Umgebung. Es kann jedoch auch als Teil eines Nahrungsergänzungsmittels in den menschlichen Körper gelangen – Chrompicolinat, das in Programmen zur Gewichtsreduktion eingesetzt wird. Als Mikroelement ist das dreiwertige Metall an der Glukosesynthese beteiligt und essentiell. Ein Überschuss davon stellt nach Forschungsergebnissen keine gewisse Gefahr dar, da es nicht von den Darmwänden aufgenommen wird. Es kann sich jedoch im Körper ansammeln.
• Sechswertige Chromverbindungen mehr als 100- bis 1000-fach giftig. Es kann bei der Herstellung von Chromaten, beim Verchromen von Gegenständen und bei einigen Schweißvorgängen in den Körper gelangen. Verbindungen des sechswertigen Elements sind starke Oxidationsmittel. Im Magen-Darm-Trakt kommt es zu Magen- und Darmblutungen, ggf. mit Darmperforation. Die Stoffe werden kaum über die Haut aufgenommen, wirken aber stark ätzend – Verbrennungen, Entzündungen und Geschwüre sind möglich.

Chrom ist ein zwingendes Legierungselement bei der Herstellung rostfreier und hitzebeständiger Werkstoffe. Seine Fähigkeit, Korrosion zu widerstehen und diese Eigenschaft auf Legierungen zu übertragen, bleibt die begehrteste Eigenschaft des Metalls.

Die chemischen Eigenschaften von Chromverbindungen und ihre Redoxeigenschaften werden in diesem Video besprochen: