El cromo (Cr) es un elemento con número atómico 24 y masa atómica 51,996 de un subgrupo secundario del sexto grupo del cuarto período del sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev. El cromo es un metal duro de color blanco azulado. Tiene alta resistencia química. A temperatura ambiente, el Cr es resistente al agua y al aire. Este elemento es uno de los metales más importantes utilizados en la aleación industrial de aceros. Los compuestos de cromo tienen colores brillantes de varios colores, de ahí su nombre. De hecho, en la traducción del griego "cromo" significa "pintura".
Hay 24 isótopos conocidos de cromo, desde 42Cr hasta 66Cr. Los isótopos naturales estables son 50Cr (4,31%), 52Cr (87,76%), 53Cr (9,55%) y 54Cr (2,38%). De los seis isótopos radiactivos artificiales, el más importante es el 51Cr con una vida media de 27,8 días. Se utiliza como indicador de isótopos.
A diferencia de los metales de la antigüedad (oro, plata, cobre, hierro, estaño y plomo), el cromo tiene su propio “descubridor”. En 1766, se encontró un mineral en las cercanías de Ekaterimburgo, que se llamó "plomo rojo siberiano": PbCrO4. En 1797, L. N. Vauquelin descubrió el elemento número 24 en el mineral crocoita, un cromato de plomo natural. Casi al mismo tiempo (1798), independientemente de Vauquelin, los científicos alemanes M. G. Klaproth y Lowitz descubrieron cromo en una muestra de mineral negro pesado (. era cromita FeCr2O4), encontrada en los Urales. Más tarde, en 1799, F. Tassert descubrió un nuevo metal en el mismo mineral encontrado en el sureste de Francia. Se cree que fue Tassert quien logró por primera vez obtener cromo metálico relativamente puro.
El cromo metálico se utiliza para el cromado y también como uno de los componentes más importantes de los aceros aleados (en particular, los aceros inoxidables). Además, el cromo ha encontrado aplicación en otras aleaciones (aceros resistentes a los ácidos y al calor). Al fin y al cabo, la introducción de este metal en el acero aumenta su resistencia a la corrosión tanto en ambientes acuosos a temperaturas normales como en gases a temperaturas elevadas. Los aceros al cromo se caracterizan por una mayor dureza. El cromo se utiliza en el termocromado, proceso en el que el efecto protector del Cr se debe a la formación de una fina pero duradera película de óxido en la superficie del acero, que impide la interacción del metal con el medio ambiente.
Los compuestos de cromo también se utilizan ampliamente; las cromitas se utilizan con éxito en la industria refractaria: los hornos de hogar abierto y otros equipos metalúrgicos están revestidos con ladrillos de magnesita y cromita.
El cromo es uno de los elementos biogénicos que se incluyen constantemente en los tejidos de plantas y animales. Las plantas contienen cromo en sus hojas, donde está presente en forma de un complejo de bajo peso molecular no asociado a estructuras subcelulares. Hasta ahora los científicos no han podido demostrar la necesidad de este elemento para las plantas. Sin embargo, en los animales, el Cr participa en el metabolismo de los lípidos, las proteínas (parte de la enzima tripsina) y los carbohidratos (un componente estructural del factor resistente a la glucosa). Se sabe que sólo el cromo trivalente participa en los procesos bioquímicos. Como la mayoría de los demás nutrientes importantes, el cromo ingresa al cuerpo animal o humano a través de los alimentos. Una disminución de este microelemento en el cuerpo provoca un crecimiento más lento, un fuerte aumento de los niveles de colesterol en sangre y una disminución de la sensibilidad de los tejidos periféricos a la insulina.
Al mismo tiempo, el cromo en su forma pura es muy tóxico: el polvo de metal Cr irrita el tejido pulmonar y los compuestos de cromo (III) provocan dermatitis. Los compuestos de cromo (VI) provocan diversas enfermedades humanas, incluido el cáncer.
Propiedades biológicas
El cromo es un elemento biogénico importante, que ciertamente se encuentra en los tejidos de plantas, animales y humanos. El contenido medio de este elemento en las plantas es del 0,0005%, y casi todo se acumula en las raíces (92-95%), el resto está contenido en las hojas. Las plantas superiores no toleran concentraciones de este metal superiores a 3∙10-4 mol/l. En los animales, el contenido de cromo oscila entre diezmilésimas y diezmillonésimas de porcentaje. Pero en el plancton, el coeficiente de acumulación de cromo es sorprendente: 10.000-26.000. En un cuerpo humano adulto, el contenido de Cr oscila entre 6 y 12 mg. Además, la necesidad fisiológica de cromo para los seres humanos no se ha establecido con precisión. Depende en gran medida de la dieta: al ingerir alimentos con alto contenido de azúcar, aumenta la necesidad de cromo del cuerpo. En general, se acepta que una persona necesita aproximadamente entre 20 y 300 mcg de este elemento por día. Al igual que otros elementos biogénicos, el cromo puede acumularse en los tejidos corporales, especialmente en el cabello. Es en ellos donde el contenido de cromo indica el grado de aporte del cuerpo a este metal. Desafortunadamente, con la edad, las "reservas" de cromo en los tejidos se agotan, a excepción de los pulmones.
El cromo participa en el metabolismo de los lípidos, las proteínas (presentes en la enzima tripsina) y los carbohidratos (es un componente estructural del factor resistente a la glucosa). Este factor asegura la interacción de los receptores celulares con la insulina, reduciendo así la necesidad del cuerpo. El factor de tolerancia a la glucosa (GTF) potencia la acción de la insulina en todos los procesos metabólicos que la involucran. Además, el cromo participa en la regulación del metabolismo del colesterol y es un activador de determinadas enzimas.
La principal fuente de cromo en animales y humanos son los alimentos. Los científicos han descubierto que la concentración de cromo en los alimentos vegetales es significativamente menor que en los alimentos animales. Las fuentes más ricas en cromo son la levadura de cerveza, la carne, el hígado, las legumbres y los cereales integrales sin procesar. Una disminución del contenido de este metal en los alimentos y la sangre provoca una disminución de la tasa de crecimiento, un aumento del colesterol en sangre y una disminución de la sensibilidad de los tejidos periféricos a la insulina (estado similar a la diabetes). Además, aumenta el riesgo de desarrollar aterosclerosis y trastornos de la mayor actividad nerviosa.
Sin embargo, incluso en concentraciones de una fracción de miligramo por metro cúbico en la atmósfera, todos los compuestos de cromo tienen un efecto tóxico en el organismo. El envenenamiento con cromo y sus compuestos es común durante su producción, en la ingeniería mecánica, la metalurgia y la industria textil. El grado de toxicidad del cromo depende de la estructura química de sus compuestos: los dicromatos son más tóxicos que los cromatos, los compuestos de Cr+6 son más tóxicos que los compuestos de Cr+2 y Cr+3. Los signos de intoxicación incluyen sensación de sequedad y dolor en la cavidad nasal, dolor de garganta, dificultad para respirar, tos y síntomas similares. Si hay un ligero exceso de vapor o polvo de cromo, los signos de intoxicación desaparecen poco después de finalizar el trabajo en el taller. Con el contacto constante y prolongado con compuestos de cromo, aparecen signos de intoxicación crónica: debilidad, dolores de cabeza constantes, pérdida de peso, dispepsia. Comienzan las alteraciones en el funcionamiento del tracto gastrointestinal, el páncreas y el hígado. Se desarrollan bronquitis, asma bronquial y neumoesclerosis. Aparecen enfermedades de la piel: dermatitis, eccema. Además, los compuestos de cromo son carcinógenos peligrosos que pueden acumularse en los tejidos del cuerpo y provocar cáncer.
La prevención del envenenamiento incluye exámenes médicos periódicos del personal que trabaja con cromo y sus compuestos; instalación de equipos de ventilación, supresión y recolección de polvo; uso de equipos de protección personal (respiradores, guantes) por parte de los trabajadores.
La raíz "cromo" en su concepto de "color", "pintura" forma parte de muchas palabras utilizadas en una amplia variedad de campos: ciencia, tecnología e incluso la música. Muchos nombres de películas fotográficas contienen esta raíz: “ortocromo”, “pancromo”, “isopancromo” y otros. La palabra cromosoma se compone de dos palabras griegas: cromo y soma. Literalmente esto se puede traducir como “cuerpo pintado” o “cuerpo que está pintado”. El elemento estructural de un cromosoma, formado en la interfase del núcleo celular como resultado de la duplicación cromosómica, se llama "cromátida". La “cromatina” es una sustancia de los cromosomas ubicada en los núcleos de las células vegetales y animales, que se tiñe intensamente con tintes nucleares. Los “cromatóforos” son células pigmentarias en animales y humanos. En música se utiliza el concepto de “escala cromática”. "Khromka" es uno de los tipos de acordeón ruso. En óptica, existen los conceptos de “aberración cromática” y “polarización cromática”. La “cromatografía” es un método físico y químico para separar y analizar mezclas. El "cromoscopio" es un dispositivo para obtener una imagen en color combinando ópticamente dos o tres imágenes fotográficas separadas por colores, iluminadas a través de filtros de diferentes colores especialmente seleccionados.
El más tóxico es el óxido de cromo (VI) CrO3; pertenece a la clase de peligro I. Dosis letal para humanos (por vía oral) 0,6 g. ¡El alcohol etílico se enciende al entrar en contacto con CrO3 recién preparado!
El grado más común de acero inoxidable contiene 18% Cr, 8% Ni y aproximadamente 0,1% C. Tiene una excelente resistencia a la corrosión y la oxidación y conserva su resistencia a altas temperaturas. De este acero se fabricaron las láminas utilizadas en la construcción del grupo escultórico de V.I. Mukhina "Trabajadora y campesina colectiva".
El ferrocromo, utilizado en la industria metalúrgica para la producción de aceros al cromo, era de muy mala calidad a finales del siglo XIX. Esto se debe al bajo contenido de cromo que contiene: solo 7-8%. Luego se le llamó “hierro fundido de Tasmania” debido a que el mineral de hierro y cromo original se importaba de Tasmania.
Se mencionó anteriormente que el alumbre de cromo se utiliza para curtir cuero. Gracias a esto apareció el concepto de botas “cromadas”. El cuero curtido con compuestos de cromo adquiere brillo, brillo y resistencia.
Muchos laboratorios utilizan una "mezcla crómica", una mezcla de una solución saturada de dicromato de potasio con ácido sulfúrico concentrado. Se utiliza para desengrasar las superficies de cristalería de laboratorio de vidrio y acero. Oxida la grasa y elimina sus restos. ¡Simplemente maneje esta mezcla con precaución, porque es una mezcla de un ácido fuerte y un agente oxidante fuerte!
Hoy en día, la madera todavía se utiliza como material de construcción porque es económica y fácil de procesar. Pero también tiene muchas propiedades negativas: susceptibilidad a los incendios, enfermedades fúngicas que lo destruyen. Para evitar todos estos problemas, la madera se impregna con compuestos especiales que contienen cromatos y dicromatos, además de cloruro de zinc, sulfato de cobre, arseniato de sodio y algunas otras sustancias. Gracias a estas composiciones, la madera aumenta su resistencia a hongos y bacterias, así como al fuego abierto.
Chrome ha ocupado un nicho especial en la impresión. En 1839, se descubrió que el papel impregnado con bicromato de sodio repentinamente se volvía marrón cuando se exponía a una luz brillante. Luego resultó que los recubrimientos de bicromato sobre papel, después de la exposición, no se disuelven en agua, pero, cuando se humedecen, adquieren un tinte azulado. Los impresores aprovecharon esta propiedad. El patrón deseado se fotografió en una placa con un recubrimiento coloidal que contenía dicromato. Las áreas iluminadas no se disolvieron durante el lavado, y las áreas no expuestas se disolvieron, y quedó un patrón en la placa desde el cual era posible imprimir.
Historia
La historia del descubrimiento del elemento número 24 comenzó en 1761, cuando se encontró un mineral rojo inusual en la mina Berezovsky (el pie oriental de los Montes Urales), cerca de Ekaterimburgo, que, cuando se molía hasta convertirlo en polvo, daba un color amarillo. El hallazgo perteneció al profesor de la Universidad de San Petersburgo Johann Gottlob Lehmann. Cinco años más tarde, el científico entregó las muestras a la ciudad de San Petersburgo, donde realizó una serie de experimentos con ellas. En particular, trató los inusuales cristales con ácido clorhídrico, lo que dio como resultado un precipitado blanco en el que se encontró plomo. Basándose en los resultados obtenidos, Lehman nombró al mineral plomo rojo siberiano. Esta es la historia del descubrimiento de la crocoita (del griego “krokos” - azafrán), un cromato de plomo natural PbCrO4.
Interesado por este hallazgo, Peter Simon Pallas, naturalista y viajero alemán, organizó y dirigió una expedición de la Academia de Ciencias de San Petersburgo al corazón de Rusia. En 1770, la expedición llegó a los Urales y visitó la mina Berezovsky, donde se tomaron muestras del mineral estudiado. Así lo describe el propio viajero: “Este asombroso mineral de plomo rojo no se encuentra en ningún otro yacimiento. Cuando se muele hasta convertirlo en polvo, se vuelve amarillo y puede usarse en miniaturas artísticas”. La empresa alemana superó todas las dificultades de la extracción y entrega de crocoita a Europa. A pesar de que estas operaciones duraron al menos dos años, pronto los carruajes de los nobles de París y Londres viajaban pintados con crocoita finamente molida. Las colecciones de los museos mineralógicos de muchas universidades del viejo mundo se han enriquecido con los mejores ejemplares de este mineral procedente de las profundidades rusas. Sin embargo, los científicos europeos no pudieron descubrir la composición del misterioso mineral.
Esto duró treinta años, hasta que una muestra de plomo rojo siberiano cayó en manos de Nicolas Louis Vauquelin, profesor de química en la Escuela Mineralógica de París, en 1796. Después de analizar la crocoita, el científico no encontró nada en ella excepto óxidos de hierro, plomo y aluminio. Posteriormente, Vauquelin trató la crocoíta con una solución de potasa (K2CO3) y, tras la precipitación de un precipitado blanco de carbonato de plomo, aisló una solución amarilla de una sal desconocida. Después de realizar una serie de experimentos sobre el tratamiento del mineral con sales de varios metales, el profesor, utilizando ácido clorhídrico, aisló una solución de "ácido de plomo": óxido de cromo y agua (el ácido crómico existe solo en soluciones diluidas). Al evaporar esta solución, obtuvo cristales de color rojo rubí (anhídrido crómico). Un calentamiento adicional de los cristales en un crisol de grafito en presencia de carbón produjo muchos cristales grises intercalados en forma de aguja: un metal nuevo, hasta ahora desconocido. La siguiente serie de experimentos mostró la alta refractariedad del elemento resultante y su resistencia a los ácidos. La Academia de Ciencias de París fue testigo de inmediato del descubrimiento; el científico, ante la insistencia de sus amigos, le dio el nombre al nuevo elemento: cromo (del griego "color", "color") debido a la variedad de tonos de sus compuestos. formas. En sus trabajos posteriores, Vauquelin afirmó con seguridad que el color esmeralda de algunas piedras preciosas, así como de los silicatos naturales de berilio y aluminio, se explica por la mezcla de compuestos de cromo que contienen. Un ejemplo es la esmeralda, que es un berilo de color verde en el que el aluminio se sustituye parcialmente por cromo.
Está claro que Vauquelin no obtuvo metal puro, probablemente sus carburos, lo que se confirma por la forma de aguja de los cristales de color gris claro. El cromo metálico puro fue obtenido más tarde por F. Tassert, probablemente en 1800.
Además, independientemente de Vauquelin, el cromo fue descubierto por Klaproth y Lowitz en 1798.
Estar en la naturaleza
En las entrañas de la tierra, el cromo es un elemento bastante común, a pesar de que no se encuentra en forma libre. Su clarke (contenido medio en la corteza terrestre) es 8,3,10-3% o 83 g/t. Sin embargo, su distribución entre razas es desigual. Este elemento es principalmente característico del manto terrestre; lo cierto es que las rocas ultramáficas (peridotitas), que probablemente tienen una composición similar a la del manto de nuestro planeta, son las más ricas en cromo: 2,10-1% o 2 kg/t. En tales rocas, el Cr forma minerales masivos y diseminados, y a ellos está asociada la formación de los mayores depósitos de este elemento. El contenido de cromo también es alto en las rocas básicas (basaltos, etc.) 2 10-2% o 200 g/t. Se encuentra mucho menos Cr en rocas ácidas: 2,5 10-3%, rocas sedimentarias (areniscas) - 3,5 10-3%, las lutitas también contienen cromo - 9 10-3%.
Se puede concluir que el cromo es un elemento litófilo típico y está contenido casi en su totalidad en minerales profundos del interior de la Tierra.
Hay tres minerales principales de cromo: magnocromita (Mn, Fe)Cr2O4, cromopicotita (Mg, Fe)(Cr, Al)2O4 y aluminocromita (Fe, Mg)(Cr, Al)2O4. Estos minerales tienen un solo nombre: espinela cromada y la fórmula general (Mg, Fe)O (Cr, Al, Fe)2O3. Son indistinguibles en apariencia y se les llama incorrectamente "cromitas". Su composición es variable. El contenido de los componentes más importantes varía (% en peso): Cr2O3 de 10,5 a 62,0; Al2O3 de 4 a 34,0; Fe2O3 de 1,0 a 18,0; FeO de 7,0 a 24,0; MgO de 10,5 a 33,0; SiO2 de 0,4 a 27,0; Impurezas de TiO2 hasta 2; V2O5 hasta 0,2; ZnO hasta 5; MnO hasta 1. Algunos minerales de cromo contienen 0,1-0,2 g/t de elementos del grupo del platino y hasta 0,2 g/t de oro.
Además de varias cromitas, el cromo forma parte de otros minerales: cromo vesubiano, clorito de cromo, turmalina de cromo, mica de cromo (fucsita), granate de cromo (uvarovita), etc., que a menudo acompañan a los minerales, pero no son de uso industrial. importancia. El cromo es un migrante acuático relativamente débil. En condiciones exógenas, el cromo, al igual que el hierro, migra en forma de suspensiones y puede precipitar en arcillas. La forma más móvil son los cromatos.
Quizás solo tenga importancia práctica la cromita FeCr2O4, que pertenece a las espinelas, minerales isomorfos del sistema cúbico con la fórmula general MO Me2O3, donde M es un ion metálico divalente y Me es un ion metálico trivalente. Además de las espinelas, el cromo se encuentra en muchos minerales mucho menos comunes, por ejemplo, melanocroita 3PbO 2Cr2O3, vokelenita 2(Pb,Cu)CrO4(Pb,Cu)3(PO4)2, tarapacaita K2CrO4, ditzeita CaIO3 CaCrO4 y otros.
Las cromitas generalmente se encuentran en forma de masas granulares de color negro, con menos frecuencia en forma de cristales octaédricos, tienen un brillo metálico y se presentan en forma de masas continuas.
A finales del siglo XX, las reservas de cromo (identificadas) en casi cincuenta países del mundo con depósitos de este metal ascendían a 1.674 millones de toneladas. La posición de liderazgo la ocupa la República de Sudáfrica, con 1.050 millones de toneladas, siendo la principal. La contribución la aporta el complejo Bushveld (alrededor de 1.000 millones de toneladas). El segundo lugar en recursos de cromo lo ocupa Kazajstán, donde se extrae mineral de muy alta calidad en la región de Aktobe (macizo de Kempirsay). Otros países también tienen reservas de este elemento. Turquía (en Guleman), Filipinas en la isla de Luzón, Finlandia (Kemi), India (Sukinda), etc.
Nuestro país tiene sus propios depósitos de cromo desarrollados en los Urales (Donskoye, Saranovskoye, Khalilovskoye, Alapaevskoye y muchos otros). Además, a principios del siglo XIX, eran los depósitos de los Urales las principales fuentes de minerales de cromo. No fue hasta 1827 que el estadounidense Isaac Tison descubrió un gran depósito de mineral de cromo en la frontera de Maryland y Pensilvania, apoderándose del monopolio minero durante muchos años. En 1848, se encontraron depósitos de cromita de alta calidad en Turquía, cerca de Bursa, y poco después (después del agotamiento del depósito de Pensilvania) fue este país el que asumió el papel de monopolista. Esto continuó hasta 1906, cuando se descubrieron ricos depósitos de cromita en Sudáfrica y la India.
Solicitud
El consumo total de cromo metálico puro hoy es de aproximadamente 15 millones de toneladas. La producción de cromo electrolítico, el más puro, representa 5 millones de toneladas, lo que supone un tercio del consumo total.
El cromo se utiliza ampliamente para alear aceros y aleaciones, dándoles resistencia a la corrosión y al calor. Más del 40% del metal puro resultante se consume en la producción de este tipo de “superaleaciones”. Las aleaciones de resistencia más conocidas son el nicromo con un contenido de Cr del 15-20%, las aleaciones resistentes al calor (13-60% Cr), las aleaciones inoxidables (18% Cr) y los aceros para rodamientos de bolas (1% Cr). La adición de cromo a los aceros convencionales mejora sus propiedades físicas y hace que el metal sea más susceptible al tratamiento térmico.
El cromo metálico se utiliza para el cromado: se aplica una fina capa de cromo a la superficie de las aleaciones de acero para aumentar la resistencia a la corrosión de estas aleaciones. El revestimiento de cromo resiste perfectamente los efectos del aire atmosférico húmedo, el aire salado del mar, el agua, el ácido nítrico y la mayoría de los ácidos orgánicos. Estos revestimientos tienen dos finalidades: protectoras y decorativas. El espesor de las capas protectoras es de aproximadamente 0,1 mm; se aplican directamente sobre el producto y le confieren una mayor resistencia al desgaste. Los revestimientos decorativos tienen un valor estético; se aplican sobre una capa de otro metal (cobre o níquel), que en realidad realiza una función protectora. El espesor de dicho recubrimiento es de sólo 0,0002-0,0005 mm.
Los compuestos de cromo también se utilizan activamente en diversos campos.
El principal mineral de cromo, la cromita FeCr2O4, se utiliza en la producción de refractarios. Los ladrillos de magnesita y cromita son químicamente pasivos y resistentes al calor; pueden soportar cambios bruscos y repetidos de temperatura, por lo que se utilizan en las estructuras de los arcos de los hornos de hogar abierto y en el espacio de trabajo de otros dispositivos y estructuras metalúrgicos.
La dureza de los cristales de óxido de cromo (III) - Cr2O3 es comparable a la dureza del corindón, lo que garantiza su uso en composiciones de pastas para esmerilar y lapear utilizadas en las industrias de ingeniería mecánica, joyería, óptica y relojería. También se utiliza como catalizador para la hidrogenación y deshidrogenación de ciertos compuestos orgánicos. El Cr2O3 se utiliza en pintura como pigmento verde y para colorear vidrio.
El cromato de potasio - K2CrO4 se utiliza en el curtido del cuero, como mordiente en la industria textil, en la producción de tintes y en el blanqueo con cera.
Dicromato de potasio (crópico): K2Cr2O7 también se utiliza para curtir cuero, como mordiente para teñir telas y es un inhibidor de la corrosión de metales y aleaciones. Utilizado en la fabricación de cerillas y con fines de laboratorio.
El cloruro de cromo (II) CrCl2 es un agente reductor muy fuerte, que se oxida fácilmente incluso con el oxígeno atmosférico, que se utiliza en el análisis de gases para la absorción cuantitativa de O2. Además, se utiliza de forma limitada en la producción de cromo mediante electrólisis de sales fundidas y cromatometría.
El alumbre de cromo-potasio K2SO4.Cr2(SO4)3·24H2O se utiliza principalmente en la industria textil, para curtir cuero.
El cloruro de cromo anhidro CrCl3 se utiliza para aplicar recubrimientos de cromo a la superficie de los aceros mediante deposición química de vapor y es un componente de algunos catalizadores. Los hidratos de CrCl3 son un mordiente para teñir telas.
Se fabrican varios tintes a partir del cromato de plomo PbCrO4.
Se utiliza una solución de bicromato de sodio para limpiar y grabar la superficie del alambre de acero antes de galvanizarlo y también para abrillantar el latón. El ácido crómico se obtiene del dicromato de sodio, que se utiliza como electrolito en el cromado de piezas metálicas.
Producción
En la naturaleza, el cromo se encuentra principalmente en forma de mineral de hierro cromado FeO∙Cr2O3; cuando se reduce con carbón, se obtiene una aleación de cromo con hierro: el ferrocromo, que se utiliza directamente en la industria metalúrgica en la producción de aceros al cromo. . El contenido de cromo en esta composición alcanza el 80% (en peso).
La reducción del óxido de cromo (III) con carbón tiene como objetivo obtener el cromo con alto contenido de carbono necesario para la producción de aleaciones especiales. El proceso se lleva a cabo en un horno de arco eléctrico.
Para obtener cromo puro, primero se prepara óxido de cromo (III) y luego se reduce mediante un método aluminotérmico. En este caso, primero se calienta una mezcla de virutas de aluminio (Al) en polvo o en forma de virutas de cromo (Cr2O3) a una temperatura de 500-600 °C. Luego, se inicia la reducción con una mezcla de peróxido de bario con polvo de aluminio, o encendiendo parte de la carga, seguido de agregar la parte restante. En este proceso es importante que la energía térmica resultante sea suficiente para fundir el cromo y separarlo de la escoria.
Cr2O3 + 2Al = 2Cr + 2Al2O3
El cromo así obtenido contiene una cierta cantidad de impurezas: hierro 0,25-0,40%, azufre 0,02%, carbono 0,015-0,02%. El contenido de sustancia pura es del 99,1 al 99,4%. Este cromo es frágil y se muele fácilmente hasta convertirlo en polvo.
La realidad de este método fue probada y demostrada ya en 1859 por Friedrich Wöhler. A escala industrial, la reducción aluminotérmica del cromo sólo fue posible después de que estuvo disponible un método para producir aluminio barato. Goldschmidt fue el primero en desarrollar una forma segura de regular el proceso de reducción altamente exotérmico (por lo tanto, explosivo).
Cuando es necesario obtener cromo de alta pureza, la industria utiliza métodos electrolíticos. La electrólisis se lleva a cabo utilizando una mezcla de anhídrido crómico, alumbre de cromoamonio o sulfato de cromo con ácido sulfúrico diluido. El cromo depositado sobre cátodos de aluminio o acero inoxidable durante el proceso de electrólisis contiene gases disueltos como impurezas. Se puede lograr una pureza del 99,90 al 99,995 % mediante purificación a alta temperatura (1500-1700 °C) en un flujo de hidrógeno y desgasificación al vacío. Las técnicas avanzadas de refinación electrolítica de cromo eliminan el azufre, el nitrógeno, el oxígeno y el hidrógeno del producto crudo.
Además, es posible obtener metal Cr mediante electrólisis de CrCl3 o CrF3 fundidos en una mezcla con fluoruros de potasio, calcio y sodio a una temperatura de 900 ° C en un ambiente de argón.
Bunsen demostró la posibilidad de un método electrolítico para obtener cromo puro en 1854 sometiendo una solución acuosa de cloruro de cromo a electrólisis.
La industria también utiliza un método silicotérmico para producir cromo puro. En este caso, el silicio reduce el cromo del óxido:
2Cr2O3 + 3Si + 3CaO = 4Cr + 3CaSiO3
El cromo se funde silicotermalmente en hornos de arco. La adición de cal viva permite convertir el dióxido de silicio refractario en escoria de silicato de calcio de bajo punto de fusión. La pureza del cromo silicotérmico es aproximadamente la misma que la del cromo aluminotérmico, sin embargo, naturalmente, el contenido de silicio es ligeramente mayor y el contenido de aluminio es ligeramente menor.
El Cr también se puede obtener mediante la reducción de Cr2O3 con hidrógeno a 1500°C, la reducción de CrCl3 anhidro con hidrógeno, metales alcalinos o alcalinotérreos, magnesio y zinc.
Para obtener cromo, también intentaron utilizar otros agentes reductores: carbono, hidrógeno, magnesio. Sin embargo, estos métodos no se utilizan ampliamente.
El proceso Van Arkel-Kuchman-De Boer utiliza la descomposición del yoduro de cromo (III) sobre un alambre calentado a 1100° C con la deposición de metal puro sobre él.
Propiedades físicas
El cromo es un metal duro, muy pesado, refractario y maleable de color gris acero. El cromo puro es bastante plástico, cristaliza en una red centrada en el cuerpo, a = 2,885 Å (a una temperatura de 20 ° C). A una temperatura de aproximadamente 1830° C, existe una alta probabilidad de transformación en una modificación con una red centrada en las caras, a = 3,69 Å. Radio atómico 1,27 Å; Radios iónicos de Cr2+ 0,83 Å, Cr3+ 0,64 Å, Cr6+ 0,52 Å.
El punto de fusión del cromo depende directamente de su pureza. Por lo tanto, determinar este indicador para el cromo puro es una tarea muy difícil; después de todo, incluso un pequeño contenido de impurezas de nitrógeno u oxígeno puede cambiar significativamente el valor del punto de fusión. Muchos investigadores han estado estudiando este tema durante décadas y obtuvieron resultados que distan mucho entre sí: de 1513 a 1920 ° C. Anteriormente, se aceptaba generalmente que este metal se fundía a una temperatura de 1890 ° C, pero las investigaciones modernas indican una temperatura A partir de 1907 °C, el cromo hierve a temperaturas superiores a 2500 °C; los datos también varían: de 2199 °C a 2671 °C. La densidad del cromo es menor que la del hierro; es de 7,19 g/cm3 (a una temperatura de 200° C).
El cromo tiene todas las características básicas de los metales: conduce bien el calor, su resistencia a la corriente eléctrica es muy baja y, como la mayoría de los metales, el cromo tiene un brillo característico. Además, este elemento tiene una característica muy interesante: el hecho es que a una temperatura de 37 ° C su comportamiento no se puede explicar: se produce un cambio brusco en muchas propiedades físicas, este cambio es de naturaleza abrupta. El cromo, como una persona enferma a una temperatura de 37° C, comienza a actuar mal: la fricción interna del cromo alcanza un máximo, el módulo de elasticidad cae a valores mínimos. El valor de la conductividad eléctrica salta, la fuerza termoelectromotriz y el coeficiente de expansión lineal cambian constantemente. Los científicos aún no pueden explicar este fenómeno.
La capacidad calorífica específica del cromo es 0,461 kJ/(kg.K) o 0,11 cal/(g °C) (a una temperatura de 25 °C); coeficiente de conductividad térmica 67 W/(m K) o 0,16 cal/(cm sec °C) (a una temperatura de 20 °C). Coeficiente térmico de expansión lineal 8,24 10-6 (a 20 °C). El cromo a una temperatura de 20 ° C tiene una resistividad eléctrica específica de 0,414 μΩ m, y su coeficiente térmico de resistencia eléctrica en el rango de 20-600 ° C es 3,01 10-3.
Se sabe que el cromo es muy sensible a las impurezas: las fracciones más pequeñas de otros elementos (oxígeno, nitrógeno, carbono) pueden hacer que el cromo sea muy quebradizo. Es extremadamente difícil obtener cromo sin estas impurezas. Por este motivo, este metal no se utiliza con fines estructurales. Pero en metalurgia se utiliza activamente como material de aleación, ya que su adición a la aleación hace que el acero sea duro y resistente al desgaste, porque el cromo es el más duro de todos los metales: ¡corta el vidrio como un diamante! La dureza Brinell del cromo de alta pureza es de 7 a 9 Mn/m2 (70 a 90 kgf/cm2). Los aceros para resortes, resortes, herramientas, sellos y rodamientos de bolas están aleados con cromo. En ellos (excepto en los aceros para rodamientos de bolas) el cromo está presente junto con el manganeso, el molibdeno, el níquel y el vanadio. La adición de cromo a los aceros convencionales (hasta un 5% Cr) mejora sus propiedades físicas y hace que el metal sea más susceptible al tratamiento térmico.
El cromo es antiferromagnético, susceptibilidad magnética específica 3,6 10-6. Resistividad eléctrica 12.710-8 Ohm. El coeficiente de temperatura de expansión lineal del cromo es 6.210-6. El calor de vaporización de este metal es 344,4 kJ/mol.
El cromo es resistente a la corrosión en el aire y el agua.
Propiedades químicas
Químicamente, el cromo es bastante inerte, esto se explica por la presencia de una fina película de óxido duradera en su superficie. El Cr no se oxida en el aire, incluso en presencia de humedad. Cuando se calienta, la oxidación se produce exclusivamente en la superficie del metal. A 1200°C la película se destruye y la oxidación se produce mucho más rápido. A 2000° C, el cromo se quema para formar óxido de cromo (III) verde Cr2O3, que tiene propiedades anfóteras. Fusionando Cr2O3 con álcalis se obtienen cromitas:
Cr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + H2O
El óxido de cromo (III) sin calcinar se disuelve fácilmente en soluciones alcalinas y ácidos:
Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O
En los compuestos, el cromo presenta principalmente estados de oxidación Cr+2, Cr+3, Cr+6. Los más estables son Cr+3 y Cr+6. También existen algunos compuestos donde el cromo tiene estados de oxidación Cr+1, Cr+4, Cr+5. Los compuestos de cromo son de colores muy diversos: blanco, azul, verde, rojo, morado, negro y muchos otros.
El cromo reacciona fácilmente con soluciones diluidas de ácidos clorhídrico y sulfúrico para formar cloruro y sulfato de cromo y liberar hidrógeno:
Cr + 2HCl = CrCl2 + H2
El agua regia y el ácido nítrico pasivan el cromo. Además, el cromo pasivado con ácido nítrico no se disuelve en ácidos sulfúrico y clorhídrico diluidos incluso después de una ebullición prolongada en sus soluciones, pero en algún momento se produce una disolución, acompañada de una violenta formación de espuma por el hidrógeno liberado. Este proceso se explica por el hecho de que el cromo pasa de un estado pasivo a uno activo, en el que el metal no está protegido por una película protectora. Además, si se vuelve a añadir ácido nítrico durante el proceso de disolución, la reacción se detendrá, ya que el cromo vuelve a pasivarse.
En condiciones normales, el cromo reacciona con el flúor para formar CrF3. A temperaturas superiores a 600° C se produce una interacción con el vapor de agua, el resultado de esta interacción es el óxido de cromo (III) Cr2O3:
4Cr + 3O2 = 2Cr2O3
El Cr2O3 son microcristales verdes con una densidad de 5220 kg/m3 y un alto punto de fusión (2437° C). El óxido de cromo (III) presenta propiedades anfóteras, pero es muy inerte y difícil de disolver en ácidos y álcalis acuosos. El óxido de cromo (III) es bastante tóxico. Cuando entra en contacto con la piel, puede provocar eccema y otras enfermedades de la piel. Por lo tanto, cuando se trabaja con óxido de cromo (III), es imperativo utilizar equipo de protección personal.
Además del óxido, se conocen otros compuestos con oxígeno: CrO, CrO3, obtenidos indirectamente. El mayor peligro proviene del aerosol de óxido inhalado, que causa enfermedades graves del tracto respiratorio superior y de los pulmones.
El cromo forma una gran cantidad de sales con componentes que contienen oxígeno.
Cromo(lat. Cromio), Cr, elemento químico del grupo VI del sistema periódico de Mendeleev, número atómico 24, masa atómica 51,996; Metal de color acero azulado.
Isótopos estables naturales: 50 Cr (4,31%), 52 Cr (87,76%), 53 Cr (9,55%) y 54 Cr (2,38%). De los isótopos radiactivos artificiales, el más importante es el 51 Cr (vida media T ½ = 27,8 días), que se utiliza como indicador isotópico.
Información histórica. El cromo fue descubierto en 1797 por L. N. Vauquelin en el mineral crocoita, cromato de plomo natural PbCrO 4 . Chrome debe su nombre a la palabra griega croma: color, pintura (debido a la variedad de colores de sus compuestos). Independientemente de Vauquelin, el cromo fue descubierto en la crocoita en 1798 por el científico alemán M. G. Klaproth.
Distribución del Cromo en la naturaleza. El contenido medio de Cromo en la corteza terrestre (clarke) es de 8,3·10 -3%. Este elemento es probablemente más característico del manto terrestre, ya que las rocas ultramáficas, que se cree que tienen la composición más cercana al manto terrestre, están enriquecidas en cromo (2,10 -4%). El cromo forma minerales masivos y diseminados en rocas ultramáficas; A ellos se asocia la formación de los mayores depósitos de cromo. En rocas básicas, el contenido de cromo alcanza solo el 2,10 -2%, en rocas ácidas - 2,5,10 -3%, en rocas sedimentarias (areniscas) - 3,5,10 -3%, en lutitas arcillosas - 9,10 -3 %. El cromo es un migrante acuático relativamente débil; El contenido de cromo en el agua de mar es de 0,00005 mg/l.
En general, el Cromo es un metal de las zonas profundas de la Tierra; Los meteoritos pedregosos (análogos del manto) también están enriquecidos en cromo (2,7·10 -1%). Se conocen más de 20 minerales de cromo. Sólo las espinelas cromadas (hasta 54% Cr) tienen importancia industrial; Además, el cromo se encuentra en varios otros minerales, que a menudo acompañan a los minerales de cromo, pero que no tienen valor práctico en sí mismos (uvarovita, volkonskoita, kemerita, fucsita).
Propiedades físicas del Cromo. El cromo es un metal duro, pesado y refractario. El cromo puro es dúctil. Cristaliza en una red centrada en el cuerpo, a = 2,885 Å (20 °C); a 1830 °C es posible transformarlo en una modificación con una red centrada en las caras, a = 3,69 Å.
Radio atómico 1,27 Å; Radios iónicos de Cr 2+ 0,83 Å, Cr 3+ 0,64 Å, Cr 6+ 0,52 Å. Densidad 7,19 g/cm3; t pl 1890 °C; punto de ebullición 2480 °C. Capacidad calorífica específica 0,461 kJ/(kg·K) (25°C); coeficiente térmico de expansión lineal 8,24·10 -6 (a 20 °C); coeficiente de conductividad térmica 67 W/(m·K) (20 °C); resistividad eléctrica 0,414 μΩ m (20 °C); el coeficiente térmico de resistencia eléctrica en el rango de 20-600 °C es 3,01·10 -3. El cromo es antiferromagnético, susceptibilidad magnética específica 3,6·10 -6. La dureza Brinell del cromo de alta pureza es de 7 a 9 Mn/m2 (70 a 90 kgf/cm2).
Propiedades químicas del cromo. La configuración electrónica externa del átomo de Cromo es 3d 5 4s 1. En los compuestos suele presentar estados de oxidación +2, +3, +6, entre ellos el Cr 3+ es el más estable; Se conocen compuestos individuales en los que el cromo tiene estados de oxidación +1, +4, +5. El cromo es químicamente inactivo. En condiciones normales, es resistente al oxígeno y la humedad, pero se combina con el flúor para formar CrF 3 . Por encima de 600 °C interactúa con el vapor de agua, dando Cr 2 O 3; nitrógeno - Cr 2 N, CrN; carbono - Cr 23 C 6, Cr 7 C 3, Cr 3 C 2; azufre - Cr 2 S 3. Cuando se fusiona con boro, forma boruro CrB y con silicio forma siliciuros Cr 3 Si, Cr 2 Si 3, CrSi 2. El cromo forma aleaciones con muchos metales. La interacción con el oxígeno al principio es bastante activa, luego se ralentiza bruscamente debido a la formación de una película de óxido en la superficie del metal. A 1200 °C la película se destruye y la oxidación vuelve a ocurrir rápidamente. El cromo se enciende en oxígeno a 2000 °C para formar el óxido verde oscuro de cromo (III) Cr 2 O 3. Además del óxido (III), se conocen otros compuestos con oxígeno, por ejemplo CrO, CrO 3, obtenidos indirectamente. El cromo reacciona fácilmente con soluciones diluidas de ácidos clorhídrico y sulfúrico para formar cloruro y sulfato de cromo y liberar hidrógeno; Vodka Regia y ácido nítrico pasivan el cromo.
A medida que aumenta el grado de oxidación, aumentan las propiedades ácidas y oxidantes del cromo. Los derivados del Cr 2+ son agentes reductores muy fuertes. El ion Cr 2+ se forma en la primera etapa de la disolución del cromo en ácidos o durante la reducción del Cr 3+ en una solución ácida con zinc. El óxido hidratado Cr(OH) 2 al deshidratarse se convierte en Cr 2 O 3. Los compuestos de Cr 3+ son estables en el aire. Pueden ser tanto agentes reductores como oxidantes. Cr 3+ se puede reducir en una solución ácida con zinc a Cr 2+ u oxidarse en una solución alcalina a CrO 4 2- con bromo y otros agentes oxidantes. El hidróxido Cr(OH) 3 (o más bien Cr 2 O 3 nH 2 O) es un compuesto anfótero que forma sales con el catión Cr 3+ o sales del ácido cromoso HC-O 2 - cromitas (por ejemplo, KS-O 2, NaCrO2). Compuestos Cr 6+: anhídrido crómico CrO 3, ácidos crómicos y sus sales, entre los cuales los más importantes son los cromatos y dicromatos, agentes oxidantes fuertes. El cromo forma una gran cantidad de sales con ácidos que contienen oxígeno. Se conocen compuestos complejos de cromo; Son especialmente numerosos los compuestos complejos Cr 3+, en los que el cromo tiene un número de coordinación de 6. Hay un número importante de compuestos de peróxido de cromo.
Obteniendo Chrome. Dependiendo del propósito de uso, se obtiene cromo de distintos grados de pureza. La materia prima suele ser espinela de cromo, que se enriquece y luego se fusiona con potasa (o sosa) en presencia de oxígeno atmosférico. En relación al componente principal de los minerales que contienen Cr 3 +, la reacción es la siguiente:
2FeCr 2 O 4 + 4K 2 CO 3 + 3,5 O 2 = 4K 2 CrO 4 + Fe 2 O 3 + 4CO 2.
El cromato de potasio resultante K 2 CrO 4 se lixivia con agua caliente y la acción del H 2 SO 4 lo convierte en dicromato K 2 Cr 2 O 7 . A continuación, mediante la acción de una solución concentrada de H 2 SO 4 sobre K 2 Cr 2 O 7, se obtiene anhídrido crómico C 2 O 3 o calentando K 2 Cr 2 O 7 con azufre - Óxido de cromo (III) C 2 O 3.
El cromo más puro en condiciones industriales se obtiene por electrólisis de soluciones acuosas concentradas de CrO 3 o Cr 2 O 3 que contienen H 2 SO 4, o por electrólisis de sulfato de cromo Cr 2 (SO 4) 3. En este caso, el cromo se libera sobre un cátodo de aluminio o acero inoxidable. La purificación completa de las impurezas se logra tratando el cromo con hidrógeno especialmente puro a altas temperaturas (1500-1700 °C).
También es posible obtener cromo puro mediante electrólisis de CrF 3 o CrCl 3 fundidos en una mezcla con fluoruros de sodio, potasio y calcio a una temperatura de aproximadamente 900 ° C en una atmósfera de argón.
El cromo se obtiene en pequeñas cantidades reduciendo el Cr 2 O 3 con aluminio o silicio. En el método aluminotérmico se carga en un crisol una mezcla precalentada de Cr 2 O 3 y Al en polvo o virutas con aditivos de agentes oxidantes, donde se excita la reacción encendiendo la mezcla de Na 2 O 2 y Al hasta llenar el crisol con Cromo y escoria. El cromo silicotérmico se funde en hornos de arco. La pureza del cromo resultante está determinada por el contenido de impurezas en Cr 2 O 3 y en Al o Si utilizados para la reducción.
Las aleaciones de cromo (ferrocromo y cromo silicio) se producen a gran escala en la industria.
Aplicación de Cromo. El uso del Cromo se basa en su resistencia al calor, dureza y resistencia a la corrosión. El cromo se utiliza sobre todo para fundir aceros al cromo. El cromo aluminio y silicotérmico se utiliza para fundir nicromo, nimónico, otras aleaciones de níquel y estelita.
Se utiliza una cantidad significativa de cromo para revestimientos decorativos resistentes a la corrosión. El cromo en polvo se utiliza ampliamente en la producción de productos y materiales metalocerámicos para electrodos de soldadura. El cromo en forma de ion Cr 3+ es una impureza del rubí, que se utiliza como piedra preciosa y material láser. Los compuestos de cromo se utilizan para grabar tejidos durante el teñido. Algunas sales de cromo se utilizan como componente de soluciones curtientes en la industria del cuero; PbCrO 4 , ZnCrO 4 , SrCrO 4 - pinturas artísticas similares. Los productos refractarios de cromo-magnesita se fabrican a partir de una mezcla de cromita y magnesita.
Los compuestos de cromo (especialmente los derivados de Cr 6+) son tóxicos.
Cromo en el cuerpo. El cromo es uno de los elementos biogénicos y se incluye constantemente en los tejidos de plantas y animales. El contenido medio de cromo en las plantas es del 0,0005% (92-95% del cromo se acumula en las raíces), en los animales, de diezmilésimas a diezmillonésimas de porcentaje. En los organismos planctónicos, el coeficiente de acumulación de cromo es enorme: 10.000-26.000. Las plantas superiores no toleran concentraciones de cromo superiores a 3-10 -4 mol/l. En las hojas está presente en forma de un complejo de bajo peso molecular no asociado a estructuras subcelulares. En los animales, el cromo participa en el metabolismo de los lípidos, las proteínas (parte de la enzima tripsina) y los carbohidratos (un componente estructural del factor resistente a la glucosa). La principal fuente de cromo en animales y humanos son los alimentos. Una disminución del contenido de cromo en los alimentos y la sangre provoca una disminución de la tasa de crecimiento, un aumento del colesterol en sangre y una disminución de la sensibilidad de los tejidos periféricos a la insulina.
El envenenamiento con Cromo y sus compuestos se produce durante su producción; en ingeniería mecánica (recubrimientos galvánicos); metalurgia (aditivos de aleación, aleaciones, refractarios); en la fabricación de cuero, pinturas, etc. La toxicidad de los compuestos de cromo depende de su estructura química: los dicromatos son más tóxicos que los cromatos, los compuestos de Cr (VI) son más tóxicos que los compuestos de Cr (II), los compuestos de Cr (III). Las formas iniciales de la enfermedad se manifiestan por sensación de sequedad y dolor en la nariz, dolor de garganta, dificultad para respirar, tos, etc.; pueden desaparecer cuando se detiene el contacto con el cromo. Con el contacto prolongado con compuestos de cromo, se desarrollan signos de intoxicación crónica: dolor de cabeza, debilidad, dispepsia, pérdida de peso y otros. Se alteran las funciones del estómago, el hígado y el páncreas. Posible bronquitis, asma bronquial, neumoesclerosis difusa. Cuando se expone al cromo en la piel, se pueden desarrollar dermatitis y eczema. Según algunos datos, los compuestos de cromo, principalmente el Cr(III), tienen efectos cancerígenos.
Tiene las propiedades necesarias para un uso exitoso en la industria metalúrgica. Este metal se distingue por su tinte acerado y su alta densidad. En condiciones naturales, se extrae del mineral de hierro cromo fósil.
Las materias primas se someten a reducción (método aluminotérmico o siliconatérmico) en plantas metalúrgicas mediante el uso de coque.
Para producir este metal también se puede utilizar el método de fundición metalotérmica, en el que se consigue reducir el consumo de aluminio. La extracción de cromo aumenta al 92%.
La temperatura de fundición del cromo es de 2300 grados Celsius, la composición de este metal se puede distinguir: 98,9-99,2% Cromo (Cr), 0,01-0,2% Carbono (C), 0,07-0,12% Silicio (Si), 0,25-0,4% Hierro y Aluminio (Al, Fe), 0,005% Fósforo (P).
Este metal es indispensable cuando es necesario impartir alta resistencia al calor y a la corrosión a los productos de acero. Se utiliza para alear aleaciones y aumentar la resistencia del acero. reemplaza al ferrocromo y con su ayuda es posible producir grados especiales de acero en los que el porcentaje de hierro está estrictamente limitado.
Para la producción de acero, el cromo se toma sin impurezas ni inclusiones extrañas; solo se permiten rastros de una película oxidante. Se utilizan piezas de metal que pesan menos de 10 kg y el cromo se transporta al lugar de aplicación en contenedores especiales: bidones de metal y cajas de madera.
La producción de cromo metálico se lleva a cabo de acuerdo con los requisitos de GOST 5905-79; su composición puede contener una pequeña cantidad de plomo, carbono, azufre, cobalto, fósforo, silicio, etc.
Al agregar cromo, se reduce el tamaño de los granos del acero, se aumentan la resistencia y la ductilidad y se aumenta su templabilidad. A altas temperaturas, el cromo no afecta la oxidación.
El ámbito de uso de este material es la construcción de aviones, la creación de naves espaciales, la producción química y la producción de motores a reacción, turbinas de gas, etc.
Nicromo, rodamientos de bolas, aleaciones resistentes al calor y de acero inoxidable: todo esto se crea gracias al uso hábil de las maravillosas propiedades del cromo metálico. Los productos fabricados de acero cromado tienen una vida útil mucho más larga y son muy resistentes a las influencias químicas y de otro tipo.
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El cromo es un metal de transición muy utilizado en la industria debido a su fuerza y resistencia al calor y la corrosión. Este artículo le permitirá comprender algunas de las propiedades y usos importantes de este metal de transición.
El cromo pertenece a la categoría de metales de transición. Es un metal duro pero quebradizo de color gris acero con número atómico 24. Este metal brillante se ubica en el grupo 6 de la tabla periódica y se designa con el símbolo "Cr".
El nombre cromo deriva de la palabra griega chromia, que significa color.
Fiel a su nombre, el cromo forma varios compuestos de colores intensos. Hoy en día, prácticamente todo el cromo utilizado comercialmente se extrae del mineral de cromito de hierro u óxido de cromo (FeCr2O4).
Propiedades del cromo
- El cromo es el elemento más abundante en la corteza terrestre, pero nunca se encuentra en su forma pura. Se extrae principalmente de minas como las de cromita.
- El cromo se funde a una temperatura de 2180 K o 3465 °F y el punto de ebullición es 2944 K o 4840 °F. su peso atómico es 51,996 g/mol y en la escala de Mohs es 5,5.
- El cromo se presenta en muchos estados de oxidación, como +1, +2, +3, +4, +5 y +6, de los cuales +2, +3 y +6 son los más comunes, y +1, +4. , A +5 es una oxidación rara. El estado de oxidación +3 es el estado más estable del cromo. El cromo (III) se puede preparar disolviendo cromo elemental en ácido clorhídrico o sulfúrico.
- Este elemento metálico es conocido por sus propiedades magnéticas únicas. A temperatura ambiente, presenta un ordenamiento antiferromagnético, que se muestra en otros metales a temperaturas relativamente bajas.
- El antiferromagnetismo se produce cuando los iones vecinos que se comportan como imanes se unen a mecanismos opuestos o antiparalelos a través de un material. Como resultado, el campo magnético creado por átomos o iones magnéticos se orienta en una dirección cancelando los átomos o iones magnéticos alineados en la dirección opuesta, de modo que el material no exhibe ningún campo magnético externo bruto.
- A temperaturas superiores a 38°C, el cromo se vuelve paramagnético, es decir, es atraído por un campo magnético aplicado externamente. En otras palabras, el cromo es atraído por un campo magnético externo a temperaturas superiores a 38°C.
- El cromo no sufre fragilización por hidrógeno, es decir, no se vuelve quebradizo cuando se expone al hidrógeno atómico. Pero cuando se expone al nitrógeno, pierde su plasticidad y se vuelve quebradizo.
- El cromo es muy resistente a la corrosión. Se forma una fina película protectora de óxido en la superficie de un metal cuando entra en contacto con el oxígeno del aire. Esta capa evita la difusión de oxígeno hacia el material base y, por lo tanto, lo protege de una mayor corrosión. Este proceso se llama pasivación, la pasivación con cromo da resistencia a los ácidos.
- Hay tres isótopos principales de cromo, llamados 52Cr, 53Cr y 54Cr, de los cuales el 52CR es el isótopo más común. El cromo reacciona con la mayoría de los ácidos, pero no reacciona con el agua. A temperatura ambiente, reacciona con el oxígeno para formar óxido de cromo.
Solicitud
producción de acero inoxidable
El cromo tiene una amplia gama de usos debido a su dureza y resistencia a la corrosión. Se utiliza principalmente en tres industrias: metalúrgica, química y refractaria. Se utiliza mucho para fabricar acero inoxidable ya que previene la corrosión. Hoy en día es un material de aleación muy importante para los aceros. También se utiliza para fabricar nicromo, que se utiliza en elementos calefactores de resistencia debido a su capacidad para soportar altas temperaturas.
Revestimiento de superficie
También se utiliza cromato o dicromato ácido para recubrir superficies. Esto generalmente se hace mediante un método de galvanoplastia en el que se aplica una fina capa de cromo a una superficie metálica. Otro método es el cromado, mediante el cual se utilizan cromatos para aplicar una capa protectora a ciertos metales como el aluminio (Al), cadmio (CD), zinc (Zn), plata y también magnesio (MG).
Conservación de la madera y curtido del cuero.
Las sales de cromo (VI) son tóxicas, por lo que se utilizan para preservar la madera del daño y la destrucción por hongos, insectos y termitas. El cromo (III), especialmente el alumbre de cromo o el sulfato de potasio, se utiliza en la industria del cuero porque ayuda a estabilizarlo.
Tintes y pigmentos
El cromo también se utiliza para fabricar pigmentos o tintes. El amarillo de cromo y el cromato de plomo se utilizaban ampliamente como pigmentos en el pasado. Debido a preocupaciones medioambientales, su uso disminuyó significativamente y finalmente fue reemplazado por pigmentos de plomo y cromo. Otros pigmentos se basan en cromo, cromo rojo y óxido de cromo verde, que es una mezcla de amarillo y azul de Prusia. El óxido de cromo se utiliza para dar el color verdoso al vidrio.
Síntesis de rubíes artificiales.
Las esmeraldas deben su tono verde al cromo. El óxido de cromo también se utiliza para producir rubíes sintéticos. Los rubíes naturales son cristales de corindón u óxido de aluminio que adquieren un tono rojo debido a la presencia de cromo. Los rubíes sintéticos o artificiales se obtienen dopando cromo (III) sobre cristales de corindón sintético.
Funciones biológicas
El cromo (III) o cromo trivalente es esencial en el cuerpo humano, pero en cantidades muy pequeñas. Se cree que desempeña un papel importante en el metabolismo de los lípidos y el azúcar. Actualmente se utiliza en muchos suplementos dietéticos que afirman tener varios beneficios para la salud; sin embargo, este es un tema controvertido. El papel biológico del cromo no se ha probado adecuadamente y muchos expertos creen que no es importante para los mamíferos, mientras que otros lo ven como un micronutriente esencial para los humanos.
Otros usos
El alto punto de fusión y la resistencia al calor hacen del cromo un material ignífugo ideal. Ha encontrado aplicación en altos hornos, hornos de cemento y hornos metálicos. Muchos compuestos de cromo se utilizan como catalizadores para el procesamiento de hidrocarburos. El cromo (IV) se utiliza para producir cintas magnéticas utilizadas en casetes de audio y vídeo.
El cromo hexavalente o cromo (VI) se considera una sustancia tóxica y mutagénica, y el cromo (IV) es conocido por sus propiedades cancerígenas. La sal de cromato también provoca reacciones alérgicas en algunas personas. Debido a preocupaciones ambientales y de salud, se han impuesto algunas restricciones al uso de compuestos de cromo en varias partes del mundo.
Y grasas.
Los científicos dicen que los niveles de colesterol se ven afectados por cromo. Elemento Se considera biogénico, es decir, necesario para el organismo, no sólo el humano, sino también el de todos los mamíferos.
Con la falta de cromo, su crecimiento se ralentiza y el colesterol "salta". La norma son 6 miligramos de cromo del peso total de una persona.
Los iones de la sustancia se encuentran en todos los tejidos del cuerpo. Deberías consumir 9 microgramos al día.
Puedes tomarlos de mariscos, cebada perlada, remolacha, hígado y carne de pato. Mientras compra productos, le informaremos sobre otros usos y propiedades del cromo.
Propiedades del cromo
El cromo es un elemento químico. relacionados con los metales. El color de la sustancia es azul plateado.
El elemento tiene el número atómico 24 o, como también se dice, número atómico.
El número indica la cantidad de protones en el núcleo. En cuanto a los electrones que giran cerca de él, tienen una propiedad especial: caer.
Esto significa que una o dos partículas pueden pasar de un subnivel a otro.
Como resultado, el elemento 24 puede llenar hasta la mitad el tercer subnivel. Se obtiene una configuración electrónica estable.
La falla electrónica es un fenómeno raro. Aparte del cromo, los únicos que me vienen a la cabeza son, quizás, , , y .
Al igual que la sustancia número 24, son químicamente inactivas. No es entonces cuando el átomo alcanza un estado estable para poder reaccionar con todos.
En condiciones normales El cromo es un elemento de la tabla periódica., que sólo se puede “revolver”.
Esta última es la antípoda de la sustancia número 24 y tiene una actividad máxima. La reacción produce fluoruro. cromo.
Elemento, propiedades que se discuten, no se oxida, no teme a la humedad ni a los materiales refractarios.
Esta última característica "retrasa" las reacciones que son posibles durante el calentamiento. Así, la interacción con el vapor de agua comienza sólo a 600 grados centígrados.
El resultado es óxido de cromo. También comienza la reacción, dando el nitruro del elemento 24.
A 600 grados también son posibles varios compuestos y la formación de sulfuro.
Si la temperatura aumenta a 2000, el cromo se encenderá al entrar en contacto con el oxígeno. El resultado de la combustión será un óxido de color verde oscuro.
Este precipitado reacciona fácilmente con soluciones y ácidos. El resultado de la interacción es cloruro de cromo y sulfuro. Todos los compuestos de la sustancia 24 suelen tener colores brillantes.
En su forma pura, básica. características del elemento cromo– toxicidad. El polvo metálico irrita el tejido pulmonar.
Puede aparecer dermatitis, es decir, enfermedades alérgicas. En consecuencia, es mejor no exceder la norma de cromo para el cuerpo.
También existe un estándar para el contenido del elemento 24 en el aire. Debería haber 0,0015 miligramos por metro cúbico de atmósfera. Superar la norma se considera contaminación.
El cromo metálico tiene una alta densidad: más de 7 gramos por centímetro cúbico. Esto significa que la sustancia es bastante pesada.
El metal también es bastante alto. Depende de la temperatura del electrolito y la densidad de corriente. Los hongos y el moho parecen respetar esto.
Si impregna la madera con una composición de cromo, los microorganismos no comenzarán a destruirla. Los constructores usan esto.
También están contentos con el hecho de que la madera tratada arde peor, porque el cromo es un metal refractario. Le diremos más cómo y dónde más se puede aplicar.
Aplicación de cromo
El cromo es un elemento de aleación. durante la fundición. ¿Recuerdas que en condiciones normales el metal número 24 no se oxida ni se oxida?
La base de los aceros es . No puede presumir de tales propiedades. Por eso se añade cromo, que aumenta la resistencia a la corrosión.
Además, la adición de la sustancia número 24 reduce el punto crítico de velocidad de enfriamiento.
El cromo siliciotérmico se utiliza para la fundición. Este es un dúo del elemento 24 con níquel.
Los aditivos utilizados son silicio, . El níquel es responsable de su ductilidad y el cromo es responsable de su resistencia a la oxidación y dureza.
Combina cromo y s. El resultado es una estelita superdura. Los aditivos que se le añaden son molibdeno y.
La composición es cara, pero es necesaria para revestir piezas de máquinas con el fin de aumentar su resistencia al desgaste. También se rocía estelita sobre las máquinas en funcionamiento.
Como regla general, se utilizan revestimientos decorativos resistentes a la corrosión. compuestos de cromo.
La brillante gama de sus colores resulta útil. En metal-cerámica no se necesita color, por lo que se utiliza cromo en polvo. Se añade, por ejemplo, para darle resistencia a la capa inferior de las coronas.
Fórmula de cromo- componente. Este es un mineral del grupo, pero no tiene el color habitual.
La uvarovita es una piedra y es el cromo el que la hace así. No es ningún secreto que se utilizan.
La variedad verde de la piedra no es una excepción y se valora más que la roja porque es rara. Además, se reducirá un poco a los estándar.
Esto también es una ventaja, porque las inserciones minerales son más difíciles de rayar. La piedra se corta facetada, es decir, formando ángulos, lo que aumenta el juego de luces.
Minería de cromo
No es rentable extraer cromo de los minerales. La mayoría con el elemento 24 se utilizan por completo.
Además, el contenido de cromo suele ser bajo. La sustancia se extrae básicamente de minerales.
Asociado con uno de ellos. apertura cromada. Fue encontrado en Siberia. En el siglo XVIII se encontró allí crocoita. Este es un mineral de plomo rojo.
Su base es , el segundo elemento es cromado. Un químico alemán llamado Lehmann logró descubrirlo.
En el momento del descubrimiento de la crocoita, se encontraba de visita en San Petersburgo, donde realizó experimentos. Ahora, el elemento 24 se obtiene por electrólisis de soluciones acuosas concentradas de óxido de cromo.
También es posible la electrólisis del sulfato. Estas son 2 formas de conseguir lo más puro cromo. Molécula El óxido o sulfato se destruye en un crisol, donde se prende fuego a los compuestos originales.
El elemento 24 se separa, el resto se convierte en escoria. Ya sólo queda fundir el cromo formando un arco. Así se extrae el metal más puro.
Hay otras maneras de conseguir elemento de cromo, por ejemplo, la reducción de su óxido con silicio.
Pero este método produce metal con una gran cantidad de impurezas y, además, es más caro que la electrólisis.
Precio de cromo
En 2016, el coste del cromo sigue bajando. Enero comenzó a 7.450 dólares por tonelada.
A mediados del verano sólo piden 7.100 unidades convencionales por cada 1.000 kilogramos de metal. Datos proporcionados por Infogeo.ru.
Es decir, se consideraron los precios rusos. El costo global del cromo alcanzó casi 9.000 dólares por tonelada.
La marca de verano más baja se diferencia de la rusa en sólo 25 dólares más.
Si no consideramos el sector industrial, por ejemplo la metalurgia, sino Beneficios del cromo para el cuerpo., podrás estudiar las ofertas de las farmacias.
Entonces, el "picolinato" de la sustancia número 24 cuesta alrededor de 200 rublos. Por "Cartnitin Chrome Forte" piden 320 rublos. Este es el precio de un paquete de 30 tabletas.
Turamine Chrome también puede compensar la deficiencia del elemento 24. Su costo es de 136 rublos.
El cromo, por cierto, forma parte de las pruebas para detectar drogas, en particular la marihuana. Una prueba cuesta entre 40 y 45 rublos.
