Chrom (Cr) - grundstof, atomnummer 24: egenskaber og anvendelser

Chrom (Cr) – atomnummer 24: få overblik over egenskaber, isotoper, kemisk reaktivitet, industrielle anvendelser, legeringer og korrosionsbestandighed.

Chrom (Cr) er et kemisk grundstof i det periodiske system. Dets atomnummer er 24, hvilket betyder, at det altid har 24 protoner. Dets gennemsnitlige massetal er cirka 54; de mest almindelige isotoper indeholder typisk 28 neutroner, men antallet kan variere mellem isotoper. Som metal har et neutralt kromatom 24 elektroner, mens dets ioner har færre elektroner alt efter ladningstilstanden.

Fysiske og kemiske egenskaber

Chrom er et hårdt, skinnende, stålgråt overgangsmetal med høj smelte- og kogetemperatur. Nogle vigtige egenskaber:

• Atomnummer: 24
• Elektronkonfiguration: [Ar] 3d5 4s1 (en usædvanlig konfiguration med halvt udfyldt d‑skal)
• Oxidationstilstande: +2, +3 og +6 er de mest almindelige; Cr(VI) er stærkt oxiderende.
• Reaktionsegenskaber: danner kromater (CrO4^2−) og dichromater (Cr2O7^2−) i oxiderende miljøer; CrO3 er et stærkt oxiderende oxid.

Forekomst og fremstilling

Chrom findes naturligt i mineralet chromit (FeCr2O4). De største kommercielle reserver og produktionen kommer fra lande som Sydafrika, Kazakhstan, Tyrkiet og Indien. Industrielt fremstilles kromprodukter ofte ved minedrift efterfulgt af smelteprocesser for at frembringe ferrochrom, som bruges ved fremstilling af legeret stål og andre metalliske produkter.

Anvendelser

Chrom har mange vigtige industrielle anvendelser:

• Rustfrit stål og legeringer: Tilsætning af krom øger korrosionsbestandighed og hårdhed.
• Krombelægning (chromning): Elektrolytisk belægning giver slid- og korrosionsbeskyttelse samt dekorative overflader.
• Pigmenter: Chromforbindelser anvendes i nogle pigmenter (fx kromgult), men brugen er blevet begrænset pga. miljø- og sundhedsproblemer.
• Katalysatorer og kemiske processer: Visse kromforbindelser anvendes som katalysatorer i organisk syntese og i industrielle processer.
• Refraktoriske materialer og cement: Bruges i materialer, der skal tåle høje temperaturer.

Isotoper

Naturligt krom består af flere stabile isotoper, hvor de mest udbredte er Cr‑52, Cr‑53, Cr‑50 og Cr‑54. Der findes også radioaktive isotoper, som hovedsageligt anvendes til forskningsformål.

Biologisk rolle og sundhed

Chrom forekommer i to væsentlige kemiske former med meget forskellig toksicitet:

• Cr(III) (trivalent): Betegnes ofte som et sporstof, som menes at have en rolle i stofskifte og glukoseomsætning, omend betydningen og virkningen stadig diskuteres inden for forskningen.
• Cr(VI) (hexavalent): Er giftigt og kræftfremkaldende ved indånding, kan forårsage alvorlige lungesygdomme og hudlæsioner. Krav til arbejdsmiljø og håndtering er strenge for at begrænse eksponering.

På grund af miljø- og sundhedsrisici reguleres brug og bortskaffelse af hexavalente kromforbindelser i mange lande, og der anvendes metoder til reduktion af Cr(VI) til den mindre farlige Cr(III) i spildevand.

Sikkerhed og håndtering

Ved arbejde med krom og kromforbindelser anbefales korrekt personligt værneudstyr (handsker, åndedrætsværn ved støv eller dampe) samt effektive styringsforanstaltninger for at reducere inhalation og hudkontakt. Særligt Cr(VI)-forbindelser kræver streng kontrol pga. deres sundhedsrisici. Affald, der indeholder hexavalent krom, skal behandles efter gældende miljøregler.

Samlet perspektiv

Chrom er et teknisk vigtigt metal, især i produktionen af rustfrit stål og beskyttende belægninger. Dets kemiske mangfoldighed gør det nyttigt i mange industrielle processer, men visse oxidationstilstande medfører betydelige miljø‑ og sundhedsudfordringer, som styrer moderne anvendelse og regulering.

Forbindelser

Chrom forekommer i flere oxidationstrin; +2, +3 og +6 er de mest almindelige. Det danner kemiske forbindelser, der er farverige.

• Chrom(II)oxid, sort, sjælden, reduktionsmiddel
• Chrom(II)chlorid, blåt ved opløsning i vand, ustabilt
• Chrom(III)oxid, mørkegrønt
• Chrom(III)chlorid, grønt, når det indeholder vand (hydreret), lilla, når det ikke indeholder vand (vandfrit)
• Chrom(III)sulfat
• Chrom(IV)oxid, sort, til brug i kassetter
• Chrom(VI)oxid, chromtrioxid, rødt, oxidationsmiddel, giftigt. Chromsyre dannes ved opløsning af chrom(VI)oxid i vand.
• Chromylchlorid, rød væske
• Krom alu

Trivalent chrom

Der er to hovedtyper af kromioner, som findes i kromforbindelser. Den ene type kromion (Cr³⁺, trivalent krom ) er nødvendig for vores og andre dyrs kroppe. Hvis vi ikke får nok krom, kan visse dele af vores krop ikke fungere korrekt, hvis vi ikke får nok krom. Vi får det meste af det krom, vi har brug for, fra vores mad, vi spiser. Chrom indgår også i vitaminer for at sikre, at vi får nok. Hvis vi får for meget af denne type krom, kan det skade vores krop.

Hexavalent chrom

En anden type krom (Cr⁶⁺ (chromat, hexavalent krom) i oxidationstrin +6) kan forårsage kræft eller gøre folk syge, selv om de fleste mennesker ikke udsættes for det i særlig høj grad. Det findes på steder, hvor der fremstilles krommetal, og derfor skal de renses, når de lukker. Hexavalent krom kan destrueres ved at lade det reagere med reduktionsmidler, hvorved det bliver til Cr³⁺ (trivalent krom). De er stærke oxidationsmidler.

Chromater

Chromat-ionen er CrO₄^2- . Chromater er generelt gule.

• Kaliumchromat
• Natriumkromat

Dichromater

Dichromat-ionen er Cr O₂₇^2- . Dichromater er røde eller orange.

• Ammoniumdichromat
• Kaliumdichromat
• Natriumdichromat, der anvendes til behandling af chrom

 
Forbindelse af trivalent chrom  


Forbindelse af hexavalent chrom  

Forekomst og fremstilling

Chrom forekommer som kromit. Chromit er en blanding af jern(II)oxid og chrom(III)oxid. Dens kemiske formel er FeCr O₂₄ . Det opvarmes med natriumcarbonat til natriumchromat, jern(III)oxid og kuldioxid. Natriumkromat reageres med svovlsyre for at fremstille natriumdichromat. Natriumdichromat reduceres med kulstof til chrom(III)oxid. Chrom(III)oxid reageres med aluminium for at fremstille krommetal. Det er kromaterne og dichromaterne, der gør kromproduktionsområderne giftige.

 
Chromit  

Spørgsmål og svar

Spørgsmål: Hvad er symbolet for krom i det periodiske system?

Spørgsmål: Hvad er atomnummeret for krom?

Sp: Hvor mange protoner har krom?

Sp: Hvad er massetallet for krom?

Sp: Hvor mange elektroner har en metalform af krom?

Spørgsmål: Findes der forskellige isotoper med flere eller færre neutroner end normalt i krom?

Spørgsmål: Har ioner fra chromuim færre elektroner end en metalform?

Søg efter bogstav