Χρώμιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Χρώμιο
ΒανάδιοΧρώμιοΜαγγάνιο
-

Cr

Mo
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif

Chromium crystals and 1cm3 cube.jpg

Ιστορία
Ταυτότητα του στοιχείου
Όνομα, σύμβολο Χρώμιο (Cr)
Ατομικός αριθμός (Ζ) 24
Κατηγορία Μέταλλα
ομάδα, περίοδος,
τομέας
6 ,4, d
Σχετική ατομική
μάζα (Ar)
51,9961(6)[1]
Ηλεκτρονική
διαμόρφωση
[ Ar ] 3d5 4s1
2 8 13 1
Αριθμός CAS 7440-47-3
Ατομικές ιδιότητες
Ατομική ακτίνα 128 pm
Ομοιοπολική ακτίνα 139±5 pm
Ηλεκτραρνητικότητα 1,66
Κυριότεροι αριθμοί
οξείδωσης
6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, −1, −2
Ενέργειες ιονισμού 1η: 652,9 kJ/mol
2η: 1.590,6 kJ/mol
3η: 2.987,0 kJ/mol
Φυσικά χαρακτηριστικά
Κρυσταλλικό σύστημα Κυβικό
Σημείο τήξης 1.907 °C (2.180 K)
Σημείο βρασμού 2.671 °C (2.944 K)
Πυκνότητα 7.190 kg/m³
Ενθαλπία τήξης 21,0 kJ/mol
Ενθαλπία εξάτμισης 347 kJ/mol
Ειδική ηλεκτρική
αντίσταση
125 nΩ·m (στους 20 °C)
Ειδική θερμική
αγωγιμότητα
93,9 W/(m·K)
Σκληρότητα Vickers 1.060 MPa
Σκληρότητα Brinell 687-6.500 MPa
Μέτρο ελαστικότητας
(Young's modulus)
4,9 GPa
Λόγος Poison 0,21
Ταχύτητα του ήχου 5.940 m/s (στους 20 °C)
λεπτή ράβδος
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Το χρώμιο (λατινικά Chromium) είναι το χημικό στοιχείο με χημικό σύμβολο Cr και ατομικό αριθμό 24. Είναι το πρώτο στοιχείο της ομάδας 6 (πρώην VIB). Το χημικά καθαρό χρώμιο, στις συνηθισμένες συνθήκες, είναι χαλυβί, γυαλιστερό, σκληρό και εύθραυστο μέταλλο[2], με υψηλή θερμοκρασία τήξης. Το όνομά του προέρχεται από την ελληνική λέξη «χρῶμα»[3], επειδή έχει πολλές έγχρωμες ενώσεις.

Το οξείδιο του χρωμίου χρησιμοποιήθηκε από τους Κινέζους, τουλάχιστον από την εποχή της Δυναστείας Τσιν, δηλαδή πάνω από 2.000 πριν από την εποχή μας, για να επικαλύπτει μεταλλικά μέρη όπλων που βρέθηκαν στον περίφημο Στρατό από τερακότα. Το χρώμιο (ως στοιχείο) ανακαλύφθηκε το 1761 στο Δυτικό Κόσμο, όταν κέρδησε το επιστημονικό ενδιαφέρον το κόκκινο κρυσταλλικό ορυκτό που ονομάζεται κροκοΐτης (δηλαδή κυρίως χρωμικός μόλυβδος, PbCrO4), αρχικά χρησιμοποιήθηκε ως χρωστική ουσία. Ο Λουΐ Νικολά Βοκιά (Louis Nicolas Vauquelin) το 1797 απομόνωσε για πρώτη φορά μεταλλικό (δηλαδή στοιχειακό) χρώμιο. Μετά την πρώτη παραγωγή μεταλλικού χρωμίου από το Βοκιά βρέθηκαν μικρές ποσότητες φυσικού μεταλλικού χρωμίου σε σπάνια ορυκτά, αλλά αυτά τα κοιτάσματα ποτέ δεν χρησιμοποιήθηκαν για εμπορική εκμετάλλευση. Αντί για αυτό, σχεδόν όλο το χρώμιο που αξιοποιείται εμπορικά εξορρύσεται από το μοναδικό εμπορικά βιώσιμο ορυκτό του χρωμίου, που είναι ο χρωμίτης (δηλαδή κυρίως τετροξείδιο διχρωμοσιδήρου, FeCr2O4).

Το μεταλλικό χρώμιο και το κράμα σιδηροχρώμιο παράγονται εμπορικά από το χρωμίτη με πυριτοθερμικές ή αργιλιοθερμικές αντιδράσεις, ή με διεργασίες φρύξης και έκπλυσης. Το μεταλλικό χρώμιο αποδείχθηκε ότι έχει υψηλή αξία, χάρη στην υψηλή του αντίσταση στη διάβρωση και σκληρότητα. Μια μεγάλης σημασίας εξέλιξη ήταν η ανακάλυψη ότι ο χάλυβας μπορούσε να αποκτήσει υψηλή αντοχή στη διάβρωση και στην αποχρωμάτωση με την προσθήκη μεταλλικού χρωμίου, οπότε σχηματίζεται ανοξείδωτος χάλυβας. Αυτή η εφαρμογή, μαζί με την επιχρωμίωση (ηλεκτροεπιχρωμίωση, για την ακρίβεια) προς το παρόν καταναλώνει το 85% της εμπορικής κατανάλωσης χρωμίου, με τις εφαρμογές των ενώσεων του χρωμίου να αφορούν το υπόλοιπο 15%.

Το τρισθενές χρώμιο (CrIII) πιθανώς απαιτείται σε ιχνοποσότητες για το μεταβολισμό σακχάρων και λιπιδίων, αλλά αυτό το ζήτημα παραμένει αμφισβητήσιμο[4]. Σε μεγαλύτερες ποσότητες και σε διαφορετικές μορφές το χρώμιο μπορεί να είναι τοξικό και καρκινογόνο. Το πιο γνωστό παράδειγμα τοξικότητας του χρωμίου είναι το εξασθενές χρώμιο (CrVI). Οι εγκατελειμμένες (ιδίως) τοποθεσίες παραγωγής (ή και επεξεγασίας) χρωμίου συχνά απαιτούν (ειδικό) «περιβαλλοντικό» καθαρισμό.

Φυσική παρουσία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κροκοΐτης (PbCrO4) από την Τασμανία.
Ορυκτός χρωμίτης (FeCr2O4).

Το χρώμιο είναι το 22ο σε αφθονία χημικό στοιχείο στο φλοιό της Γης, με μέση συγκέντρωση της τάξης των 100 ppm[5]. Ενώσεις του χρωμίου βρήσκονται στο περιβάλλον, χαρη στη διάβρωση των χρωμιούχων πετρωμάτων, αλλά και των ηφαιστειακών εκρήξεων. Η συγκέντρωση του χρωμίου στο έδαφος ποικίλλει από 1 ως 300 mg/kg. Στο δε θαλάσσιο νερό από 5 ως 800 μg/lit[6]. Στα ποτάμια και τις λίμνες κυμαίνεται μεταξύ 26 μg/lit και 5,2 mg/lit. Το χρώμιο εξορρύσεται ως χρωμίτης (FeCr2O4)[7]. Περίπου τo 40% του ορυκτού χρωμίτη παράγεται στη Νότια Αφρική, ενώ στη λίστα των σημαντικών χρωμιτοπαραγωγικών χωρών περιλαμβάνονται (κατά σειρά) η Ινδία, το Καζακστάν, η Τουρκία, το Ομάν, η Ρωσία, η Βραζιλία, η Φινλανδία, η Ζιμπάμπουε, το Πακιστάν, η Αυστραλία, η Αλβανία, η Κίνα, το Ιράν, η Μαδαγασκάρη, το Βιετνάμ, τα ΗΑΕ, το Σουδάν, η Κούβα, οι Φιλιππίνες, το Αφγανιστάν και η Ελλάδα[8]. Τα αναξιοποίητα κοιτάσματα χρωμίτη είναι (σχετικά) άφθονα, αλλά γεωγραφικά συγκεντρώνονται (περισσότερο) στο Καζακστάν και στη Νότια Αφρική[9].

Παρόλο που είναι σπάνια, κοιτάσματα φυσικού (μεταλλικού) χρωμίου υπάρχουν[10][11]. Το Udachnaya Pipe στη Ρωσία παράγει δείγματα φυσικού μετάλλου. Το ορυχείο αυτό είναι πλούσιο σε διαμάντια και το αναγωγικό περιβάλλον του βοηθά στην παραγωγή στοιχειακού χρωμίου και διαμαντιών[12].

Η σχέση μεταξύ του CrIII και του CrVI εξαρτάται πολύ από το pH και την παρουσία οξειδωτικών στοιχείων στην περιβάλλουσα περιοχή, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις το CrIII υπερισχύει[6], παρόλο που σε μερικές περιοχές τα υπόγεια ύδατα μπορεί να περιέχουν ως και 39 μg/lit χρωμίου συνολικά, και τα 30 μg/lit από αυτά να είναι CrVI[13].

Ισότοπα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το χρώμιο που προκύπτει φυσιολογικά αποτελείται από 3 σταθερά ισότοπα: το 52Cr, το 53Cr και το 54Cr με το πρώτο από τα τρία να υπερισχύει σε ποσοστό ύπαρξης από τα άλλα δύο (83,789%). Δεκαεννιά ισότοπα του χρωμίου έχουν βρεθεί με πιο σταθερά από αυτά τα 50Cr (διάρκεια ημιζωής: παραπάνω από 1,8 · 1017 χρόνια) και 51Cr (διάρκεια ημιζωής: 27,7 μέρες). Όλα τα υπόλοιπα ισότοπα έχουν διάρκεια ημιζωής μικρότερη από 24 ώρες και η πλειοψηφία αυτών έχει διάρκεια ημιζωής μικρότερη του ενός λεπτού.

Φυσικές ιδιότητες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το χρώμιο είναι λαμπερό, σκληρό μέταλλο που, όταν γυαλίζεται, δίνει μια όμορφη μεταλλική λάμψη. Γι' αυτό η βιομηχανία το χρησιμοποιεί για την παρασκευή εντυπωσιακών μεταλλικών αντικειμένων. Οι ενώσεις του είναι συνήθως τοξικές. Το χρώμιο ανακαλύφθηκε από τον Louis-Nicholas Vauquelin το 1797.

Το χρώμιο, επίσης, είναι αξιοσημείωτο για τις μαγνητικές του ιδιότητες: είναι το μόνο στερεό στοιχείο που μπορεί, όταν βρίσκεται στη φύση σαν στοιχείο και όχι σε ενώσεις, να μην έλκεται μαγνητικά σε θερμοκρασία δωματίου (ή χαμηλότερη). Πάνω από τους 38οC έρχεται σε παραμαγνητική κατάσταση.

Βιολογική σημασία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το τρισθενές χρώμιο (Cr(III) ή Cr3+) απαιτείται σε ελάχιστες ποσότητες για τη ζάχαρη και το μεταβολισμό των λιπιδίων στους ανθρώπους και η απώλειά του μπορεί να προκαλέσει αρρώστια ονομαζόμενη “απώλεια χρωμίου”. Αντίθετα το εξασθενές χρώμιο (Cr(VI) ή Cr6+) είναι πολύ τοξικό και μπορεί να προκαλέσει μεταλλάξεις, όταν καταπίνεται. Το Cr(VI) δεν έχει αποδειχθεί ως καρκινογόνο σε διάλυμα, παρόλο που μπορεί να προκαλέσει δερματίτιδα εξαιτίας κάποιας αλλεργίας.

Η χρήση διατροφικών συμπληρωμάτων με χρώμιο είναι αμφιλεγόμενη εξαιτίας των περίπλοκων αποτελεσμάτων των συγκεκριμένων συμπληρωμάτων. Κάποιες περίπλοκες οργανικές ενώσεις του χρωμίου προκαλούν ζημιά στα χρωμοσώματα των κυττάρων των χάμστερ. Στις Ηνωμένες Πολιτείες οι διατροφικές οδηγίες για την ημερήσια κατανάλωση χρωμίου μειώθηκαν από τα 50-200 μg για έναν ενήλικα στα 35 μg (για τους άντρες) και 25 μg (για τις γυναίκες).

Φυσικές πηγές χρωμίου: Θυμάρι, σιτάρι, μαγιά μπύρας, λαχανικά, φρούτα, κρέας, γαλακτοκομικά προϊόντα και δημητριακά.

Χρήσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το χρώμιο χρησιμοποιείται στα οδοντοτεχνικά κράματα όπως: CoCr και NiCr. Σημαντική εφαρμογή βρίσκει, επίσης, στην κατασκευή χρωμιοχαλύβων, οι οποίοι είναι ανοξείδωτοι, αλλά και στην επιχρωμίωση μετάλλων που επιθυμείται η προστασία τους από τη διάβρωση. Κράμα χρωμίου-βαναδίου χρησιμοποιείται στην κατασκευή κλειδιών.

Μερικές ενώσεις του χρωμίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ρουμπίνι. Στο κόκκινο χρώμα συμβάλλει και το χρώμιο

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Παρατηρήσεις, υποσημειώσεις και αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Κανονικά ατομικά βάρη en:Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
  2. Brandes, E. A.; Greenaway, H. T.; Stone, H. E. N. (1956). "Ductility in Chromium". Nature 178 (587): 587. Bibcode:1956Natur.178..587B. doi:10.1038/178587a0.
  3. χρῶμα, Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon, on Perseus
  4. Cronin, Joseph R. (2004). "The Chromium Controversy". Alternative and Complementary Therapies 10 (1): 39–42. doi:10.1089/107628004772830393.
  5. Emsley, John (2001). "Chromium". Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. pp. 495–498. ISBN 0-19-850340-7.
  6. 6,0 6,1 Kotaś, J.; Stasicka, Z (2000). "Chromium occurrence in the environment and methods of its speciation". Environmental Pollution 107 (3): 263–283. doi:10.1016/S0269-7491(99)00168-2. PMID 15092973.
  7. National Research Council (U.S.). Committee on Biologic Effects of Atmospheric Pollutants (1974). Chromium. National Academy of Sciences. p. 155. ISBN 978-0-309-02217-0.
  8. http://www.indexmundi.com/minerals/?product=chromite
  9. Papp, John F. "Commodity Summary 2009: Chromium" (PDF). United States Geological Survey. Retrieved 2009-03-17.
  10. Fleischer, Michael (1982). "New Mineral Names" (PDF). American Mineralogist 67: 854–860.
  11. Chromium (with location data), Mindat
  12. Chromium from Udachnaya-Vostochnaya pipe, Daldyn, Daldyn-Alakit kimberlite field, Saha Republic (Sakha Republic; Yakutia), Eastern-Siberian Region, Russia, Mindat.
  13. Gonzalez, A. R.; Ndung'u, K; Flegal, AR (2005). "Natural Occurrence of Hexavalent Chromium in the Aromas Red Sands Aquifer, California". Environmental Science and Technology 39 (15): 5505–5511. Bibcode:2005EnST...39.5505G. doi:10.1021/es048835n. PMID 16124280.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Wiktionary logo
Το Βικιλεξικό έχει λήμμα που έχει σχέση με το λήμμα:
Commons logo
Τα Wikimedia Commons έχουν πολυμέσα σχετικά με το θέμα
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Chromium της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).