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Chrom

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Einordnung: Chemisches Element | Gruppe-6-Element | Periode-4-Element | Übergangsmetall

Chrom (von griech. chroma = Farbe) ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Cr und der Ordnungszahl 24.


Eigenschaften
Vanadium - Chrom - Mangan
Cr
Mo  
 
 
[Ar]3d54s1
52
24
Cr
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Chrom, Cr, 24
Serie Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block 6 , 4, d
Aussehen silbrig metallisch
Atomar
Atommasse 51,9961
Atomradius (berechnet) 140 (166) pm
Kovalenter Radius 127 pm
van der Waals-Radius -
Elektronenkonfiguration [Ar]3d54s1
Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 13, 1
OxidationszustÀnde (Oxide) 6, 3, 2 (stark sauer)
ElektronegativitÀt 1,66 (Pauling-Skala)
Physikalisch
Dichte 7140 kg/m3
Aggregatzustand fest
Schmelzpunkt 2130 K (1857 °C)
Siedepunkt 2945 K (2672 °C)
Kristallstruktur bcc
MohshÀrte 8,5
Magnetische Ordnung AFM (genauer: SDW)
Molares Volumen 7,23 · 10-6 m3/mol
VerdampfungswÀrme 344,3 kJ/mol
SchmelzwÀrme 16,9 kJ/mol
Dampfdruck 990 Pa bei 2130 K
Schallgeschwindigkeit 5940 m/s bei 293,15 K
Verschiedenes
Spezifische WÀrmekapazitÀt 450 J/(kg · K)
Elektrische LeitfÀhigkeit 7,74 · 106 S/m
WÀrmeleitfÀhigkeit 93,7 W/(m · K)
1. Ionisierungsenergie 652,9 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1590,6 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 2987 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie 4743 kJ/mol
5. Ionisierungsenergie 6702 kJ/mol
6. Ionisierungsenergie 8744,9 kJ/mol
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP
50Cr {syn.} > 1,8 · 1017 a e--Einfang  ??? 50Ti
51Cr {syn.} 27,7025 d e--Einfang 0,753 51V
52Cr 83,789 % Cr ist stabil mit 28 Neutronen
53Cr 9,501 % Cr ist stabil mit 29 Neutronen
54Cr 2,365 % Cr ist stabil mit 30 Neutronen
NMR-Eigenschaften
53Cr
Kernspin -3/2
gamma / rad/T 1,512 · 107
Empfindlichkeit 0,000903
Larmorfrequenz bei B = 4,7 T 11,3 MHz
Soweit möglich und gebrÀuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt,
gelten die angegebenen Daten bei Normbedingungen.


Inhaltsverzeichnis
1 Eigenschaften
2 Anwendungen
3 Geschichte
4 Physiologisches
5 Vorkommen
6 Herstellung
7 Verbindungen
8 Vorsichtsmaßnahmen
9 Weblinks

Eigenschaften

Chrom ist ein stahlgraues, korrosions- und anlaufbestÀndiges hartes Metall. In der Oxidationsstufe +6 ist es ein sehr starkes, aber auch giftiges Oxidationsmittel. HÀufige Oxidationsstufen des Chroms sind +2, +3, und +6, wobei +3 die bestÀndigste ist.

Anwendungen

Chrom und Chromverbindungen werden fĂŒr die verschiedenstartigen Anwendungen eingesetzt:

Geschichte

1761 entdeckte Johann Gottlob Lehmann ein orange-rotes Bleichromat-Mineral (PbCrO4) im Ural, das er Rotbleierz nannte. Weil er es als eine Blei-Eisen-Selen-Verbindung identifizierte, blieb Chrom noch unentdeckt.

1770 fand Peter Simon Pallas an gleicher Stelle ein rotes Bleimineral, das wegen seiner RotfÀrbung Krokoit (von griech. krokos, safranfarben) genannt wurde. Die Verwendung von Rotbleierz als Farbpigment nahm schnell zu. Ein aus Krokoit gewonnenes strahlendes Gelb, das Chromgelb, wurde zur Modefarbe. Vielen sicher noch als "Postgelb" in Erinnerung.

1797 gewann Nicolas-Louis Vauquelin Chrom(III)oxid (Cr2O3) aus Krokoit und SalzsĂ€ure. 1798 erhielt er verunreinigtes elementares Chrom durch Reduktion von Chrom(III)oxid mit Holzkohle. Dieses neu isolierte Element erhielt aufgrund der Vielfarbigkeit seiner Salze den Namen Chrom (von griech. chroma, Farbe). Spuren des neuen Elementes konnte Vauquelin auch in Edelsteinen wie Rubin und Smaragd nachweisen. Im 19. Jahrhundert wurden Chromverbindungen ĂŒberwiegend als Farbpigmente verwandt. Ende des 20. Jahrhunderts werden Chrom und Chromverbindungen hauptsĂ€chlich zur Herstellung von korrosions- und hitzebestĂ€ndigen Legierungen eingesetzt.

Physiologisches

Dreiwertiges Chrom ist ein essentielles Spurenelement fĂŒr den menschlichen Zuckerstoffwechsel. Defizite können die Wirkung von Insulin zur Stabilisierung der Zuckerkonzentration beeinflussen. Im Gegensatz zu anderen essentiellen Spurenelementen konnte Chrom in keinem biologisch aktiven Metallprotein nachgewiesen werden. Der Wirkungsmechanismus von Chroms im menschlichen Stoffwechsel ist bisher nicht geklĂ€rt.

Vorkommen

Chrom wird fast nur als Chromit oder Chromeisenstein, (FeCr2O4) im Tagebau oder in geringer Teufe abgebaut. Metallisches Chrom wird durch Reduktion des Erzes mit Aluminium oder Silizium gewonnen.

SĂŒdafrika fördert ungefĂ€hr die HĂ€lfte des Weltbedarfs an Chromit. Andere nennenswerte FörderlĂ€nder sind Kasachstan, Indien und die TĂŒrkei.

Im Jahr 2000 wurden ungefĂ€hr 15 Millionen Tonnen marktfĂ€higes Chromiterz gefördert. Hieraus ließen sich 4 Millionen Tonnen Ferrochrom mit einem Marktwert von 2,5 Milliarden Dollar gewinnen. Metallisches Chrom kommt in LagerstĂ€tten sehr selten vor. In der Udachnaya Mine in Russland wird eine diamantenhaltige Kimberlit "Pipe" ausgebeutet. In der reduzierenden Matrix bildeten sich Diamanten und metallisches Chrom.

Herstellung

Das geförderte Chromiterz wird vom tauben Gestein befreit. Im zweiten Schritt erfolgt ein oxidierender Aufschluss in der Hitze zum Dichromat. Anschließend wird mit Kohlenstoff zum Chrom(III)-oxid und mit Aluminium zum elementaren Chrom reduziert. Chrom kann nicht durch Reduktion mit Kohle aus den oxidischen Erzen gewonnen werden, da hierbei Chromkarbid entsteht. Reineres Chrom wird durch elektrolytische Abscheidung des Cr3+-Ions aus schwefelsaurer Lösung dargestellt. Entsprechende Lösungen werden durch Auflösen von Chrom(III)-oxid oder Ferrochrom in SchwefelsĂ€ure hergestellt. Ferrochrom als Ausgangsstoff erfordert allerdings eine vorherige Abtrennung des Eisens.

Extrem reines Chrom wird durch weitere Reinigungsschritte nach dem Verfahren von van Arkel und de Boer erzeugt.

Ferrochrom wird durch Reduktion von Chromit im Lichtbogenofen bei 2800 °C erzeugt.

Verbindungen

Das orangefarbene Kaliumdichromat ist ein krĂ€ftiges Oxidationsmittel: In schwefelsaurer Lösung werden primĂ€re Alkohole leicht in die betreffenden Aldehyde umgewandelt, was man zum halbquantitativen Nachweis von Alkohol in der Ausatemluft nutzen kann. Im Laborbereich wird es in Form von ChromschwefelsĂ€ure zur Reinigung von GlasgerĂ€ten verwendet. Beim Kontakt mit Chloridionen wird jedoch das flĂŒchtige, krebserregende Chromylchlorid CrO2Cl2 gebildet (Abzug!).

ChromgrĂŒn, das grĂŒne Chrom(III)-oxid Cr2O3 wird als Emaillefarbe und zum GlasfĂ€rben (grĂŒne Flaschen) verwendet. Chromgelb, ein gelbes Bleichromat PbCrO4, dient als brillant gelbes Farbpigment und wird zur iodometrischen Bestimmung von Blei genutzt. ChromsĂ€ure mit der hypothetischen Struktur H2CrO4 existiert nur in verdĂŒnnter wĂ€ssriger Lösung. Als Anion existiert sie in einigen Chromaten und Dichromaten.

Das Anhydrid der ChromsÀure, Chrom(VI)-oxid wird als ChromsÀure bezeichnet.

Vorsichtsmaßnahmen

Metallisches Chrom und Chrom(III)-Verbindungen sind gewöhnlich nicht gesundheitsschĂ€digend. Oral aufgenommene Chrom(VI)-Verbindungen sind im Gegensatz dazu als Ă€ußerst giftig einzustufen. Die letale Dosis entspricht einem halben Teelöffel. Chrom(VI)-Verbindungen sind seit langem als krebserregend bekannt. Die meisten Chrom(VI)-Verbindungen verursachen Irritationen an Augen, Haut und SchleimhĂ€uten. Chronischer Kontakt mit Chrom(VI)-Verbindungen kann bei unterlassener Behandlung zu bleibenden AugenschĂ€den fĂŒhren.

1958 empfahl die World Heath Organization fĂŒr Chrom(VI)-Verbindungen eine maximal zulĂ€ssige Konzentration von 0,05 mg/Liter im Trinkwasser. Auch nachfolgende Untersuchungen fĂŒhrten zu keiner Anpassung dieser Empfehlung.

Weblinks















Info Hinweis: Dieser Artikel basiert auf dem Ursprungsartikel Chrom aus der Wiki pedia und er steht unter der GNU-Lizenz link fuer freie Dokumentation, eine Autoren-Liste ist ebenfalls verfuegbar.
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