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Chrom

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  
 
 
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Chrom, Cr, 24
Serie Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block 6 , 4, d
Aussehen silbrig metallisch
Atomar
Atomgewicht 51,9961 amu
Atomradius (berechnet) 140 (166) pm
Kovalenter Radius 127 pm
van der Waals-Radius k. A. pm
Elektronenkonfiguration [Ar]3d3d54s1
e- 's pro Energieniveau 2, 8, 13, 1
Oxidationszustände (Oxid) 6, 3, 2 (stark sauer)
Physikalisch
Dichte 7140 kg/m3
Aggregatzustand fest
Schmelzpunkt 2130 K (1857 °C)
Siedepunkt 2945 K (2672 °C)
Kristallstruktur bcc
Mohshärte 8,5
Magnetische Ordnung AFM (genauer: SDW)
Molares Volumen 7,23 · 10-3 m3/mol
Verdampfungswärme 344,3 kJ/mol
Schmelzwärme 16,9 kJ/mol
Dampfdruck 990 Pa bei 2130 K
Schallgeschwindigkeit 5940 m/s bei 293,15 K
Verschiedenes
Elektronegativität 1,66 (Pauling-Skala)
Spezifische Wärmekapazität 450 J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit 7,74 · 106/m Ohm
Wärmeleitfähigkeit 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
Stabilste Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP
50Cr {syn.} > 1,8 · 1017 Jahre e--Einfang ??? 50Ti
51Cr {syn.} 27,7025 Tage 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
SI-Einheiten und Standardbedingungen werden benutzt,
sofern nicht anders angegeben.

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

Bemerkenswerte Eigenschaften

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

Anwendungen

Chrom und Chromverbindungen werden für 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 sich als Farbpigment eignete. Die Verwendung von Rotbleierz nahm schnell zu. Ein aus Krokonit (Rotbleierz) gewonnenes strahlendes Gelb, das Chromgelb, wurde zur Modefarbe. Vielen sicher noch als "Postgelb" in Erinnerung.

1797 gewann Nicolas-Louis Vauquelin Chromoxid (CrO3) aus Krokonit und Salzsäure. 1798 erhielt er verunreinigtes elementares Chrom durch Reduktion von Chromoxid mit Holzkohle. Spuren des neuen Elementes konnte Vauquelin auch in Edelsteinen wie Rubin und Smaragd nachweisen. Im 19. Jahrhundert wurden Chromverbindungen überwiegend als Farbpigmente verwandt. Ende des 20. Jahrhunderts werden Chrom und Chromverbindungen hauptsächlich zur Herstellung von korrosions- und hitzebeständigen Legierungen eingesetzt.

Physiologisches

Dreiwertiges Chrom ist ein essentielles Spurenelement für 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 geklärt.

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.

Südafrika fördert ungefähr die Hälfte des Weltbedarfs an Chromit. Andere nennenswerte Förderländer sind Kasachstan, Indien und die Türkei.

Im Jahr 2000 wurden ungefähr 15 Millionen Tonnen marktfähiges Chromiterz gefördert. Hieraus ließen sich 4 Millionen Tonnen Ferrochrom mit einem Marktwert von 2,5 Milliarden Dollar gewinnen. Metallisches Chrom kommt in Lagerstätten 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. 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 Schwefelsäure 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 kräftiges Oxidationsmittel: In schwefelsaurer Lösung werden primäre 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 Chromschwefelsäure zur Reinigung von Glasgeräten verwendet. Beim Kontakt mit Chloridionen wird jedoch das flüchtige, krebserregende Chromylchlorid CrO2Cl2 gebildet (Abzug!).

Chromgrün, das grüne Chrom(III)-oxid Cr2O3 wird als Emaillefarbe und zum Glasfärben (grüne Flaschen) verwendet. Chromgelb, ein gelbes Bleichromat PbCrO4, dient als brillant gelbes Farbpigment und wird zur iodometrischen Bestimmung von Blei genutzt. Chromsäure mit der hypothetischen Struktur H2CrO4 existiert nur in verdünnter wässriger Lösung. Als Anion existiert sie in einigen Chromaten und Dichromaten.

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

Vorsichtsmaßnahmen

Metallisches Chrom und Chrom(III)-Verbindungen sind gewöhnlich nicht gesundheitsschädigend. Oral aufgenommene Chrom(VI)-Verbindungen sind im Gegensatz dazu als äußerst giftig einzustufen. Die letale Dosis enspricht einem halben Teelöffel. Chrom(VI)-Verbindungen sind seit langem als krebserregend bekannt. Die meisten Chrom(VI)-Verbindungen verursachen Irritationen an Augen, Haut und Schleimhäuten. Chronischer Kontakt mit Chrom(VI)-Verbindungen kann bei unterlassener Behandlung zu bleibenden Augenschäden führen.

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


Der Ursprungsartikel stammt von der deutschsprachigen Wiki pedia (siehe oben: "Original Artikel & Autoren Liste").
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