Χρώμιο

Χρώμιο
	Βανάδιο←Χρώμιο→Μαγγάνιο
	;
	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)
Ηλεκτρονική; διαμόρφωση	[Ar] 3d54s1; 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
Ενθαλπίατήξης	21,0 kJ/mol
Ενθαλπίαεξάτμισης	347 kJ/mol
Ειδικήηλεκτρική; αντίσταση	125 nΩ·m (στους 20 °C)
Ειδικήθερμική; 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

Τοχρώμιο(λατινικάchromium) είναι τοχημικό στοιχείομεχημικό σύμβολοCrκαιατομικό αριθμό 24.Είναι το πρώτο στοιχείο τηςομάδας 6(πρώην VI_B). Το χημικά καθαρό χρώμιο, στιςκανονικές συνθήκες περιβάλλοντος,είναι χαλυβί, γυαλιστερό, σκληρό και εύθραυστομεταβατικό μέταλλο^[2],με (σχετικά) υψηλή κανονικήθερμοκρασία τήξης(1907°C). Το χρώμιο αποτελεί το κύριο πρόσθετο για την παραγωγήανοξείδωτου χάλυβα,και πιο συγκεκριμένα είναι ακριβώς το στοιχείο που προσθέτει τις αντιοξειδωτικές ιδιότητες σε αυτό τοκράμα.Το χρώμιο επίσης εκτιμάται ιδιαίτερα ως μέταλλο που μπορεί ναστιλβωθείεξαιρετικά, ενώ αντιστέκεται στηναμαύρωση.Το στιλβωμένο χρώμιοανακλάπερίπου το 70% τουορατού φάσματος,καθώς και περίπου το 90% τουυπερύθρου.^[3]

Το όνομά του προέρχεται από τηνελληνική λέξη«χρῶμα»^[4],επειδή έχει πολλές έντονα έγχρωμες ενώσεις.

Το οξείδιο του χρωμίου χρησιμοποιήθηκε από τουςΚινέζους,τουλάχιστον από την εποχή τηςΔυναστείας Τσιν,δηλαδή πάνω από 2.000 πριν από την εποχή μας, για να επικαλύπτει μεταλλικά μέρη όπλων που βρέθηκαν στον περίφημοΣτρατό από τερακότα.^[5]

Το χρώμιο (ως στοιχείο) ανακαλύφθηκε το1761στοΔυτικό Κόσμο,όταν κέρδισε τοεπιστημονικόενδιαφέρον το κόκκινοκρυσταλλικό ορυκτόπου ονομάζεταικροκοΐτης(δηλαδή κυρίωςχρωμικός μόλυβδος,PbCrO₄), που αρχικά χρησιμοποιήθηκε ως χρωστική ουσία. ΟΛουί Νικολά Βοκιά(Louis Nicolas Vauquelin) το1797απομόνωσε για πρώτη φορά μεταλλικό (δηλαδή στοιχειακό) χρώμιο. Μετά την πρώτη παραγωγή μεταλλικού χρωμίου από το Βοκιά βρέθηκαν μικρές ποσότητες φυσικού μεταλλικού χρωμίου σε σπάνιαορυκτά,αλλά αυτά τα κοιτάσματα ποτέ δεν χρησιμοποιήθηκαν γιαεμπορικήεκμετάλλευση. Αντί για αυτό, σχεδόν όλο το χρώμιο που αξιοποιείται εμπορικάεξορύσσεταιαπό το μοναδικό εμπορικά βιώσιμο ορυκτό του χρωμίου, που είναι οχρωμίτης(δηλαδή κυρίως τετροξείδιο διχρωμοσιδήρου, FeCr₂O₄).

Το μεταλλικό χρώμιο και τοκράμα σιδηροχρώμιοπαράγονται εμπορικά από το χρωμίτη μεπυριτοθερμικέςήαργιλιοθερμικές αντιδράσεις,ή με διεργασίεςφρύξηςκαιέκπλυσης.Το μεταλλικό χρώμιο αποδείχθηκε ότι έχει υψηλή αξία, χάρη στην υψηλή του αντίσταση στηδιάβρωσηκαι σκληρότητα. Μια μεγάλης σημασίας εξέλιξη ήταν η ανακάλυψη ότι οχάλυβαςμπορούσε να αποκτήσει υψηλή αντοχή στη διάβρωση και στην αποχρωμάτωση με την προσθήκη μεταλλικού χρωμίου, οπότε σχηματίζεταιανοξείδωτος χάλυβας.Αυτή η εφαρμογή, μαζί με τηνεπιχρωμίωση(ηλεκτροεπιχρωμίωση, για την ακρίβεια) προς το παρόν καταναλώνει το 85% της εμπορικής κατανάλωσης χρωμίου, με τις εφαρμογές τωνενώσεωντου χρωμίου να αφορούν το υπόλοιπο 15%.

Τοτρισθενέςχρώμιο (Cr^III) αναγνωρίστηκε στιςΗΠΑως απαραίτητο ιχνοστοιχείο για τηνινσουλίνη(και κατ' επέκταση) τομεταβολισμό σακχάρωνκαιλιπιδίων.^[6]

Όμως, το2014ηΕυρωπαϊκή Ένωσηκατέληξε στο ότι υπάρχουν ανεπαρκείς ενδείξεις για να χαρακτηριστεί το χρώμιο ως απαραίτητο.^[7]^[8]

Ενώ το μεταλλικό χρώμιο και τα ιόντα Cr³⁺θεωρούνται μητοξικά,οι ενώσεις του εξασθενούς χρωμίου (Cr^VI), και ιδιαίτερα τοτριοξείδιο του χρωμίου(CrO₃), είναι εξαιρετικά τοξικές καικαρκινογόνες.^[9]Οι εγκαταλελειμμένες (ιδίως) τοποθεσίες παραγωγής (ή και επεξεργασίας) χρωμίου συχνά απαιτούν (ειδικό) «περιβαλλοντικό» καθαρισμό.^[10]

Φυσική παρουσία

Το χρώμιο είναι το 22^οσε αφθονία χημικό στοιχείο στο φλοιό τηςΓης,με μέση συγκέντρωση της τάξης των 100ppm^[11].Ενώσεις του χρωμίου βρίσκονται στο περιβάλλον, χαρη στη διάβρωση των χρωμιούχωνπετρωμάτων,αλλά και τωνηφαιστειακώνεκρήξεων. Η συγκέντρωση του χρωμίου στοέδαφοςποικίλλει από 1 ως 300mg/kg.Στο δεθαλάσσιονερό από 5 ως 800μg/lit^[12].Σταποτάμιακαι τιςλίμνεςκυμαίνεται μεταξύ 26 μg/lit και 5,2 mg/lit. Το χρώμιο εξορύσσεται ωςχρωμίτης(FeCr₂O₄)^[13].Περίπου τo 40% του ορυκτού χρωμίτη παράγεται στηΝότια Αφρική,ενώ στη λίστα των σημαντικών χρωμιτοπαραγωγικών χωρών περιλαμβάνονται (κατά σειρά) ηΙνδία,τοΚαζακστάν,ηΤουρκία,τοΟμάν,ηΡωσία,ηΒραζιλία,ηΦινλανδία,ηΖιμπάμπουε,τοΠακιστάν,ηΑυστραλία,ηΑλβανία,ηΚίνα,τοΙράν,ηΜαδαγασκάρη,τοΒιετνάμ,ταΗΑΕ,τοΣουδάν,ηΚούβα,οιΦιλιππίνες,τοΑφγανιστάνκαι ηΕλλάδα^[14].Τα αναξιοποίητα κοιτάσματα χρωμίτη είναι (σχετικά) άφθονα, αλλά γεωγραφικά συγκεντρώνονται (περισσότερο) στο Καζακστάν και στη Νότια Αφρική^[15].

Παρόλο που είναι σπάνια, κοιτάσματα φυσικού (μεταλλικού) χρωμίου υπάρχουν^[16]^[17].ΤοUdachnaya Pipeστη Ρωσία παράγει δείγματα φυσικού μετάλλου. Το ορυχείο αυτό είναι πλούσιο σεδιαμάντιακαι το αναγωγικό περιβάλλον του βοηθά στην παραγωγή στοιχειακού χρωμίου και διαμαντιών^[18].

Η σχέση μεταξύ του Cr^IIIκαι του Cr^VIεξαρτάται πολύ από τοpHκαι την παρουσία οξειδωτικών στοιχείων στην περιβάλλουσα περιοχή, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις το Cr^IIIυπερισχύει^[12],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 Cr^VI^[19].

Ισότοπα

Το χρώμιο που προκύπτει φυσιολογικά αποτελείται από 3 σταθεράισότοπα:το⁵²Cr, το⁵³Cr και το⁵⁴Cr 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 τα⁵⁰Cr (διάρκειαημιζωής:παραπάνω από 1,8 · 10¹⁷χρόνια) και⁵¹Cr (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

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. Οιενώσειςτου είναι συνήθωςτοξικές.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 38^οC έρχεται σε παραμαγνητική κατάσταση.

Βιολογική σημασία

Το τρισθενές χρώμιο (Cr(III) ή Cr³⁺) απαιτείται σε ελάχιστες ποσότητες για τη ζάχαρη και το μεταβολισμό τωνλιπιδίωνστους 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 ωςκαρκινογόνοσε 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 περίπλοκεςοργανικές ενώσειςτου χρωμίου προκαλούν ζημιά στα χρωμοσώματα τωνκυττάρωντωνχάμστερ.ΣτιςΗνωμένες Πολιτείεςοι 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,μαγιάμπύρας,λαχανικά,φρούτα,κρέας, γαλακτοκομικά προϊόντα καιδημητριακά.

Χρήσεις

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 επιθυμείτε η προστασία τους από τη διάβρωση. Κράμα χρωμίου-βαναδίουχρησιμοποιείται στην κατασκευή κλειδιών.

Μερικές ενώσεις του χρωμίου

Πηγές

ATSDR Case Studies in Environmental Medicine: Chromium Toxicity(Αγγλικά)
Los Alamos National Laboratory - Chromium Αρχειοθετήθηκε2004-12-13 στοWayback Machine.(Αγγλικά)
WebElements.com – Chromium(Αγγλικά)
IARC Monograph "Chromium and Chromium compounds"(Αγγλικά)
International Chromium Development Association Αρχειοθετήθηκε2003-11-29 στοWayback Machine.(Αγγλικά)
It's Elemental – The Element Chromium(Αγγλικά)
National Pollutant Inventory - Chromium (III) compounds fact sheet(Αγγλικά)
The Merck Manual – Mineral Deficiency and Toxicity(Αγγλικά)
National Institute for Occupational Safety and Health - Chromium Page(Αγγλικά)

Παραπομπές και σημειώσεις

↑Κανονικά ατομικά βάρη^{[νεκρός σύνδεσμος]}en:Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
↑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.
↑Coblentz, WW· Stair, R.«Reflecting power of beryllium, chromium, and several other metals»(PDF).National Institute of Standards and Technology.NIST Publications.Ανακτήθηκε στις 11 Οκτωβρίου 2018.
↑χρῶμα,Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon, on Perseus
↑(en)Maurice Cotterell,, Rochester, Vt, Bear & Co, 2004,1^reéd.,302p.(ISBN 978-1-59143-033-9, OCLC 53830906),p.102.
↑«Chromium».Office of Dietary Supplements, US National Institutes of Health. 2016.Ανακτήθηκε στις 26 Ιουνίου 2016.
↑Cronin, Joseph R. (2004). "The Chromium Controversy".Alternative and Complementary Therapies10(1): 39–42. doi:10.1089/107628004772830393.
↑«Scientific Opinion on Dietary Reference Values for chromium».European Food Safety Authority.18 Σεπτεμβρίου 2014.Ανακτήθηκε στις 20 Μαρτίου 2018.
↑«Substance Information - ECHA».echa.europa.eu(στα Αγγλικά).Ανακτήθηκε στις 17 Ιανουαρίου 2022.
↑EPA (Αυγούστου 2000).«Abandoned Mine Site Characterization and Cleanup Handbook»(PDF).United States Environmental Protection Agency.Ανακτήθηκε στις 8 Σεπτεμβρίου 2019.
↑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.
↑^12,0^12,1Kotaś, J.; Stasicka, Z (2000). "Chromium occurrence in the environment and methods of its speciation".Environmental Pollution107(3): 263–283. doi:10.1016/S0269-7491(99)00168-2.PMID 15092973.
↑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.
↑http://www.indexmundi.com/minerals/?product=chromite
↑Papp, John F. "Commodity Summary 2009: Chromium" (PDF). United States Geological Survey. Retrieved 2009-03-17.
↑Fleischer, Michael (1982). "New Mineral Names" (PDF).American Mineralogist67:854–860.
↑Chromium(with location data), Mindat
↑Chromium from Udachnaya-Vostochnaya pipe, Daldyn, Daldyn-Alakit kimberlite field, Saha Republic (Sakha Republic; Yakutia), Eastern-Siberian Region, Russia,Mindat.
↑Gonzalez, A. R.; Ndung'u, K; Flegal, AR (2005). "Natural Occurrence of Hexavalent Chromium in the Aromas Red Sands Aquifer, California".Environmental Science and Technology39(15): 5505–5511. Bibcode:2005EnST...39.5505G. doi:10.1021/es048835n.PMID 16124280.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

Πολυμέσα σχετικά με το θέμαChromiumστο Wikimedia Commons
Λεξιλογικός ορισμός τουχρώμιοστο Βικιλεξικό

[1] Κανονικά ατομικά βάρη^{[νεκρός σύνδεσμος]}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.

[NIST_specular_reflection-3] Coblentz, WW· Stair, R.«Reflecting power of beryllium, chromium, and several other metals»(PDF).National Institute of Standards and Technology.NIST Publications.Ανακτήθηκε στις 11 Οκτωβρίου 2018.

[4] χρῶμα,Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon, on Perseus

[5] (en)Maurice Cotterell,, Rochester, Vt, Bear & Co, 2004,1^reéd.,302p.(ISBN 978-1-59143-033-9, OCLC 53830906),p.102.

[ods-6] «Chromium».Office of Dietary Supplements, US National Institutes of Health. 2016.Ανακτήθηκε στις 26 Ιουνίου 2016.

[7] Cronin, Joseph R. (2004). "The Chromium Controversy".Alternative and Complementary Therapies10(1): 39–42. doi:10.1089/107628004772830393.

[8] «Scientific Opinion on Dietary Reference Values for chromium».European Food Safety Authority.18 Σεπτεμβρίου 2014.Ανακτήθηκε στις 20 Μαρτίου 2018.

[9] «Substance Information - ECHA».echa.europa.eu(στα Αγγλικά).Ανακτήθηκε στις 17 Ιανουαρίου 2022.

[10] EPA (Αυγούστου 2000).«Abandoned Mine Site Characterization and Cleanup Handbook»(PDF).United States Environmental Protection Agency.Ανακτήθηκε στις 8 Σεπτεμβρίου 2019.

[11] 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.

[:0-12] 12,0^12,1Kotaś, J.; Stasicka, Z (2000). "Chromium occurrence in the environment and methods of its speciation".Environmental Pollution107(3): 263–283. doi:10.1016/S0269-7491(99)00168-2.PMID 15092973.

[13] 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.

[14] ttp://www.indexmundi.com/minerals/?product=chromite

[15] Papp, John F. "Commodity Summary 2009: Chromium" (PDF). United States Geological Survey. Retrieved 2009-03-17.

[16] Fleischer, Michael (1982). "New Mineral Names" (PDF).American Mineralogist67:854–860.

[17] Chromium(with location data), Mindat

[18] Chromium from Udachnaya-Vostochnaya pipe, Daldyn, Daldyn-Alakit kimberlite field, Saha Republic (Sakha Republic; Yakutia), Eastern-Siberian Region, Russia,Mindat.

[19] Gonzalez, A. R.; Ndung'u, K; Flegal, AR (2005). "Natural Occurrence of Hexavalent Chromium in the Aromas Red Sands Aquifer, California".Environmental Science and Technology39(15): 5505–5511. Bibcode:2005EnST...39.5505G. doi:10.1021/es048835n.PMID 16124280.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]