DEFINITION

Chrom ist das vierundzwanzigste Element des Periodensystems. Bezeichnung - Cr aus dem lateinischen "Chrom". Befindet sich in der vierten Periode, VIB-Gruppe. Bezieht sich auf Metalle. Die Grundgebühr beträgt 24.

Chrom ist in der Erdkruste in einer Menge von 0,02 % (Gew.) enthalten. In der Natur kommt es hauptsächlich in Form von Eisen-Chrom FeO x Cr 2 O 3 vor.

Chrom ist ein festes glänzendes Metall (Abb. 1), das bei 1890 o C schmilzt; seine Dichte beträgt 7,19 g / cm 3. Bei Raumtemperatur ist Chrom sowohl wasser- als auch luftbeständig. Verdünnte Schwefel- und Salzsäure lösen Chrom unter Freisetzung von Wasserstoff. In kalter konzentrierter Salpetersäure ist Chrom unlöslich und wird nach Behandlung damit passiv.

Reis. 1. Chrom. Aussehen.

Atom- und Molekulargewicht von Chrom

DEFINITION

Relatives Molekulargewicht einer Substanz(M r) ist eine Zahl, die angibt, wie oft die Masse eines bestimmten Moleküls größer als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms ist, und relative Atommasse eines Elements(A r) - wie oft die durchschnittliche Atommasse eines chemischen Elements größer als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms ist.

Da Chrom im freien Zustand in Form von einatomigen Cr-Molekülen vorliegt, sind die Werte seiner atomaren und molekularen Masse gleich. Sie sind gleich 51,9962.

Isotope von Chrom

Es ist bekannt, dass Chrom in der Natur in Form der vier stabilen Isotope 50Cr, 52Cr, 53Cr und 54Cr vorkommen kann. Ihre Massenzahlen sind 50, 52, 53 bzw. 54. Der Kern des Atoms des Chromisotops 50 Cr enthält vierundzwanzig Protonen und sechsundzwanzig Neutronen, und die restlichen Isotope unterscheiden sich davon nur in der Anzahl der Neutronen.

Es gibt künstliche Chromisotope mit Massenzahlen von 42 bis 67, von denen das stabilste 59 Cr mit einer Halbwertszeit von 42,3 Minuten ist, sowie ein Kernisotop.

Chrom-Ionen

Auf der äußeren Energieebene des Chromatoms gibt es sechs Valenzelektronen:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 .

Durch chemische Wechselwirkung gibt Chrom seine Valenzelektronen ab, d.h. ist ihr Spender und verwandelt sich in ein positiv geladenes Ion:

Cr 0 –2e → Cr 2+ ;

Cr 0 –3e → Cr 3+ ;

Cr0-6e → Cr6+.

Molekül und Atom von Chrom

Im freien Zustand liegt Chrom in Form von einatomigen Cr-Molekülen vor. Hier sind einige Eigenschaften, die das Atom und Molekül von Chrom charakterisieren:

Chromlegierungen

Chrommetall wird zum Verchromen und auch als eine der wichtigsten Komponenten von legierten Stählen verwendet. Das Einbringen von Chrom in Stahl erhöht seine Korrosionsbeständigkeit sowohl in wässrigen Medien bei normalen Temperaturen als auch in Gasen bei erhöhten Temperaturen. Außerdem weisen Chromstähle eine erhöhte Härte auf. Chrom ist ein Bestandteil von rostfreien säurebeständigen, hitzebeständigen Stählen.

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

BEISPIEL 2

Übung	Chromoxid (VI) mit einem Gewicht von 2 g wurde in Wasser mit einem Gewicht von 500 g gelöst Berechnen Sie den Massenanteil von Chromsäure H 2 CrO 4 in der resultierenden Lösung.
Lösung	Schreiben wir die Reaktionsgleichung zur Gewinnung von Chromsäure aus Chrom(VI)-oxid: CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 CrO 4. Finden Sie die Masse der Lösung: m Lösung \u003d m (CrO 3) + m (H 2 O) \u003d 2 + 500 \u003d 502 g. n (CrO 3) \u003d m (CrO 3) / M (CrO 3); n (CrO 3) \u003d 2/100 \u003d 0,02 mol. Gemäß der Reaktionsgleichung ist dann n(CrO 3) :n(H 2 CrO 4) = 1:1 n (CrO 3) \u003d n (H 2 CrO 4) \u003d 0,02 mol. Dann ist die Masse der Chromsäure gleich (Molmasse - 118 g / mol): m (H 2 CrO 4) \u003d n (H 2 CrO 4) × M (H 2 CrO 4); m (H 2 CrO 4) \u003d 0,02 × 118 \u003d 2,36 g. Der Massenanteil von Chromsäure in Lösung ist: ω = mgelöst / mLösung × 100 %; ω (H 2 CrO 4) \u003d m gelöster Stoff (H 2 CrO 4) / m Lösung × 100%; ω (H 2 CrO 4) \u003d 2,36 / 502 × 100% \u003d 0,47%.
Antworten	Der Massenanteil an Chromsäure beträgt 0,47 %.

Chrom(lat. Cromium), Cr, ein chemisches Element der Gruppe VI des Mendelejew-Periodensystems, Ordnungszahl 24, Atommasse 51,996; Stahlblaues Metall.

Natürliche stabile Isotope: 50 Cr (4,31 %), 52 Cr (87,76 %), 53 Cr (9,55 %) und 54 Cr (2,38 %). Von den künstlichen radioaktiven Isotopen ist das wichtigste 51 Cr (Halbwertszeit T ½ = 27,8 Tage), das als Isotopen-Tracer verwendet wird.

Geschichtlicher Bezug. Chrom wurde 1797 von LN Vauquelin im Mineral Krokoit – natürliches Bleichromat РbCrО 4 entdeckt. Chrom hat seinen Namen vom griechischen Wort Chroma - Farbe, Farbe (wegen der Farbvielfalt seiner Verbindungen). Unabhängig von Vauquelin wurde Chrom 1798 von dem deutschen Wissenschaftler M. G. Klaproth in Krokoit entdeckt.

Verbreitung von Chrom in der Natur. Der durchschnittliche Gehalt an Chrom in der Erdkruste (Clark) beträgt 8,3·10 -3 %. Dieses Element ist wahrscheinlich charakteristischer für den Erdmantel, da ultramafische Gesteine, von denen angenommen wird, dass sie in ihrer Zusammensetzung dem Erdmantel am nächsten kommen, mit Chrom angereichert sind (2·10 –4 %). Chrom bildet massive und disseminierte Erze in ultramafischem Gestein; mit ihnen ist die Bildung der größten Chromvorkommen verbunden. In basischen Gesteinen erreicht der Chromgehalt nur 2 10 -2 %, in sauren Gesteinen - 2,5 10 -3 %, in Sedimentgesteinen (Sandsteinen) - 3,5 10 -3 %, Schiefer - 9 10 -3 %. Chrom ist ein vergleichsweise schwacher Wasserwanderer; Der Chromgehalt im Meerwasser beträgt 0,00005 mg/l.

Im Allgemeinen ist Chrom ein Metall der tiefen Zonen der Erde; Steinmeteoriten (Analoga des Mantels) sind ebenfalls mit Chrom angereichert (2,7·10 -1 %). Über 20 Chromminerale sind bekannt. Von industrieller Bedeutung sind nur Chromspinelle (bis 54 % Cr); Darüber hinaus ist Chrom in einer Reihe anderer Mineralien enthalten, die Chromerze oft begleiten, aber an sich keinen praktischen Wert haben (Uvarovit, Volkonskoit, Kemerit, Fuchsit).

Physikalische Eigenschaften von Chrom. Chrom ist ein hartes, schweres, feuerfestes Metall. Pure Chrome ist Kunststoff. Kristallisiert in einem raumzentrierten Gitter, a = 2,885 Å (20 °C); bei 1830°C ist eine Umwandlung in eine Modifikation mit flächenzentriertem Gitter möglich, a = 3,69 Å.

Atomradius 1,27 Å; Ionenradien Cr 2+ 0,83 Å, Cr 3+ 0,64 Å, Cr 6+ 0,52 Å. Dichte 7,19 g/cm³; t pl 1890 °C; t kippen 2480 °C. Spezifische Wärmekapazität 0,461 kJ/(kg·K) (25°C); thermischer Längenausdehnungskoeffizient 8,24 · 10 -6 (bei 20 °C); Wärmeleitzahl 67 W/(m·K) (20 °С); spezifischer elektrischer Widerstand 0,414 μm m (20 °C); der Wärmekoeffizient des elektrischen Widerstands im Bereich von 20–600°C beträgt 3,01·10 –3 . Chrom ist antiferromagnetisch, die spezifische magnetische Suszeptibilität beträgt 3,6·10 -6 . Die Härte von hochreinem Chrom nach Brinell beträgt 7-9 MN / m 2 (70-90 kgf / cm 2).

Chemische Eigenschaften von Chrom. Die externe Elektronenkonfiguration des Chromatoms ist 3d 5 4s 1 . In Verbindungen weist es normalerweise die Oxidationsstufen +2, +3, +6 auf, unter denen Cr 3+ am stabilsten ist; einzelne Verbindungen sind bekannt, in denen Chrom die Oxidationsstufen +1, +4, +5 hat. Chrom ist chemisch inaktiv. Unter normalen Bedingungen ist es beständig gegen Sauerstoff und Feuchtigkeit, verbindet sich aber mit Fluor zu CrF 3 . Oberhalb von 600 °C reagiert es mit Wasserdampf zu Cr 2 O 3; Stickstoff – Cr 2 N, CrN; Kohlenstoff - Cr 23 C 6, Cr 7 C 3, Cr 3 C 2; grau - Cr 2 S 3. Mit Bor verschmolzen bildet es CrB-Borid, mit Silizium die Silizide Cr 3 Si, Cr 2 Si 3, CrSi 2. Chrom bildet mit vielen Metallen Legierungen. Die Wechselwirkung mit Sauerstoff verläuft zunächst recht aktiv, dann verlangsamt sie sich aufgrund der Bildung eines Oxidfilms auf der Metalloberfläche stark. Bei 1200°C bricht der Film zusammen und die Oxidation schreitet schnell wieder voran. Chrom entzündet sich in Sauerstoff bei 2000 °C zu dunkelgrünem Chrom(III)-oxid Cr 2 O 3 . Neben dem Oxid (III) lassen sich weitere Verbindungen mit Sauerstoff, wie CrO, CrO 3 indirekt gewinnen. Chrom reagiert leicht mit verdünnten Lösungen von Salz- und Schwefelsäure, um Chlorid und Chromsulfat zu bilden und Wasserstoff freizusetzen; Königswasser und Salpetersäure passivieren Chrom.

Mit zunehmendem Oxidationsgrad nehmen die sauren und oxidierenden Eigenschaften von Chrom zu.Cr 2+ -Derivate sind sehr starke Reduktionsmittel. Das Cr 2+ -Ion wird in der ersten Stufe der Auflösung von Chrom in Säuren oder während der Reduktion von Cr 3+ in einer sauren Lösung mit Zink gebildet. Lachgas Cr(OH) 2 geht während der Dehydratisierung in Cr 2 O 3 über. Cr 3+ -Verbindungen sind luftstabil. Sie können sowohl Reduktions- als auch Oxidationsmittel sein. Cr 3+ kann in saurer Lösung mit Zink zu Cr 2+ reduziert oder in alkalischer Lösung mit Brom und anderen Oxidationsmitteln zu CrO 4 2– oxidiert werden. Hydroxid Cr (OH) 3 (genauer Cr 2 O 3 nH 2 O) ist eine amphotere Verbindung, die Salze mit dem Cr 3+ -Kation oder Salzen der Chromsäure HCrO 2 - Chromite (z. B. KC-O 2, NaCrO) bildet 2). Cr 6+ -Verbindungen: CrO 3 -Chromsäureanhydrid, Chromsäuren und ihre Salze, von denen die wichtigsten Chromate und Dichromate sind - starke Oxidationsmittel. Chrom bildet mit sauerstoffhaltigen Säuren eine Vielzahl von Salzen. Chromkomplexverbindungen sind bekannt; Komplexverbindungen von Cr 3+ sind besonders zahlreich, in denen Chrom eine Koordinationszahl von 6 hat. Es gibt eine beträchtliche Anzahl von Chromperoxidverbindungen

Holen Sie sich Chrome. Je nach Verwendungszweck fällt Chrom in unterschiedlichen Reinheitsgraden an. Ausgangsmaterial sind in der Regel Chromspinelle, die angereichert und anschließend mit Kali (oder Soda) in Gegenwart von Luftsauerstoff verschmolzen werden. In Bezug auf die Hauptkomponente von Cr 3 + -haltigen Erzen ist die Reaktion wie folgt:

2FeCr 2 O 4 + 4K 2 CO 3 + 3,5O 2 \u003d 4K 2 CrO 4 + Fe 2 O 3 + 4CO 2.

Das entstehende Kaliumchromat K 2 CrO 4 wird mit heißem Wasser ausgelaugt und durch Einwirkung von H 2 SO 4 in Dichromat K 2 Cr 2 O 7 umgewandelt. Ferner wird durch Einwirkung einer konzentrierten Lösung von H 2 SO 4 auf K 2 Cr 2 O 7 Chromsäureanhydrid C 2 O 3 erhalten oder durch Erhitzen von K 2 Cr 2 O 7 mit Schwefel - Chromoxid (III) C 2 O 3.

Das reinste Chrom wird unter industriellen Bedingungen entweder durch Elektrolyse von konzentrierten wässrigen Lösungen von CrO 3 oder Cr 2 O 3 , die H 2 SO 4 enthalten, oder durch Elektrolyse von Chromsulfat Cr 2 (SO 4 ) 3 gewonnen. Dabei wird Chrom auf einer Aluminium- oder Edelstahlkathode abgeschieden. Eine vollständige Reinigung von Verunreinigungen wird durch die Behandlung von Chrom mit hochreinem Wasserstoff bei hoher Temperatur (1500-1700 °C) erreicht.

Es ist auch möglich, reines Chrom durch Elektrolyse von CrF 3 - oder CrCl 3 -Schmelzen gemischt mit Natrium-, Kalium-, Calciumfluoriden bei einer Temperatur von etwa 900 °C in einer Argonatmosphäre zu erhalten.

Chrom wird in geringen Mengen durch Reduktion von Cr 2 O 3 mit Aluminium oder Silizium gewonnen. Beim aluminothermischen Verfahren wird ein vorgewärmtes Gemisch aus Cr 2 O 3 und Al-Pulver oder -Spänen unter Zusatz eines Oxidationsmittels in einen Tiegel gefüllt, wo die Reaktion durch Zünden eines Gemisches aus Na 2 O 2 und Al bis zum Tiegel eingeleitet wird ist mit Chrom und Schlacke gefüllt. Chrom wird silikothermal in Lichtbogenöfen erschmolzen. Die Reinheit des resultierenden Chroms wird durch den Gehalt an Verunreinigungen im Cr 2 O 3 und im zur Rückgewinnung verwendeten Al oder Si bestimmt.

In der Industrie werden Chromlegierungen in großem Umfang hergestellt - Ferrochrom und Silicochrom.

Chromanwendung. Die Verwendung von Chrom basiert auf seiner Hitzebeständigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit. Chrom wird vor allem zum Schmelzen von Chromstählen verwendet. Alumino- und silicothermisches Chrom wird zum Schmelzen von Nichrom, Nimonic, anderen Nickellegierungen und Stellit verwendet.

Eine beträchtliche Menge Chrom wird für dekorative korrosionsbeständige Beschichtungen verwendet. Chrompulver wurde in großem Umfang bei der Herstellung von Metallkeramikprodukten und Materialien für Schweißelektroden verwendet. Chrom in Form des Cr 3+ -Ions ist eine Verunreinigung im Rubin, der als Schmuckstein und Lasermaterial verwendet wird. Chromverbindungen werden zum Ätzen von Stoffen während des Färbens verwendet. Einige Chromsalze werden als Inhaltsstoff in Gerblösungen in der Lederindustrie verwendet; PbCrO 4 , ZnCrO 4 , SrCrO 4 – als Kunstfarben. Chromit-Magnesit-Feuerfestprodukte werden aus einer Mischung von Chromit und Magnesit hergestellt.

Chromverbindungen (insbesondere Cr 6 + -Derivate) sind giftig.

Chrom im Körper. Chrom gehört zu den biogenen Elementen, die ständig im Gewebe von Pflanzen und Tieren enthalten sind. Der durchschnittliche Chromgehalt in Pflanzen beträgt 0,0005% (92-95% Chrom reichert sich in den Wurzeln an), bei Tieren - von zehn Tausendstel bis zu zehn Millionstel Prozent. In planktonischen Organismen ist der Akkumulationskoeffizient von Chrom enorm – 10.000–26.000 Höhere Pflanzen vertragen Chromkonzentrationen über 3–10 –4 mol/l nicht. Es liegt in Blättern als niedermolekularer Komplex vor, der nicht mit subzellulären Strukturen assoziiert ist. Bei Tieren ist Chrom am Metabolismus von Lipiden, Proteinen (Teil des Trypsin-Enzyms), Kohlenhydraten (eine strukturelle Komponente des Glucose-Resistenzfaktors) beteiligt. Die Hauptquelle für Chrom im Körper von Tieren und Menschen ist die Nahrung. Eine Abnahme des Chromgehalts in Nahrung und Blut führt zu einer Abnahme der Wachstumsrate, einem Anstieg des Cholesterinspiegels im Blut und einer Abnahme der Empfindlichkeit des peripheren Gewebes gegenüber Insulin.

Chromvergiftung und seine Verbindungen treten während ihrer Herstellung auf; im Maschinenbau (galvanische Beschichtungen); Metallurgie (Legierungszusätze, Legierungen, feuerfeste Materialien); bei der Herstellung von Leder, Farben usw. Die Toxizität von Chromverbindungen hängt von ihrer chemischen Struktur ab: Dichromate sind giftiger als Chromate, Cr(VI)-Verbindungen sind giftiger als Cr(II), Cr(III)-Verbindungen. Die anfänglichen Formen der Krankheit äußern sich in einem Gefühl von Trockenheit und Schmerzen in der Nase, Halsschmerzen, Atembeschwerden, Husten usw.; Sie können verschwinden, wenn der Kontakt mit Chrome unterbrochen wird. Bei längerem Kontakt mit Chromverbindungen entwickeln sich Anzeichen einer chronischen Vergiftung: Kopfschmerzen, Schwäche, Dyspepsie, Gewichtsverlust und andere. Die Funktionen des Magens, der Leber und der Bauchspeicheldrüse sind verletzt. Bronchitis, Bronchialasthma, diffuse Pneumosklerose sind möglich. Bei Kontakt mit Chrom können Dermatitis und Ekzeme auf der Haut entstehen. Einigen Berichten zufolge sollen Chromverbindungen, hauptsächlich Cr(III), eine krebserzeugende Wirkung haben.

Artikel #24. Eines der härtesten Metalle. Es hat eine hohe chemische Beständigkeit. Eines der wichtigsten Metalle für die Herstellung von legierten Stählen. Die meisten Chromverbindungen haben eine helle Farbe und eine Vielzahl von Farben. Für dieses Merkmal wurde das Element Chrom genannt, was auf Griechisch „Farbe“ bedeutet.

Wie wurde es gefunden

Ein chromhaltiges Mineral wurde 1766 in der Nähe von Jekaterinburg von I.G. Lehmann und nannte sich „Sibirisches Rotblei“. Jetzt heißt dieses Mineral Krokoit. Seine Zusammensetzung ist auch bekannt - РbCrО 4 . Und einst sorgte "sibirisches Rotblei" unter Wissenschaftlern für viele Kontroversen. Dreißig Jahre lang stritten sie über seine Zusammensetzung, bis schließlich 1797 der französische Chemiker Louis Nicolas Vauquelin daraus ein Metall isolierte, das (übrigens auch nach einigen Streitigkeiten) Chrom genannt wurde.

Vauquelin behandelte Krokoit mit K 2 CO 3 Pottasche: Bleichromat wurde zu Kaliumchromat. Dann wurde Kaliumchromat mit Hilfe von Salzsäure in Chromoxid und Wasser umgewandelt (Chromsäure existiert nur in verdünnten Lösungen). Durch Erhitzen des grünen Pulvers aus Chromoxid in einem Graphittiegel mit Kohle erhielt Vauquelin ein neues hochschmelzendes Metall.

Die Pariser Akademie der Wissenschaften in all ihrer Form war Zeuge der Entdeckung. Aber höchstwahrscheinlich hat Vauquelin nicht elementares Chrom, sondern seine Karbide herausgegriffen. Dies wird durch die nadelartige Form der von Vauquelin erhaltenen hellgrauen Kristalle belegt.

Der Name "Chrom" wurde von Vauquelins Freunden vorgeschlagen, aber er mochte es nicht - das Metall unterschied sich nicht in einer speziellen Farbe. Freunde konnten den Chemiker jedoch überzeugen, indem sie darauf hinwiesen, dass man aus knallbunten Chromverbindungen gute Farben bekommen könne. (Übrigens wurde in den Werken von Vauquelin erstmals die smaragdgrüne Farbe einiger natürlicher Beryllium- und Aluminiumsilikate erklärt; wie Vauquelin herausfand, waren sie durch Verunreinigungen von Chromverbindungen gefärbt.) Und dieser Name wurde für das Neue etabliert Element.

Übrigens ist die Silbe „Chrom“, genau im Sinne von „bunt“, in vielen naturwissenschaftlichen, technischen und sogar musikalischen Begriffen enthalten. Weithin bekannte fotografische Filme sind "Isopanchrom", "Panchrom" und "Orthochrom". Das griechische Wort „Chromosom“ bedeutet „der farbige Körper“. Es gibt eine „chromatische“ Skala (in der Musik) und es gibt eine harmonische „hromka“.

Wo befindet er sich

Es gibt ziemlich viel Chrom in der Erdkruste - 0,02%. Das Hauptmineral, aus dem die Industrie Chrom gewinnt, ist Chromspinell variabler Zusammensetzung mit der allgemeinen Formel (Mg, Fe) O · (Cr, Al, Fe) 2 O 3 . Chromerz wird Chromit oder Chromeisenerz genannt (weil es fast immer Eisen enthält). An vielen Stellen gibt es Lagerstätten von Chromerzen. Unser Land verfügt über riesige Chromitreserven. Eine der größten Lagerstätten befindet sich in Kasachstan, in der Region Aktyubinsk; es wurde 1936 entdeckt. Bedeutende Chromerzvorkommen befinden sich auch im Ural.

Chromite werden hauptsächlich zum Schmelzen von Ferrochrom verwendet. Es ist eine der wichtigsten Ferrolegierungen* und für die Massenproduktion von legierten Stählen unverzichtbar.

* Ferrolegierungen - Legierungen von Eisen mit anderen Elementen, die im Hauptritus zum Legieren und Desoxidieren von Stahl verwendet werden. Ferrochrom enthält mindestens 60 % Cr.

Das zaristische Russland produzierte fast keine Ferrolegierungen. Mehrere Hochöfen südlicher Werke erschmolzen niedrigprozentiges (zum Legieren von Metall) Ferrosilizium und Ferromangan. Außerdem wurde 1910 am Fluss Satka, der in den südlichen Ural fließt, eine winzige Fabrik gebaut, in der geringe Mengen Ferromangan und Ferrochrom geschmolzen wurden.

Das junge Sowjetland musste in den ersten Jahren seiner Entwicklung Ferrolegierungen aus dem Ausland importieren. Eine solche Abhängigkeit von den kapitalistischen Ländern war inakzeptabel. Bereits 1927-1928. Der Bau sowjetischer Ferrolegierungswerke begann. Ende 1930 wurde in Tscheljabinsk der erste große Ferrolegierungsofen gebaut, und 1931 wurde das Werk in Tscheljabinsk, das Erstgeborene der Ferrolegierungsindustrie der UdSSR, in Betrieb genommen. 1933 wurden zwei weitere Werke in Betrieb genommen - in Zaporozhye und Zestaponi. Dadurch konnte der Import von Ferrolegierungen gestoppt werden. In nur wenigen Jahren wurde in der Sowjetunion die Produktion vieler Arten von Spezialstählen organisiert - Kugellager, hitzebeständige, rostfreie, Automobil-, Hochgeschwindigkeitsstähle ... Alle diese Stähle enthalten Chrom.

Auf dem 17. Parteitag sagte der Volkskommissar für Schwerindustrie Sergo Ordzhonikidze: „... hätten wir keine hochwertigen Stähle, hätten wir keine Autotraktorenindustrie. Die Kosten für hochwertige Stähle, die wir derzeit verwenden, werden auf über 400 Millionen Rubel geschätzt. Wenn es notwendig wäre, zu importieren, wären es 400 Millionen Rubel. jedes Jahr, verdammt noch mal, wären Sie in Knechtschaft der Kapitalisten ... "

Die Anlage auf der Grundlage des Aktobe-Feldes wurde später während des Großen Vaterländischen Krieges gebaut. Er gab am 20. Januar 1943 das erste Schmelzen von Ferrochrom. Die Arbeiter der Stadt Aktobe waren am Bau der Anlage beteiligt. Das Gebäude wurde für beliebt erklärt. Das Ferrochrom der neuen Anlage wurde zur Herstellung von Metall für Panzer und Kanonen für den Bedarf der Front verwendet.

Jahre sind vergangen. Jetzt ist Aktobe Ferroalloy Plant das größte Unternehmen, das Ferrochrom aller Qualitäten herstellt. Im Werk sind hochqualifizierte nationale Kader von Metallurgen herangewachsen. Von Jahr zu Jahr erhöhen das Werk und die Chromitminen ihre Kapazität und versorgen unsere Eisenmetallurgie mit hochwertigem Ferrochrom.

Unser Land verfügt über ein einzigartiges Vorkommen an natürlich legierten Eisenerzen, die reich an Chrom und Nickel sind. Es liegt in der Orenburger Steppe. Auf der Grundlage dieser Lagerstätte wurde das Hüttenwerk Orsk-Khalilovsky gebaut und betrieben. In den Hochöfen des Werkes wird naturlegiertes Gusseisen erschmolzen, das eine hohe Hitzebeständigkeit aufweist. Teilweise wird es in Form von Guss verwendet, aber das meiste wird zur Verarbeitung zu Nickelstahl geschickt; Chrom brennt aus, wenn Stahl aus Gusseisen geschmolzen wird.

Kuba, Jugoslawien, viele Länder Asiens und Afrikas verfügen über große Chromitreserven.

Wie man es bekommt

Chromit wird hauptsächlich in drei Branchen verwendet: Metallurgie, Chemie und Feuerfestproduktion, und die Metallurgie verbraucht etwa zwei Drittel des gesamten Chromits.

Mit Chrom legierter Stahl hat eine erhöhte Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit in aggressiven und oxidierenden Umgebungen.

Die Gewinnung von reinem Chrom ist ein teurer und zeitaufwändiger Prozess. Daher wird zum Legieren von Stahl hauptsächlich Ferrochrom verwendet, das in Elektrolichtbogenöfen direkt aus Chromit gewonnen wird. Das Reduktionsmittel ist Koks. Der Gehalt an Chromoxid im Chromit sollte nicht weniger als 48 % betragen und das Verhältnis von Cr:Fe sollte nicht weniger als 3:1 betragen.

In einem Elektroofen gewonnenes Ferrochrom enthält normalerweise bis zu 80% Chrom und 4 ... 7% Kohlenstoff (der Rest ist Eisen).

Aber zum Legieren vieler hochwertiger Stähle wird Ferrochrom benötigt, das wenig Kohlenstoff enthält (die Gründe dafür werden weiter unten im Kapitel „Chrom in Legierungen“ diskutiert). Daher wird ein Teil des kohlenstoffreichen Ferrochroms einer speziellen Behandlung unterzogen, um den darin enthaltenen Kohlenstoffgehalt auf Zehntel- und Hundertstelprozent zu reduzieren.

Aus Chromit wird auch elementares, metallisches Chrom gewonnen. Die Herstellung von kommerziell reinem Chrom (97...99%) basiert auf der Aluminothermie-Methode, die bereits 1865 von dem berühmten russischen Chemiker N.N. Beketov. Das Wesen des Verfahrens ist die Reduktion von Aluminiumoxiden, die Reaktion wird von einer erheblichen Wärmefreisetzung begleitet.

Aber zuerst müssen Sie reines Chromoxid Cr 2 O 3 erhalten. Dazu wird fein gemahlener Chromit mit Soda vermischt und dieser Mischung Kalkstein oder Eisenoxid zugesetzt. Die ganze Masse wird gebrannt und es entsteht Natriumchromat:

2Cr 2 O 3 + 4Na 2 CO 3 + 3O 2 → 4Na 2 CrO 4 + 4CO 2.

Anschließend wird aus der kalzinierten Masse mit Wasser Natriumchromat ausgelaugt; die Lauge wird filtriert, eingedampft und mit Säure behandelt. Das Ergebnis ist Natriumdichromat Na 2 Cr 2 O 7 . Durch Reduktion mit Schwefel oder Kohlenstoff beim Erhitzen erhält man grünes Chromoxid.

Chrommetall kann gewonnen werden, indem man reines Chromoxid mit Aluminiumpulver mischt, diese Mischung in einem Tiegel auf 500 ... 600 ° C erhitzt und mit Bariumperoxid in Brand setzt Aluminium entzieht Chromoxid Sauerstoff. Diese Reaktion Cr 2 O 3 + 2Al → Al 2 O 3 + 2Cr ist die Grundlage des industriellen (aluminothermischen) Verfahrens zur Gewinnung von Chrom, obwohl natürlich die Fabriktechnologie viel komplizierter ist. Chrom, aluminothermisch gewonnen, enthält Zehntelprozent Aluminium und Eisen sowie Hundertstelprozent Silizium, Kohlenstoff und Schwefel.

Das silicothermische Verfahren zur Gewinnung von kommerziell reinem Chrom wird ebenfalls verwendet. In diesem Fall wird Chromoxid durch Silizium gemäß der Reaktion 2Cr 2 O 3 + 3Si → 3SiO 2 + 4Cr reduziert.

Diese Reaktion findet in Lichtbogenöfen statt. Um Kieselsäure zu binden, wird der Mischung Kalkstein zugesetzt. Die Reinheit von silicothermischem Chrom ist ungefähr die gleiche wie die von aluminothermischem Chrom, obwohl natürlich der Gehalt an Silizium darin etwas höher und Aluminium etwas niedriger ist. Um Chrom zu erhalten, versuchten sie, andere Reduktionsmittel zu verwenden - Kohlenstoff, Wasserstoff, Magnesium. Diese Verfahren sind jedoch nicht weit verbreitet.

Hochreines Chrom (ca. 99,8 %) wird elektrolytisch hergestellt.

Kommerziell reines und elektrolytisches Chrom wird hauptsächlich zur Herstellung komplexer Chromlegierungen verwendet.

Konstanten und Eigenschaften von Chrom

Die Atommasse von Chrom beträgt 51,996. Im Periodensystem nimmt er einen Platz in der sechsten Gruppe ein. Seine nächsten Nachbarn und Analoga sind Molybdän und Wolfram. Es ist charakteristisch, dass die Nachbarn von Chrom sowie Chrom selbst häufig zum Legieren von Stählen verwendet werden.

Der Schmelzpunkt von Chrom hängt von seiner Reinheit ab. Viele Forscher haben versucht, sie zu bestimmen und haben Werte von 1513 bis 1920 °C erhalten. Eine so große "Streuung" ist hauptsächlich auf die Menge und Zusammensetzung der im Chrom enthaltenen Verunreinigungen zurückzuführen. Es wird heute angenommen, dass Chrom bei etwa 1875°C schmilzt. Siedepunkt 2199 °C. Die Dichte von Chrom ist geringer als die von Eisen; es ist gleich 7,19.

In Bezug auf die chemischen Eigenschaften ist Chrom Molybdän und Wolfram nahe. Sein höchstes Oxid CrO 3 ist sauer, es ist Chromsäureanhydrid H 2 CrO 4. Das Mineral Krokoit, von dem aus wir unsere Bekanntschaft mit Element Nr. 24 begannen, ist ein Salz dieser Säure. Neben Chromsäure ist Dichromsäure H 2 Cr 2 O 7 bekannt, deren Salze, Bichromate, in der Chemie weit verbreitet sind. Das häufigste Chromoxid Cr 2 O 3 ist Amphoteren. Im Allgemeinen kann Chrom unter verschiedenen Bedingungen Wertigkeiten von 2 bis 6 aufweisen. Weit verbreitet sind nur Verbindungen von drei- und sechswertigem Chrom.

Chrom hat alle Eigenschaften eines Metalls - es leitet Wärme und elektrischen Strom gut, hat einen charakteristischen metallischen Glanz. Das Hauptmerkmal von Chrom ist seine Beständigkeit gegenüber Säuren und Sauerstoff.

Für diejenigen, die sich ständig mit Chrom beschäftigen, ist eine weitere seiner Eigenschaften zum Inbegriff geworden: Bei einer Temperatur von etwa 37 ° C ändern sich einige der physikalischen Eigenschaften dieses Metalls schlagartig, abrupt. Bei dieser Temperatur liegt ein ausgeprägtes Maximum der inneren Reibung und ein Minimum des Elastizitätsmoduls vor. Fast ebenso stark ändern sich der elektrische Widerstand, der Längenausdehnungskoeffizient und die thermoelektromotorische Kraft.

Wissenschaftler müssen diese Anomalie noch erklären.

Vier natürliche Isotope von Chrom sind bekannt. Ihre Massenzahlen sind 50, 52, 53 und 54. Der Anteil des häufigsten Isotops 52 Cr beträgt etwa 84 %

Chrom in Legierungen

Es wäre wahrscheinlich unnatürlich, wenn die Geschichte der Verwendung von Chrom und seinen Verbindungen nicht mit Stahl, sondern mit etwas anderem beginnen würde. Chrom ist eines der wichtigsten Legierungselemente in der Eisen- und Stahlindustrie. Die Zugabe von Chrom zu gewöhnlichen Stählen (bis zu 5 % Cr) verbessert ihre physikalischen Eigenschaften und macht das Metall anfälliger für Wärmebehandlungen. Chrom wird mit Feder-, Feder-, Werkzeug-, Gesenk- und Kugellagerstählen legiert. In ihnen (mit Ausnahme von Kugellagerstählen) ist Chrom zusammen mit Mangan, Molybdän, Nickel, Vanadium vorhanden. Und Kugellagerstähle enthalten nur Chrom (ca. 1,5 %) und Kohlenstoff (ca. 1 %). Letzteres bildet mit Chromkarbiden von außergewöhnlicher Härte: Cr 3 C, Cr 7 C 3 und Cr 23 C 6 . Sie verleihen Kugellagerstahl eine hohe Verschleißfestigkeit.

Wenn der Chromgehalt des Stahls auf 10 % oder mehr erhöht wird, wird der Stahl widerstandsfähiger gegen Oxidation und Korrosion, aber hier kommt ein Faktor ins Spiel, der als Kohlenstoffbegrenzung bezeichnet werden kann. Die Fähigkeit von Kohlenstoff, große Mengen an Chrom zu binden, führt zu einer Verarmung des Stahls an diesem Element. Daher stehen Metallurgen vor einem Dilemma: Wenn Sie Korrosionsbeständigkeit erreichen wollen, reduzieren Sie den Kohlenstoffgehalt und verlieren Sie an Verschleißfestigkeit und Härte.

Die gebräuchlichste Edelstahlsorte enthält 18 % Chrom und 8 % Nickel. Der darin enthaltene Kohlenstoffgehalt ist sehr gering - bis zu 0,1%. Edelstähle widerstehen Korrosion und Oxidation gut und behalten ihre Festigkeit bei hohen Temperaturen. Aus solchen Stahlblechen wurde eine Skulpturengruppe von V.I. Mukhina "Arbeiterin und Kollektivbäuerin", die in Moskau am Nordeingang der Ausstellung der Errungenschaften der Volkswirtschaft installiert ist. Rostfreie Stähle werden in der Chemie- und Erdölindustrie weit verbreitet verwendet.

Hochchromhaltige Stähle (mit 25...30 % Cr) sind besonders beständig gegen Oxidation bei hohen Temperaturen. Sie werden zur Herstellung von Teilen für Heizöfen verwendet.

Nun noch ein paar Worte zu Chrombasislegierungen. Das sind Legierungen, die mehr als 50 % Chrom enthalten. Sie haben eine sehr hohe Hitzebeständigkeit. Sie haben jedoch einen sehr großen Nachteil, der alle Vorteile zunichte macht: Diese Legierungen sind sehr empfindlich gegenüber Oberflächenfehlern: Es reicht aus, einen Kratzer oder einen Mikroriss zu bekommen, und das Produkt bricht unter Belastung schnell zusammen. Bei den meisten Legierungen werden solche Mängel durch thermomechanische Behandlung beseitigt, aber Legierungen auf Chrombasis können auf diese Weise nicht behandelt werden. Außerdem sind sie bei Raumtemperatur zu spröde, was ihre Anwendung ebenfalls einschränkt.

Wertvollere Legierungen von Chrom mit Nickel (sie werden oft als Legierungszusätze und andere Elemente eingeführt). Die gebräuchlichsten Legierungen dieser Gruppe - Nichrom enthalten bis zu 20% Chrom (der Rest ist Nickel) und werden zur Herstellung von Heizelementen verwendet. Nichrome haben für Metalle einen großen elektrischen Widerstand, bei Stromdurchgang erhitzen sie sich sehr stark.

Der Zusatz von Molybdän und Kobalt zu Chrom-Nickel-Legierungen ermöglicht Werkstoffe mit hoher Hitzebeständigkeit und hoher Belastbarkeit bei 650...900°C. Diese Legierungen werden beispielsweise zur Herstellung von Gasturbinenschaufeln verwendet.

Hitzebeständigkeit besitzen auch Chrom-Kobalt-Legierungen mit 25 ... 30% Chrom. Die Industrie verwendet Chrom auch als Material für Korrosionsschutz- und dekorative Beschichtungen.

...und andere Verbindungen

Das wichtigste Chromerz, Chromit, wird auch bei der Herstellung von feuerfesten Materialien verwendet. Magnesit-Chromit-Steine ​​sind chemisch passiv und hitzebeständig, sie können wiederholten starken Temperaturänderungen standhalten. Daher werden sie beim Bau der Bögen von Herdöfen verwendet. Der Widerstand von Magnesit-Chromit-Gewölben ist 2- bis 3-mal größer als der von Dinas-Gewölben*.

* Dinas ist ein feuerfester Säurestein, der mindestens 93 % Kieselerde enthält. Dinas Feuerwiderstand beträgt 1680...1730°C. Im 14. Band der Großen Sowjetischen Enzyklopädie (2. Auflage), veröffentlicht 1952, wird Dynas als unverzichtbares Material für die Bögen von Kaminöfen bezeichnet. Diese Aussage sollte als überholt angesehen werden, obwohl Dinas immer noch weit verbreitet als Feuerfeststoff verwendet wird.

Aus Chromit K 2 Cr 2 O 7 und Na 2 Cr 2 O 7 gewinnen Chemiker vor allem Kalium- und Natriumbichromate.

Phromaten und Chromalaune KCr(SO 4); zum Gerben von Leder verwendet. Daher der Name „Chrom“-Stiefel. Leder. Mit Chromverbindungen gegerbt, hat es einen schönen Glanz, ist langlebig und einfach zu verarbeiten.

Aus Bleichromat РbCrО 4 . verschiedene Farbstoffe herstellen. Eine Lösung aus Natriumdichromat wird zum Reinigen und Beizen der Oberfläche von Stahldraht vor dem Verzinken sowie zum Aufhellen von Messing verwendet. Chromit und andere Chromverbindungen werden weithin als Farbstoffe für keramische Glasuren und Glas verwendet.

Schließlich wird aus Natriumdichromat Chromsäure gewonnen, die als Elektrolyt beim Verchromen von Metallteilen verwendet wird.

Was kommt als nächstes?

Chrom wird auch in Zukunft seine Bedeutung als Legierungszusatz für Stahl und als Werkstoff für metallische Beschichtungen behalten; Chromverbindungen, die in der chemischen und feuerfesten Industrie verwendet werden, verlieren nicht an Wert.

Bei Legierungen auf Chrombasis ist die Situation viel komplizierter. Die große Sprödigkeit und die außergewöhnliche Komplexität der Bearbeitung erlauben noch keine breite Anwendung dieser Legierungen, obwohl sie in Bezug auf Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit mit allen Materialien konkurrieren können. In den letzten Jahren wurde eine neue Richtung in der Herstellung von chromhaltigen Legierungen skizziert - das Legieren mit Stickstoff. Dieses in der Metallurgie meist schädliche Gas geht mit Chrom-Nitriden starke Verbindungen ein. Das Nitrieren von Chromstählen erhöht deren Verschleißfestigkeit und reduziert den Gehalt an mangelhaftem Nickel in „rostfreien Stählen“. Vielleicht überwindet diese Methode auch die „Zerspanbarkeit“ von Legierungen auf Chrombasis? Oder werden hier andere, noch unbekannte Methoden Abhilfe schaffen? Auf die eine oder andere Weise muss man davon ausgehen, dass diese Legierungen in Zukunft ihren rechtmäßigen Platz unter den von der Technologie benötigten Materialien einnehmen werden.

Drei oder sechs?

Da Chrom Luftoxidation und Säuren gut widersteht, wird es oft auf die Oberfläche anderer Materialien aufgetragen, um sie vor Korrosion zu schützen. Das Aufbringungsverfahren ist seit langem bekannt - dies ist die elektrolytische Abscheidung. Bei der Entwicklung des elektrolytischen Verchromungsverfahrens traten jedoch zunächst unerwartete Schwierigkeiten auf.

Es ist bekannt, dass beim herkömmlichen Galvanisieren Elektrolyte verwendet werden, bei denen das Ion des aufgebrachten Elements eine positive Ladung aufweist. Bei Chrom hat das nicht geklappt: Die Beschichtungen erwiesen sich als porös und lösten sich leicht ab.

Seit fast einem dreiviertel Jahrhundert beschäftigen sich Wissenschaftler mit dem Problem der Verchromung, und erst in den 20er Jahren unseres Jahrhunderts stellten sie fest, dass der Elektrolyt eines Chrombades nicht dreiwertiges Chrom, sondern Chromsäure enthalten sollte, d.h. sechswertiges Chrom. Beim industriellen Verchromen werden dem Bad Salze der Schwefel- und Flusssäure zugesetzt; freie Säureradikale katalysieren den Prozess der galvanischen Abscheidung von Chrom.

Über den Mechanismus der Abscheidung von sechswertigem Chrom an der Kathode eines galvanischen Bades sind sich die Wissenschaftler noch nicht einig. Es wird angenommen, dass sechswertiges Chrom zuerst in dreiwertiges übergeht und dann zu Metall reduziert wird. Die meisten Experten sind sich jedoch einig, dass Chrom an der Kathode sofort aus dem sechswertigen Zustand wiederhergestellt wird. Einige Wissenschaftler glauben, dass an diesem Prozess atomarer Wasserstoff beteiligt ist, andere, dass sechswertiges Chrom einfach sechs Elektronen erhält.

Dekorativ und solide

Es gibt zwei Arten von Chrombeschichtungen: dekorativ und hart. Häufiger hat man es mit dekorativen zu tun: auf Uhren, Türklinken und anderen Gegenständen. Hier wird eine Chromschicht auf einem anderen Metall, am häufigsten Nickel oder Kupfer, abgeschieden. Stahl wird durch diese Unterschicht vor Korrosion geschützt, und eine dünne (0,0002 ... 0,0005 mm) Chromschicht verleiht dem Produkt ein formales Aussehen.

Feste Oberflächen sind unterschiedlich aufgebaut. Chrom wird auf Stahl in einer viel dickeren Schicht (bis zu 0,1 mm), aber ohne Zwischenschichten aufgetragen. Solche Beschichtungen erhöhen die Härte und Verschleißfestigkeit von Stahl und verringern den Reibungskoeffizienten.

Verchromung ohne Elektrolyt

Es gibt eine andere Möglichkeit, Chromschichten aufzubringen - Diffusion. Dieser Prozess findet nicht in galvanischen Bädern, sondern in Öfen statt.

Das Stahlteil wird in Chrompulver gelegt und in einer reduzierenden Atmosphäre erhitzt. Innerhalb von 4 Stunden bei einer Temperatur von 1300°C bildet sich auf der Bauteiloberfläche eine 0,08 mm dicke, mit Chrom angereicherte Schicht. Die Härte und Korrosionsbeständigkeit dieser Schicht ist viel größer als die Härte von Stahl in der Masse des Teils. Doch diese scheinbar einfache Methode musste immer wieder verbessert werden. An der Oberfläche des Stahls bildeten sich Chromkarbide, die die Diffusion von Chrom in den Stahl verhinderten. Außerdem sintert Chrompulver bei einer Temperatur von etwa tausend Grad. Um dies zu verhindern, wird ihm neutrales feuerfestes Pulver beigemischt. Versuche, Chrompulver durch eine Mischung aus Chromoxid und Holzkohle zu ersetzen, führten zu keinen positiven Ergebnissen.

Ein wichtigerer Vorschlag war die Verwendung seiner flüchtigen Halogenidsalze wie CrCl 2 als Träger für Chrom. Heißes Gas wäscht das verchromte Produkt und es kommt zu folgender Reaktion:

CrCl 2 + Fe ↔ FeCl 2 + Cr.

Durch die Verwendung flüchtiger Halogenidsalze konnte die Verchromungstemperatur gesenkt werden.

Chromchlorid (bzw. Jodid) wird üblicherweise in der Verchromungsanlage selbst gewonnen, indem Dämpfe der entsprechenden Halogenwasserstoffsäure durch pulverförmiges Chrom oder Ferrochrom geleitet werden. Das entstehende gasförmige Chlorid wäscht das verchromte Produkt.

Der Vorgang dauert lange - mehrere Stunden. Die so aufgebrachte Schicht ist wesentlich fester mit dem Grundmaterial verbunden als die galvanisch aufgebrachte.

Mit dem Geschirrspülen fing alles an...

In jedem analytischen Labor gibt es eine große Flasche mit einer dunklen Flüssigkeit. Dies ist eine "Chrommischung" - eine Mischung aus einer gesättigten Lösung von Kaliumbichromat mit konzentrierter Schwefelsäure. Warum wird sie gebraucht?

An den Fingern einer Person befindet sich immer eine Fettverunreinigung, die sich leicht auf Glas überträgt. Es sind diese Ablagerungen, die das Chromgemisch abwaschen soll. Es oxidiert Fett und entfernt seine Rückstände. Aber dieser Stoff muss mit Vorsicht behandelt werden. Ein paar Tropfen einer Chrommischung, die auf einen Anzug gefallen sind, können ihn in eine Art Sieb verwandeln: Es gibt zwei Substanzen in der Mischung, und beide sind "Räuber" - eine starke Säure und ein starkes Oxidationsmittel.

Chrom und Holz

Auch im Zeitalter von Glas, Aluminium, Beton und Kunststoffen kommt man an Holz als hervorragendem Baustoff nicht vorbei. Sein Hauptvorteil ist die einfache Verarbeitung, und seine Hauptnachteile sind Brandgefahr, Anfälligkeit für die Zerstörung durch Pilze, Bakterien und Insekten. Holz kann widerstandsfähiger gemacht werden, indem es mit speziellen Lösungen imprägniert wird, die unbedingt Chromate und Bichromate sowie Zinkchlorid, Kupfersulfat, Natriumarsenat und einige andere Substanzen enthalten müssen. Die Imprägnierung erhöht die Widerstandsfähigkeit des Holzes gegen die Einwirkung von Pilzen, Insekten und Flammen erheblich.

Blick auf eine Zeichnung

Illustrationen in gedruckten Publikationen werden aus Klischees hergestellt - Metallplatten, auf denen dieses Muster (oder besser gesagt sein Spiegelbild) chemisch oder manuell eingraviert ist. Vor der Erfindung der Fotografie wurden Klischees nur von Hand graviert; Es ist eine mühselige Arbeit, die viel Geschick erfordert.

Aber schon 1839 gab es eine Entdeckung, die nichts mit dem Drucken zu tun zu haben schien. Es wurde festgestellt, dass mit Natrium- oder Kaliumdichromat imprägniertes Papier, nachdem es mit hellem Licht beleuchtet wurde, plötzlich braun wird. Dann stellte sich heraus, dass sich Bichromatbeschichtungen auf Papier nach der Belichtung nicht in Wasser auflösten, sondern bei Benetzung einen bläulichen Farbton annahmen. Diese Eigenschaft wurde von Druckern verwendet. Das gewünschte Muster wurde auf einer Platte mit einer bichromathaltigen kolloidalen Beschichtung fotografiert. Die beleuchteten Bereiche lösten sich während des Waschens nicht auf, aber die unbelichteten lösten sich auf, und auf der Platte blieb ein Muster zurück, von dem gedruckt werden konnte.

Jetzt werden andere lichtempfindliche Materialien beim Drucken verwendet, die Verwendung von Bichromat-Gelen ist rückläufig. Aber vergessen Sie nicht, dass Chrom den "Pionieren" der fotomechanischen Methode beim Drucken geholfen hat.

Beschreibung

Chrom als chemisches Element ist eine bläulich-weiße feste metallische Substanz (siehe Foto). Es oxidiert nicht, wenn es Luft ausgesetzt wird. Manchmal wird es auch als Schwarzmetall bezeichnet. Seinen Namen verdankt er den verschiedenen Farbkombinationen seiner Verbindungen, und er kommt vom griechischen Wort chroma – Farbe. Interessant ist, dass die Silbe „Chrom“ in vielen Lebensbereichen Verwendung findet. Zum Beispiel das Wort "Chromosom" (aus dem Griechischen) - "der Körper, der bemalt ist".

Die Entdeckung dieses Elements fällt auf das Jahr 1797 und gehört L.N. Vauquelin. Er entdeckte es im Mineral Krokoit.

In der Erdkruste findet sich ein großes natürliches Chromvorkommen, was man von Meerwasser nicht behaupten kann. Die Länder, die über diese Reserven verfügen, sind Südafrika, Simbabwe, die USA, die Türkei, Madagaskar und andere. Biogene Verbindungen dieses Mikroelements sind Teil des Gewebes von Pflanzen und Tieren, mit einem größeren Gehalt bei Tieren.

Die wichtige Wirkung von Chrom auf den menschlichen Körper wurde nach einem Versuch an Ratten in den späten 1950er Jahren festgestellt. Zwei Wissenschaftler, Schwartz und Merz, experimentierten mit der Fütterung von Ratten mit einer chromarmen Ernährung, was dazu führte, dass die Tiere eine Zuckerunverträglichkeit entwickelten, aber wenn sie der Ernährung hinzugefügt wurden, verschwanden diese Symptome.

Die Wirkung von Chrom und seine Rolle im Körper

Chrom ist im menschlichen Körper an vielen Stellen beteiligt und spielt jedoch eine sehr wichtige Rolle Seine Hauptaufgabe besteht darin, ein normales Zuckergleichgewicht im Blutserum aufrechtzuerhalten. Dies geschieht, indem der Prozess des Kohlenhydratstoffwechsels verbessert wird, indem der Transport von Glukose in die Zelle erleichtert wird. Dieses Phänomen wird als Glukotoleranzfaktor (GTP) bezeichnet. Das Mineral reizt die Zellrezeptoren in Bezug auf Insulin, das leichter mit ihm interagiert, während sein Bedarf für den Körper sinkt. Daher ist das Mikroelement für Diabetiker, insbesondere solche mit Typ-II-Erkrankung (insulinunabhängig), so lebenswichtig, da ihre Fähigkeit, die Chromreserven mit der Nahrung wieder aufzufüllen, sehr gering ist. Auch wenn ein Mensch keinen Diabetes hat, aber Stoffwechselprobleme hat, fällt er automatisch in die Risikokategorie und sein Zustand gilt als Diabetiker.

Es stellt sich heraus, dass sich die positive Wirkung von Chrom bei allen Beschwerden manifestiert, die mit einer schwachen Wechselwirkung des Körpers mit Insulin verbunden sind. Solche Krankheiten sind Hyperglykämie (Hypoglykämie), Fettleibigkeit, Gastritis, Colitis, Geschwüre, Morbus Crohn, Morbus Minier, Multiple Sklerose, Migräne, Epilepsie, Schlaganfall, Bluthochdruck.

Chrom ist an der Synthese von Nukleinsäuren beteiligt und erhält dadurch die Integrität der Struktur von RNA und DNA, die Informationen über Gene tragen und für die Vererbung verantwortlich sind.

Wenn eine Person Jodmangel hat und es keine Möglichkeit gibt, ihn auszugleichen, kann Chrom ihn ersetzen, was sehr wichtig für die normale Funktion der Schilddrüse ist, die wiederum für einen ordnungsgemäßen Stoffwechsel verantwortlich ist.

Chrom verringert das Risiko, viele Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu entwickeln. Wie funktioniert es? Der Makronährstoff ist am Fettstoffwechsel beteiligt. Es baut schädliches Cholesterin niedriger Dichte ab, das die Blutgefäße verstopft, wodurch eine normale Blutzirkulation verhindert wird. Dadurch erhöht sich der Gehalt an Cholesterin, das positive Funktionen im Körper erfüllt.

Erhöhung des Steroidhormonspiegels, Mineral stärkt die Knochen. In Verbindung mit dieser nützlichen Eigenschaft wird Osteoporose damit behandelt. Chrom ist in Kombination mit Vitamin C an der Regulierung des Augeninnendrucks beteiligt und stimuliert den Transport von Glukose zum Kristall des Auges. Diese Eigenschaften ermöglichen die Verwendung dieser Chemikalie bei der Behandlung von Glaukom und Katarakt.

Zink, Eisen und Vanadium wirken sich negativ auf die Aufnahme von Chrom in den menschlichen Körper aus. Für seinen Transport im Blut geht es eine Bindung mit der Proteinverbindung Transferrin ein, die im Falle einer Konkurrenz von Chrom mit den oben genannten Elementen letztere auswählt. Daher besteht bei einer Person mit einem Eisenüberschuss immer ein Chrommangel, der den Zustand bei Diabetes verschlechtern kann.

Sein Hauptteil ist in Organen und Geweben sowie im Blut enthalten - zehnmal weniger. Kommt es also im Körper zu einer Übersättigung mit Glukose, steigt die Menge eines Makroelements im Blut aufgrund seiner Umlagerung aus Speicherorganen stark an.

Tagesrate

Der physiologische Bedarf an einem Mineral wird durch Alter und Geschlecht einer Person bestimmt. In der frühen Kindheit fehlt dieses Bedürfnis, da es sich bei Säuglingen bereits vor der Geburt angesammelt hat und bis zu 1 Jahr verbraucht wird. Darüber hinaus beträgt diese Rate für Babys im Alter von 1-2 Jahren 11 mcg pro Tag. Von 3 bis 11 Jahren - das sind 15 mcg / Tag. Im mittleren Alter (11-14 Jahre) steigt der Bedarf auf 25 µg / Tag und im Jugendalter (14-18 Jahre) auf bis zu 35 µg / Tag. Bei einem Erwachsenen erreicht die Marke hier 50 mcg / Tag.

Normalerweise sollte der Chromgehalt im Körper etwa 6 mg betragen. Aber selbst wenn Sie sich an die richtige Ernährung halten, ist es sehr schwierig, die Norm zu erreichen. Mikroelemente werden nur in organischen Verbindungen absorbiert, und Aminosäuren, die nur in Pflanzen vorkommen, tragen zu diesem Prozess bei. Daher sind die besten Quellen für dieses Mineral in Lebensmitteln, in Naturprodukten.

Wenn die Dosis mehr als 200 mg beträgt, wird es giftig und 3 g sind tödlich.

Mangel oder Mangel an Chrom

Es gibt mehrere Gründe für das Auftreten eines Mineralstoffmangels im Körper. Durch das Einbringen bestimmter Düngemittel in den Boden ist dieser mit alkalischen Verbindungen übersättigt, was den Gehalt des Elements in unserer Ernährung verringert. Aber selbst wenn die Aufnahme dieses Minerals mit der Nahrung vollständig ist, wird die Aufnahme von Chrom erschwert, wenn der Stoffwechsel gestört ist. Ein Mangel kann auch durch starke körperliche Anstrengung, während der Schwangerschaft, unter Stressbedingungen auftreten - in Fällen, in denen das Mineral aktiv konsumiert wird und zusätzliche Quellen benötigt werden, um es wieder aufzufüllen.

Bei einem Mangel an Spurenelementen wird Glukose ineffizient absorbiert, sodass ihr Gehalt unterschätzt (Hypoglykämie) oder überschätzt (Hyperglykämie) werden kann. Der Cholesterin- und Zuckerspiegel im Blut steigt an. Das führt zu verstärktem Heißhunger auf Süßes – der Körper braucht Kohlenhydrate und nicht nur „süß“. Übermäßiger Kohlenhydratkonsum führt zu einem noch größeren Chromverlust – ein Teufelskreis. Am Ende gibt es Krankheiten wie Übergewicht (bei Hypoglykämie - starker Gewichtsverlust), Diabetes, Atherosklerose.

Bei Chrommangel können Sie außerdem folgende Folgen (Symptome) beobachten:

• Schlafstörungen, Unruhe;
• Kopfschmerzen;
• Wachstumsverzögerung;
• Sehbehinderung;
• verminderte Empfindlichkeit der Beine und Arme;
• die Arbeit der neuromuskulären Komplexe ist gestört;
• die Fortpflanzungsfunktion beim Mann ist reduziert;
• es gibt übermäßige Müdigkeit.

Wenn es bei einem Chrommangel nicht möglich ist, die Reserven mit den Mahlzeiten aufzufüllen, müssen Sie Ihrer Ernährung Biozusatzstoffe hinzufügen. Vor der Anwendung sollten Sie jedoch einen Arzt über Dosierungen und Verabreichungsmethoden konsultieren.

Überschüssiges Chrom - was schadet es?

Grundsätzlich tritt ein Überschuss an Chrom in Organen und Geweben aufgrund von Vergiftungen in Unternehmen auf, deren technologischer Prozess das Vorhandensein von Chrom und seinem Staub umfasst. Menschen, die in gefährlichen Industrien arbeiten und mit diesem Element in Kontakt kommen, erkranken zehnmal häufiger an Atemwegskrebs, da Chrom die Chromosomen und damit die Zellstruktur angreift. Chromverbindungen sind auch in Schlacke und Kupferstaub enthalten, was zu asthmatischen Erkrankungen führt.

Eine zusätzliche Gefahr einer Überversorgung mit einem Mikroelement kann auftreten, wenn Nahrungsergänzungsmittel ohne ärztliche Empfehlung falsch eingenommen werden. Bei Zink- oder Eisenmangel wird stattdessen zu viel Chrom aufgenommen.

Zusätzlich zu den oben genannten Beschwerden kann überschüssiges Chrom auch schädlich sein, indem Geschwüre auf den Schleimhäuten, Allergien, Ekzeme und Dermatitis und nervöse Störungen auftreten können.

Welche Nahrungsquellen enthält es?

Aus welchen Lebensmitteln können Sie Ihren Chromvorrat auffüllen? Das wertvollste Produkt in diesem Fall ist Bierhefe, und Bier kann auch getrunken werden, aber in vernünftigen Grenzen ohne gesundheitliche Schäden. Ebenfalls reich an diesem Spurenelement sind Leber, Nüsse, Meeresfrüchte, gekeimte Weizenkörner, Erdnussbutter, Gerste, Gerste, Rindfleisch, Eier, Käse, Pilze, Vollkornbrot. Kohl, Zwiebeln, Radieschen, Hülsenfrüchte, grüne Erbsen, Tomaten, Mais, Rhabarber, Rüben werden aus Gemüse isoliert, und aus Früchten und Beeren sind dies Eberesche, Äpfel, Blaubeeren, Trauben, Blaubeeren, Sanddorn. Durch das Brauen von Möwen aus Heilpflanzen (Trockenpulver, Zitronenmelisse) können Sie ebenfalls Chrom aufladen.

Hochgereinigte Lebensmittel sind arm an diesem Spurenelement: Zucker, Nudeln, Feinmehl, Cornflakes, Milch, Butter, Margarine. Generell sind fettreiche Lebensmittel immer ärmer an Spurenelementen als fettarme Lebensmittel. Und doch bleibt Chrom in Produkten besser erhalten, wenn sie in Edelstahlgeschirr gekocht wurden.

Indikationen für die Verwendung von Chrompräparaten

Chrom (Präparate mit Chrom) wird sowohl zur Vorbeugung als auch zur Behandlung innerer Krankheiten verschrieben:

• Stoffwechselstörungen: Diabetes mellitus, Fettleibigkeit;
• Darmerkrankung;
• Erkrankungen der Leber und verwandter Organe;
• kardiovaskuläre Pathologie;
• entzündliche Prozesse in den Harnwegen und Nierenerkrankungen;
• allergische Zustände, begleitet von Dysbakteriose;
• verschiedene Formen der Immunschwäche.

Chrom wird auch in Übereinstimmung mit den folgenden Indikationen verschrieben:

• zur Vorbeugung von Herzkrankheiten und onkologischen Veranlagungen;
• zum Schutz vor Parkinson und Depressionen;
• als Hilfsmittel beim Abnehmen;
• zur Stärkung des Immunsystems;
• die negativen Folgen der Umweltbelastung zu beseitigen;
• bei Zuständen mit erhöhtem Chromverbrauch (Schwangerschaft, Stillzeit, Wachstum und Pubertät, schwere körperliche Anstrengung).

Chrom ist ein Übergangsmetall, das in der Industrie wegen seiner Festigkeit und Beständigkeit gegen Hitze und Korrosion weit verbreitet ist. Dieser Artikel gibt Ihnen einen Einblick in einige der wichtigen Eigenschaften und Verwendungen dieses Übergangsmetalls.

Chrom gehört zur Kategorie der Übergangsmetalle. Es ist ein hartes, aber sprödes stahlgraues Metall mit der Ordnungszahl 24. Dieses glänzende Metall gehört zur Gruppe 6 des Periodensystems und wird mit dem Symbol "Cr" bezeichnet.

Der Name Chrom leitet sich vom griechischen Wort chroma ab, was Farbe bedeutet.

Getreu seinem Namen bildet Chrom mehrere intensiv gefärbte Verbindungen. Heute wird praktisch das gesamte kommerziell genutzte Chrom aus Eisenchromiterz oder Chromoxid (FeCr2O4) gewonnen.

Eigenschaften von Chrom

• Chrom ist das am häufigsten vorkommende Element auf der Erdkruste, aber es kommt nie in seiner reinsten Form vor. Hauptsächlich aus Minen wie Chromitminen abgebaut.

• Chrom wird bei 2180 K oder 3465 °F geschmolzen und der Siedepunkt beträgt 2944 K oder 4840 °F. sein Atomgewicht beträgt 51,996 g/mol und beträgt 5,5 auf der Mohs-Skala.

• Chrom kommt in vielen Oxidationsstufen vor, wie +1, +2, +3, +4, +5 und +6, von denen +2, +3 und +6 die häufigsten sind, und +1, +4, A +5 ist eine seltene Oxidation. Der Oxidationszustand +3 ist der stabilste Zustand von Chrom. Chrom(III) kann durch Auflösen von elementarem Chrom in Salz- oder Schwefelsäure gewonnen werden.

• Dieses metallische Element ist für seine einzigartigen magnetischen Eigenschaften bekannt. Bei Raumtemperatur zeigt es eine antiferromagnetische Ordnung, die bei anderen Metallen bei relativ niedrigen Temperaturen gezeigt wird.

• Bei Antiferromagnetismus lagern sich benachbarte Ionen, die sich wie Magnete verhalten, an entgegengesetzten oder antiparallelen Anordnungen durch das Material. Infolgedessen orientiert sich das von den magnetischen Atomen oder Ionen erzeugte Magnetfeld in einer Richtung und hebt die in der entgegengesetzten Richtung ausgerichteten magnetischen Atome oder Ionen auf, so dass das Material keine groben externen Magnetfelder aufweist.

• Bei Temperaturen über 38°C wird Chrom paramagnetisch, d. h. es wird von einem von außen angelegten Magnetfeld angezogen. Mit anderen Worten, Chrom zieht bei Temperaturen über 38 °C ein externes Magnetfeld an.

• Chrom erfährt keine Wasserstoffversprödung, d. h. es wird nicht spröde, wenn es atomarem Wasserstoff ausgesetzt wird. Aber wenn es Stickstoff ausgesetzt wird, verliert es seine Plastizität und wird spröde.

• Chrom ist sehr korrosionsbeständig. Auf der Oberfläche eines Metalls bildet sich beim Kontakt mit Luftsauerstoff ein dünner schützender Oxidfilm. Diese Schicht verhindert das Eindiffundieren von Sauerstoff in das Grundmaterial und schützt es so vor weiterer Korrosion. Dieser Vorgang wird als Passivierung bezeichnet, die Chrompassivierung verleiht Säurebeständigkeit.

• Es gibt drei Hauptisotope von Chrom, genannt 52Cr, 53Cr und 54Cr, von denen 52CR das häufigste Isotop ist. Chrom reagiert mit den meisten Säuren, aber nicht mit Wasser. Bei Raumtemperatur reagiert es mit Sauerstoff zu Chromoxid.

Anwendung

Edelstahlproduktion

Chrom hat aufgrund seiner Härte und Korrosionsbeständigkeit ein breites Anwendungsspektrum gefunden. Es wird hauptsächlich in drei Industriezweigen verwendet - Metallurgie, Chemie und Feuerfest. Es wird häufig für die Edelstahlherstellung verwendet, da es Korrosion verhindert. Heute ist es ein sehr wichtiges Legierungsmaterial für Stähle. Es wird auch zur Herstellung von Nichrom verwendet, das aufgrund seiner Fähigkeit, hohen Temperaturen standzuhalten, in Widerstandsheizelementen verwendet wird.

Oberflächenbeschichtung

Säurechromat oder Dichromat wird auch zur Beschichtung von Oberflächen verwendet. Dies geschieht meist im Galvanoverfahren, bei dem eine dünne Chromschicht auf eine Metalloberfläche aufgebracht wird. Eine andere Möglichkeit ist die Teileverchromung, bei der Chromate verwendet werden, um eine Schutzschicht auf bestimmte Metalle wie Aluminium (Al), Cadmium (CD), Zink (Zn), Silber und auch Magnesium (MG) aufzubringen.

Konservierung von Holz und Gerben von Leder

Chrom(VI)-Salze sind giftig und werden daher verwendet, um zu verhindern, dass Holz durch Pilze, Insekten und Termiten beschädigt und zerstört wird. Chrom(III), insbesondere Chromalaun oder Kaliumsulfat, wird in der Lederindustrie verwendet, da es zur Stabilisierung der Haut beiträgt.

Farbstoffe und Pigmente

Chrom wird auch zur Herstellung von Pigmenten oder Farbstoffen verwendet. Chromgelb und Bleichromat wurden in der Vergangenheit in großem Umfang als Pigmente verwendet. Aus Umweltgründen ging seine Verwendung stark zurück und wurde schließlich durch Blei- und Chrompigmente ersetzt. Andere Pigmente auf Chrombasis, rotes Chrom, grünes Chromoxid, das eine Mischung aus Gelb und Preußischblau ist. Chromoxid wird verwendet, um Glas eine grünliche Farbe zu verleihen.

Synthese künstlicher Rubine

Smaragde verdanken ihre grüne Farbe dem Chrom. Chromoxid wird auch zur Herstellung von synthetischen Rubinen verwendet. Natürliche Korund-Rubine oder Aluminiumoxid-Kristalle, die sich durch das Vorhandensein von Chrom rot färben. Synthetische oder künstliche Rubine werden durch Dotierung von synthetischen Korundkristallen mit Chrom(III) hergestellt.

biologische Funktionen

Chrom(III) oder dreiwertiges Chrom ist im menschlichen Körper essentiell, jedoch in sehr geringen Mengen. Es wird angenommen, dass es eine wichtige Rolle im Fett- und Zuckerstoffwechsel spielt. Es wird derzeit in vielen Nahrungsergänzungsmitteln verwendet, denen mehrere gesundheitliche Vorteile nachgesagt werden, jedoch ist dies ein umstrittenes Thema. Die biologische Rolle von Chrom wurde nicht ausreichend untersucht, und viele Experten glauben, dass es für Säugetiere nicht wichtig ist, während andere es für ein essentielles Spurenelement für den Menschen halten.

Andere Verwendungen

Der hohe Schmelzpunkt und die Hitzebeständigkeit machen Chrom zu einem idealen feuerfesten Material. Es hat seinen Weg in Hochöfen, Zementöfen und Metallöfen gefunden. Viele Chromverbindungen werden als Katalysatoren für die Kohlenwasserstoffverarbeitung verwendet. Chrom(IV) wird zur Herstellung von Magnetbändern für Audio- und Videokassetten verwendet.

Sechswertiges Chrom oder Chrom(VI) gilt als giftig und erbgutverändernd, Chrom(IV) ist als krebserregend bekannt. Salzchromat verursacht bei manchen Menschen auch allergische Reaktionen. Aufgrund von Bedenken hinsichtlich der öffentlichen Gesundheit und der Umwelt wurden der Verwendung von Chromverbindungen in verschiedenen Teilen der Welt einige Beschränkungen auferlegt.