Хром

Тоа е првиот елемент во групата 6 . Тоа е старо-сив, сјаен , тврд и кршлив преоден метал . Хромот може да се пофали со висока стапка на употреба како метал кој може да биде високо полиран додека отпорен на оцрнување . Хромот е исто така главниот додаток во не’рѓосувачки челик , популарна челична легура поради невообичаено високиот спектрален одраз . Едноставниот полиран хром одразува речиси 70% од видливиот спектар , при што се рефлектираат речиси 90% инфрацрвени светлосни бранови. Името на елементот е изведено од грчкиот збор χρῶμα, chrōma , што значи боја , бидејќи многу соединенија на хром се интензивно обоени.

Хром  (₂₄Cr)

Хромиови кристали
Општи својства
Име и симбол	хром (Cr)
Изглед	металик сребрена
Хромот во периодниот систем
– ↑ Cr ↓ Mo ванадиум ← хром → манган
Атомски број	24
Стандардна атомска тежина (±) (Ar)	51.9961(6)
Категорија	преоден метал
Група и блок	група 6, d-блок
Периода	IV периода
Електронска конфигурација	[Ar] 3d5 4s1
по обвивка	2, 8, 13, 1
Физички својства
Фаза	цврста
Точка на топење	2.180 K ​(1.907 °C)
Точка на вриење	2.944 K ​(2.671 °C)
Густина близу с.т.	7,19 г/см3
кога е течен, при т.т.	6,3 г/см3
Топлина на топење	21 kJ/mol
Топлина на испарување	347 kJ/mol
Моларен топлински капацитет	23,35 J/(mol·K)
парен притисок P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k при T (K) 1.656 1.807 1.991 2.223 2.530 2.942
Атомски својства
Оксидациони степени	6, 5, 4, 3, 2, 1, −1, −2, −4 ​(во зависност од оксидационата состојба, киселински, базичен, или амфотерен оксид)
Електронегативност	Полингова скала: 1,66
Енергии на јонизација	I: 652,9 kJ/mol II: 1.590,6 kJ/mol II: 2.987 kJ/mol (повеќе)
Атомски полупречник	емпириски: 128 пм
Ковалентен полупречник	139±5 пм
Спектрални линии на хром
Разни податоци
Кристална структура	​телоцентрирана коцкеста (тцк)
Брзина на звукот тенка прачка	5.940 м/с (при 20 °C)
Топлинско ширење	4,9 µм/(m·K) (при 25 °C)
Топлинска спроводливост	93,9 W/(m·K)
Електрична отпорност	125 nΩ·m (при 20 °C)
Магнетно подредување	антиферомагнетно (односно: СГБ)
Модул на растегливост	279 GPa
Модул на смолкнување	115 GPa
Модул на збивливост	160 GPa
Поасонов сооднос	0,21
Викерсова тврдост	1.060 MPa
Бринелова тврдост	687–6.500 MPa
CAS-број	7440-47-3
Историја
Откриен и првпат издвоен	Луј Никола Воклен (1797, 1798)
Најстабилни изотопи
Главна статија: Изотопи на хромот
изо ПЗ полураспад РР РЕ (MeV) РП 50Cr 4,345 % >1.3×1018 г (β+β+) 1,167 50Ti 51Cr веш 27,7025 д ε – 51V γ 0,320 – 52Cr 83,789 % 52Cr е стабилен со 28 неутрони 53Cr 9,501 % 53Cr е стабилен со 29 неутрони 54Cr 2,365 % 54Cr е стабилен со 30 неутрони
Режимите на распад во загради се предвидени, но сè уште не се забележани
преглед разговор уреди | наводи | Википодатоци

Ферохромиевата легура е комерцијално произведена од хромит со силикотермични или алуолетермични реакции и хром метали со печење и процеси на истекување проследено со редукција со јаглерод, а потоа и со алуминиум . Хром метал е од висока вредност за неговата висока отпорност на корозија и цврстина . Главен развој во производството на челик беше откривањето дека челикот може да се направи високо отпорен на корозија и промена на бојата со додавање на метален хром за да се формира не’рѓосувачки челик . Не’рѓосувачкиот челик и хромирањето ( електроплирање со хром) заедно сочинуваат 85% од комерцијалната употреба.

Во Соединетите Американски Држави, тривалентен хром (Cr (III)) јон се смета за суштински нутриент кај луѓето за инсулин , шеќер и липиден метаболизам . Сепак, во 2014 година, Европската агенција за безбедност на храната , постапувајќи за Европската унија, заклучи дека нема доволно докази дека хром треба да се препознае како суштина.

Додека хром металот и Cr (III) јоните не се сметаат за токсични, хексавалентен хром (Cr (VI)) е токсичен и канцероген . Напуштените места за производство на хром често бараат чистење на животната средина .

Атомски

Хром е четвртиот преоден метал што се наоѓа на периодниот систем и има електронска конфигурација на [Ar]3d⁵4s¹ . Тоа е, исто така, првиот елемент во периодниот систем, чија основна електронска конфигурација го нарушува принципот Ауфбау . Ова се случува повторно подоцна во периодниот систем со други елементи и нивните електронски конфигурации, како што се бакар , ниобиум и молибден . Ова се случува бидејќи електроните во истата орбитала се одвратуваат едни со други поради нивните слични обвиненија. Во претходните елементи, енергетскиот трошок за промовирање на електрони до следното повисоко ниво на енергија е премногу голем за да се компензира за ослободеното од меѓуэлектронското одбивање. Меѓутоа, во 3d транзициските метали, енергетскиот јаз помеѓу подповршината 3d и следната повисока 4s е многу мал, и бидејќи 3d подслојот е покомпактен од подслоевите 4s, меѓуелектронското одбивање е помало помеѓу 4s електрони отколку помеѓу 3d електрони. Ова го намалува енергетскиот трошок за промоција и ја зголемува енергијата што ја ослободува, така што промоцијата станува енергетски изводлива, а еден или дури два електрони секогаш се промовираат во потсек 4-ти. (Слични промоции се случуваат за секој атом на преоден метал освен еден, паладиум . )

Хромот е првиот елемент во 3d серијата каде што 3d електроните започнуваат да тонат во инертно јадро ; тие на тој начин придонесуваат помалку за металното врзување , а оттаму точките на топење и вриење и енталпијата на атомизација на хром се пониски од оние на претходниот елемент, ванадиум . Хром (VI) е силно оксидирачко средство за разлика од молибден (VI) и волфрам (VI) оксиди.

Целовитост

 

Хромот е многу цврст , и е трет најцврст елемент зад јаглеродот ( дијамант ) и бор . Неговата цврстина на Мос е 8,5, што значи дека може да гребе примероци од кварц и топаз , но може да биде изгребан од корунд . Хром е многу отпорен на оцрнување , што го прави корисен како метал што го задржува својот најоддалечен слој од корозија , за разлика од другите метали како што се бакар , магнезиум и алуминиум .

Хромот има точка на топење од 1907 °C (3465 °F), што е релативно ниско во споредба со повеќето транзициони метали. Сепак, тој сè уште ја има втората највисока точка на топење од сите елементи на Период 4 , со што ванадиум е на врвот со разлика 3 °C (5 °F) на температура од 1910 °C (3470 °F). Точката на вриење на 2671 °C (4840 °F), сепак, е релативно помал, со трета најниска точка на вриење надвор од Периодот 4 преодни метали сам зад манган и цинк . Електричната отпорност на олово на 20 °C е 125 ом - метри .

Хромот има невообичаено висока зрачна рефлексија во споредба со онаа на другите транзициски метали. Во 425 μm , се покажа дека хром има релативно максимум одраз на околу 72% рефлексија, пред да влезе во намалување на рефлексивноста, достигнувајќи минимум 62% рефлектанса на 750 μm пред повторно да се издигне и да се рефлектира приближно 90% од 4000 μm инфрацрвени бранови . . Кога хром е формиран во легура од не'рѓосувачки челик и полиран , зрачената рефлексија се намалува со вклучување на дополнителни метали, но сепак е прилично висока во споредба со другите легури. Помеѓу 40% и 60% од видливиот спектар се рефлектира од полиран не’рѓосувачки челик. Објаснувањето за тоа зошто хром покажува толку висок одѕив на рефлектираните фотонски бранови воопшто, особено 90% од инфрацрвените бранови што се рефлектираат, може да се припишат на магнетните својства на хром. Хром има уникатни магнетни својства во смисла дека хром е единствената елементарна цврстина која покажува антиферромагнетско наредување на собна температура (и подолу). Над 38 °C, неговото магнетно нарачување се менува на парамагнетно . . Антиферромагнетните својства, кои предизвикуваат хромовите атоми привремено да се јонизираат и поврзуваат со себе, се присутни затоа што магнетните својства на телото-центрични кубици се диспропорционални на периодичноста на решетката . Ова се должи на фактот дека магнетните моменти на аглите на коцката и центрите на коцка не се еднакви, но сè уште се антипаралелни. Оттука, честотно-зависната релативна диелектричност на хром, која произлегува од Максвеловите равенки во врска со неговата антиферромагнитност , го остава хромот со највисоки инфрацрвени и видливи светлосни рефлектирања на познатите хемиски елементи.

Пасивација

Хром металот оставен во воздухот се пасивира со оксидација, формирајќи тенок, заштитен, површински слој. Овој слој е шпинел структура, со дебелина на неколку молекули. Тој е многу густ и го спречува дифузирањето на кислородот во основниот метал. Ова е различно од сунѓерестиот оксид кој се формира на железо и јаглероден челик, преку кој елементарен кислород продолжува да мигрира, достигнувајќи го основниот материјал за да предизвика понатамошно рѓосување . Пасивацијата може да се зголеми со краток контакт со оксидирачки киселини како азотна киселина . Пасивираниот хром е стабилен против киселините. Пасивацијата може да се отстрани со силно средство за редукција кое го уништува заштитниот оксиден слој на металот. Хром металот третирани на овој начин лесно се раствора во слаби киселини.

Хромот, за разлика од таков метал како железо и никел, не страда од водороден распуст . Меѓутоа, таа страда од азотно оружје , реагира со азот од воздух и формира кршливи нитриди при високи температури неопходни за работа на металните делови.

Изотопи

Природниот хром е составен од три стабилни изотопи ; ⁵²Cr, ⁵³Cr и ⁵⁴Cr, со ⁵²Cr најобемно (83,789% природно изобилство ). 19 радиоизотопи се одликуваат, при што најстабилните се ⁵⁰Cr со полуживот (повеќе од) 1,8 ×10¹⁷ години и ⁵¹Cr со полуживот од 27,7 дена. Сите преостанати радиоактивни изотопи имаат полуживот што е помалку од 24 часа, а мнозинството е помалку од 1 минута. Хром, исто така, има два метастабилни јадрени изомери .

⁵³Cr е радиогенски производ на распаѓање од ⁵³Mn (полуживот = 3.74 милиони години). Хромитните изотопи обично се соединуваат (и се дополнуваат) со изотопи од манган . Оваа околност е корисна во геологијата на изотопите . Содржините на изотоп од манган-хром ги зајакнуваат доказите од ²⁶Al и ¹⁰⁷Pd во врска со раната историја на сончевиот Систем . Варијациите на ⁵³Cr/ ⁵²Cr и Mn/Cr коефициентите од неколку метеорити укажуваат на првичниот сооднос од ⁵³Mn/⁵⁵Mn, кој сугерира дека Mn-Cr изотопниот состав мора да произлезе од распаѓањето на ⁵³Mn во диференцираните планети тела. Оттука ⁵³Cr обезбедува дополнителни докази за нуклеосинтетски процеси непосредно пред соединување на сончевиот Систем.

Изотопите на хром се движат во атомска маса од 43 u (⁴³Cr) до 67 u (⁶⁷Cr). Примарниот режим на распаѓање пред најзастапен стабилен изотоп, ⁵² Cr, е апсење на електрони и примарен режим по бета распаѓање . ⁵³ Cr е поставен како прокси за атмосферска концентрација на кислород.

Хемиски својства

 

Хром е член на група 6 , од транзициските метали . Хром (0) има електронска конфигурација на [Ar]3d⁵4s¹ , поради долната енергија на високиот спин конфигурација . Хромот покажува широк спектар на оксидациски состојби , но хромот се јонизира во катјон со позитивен 3 полнеж кој служи како најстабилна јонска состојба на хром. 3 и 6 состојбите се јавуваат најчесто во рамките на хромните соединенија; полнежи од +1, +4 и +5 за хром се ретки, но понекогаш постојат.

Хром (III)

 

Познати се голем број соединенија на хром (III), како што се хром (III) нитрат , хром (III) ацетат и хром (III) оксид . Хром (III) може да се добие со растворање на елементарен хром во киселини како хлороводородна киселина или сулфурна киселина , но може да се формира и преку редукција на хром (VI) со цитохром c7 . Cr³⁺ јон има сличен полупречник (63 pm) до Al³⁺ (полупречник 50 pm), и тие можат да се заменат едни со други во некои соединенија, како што се хром алум и алуминиум . Кога износот на траги од Cr³⁺ го заменува Al³⁺ во корунд (алуминиум оксид, Al₂O₃), розово сафир или црвениот рубин се формира, во зависност од количината на хром.

Хром (III) има тенденција да формира октаедрични комплекси. Коммерцијално достапен хром (III) хлорид хидрат е темнозелениот комплекс [CrCl₂(H₂O)₄]Cl. Тесно поврзани соединенија се бледо зелена [CrCl(H₂O)₅]Cl₂ и виолетова [Cr(H₂O)₆]Cl_3. Ако нема вода во зелена боја ^{[се бара извор]} хром (III) хлорид се раствора во вода, зелениот раствор се менува во виолетов за време додека хлорид во внатрешната координацијона сфера се заменува со вода. Овој вид на реакција е забележан и со растворите на хром алум и други соли на хром (III) растворливи во вода.

Хром (III) хидроксид (Cr (OH) ₃₎ е атмосферско , се раствора во киселински остатоци за да се формира [Cr (H ₂ O) _6] ^3+, а во базни раствори за да се формира [Cr(OH)₆]³⁻ . Се дехидрира со загревање за да се формира зелениот хром (III) оксид (Cr₂O₃), стабилен оксид со кристална структура идентична на корунда .

Хром (VI)

Соединението на хром (VI) се оксиданси при ниска или неутрална pH вредност. Хроматски анјони (CrO2−
4) и дихромат (Cr₂O ₇^2-) анјони се главни јони во оваа оксидациона состојба. Тие постојат во рамнотежа, определена со pH:

2 [ CrO_4] ^2- + 2 H ⁺ ⇌ [Cr ₂ O _7] ^2- + H ₂ O

Хром (VI) халиди се исто така познат и вклучуваат хексафлуорид CrF₆ и chromyl хлорид (CrO₂Cl₂ ).

 

Натриум хроматот се произведува индустриски со оксидативно печење на хромитната руда со калциум или натриум карбонат . Промената на рамнотежата е видлива со промена од жолто (хромат) до портокалово (дихромат), како на пример кога се додава киселина во неутрален раствор на калиум хромат . При уште пониски вредности на pH, можна е понатамошна кондензација на посложени оксианјони на хромот.

И хроматните и дихроматните анјони се силни оксидирачки реагенси при ниска вредност на pH:

Cr₂O2−
7 + 14 H₃O⁺ + 6 e ^- → 2 Cr³⁺ + 21 H₂O (ε ₀ = 1,33   V)

Меѓутоа, тие се само умерено оксидирачки со висока pH вредност:

CrO2−
4 + 4 H₂O + 3e ^- → Cr(OH)₃ + 5 OH⁻ (ε ₀ = -0.13   V)

 

Соединението на хром (VI) во растворот може да се детектира со додавање на кисел раствор на водород пероксид . Формиран е нестабилен темносин хром (VI) пероксид (CrO₅), кој може да се стабилизира како етер адукт CrO₅·OR₂.

Хромната киселина ја има хипотетичката формула H₂CrO₄. Тоа е нејасно опишана хемикалија, покрај тоа што се познати други многу добро дефинирани хромати и дихромати. Темноцрвениот хром (VI) оксид CrO₃ , киселински анхидрид на хромна киселина, се продава индустриски како "хромова киселина". Може да се произведува со мешање на сулфурна киселина со дихромат и е силен оксидирачки агенс.

Други состојби на оксидација

Хром (V) и хром (IV)

Оксидационата состојба +5 е реализирана само во неколку соединенија, но се интермедијари во многу реакции кои вклучуваат оксидации со хромат. Единственото бинарно соединение е испарливиот хром (V) флуорид (CrF₅). Ова црвено цврсто тело има точка на топење од 30 °C и точка на вриење од 117 °C. Може да се подготви со третирање на хром метал со флуор на 400 °C и притисок од 200 бари. Пероксохромат (V) е уште еден пример за оксидациската состојба +5. Калиум пероксохромат (K₃[Cr(O₂)₄]) се прави со реакција на калиум хромат со водород пероксид на ниски температури. Ова црвено-кафено соединение е стабилно на собна температура, но се распаѓа спонтано на 150-170 °C.

Соединенијата на хром (IV) (во состојбата со оксидација +4) се малку почести од оние на хром (V). На тетрахилиди, CrF₄ , CrCl₄ , и CrBr_4, може да се произведува со третирање на трихалидес (CrX₃ ) со соодветниот халоген при покачени температури. Таквите соединенија се подложни на реакции на диспропорционирање и не се стабилни во вода.

Хром (II)

Многу соединенија на хром (II) се познати, како што е водостојниот хром (II) хлорид CrCl₂ што може да се направи со намалување на хром (III) хлорид со цинк. Резултирачкиот светло-син раствор создаден од растворање на хром (II) хлорид е стабилен само при неутрална pH вредност . Некои други значајни хром (II) соединенија се хром (II) оксид CrO и хром (II) сулфат CrSO₄. Познати се и многу хромозни карбоксилати, од кои најпознат е црвениот хром (II) ацетат (Cr₂(O₂CCH₃)₄) кој има четвртна врска.

Хром (I)

Повеќето соединенија на хром (I) се добиваат само со оксидација на електронско-богати, октаедрични хром (0) комплекси. Други хром (I) комплекси содржат циклопентадиенилни лиганди. Потврдена е со дифракција на Х-зраци Cr-Cr quintuple врска (должина 183.51(4) pm). Екстремно обемните моноделентни лиганди го стабилизираат ова соединение со заштитен врзан врв од понатамошни реакции.

 

Хром (0)

Моментално се познати многу соединенија на хром (0); сепак, повеќето од овие соединенија се деривати на соединенијата хром хексакарбонил или бис (бензен) хром .

 

 

Хром е 13-тиот најбитен елемент во Земјината кора со просечна концентрација од 100 ppm. Хромните соединенија се наоѓаат во животната средина од ерозијата на карпите што содржат хром и може да се прераспределат со вулкански ерупции. Типични концентрации на хром во животната средина се: атмосферата <10 ng m⁻³ ; почвата <500 mg kg⁻¹ ; растителноста <0,5 mg kg⁻¹ ; слатка вода <10 μg L-¹ ; морската вода <1 μg L-¹ ; седимент <80 mg kg ⁻¹ .

Хром е миниран како хромит (FeCr₂O₄) руда. Околу две петтини од хромните руди и концентрати во светот се произведуваат во Јужна Африка, околу една третина во Казахстан , додека Индија , Русија и Турција се исто така значителни продуценти. Неврзаните хромитни насади се обилни, но географски концентрирани во Казахстан и Јужна Африка .

Иако се ретки, постојат депозити на мајчин хром. На Среќната цевка во Русија произведува примероци од мајчин метал. Овој рудник е кимберлитска цевка, богата со дијаманти , и редуцирачката околина помогнала да се произведат елементарен хром и дијаманти .

Односот помеѓу Cr (III) и Cr (VI) силно зависи од рН и оксидативните својства на локацијата. Во повеќето случаи, Cr (III) е доминантен вид, но во некои области, подземните води можат да содржат до 39 μg/литар вкупен хром од кој 30 μg/литар е Cr (VI).

Употреба во антиката

Хромот првпат бил откриен како елемент откако го запознал западниот свет во црвениот кристален минерален крокоит (кој е олово (II) хромат ). Овој минерал бил откриен во 1761 година и првично бил користен како пигмент ; карактеристичната боја се припишува на хром од внатрешноста на крокоидот. Во денешно време, скоро сите хроми се комерцијално извлечени од единствената одржлива руда за екстензивност и предвидена долгорочна употреба, што е хромит, кој е железен хром оксид (FeCr₂O₄); хромит сега е главен извор на хром за употреба во пигменти.

Керамички војни оружја

Оружјето пронајдено во гробните јами кои датираат од крајот на III век п.н.е. Династијата Чин од армијата на Теракот во близина на Сјен, Кина, било анализирани од страна на археолозите. Иако ова оружје се претпоставувало погребано пред повеќе од два милениуми, античките бронзени врвови на мечевите и самострелските завртки пронајдени на местото покажале неочекувано мала корозија, веројатно затоа што бронзата била намерно обложена со тенок слој хром оксид. Сепак, овој слој на оксид кој беше пронајден на оружјето не беше чист метален метал или хромиран облик, како што денес е најчесто произведен, но беше откриен само 10-15 μm слој на молекули на хром оксид со до 2% хром, што се покажа да биде доволно за да се заштити бронзата од кородирање.

Хромот како пигмент

Хром минерали како пигменти дојдоа до внимание на запад во 18 век. На 26 јули 1761 година, Јохан Готлоб Леман пронашол црвено-портокалов минерал во рудниците Бериозовско, на Уралските Планини, кој го именувал сибирското црвено олово . Иако е погрешно идентификуван како олово соединение со компоненти на селен и железо, минералот всушност бил крокоит (или олово (II) хромат ) со формула на PbCrO₄ . Во 1770 година, Питер Симон Палас ја посетил истата локација како Леман и пронајде црвен оловен минерал кој бил откриен да поседува корисни својства како пигмент во бои . По Палас, употребата на сибирското црвено олово како боја пигмент почна брзо да се развива во целиот регион.

 

Во 1794 година, Луис Никола Вакелин добил примероци од крокоидна руда . Тој произведувал хром триоксид (CrO₃) со мешање на крокоит со хлороводородна киселина . Во 1797 година, Ваукелин открил дека може да го изолира металниот хром со загревање на оксидот во јаглен за печење, за што е заслужен како оној кој навистина го открил елементот. Vauquelin, исто така, беше во можност да открие траги од хром во драгоцени скапоцени камења, како рубин или смарагд .

Во текот на 19 век, хром првенствено се користел не само како компонента на бои, туку и во солариуми . Веќе извесно време, крокоитата пронајдена во Русија беше главниот извор на таквите материи за штавење. Во 1827 година, во близина на Балтимор, Соединетите Американски Држави, беше откриено поголем депозит на хромити, кој многу поадекватно го задоволи побарувачката за сончање со солена вода отколку што беше користена претходно. Ова ги направи САД најголем производител на хром производи до 1848 година, кога беа откриени поголеми депозити на хромити во близина на градот Бурса, Турција.

Хромот е исто така познат по својот рефлективен, метален сјај кога е полиран. Се користи како заштитно и декоративно покритие на делови за автомобилите, апарати за водовод, делови за мебел и многу други предмети, кои обично се применуваат со галванизација . Хром бил користен за галванизација уште во 1848 година, но оваа употреба станала широко распространета со развојот на подобрен процес во 1924 година.

 

 

 

Околу 28,8 милиони метрички тони (Mt) на пазарната хромитна руда се произведува во 2013 година и се претвора во 7,5 Mt на ферохром. Според Џон Ф. Пап, пишувајќи за USGS, "Ферохромот е крајна употреба на хромитната руда, [и] не’рѓосувачки челик е водечка крајна употреба на ферохром".

Најголеми производители на хром руда во 2013 година се Јужна Африка (48%), Казахстан (13%), Турција (11%), Индија (10%) и неколку други земји што го произведуваат остатокот од околу 18% од светското производство.

Двата главни производи од рафинирање на хром руди се ферохром и метален хром. За овие производи процесот на топење на руда се разликува значително. За производство на ферохром, хромитната руда (FeCr₂O₄) се намалува во големи размери во електрична печка или во помали топилници со или алуминиум или силициум во алуминитарна реакција .

 

За производство на чист хром, железото мора да се одвои од хромот во процес на печење и истекување со два чекора. Хромитната руда се загрева со мешавина на калциум карбонат и натриум карбонат во присуство на воздух. Хромот се оксидира до шеснавалентната форма, додека железото формира стабилен Fe₂O₃. Следните истекувања при повисоки покачени температури ги раствораат хромати и го оставаат нерастворливиот железен оксид. Хромот се претвора со сулфурна киселина во дихромат.

4 FeCr₂O₄ + 8 Na₂CO₃ + 7 O₂ → 8 Na₂CrO₄ + 2 Fe₂O₃ + 8 CO₂

2 Na₂CrO₄ + H₂SO₄ → Na₂Cr₂O₇ + Na₂SO₄ + H₂O

Дихромат се претвора во хром (III) оксид со редукција со јаглерод, а потоа се намалува со алуминиумска реакција на хром.

Na₂Cr₂O₇ + 2 C → Cr₂O₃ + Na₂CO₃ + CO
Cr₂O₃ + 2 Al → Al₂O₃ + 2 Cr

Создавањето на метални легури изнесува 85% од достапната употреба на хром. Остатокот од хром се користи во хемиските, огноотпорни и леарните индустрии.

Металургија

 

Зајакнувањето на ефектот на формирање на стабилни метални карбиди на границите на жито и силното зголемување на отпорноста на корозија го направија хром важен легирање материјал за челик. Челиците со голема брзина содржат помеѓу 3 и 5% хром. Не’рѓосувачки челик, примарната корозија отпорна легура на метали, се формира кога хром се воведува во железо во доволни концентрации, обично кога концентрацијата на хром е над 11%. За формирање на не’рѓосувачки челик, ферохромиумот се додава на стопеното железо. Исто така, легурите засновани на никел ја зголемуваат силата поради формирањето на дискретни, стабилни метални карбидни честички на границите на жито. На пример, инконел 718 содржи 18,6% хром. Поради одличната висока температура на овие никел суперлајови, тие се користат во авионски мотори и гасни турбини наместо вообичаени структурни материјали.

 

Релативната висока цврстина и отпорност на корозија на нелегиран хром обезбедува сигурен метал за површинска обвивка; тоа е сè уште најпопуларен метал за обложување на лимови со неговата просечна издржливост во споредба со другите метали за обложување. Слој на хром се депонира на претходно изработени метални површини со техники на електролизација . Постојат два метода на таложење: тенки и дебели. Течен нанос вклучува слој на хром под 1   μm дебелина депонирана со хромирање, и се користи за декоративни површини. Порамни слоеви на хром се депонираат ако се потребни површини отпорни на абење. Двата методи користат кисели хромати или раствори на дихромат . За да се спречи промена на енергијата во оксидационата состојба, употребата на хром (III) сулфат е во развој; за повеќето апликации на хром, се користи претходно воспоставениот процес.

Во процесот на премачкување со хроматско претворање, силните оксидативни својства на хромати се користат за депонирање на заштитниот оксиден слој на метали како алуминиум, цинк и кадмиум. Оваа пасивација и само-лекувачки својства од хромат, складирани во хроматското претворање, која може да мигрира кон локални дефекти, се придобивките од овој метод на обложување. Поради еколошките и здравствените прописи за хромати, алтернативните методи за обложување се во фаза на развој.

Хромната киселина Елоксирање (или тип I Анодизирање) од алуминиумска е уште електрохемиски процес, кој не води до таложење на хром, но користи хромна киселина како електролит во растворот. За време на анодизацијата, на алуминиум се формира оксиден слој. Употребата на хромна киселина, наместо нормално употребената сулфурна киселина, води до мала разлика на овие оксидни слоеви. Високата токсичност на соединенијата Cr(VI), која се користи во воспоставениот процес на галванизација на хром, како и зајакнувањето на регулативите за безбедност и заштита на животната средина бараат пребарување на замени за хром или барем промена на помалку токсични соединенија на хром (III).

Боја и пигмент

 

Минералот крокоит (кој исто така е водечки хромат PbCrO₄) се користел како жолт пигмент кратко време по неговото откривање. По методот на синтеза кој станал достапен почнувајќи од пообемниот хромит, хром жолта, заедно со кадмиум жолта, е еден од најчесто користените жолти пигменти. Пигментот не фотограѓа, но има тенденција да се затемнува поради формирањето на хром (III) оксид. Таа има силна боја и се користеше за училишните автобуси во САД и за Поштенската служба (на пример, " Дојче Пост" ) во Европа. Употребата на жолт хром оттогаш се намалува поради загриженоста за животната средина и безбедноста и беше заменет со органски пигменти или со други алтернативи кои не содржат олово и хром. Други пигменти кои се засноваат околу хром се, на пример, длабоката нијанса на црвениот пигмент црвен хром, што е едноставно да доведе хромат со олово (II) хидроксид (PbCrO₄·Pb(OH)₂). Многу важен хромат пигмент, кој беше широко користен во формулите на метален прајмер, беше цинковиот хромат, сега заменет со цинк фосфат. Прашокот за миење беше формулиран за да ја замени опасната практика на предтретман на алуминиумски тела на авиони со раствор на фосфорна киселина. Овој цинк тетроксихромат дисперзиран во раствор од поливинил бутирал . 8% раствор на фосфорна киселина во растворувач е додаден непосредно пред апликација. Беше откриено дека лесно оксидираниот алкохол е суштинска состојка. Тенок слој од околу 10-15 μm беше применет, кој се претвори од жолта до темнозелена кога беше излечен. Сè уште постои прашање за точниот механизам. Хром зелена е мешавина од пруско сина и хром жолта, додека хром оксид зелен е хром (III) оксид .

Оксидите од хром исто така се користат како зелен пигмент во областа на производство на стакло, а исто така и како глазура за керамика. Зелениот хром оксид е исклучително лесен и како таков се користи во обоени облоги. Тоа е исто така главната состојка во инфрацрвените бои кои ги користат вооружените сили за да насликаат возила и да им дадат иста инфрацрвена рефлексија како зелени листови.

Синтетички рубин и првиот ласер

 

Природни рубини се корунд (алуминиум оксид) кристали кои се обоени црвено (најретките видови) поради хром (III) јони (други бои на корунди камења се нарекуваат сафири ). Црвениот вештачки рубин, исто така, може да се постигне со допинг хром (III) во вештачки кораумски кристали, со што се прави хром за барање на синтетички рубини. Таков синтетички рубин кристал беше основа за првиот ласер, произведен во 1960 година, кој се потпираше на стимулирана емисија на светлина од атомите на хром во таков кристал. Руби-ласер лазери на 694,3 нанометри, во длабока црвена боја.

Конзерванси за дрво

Поради нивната токсичност, солите на хром (VI) се користат за зачувување на дрво. На пример, хроматизираниот бакар арсенат (CCA) се користи за третман на дрва за да се заштити дрвото од распаѓање на габите, инсекти што го напаѓаат дрвото, вклучувајќи термити и морските сонди. Формулациите содржат хром врз основа на оксид CrO₃ помеѓу 35,3% и 65,5%. Во САД, во 1996 година биле користени 65,300 метрички тони ЦЦА решение.

Тен

Соли на хром (III), особено хром алум и хром (III) сулфат, се користат во сончањето на кожа . Хром (III) ја стабилизира кожата со вкрстување на колагенските влакна. Хромирана штавената кожа може да содржи помеѓу 4 и 5% хром, што е цврсто врзано со белковините. Иако форма на хром што се користи за штавење не е токсична шеснавалентна сорта, останува интересот за управување со хром во индустријата за штавење. Опоравување и повторна употреба, директна / индиректна рециклирање, употребата на помалку хром или "хром-помалку" тен се практикува за подобро да се управува со хром во сончањето.

Огноотпорен материјал

Високата отпорност на топлина и високиот степен на топење го прават хромит и хром (III) оксид материјал за огноотпорни апликации со висока температура, како високи печки, цементни печки, калапи за отпуштање тули и како леење песок за лиење на метали. Во овие апликации, огноотпорни материјали се направени од мешаници на хромит и магнезит. Употребата опаѓа поради регулативите за заштита на животната средина поради можноста за формирање на хром (VI).

Катализатори

Неколку хром соединенија се користат како катализатори за преработка на јаглеводороди. На пример, Филипс катализаторот, подготвен од оксиди на хром, се користи за производство на околу половина од полиетилен во светот. Fe-Cr мешаните оксиди се користат како високотемпературни катализатори за реакцијата на смена на вода . Бакарниот хромит е корисен катализатор за хидрогенизација .

Други намени

• Хром (IV) оксид (CrO₂) е магнетно соединение. Неговата идеална форма анизотропија, која дава висока коерцијалност и остаток на магнетизација, го направи соединението супериорно од γ-Fe₂O₃. Хром (IV) оксид се користи за производство на магнетна лента која се користи во аудио ленти со високи перформанси и стандардни аудио касети . Хромати се додаваат на дупчење кал за да се спречи корозија на челик под влажни услови.
• Хром (III) оксид (Cr₂O₃) е метален лак познат како зелен руж.
• Хромната киселина е моќно средство за оксидација и е корисно средство за чистење лабораториски стаклари од било која трага од органски соединенија. Се подготвува со растворање на калиум дихромат во концентрирана сулфурна киселина, која потоа се користи за миење на апаратот. Натриум дихромат понекогаш се користи поради неговата поголема растворливост (50 g/L наспроти 200 g/L). Употребата на решенијата за чистење на дихромат сега е отстранета поради високата токсичност и загриженоста за животната средина. Современите решенија за чистење се многу ефикасни и без хром.
• Калиум дихромат е хемиски реагенс, кој се користи како титрирачки агенс.
• Хром алум е хром (III) калиум сулфат и се користи како мешан (т.е. средство за одредување) за бои во ткаенина и во тен .

Биолошки позитивните ефекти на Хромот (III) продолжуваат да се дебатираат. Некои експерти веруваат дека тие ги одразуваат фармаколошките отколку исхраните одговори, додека други сугерираат дека се несакани ефекти на токсичен метал. Дискусијата е нарушена со елементи на негативност и повремено станува неприкосновена. Хромот е прифатен од страна на американските национални институти за здравство како елемент во трага за неговите улоги во дејството на инсулин, хормон е критичен за метаболизмот и складирањето на јаглехидрати, масти и белковини. Прецизниот механизам на неговите дејства во телото, сепак, не е целосно дефиниран, оставајќи во прашање дали хром е од суштинско значење за здрави луѓе.

Спротивно на тоа, хексавалентен хром (Cr(VI) или Cr⁶⁺) е високо токсичен и мутаген кога се вдишува. Проголтувањето на хром (VI) во вода е поврзано со стомачни тумори, а исто така може да предизвика алергиски контактен дерматитис (ACD).

Дефицитот на хром, кој вклучува недостаток на Cr (III) во телото, или можеби некој негов комплекс, како што е факторот за толеранција на гликоза, е контроверзен. Некои студии укажуваат на тоа дека биолошки активната форма на хром (III) се транспортира во телото преку олигопептид наречен супстанција што врзува хром со ниска молекуларна тежина (LMWCr), која може да игра улога во инсулинскиот сигнален пат.

Содржината на хром во заедничката храна е генерално ниска (1-13 микрограми по порција). Содржината на хром во храната варира во голема мера поради разликите во минералната содржина на почвата, сезоната на растење, сортата на растенијата и контаминацијата за време на преработката. Покрај тоа, хром (и никел ) се истура во храна варена од не’рѓосувачки челик, со најголем ефект кога садот за готвење е нов. Киселината како сос од домати кои се варат многу часови исто така го влошуваат овој ефект.

Диетски препораки

Постои несогласување за статусот на хром како суштинска хранлива материја. Владините одделенија од Австралија, Нов Зеланд, Индија, Јапонија и САД сметаат дека хром е од суштинско значење додека Европската агенција за безбедностна храна (EFSA), која ја претставува Европската унија, не ја прави.

Националната академија за медицина (НАМ) ги ажурираше Проценетите просечни барања (ППБ) и Препорачаните исхрана (ПИ) за хром во 2001 година. За хром, немаше доволно информации за поставување на ППБ и ПИ, така што нејзините потреби се опишани како проценки за соодветни зафати (AIs). Тековните AIs на хром за жени на возраст од 14 до 50 години се 25 μg/ден, а AIs за жени на возраст од 50 и над 20 μg/ден. АIs за жени кои се бремени се 30 μg/ден, а за жени кои лакнуваат, поставените AIs се 45 μg/ден. АИ за мажи на возраст од 14 до 50 години се 35 μg/ден, а AIs за мажи на возраст од 50 и над 30 μg/ден. За деца на возраст од 1 до 13 години, АИ се зголемуваат со возраста од 0,2 μg/ден до 25 μg/ден. Што се однесува до безбедноста, NAM поставува толерантни високи нивоа на внес (ULs) за витамини и минерали кога доволно докази. Во случај на хром, сè уште нема доволно информации и оттука не е воспоставена Uls. Колективно, ППБ, ПИ, AIs и ULs се параметри за системот за препораки за исхрана познат како Упатство за исхрана (DRI). Австралија и Нов Зеланд сметаат дека хром е суштински хранлив материјал, со AI од 35 μg/ден за мажи, 25 μg/ден за жени, 30 μg/ден за жени кои се бремени и 45 μg/ден за жени кои лачат . Uls не е поставена поради недостаток на доволно податоци. Индија смета дека хром е суштински хранлив материјал, при што возрасен препорачал земање од 33 μg/ден. Јапонија, исто така, смета дека хром е суштинска хранлива материја, со АIs од 10 μg / ден за возрасни, вклучувајќи жени кои се бремени или доилки. Uls не е направена. Меѓутоа, ЕФСА на Европската унија не смета дека хромот е суштинска хранлива супстанција; хромот е единствениот минерал за кој САД и Европската унија не се согласуваат.

За целите на Обединетите нации за етикетирање на храна и додаток на исхраната, износот на супстанцијата во служат е изразен како процент од дневната вредност (% ДВ). За целите на етикетирање на хром, 100% од дневната вредност беше 120μg. Од 27 мај 2016 година, процентот на дневна вредност беше ревидиран на 35 μg за да го внесат внесот на хром во консензус со официјалната препорачана исхрана . Првичниот рок за кој треба да се почитува беше 28 јули 2018 година, но на 29 септември 2017 година, Управата за храна и лекови го објави предложеното правило кое го продолжи рокот до 1 јануари 2020 година за големите компании и 1 јануари 2021 година за мали компании.

Извори на храна

Базите на податоци за составот на храна, како што се оние што ги одржува Министерството за земјоделство во САД, не содржат информации за содржината на хром во храната. Широката разновидност на храна од животинско потекло и зеленчук содржат хром. Содржината по порција е под влијание на содржината на хром во почвата во која се одгледуваат растенијата и преку храна што се хранат со животни; исто така со методи за преработка, бидејќи хром се исфрла во храната ако се преработува или се готви во опрема од не’рѓосувачки челик што содржи хром. Една студија за анализа на исхраната спроведена во Мексико објави просечен дневен внес на хром од 30 микрограми. Се проценува дека 31% од возрасните во САД консумираат мулти-витамински / минерални додатоци во исхраната кои често содржат 25 до 60 микрограми хром.

Земање како додаток

Хром е состојка во вкупната парентерална исхрана (ВПИ), бидејќи дефицитот може да се случи по неколку месеци интравенска исхрана со ВПИ без хром. Поради оваа причина, хромот е додаден во ВПИ добитоци, заедно со други траги од минерали. Исто така, во прехранбените производи за предвремените деца . Иако механизмот во биолошките улоги за хром не е јасен, во Соединетите Американски Држави производите што содржат хром се продаваат како диететски додатоци без рецепт во количини кои се движат од 50 до 1000μg. Помалите количини на хром исто така често се инкорпорираат во мулти-витамински / минерални додатоци консумирани од околу 31% од возрасните во САД. Хемиските соединенија кои се користат во додатоците во исхраната вклучуваат хром хлорид, хром цитрат, хром (III) пиколинат, хрониум (III) полиникотинат и други хемиски состави. Придобивката од додатоците не е докажана.

Одобрени и неодобрени здравствени барања

Во 2005 година, американската администрација за храна и лекови одобри квалификувано здравствено барање за хромиран пиколинат со барање за многу специфична ознака: "Една мала студија сугерира дека хром пиколината може да го намали ризикот од отпорност на инсулин и затоа може да го намали ризикот од дијабетес тип 2. Сепак, FDA заклучува дека постоењето на таква врска помеѓу хром пиколинат и резистенција на инсулин или дијабетес тип 2 е мошне неизвесно. " Во исто време, во одговор на другите делови од петицијата, ФДА ги отфрли тврдењата за хром пиколинат и кардиоваскуларни болести, ретинопатија или заболување на бубрезите предизвикани од невообичаено висок крвен шеќер во крвта. Во 2010 година, хром (III) пиколинат беше одобрен од страна на Здравство Канада за да се користи во додатоците во исхраната. Одобрените изјави за етикети вклучуваат: фактор во одржувањето на добро здравје, обезбедува поддршка за здравиот метаболизам на гликозата, му помага на телото да ги метаболизира јагленохидратите и му помага на телото да ги метаболизира мастите. Европската тело за безбедност на храната (ЕФСА) во 2010 година ги одобри тврдењата дека хром придонесе за нормален метаболизам на макронутриенти и одржување на нормална концентрација на гликоза во крвта, но ги отфрли тврдењата за одржување или постигнување на нормална телесна тежина или намалување на замор или малаксаност.

Дијабетис

Со оглед на доказите за дефицит на хром кои предизвикуваат проблеми со управувањето со гликоза во контекст на интравенски производи за исхрана формулирани без хром, истражувачкиот интерес се свртел кон тоа дали додатокот на хром за луѓето кои имаат дијабетес тип 2, но не се дефицитарни со хром, би можеле да имаат корист. Гледајќи ги резултатите од четири мета анализи, еден објави статистички значајно намалување на нивоата на гликоза на гладно на гладно (ФПГ) и незначаен тренд во долниот хемоглобин A1C . Вториот го пријавил истото, една третина пријавила значителни намалувања за двете мерки, додека четвртиот пријавил нема корист ниту за. Во прегледот објавен во 2016 година се наведени 53 рандомизирани клинички испитувања кои беа вклучени во една или повеќе од шест мета-анализи . Заклучи дека, иако може да има скромни намалувања на ФПГ и / или HbA1C кои постигнуваат статистичка значајност во некои од овие мета-анализи, неколку од постигнатите испитувања се намалуваат доволно големи за да се очекува да бидат релевантни за клиничкиот исход.

Справување со тежината

Два систематски прегледи ги погледнаа додатоците на хром како средство за раководење со телесната тежина во дебели и дебели луѓе. Една, ограничена на хром пиколинат, популарна додаток состојка, објави статистички значајни -1,1 кг (2.4 lb) губење на тежината во испитувања подолго од 12 недели. Другите ги вклучуваат сите соединенија на хром и пријавија статистички значаен -0,50 кг (1.1 lb) промена на тежината. Промената на проценти на телесните масти не достигна статистичка важност. Авторите на двете прегледи ја сметаат клиничката важност за оваа скромна губење на тежината како несигурна / несигурна. Европската агенција за здрава храна ја разгледа литературата и заклучи дека нема доволно докази за да се поддржи тврдењето.

Атлетски перформанси

Хромот е промовиран како додаток во исхраната за висок спортски перформанс , врз основа на теоријата дека ја потенцира активноста на инсулин, со очекувани резултати од зголемена мускулна маса и побрзо обновување и складирањето на гликоген за време на обновувањето по вежбањето. Прегледот на клиничките испитувања покажа дека додатокот на хром не ги подобрува перформансите на вежбањето или ја зголемува мускулната сила. Меѓународниот олимписки комитет ги разгледа додатоците во исхраната за високи перформанси спортисти во 2018 година и заклучи дека нема потреба да се зголеми внесот на хром за спортистите, ниту поддршката за тврдењата за губење на телесните масти.

Слатководни риби

Хромот е природно присутен во животната средина во износот на траги, но индустриската употреба во производството на гума и не’рѓосувачки челик, хромирање, бои за текстил, кожарници и други употреби ги загадува водни системи. Во Бангладеш, реките во или низводно од индустриските области покажуваат тешка метална контаминација. Стандардите за вода за наводнување за хром се 0,1 mg/L, но некои реки се повеќе од пет пати поголеми од таа количина. Стандардот за риби за исхрана на луѓето е помал од 1 mg/kg, но многу тестирани примероци се повеќе од пет пати поголеми од таа сума. Хромот, особено хексавалентен хром, е многу токсичен за рибите, бидејќи лесно се апсорбира преку жабрите, лесно влегува во циркулацијата на крвта, ги крши клеточните мембрани и го концентрира кон храната. Спротивно на тоа, токсичноста на тривалентниот хром е многу ниска, се должи на слабата пропустливост на мембраната и малку биомагнификацијата.

Акутната и хроничната изложеност на хром (VI) влијае врз однесувањето на рибите, физиологијата, репродукцијата и опстанокот. Хиперактивност и непредвидливо пливање се пријавени во загадени средини. Навлегувањето на јајцата и преживувањето со прстите се засегнати. Кај возрасни риби има извештаи за хистопатолошко оштетување на црниот дроб, бубрезите, мускулите, цревата и жабрите. Механизмите вклучуваат мутагенско оштетување на ген и нарушување на ензимските функции.

Постојат докази дека рибата може да не бара хром, но има корист од измерената количина во исхраната. Во една студија, малолетни риби добиваа тежина на диета нула хром, но додавањето на 500мг хром во форма на хром хлорид или други типови на додатоци, по килограм храна (сува тежина), ја зголеми телесната тежина. На 2.000 μg/kg зголемувањето на телесната тежина не беше подобро отколку со исхраната со нула хром, а имаше и зголемување на паузите на ДНК.

Нерастворливи во вода хром (III) соединенија и метал хромот не се сметаат за опасност по здравјето, додека токсичноста и канцерогените својства на хром (VI) се познати подолго време. Поради специфичните транспортни механизми, само ограничени количини на хром (III) влегуваат во клетките. Акутната орална токсичност се движи помеѓу 1,5 и 3,3 mg/kg. Прегледот во 2008 година покажа дека умереното внесување на хром (III) преку додатоци во исхраната не претставува ризик за генетско токсичност. Во САД, Управата за безбедност и здравје при работа (OSHA) назначи дозволена граница за изложеност на воздух (PEL) на работното место како временски просек (TWA) од 1 mg/м³. Националниот институт за безбедност и здравје при работа (NIOSH) утврди препорачана граница на изложеност (REL) од 0,5 mg/м³, временски пондериран просек. ИДЛХ (веднаш опасен за животот и здравјето) е 250 mg/м³.

Токсичност на хром (VI)

Акутната орална токсичност на хромот (VI) се движи помеѓу 50 и 150 mg/kg. Во телото, хром (VI) е намален со неколку механизми за хром (III) веќе во крвта пред да влезе во клетките. Хром (III) се излачува од телото, додека хроматскиот јон се пренесува во ќелијата преку транспортен механизам, со кој во клетката влегуваат и сулфатни и фосфатни јони. Акутната токсичност на хром (VI) се должи на нејзините силни својства на оксиданс . Откако ќе го достигне крвниот тек, тој ги оштетува бубрезите, црниот дроб и крвните клетки преку реакции на оксидација. Резултат на хемолиза, ренални и црниот дроб. Агресивната дијализа може да биде терапевтска.

Канцерогеноста на хроматската прашина е позната подолго време, а во 1890 година првата публикација го опишува зголемениот ризик за рак кај работниците во компанијата за хроматска боја. Предложени се три механизми за да се опише генотоксичноста на хром (VI). Првиот механизам вклучува високо реактивни хидроксилни радикали и други реактивни радикали кои се со производи на редукција на хром (VI) на хром (III). Вториот процес вклучува директно поврзување на хром (V), произведен со редукција на клетките и хром (IV) соединенија со ДНК . Последниот механизам ја припишува генотоксичноста на врзувањето за ДНК на крајниот производ на намалување на хром (III).

Хромните соли (хромати) исто така се причина за алергиски реакции кај некои луѓе. Хромати често се користат за производство, меѓу другото, на производи од кожа, бои, цемент, малтер и антикорозиви. Контактот со производи кои содржат хромати може да доведат до алергиски контактен дерматитис и иритантен дерматитис, што резултира со улцерација на кожата, понекогаш нарекувана "хром чирови". Оваа состојба често се наоѓа кај работниците кои биле изложени на силни хроматски раствори кај производителите на галванизација, сончање и производство на хром.

Проблеми во животната средина

Бидејќи соединенијата на хромот се користат во соединенија на бои и тен на кожа, овие соединенија често се наоѓаат во почвата и подземните води на активни и напуштени индустриски земјишта, кои имаат потреба од расчистување на животната средина и санација . Групата Прајмер која содржи шествалентен хром сè уште е широко користена за воздушна и автомобилска обработка.

Во 2010 година, работната група за животна средина ја тестираше водата за пиење во 35 американски градови во првата студија на национално ниво. Студијата открила мерлив хексавалентен хром во изворската вода од 31 од тестираните градови, со Норман, Оклахома, на врвот на листата; 25 градови имале нивоа кои го надминале предложениот лимит во Калифорнија.