Chrom

Chrom (též chróm; chemická značka Cr, Chromium) je světle šedý, lesklý, velmi tvrdý a zároveň křehký kov. Používá se v metalurgii při výrobě legovaných ocelí a dalších slitin, tenká vrstva chromu chrání povrch kovových předmětů před korozí a zvyšuje jejich tvrdost. Název je odvozen z řeckého slova χρῶμα / chrōma „barva“, neboť mnohé sloučeniny chromu jsou výrazně zbarvené. Za českého obrození razili puristé pro chróm pojmenování barvík, to se však nakonec neujalo.

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti

Čístý chrom Chrom je nejtvrdším elementárním kovem a vyznačuje se mimořádně nízkou reaktivitou a vysokou chemickou odolností. +more Byl objeven roku 1797 Louisem Nicolasem Vauquelinem. Patří mezi přechodné prvky, které mají valenční elektrony v d-sféře.

Ve sloučeninách se vyskytuje především v mocenství Cr3+ a Cr6+, sloučeniny Cr2+ jsou silnými redukčními činidly a za normálních podmínek jsou oxidovány vzdušným kyslíkem na trojmocné. Některé jeho sloučeniny mají oxidační číslo Cr4+.

Přes svoji značnou chemickou stálost se chrom pomalu rozpouští v neoxidujících kyselinách (kyselina chlorovodíková), zatímco kyseliny s oxidačním působením povrch kovu pasivují. Chrom se oxiduje při zahřívání v kyslíkovém plameni nebo s oxidačními činidly, jako jsou dusičnany nebo chlorečnany. +more Přímo se také slučuje s halogeny, se sírou, dusíkem, uhlíkem, křemíkem, borem a některými kovy, avšak teprve za žáru.

Výskyt a výroba

Rubín zabarvený červeně malým množstvím chromu Chrom patří mezi prvky s poměrně značným zastoupením na Zemi i ve vesmíru. +more V zemské kůře činí průměrný obsah chromu kolem 0,1-0,2 g/kg. V mořské vodě se jeho koncentrace pohybuje pouze na úrovni 0,05 mikrogramů v jednom litru. Předpokládá se, že ve vesmíru připadají na jeden atom chromu přibližně 3 miliony atomů vodíku.

V přírodě se chrom vyskytuje velmi často současně s rudami železa například jako ruda chromit, chemicky podvojný oxid železnato-chromitý FeO·Cr2O3. Dalším důležitým minerálem chromu je krokoit, chemicky chroman olovnatý PbCrO4. +more Malá množství chromu přispívají k zabarvení drahokamů smaragdu a rubínu.

Největší světové zásoby chromu jsou v Jihoafrické republice, která vyrábí přibližně polovinu veškeré světové produkce tohoto kovu. Dalšími význačnými producenty chromu jsou Kazachstán, Indie a Turecko.

Hlavním postupem metalurgického získávání chromu je redukce chromitu uhlíkem (koksem) ve vysoké peci:

: FeCr2O4 + 4 C → Fe + 2 Cr + 4 CO

Výsledkem je přitom slitina chromu se železem - ferrochrom, který lze dále přímo používat při legování speciálních ocelí a slitin s obsahem Fe a Cr.

Výroba čistého chromu je poněkud komplikovanější. Nejprve je z chromové rudy působením roztaveného hydroxidu sodného (NaOH) připraven dichroman sodný Na2Cr2O7, který je uhlíkem redukován za vzniku oxidu chromitého Cr2O3. +more Posledním krokem je redukce oxidu hliníkem nebo křemíkem za vzniku elementárního chromu. : Cr2O3 + 2 Al → 2 Cr + Al2O3.

Využití

Socha Počátek z nerezové oceli, Švédsko Největší podíl světové produkce chromu najde jednoznačně využití v metalurgickém průmyslu především při výrobě legovaných ocelí. +more Obsah chromu ve slitině určuje především její tvrdost a mechanickou odolnost. Od obsahu cca 12 % Cr rozpuštěného v tuhém roztoku je ocel korozivzdorná (pasivace povrchu). Cr zlepšuje také její žáruvzdornost a žárupevnost. U nástrojových ocelí se používá jako legura pro zvýšení prokalitelnosti a tvrdosti (tvorba speciálních karbidů chromu). Podobné druhy ocelí s nižším zastoupením chromu slouží k výrobě geologických vrtných nástrojů, vysoce výkonných nožů pro stříhání kovů, frézovacích nástrojů pro opracování dřeva a v řadě podobných aplikací. Možnost kalitelnosti a korozivzdornosti ocelí legovaných Cr se využívá u chirurgických nástrojů, v potravinářském průmyslu, vodních strojích (odlitky vodních turbín) atd. Chrom se také přidává do mosazi, aby se tím zvětšila její tvrdost.

V každodenním životě se s chromem setkáme spíše jako s materiálem, chránícím kovové povrchy před korozí za současné zvýšení jejich estetického vzhledu. Klasickým příkladem je chromování chirurgických nástrojů i jiných zařízení používaných v medicíně (sterilizátory, zubařské nástroje a podobné předměty sloužící k vyšetření pacienta). +more V civilním životě nalezneme chromované předměty často ve vybavení koupelen, jako součást luxusních automobilových doplňků a v řadě dalších aplikací.

Sloučeniny

Oxid chromitý Ve sloučeninách se chrom vyskytuje v mocenství Cr2+, Cr3+ a Cr6+, výjimečně se setkáme i se sloučeninami Cr4+ a Cr5+.

Sloučeniny dvojmocného chromu jsou silná redukční činidla, působením vzdušného kyslíku se samovolně oxidují za vzniku Cr3+. Prakticky se využívají v analytické chemii při reduktometrických titracích jako jedny z nejsilnějších redukčních činidel. +more Obvykle se přitom připravují až v roztoku redukcí chromitých solí v kyselém prostředí zinkovým amalgámem, nad nímž jsou také dlouhodobě uchovávány bez přístupu vzduchu nad zinkovým amalgámem s kyselinou, což umožní uchovat kyselý roztok chromnaté soli i po dobu několika měsíců. Významnější a stálejší chromnaté soli jsou chlorid chromnatý CrCl2 lépe Cr2Cl4 a síran chromnatý CrSO4 a jeho podvojné soli.

Sloučeniny trojmocného chromu jsou neomezeně stálé a mají obvykle zelenou barvu. Soli trojmocného chromu slouží také ve sklářském průmyslu k barvení skla a kožedělném průmyslu při činění kůží. +more * Oxid chromitý Cr2O3 se používá jako barevný pigment pod označením chromová zeleň. Oxid chromitý je inertní látka, protože se nerozpouští ve vodě, v kyselinách ani v zásadách. V laboratoři se velmi často připravuje efektní reakcí, tepelným rozkladem dichromanu amonného, známou jako sopka. : (NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3 + 4 H2O * Hydroxid chromitý Cr(OH)3 je šedozelená sraženina, která vzniká reakcí chromitých kationů s hydroxidovými aniony. V kyselém prostředí se rozpouští na chromité soli. : Cr(OH)3 + 3 HCl → CrCl3 + 3 H2O V zásaditém prostředí se rozpouští na chromitany. : Cr(OH)3 + OH− → [Cr(OH)4]− Z chromitanů se reakcí s oxidačními činidly připravují chromany. : [Cr(OH)4]− + 2 H2O2 → CrO42− + 4 H2O * Chlorid chromitý CrCl3 je v bezvodém stavu červenofialová látka. Z vodného roztoku lze získat chlorid chromitý jako hexahydrát CrCl3·6H2O, který má smaragdově zelenou barvu. Chlorid chromitý tvoří s jinými chloridy komplexy, které mají nejčastěji složení M2CrCl5 pentachlorochromitanový anion(M - alkalický kov nebo amonný kation). Tyto látky mají nejčastěji červenou barvu a jsou stálé pouze v koncentrovaných roztocích v přítomnosti chlorovodíku. Ve zředěných roztocích se komplex rozpadá na původní chloridy. * Síran chromitý Cr2(SO4)3 je v bezvodém stavu bílý prášek. Z vodného roztoku lze získat síran chromitý jako oktadekahydrát Cr2(SO4)3·18H2O. Při zahřívání se z krystalů síranu chromitého odštěpuje voda a vznikají zeleně zbarvené sírany chromité, které mají proměnné složení a jsou méně rozpustné ve vodě. * Kamenec chromitý KCr(SO4)2·12H2O neboli dodekahydrát síranu draselnochromitého je tmavěfialová látka, která se používá v barvířství a koželužství.

Sloučeniny čtyřmocného chromu * Oxid chromičitý CrO2 se používá jako záznamový materiál, protože má feromagnetické vlastnosti.

Krystalický dichroman draselný Sloučeniny šestimocného chromu jsou středně silnými oxidačními činidly. +more Prakticky se s nimi setkáme jako se solemi kyseliny chromové, chromany(CrO4)2− nebo kyseliny dichromové, dichromany (Cr2O7)2−. Chromany a dichromany v roztocích mohou navzájem přecházet mezi sebou v závislosti na pH prostředí. Přitom platí, že chromany jsou stálé v alkalickém prostředí a mají obvykle žlutou barvu. Dichromany jsou oranžové a jsou stabilní v kyselém pH. : 2 CrO42−+ 2 H+ → Cr2O72− + H2O : Cr2O72− + 2 OH− → 2 CrO42− + H2O * Oxid chromový CrO3 je tmavěčervená látka, velmi silně hygroskopická, která vzniká reakcí dichromanu s koncentrovanou kyselinou sírovou. Má hořkokyselou chuť a je silně jedovatý. Při poutání vzdušné vlhkosti se oxid chromový postupně mění v zlatožlutou kyselinou chromovou H2CrO4, která je známa pouze v roztoku. * Dichroman draselný K2Cr2O7 se používá v analytické chemii jako primární oxidimetrický standard pro titrace, protože jej lze připravit ve velmi vysoké čistotě a je prakticky neomezeně stálý. Dichroman draselný se často používá jako oxidační činidlo v reakcích. * Chroman olovnatý PbCrO4 se v přírodě vyskytuje jako nerost krokoit. Je to žlutá, ve vodě nerozpustná sloučenina. Chroman olovnatý je rozpustný v roztocích hydroxidů, kdy dochází k tvorbě hydroxoolovnatanů. Při působení malého množství hydroxidu, vzniká z chromanu olovnatého zásaditý chroman olovnatý PbCrO4. Pb(OH)2, který má červenou barvu a používá se jako barva chromová červeň.

Při výrobě barev je důležitý hlavně chroman barnatý BaCrO4, známý pod označením žlutý ultramarín a chroman olovnatý PbCrO4 - chromová žluť a dnes už méně známá podvojná sůl chromanu zinečnatého a dichromanu draselného 3ZnCrO4·K2Cr2O7 známá pod názvem zinková žluť.

Inhalace sloučenin šestimocného chromu vede k poškození dýchacích cest, nejčastěji perforace nosní přepážky a bronchitidy. U dlouhodobé expozice na kůži dochází ke vzniku dermatitidy, ekzémů a tzv. +more chromových vředů. Chromové sloučeniny vyvolávají také rakovinu plic.

Biologický význam

Biologické účinky chromu jsou silně závislé na mocenství, ve kterém se do organismu dostává. Trojmocný chrom je pokládán v malém množství za nezbytnou součást každodenní potravy. +more Naopak šestimocný chrom působí negativně a Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny ho klasifikovala jako lidský karcinogen.

Z těchto důvodů je při provádění zdravotních studií nutno důsledně zkoumat ne pouze obsah chromu v prostředí, ale především to, v jaké formě (mocenství) se tento prvek setkává s živými organizmy.

Z potravin bohatých na trojmocný chrom lze uvést především melasu a přírodní hnědý cukr, červenou řepu, lesní plodiny, kvasnice a pivo. V prodávaných potravinových doplňcích se obvykle používá organická sloučenina pikolinát chromitý, který však u pokusných zvířat způsoboval poškození chromozomů ovariálních buněk. +more Doporučená denní dávka je přibližně 0,1 mg chromu.

Dostatečný obsah chromu v organizmu je důležitý pro správný metabolismus cukrů a tuků. Pomáhá stabilizovat hladinu krevního tuku a tlumí chuť na sladké potraviny. +more Farmaceutické přípravky s obsahem chromu jsou vhodné ke kontrole tělesné hmotnosti a také jako doplněk sportovní stravy pro údajný, ovšem neprokázaný růst svalové hmoty - viz kulturistika.

Kontaminace

Ke kontaminaci chromem dochází zejména na místech, kde byl provozován některý typ průmyslových činností jako jsou koželužny, strojírny, slévárny, textilky, chemické výroby nátěrových hmot, pigmentů a smaltů nebo sklárny a keramické závody.

Regulace

Vzhledem ke škodlivosti chromu jsou zavedeny v České republice limity pro koncentrace jeho sloučenin v pracovním prostředí, a to pro sloučeniny šestimocného chromu na 0,1 mg·m−3 a pro ostatní sloučeniny chromu na 1,5 mg·m−3. Směrnice 2002/95/ES - RoHS - od 1. +more července 2006 omezuje použití šestimocného chromu v z elektrických a elektronických zařízení v Evropské unii. Vypouštění chromu do životního prostředí je v České republice povinné ohlašovat do integrovaného registru znečišťování, pokud podnik vypouští do ovzduší, vody nebo v odpadech více než 50 kilogramů. Evropská agentura pro chemické látky zařadila některé ze sloučenin chromu mezi látky vzbuzující mimořádné obavy.

Odkazy

Reference

Literatura

Cotton F. A. +more, Wilkinson J. :Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973 * Holzbecher Z. :Analytická chemie, SNTL, Praha 1974 * Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961 * N. N. Greenwood - A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993.

Externí odkazy

[url=http://chemie. gfxs. +morecz/index. php. pg=prvek&prvek_id=24]Chemický vzdělávací portál[/url] * [url=http://www. atsdr. cdc. gov/csem/chromium]ATSDR Case Studies in Environmental Medicine: Chromium Toxicity[/url] U. S. Department of Health and Human Services * [url=http://education. jlab. org/itselemental/ele024. html]It's Elemental - The Element Chromium[/url] * [url=http://www. merck. com/mmpe/sec01/ch005/ch005b. html]The Merck Manual - Mineral Deficiency and Toxicity[/url] * [url=http://www. cdc. gov/niosh/topics/chromium/]National Institute for Occupational Safety and Health - Chromium Page[/url] * [url=http://www. periodicvideos. com/videos/024. htm]The periodic table of videos: Chromium[/url].

Kategorie:Chemické prvky Kategorie:Kovy