عنصر کروم

عنصر کروم (Cr) را می توان در گروه 6 جدول تناوبی یافت. نقره ای، براق و سخت است. علاوه بر این، این ماده شیمیایی غنی است و به دلیل ایجاد ترکیبات رنگارنگ شناخته شده است و اغلب برای محافظت و صیقل دادن فلزات دیگر از طریق فرآیندی به نام آبکاری استفاده می شود. در زیر در مورد این فلز انتقالی تابشی بیشتر بدانید!

حقایق جالب درباره Chromium!

1. کروم از کلمه یونانی “chroma” یا “chromos” نامگذاری شده است که به “رنگ” ترجمه می شود و به توانایی عنصر در ترکیب ترکیبات رنگارنگ اشاره دارد.
2. 75 درصد کروم تولید شده امروزه در آلیاژهایی مانند فولاد ضد زنگ برای محافظت و درخشندگی فلزات اساسی مانند فلز مس یا روی
3. آفریقای جنوبی و زیمبابوه 99 درصد کرومیت جهان را تامین می کنند که از اکسید آهن (II) و اکسید کروم (III) تشکیل شده است.
4. کروم سه ظرفیتی یک ریزمغذی حیاتی است و به کارایی انسولین در افرادی که با عدم تحمل گلوکز دست و پنجه نرم می کنند، کمک می کند.
5. کروم شش ظرفیتی یا کروم بسیار سمی است زیرا می تواند باعث سرطان شود، گلبول های قرمز را از بین ببرد و باعث جهش های ژنتیکی شود.

کروم در جدول تناوبی

کروم یک فلز انتقالی سخت و نقره ای با نماد اتمی Cr و عدد اتمی 24 است. این فلز در سمت چپ منگنز و سمت راست وانادیم در جدول تناوبی قرار دارد. این اولین عنصر از گروه 6 به همراه مولیبدن و تنگستن است. شیمی کروم با وانادیوم، منگنز و مولیبدن مشترک است.

کروم ساختار الکترونی است [Ar] 3 بعدی⁵4s¹ . این اولین عنصر در جدول تناوبی است که اصل Aufbau را نقض می کند. کروم طبیعی ترکیبی از چهار ایزوتوپ است.

آبکاری با کروم

آبکاری که به عنوان رسوب الکتریکی نیز شناخته می شود، فرآیند آبکاری یک فلز بر روی فلز دیگر برای جلوگیری از خوردگی یا بهبود ظاهر است. کروم یک انتخاب عالی برای آبکاری است زیرا براق، سخت و به طور طبیعی در برابر کدر شدن و خوردگی مقاوم است. این کار با عبور جریان الکتریکی بین دو الکترود غوطه ور در حمام الکترولیت با اسید کرومیک انجام می شود. نتیجه این است که یک لایه نازک کروم در بالای یک بستر فلزی یا آلیاژی باقی می ماند. اقلام رایج خانگی که با روکش کروم تولید می شوند دستگیره درها، شیرهای حمام و وسایل روشنایی هستند. آبکاری کروم نیز معمولا در قطعات خودرو استفاده می شود.

کروم در دنیای امروز

سلامت انسان و کروم

فلز کروم به تنهایی با سمیت کم وجود دارد. با این حال، با افزایش حالت اکسیداسیون، خطرات سلامتی مرتبط با آن نیز افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، کروم سه ظرفیتی که حالت اکسیداسیون +3 دارد، یک ماده مغذی ضروری برای انسان است. عدم قرار گرفتن در معرض آن می تواند باعث اختلال در فرآیندهای بیولوژیکی مانند متابولیسم شود و منجر به مشکلات سلامتی مانند دیابت شود. با این حال، کروم شش ظرفیتی یا کروم (VI) بسیار سمی است و باعث طیف گسترده ای از اثرات نامطلوب سلامتی می شود. اینها عبارتند از بثورات پوستی، ضعف سیستم ایمنی، تغییر مواد ژنتیکی، سرطان ریه و حتی مرگ.

همانطور که قبلا گفته شد، سمیت ناشی از قدرت اکسید کننده بالا است. به عنوان مثال، قبلاً در این مقاله ذکر شد که کروم شش ظرفیتی می تواند گلبول های قرمز را از بین ببرد. روشی که این اتفاق می افتد این است که کروم (VI) وارد جریان خون می شود و شروع به ایجاد یک سری واکنش های اکسیداسیون می کند. در نهایت، این منجر به همولیز آزمایشگاهی می‌شود که پارگی گلبول‌های قرمز خون است. یکی از پیامدهای مهم این است که ممکن است منجر به نارسایی کلیه و کبد شود.

کروم در محیط زیست

مانند انسان، کروم برای میکروارگانیسم ها، گیاهان و حیوانات نیز سمی است. دو شکل پایدار موجود در محیط عبارتند از کروم سه ظرفیتی و شش ظرفیتی. همانطور که قبلا ذکر شد، کروم سه ظرفیتی کمتر از شش ظرفیتی سمی است. همچنین نامحلول است در حالی که کروم شش ظرفیتی محلول است. بیشتر آلودگی کروم موجود در محیط زیست نتیجه ضایعات ناشی از فعالیت های انسانی مانند معدن کاری و دباغی چرم است. هنگامی که در محل های دفن زباله دفع می شود، کروم سمی از خاک به داخل آب نفوذ می کند. یکی از صنایعی که میزان زیادی از آلودگی کروم را به همراه دارد، صنعت فروکروم است. برخلاف جیوه، بزرگنمایی زیستی در کروم یک اتفاق عادی نیست. با این حال، هنگامی که غلظت بالای ضایعات کروم آب را آلوده می کند، باعث آسیب به آبشش ماهی های مجاور می شود. برای حل مسئله آلودگی محیط زیست، محققان در حال حاضر در حال مطالعه تکنیک های جدید زیست پالایی برای کاهش سمیت کروم (VI) هستند.

تاریخچه Chromium

چه کسی عنصر کروم را کشف کرد؟

کروم در ماده معدنی سرب قرمز سیبری در سال 1797 توسط شیمیدان فرانسوی لوئیس نیکلاس واکلین کشف شد. این کانی دو دهه قبل کشف شده بود و شکل و رنگی به خود گرفت که شبیه هیچ کانی دیگری نبود. Vauquelin متقاعد شده بود که منحصر به فرد بودن این ماده معدنی به دلیل یک فلز کشف نشده است. در نهایت حق با او بود و یک سال بعد با گرم کردن زغال چوب با تری اکسید کروم با موفقیت عنصر کروم را جدا کرد. این سوزن های کوچکی از فلز کروم خالص را پشت سر گذاشت. او سپس آزمایش های زیادی انجام داد که در آنها کروم را با محلول های مختلف ترکیب کرد و ترکیبات پر جنب و جوش زیادی تولید کرد. تمایل کروم ها به ایجاد ترکیبات زنده و رنگارنگ منجر به نامگذاری آن شد، زیرا کروما در یونانی به رنگ ترجمه می شود.

کروم – ترکیبات، واکنش ها، جداسازی و حالت های اکسیداسیون

واکنش‌های کروم

در دمای اتاق، فلز کروم با آب یا هوا واکنش نمی دهد. با هالوژن های فلوئور، کلر، برم و ید واکنش داده و ترکیبات رنگارنگی را تشکیل می دهد. همچنین می تواند با اسید کلریدریک یا اسید سولفوریک حل شود تا محلول هایی حاوی یون کروم (II) با H را ایجاد کند.₂.

ترکیبات کروم

شیمی کروم بسیار غنی است – ترکیبات کروم به دلیل رنگارنگی بسیار معروف هستند. همانطور که قبلا گفته شد، می تواند ترکیباتی را با هالوژن ایجاد کند. فلوراید کروم (III)، یدید کروم (III) و برومید کروم (III) همگی ترکیبات سبز رنگ را تشکیل می دهند. در همین حال، کلرید کروم (III) رنگ قرمز بنفش را تشکیل می دهد. علاوه بر این، ترکیبات حاوی کروم (III) یا کروم (VI) برای آبکاری کروم، تولید رنگدانه، دباغی چرم و موارد دیگر استفاده می شود. ترکیبات کروم (VI) هستند بسیار سمی و عوامل اکسید کننده قوی هستند.

یون های کرومات و دی کرومات

این یون کرومات، فرمول CrO₄^2- و یون دی کرومات، فرمول Cr₂O₇^2- کاتیون های مهم در شیمی هستند. آنها عوامل اکسید کننده قوی، کاملا سمی هستند و ترکیبات بسیار رنگارنگی را تشکیل می دهند. آنها معمولاً به عنوان نمک پتاسیم یا سدیم فروخته می شوند.

در محلول، یون های کرومات و دی کرومات در تعادل هستند، با دی کرومات نارنجی رنگ در شرایط اسیدی و کرومات زرد در شرایط بازی غالب است. این می تواند برای نشان دادن اصل Le Chatelier استفاده شود. کرومات سدیم و دی کرومات در دباغی چرم، تصفیه سطح فلزات و به عنوان کاتالیزور در فرآیندهای مختلف صنعتی استفاده می شود.

2 CrO₄^2-(aq) + 2 H⁺ (ق) -> Cr₂O₇^2-(ق) + ح₂O (l)

برخی از ترکیبات کرومات دارای ترکیبات شیمیایی جالبی هستند. کرومات باریم نامحلول است، اما در محلول اسیدی حل می شود و کمپلکس های باریم کرومات محلول یا کروم (III) را تشکیل می دهد. کرومات سرب یک رنگ شدید زرد تا زرد-نارنجی است، اما سرب همچنین می تواند یک کرومات اساسی را تشکیل دهد که نارنجی متمایزتر است. هر دو به عنوان رنگدانه استفاده می شوند – به ترتیب کروم زرد و کروم نارنجی نامیده می شوند.

جداسازی کروم

یکی از روش های بدست آوردن کروم عنصری حرارت دادن اکسید کروم (Cr₂O₃) با زغال چوب یا آلومینیوم. دلیل استفاده از این دو ماده این است که اکسیژن را از ترکیب می‌دزدند و فلز کروم خالص را از خود به جای می‌گذارند. این روش بسیار شبیه به کاری است که Vauquelin برای جداسازی عنصر برای اولین بار در حدود 200 سال پیش انجام داد. راه دیگر برای انجام آن عبور جریان الکتریکی از ترکیبات آن است. در نهایت، فولاد کروم را می توان با افزودن فروکروم، که یک آلیاژ کرومیت است، به فولاد مایع داغ به دست آورد. سپس کروم در فولاد داغ حل می شود، بنابراین وقتی سرد و سخت می شود، اکنون فولاد کرومی است.

حالت های اکسیداسیون کروم

کروم در طیف وسیعی از حالت های اکسیداسیون وجود دارد. رایج ترین حالت های اکسیداسیون هستند: +2، +3 و +6. کروم (II) پایدار نیست و یک عامل احیا کننده قوی است. لازم به ذکر است که پایدارترین حالت اکسیداسیون برای ترکیبات کروم +3 است. علاوه بر این، می تواند در حالت های اکسیداسیون +1، +4 و +5 نیز وجود داشته باشد. با این حال، این موارد بسیار نادرتر هستند.

خواص فیزیکی کروم

• نماد: کر
• نقطه ذوب: 1907 درجه سانتیگراد
• نقطه جوش: 2672 درجه سانتیگراد
• چگالی: 7.19 گرم در سانتی متر^-3 در 20 درجه سانتی گراد
• وزن اتمی: 51.996 گرم بر مول ^-1
• عدد اتمی: 24
• الکترونگاتیوی: 1.6
• طبقه بندی: گروه 6 فلز واسطه
• فراوانی پوسته: 102 قسمت در میلیون وزن
• پیکربندی پوسته الکترونی: 51.996 گرم در مول ^-1
• ایزوتوپ ها – کروم دارای 21 ایزوتوپ است که 4 ایزوتوپ پایدار هستند
• به طور طبیعی در مواد معدنی کرومیت یافت می شود
• سمیت: سمیت کروم با افزایش حالت اکسیداسیون افزایش می یابد.

از کجا می توانم کروم بخرم؟

مکمل های معدنی کروم در آمازون و در بسیاری از فروشگاه ها موجود است. با این حال، برای اهداف آزمایشگاهی، عنصر کروم در مغازه های تخصصی موجود است، گران نیست و حدود ده دلار در هر 100 گرم است.

بیشتر خواندن