Chróm

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Chrom je světle bílý, lesklý, velmi tvrdý a zároveň křehký kov. Používá se v metalurgii jako při výrobě legovaných ocelí a dalších slitin, tenká vrstva chromu chrání povrch kovových předmětů před korozí a zvyšuje jejich tvrdost.

Obsah 1 Základní fyzikálně - chemické vlastnosti 2 Výskyt a výroba 3 Využití 4 Sloučeniny 5 Biologický význam

[editovat] Základní fyzikálně - chemické vlastnosti

Chemická značka Cr, (lat. Chromium)

Relativní atomová hmotnost: 51,996 amu

Atomové číslo: 24

Hustota: 7,47 g/cm³

Tvrdost: 8,5 (Mohsova stupnice tvrdosti)

Teplota tání: 1 875 - 1 907 °C , tj. 2 148 - 2 180 K (různé zdroje)

Teplota varu: 2 672 ° C, tj. 2 945 K

Elektronegativita (Pauling): 1,66

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

Ve sloučeninách se vyskytuje především v mocenství Cr⁺³ a Cr⁺⁶, sloučeniny Cr⁺² jsou silnými redukčními činidly a za normálních podmínek jsou oxidovány vzdušným kyslíkem na trojmocné.

Přes svoji značnou chemickou stálost se chrom pomalu rozpouští v neoxidujících kyselinách (kyselina chlorovodíková), zatímco kyseliny s oxidačním působením povrch kovu pasivují.

[editovat] Výskyt a výroba

Chrom patří mezi prvky s poměrně značným zastoupením na Zemi i ve vesmíru. 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 . Cr₂ O₃. Dalším důležitým minerálem chomu je krokoit, chemicky chroman olovnatý PbCrO₄. Malá množství chromu přispívají k zabarvení drahokamů smaragdu a rubínu.

Největším 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 louhu sodného (NaOH) připraven dvojchroman sodný Na₂Cr₂O₇, který je uhlíkem redukován za vzniku oxidu chromitého Cr₂O₃. Posledním krokem je redukce oxidu hliníkem nebo křemíkem za vzniku elementárního chromu.

Cr₂O₃ + 2 Al → 2 Cr + Al₂O₃

[editovat] Využití

Největší podíl světové produkce chromu najde jednoznačně využití v metalurgickém průmyslu především při výrobě vysoce kvalitních ocelí. Obsah chromu ve slitině určuje především její tvrdost a mechanickou odolnost. Proto nejkvalitnější oceli, používané pro výrobu nástrojů pro opracování jiných kovů (rychlořezná ocel) obsahují až 18 % Cr. Podobné druhy ocelí s nižším zastoupením chromu slouží k výrobě geologických vrtných nástrojů, frézovacích nástrojů pro opracování dřeva a v řadě podobných aplikací.

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. V civilním životě nalezneme chromované předměty často ve vybavení koupelen, jako součást luxusních automobilových doplňků a v řadě dalších aplikací.

[editovat] Sloučeniny

Ve sloučeninách se chrom vyskytuje v mocenství Cr⁺², Cr⁺³ a Cr⁺⁶, vyjíměčně se setkáme i se sloučeninami Cr⁺⁴ a Cr⁺⁵.

Sloučeniny dvojmocného chromu jsou silná redukční činidla, působením vzdušného kyslíku se samovolně oxidují za vzniku Cr⁺³. Prakticky se využívaji v analytické chemii při reduktometrických titracích jako jedny z nejsilnějších redukčních činidel. Obvykle se přitom připravují až v roztoku redukcí chromitých solí v kyselném prostředí zinkovým amalgámem, nad nímž jsou také dlouhodobě uchovávány bez přístupu vzduchu. Pokrytí kovového zinku rtutí přitom slouží ke zpomalení jinak bouřlivého rozpouštění zinku kyselinou a umožní uchovat kyselý roztok chromnaté soli nad amalgámem i po dobu několika měsíců.

Sloučeniny trojmocného chromu jsou neomezeně stálé a mají obvykle zelenou barvu. Oxid chromitý Cr₂O₃ se používá jako barevný pigment pod označením chromová zeleň. Soli trojmocného chromu slouží také ve sklářském průmyslu k barvení skla a kožedělném průmyslu při činění kůží.

Šestimocný chrom je středně silným oxidačním činidlem. Prakticky se s nimi setkáme jako se solemi kyseliny chromové, chromany(CrO₄)^-2 nebo kyseliny dvojchromové, dvojchromany (Cr₂O₇)^-2. Chromany a dvojchomany 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. Dvojchromany jsou oranžové a jsou stabilní v kyselém pH. V analytické chemii se dvojchroman draselný K₂Cr₂O₇ používá jako primární oxidimetrický standard pro titrace, protože jej lze připravit ve velmi vysoké čistotě a je prakticky neomezeně stálý.

Při výrobě barev je důležitý hlavně chroman barnatý BaCrO₄, známý pod označením žlutý ultramarín a chroman olovnatý PbCrO₄ - chromová žluť.

[editovat] Biologický význam

Biologické účinky chromu jsou silně závislé na mocenství, ve kterém se do organizmu dostává. Zatímco trojmocný chrom je pokládán za převážně prospěšný a je nezbytnou součástí každodenní stravy, pak naopak šestimocný chrom působí negativně a je pokládán za potenciální 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 pinakolát chromu. 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. Farmaceutické přípravky s obsahem chromu jsou vhodné ke kontrole tělesné hmotnosti a také jako doplněk sportovní stravy pro růst svalové hmoty – viz kulturistika.