Cromo
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| Generalità | |||||||||
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| Nome, Simbolo, Numero atomico | cromo, Cr, 24 | ||||||||
| Serie chimica | metalli di transizione | ||||||||
| Gruppo, Periodo, Blocco | 6 (VIB), 4, d | ||||||||
| Aspetto | metallo argenteo |
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| Densità , Durezza | 7140 kg/m3, 8,5 | ||||||||
| Proprietà atomiche | |||||||||
| Peso atomico | 51,9961 amu | ||||||||
| Raggio atomico (calc.) | 140 (166) pm | ||||||||
| Raggio covalente | 127 pm | ||||||||
| Raggio di van der Waals | nessun dato | ||||||||
| Configurazione elettronica | [Ar]3d54s1 | ||||||||
| e- per livello energetico | 2, 8, 13, 1 | ||||||||
| Stati di ossidazione (Ossido) | 6,3,2 (acido forte) | ||||||||
| Proprietà fisiche | |||||||||
| Stato della materia | solido anti-ferromagnetico |
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| Punto di fusione | 2130 K (1857°C) | ||||||||
| Punto di ebollizione | 2945 K (2672°C) | ||||||||
| Struttura cristallina | cubica a corpo centrato | ||||||||
| Volume molare | 7,23 × 10-6 m3/mol | ||||||||
| Calore di vaporizzazione | 344,3 kJ/mol | ||||||||
| Calore di fusione | 16,9 kJ/mol | ||||||||
| Tensione di vapore | 990 Pa a 2130 K | ||||||||
| Velocità del suono | 5940 m/s a 293.15 K | ||||||||
| Varie | |||||||||
| Elettronegatività | 1,66 (scala di Pauling) | ||||||||
| Calore specifico | 450 J/(kg*K) | ||||||||
| Conducibilità elettrica | 7,74 × 106/(m·ohm) | ||||||||
| Conducibilità termica | 93,7 W/(m*K) | ||||||||
| Energia di prima ionizzazione | 652,9 kJ/mol | ||||||||
| Energia di seconda ionizzazione | 1590,6 kJ/mol | ||||||||
| Energia di terza ionizzazione | 2987 kJ/mol | ||||||||
| Energia di quarta ionizzazione | 4743 kJ/mol | ||||||||
| Energia di quinta ionizzazione | 6702 kJ/mol | ||||||||
| Energia di sesta ionizzazione | 8744.9 kJ/mol | ||||||||
| Isotopi più stabili | |||||||||
| iso | NA | TD | DM | DE | DP | ||||
| 50Cr | sintetico | >1,8 × 1017 anni | ε | ??? | 50Ti | ||||
| 51Cr | sintetico | 27,7025 giorni | ε | 0,753 | 51V | ||||
| 52Cr | 83,789% | Cr è stabile con 28 neutroni | |||||||
| 53Cr | 9,501% | Cr è stabile con 29 neutroni | |||||||
| 54Cr | 2,365% | Cr è stabile con 30 neutroni | |||||||
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iso = isotopo |
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Il cromo è l'elemento chimico di numero atomico 24. Il suo simbolo è Cr.
Indice |
[modifica] Caratteristiche
Il cromo è un metallo duro, lucido, color grigio acciaio; può essere facilmente lucidato, fonde con difficoltà ed è molto resistente alla corrosione.
Gli stati di ossidazione più comuni del cromo sono +2, +3 e +6, di cui +3 è il più stabile; stati +4 e +5 sono relativamente rari. I composti del cromo +6 (cromo esavalente) sono potenti ossidanti.
[modifica] Applicazioni
Uso del cromo:
- In metallurgia, per conferire resistenza alla corrosione ed una finitura lucida:
- come costituente per leghe resistenti al calore (grazie alla funzione protettiva dell'ossido Cr2O3), come nell'acciaio inox, nelle leghe per resistenze elettriche al Ni-Cr (80% Ni - 20% Cr) o Fe-Ni-Cr (con tenori massimi del 30%),
- nella cromatura,
- nell'alluminio anodizzato (literally turning the surface of aluminium into ruby).
- Per smalti e vernici.
- L'ossido di cromo (III) è un lucidante per metalli conosciuto come green rouge.
- I sali di cromo colorano il vetro di verde smeraldo.
- Il cromo è responsabile del colore rosso dei rubini, ed è usato nella produzione di rubini sintetici.
- Come catalizzatore.
- La Cromite si usa per fare impasti per la cottura dei mattoni.
- Sali di cromo si usano nella conciatura del cuoio.
- Il dicromato di potassio è un reagente chimico, usato nella pulitura della vetreria di laboratorio, ed è anche un agente titolante. Si usa anche come mordenzante per tinture per stoffa.
- L'ossido di cromo (IV) (CrO2) si usa per fabbricare nastro magnetico: grazie alla maggiore coercitività rispetto al ferro, i nastri al cromo offrono prestazioni superiori.
[modifica] Storia
Nel 1761 Johann Gottlob Lehmann trovò un minerale color rosso-arancio nei monti Urali, che battezzò piombo rosso siberiano: erroneamente identificato come un composto di piombo con parti di selenio e ferro, il minerale era in realtà un cromato di piombo (PbCrO4).
Nel 1770 Peter Simon Pallas visitò lo stesso sito di Lehmann e rinvenne un altro "minerale di piombo" color rosso che poteva essere utilmente impiegato come pigmento per vernici. Questo uso del piombo rosso siberiano si sviluppò rapidamente; nello stesso periodo un colore giallo brillante ricavato dalla crocoite, un altro minerale di cromo, divenne molto di moda.
Nel 1797 Nicolas-Louis Vauquelin ricevette dei campioni di crocoite (un minerale del cromo); da questi fu capace di ricavare ossido di cromo (CrO3) mescolando la crocoite con acido idroclorico, e un anno più tardi scoprì che poteva ottenere cromo metallico riscaldando l'ossido in un letto di carbone. Fu anche in grado di rilevare tracce di cromo in alcune gemme preziose, come rubini e smeraldi.
Durante il XIX secolo il cromo fu usato principalmente per preparare vernici e pigmenti vari; oggi l'uso principale del cromo (85% del totale) è per leghe metalliche, con il resto diviso fra l'industria chimica, le fonderie e le fabbriche di laterizi. Il nome "cromo deriva dalla parola greca "chroma", che vuol dire "colore", a causa del gran numero di composti vivacemente colorati di tale elemento.
[modifica] Ruolo biologico
Il cromo trivalente è un oligonutriente essenziale, necessario per il corretto metabolismo degli zuccheri nel corpo umano: una carenza di cromo influenza la capacità dell'insulina di regolare il livello di glucosio nel sangue. Diversamente da altri oligominerali, non è stata trovata traccia di atomi di cromo in alcuna metalloproteina dotata di attività biologica: il ruolo del cromo nel metabolismo degli zuccheri resta dunque, per ora, un mistero.
[modifica] Produzione
Il cromo si estrae sotto forma di cromite (FeCr2O4): da questa, riscaldata in presenza di alluminio o silicio, si ottiene il cromo metallico commerciale. Circa metà della cromite estratta nel mondo viene dal Sudafrica. Altri produttori importanti sono il Kazakhistan, l'India e la Turchia. Esistono molti giacimenti vergini di cromite, ma sono concentrati quasi tutti in Kazakhistan e in Sudafrica. La produzione annua nel 2000 è stata di circa 15 milioni di tonnellate, convertita quasi tutta in 40 milioni di tonnellate di lega ferro-cromo con un valore approssimativo di mercato di 2 miliardi di euro.
I depositi di cromo nativo puro sono rari: la miniera Udachnaya in Russia ne produce piccole quantità. È una miniera di diamanti che sfrutta una vena di kimberlite, in cui l'ambiente riducente favorisce sia la crescita di diamanti che l'accumulo di cromo metallico puro.
[modifica] Composti
Il dicromato di potassio è un potente agente ossidante ed è il miglior composto disponibile per eliminare ogni possibile composto organico dai vetri di laboratorio. Il verde cromo è un ossido di cromo, Cr2O3 usato nelle vernici per miniature, modellismo e pittura su vetro. Il giallo cromo è un pigmento giallo brillante, PbCrO4, usato dai pittori.
L'acido cromico ha la struttura (ipotizzata) H2CrO4. Né l'acido cromico né l'acido dicromico sono presenti in natura, ma i loro anioni si possono ritrovare in una gran varietà di composti. Sia il triossido di cromo, CrO3 (l'anidride acida di cromo) che l'acido cromico propriamente detto sono venduti industrialmente come "acido cromico".
[modifica] Isotopi
In natura il cromo è composto di tre isotopi stabili; 52Cr, 53Cr e 54Cr. Il 52Cr è il più abbondante (abbondanza naturale 83.789%). Sono stati creati 19 radioisotopi, di cui i più stabili sono il 50Cr con emivita di oltre 1,8E17 anni e il 51Cr con 27,7025 giorni. Tutti gli altri isotopi sono molto radioattivi, con emivite di meno di un giorno e spesso di meno di un minuto. Il cromo ha 2 stati metastabili.
Il decadimento del 53Cr produce 53Mn. Il cromo quindi contiene di solito anche isotopi di manganese, e questo rende il sistema cromo-manganese uno strumento di indagine in geologia. I rapporti Mn/Cr confermano le prove fornite dal 26Al e dal 107Pd sulla storia degli inizi del sistema solare; variazioni del rapporto fra 53Cr/52Cr e Mn/Cr riscontrati in molti meteoriti indicano un rapporto iniziale 53Mn/55Mn tale per cui la loro struttura isotopica Mn-Cr deriva dal decadimento in situ di 53Mn in corpi planetari differenziati. Quindi il 53Cr fornisce prove ulteriori sui processi di nucleosintetici immediatamente seguenti la condensazione del sistema solare.
Il peso atomico degli isotopi di cromo va dalle 43 amu (43Cr) alle 67 amu (67Cr). Il principale modo di decadimento prima dell'isotopo più abbondante (52Cr) è la cattura elettronica, mentre il principale modo di decadimento dopo di esso è il decadimento beta.
[modifica] Precauzioni
Il cromo metallico e i composti del cromo trivalente non sono normalmente considerati pericolosi per la salute, ma i composti del cromo esavalente sono molto tossici se ingeriti: la dose letale di composti di cromo esavalente è di circa mezzo cucchiaino da tè. La maggior parte dei composti del cromo esavalente sono irritanti per gli occhi, la pelle e le mucose, ed una esposizione cronica ad essi può causare danni permanenti agli occhi, se non adeguatamente curati. Il cromo esavalente è un famoso agente carcinogeno per gli esseri umani.
Nel 1958 l'Organizzazione mondiale per la sanità consigliò una concentrazione massima ammissibile per il cromo esavalente di 0.05 milligrammi per litro nell'acqua potabile, sulla base di misure di salvaguardia per la salute. Tale raccomandazione è stata rivista molte volte, ma il valore fissato non è mai stato elevato.
Poiché molti composti del cromo sono stati e sono tuttora usati in colori, vernici e nella concia del cuoio, molti di essi si ritrovano oggi nel terreno e nelle falde acquifere in siti industriali abbandonati, che ora necessitano di decontaminazione e recupero ambientale.
[modifica] Citazioni letterarie
- Al cromo è dedicato uno dei racconti de "Il sistema periodico" di Primo Levi.
[modifica] Citazioni cinematografiche
Nel film "Erin Brokovic" con Julia Roberts, il cromo esavalente è indicato come agente altamente oncogeno.
[modifica] Collegamenti esterni
in inglese
