Cromo

Cromo
   

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cr
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   

vanadio ← cromo → manganeso

Apariencia
metal plateado
línea espectral
Generalidad
Nombre, símbolo, número atómicocromo, Cr, 24
Seriemetales de transición
Grupo , período , bloque6 (VIB) , 4 , d
Densidad7 140 kg/m³
Dureza8.5
Configuración electrónica
Término espectroscópico7 S 3
Propiedades atómicas
Peso atomico51.9961
Radio atómico (calc.)140 (166)  horas
Radio covalente127 p. m.
Configuración electrónica[ Ar ] 3d 5 4s 1
y - por nivel de energía2, 8, 13, 1
Estados de oxidación6, 3 , 2 ( ácido fuerte )
Estructura cristalinacúbico centrado en el cuerpo
Propiedades físicas
Estado de la materiasólido
punto de fusión2 130  K (1 860  °C )
Punto de ebullición2 945 K (2 672 °C)
Volumen molar7,23 × 10 −6   / mol
Entalpía de vaporización344,3  kJ/mol
Calor de fusión16,9 kJ/mol
Presión de vapor990  Pa a 2 130 K
Velocidad del sonido5 940  m/s a 293,15 K
Otras propiedades
número CAS7440-47-3
Electronegatividad1,66 ( escala de Pauling )
Calor especifico450 J / (kg·K)
Conductibilidad electrica7,74 × 106 S / m _
Conductividad térmica93,7 W/(m·K)
Energía de primera ionización652,9 kJ/mol
Segunda energía de ionización1 590,6 kJ/mol
Tercera energía de ionización2 987 kJ/mol
Energía de cuarta ionización4 743 kJ/mol
Quinta energía de ionización6 702 kJ/mol
Energía de la sexta ionización8 744,9 kJ/mol
Isótopos más estables
Yo asiN / ADTMDDelawareDP
50 Cr4.345% Es estable con 26 neutrones.
51 Crsintético 27,7025 díasε0.75351V _
52 Cr83.789% Es estable con 28 neutrones .
53 Cr9.501% Es estable con 29 neutrones.
54 Cr2.365% Es estable con 30 neutrones.
iso: isótopo
NA: abundancia en la naturaleza
TD: vida media
DM: modo de decaimiento
DE: energía de decaimiento en MeV
DP: producto de decaimiento

El cromo es el elemento químico de número atómico 24 y su símbolo es Cr . Es el primer elemento del grupo 6 del sistema periódico , formando parte del bloque d . Es un metal de transición brillante, de color gris acero, duro y quebradizo [1] que es altamente resistente a la corrosión. [2] El nombre deriva del griego χρώμα ( chròma ), color, debido a la variedad de colores de sus compuestos. [3]

Historia

En 1761 , Johann Gottlob Lehmann encontró un mineral rojo anaranjado en los Montes Urales , al que llamó plomo rojo siberiano : mal identificado como un compuesto de plomo con partes de selenio y hierro, el mineral era en realidad un cromato de plomo .

En 1770 , Peter Simon Pallas visitó el mismo sitio que Lehmann y encontró otro "mineral de plomo" rojo que podría usarse útilmente como pigmento de pintura. En el mismo año, François Sulpice Beudant le dio al nuevo mineral el nombre de crocoita .

El uso del plomo rojo siberiano se desarrolló rápidamente; en el mismo período se puso muy de moda un color amarillo brillante obtenido siempre de la crocoita.

En 1797 Nicolas-Louis Vauquelin recibió muestras de crocoita y logró obtener óxido de cromo (CrO 3 ) mezclando la crocoita con ácido clorhídrico ; un año después descubrió que podía obtener cromo metálico calentando el óxido en un lecho de carbón. También pudo detectar rastros de cromo en algunas gemas preciosas, como rubíes y esmeraldas.

Durante el siglo XIX, la crocoita como materia prima para la extracción de cromo fue reemplazada por la cromita (descubierta en 1797 pero descrita recién en 1845 por Wilhelm von Haidiger ), que tiene un contenido de cromo decididamente mayor (hasta más del 40% en peso, frente a un máximo del 16% en crocoitis).

Durante el siglo XIX , el cromo se utilizó principalmente para preparar diversas pinturas y pigmentos; hoy el principal uso del cromo (85% del total) es para aleaciones metálicas, repartiéndose el resto entre la industria química, fundiciones y fábricas de ladrillos.

El nombre "cromo" deriva de la palabra griega chroma , que significa "color", debido a la gran cantidad de compuestos de colores brillantes de este elemento.

Características físico-químicas

El cromo es un metal muy duro utilizado en aleaciones de acero inoxidable. También participa en la formación de aleaciones de aluminio, cobre y níquel. Se utiliza como revestimiento protector de superficies metálicas (cromado), las cuales adquieren esplendor y resistencia a la corrosión.

Los estados de oxidación más comunes del cromo son +2, +3 y +6, de los cuales +3 es el más estable; los estados +4 y +5 son relativamente raros. Los compuestos de cromo +6 ( cromo hexavalente ) son potentes oxidantes, ya esta característica se atribuyen principalmente los efectos tóxicos y cancerígenos del cromo hexavalente, que lo hacen muy agresivo para los sistemas biológicos. Su calor específico es de 0,45 J/(g K). Es un elemento de transición.

En la naturaleza, el cromo se compone de cuatro isótopos , 50 Cr, 52 Cr, 53 Cr y 54 Cr. El 50 Cr es muy débilmente radiactivo: t 1/2  = 1,3 × 10 18 años, el  modo de decaimiento hipotético es una captura electrónica doble, para dar 50 Ti, [4] prácticamente estable. Los otros tres isótopos son estables. El 52 Cr es el más abundante ( abundancia natural 83,789%). Se produjeron 19 radioisótopos , de los cuales el más estable es el 51 Cr; este se desintegra por captura de electrones (Q [5] = 0,752 MeV) con una vida media de 27,704 días, dando 51 V. [6] Todos los demás isótopos son muy radiactivos , con vidas medias de menos de un día y, a menudo, menos de un minuto.

La descomposición de 53 Mn produce 53 Cr. Por lo tanto, el manganeso generalmente también contiene isótopos de cromo, y esto hace que el sistema cromo-manganeso sea una herramienta de investigación en geología. Los informes de Mn/Cr confirman la evidencia proporcionada por 26 Al y 107 Pd sobre la historia del sistema solar primitivo ; las variaciones en la relación entre 53 Cr / 52 Cr y Mn / Cr encontradas en muchos meteoritos indican una relación inicial de 53 Mn / 55 Mn tal que su estructura isotópica Mn-Cr deriva de la descomposición in situ de 53 Mn en cuerpos planetarios diferenciados. Por lo tanto , el 53Cr proporciona más pruebas sobre los procesos nucleosintéticos que siguen inmediatamente a la condensación del sistema solar .

El número de masa de los isótopos de cromo conocidos oscila entre 43 ( 43 Cr) y 67 ( 67 Cr). El principal modo de decaimiento antes del isótopo 50Cr es la captura de electrones , mientras que el principal modo de decaimiento después del 54Cr es el decaimiento beta .

Producción

Materia prima

El cromo se extrae en forma de cromita (FeCr 2 O 4 ). Aproximadamente la mitad de la cromita extraída en el mundo proviene de Sudáfrica . Otros productores importantes son Kazajstán , India y Turquía . Hay muchos depósitos de cromita virgen, pero casi todos se concentran en Kazajstán y Sudáfrica. La producción anual en el año 2000 fue de unos 15 millones de toneladas, convertidas casi en su totalidad en 40 millones de toneladas de aleación de ferrocromo con un valor de mercado aproximado de 2.000 millones de euros.

Los depósitos de cromo nativo puro son raros: la mina Udačnaja en Rusia produce pequeñas cantidades. Se trata de una mina de diamantes que explota una veta de kimberlita , en la que el ambiente reductor favorece la acumulación de cromo metálico puro.

Procesos

Reducción química de óxido de cromo (III) con aluminio , silicio o carbono :

Cr 2 O 3 + 2Al → Al 2 O 3 + 2Cr Cr 2 O 3 + 3C → 3CO + 2Cr

Por electroquímica es posible reducir el alumbre de cromo y el óxido de cromo (VI) .

Producción mundial

Principales productores de cromo en 2019 [7]
Posición Aldea Producción (Miles de toneladas)
1  Sudáfrica 16395
2  Pavo 10000
3  Kazajstán 6700
4  India 4139
5  Finlandia 2415
6  Brasil 200 [8]
Otros países 4910

Compuestos

El dicromato de potasio es un potente agente oxidante y es el mejor compuesto disponible para eliminar cualquier posible compuesto orgánico del vidrio de laboratorio, pero es altamente tóxico y mutagénico [9] . El verde cromo es un óxido de cromo, Cr 2 O 3 utilizado en pinturas para miniaturas, maquetas y pintura de vidrio. El amarillo cromo es un pigmento amarillo brillante, PbCrO 4 , utilizado por los pintores.

El ácido crómico tiene la estructura (hipótesis) H 2 CrO 4 . Ni el ácido crómico ni el ácido dicrómico se encuentran en la naturaleza, pero sus aniones se pueden encontrar en una variedad de compuestos. Tanto el trióxido de cromo, CrO 3 ( anhídrido de ácido crómico ) como el ácido crómico propiamente dicho se venden industrialmente como "ácido crómico".

Aplicaciones

Usos del cromo y sus compuestos:

Precauciones y toxicología

frases H ---
Frases R $ 40
consejo pag --- [10]
Los productos químicos
deben manipularse con precaución.
Advertencias

El cromo metálico y los compuestos de cromo trivalente normalmente no se consideran peligrosos para la salud, pero los compuestos de cromo hexavalente (cromatos y dicromatos) son muy tóxicos si se ingieren o si se inhalan los vapores. La dosis letal de los compuestos de cromo hexavalente es, por ejemplo, en el caso del dicromato de amonio, para administración oral DL50 <190 (Cr 6+ ) mg/kg en la rata. Muestra irritabilidad primaria y es corrosivo para la piel y las mucosas, puede ser fatal si se absorbe también a través de la piel y si se ingiere; la inhalación puede causar espasmo de los bronquios, inflamación y edema de laringe y bronquios, neumonía química y edema pulmonar. Frecuentemente presenta fenómenos de sensibilización por inhalación y en contacto con la piel. Se sospecha que es teratogénico y está clasificado como carcinógeno para casi todos los organismos vivos (incluidos los humanos).

En cambio, se debate si el cromo trivalente es un oligonutriente esencial, necesario para el correcto metabolismo de los azúcares en el cuerpo humano. La Agencia Inglesa de Normas Alimentarias, por ejemplo, ha visto y aplicado los datos relativos a la necesidad humana de este elemento, a menudo complementado en la dieta en forma de picolinato de cromo y varias veces acusado de ser, por el contrario, nocivo , o cuando menos irrelevante , cuando se toma en pequeñas dosis. No hay evidencia de que una deficiencia de cromo eventualmente afecte la capacidad de la insulina para regular los niveles de glucosa en la sangre. A diferencia de otros minerales traza, no se encontró rastro de átomos de cromo en ninguna metaloproteína dotada de actividad biológica y ni siquiera en otros compuestos activos. Por lo tanto, el papel del cromo en el metabolismo del azúcar sigue siendo, por ahora, un misterio o un hecho irrelevante.

Dado que muchos compuestos de cromo se han utilizado y aún se utilizan en colores, barnices y curtido de cuero, muchos de ellos ahora se encuentran en el suelo y los acuíferos en sitios industriales abandonados, que ahora requieren descontaminación y recuperación ambiental.

En 1958 , la OMS recomendó una concentración máxima permisible de cromo hexavalente de 0,05 mg/l en el agua potable , con base en las salvaguardas sanitarias. Esta recomendación ha sido revisada muchas veces, pero el objetivo nunca ha sido alto.

A partir del 1 de julio de 2006 , se ha vuelto obligatoria la Directiva de la Comunidad Europea 2002/95/EC [11] ( RoHS ), que prohíbe el uso de cromo hexavalente como componente en recubrimientos anticorrosión en varios tipos de equipos eléctricos y electrónicos .

Cromo trivalente

Los resultados contradictorios de los estudios de toxicidad reproductiva, crónica y subcrónica en sales solubles de cromo (III) y en humanos impiden la determinación del valor máximo de toxicidad.
El Panel de Vitaminas y Minerales (EVM) del Reino Unido definió una dosis de 0,15 mg/kg bw/día de cromo (III) (o 10 mg/persona/día) como no tóxica.
La OMS ha fijado el límite de suplementos de cromo a250  mcg /día.

Múltiples estudios han afirmado que el monohidrato de picolinato de cromo no es mutagénico ni cancerígeno, con un amplio margen de seguridad de 4-5 órdenes de magnitud ADN para la administración humana equivalente a 50 000 mg/kg de la dieta durante un período de dos años, mucho más alto que la dosis de 250 µg/día [12]

Intoxicación aguda

La mayoría de los compuestos de cromo hexavalente irritan los ojos, la piel y las membranas mucosas, y la exposición crónica a ellos puede causar daño ocular permanente si no se trata adecuadamente. La ingestión de líquidos que contienen cromo (accidental o suicida) provoca gastroenteritis severa con náuseas , dolor abdominal, vómitos y diarrea . Esta fase es seguida por daño hepático y renal y necrosis tubular aguda con el desarrollo de insuficiencia renal aguda muy grave y posible muerte.

Envenenamiento crónico

El cromo es responsable de una larga serie de efectos tóxicos crónicos. Entre estos los más conocidos son:

El cromo hexavalente también es un famoso carcinógeno para los humanos (grupo I según IARC). De hecho, existe una extensa literatura científica (ver Bibliografía), que demuestra los efectos cancerígenos del cromo (VI) tanto en experimentos de laboratorio como en estudios de casos. El cromo es responsable de:

Indicadores de dosis

Para establecer una posible exposición al cromo, se deben tomar mediciones de cromo en la orina antes y después del turno de trabajo. Este método simple permite cuantificar la exposición tóxica en sujetos con manifestaciones clínicas sugestivas de intoxicación por cromo.

Citas literarias

Notas

  1. ^ EA Brandes , HT Greenaway y HEN Stone, Ductility in Chromium , en Nature , vol. 178, núm. 4533, 1956-09, págs. 587–587, DOI : 10.1038/178587a0 . Consultado el 8 de marzo de 2022 .
  2. ^ Pulverización térmica vs. _ Hard Chrome Plating , en AZoM.com , 15 de agosto de 2002. Consultado el 8 de marzo de 2022 .
  3. ^ Cromo | _ _ Etimología, origen y significado de cromo por etymonline , en etymonline.com . Consultado el 8 de marzo de 2022 .
  4. ^ Livechart - Table of Nuclides - Estructura nuclear y datos de desintegración , en www-nds.iaea.org . Consultado el 3 de septiembre de 2021 .
  5. ^ Energía liberada en la descomposición
  6. ^ Livechart - Table of Nuclides - Estructura nuclear y datos de desintegración , en www-nds.iaea.org . Consultado el 8 de marzo de 2022 .
  7. ^ Estadísticas de producción de cromo de USGS
  8. ^ Anuário Mineral Brasileiro
  9. ^ Hoja informativa del CIS (Centro Internacional de Información sobre Seguridad y Salud en el Trabajo) sobre el dicromato de potasio , en ilo.org .
  10. ^ Lámina de polvo de cromo , sobre IFA-GESTIS . Consultado el 20 de junio de 2021 (Archivado desde el original el 16 de octubre de 2019) .
  11. ^ Directiva de la Comunidad Europea 2002/95/EC ( PDF ), en eur-lex.europa.eu . Consultado el 30 de abril de 2019 (archivado desde el original el 23 de febrero de 2007) .
  12. ^ Opinión de la Comisión Europea , en europass.parma.it . Consultado el 6 de abril de 2019 (archivado desde el original el 4 de marzo de 2015) .

Bibliografía

Artículos relacionados

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