کروم یک عنصر شیمیایی با نماد Cr و عدد اتمی ۲۴ است. کروم اولین عنصر در گروه ۶، یک فلز واسطه خاکستری رنگ، براق، سخت و شکننده است. کروم افزودنی اصلی در فولاد ضد زنگ است که به آن خواص ضد خوردگی می بخشد. همچنین کروم فلزی با مقاومت بالا در مقابل پولیش ضدکدری میباشد. آلیاژ فروکروم از طریق کرومیت توسط واکنشهای سیلیکوترمی یا آلومینوترمی و فلز کروم با استفاده از فرآیندهای تشویه کردن و شستشو و سپس با کاهش کربن و آلومینیوم تولید می شود. فلز کروم از نظر مقاومت در برابر خوردگی و سختی بالا از ارزش بالایی برخوردار است. از یون کروم سه ظرفیتی (Cr (III)) به عنوان یک ماده مغذی ضروری برای انسان در انسولین، قند و متابولیسم چربی استفاده می شود. در حالی که یونهای فلز کروم و Cr (III) سمی نیستند، کروم شش ظرفیتی Cr (VI) سمی و سرطان زا می باشد.
از خواص شیمیایی فلز کروم میتوان به این اشاره کرد که کروم عضوی از گروه ۶ فلزات واسطه است و اعداد اتمی +۳ و +۶ معمولاً در ترکیبات کروم به چشم میخورند. فلز کروم بیست و یکمین عنصر فراوان در پوسته زمین است. ترکیبات کروم در اثر فرسایش سنگهای حاوی کروم در محیط یافت می شوند و می توانند با فوران های آتشفشانی مجدد پخش شوند. کروم به عنوان سنگ معدن کرومیت (FeCr۲O۴) استخراج می شود. حدود دو پنجم سنگ معدن و کنسانتره کرومیت در جهان در آفریقای جنوبی، حدود یک سوم در قزاقستان تولید می شود، در حالی که هند، روسیه و ترکیه نیز تولید کنندگان قابل توجه فلز کروم هستند. اگرچه نادر است، اما رسوبات کروم بومی نیز یافت میشوند.
تقریباً ۸/۲۸ میلیون تن سنگ معدن کرومیت قابل فروش در سال ۲۰۱۳ تولید و به ۷/۵ تن فروکروم تبدیل شد. دو محصول اصلی خالص سازی سنگ کروم، فروکروم و کروم فلزی هستند. برای تولید فروکروم، سنگ معدن کرومیت (FeCr۲O۴) در مقیاس بزرگ در کوره قوس الکتریکی یا در ذوب های کوچکتر با آلومینیوم یا سیلیکون در یک واکنش آلومینوترمی کاهش می یابد. برای تولید کروم خالص، آهن باید در یک فرآیند تفت داده و شسته شود و در دو مرحله از کروم جدا شود. سنگ معدن کرومیت با مخلوطی از کربنات کلسیم و کربنات سدیم در حضور هوا گرم می شود؛ کروم به شکل شش ظرفیتی اکسید شده، در حالی که آهن Fe۲O۳ پایدار را تشکیل می دهد. شستشوی بعدی در دمای بالاتر باعث حل شدن کرومات ها و اکسید آهن نامحلول می شود. کرومات توسط اسید سولفوریک به دی کرومات تبدیل می شود و دی کرومات با کاهش کربن به اکسید کروم (III) تبدیل می شود و سپس در واکنش آلومینوترمی به کروم کاهش می یابد.
کاربردها و موارد مصرف کروم
یونهای کروم (III) موجود در بلورهای کوراندوم (اکسید آلومینیوم) باعث قرمز رنگ شدن آنها می شود. هنگامی که کرندوم یا یاقوت به این ترتیب ظاهر می شود، به عنوان یاقوت قرمز و در صورتی که یاقوت فاقد یونهای کروم (III) باشد، به عنوان یاقوت کبود شناخته می شود.
از نمک های کروم (VI) به دلیل سمی بودن برای نگهداری چوب استفاده می شود؛ به عنوان مثال، آرسنات مس کروم شده (CCA) برای محافظت از چوب در برابر پوسیدگی، حشرات از جمله موریانه ها استفاده می شود.
نمک های کروم (III)، به ویژه آلوم کروم و سولفات کروم (III)، در دباغی چرم استفاده می شوند. کروم مورد استفاده برای دباغی از نوع شش ظرفیتی سمی نیست. مقاومت در برابر حرارت بالا و نقطه ذوب زیاد، کرومیت و اکسید کروم (III) را به ماده ای برای کاربردهای نسوز در دمای بالا مانند کوره های بلند، کوره های سیمان، قالب برای پخت آجر و به عنوان ماسه ریخته گری برای ریخته گری فلزات تبدیل می کند.
از چندین ترکیب کروم به عنوان کاتالیزور برای پردازش هیدروکربن ها استفاده می شود؛ به عنوان مثال، کاتالیزور فیلیپس، تهیه شده از اکسیدهای کروم ، برای تولید حدود نیمی از پلی اتیلن جهان استفاده میشود. اکسیدهای ترکیب Fe-Cr به عنوان کاتالیزورهایی با درجه حرارت بالا برای واکنش جابه جایی گاز-آب استفاده می شود. کرومیت مس یک کاتالیزور هیدروژناسیون مفید است.
• اکسید کروم (IV) یک ترکیب مغناطیسی است. ناهمسانگردی شکل ایده آل آن که باعث ایجاد وادارندگی بالا و مغناطیس باقی مانده میشود، آن را به ترکیبی برتر γ-Fe۲O۳ بدل کرده است. از اکسید کروم (IV) برای تولید نوار مغناطیسی در نوارهای صوتی با کارایی بالا و کاست های صوتی استاندارد استفاده میشود.
• اکسید کروم (III) یک براق کننده فلزی به رنگ سرخ است.
• اسید کرومیک یک ماده اکسید کننده قوی و یک ترکیب مفید برای تمیز کردن ظروف شیشه ای آزمایشگاه از ترکیبات آلی است. این ماده با حل شدن دی کرومات پتاسیم در اسید سولفوریک غلیظ تهیه می شود. از دی کرومات سدیم گاه به دلیل حلالیت بالا استفاده می شود. اکنون به دلیل سمیت بالا و نگرانی های زیست محیطی، استفاده از محلول های تمیز کننده دی کرومات دیگر متداول نیست. محلول های تمیز کننده مدرن بسیار کارآمد و فاقد کروم هستند.
• دی کرومات پتاسیم معرف شیمیایی است که به عنوان عامل تیتراسیون استفاده می شود.
• کرومات ها برای جلوگیری از خوردگی فولاد در شرایط مرطوب به گل حفاری اضافه می شوند.
• آلوم کروم، سولفات پتاسیم کروم (III) است و به عنوان ماده رنگی (به عنوان مثال یک ماده تثبیت کننده) برای رنگها در پارچه و دباغی استفاده می شود.
نقش بیولوژیکی کروم
