Chrom

Isotop	NH	t_1/2	ZM	ZE M eV	ZP
⁵⁰Cr	{syn.}	> 1.8E17 Jahre	e^--Einfang	???	⁵⁰Ti
⁵¹Cr	{syn.}	27.7025 Tage	e^--Einfang	0.753	⁵¹V
⁵²Cr	83.789%	Cr ist stabil mit 28 Neutronen
⁵³Cr	9.501%	Cr ist stabil mit 29 Neutronen
⁵⁴Cr	2.365%	Cr ist stabil mit 30 Neutronen

NMR-Eigenschaften

	⁵³Cr
Kernspin	-3/2
gamma / rad/T	1.512e7
Empfindlichkeit	0.000903
Larmorfrequenz bei B="4".7T	11.3 M Hz

SI-Einheiten und Standardbedingungen werden benutzt,
sofern nicht anders angegeben.

Bemerkenswerte Eigenschaften

Chrom ist ein stahlgraues, korrosions- und anlaufbeständiges hartes Metall. In der Oxidationsstufe +6 ist es ein sehr starkes aber auch giftiges Oxidationsmittel. Häufige Oxidationsstufen des Chroms sind +2, +3, und +6, wobei +3 die beständigste ist.

Anwendungen

Chrom und Chromverbindungen werden für die verschiedenstartigen Anwendungen eingesetzt :

Hartverchromung
Galvanisches Aufbringen einer ca. 500μm Verschleiß- und Korrosionsschutzschicht direkt auf Stahl
Dekorverchromung.
Galvanisches Aufbringen einer < 1 μm dicken Cr-Schicht als Dekor mit einer korrosionsschützenden Zwischenschicht aus Nickel- oder Nickel-Kupfer *Legierungselement in korrosions- und hitzebeständigen Edelstählen und NE-Legierungen *als Katalysator *als Chromit zur Herstellung von Formen für das Brennen von Ziegelsteinen *Färben von Glas.
Chrom(III)-Verbindugen färben Glas smaragdgrün, Chrom(VI)-Verbindungen gelb
Chromate und Chromoxide werden als Farbpigmente in Farben und Färbemitteln verwandt
Kaliumdichromat wird als Reinigungsmittel für Laborgeräte aus Glas und als Titrationsmittel verwendet, sowie als Fixiermittel in industriellen Färbebädern
Chrom(IV)-oxid, Chromdioxid, CrO2, ein schwarzes ferromagnetisches Pulver für die Herstellung von Magnetbändern mit einem besseren Signal-Rausch-Verhältnis als konventionelle Eisenoxid-Magnetbänder, da Chromdioxid eine höhere Koerzivität besitzt.

Geschichte

1761 entdeckte Johann Gottlob Lehmann ein orange-rotes Bleichromat-Mineral (PbCrO₄) im Ural, das er Rotbleierz nannte. Weil er es als eine Blei-Eisen-Selen-Verbindung identifizierte, blieb Chrom noch unentdeckt.

1770 fand Peter Simon Pallas an gleicher Stelle ein rotes Bleimineral, das sich als Farbpigment eignete. Die Verwendung von Rotbleierz nahm schnell zu. Ein aus Krokonit (Rotbleierz) gewonnens strahlendes Gelb, das Chromgelb, wurde zur Modefarbe. Vielen sicher noch als "Postgelb" in Erinnerung.

1797 gewann Nicolas-Louis Vauquelin Chromoxid (CrO₃) aus Krokonit und Salzsäure. 1798 erhielt er verunreinigtes elementares Chrom durch Reduktion von Chromoxid mit Holzkohle. Spuren des neuen Elementes konnte Vauquelin auch in Edelsteinen wie Rubin und Smaragd nachweisen. Im 19. Jahrhundert wurden Chromverbindungen überwiegend als Farbpigmente verwandt. Ende des 20. Jahrhunderts werden Chrom und Chromverbindungen hauptsächlich zur Herstellung von korrosions- und hitzebeständigen Legierungen eingesetzt.

Physiologisches

Dreiwertiges Chrom ist ein essentielles Spurenelement für den menschlichen Zuckerstoffwechsel. Defizite können die Wirkung von Insulin zur Stabilisierung der Zuckerkonzentration beeinflussen. Im Gegensatz zu anderen essentiellen Spurenelementen konnte Chrom in keinem biologisch aktiven Metallprotein nachgewiesen werden. Daher ist der Wirkungsmechanismus des Chroms im menschlichen Stoffwechsel bisher ungeklärt.

Vorkommen

Chrom wird fast nur als Chromit oder Chromeisenstein, (FeCr₂O₄) im Tagebau oder in geringer Teufe abgebaut. Metallisches Chrom wird durch Reduktion des Erzes mit Aluminium oder Silizium gewonnen.

Südafrika fördert ungefähr die Hälfte des Weltbedarfs an Chromit. Andere nennenswerte Förderländer sind Kasachstan, Indien und die Türkei.

Im Jahr 2000 wurden ungefähr 15 Millionen Tonnen marktfähiges Chromiterz gefördert. Hieraus ließen sich 4 Millionen Tonnen Ferrochrom mit einem Marktwert von 2.5 Milliarden Dollar gewinnen. Metallisches Chrom kommt in Lagerstätten sehr selten vor. In der Udachnaya Mine in Russland wird eine diamantenhaltige kimberlite pipe=? ausgebeutet. In der reduzierenden Matrix bildeten sich Diamanten und metallisches Chrom.

Herstellung

Das geförderte Chromiterz wird vom tauben Gestein befreit. Im zweiten Schritt erfolgt ein oxidierender Aufschluss in der Hitze zum Dichromat. Anschließend wird mit Kohlenstoff zum Chrom(III)-oxid und mit Aluminium zum elementaren Chrom reduziert. Reineres Chrom wird durch elektrolytische Abscheidung des Cr³⁺ Ions aus schwefelsaurer Lösung erhalten. Entsprechende Lösungen werden durch Auflösen von Chrom(III)-oxid oder Ferrochrom in Schwefelsäure hergestellt. Ferrochrom als Ausgangsstoff erfordert allerdings eine vorherige Abtrennung des Eisens.

Extrem reines Chrom wird durch weitere Ringungsschritte nach dem Verfahren von van Arkel und de Boer erzeugt.

Ferrochrom wird durch Reduktion von Chromit im Lichtbogenofen bei 2800°C erzeugt.

Verbindungen

Kaliumdichromat ist ein kräftiges Oxidationsmittel. Im Laborbereich wird es zur Reinigung von Glasgeräten benutzt.

Chromgrün, das grüne Chrom(III)-oxid Cr₂O₃ wird als Emaillefarbe und zum Glasfärben (grüne Flaschen) verwendet. Chromgelb, ein gelbes Bleichromat PbCrO₄ dient als brilliant gelbes Farbpigment. Chromsäure mit der hypothetischen Struktur H₂CrO₄ existiert nur in verdünnter wässriger Lösung. Als Anion existiert sie in einigen Chromaten und Dichromaten.

Das Anhydrid der Chromsäure, Chrom(VI)-oxid wird als Chromsäure vermarktet.

Vorsichtsmaßnahmen

Metallisches Chrom und Chrom(III)-Verbindungen sind gewöhnlich nicht gesundheitsschädigend. Oral aufgenommene Chrom(VI)-Verbindungen sind im Gegensatz dazu als äußerst giftig einzustufen. Die letale Dosis enspricht einem halben Teelöffel. Chrom(VI)-Verbindungen sind seit langem als krebserregend bekannt. Die meisten Chrom(VI)-Verbindungen verursachen Irritationen an Augen, Haut und Schleimhäuten. Chronischer Kontakt mit Chrom(VI)-Verbindungen kann bei unterlassener Behandlung zu bleibenden Augenschäden führen.

1958 empfahl die World Heath Organization für Chrom(VI)-Verbindungen eine maximal zulässige Konzentration von 0,05 mg/Liter im Trinkwasser. Auch nochfolgende Untersuchungen führten zu keiner Anpassung dieser Empfehlung.