خواص کروم (Cr)

ویژگی های عمومی کروم

کروم جز عناصر واسطه بوده و با عدد اتمی 24 در گروه 6 در مرکز جدول تناوبی عناصر قرار دارد. تقریبا سه چهارم کروم تولید شده در آلیاژسازی به ویژه تولید فولاد زنگ نزن استفاده می شود. همچنین از کروم در پوشش دهی سایر فلزات نیز استفاده می شود، با این روش فلز پایه حفاظت شده و سطحی روشن و براق با هزینه پایین ایجاد می شود.

فلزی سخت، به رنگ خاکستری فولادی و براق بوده که به راحتی می شکند. با آب واکنش نداده ولی با بیشتر اسیدها واکنش میدهد. در دمای محیط با اکسیژن واکنش داده و تولید اکسید کروم Cr2O3 می دهد. اکسیدهای کروم تشکیل یک لایه نازک رو سطح فلزات داده و از از خوردگی بیشتر جلوگیری می کنند. کروم ترکیبات رنگی بسیاری دارد که کاربرد صنعتی دارند.

تاریخچه کروم

در نیمه قرن هجدهم، سال 1761، Johann Gottlob Lehmann ، در کوهستان اورال، ماده معدنی قرمز- نارنجی رنگی یافت که آن را سرب قرمز سیبرین نامید. آنالیز “سرب سرخ” سیبرین نشان داد که علاوه بر داشتن مقادیر زیادی سرب حاوی ماده دیگری نیز می باشد. اگرچه این ماده با ترکیب سرب با سلنیوم و ترکیب های آهن اشتباه گرفته می شد، اما در واقع کرومات سرب بوده که امروزه به عنوان ماده معدنی کروکیت شناخته شده است.

در سال 1797، Nicolas-Louis Vauquelin با مخلوط کردن کروکیت با اسید هیدروکلریک، اکسید کروم تولید کرد. همچنین او کشف کرد که با حرارت دادن اکسید کروم در کوره زغالی می تواند کروم فلزی تولید کند.

یکی دو سال پس از کشف Vauquelin ، یک شیمی دان آلمانی به نام Tassaert که در پاریس کار می کرد، کروم را در یک کانی کشف کرد که امروزه به آن کرومیت گفته می شود. این کانی امروزه منبع مهمی برای تولید کروم می باشد.

در طی سال 1800، کروم در نمک های چرم سازی و صنعت رنگ استفاده می شد ولی کاربرد اصلی آن در تولید آلیاژها بودکه 85 % کاربرد آن را به خود اختصاص می داد. از آن زمان تا سال 1827، کرومیت حاصل از سلسله جبال اورال شوروی سابق تنها مرکز عمده عرضه کرومیت جهان محسوب می‌شد و بیشتر مورد مصارف شیمیایی قرار می‌گرفت.

کشف کرومیت در مریلند در سال 1827 و متعاقب آن در ایالات پنسیلوانیا و ویرجینیا و همچنین کشف و توسعه کانسارهای عظیم کرومیت در ترکیه در سال 1860، شوروی سابق را از صدر فهرست تولید کنندگان کرومیت در جهان خارج کرد. این ماده معدنی تا اوایل سال 1900 میلادی عمدتاً برای صنایع شیمیایی مصرف می گردید ولی از آن پس به طور وسیع در مصارف تولیدات متالورژیکی و نیز آجرهای نسوز به کار رفت.

خواص اتمی، فیزیکی و شیمیایی کروم

خواص اتمی، فیزیکی و شیمیایی کروم
عدد اتمی	24
جرم اتمی	51.996
نقطه ذوب	1907 ºC
نقطه جوش	2672 ºC
شعاع اتمی	128 pm
ظرفیت	4 واسطه خارجی
رنگ	سفید – آبی
حالت استاندارد	جامد
گروه	6B
انرژی یونیزاسیون	651.1 Kj/mol
شعاع یونی	0.061 nm (+3);0.044 nm (+6)
شکل الکترونی	[Ar] 3d5 4s1
الکترونگاتیوی	1.6
حالت اکسیداسیون	3 ، 6
چگالی	7.19 g/cm3
دوره تناوبی	4
شماره سطح انرژی یونیزاسیون	4
شعاع کووالانسی	139±5 pm
شعاع واندروالس	0.127 nm
گرمای تبخیر	339.5 Kj/mol

ایزوتوپ های کروم

نیمه عمر	ایزوتوپ
42.3 دقیقه	Cr-49
پایدار	Cr-50
27.7 روز	Cr-51
پایدار	Cr-52
پایدار	Cr-53
پایدار	Cr-54

خواص مکانیکی و حرارتی کروم

خواص مکانیکی و حرارتی کروم
1120 MPa 1060 MPa	سختی برینل ویکرز
279 GPa	مدول یانگ
93.9 W/m.K	هدایت حرارتی

منابع کروم

کروم به صورت فرعی در کانی هایی مانند وزوویانیت، دیوپسید، تورمالین، گرونا، میکا و کلریت نیز وجود دارند، اما باید توجه داشت که کانی اصلی فلز کروم، کرومیت است.

کرومیت

کرومیت تنها کانی کروم دار است و فرمول کرومیت را به صورت FeO,Cr2O3 یا FeCr2O4 و یا فرمول ترکیبی Mg,Fe2+)(Cr,Al,Fe3+)2O4) نشان داده اند. در برخی نمونه های کرومیت نیز عناصر روی، نیکل، منگنز، تیتانیوم و وانادیوم به مقدار کم تشخیص داده شده است. میزان Cr2O3 در کرومیت های تجاری بین 25 تا 65 درصد متغیر می باشد.
این کانی به صورت نیمه شفاف تا کدر بوده و رنگ آن در نور انعکاسی سیاه با جلای نیمه فلزی و به صورت بلورهای نیمه شکل دار و درهم مشاهده می شود.
ترکیبات ساده تری از کرومیت مشخص شده اند که عبارتست از:

فروکرومیت FeCr2O4، پیکرو کرومیت یا منیزیو کرومیت MgCr2O4، اسپینل MgAl2O4، هرسینیت FeAl2O4، منیزیوفریت MgFe2O4 و مانیتیت FeFe2O4.

کرومیت و تمام ترکیبات ساده فوق در سیستم کوبیک و رده هگزاکیز اکتاهدرال متبلور می شوند و از نظر ساختمان به گروه اسپینل تعلق دارند.