24 Cr كروم 51.996
فلز انتقالي d-block Period 4 Group 6

كروم

Cr · Element 24 · Chromium group

The element that puts the shine in chrome and the "stainless" in stainless steel.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 51.996 u
ELECTRON CONFIGURATION [Ar] 3d⁵ 4s¹

البنية

ذرة كروم

ليست رسماً تخطيطياً لنقاط على حلقات — بل عينة مونت كارلو لكثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل مستوى فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير اللونان الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين للدالة الموجية، وهو ما يجعل الترابط ممكناً.

سحابة المدارات

القيم المقيسة

ورقة الخصائص

يوضح كل شريط موضع كروم بين العناصر الـ118 جميعها بالنسبة إلى تلك الخاصية.

فيزيائية

الكثافة 7.15 g/cm³ 44%
نقطة الانصهار 2180 K 86%
نقطة الغليان 2944 K 58%
الحرارة النوعية 0.449 J/g·K
التوصيل الحراري 93.9 W/m·K 80%

ذرية

نصف القطر الذري 128 pm 20%
نصف القطر التساهمي 139 pm
نصف قطر فان دير فالس 189 pm

إلكترونية

السالبية الكهربائية 1.66 55%
طاقة التأين 653.2 kJ/mol 44%
الألفة الإلكترونية 65.2 kJ/mol 55%

الوفرة

الوفرة في القشرة 102 mg/kg 83%

الهوية

الرمزCr
العدد الذري24
الكتلة الذرية51.9961 u
الفئةفلز انتقالي
المستوى الفرعيd
البنية البلوريةمكعب متمركز الجسم
حالات الأكسدة-2, -1, 0, +2, +3, +4, +5, +6
الاكتشاف1797
اكتشفهLouis-Nicolas Vauquelin

المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.

الحجم، وفق مقياس

How big is a كروم atom?

Radius 128 pm — that is 0.128 nm, so about 3906 million of them side by side would span a millimetre.

النطاق الحراري

Solid, liquid, gas — and when

كروم is liquid over a 764 K window, from 2180 K to 2944 K.

موضعه

موضعه في الجدول

كروم sits in period 4, group 6. Everything in group 6 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER الفلزات الانتقالية

All الفلزات الانتقالية

القصة

ما هو كروم، وكيف اكتشفناه

الكروم هو العنصر الذي يضفي كلمة "chrome" على كل ما هو لامع، ويجعل الفولاذ المقاوم للصدأ مقاوماً للصدأ حقاً. هذا الفلز الانتقالي الصلب اللامع ضروري للجمال والمتانة معاً في الحياة العصرية. يأتي الاسم من الكلمة اليونانية "chroma" التي تعني اللون، لأن مركبات الكروم تُنشئ طيفاً مذهلاً من الألوان الزاهية، من الأخضر الزمردي إلى الأحمر الياقوتي إلى الأصفر brilliant. اكتشفه الكيميائي الفرنسي Louis-Nicolas Vauquelin عام 1797 أثناء تحليله معدناً أحمر غامضاً من سيبيريا يُسمى crocoite، فأحدث الكروم ثورة في علم الفلزات والفن معاً. لاحظ Vauquelin أن هذا المعدن ينتج أكسيداً أخضر جميلاً لا يشبه أي شيء معروف من قبل، مما أدى إلى اكتشاف عنصر جديد تماماً. ما يجعل الكروم استثنائياً للغاية هو قدرته على تكوين طبقة أكسيد فائقة الرقة وغير مرئية تحمي الفلز الموجود تحتها من التآكل. عند إضافة الكروم إلى الحديد لصنع الفولاذ المقاوم للصدأ، تجعل هذه الطبقة الواقية السبيكة شبه غير قابلة للتدمير أمام الصدأ والأحماض والعوامل الجوية. ولهذا يمكن تعقيم الأدوات الجراحية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ آلاف المرات، ولهذا لا يزال تاج مبنى Chrysler ذي الطراز Art Deco يتلألأ بعد 90 عاماً. الكروم هو أيضاً السر وراء بعض أثمن الأحجار الكريمة في العالم. يأتي اللون الأحمر العميق في الياقوت من كميات ضئيلة من الكروم التي تحل محل الألومنيوم في بلورات الكورندوم. وبالمثل، تحصل الزمردات على لونها الأخضر الأخاذ من شوائب الكروم (والفاناديوم) في بلورات البريل. من دون الكروم، ستكون هذه الأحجار الكريمة عديمة اللون. إليك أمراً رائعاً: الكروم سداسي التكافؤ (Cr⁶⁺) شديد السمية ومسرطن، في حين أن الكروم ثلاثي التكافؤ (Cr³⁺) عنصر غذائي أساسي يساعد الجسم فعلياً على معالجة الغلوكوز والدهون. يوضح ذلك كيف يمكن للعنصر نفسه أن يكون مفيداً وضاراً في آن واحد، تبعاً لشكله الكيميائي.

The discovery of كروم

الاكتشاف الملوّن

اكتشف Louis-Nicolas Vauquelin الكروم عام 1797 أثناء تحليله معدن crocoite (PbCrO₄) من مناجم الذهب السيبيرية. وقد أثار اللون البرتقالي-الأحمر الزاهي للمعدن اهتمام Vauquelin، مما قاده إلى عزل عنصر فلزي جديد أطلق عليه اسم "chromium" المشتق من الكلمة اليونانية "chroma" التي تعني اللون، في انعكاس للألوان الزاهية لمركبات الكروم.

التطور الصناعي

بدأ الإنتاج التجاري للكروم باستخدام صهر الفيروكروم في تسعينيات القرن التاسع عشر، مما أتاح تطوير الفولاذ المقاوم للصدأ. وقد أحدث اكتشاف Harry Brearley للفولاذ المقاوم للصدأ عام 1913 في شيفيلد بإنجلترا ثورة في الطلب على الكروم، وأرسى أساس علم فلزات الكروم الحديث.

الاستخدامات

فيما يُستخدم كروم

الكروم: صانع المرايا

يحوّل الكروم الفولاذ العادي إلى فولاذ مقاوم للصدأ بدرجة مثالية، وينشئ في الوقت نفسه المرايا اللامعة والتشطيبات الزخرفية التي تحدد جماليات العصر الحديث. وتمكّن الخصائص الفريدة لهذا الفلز الانتقالي من استخدامه في كل شيء، من الأدوات الجراحية إلى الدروع الحرارية للمركبات الفضائية.

ثورة الفولاذ المقاوم للصدأ

تكوّن أنواع الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ التي تحتوي على 16-26% من الكروم طبقات أكسيد واقية تلتئم ذاتياً عند خدشها، مما يوفر مقاومة دائمة للتآكل. ويتحمل الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 316 البيئات البحرية ومعالجة المواد الكيميائية والتطبيقات الطبية بفضل خصائص التخميل التي يمنحها الكروم. ويستهلك الإنتاج العالمي للفولاذ المقاوم للصدأ 85% من إمدادات الكروم، مما يتيح إنشاء بنية تحتية مقاومة للتآكل، من أجهزة المطبخ إلى المصانع الكيميائية.

الطلاء الزخرفي بالكروم

ترسّب عمليات الطلاء الكهربائي طبقات كروم فائقة الرقة (0.25-2.5 μm) تنشئ تشطيبات شديدة اللمعان على زخارف السيارات وتجهيزات السباكة والقطع المعدنية الزخرفية. ويطبّق الطلاء بالكروم الصلب ترسبات أكثر سماكة (25-250 μm) للتطبيقات الصناعية التي تتطلب مقاومة فائقة للتآكل، بما في ذلك الأسطوانات الهيدروليكية ومجاري أدوات الآلات وبكرات الطباعة.

التطبيقات الحرارية

تبطن طوب الكروميت أفران الفولاذ وخزانات صهر الزجاج، وتتحمل درجات حرارة تتجاوز 1800°C مع مقاومة تآكل الخبث. وتمكّن المواد الحرارية من الكروم-المغنيسيت من تشغيل أفران الأسمنت وصهر الفلزات غير الحديدية بفضل الثبات الحراري الاستثنائي والخمول الكيميائي لأكسيد الكروم.

تقنية الأصباغ

يوفر أخضر أكسيد الكروم (Cr₂O₃) لوناً دائماً للسيراميك والدهانات والبلاستيك، مع ثبات استثنائي أمام الأشعة فوق البنفسجية ومقاومة كيميائية عالية. وتنتج أصباغ كرومات الرصاص ألواناً صفراء وبرتقالية زاهية للطلاءات الصناعية، رغم أن اللوائح البيئية تحد من استخدامها في تطبيقات متخصصة.

الكروم: أينما نظرت

  • المطبخ والمنزل
    • أجهزة الفولاذ المقاوم للصدأ (الثلاجات وغسالات الأطباق والأفران)
    • أحواض المطبخ والصنابير وأدوات الطهي
    • أدوات المائدة والأواني
    • تجهيزات الحمام وقطعه المعدنية
  • صناعة السيارات
    • المصدات والقطع الزخرفية المطلية بالكروم
    • أنظمة العادم المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ
    • مكونات المحركات والمثبتات
    • العجلات والإكسسوارات الزخرفية
  • المعدات الطبية
    • الأدوات الجراحية والغرسات
    • معدات المستشفيات وتجهيزاتها
    • أدوات طب الأسنان وأجهزة تقويم الأسنان
    • معدات المختبر والأسطح
  • مواد البناء
    • الألواح المعمارية والكسوة
    • الدرابزين والعناصر الإنشائية
    • أنظمة الأسقف والمزاريب
    • مكونات الإنشاءات البحرية
  • التطبيقات الصناعية
    • معدات معالجة المواد الكيميائية
    • مكونات محطات توليد الطاقة
    • معدات مصافي النفط
    • آلات تصنيع الأغذية

مصدره

وجوده الطبيعي

102 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 83% of elements

الكروم: من التخليق النجمي

يتكوّن الكروم من خلال عمليات احتراق السيليكون في النجوم الضخمة، حيث تتجاوز درجات الحرارة 3 مليارات K، مما يتيح تفاعلات الاندماج النووي التي تبني عناصر أثقل من الحديد. وتساهم المستعرات العظمى من النوع Ia إسهاماً كبيراً في وفرة الكروم من خلال التخليق النووي الانفجاري، فتنشر هذا العنصر في المجرات بينما تزرع البقايا النجمية بذور تكوّن الكواكب مستقبلاً.

التوزيع العالمي

تحتوي قشرة الأرض على 185 جزءاً في المليون من الكروم، ويتركز أساساً في رواسب الكروميت (FeCr₂O₄) التي تكوّنت من خلال عمليات صهارية. ويضم مجمع بوشفيلد في جنوب أفريقيا 70% من احتياطيات الكروم العالمية في تداخلات نارية طبقية، بينما تستضيف كازاخستان والهند موارد إضافية كبيرة.

تكوّن الكروميت

تتكوّن رواسب الكروميت البوديفورمية في مجمعات الأفيوليت حيث تنكشف صخور القشرة المحيطية والوشاح بفعل العمليات التكتونية. وتنشأ الرواسب الطباقية من التمايز الصهاري في التداخلات الطبقية الكبيرة، فتُنشئ طبقات كروميت متصلة تُستغل من خلال عمليات التعدين تحت الأرض.

التعدين والمعالجة

يتطلب تعدين الكروميت فرزاً دقيقاً للخام بسبب اختلاف نسب الكروم إلى الحديد التي تؤثر في التطبيقات الفلزية. وتعمل الفصل بالجاذبية والفصل المغناطيسي على تركيز معادن الكروميت، بينما ينتج صهر الفيروكروم في أفران القوس الكهربائي عند 1700°C سبائك الكروم والحديد الضرورية لإنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ.

التعامل

السلامة

سلامة الكروم: الوعي الحرج مطلوب

تُظهر مركبات الكروم مستويات سمية مختلفة اختلافاً كبيراً تبعاً لحالة الأكسدة. ويمثل الكروم سداسي التكافؤ (Cr⁶⁺) خطراً مسرطناً جسيماً، في حين يُظهر الكروم ثلاثي التكافؤ (Cr³⁺) سمية منخفضة للغاية ويعمل كعنصر غذائي نزر أساسي.

المخاطر الصحية

يسبب الكروم سداسي التكافؤ سرطان الرئة وثقب الحاجز الأنفي وتقرح الجلد الشديد من خلال خصائصه المؤكسدة القوية وتلفه للحمض النووي الخلوي. وتولّد عمليات الطلاء بالكروم رذاذ حمض الكروميك الذي يتطلب تهوية متقدمة وحماية تنفسية. وينتج عن لحام أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ أبخرة من الكروم سداسي التكافؤ تستلزم أنظمة متخصصة لاستخراج الأبخرة.

حدود التعرض

  • OSHA PEL: 0.005 mg/m³ للكروم سداسي التكافؤ (TWA لمدة 8 ساعات)
  • NIOSH REL: 0.001 mg/m³ لمركبات الكروم المسرطنة
  • الكروم ثلاثي التكافؤ: 0.5 mg/m³ (الفلز والأملاح غير القابلة للذوبان)

تدابير السلامة

تُعد المراقبة الطبية الشاملة والحماية التنفسية وضوابط الهندسة إلزامية في عمليات الكروم سداسي التكافؤ. وتمنع التهوية الموضعية للعادم وأجهزة التنفس المزودة بالهواء والملابس الواقية التعرض عبر مسارات متعددة.

إجابات سريعة

كروم: أسئلة شائعة

What is كروم?

كروم (symbol Cr) is element 24 on the periodic table, a فلز انتقالي in period 4, group 6. The element that puts the shine in chrome and the "stainless" in stainless steel. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of كروم?

كروم's ground-state electron configuration is [Ar] 3d⁵ 4s¹, giving 4 occupied shells holding 2, 8, 13, 1 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of كروم?

كروم melts at 2180 K (1906.9 °C) and boils at 2944 K (2670.9 °C). That puts it among the most refractory elements — it stays solid at temperatures that vaporise most metals.

What is the atomic mass of كروم?

The standard atomic weight of كروم is 51.996 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is كروم?

كروم has a density of 7.15 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of كروم is about 7.2× heavier.

What is the electronegativity of كروم?

كروم has a Pauling electronegativity of 1.66. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.

Who discovered كروم, and when?

كروم was discovered in 1797 by Louis-Nicolas Vauquelin. It is named after greek chroma, "colour".

How common is كروم on Earth?

كروم makes up about 102 mg/kg of the Earth's crust — common enough to be mined at scale.