What is Chrom?
Chrom (symbol Cr) is element 24 on the periodic table, a übergangsmetall 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.
Struktur
Kein Diagramm aus Punkten auf Schalen – eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.
Gemessene Werte
Jeder Balken zeigt, wo chrom bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.
Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Mit ~ gekennzeichnete Werte sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 128 pm — that is 0.128 nm, so about 3906 million of them side by side would span a millimetre.
Temperaturbereich
Chrom is liquid over a 764 K window, from 2180 K to 2944 K.
Die Geschichte
Chrom ist das Element, das allem Glänzenden den „Chromglanz“ verleiht und Edelstahl wirklich rostfrei macht. Dieses harte, glänzende Übergangsmetall ist im modernen Leben sowohl für Schönheit als auch für Stabilität unverzichtbar. Der Name stammt vom griechischen Wort „chroma“, das Farbe bedeutet, denn Chromverbindungen erzeugen ein unglaubliches Spektrum leuchtender Farben – von Smaragdgrün über Rubinrot bis hin zu strahlendem Gelb. Chrom wurde 1797 vom französischen Chemiker Louis-Nicolas Vauquelin entdeckt, als dieser ein geheimnisvolles rotes Mineral aus Sibirien namens Krokoit untersuchte, und revolutionierte sowohl die Metallurgie als auch die Kunst. Vauquelin stellte fest, dass dieses Mineral ein wunderschönes grünes Oxid hervorbrachte, das sich von allem bis dahin Bekannten unterschied, und entdeckte dadurch ein völlig neues Element. Was Chrom so außergewöhnlich macht, ist seine Fähigkeit, eine hauchdünne, unsichtbare Oxidschicht zu bilden, die das darunterliegende Metall vor Korrosion schützt. Wenn Chrom Eisen zugesetzt wird, um Edelstahl herzustellen, macht diese Schutzschicht die Legierung praktisch unempfindlich gegen Rost, Säuren und Witterung. Deshalb können chirurgische Instrumente aus Edelstahl tausende Male sterilisiert werden und deshalb glänzt die Art-déco-Krone des Chrysler Building noch nach 90 Jahren. Chrom steckt auch hinter einigen der wertvollsten Edelsteine der Welt. Die tiefrote Farbe von Rubinen entsteht durch Spuren von Chrom, die in Korundkristallen Aluminium ersetzen. Ebenso erhalten Smaragde ihre beeindruckende grüne Farbe durch Verunreinigungen mit Chrom (und Vanadium) in Beryllkristallen. Ohne Chrom wären diese Edelsteine farblos. Hier ist etwas Faszinierendes: Sechswertiges Chrom (Cr⁶⁺) ist hochgiftig und krebserregend, während dreiwertiges Chrom (Cr³⁺) tatsächlich ein essenzieller Nährstoff ist, der Ihrem Körper bei der Verarbeitung von Glucose und Fett hilft. Das zeigt, wie dasselbe Element je nach seiner chemischen Form sowohl nützlich als auch schädlich sein kann.
Louis-Nicolas Vauquelin entdeckte Chrom 1797, als er das Mineral Krokoit (PbCrO₄) aus sibirischen Goldminen untersuchte. Die leuchtend orange-rote Farbe des Minerals faszinierte Vauquelin. Dies führte ihn dazu, ein neues metallisches Element zu isolieren, das er nach dem griechischen Wort „chroma“ für Farbe „Chrom“ nannte, was die leuchtenden Farbtöne der Chromverbindungen widerspiegelt.
Die kommerzielle Chromproduktion begann in den 1890er-Jahren mit dem Fer Chrom-Schmelzen und ermöglichte die Entwicklung von Edelstahl. Die Entdeckung von Edelstahl durch Harry Brearley im Jahr 1913 in Sheffield, England, revolutionierte die Nachfrage nach Chrom und legte den Grundstein für die moderne Chrommetallurgie.
Anwendungen
Chrom verwandelt gewöhnlichen Stahl in perfekten Edelstahl und erzeugt zugleich die brillanten Spiegel- und dekorativen Oberflächen, die die moderne Ästhetik prägen. Die einzigartigen Eigenschaften dieses Übergangsmetalls ermöglichen alles von chirurgischen Instrumenten bis hin zu Hitzeschilden für Raumfahrzeuge.
Austenitische Edelstähle mit einem Chromanteil von 16–26 % bilden schützende Oxidschichten, die sich bei Kratzern selbst heilen und dadurch dauerhaften Korrosionsschutz bieten. Edelstahl des Typs 316 hält dank der Passivierungseigenschaften von Chrom maritimen Umgebungen, der chemischen Verarbeitung und medizinischen Anwendungen stand. Die weltweite Edelstahlproduktion verbraucht 85 % der Chromversorgung und ermöglicht korrosionsbeständige Infrastruktur – von Küchengeräten bis hin zu Chemieanlagen.
Galvanische Beschichtungsverfahren tragen ultradünne Chromschichten (0,25–2,5 μm) auf, die spiegelglänzende Oberflächen an Fahrzeugverzierungen, Sanitärarmaturen und dekorativen Beschlägen erzeugen. Hartverchromung bringt für industrielle Anwendungen, die extreme Verschleißfestigkeit erfordern, dickere Schichten (25–250 μm) auf, unter anderem für Hydraulikzylinder, Führungsbahnen von Werkzeugmaschinen und Druckwalzen.
Chromitsteine kleiden Stahlöfen und Glasschmelzwannen aus. Sie halten Temperaturen von über 1800 °C stand und widerstehen zugleich Schlackenkorrosion. Chrommagnesit-Feuerfeststoffe ermöglichen den Betrieb von Zementöfen und das Schmelzen von Nichteisenmetallen, da Chromoxid eine außergewöhnliche thermische Stabilität und chemische Beständigkeit besitzt.
Chromoxidgrün (Cr₂O₃) sorgt in Keramiken, Farben und Kunststoffen für dauerhafte Färbung mit außergewöhnlicher UV-Beständigkeit und chemischer Beständigkeit. Bleichromatpigmente erzeugen brillante Gelb- und Orangetöne für industrielle Beschichtungen, ihr Einsatz ist jedoch aufgrund von Umweltvorschriften auf spezielle Anwendungen beschränkt.
Woher es stammt
102 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 83% of elements
Chrom entsteht durch Siliciumbrennprozesse in massereichen Sternen, in denen Temperaturen von über 3 Milliarden Kelvin herrschen. Dadurch werden Kernfusionsreaktionen ermöglicht, die Elemente aufbauen, die schwerer als Eisen sind. Supernovae vom Typ Ia tragen durch explosive Nukleosynthese erheblich zur Chromhäufigkeit bei und verteilen dieses Element in den Galaxien, während stellare Überreste den Grundstein für die Entstehung zukünftiger Planetensysteme legen.
Die Erdkruste enthält 185 Teile pro Million Chrom, das hauptsächlich in Chromit (FeCr₂O₄)-Lagerstätten konzentriert ist, die durch magmatische Prozesse entstanden. Der Bushveld-Komplex in Südafrika enthält 70 % der weltweiten Chromreserven in geschichteten magmatischen Intrusionen, während Kasachstan und Indien bedeutende zusätzliche Ressourcen besitzen.
Podiforme Chromitlagerstätten bilden sich in Ophiolithkomplexen, in denen ozeanische Kruste und Mantelgesteine durch tektonische Prozesse freigelegt sind. Stratiforme Lagerstätten entstehen durch magmatische Differentiation in großen geschichteten Intrusionen und bilden zusammenhängende Chromitschichten, die im Untertagebau abgebaut werden.
Der Chromitabbau erfordert eine sorgfältige Erzsortierung, da unterschiedliche Chrom-Eisen-Verhältnisse die metallurgischen Anwendungen beeinflussen. Schwerkrafttrennung und magnetische Trennung reichern Chromitminerale an, während das Fer Chrom-Schmelzen in Lichtbogenöfen bei 1700 °C die für die Edelstahlproduktion unverzichtbaren Chrom-Eisen-Legierungen erzeugt.
Handhabung
Chromverbindungen weisen je nach Oxidationsstufe dramatisch unterschiedliche Toxizitätsgrade auf. Sechswertiges Chrom (Cr⁶⁺) stellt eine ernsthafte krebserregende Gefahr dar, während dreiwertiges Chrom (Cr³⁺) eine minimale Toxizität zeigt und als essenzielles Spurenelement dient.
Sechswertiges Chrom verursacht durch seine stark oxidierenden Eigenschaften und die Schädigung der zellulären DNA Lungenkrebs, eine Durchlöcherung der Nasenscheidewand und schwere Hautgeschwüre. Verchromungsverfahren erzeugen Chromsäurenebel, die eine hochentwickelte Belüftung und Atemschutz erfordern. Das Schweißen von Edelstahl erzeugt Dämpfe mit sechswertigem Chrom, weshalb spezielle Rauchabsaugsysteme erforderlich sind.
Eine umfassende medizinische Überwachung, Atemschutz und technische Schutzmaßnahmen sind bei Arbeiten mit sechswertigem Chrom vorgeschrieben. Lokale Absaugung, Gebläseatemschutzgeräte und Schutzkleidung verhindern eine Exposition über mehrere Aufnahmewege.
Schnelle Antworten
Chrom (symbol Cr) is element 24 on the periodic table, a übergangsmetall 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.
[Ar] 3d⁵ 4s¹, giving 4 occupied shells holding 2, 8, 13, 1 electrons respectively.Chrom 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.
The standard atomic weight of Chrom is 51.996 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Chrom has a density of 7.15 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of chrom is about 7.2× heavier.
Chrom 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.
Chrom was discovered in 1797 by Louis-Nicolas Vauquelin. It is named after greek chroma, "colour".
Chrom makes up about 102 mg/kg of the Earth's crust — common enough to be mined at scale.