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El elemento de número atómico 24 se llama cromo, cuyo símbolo es Cr. Está clasificado como un metal de transición en su forma elemental.
El cromo está clasificado entre los metales de transición, y ocupa el período 4 y el grupo 6 de la tabla periódica de los elementos. Más precisamente, forma parte del grupo VI B o familia química del cromo, que comprende también el tungsteno (W) y el molibdeno (Mo). Estos tres elementos están clasificados en el sexto grupo secundario de la tabla periódica.
Los metales de transición como el cromo, el molibdeno y el tungsteno presentan propiedades físicas particulares, especialmente puntos de fusión elevados, una baja presión de vapor y un coeficiente de dilatación térmica poco elevado. En la superficie de estos metales, se forma una capa de óxido a temperatura ambiente, lo que impide a menudo las reacciones químicas destructivas. Por consiguiente, estos metales son estables frente a las bases y los oxidantes débiles. Sin embargo, cuando estos metales son expuestos a medios básicos fundidos, sufren una metamorfosis en iones cromatos, tungstatos y molibdatos. Estos compuestos son generalmente coloreados y pueden ser utilizados como pigmentos inorgánicos. Los carburos de estos metales son conocidos por su gran dureza, mientras que sus sulfuros tienen un ordenamiento estratificado y son térmicamente estables, lo que los hace útiles como lubricantes. Las aleaciones de estos metales con el hierro son particularmente comunes en la producción de equipos metálicos, especialmente las herramientas de acero.
La cantidad natural de cromo es cincuenta veces superior a la del tungsteno, mientras que el molibdeno es ligeramente menos común, con una diferencia de aproximadamente 15%.
Se puede presumir que los estados de oxidación del cromo se sitúan entre I y VI, dado que su estructura electrónica es [Ar] 3d5 4s1.
Louis-Nicolas Vauquelin identificó tanto el elemento químico como el cuerpo simple analizando el plomo rojo de Siberia, también conocido como crocoíta o cromato de plomo y Cr PbO.CrO3. Como mineralogista experimentado, D. Lehmann, ingeniero de minas y director de las colecciones de historia natural en San Petersburgo, describió la especie mineral en 1766 y envió este mineral a Louis-Nicolas Vauquelin.
El nombre del elemento toma su origen de la palabra griega étimo χρὣμα o khrôma, o de la palabra latina chroma, que significan “color” o “colores vivos”, debido a la variedad que pueden presentar los compuestos de cromo familiares a los químicos. Estos últimos pueden presentar una amplia gama de colores, tales como el carmín oscuro para el trióxido CrO3, el verde para el sesquióxido Cr2O3, el naranja para el dicromato de sodio Na2Cr2O7 y otros óxidos mixtos.
Se realizó un estudio sobre flechas descubiertas en las tumbas del Mausoleo del emperador Qin, situado cerca de Xi’an, en China. Estas flechas se remontan a finales del siglo III antes de nuestra era. Los investigadores también examinaron antiguos proyectiles de ballesta y espadas de bronce que, a pesar de sus más de 2.000 años, no presentan ningún signo de alteración. Esto se explica por la presencia de un revestimiento de cromo sobre el bronce.
En el siglo XVIII, el cromo fue descubierto en Occidente:
Durante el año 1761, Johann Gottlob Lehmann descubrió un mineral rojo-anaranjado en las montañas de los Urales. Le dio el nombre de “plomo rojo de Siberia”. Aunque este mineral fue mal identificado al principio como un compuesto de plomo con selenio y hierro, resultó ser un cromato de plomo (PbCrO4).
Durante el año 1770, Peter Simon Pallas visitó el mismo lugar que Lehmann y descubrió un mineral rojo que identificó como “plomo”. Este mineral fue rápidamente utilizado como pigmento en las pinturas. El uso del plomo rojo siberiano como colorante se extendió rápidamente, y el color amarillo brillante producido a partir de la crocoíta no tardó en ganar popularidad.
En 1797, Louis-Nicolas Vauquelin recibió varios especímenes de mineral de crocoíta. Logró obtener óxido de cromo (CrO3) añadiendo ácido clorhídrico a la cromita. Un año después, en 1798, Vauquelin descubrió que el cromo metálico podía ser aislado calentando el óxido con carbón activo en un horno de viento.
2 Cr2O3 sólido + 3 C carbón activo → 4 Cr masa de cromo metal + 3 CO2 gas carbónico
Concretamente, durante la reacción química, el calentamiento se realiza en un crisol cubierto de cal viva CaO. Si el gas carbónico o el dióxido de carbono no es liberado, es absorbido por la cal en forma de carbonato de calcio CaCO3.
Las piedras preciosas como los rubíes y las esmeraldas pueden contener trazas de cromo. Este químico francés desarrolló una técnica elaborada para detectarlas. Este método fue rápidamente adoptado por los químico-mineralogistas para diferenciar los minerales que contienen cromo. Posteriormente, este proceso permitió la obtención de nuevos minerales que eran anteriormente desconocidos, incluyendo aquellos que contienen el elemento berilio.
En colaboración con su colega Laugier, demostró que los meteoritos contienen esta sustancia que se encuentra en casi todos los meteoritos.
En el siglo XVIII, el cromo se empleaba generalmente como colorante para la pintura, especialmente en forma de amarillo de cromo PbCrO4. Sin embargo, la base de la química primitiva del cromo era el dicromato de potasio.
Inicialmente, la crocoíta procedente de Rusia era la única fuente de cromo. Sin embargo, en 1827, un vasto yacimiento de cromita de hierro FeCr2O4 o FeO.Cr2O3 fue encontrado cerca de Baltimore, en Estados Unidos. A partir de este período, estos últimos se convirtieron en el mayor proveedor de sustancia cromada, hasta que otra importante reserva de cromita fue identificada cerca de Bursa, en Turquía, en 1848.
A mediados del siglo XIX, el sulfato de cromo se utilizaba para acelerar el tratamiento de las pieles para transformarlas en cueros, al tiempo que les aseguraba una buena protección contra la humedad. Los químicos comenzaron a comprender que los complejos minerales del ion cromo, en asociación con el colágeno o los compuestos orgánicos de los cueros y las pieles, creaban configuraciones más o menos estables.
El uso del alumbre de cromo potásico y amoniacal en las fábricas de tratamiento de cuero es el origen de la contaminación de las aguas. Lo mismo ocurre con el sector textil que lo emplea como mordiente. La industria cerámica que necesita un pigmento o una configuración refractaria a base de cromo también está afectada.
Desde 1848, el cromo se emplea en el proceso de galvanoplastia. Esta técnica permite depositar una fina capa de cromo sobre una superficie metálica, como el acero, ofreciendo así una protección tanto estética como funcional. Cuando esta superficie está pulida y lustrada, el cromo aporta un hermoso efecto brillante. El revestimiento cromado ya era conocido durante la Belle Époque, pero su realización seguía siendo costosa. Sin embargo, esta técnica se desarrolló gracias a mejoras en 1924, antes de extenderse ampliamente en los años 1940.
El cromado, que consiste en emplear el metal cromo como una envoltura protectora y decorativa de diversos objetos, comienza a propagarse en los años 1920. Esta técnica, generalmente realizada por galvanoplastia, se implementa para decorar partes de coches, juguetes de plomo, muebles y muchos otros elementos. Se pone de relieve gracias a los trabajos del químico americano Collin G. Finck (1881-1953) de la universidad de Columbia y a las realizaciones espectaculares del diseñador industrial Harley Earl (1893-1969). El cromado gana notoriedad a partir de los años 1920. Se adopta para crear tostadoras, alerones de coches así como numerosas piezas automovilísticas o industriales.
Los químicos realizaron desde los años 1870 que la adición de una pequeña cantidad de ferrocromo al acero lo hacía robusto.
Los aceros inoxidables están constituidos por al menos 13% de cromo en masa, lo que los hace poco costosos de producir, resistentes a la corrosión y menos susceptibles al descamado. Estos tipos de aceros se utilizan en una variedad de aplicaciones, que van desde los cubiertos de mesa hasta los equipos quirúrgicos, pasando por materiales de blindaje, así como chapas especiales, como los revestimientos de bares. A principios del siglo XXI, la mayor parte del uso del acero inoxidable, aproximadamente el 85% en masa, era en la fabricación de aleaciones metálicas, mientras que el resto era explotado por la industria química.
La producción industrial de metal no aleado a gran escala no se puso en marcha hasta 1898, mucho después del uso corriente del ferrocromo para los aceros inoxidables.
Las “cromitas”, que poseen una configuración cristalina estable, un coeficiente de dilatación térmica razonable así como un umbral de fusión elevado, se emplean en la fabricación de materiales refractarios.
Desde 1797, el químico Vauquelin sugiere los términos “crómico” y “cromato” para describir el elemento químico y cuerpo simple metal cromado. En 1800, el término neutro “das Chrom” es aprobado en la lengua alemana, tomado del francés. El inglés, por su parte, conserva una nomenclatura latina con “chromium”.
El término “cromato” hace referencia a una sal del ácido crómico. Desde su origen, el “cromato rojo” es el bicromato de potasio, distinto del “cromato amarillo” de potasio.
Desde 1808, Georges Cuvier introdujo el adjetivo “cromatado” para calificar un material o una materia fabricada a base o recubierta de cromo. El verbo “cromar”, que quería decir “recubrir otro metal con metal cromo para protegerlo”, luego “curtir un cuero con alumbre de cromo”, fue inventado en el siglo XIX. Por consiguiente, el adjetivo “cromado” puede tener un sentido ambiguo, ya que puede calificar materiales como el acero o el cuero. Sin embargo, los adjetivos “cromado” y “cromatado” se volvieron sinónimos y designan ambos un material que comprende cromo o revestido de cromo. Los verbos “cromar” y “cromatar” significan también, en un sentido químico, “combinar con cromo”.
El término “cromífero” se emplea para designar una sustancia o un material que contiene cromo, principalmente de origen mineral, a veces orgánico en forma de molécula o de compuesto.
El cromo está constituido por 26 isótopos, con un número de masa que varía de 42 a 67, así como dos nucleidos isómeros. Entre ellos, cuatro isótopos, 50Cr, 52Cr, 53Cr y 54Cr, son estables y representan la totalidad del cromo presente en la naturaleza. El isótopo 52Cr es el más encontrado, representando el 83,789% de abundancia relativa en la naturaleza. La masa atómica estándar del cromo es de aproximadamente 51,996 1 u, acercándose a la masa isotópica de 52Cr. Aunque se sospecha su transformación radiactiva beta doble (β+β+) del isótopo 50Cr en 50Ti con una vida media de al menos 1,3 × 1018 años, esta desintegración nunca ha sido constatada hasta ahora.
El cromo es un elemento de transición que no se considera raro, aunque a veces es moderadamente abundante en la corteza terrestre. La tasa de concentración del cromo en la corteza terrestre, llamada Clarke, se estima en aproximadamente 100 a 200 gramos por tonelada. En las rocas magmáticas ultrabásicas, la concentración en cromo es bastante considerable. Se presenta en forma de minerales como la cromita y la picotita, con concentraciones que pueden alcanzar 1.600 gramos por tonelada. Mineralogistas chinos han identificado la presencia de cromo metal nativo en estas mismas rocas ultrabásicas.
Los minerales silicatos, como la muscovita (o “mica blanca”), el piroxeno, la epidota, la clorita así como el granate uvarovita, están comúnmente asociados a trazas de cromo puro. Los matices brillantes de los rubíes y las esmeraldas, ya sean naturales o artificiales, provienen frecuentemente de óxidos o compuestos de cromo que son solo alteraciones presentes en el corindón. Los vidrios pueden ser coloreados en verde esmeralda por iones de cromo trivalentes, mientras que el óxido Cr2O3 es responsable del color rojo del corindón de los rubíes.
El cromo se obtiene a partir de explotación minera que contiene cromita FeCr2O4, presente en rocas como las dunitas y las serpentinas. Antiguamente llamado “hierro cromado” o “cromita de hierro” por los mineralogistas y los químicos, el cromo era descrito como un “óxido salino natural”, que todavía se considera como el yacimiento primario del cromo.
A principios de los años 1990, la producción anual de cromita alcanzaba 7 millones de toneladas, convirtiendo esta materia prima en el principal yacimiento de cromo explotado por la industria minera. La crocoíta, que es la base de otra explotación minera de cromo, es, por su parte, poco empleada en realidad.
Conviene señalar que la fórmula bruta de óxido mixto FeO.Cr2O3 no describe correctamente la composición de la cromita, principal mineral de cromo. En efecto, el coeficiente estequiométrico de Cr/Fe, del orden de 2, puede fácilmente disminuir hasta un umbral de viabilidad de 1/5. Esto requiere por tanto una separación gravimétrica, a menudo efectuada en parte manualmente.
Aproximadamente la mitad de la producción mundial de cromita proviene de Sudáfrica. Sin embargo, otros países como Rusia, Turquía, Kazajistán, India, Zimbabue, Albania, Finlandia y Madagascar son también proveedores importantes. Los yacimientos de cromita son significativos, pero encontrados geográficamente, con una fuerte concentración, en Sudáfrica (aproximadamente 70%), en Kazajistán y en Rusia (aproximadamente 20% para los dos), pero también en Turquía, en Irán, en Estados Unidos, en Filipinas y en Finlandia.
La cromita se utiliza para la producción de diversos hierros cromados FeCr, que varían en términos de pureza, caracterizados por su concentración en carbono C residual y su porcentaje en cromo Cr, que va de 52% a 75% en masa. Para obtener estos ferrocromos, es necesario calentar el mineral purificado de hierro cromado, que posee generalmente como máximo 40% en masa de Cr2O3, en presencia de carbono, a una temperatura comprendida entre 1.500 y 1.600°C. Los adyuvantes, que son a base de caliza y de cuarcita, se utilizan para reducir los niveles de temperaturas requeridas.
FeO.Cr2O3 sólido mineral cromita de hierro + 4 C carbón → 2 Cr + Fe masa sólida inseparable de ferrocromo + 4 CO gas monóxido de carbono
En general, se pueden distinguir al menos tres tipos de hierro cromado procedentes de diversos métodos:
Este sólido cristalino metálico es de color blanco con matices azulados, con un brillo resplandeciente, pudiendo tomar un tono gris acero-plateado, gris azulado, gris blanco o blanco azulado. Es duro y no se oxida al aire, mostrando una densidad de aproximadamente 7,1. El cromo forma una red metálica cúbica centrada, con átomos que generan un “mar de Fermi” en interacción con los electrones de valencia no ligados. En esta configuración, el radio del átomo de Bohr es de aproximadamente 1,249 Å y los cristales tienen una forma de figura geométrica de ocho caras regulares. Aunque el cromo metálico es tan firme como el corindón, es sin embargo deformable, pero alteraciones dispersas en su composición pueden hacerlo frágil.
La presencia de alteraciones a baja concentración hace que su superficie sea firme, pero también frágil. Sin embargo, un pulido permite producir una superficie brillante y tenaz.
El cromo tiene una capacidad de conducción eléctrica de aproximadamente 11% IACS en comparación con el cobre natural. También posee un magnetismo a una temperatura de -15°C.
Su temperatura de fusión se sitúa alrededor de 1.905°C, mientras que su punto de ebullición es superior a 2.670°C.
Cuando se calienta a alta temperatura, el cromo elemental sufre una oxidación para formar sesquióxido de cromo Cr2O3 verde, que se considera como el óxido de cromo más equilibrado.
2 Cr cromo metal calentado al rojo al aire + 3/2 O2 → Cr2O3 sólido
El cromo es un metal que posee un color plateado y no sufre oxidación a temperatura ambiente cuando está expuesto al aire. Además, es equilibrado en presencia de agua. Sin embargo, los datos termodinámicos muestran que el cromo en su forma metálica es un reductor eficaz. Este comportamiento reductor se observa más fácilmente cuando está en forma de polvo ultrafino, ya que reacciona con el oxígeno. Cuando el metal está en su forma sólida, está preservado por una fina capa de Cr2O3, una película protectora obtenida por una oxidación lenta. Esta película es prácticamente transparente y puede ser creada exponiendo el metal a ácido nítrico o a agentes oxidantes fuertes. Ofrece una seguridad eficaz contra los ácidos diluidos preservando el sustrato metálico.
El cromo, ya sea en forma de metal o de capa de pasivación, es altamente resistente a la corrosión y al empañamiento, incluso en caso de exposición a condiciones químicas peligrosas y a temperaturas elevadas. Es por esta razón que la galvanoplastia de cromo es un revestimiento protector adecuado para los diferentes tipos de aceros y de metales. Además de su papel de protección, el chapado de cromo también es apreciado por su valor estético.
El metal cromo es soluble en los ácidos halogenohídricos, como el ácido clorhídrico, el ácido bromhídrico y el ácido fluorhídrico, pero se disemina poco a poco en el ácido sulfúrico. En cambio, el ácido nítrico y el agua regia, que son ácidos reductores, así como las soluciones básicas no reaccionan con el cromo. Esto es especialmente el caso para tiempos de exposición breves a baja temperatura. Esto se debe a que las bases fuertes convierten progresivamente el cromo en iones cromitos, que pueden ser presentados en forma de CrO2−, o incluso de Cr(OH)4−, en forma dihidratada.
En general, el cromo metálico oxidante tiene una reacción con la mayoría de los elementos no metálicos a alta temperatura. Cuando está expuesto a la emanación de cloro, se consume fácilmente produciendo un depósito de cloruro de cromo violeta.
Es posible utilizar métodos tradicionales para extraer el óxido de hierro del mineral FeO.Cr2O3 a fin de purificarlo. En efecto, el cromato de potasio se disuelve fácilmente en agua mientras que el sesquióxido de hierro permanece insoluble.
2 FeO.Cr2O3 mineral seleccionado en crisol + 4 K2CO3 potasa de los antiguos, calentamiento al aire a altas temperaturas → 4 K2CrO3 sólido cromato de potasio + Fe2O3 sólido óxido de hierro + 3 CO gas + CO2 gas
Es simple disociar los compuestos oxigenados del cromo y del hierro en presencia de agua. El cromato de potasio se recupera después de la filtración de la suspensión ulterior y secado de la solución. Luego, se calienta a temperaturas elevadas con carbón activo o previamente saneado.
4 K2CrO3 sólido seco + 2 C carbón activo → K2CO3 sólido cromato de potasio + 2 Cr2O3 sólido puro + K2O sólido óxido de potasio + 2 CO gas
El sesquióxido de cromo clarificado en presencia de aluminio o de silicio se calienta. Esta reacción, llamada aluminotermia, permite la producción de cromo con fines comerciales.
Cr2O3 sólido polvo verde + 2 Al polvo metálico → 2 Cr0 cromo metal + Al2O3 alúmina con ΔH = -536,7 kJ/mol
En los años 1990, en Alemania, un proceso térmico por lotes fue puesto en marcha para producir cromo metal. Este procedimiento requería 1.593 kg de óxido de cromo(III) purificado, 578 kg de grava metálica de aluminio, 137 kg de cal y 11 kg de nitrato de calcio. Estos últimos ingredientes servían como agente de fusión y catalizador para la reacción que desprende calor. El cromo metal obtenido era bombeado al vacío para alcanzar una pureza comprendida entre 99% y 99,3% en masa, con trazas de aluminio y de cal.
El cromo también se obtiene comercialmente por magnesiotermia:
Cr2O3 sólido + 3 Mg cinta metálica → 2 Cr cromo metal + 3 MgO alúmina con ΔH =- kJ/mol
En un laboratorio, el técnico puede utilizar la oxidación de aluminio en polvo o, preferentemente, de cinta de metal magnesio.
El cromo también puede ponerse en forma de aleación reduciendo cromitas clarificadas previamente con carbono en un horno eléctrico. Además, el método electrolítico, que utiliza electrolitos que contienen Cr(III) o Cr(IV) en relación con cátodos de cobre o de acero inoxidable y ánodos de plomo o de aceros especiales, es una técnica que consume mucha energía, necesitando 75 kWh/kg de cromo metálico, pero que permite producir un metal refinado, pudiendo alcanzar una pureza de 99,95% en masa.
El cromo, como metal industrial, se produce generalmente en forma de polvo bruto. Sin embargo, el dominio de la tecnología de los polvos permite comprimirlo al vacío, o producir formas consolidadas por unificación en un horno de arco.
El cromo es un elemento crucial en la producción de aceros inoxidables como el 18/8, que contiene 18% de cromo y 8% de níquel. Se añade en forma de hierro cromado para reforzar las propiedades de las aleaciones de hierro. En efecto, mejora la tenacidad contra los contaminantes de la atmósfera así como a los productos químicos más comunes.
Examinando las micro-configuraciones del acero, se puede constatar que el cromo, que se considera un elemento alfágeno, tiene una fuerte adherencia para el carbono. Esta afinidad conduce a la estructuración de la ferrita e intensifica la templabilidad. Actúa de la misma manera que otros elementos como el titanio, el molibdeno, el silicio, el tungsteno, el vanadio y el aluminio. Favorece la elaboración de diversos carburos como el Cr23C6, el Cr3C2 y el Cr7C3, que son más firmes que la cementita. Por consiguiente, mejora la solidez y la resistencia al desgaste, sin amplificar la fragilidad del acero. El uso de aceros al cromo para los rieles, sustituyendo el hierro simple o el acero ordinario, fue un descubrimiento importante en la historia de las vías férreas.
Los aceros que contienen una pequeña cantidad de aleación tienen un porcentaje en cromo que va de 0,4% a 3% en masa. En cambio, una tasa elevada en cromo de más de 20% en masa es necesaria para producir aceros super ferríticos particulares. Los aceros presentan estructuras variadas según su composición media en cromo. Por ejemplo:
El cromo, utilizado como un elemento de adición, confiere una gran resistencia a numerosas aleaciones, distintas de los aceros especiales o inoxidables. Puede ser asociado a numerosos metales como el níquel, el cobalto y el aluminio. Las resistencias eléctricas están fabricadas a partir de una aleación de níquel y de cromo (NiCr).
Existen diferentes tipos de revestimientos multicapa para proteger la superficie de un metal contra la degradación. Difieren de las aleaciones de hierro especiales que tienen una resistencia a la alteración a temperaturas elevadas hasta 1.000°C. Entre otros, un revestimiento compuesto de capas de cobre, níquel y cromo puede ser utilizado. Cuando el cromo se aplica sobre la capa externa, confiere propiedades anti-degradación y anti-abrasión al objeto metálico.
El cromo puede presentar diferentes estados de oxidación que se extienden de -II a VI. Los derivados del cromo más comunes son el +2 o II, el +3 o III, y el +6 o VI. Sin embargo, el estado de oxidación más equilibrado y más significativo es el +3, también llamado cromo trivalente, ya que da lugar a elementos anfóteros. Los estados de oxidación +4 o IV y +5 o V son poco frecuentes para el cromo. Los elementos que tienen una valencia +6 se consideran como oxidantes intensos y como ácidos. En el lado opuesto, el cromo en grado de oxidación +2 tiene un carácter de agente reductor, lo que hace que sus derivados sean básicos y reductores. En consecuencia, la acidez se incrementa en función del estado de valencia del cromo.
Además del cuerpo simple, el estado 0 del cromo puede ser observado en el cromo carbonilo Cr(CO)6, que puede vaporizarse bajo baja presión y que se disuelve en los disolventes orgánicos.
El grado de oxidación +1 es raro y generalmente solo está equilibrado como un agregado, como el cromo tri-dipiridilo.
El ion de cromo azul, Cr2+, es altamente reductor e inestable. Se sustituye inmediatamente en cromo trivalente. Aunque los elementos iónicos cromosos son apreciados, son agentes reductores potentes en presencia de agua y son fácilmente oxidados en Cr3+ en presencia de oxígeno. Por otra parte, el poder reductor de los cromos iónicos en presencia de agua puede ser confirmado por la reducción de los cationes cromo utilizando zinc metal, siendo la cantidad de potencial necesario un indicador de la propiedad de reducción de los iones cromo.
Cr3+ iones crómicos en medio acuoso + e− → Cr2+ iones cromosos con ε0 = – 0,41 V
Las soluciones de iones crómicos tienen una reacción inmediata y completa con el oxígeno. Por consiguiente, esta práctica es común para irradiar totalmente o en gran parte la presencia de dioxígeno en sustancias gaseosas, incluso a baja concentración.
Sin embargo, los compuestos de coordinación formados con Cr2+ pueden a veces ser mucho más estables.
Los compuestos de cromo con un estado de oxidación de +2 presentan una ligera ionización. El hidróxido de cromo (II) Cr(OH)2 presenta propiedades alcalinas.
El catión Cr3+ es de color verde o violeta en presencia de agua a temperatura ambiente, y puede formar el compuesto Cr(H2O)63+ que muestra una buena estabilidad en solución ácida. Este compuesto es el equivalente de los iones alumínicos Al3+ y férricos Fe3+. El ion hexahidratado Cr(H2O)63+ se encuentra en numerosos compuestos químicos, como los complejos Cr(NH3)63+, CrF63−, CrCl63−, CrCN63−, Cr(C2O4)3−, Cr(C4H4O6)3−, Cr(EDTA)3− y Cr(CH3COO)6)(OH)2+. Sin embargo, este catión complejo se degrada al calentarse. Los compuestos del tipo amina Cr(NH3)63+ e hidroxi-acetilos Cr(CH3COO)6)(OH)2+ son destruidos en ebullición y dan entonces el trihidróxido de cromo Cr(OH)3.
En medio básico, el ion cromo trivalente Cr3+ sufre simplemente una oxidación en cromos catiónicos de valencia +6 Cr(VI).
El Cr2O3, u óxido de cromo(III), también llamado óxido cromoso o sesquióxido de cromo, tiene un color verde y posee una propiedad anfótera, siendo más alcalino. Esta sustancia puede ser obtenida por la degradación térmica del dicromato de amonio, vía una técnica llamada “volcán”, basada en emisiones gaseosas.
(NH4)2Cr2O7 sólido → N2 gas dinitrógeno + 4 H2O vapor de agua + Cr2O3 sólido
Se puede decir también que el hidróxido de cromo (II) Cr(OH)3 posee propiedades anfóteras. Se trata de un sólido que resulta de la reacción completa del ion crómico por un hidróxido básico. El producto de solubilidad pKs es de aproximadamente 30.
Cr3+ acuoso + 3 OH− acuoso → Cr(OH)3 precipitado gris-verde
Se observa una disolución en presencia de exceso de iones hidróxido, lo que conduce a la liberación de los aniones cromitos en un entorno alcalino.
Cr(OH)3 precipitado sólido + OH− aq en exceso → CrO2− iones cromitos verdes + 2 H2O
El calentamiento de los iones cromosos a alta temperatura conduce a la recuperación completa de Cr(OH)3, lo que permite diferenciar los cationes Cr3+ de los cationes Al3+.
Las sustancias que contienen cromo(VI), compuestos covalentes muy oxidantes, incluyen los “cromatos” y los “dicromatos”. El ion cromato CrO42- tiene una configuración tetraédrica, es de color amarillo y permanece estable en medio básico. En cambio, el ion bicromato Cr2O72- es de color naranja y perfectamente equilibrado en medio ácido.
El CrO3, trióxido de cromo, es un compuesto muy ácido.
CrO3 sólido + 2 NaOH acuoso solución alcalina de sosa → 2 Na+ ion sodio + CrO42− ion cromato + 3 H2O agua
El ácido crómico H2CrO4 es muy potente. El ion cromato en solución tiende a agregarse a medida que el pH baja, lo que conlleva la formación de iso-poli-ácidos sucesivos como Cr2O72−, Cr3O102−, Cr4O132−, etc. Los policromatos, conocidos por la fórmula bruta CrnO3n+12 ― con n superior a 2, son de un color rojo vivo.
Se puede obtener oxihalogenuro de cromo, como el cloruro de cromilo CrO2Cl2, sin tener que recurrir a una cloración directa por el gas dicloro. Este método implica la solubilización del trióxido de cromo en ácidos potentes, como el ácido clorhídrico HCl, y la reacción de esta mezcla con dicromatos en presencia de ácido sulfúrico concentrado. Este método se usa comúnmente para demostrar la trazabilidad de aniones cloruros. El cloruro de cromilo obtenido es un líquido rojo oscuro.
Hay una gran diversidad de variedades de cromo con diferentes estados de oxidación y estructuras de coordinación. Los compuestos más importantes incluyen:
Es posible identificar cualitativamente la presencia de cromo produciendo una tintura verde con perlas de bórax manchadas por una materia que contiene cromo o cromo oxidado, que se disuelve en la fase boratada fusionada a alta temperatura. Para una identificación cuantitativa, basta con precipitar el sesquióxido de cromo o el cromato de bario, lo que permite un pesaje preciso.
El ion Cr3+ está clasificado en el grupo III, o grupo del sulfuro de amonio NH4S, formando parte del subgrupo que cristaliza en medio amoniacal. Otros cationes pertenecientes a este subgrupo son Be3+, Al3+, Fe3+, UO23+, ZnO23+, TiO23+, Th4+, Ce3+ y Ce4+.
El cromo metal se emplea de diversas maneras. Para producir metales específicos como los aceros inoxidables o aquellos que contienen cromo y níquel, se utiliza habitualmente el ferrocromo. Este último actúa como un material de transición y es considerado como un elemento de referencia estándar en este campo.
El cromo es un elemento comúnmente utilizado en metalurgia para crear mezclas metálicas sólidas y robustas. Además, está presente en el aluminio anodizado.
El proceso de chapado electrolítico con cromo se utiliza para reforzar la invulnerabilidad a la corrosión de un objeto metálico, dándole al mismo tiempo un acabado brillante. Regularmente, el metal a tratar se recubre de níquel. Este método consiste en depositar una película de metal delicado protector utilizando una solución de ácido crómico electrolizada en un medio de ácido sulfúrico. Esta capa de cromo es densa, con un espesor de aproximadamente 0,3 μm.
Desde el 21 de septiembre de 2017, el uso de Cromo(VI) para el proceso de cromado requiere una autorización otorgada por la Unión Europea.
A finales de los años 1990, aproximadamente la mitad de los usos en masa del cromo estaban dedicados a aplicaciones en metalurgia y siderurgia, incluyendo especialmente el tratamiento anticorrosión. Las tintorerías al cromo, como las tinturas para vidrios y cerámicas, representaban aproximadamente el 25% del uso en masa. El tratamiento del cuero, que a menudo se descuida, utilizaba cerca del 15% del cromo, mientras que la transformación química catalizada empleaba aproximadamente el 5%. En cambio, el uso de cromo en los laboratorios era mínimo.
Los cromatos y los óxidos son comúnmente empleados como tinturas constantes en los revestimientos y los pigmentos. La tintura amarilla brillante, llamada cromo amarillo (PbCrO4), se utiliza desde principios del siglo XIX en los revestimientos. El cromato de plomo, que era apreciado por su color amarillo vivo denso e insensible a la luz, ya era utilizado como tinte en esa época. Permitía obtener tonos que iban del amarillo verde al amarillo anaranjado, pero era nocivo.
Es común utilizar ciertas sustancias cristalinas y óxidos de cromo, como el Cr2O3, para dar un toque verde a diversas cerámicas vidriadas y al cristal. Un ejemplo de uso del óxido de cromo Cr2O3 es el “cromo verde” que se utiliza frecuentemente como tintura en la pintura vitrificable.
Los alumbres de cromo tienen por uso ser agentes de fijación y curtientes en el tratamiento de los cueros.
El cromo y algunos de sus derivados son agentes catalíticos. Pueden así ser utilizados en la hidrogenólisis o incluso en forma tricarbonilada como sustituyente activante de un núcleo aromático para permitir diversas síntesis químicas.
El dicromato de potasio es un reactivo oxidante fuerte que se utiliza en química analítica. También se utiliza en fase ácida para el enjuague de los equipos de vidrio de laboratorio, con el fin de eliminar todos los residuos nocivos.
En el campo médico, puede ser útil en el tratamiento contra la diabetes, pero esto parece litigioso.
El cromo trivalente es un microelemento indispensable para el organismo humano, necesario para la transformación del azúcar. A dosis baja, juega un papel clave en la regulación del nivel de azúcar en el cuerpo ayudando a la insulina a cumplir su función. Si el cuerpo carece de cromo, esto puede alterar la capacidad de la insulina para normalizar la glucemia.
A diferencia de otros microelementos, el cromo no ha sido identificado en una proteína que posea una actividad biológica conocida. Esto explica en parte por qué la forma en que interviene en la estabilización del azúcar en el organismo sigue siendo enigmática.
Las sustancias orgánicas que contienen cromo(III) son relativamente estables y menos reactivas que los compuestos de los metales del grupo “d” del mismo período (como el manganeso, el hierro, el cobalto, el níquel y el cobre). En consecuencia, tienden a estar menos implicados en procesos metabólicos que son, básicamente, reacciones reversibles.
Los compuestos químicos derivados del cromo son altamente peligrosos y, a concentraciones elevadas, pueden provocar rápidamente úlceras y otros efectos nocivos para la salud.
Los efectos tóxicos del cromo dependen en gran medida de su estructura química (como las partículas, las nanopartículas, los iones, los óxidos, los hidróxidos, la valencia, etc.). En particular, está establecido que el ion cromo VI, Cr6+ (también llamado bicromato o cromato), es un carcinógeno comprobado.
El cromo tiene la capacidad de acumularse en diversos organismos, especialmente las plantas alimenticias cuando está presente en el agua de riego. En estas situaciones, puede ser considerado como una sustancia tóxica para los alimentos que puede dañar la salud. También puede concentrarse en la red alimentaria (o red trófica).
El cromo es considerado un metal nocivo que puede encontrarse en diversos residuos de producción, sedimentos y residuos de incineración. A fin de tratar este problema, se buscan soluciones de inertización para garantizar una durabilidad máxima, como la incorporación del cromo en matrices de cemento.
Su fluctuación está influenciada por numerosos factores, como las condiciones ambientales y los hábitos alimenticios.
En 2018, el “Volet périnatal” del programa nacional de biovigilancia en Francia presentó un estudio sobre la exposición de las mujeres embarazadas al cromo (así como a otros 12 elementos metálicos o semimetálicos y a algunos contaminantes orgánicos). Este estudio realizado sobre 4.145 mujeres embarazadas (Cohorte Elfe) permitió evaluar la exposición al cromo.
Los resultados fueron obtenidos a partir de las dosificaciones urinarias efectuadas en 990 mujeres en estado de embarazo que se presentaron en la maternidad en Francia en 2011 (excluyendo Córcega y los TOM). Mostraron que el cromo está muy extendido en el ecosistema y que estaba presente en el 96% de las muestras urinarias analizadas (con una media geométrica de 0,30 μg/L y 0,41 μg/g de creatinina). El nivel de cromo presente en la orina de las mujeres en estado de embarazo (que es más elevado que la media general) es casi idéntico al observado en un estudio similar realizado en Australia.
Los investigadores de esta investigación emitieron la hipótesis de que esto podría deberse a cambios metabólicos durante la gestación, que aumentarían la eliminación del cromo en la orina en las mujeres embarazadas. Los factores responsables de esta contaminación por cromo no han sido identificados.
Aproximadamente 15 millones de toneladas de mineral de cromo fueron extraídas en 2000, produciendo aproximadamente 4 millones de toneladas de cromo-ferroso con un valor comercial de 2.500 millones de dólares.
A principios de los años 2000, Sudáfrica era el primer país productor de cromo metálico.
Según los datos de las aduanas francesas de 2014, Francia importó una cantidad neta de cromo a un precio medio por tonelada de 350 €.
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