- Característiques i propietats
- Estructura química de l'crom
- Nombre d'oxidació
- Cr (-2, -1 i 0)
- Cr (I) i Cr (II)
- Cr (III)
- Cr (IV) i Cr (V)
- Cr (VI): el parell cromat-dicromat
- Usos de l'crom
- Com colorant o pigments
- Al cromat o en la metal·lúrgia
- nutricionals
- On es troba?
- referències
El crom (Cr) és un element metàl·lic de el grup 6 (VIB) de la taula periòdica. Anualment es produeixen tones d'aquest metall mitjançant la seva extracció de l'mineral cromita de ferro o de magnesi (FeCr 2 O 4, MgCr 2 O 4), els quals es redueixen amb carbó per obtenir el metall. És molt reactiu, i només en condicions molt reductores es troba en la seva forma pura.
El seu nom deriva de la paraula grega 'chroma', que significa color. Se li va concedir aquest nom arran dels múltiples i intensos colors que exhibeixen els compostos de crom, ja siguin inorgànics o orgànics; des sòlids o solucions negres, fins grogues, ataronjades, verds, violetes, blaves i vermelles.
Cocodril de crom. Silver Crocodile Chrome Metall Model Alligator. Font: Maxpixel
No obstant això, el color de l'crom metàl·lic i els seus carburs són grisencs platejats. Aquesta característica s'aprofita en la tècnica de cromat per donar a moltes estructures centelleigs platejats (com els que s'observen en el cocodril de la imatge superior). Així, "banyant amb crom" a les peces se'ls donen llustre i una gran resistència enfront de la corrosió.
El crom en solució reacciona ràpidament amb l'oxigen de l'aire per formar òxids. Depenent de l'pH i de les condicions oxidatives de l'mig pot adquirir diferents números d'oxidació, sent el (III) (Cr 3+) el més estable de tots. En conseqüència, l'òxid de crom (III) (Cr 2 O 3) de color verd és el més estable dels seus òxids.
Aquests òxids poden interaccionar amb altres metalls de l'entorn, originant, per exemple, el pigment plom vermell siberià (PbCrO 4). Aquest pigment és de color groc-ataronjat o vermell (d'acord al seu alcalinitat), ia partir d'ell el científic francès Louis Nicolas Vauquelin va aïllar el coure metàl·lic, raó per la qual és adjudicat com el seu descobridor.
Els seus minerals i òxids, així com una porció diminuta de coure metàl·lic fan que aquest element ocupi el número 22 dels més abundants de l'escorça terrestre.
La química de l'crom és molt diversa a causa que pot formar enllaços amb gairebé tota la taula periòdica sencera. Cadascun dels seus compostos exhibeix colors que depenen de l'nombre d'oxidació, així com de les espècies que interaccionen amb ell. Així mateix, forma enllaços amb el carboni, intervenint en un gran nombre de compostos organometàl·lics.
Característiques i propietats
El crom és un metall platejat en la seva forma pura, amb un nombre atòmic de 24 i un pes molecular d'aproximadament 52 g / mol (52 Cr, el seu isòtop més estable).
Atès seus forts enllaços metàl·lics, presenta punts de fusió (1907 ° C) i ebullició (2671 ºC) alts. Així mateix, la seva estructura cristal·lina fa d'ell un metall molt dens (7.19 g / ml).
No reacciona amb l'aigua per formar hidròxids, però sí amb els àcids. S'oxida amb l'oxigen de l'aire produint generalment òxid cròmic, el qual és un pigment verd molt utilitzat.
Aquestes capes d'òxid creen el que es coneix com passivació, protegint el metall de posteriors corrosions, ja que l'oxigen no pot penetrar al si metàl·lic.
La seva configuració electrònica és 4s 1 3d 5, amb tots els electrons desaparellats, i per tant, exhibeix propietats paramagnètiques. No obstant això, l'aparellament dels espins electrònics pot passar si se sotmet el metall a baixes temperatures, adquirint altres propietats com el antiferromagnetismo.
Estructura química de l'crom
By Original PNGs by Daniel Mayer, DrBob, Traced in Inkscape by User: Stannered (Crystal stucture), via Wikimedia Commons
Quina és l'estructura de l'metall crom? En la seva forma pura, el crom adopta una estructura cristal·lina cúbica centrada en el cos (cc o bcc, per les sigles en anglès). Això vol dir que l'àtom de crom s'ubica al centre d'un cub, les arestes són ocupades per altres cromos (com en la imatge superior).
Aquesta estructura és responsable que el crom posseeixi alts punts de fusió i d'ebullició, així com una gran duresa. Els àtoms de coure solapen les seves orbitals syd per formar bandes de conducció d'acord a la teoria de bandes.
Així, les dues bandes es troben plenes a la meitat. Per què? Perquè la seva configuració electrònica és 4s 1 3d 5 i com l'orbital s pot albergar dos electrons, i els orbitals d deu. Llavors, només la meitat de les bandes formades pels seus solapaments es troben ocupades pels electrons.
Amb aquestes dues perspectives -la estructura cristal·lina i l'enllaç metàl·lic-, poden explicar-se en teoria moltes de les propietats físiques d'aquest metall. No obstant això, cap de les dues explica per què el crom pot tenir diversos estats o números d'oxidació.
Per això caldria una profunda comprensió de l'estabilitat de l'àtom respecte als espins electrònics.
Nombre d'oxidació
A causa de que la configuració electrònica de l'crom és 4s 1 3d 5 pot guanyar fins a un o dos electrons (Cr 1- i Cr 2-), o anar perdent per adquirir diferents números d'oxidació.
Així, si el crom perd un electró, quedaria com 4s 0 3d 5; si perd tres, 4s 0 3d març; i si els perd tots,, o el que és igual, seria isoelectrónico a l'argó.
El crom no perd ni guanya electrons per mer capritx: ha d'existir una espècie que els done o els accepti per anar passant d'un nombre d'oxidació a un altre.
El crom té els següents nombres d'oxidació: -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 i +6. D'ells el +3, Cr 3+, és el més estable i per tant predominant de tots; seguit de l'+ 6, Cr 6+.
Cr (-2, -1 i 0)
És molt improbable que el crom guanyi electrons, pel fet que és un metall, i per tant la seva naturalesa és donar-los. No obstant això, pot coordinar-se amb lligands, és a dir, molècules que interaccionen amb el centre metàl·lic mitjançant un enllaç datiu.
Un dels més coneguts és el monòxid de carboni (CO), el qual forma el compost hexacarbonilo de crom.
Aquest compost té fórmula molecular Cr (CO) 6, i atès que els lligands són neutres i no aporten cap càrrega, llavors el Cr presenta un nombre d'oxidació de 0.
També això pot observar-se en altres compostos organometàl·lics com el bis (benzè) crom. En aquest últim el crom es troba envoltat de dos anells benzènics en una estructura molecular de tipus sandvitx:
By Ben Mills, from Wikimedia Commons
D'aquests dos compostos organometàl·lics poden sorgir molts altres de Cr (0).
S'han trobat sals on interaccionen amb cations sodis, el que implica que el Cr hagi de posseir un nombre d'oxidació negatiu per atreure càrregues positives: Cr (-2), Na 2 i Cr (-1), Na 2.
Cr (I) i Cr (II)
El Cr (I) o Cr 1+ es produeix per l'oxidació dels compostos organometàl·lics recentment descrits. Això s'aconsegueix mitjançant lligands oxidants, com el CN o el NO, formant així, per exemple, el compost K 3.
Aquí el fet d'haver tres cations K + implica que el complex de crom té tres càrregues negatives; així mateix el lligant CN - aporta 5 càrregues negatives, de manera que entre el Cr i el NO han de sumar dues càrregues positives (-5 + 2 = -3).
Si el NO és neutre, llavors es tracta de Cr (II), però si té càrrega positiva (NO +), és en aquest cas Cr (I).
D'altra banda, els compostos de Cr (II) són més abundants, trobant-se entre ells els següents: clorur de crom (II) (CrCl 2), acetat cromoso (Cr 2 (O 2 CCH 3) abril), òxid de crom (II) (CrO), sulfur de crom (II) (CRS), i altres més.
Cr (III)
De tots és el de major estabilitat, ja que és de fet el producte de moltes reaccions oxidant dels ions cromats. Potser la seva estabilitat es degui a la seva configuració electrònica d 3, en la qual tres electrons ocupen tres orbitals d de menor energia enfront dels altres dos restants més energètics (desdoblament d'orbitals d).
El compost més representatiu d'aquest número d'oxidació és l'òxid de crom (III) (Cr 2 O 3). Depenent dels lligands que es coordinin a ell, el complex exhibirà un color o un altre. Exemples d'aquests compostos són: Cl, Cr (OH) 3, CRF 3, 3+, etc.
Tot i que la fórmula química no ho evidencia a primera vista, el crom sol tenir una esfera de coordinació octaèdrica en els seus complexos; és a dir, se situa al centre d'un octaedre en on els seus vèrtexs es posicions dels lligands (sis en total).
Cr (IV) i Cr (V)
Els compostos on participa el Cr 5+ són molt pocs, a causa de la inestabilitat electrònica del mateix àtom, a més que s'oxida fàcilment a Cr 6+, molt més estable a l'ésser isoelectrónico respecte a el gas noble argó.
No obstant això, els compostos de Cr (V) poden sintetitzar sota certes condicions, com una alta pressió. Així mateix, solen descompondre a temperatures moderades, el que impossibilita les seves possibles aplicacions al no posseir resistència tèrmica. Alguns d'ells són: CRF 5 i K 3 (l'O 2 2- és l'anió peròxid).
D'altra banda el Cr 4+ és relativament més estable, podent-se sintetitzar els seus compostos halogenats: CRF 4, CrCl 4 i CrBr 4. No obstant això, també són susceptibles a descompondre mitjançant reaccions redox per produir àtoms de crom amb millors números d'oxidació (com el +3 o el +6).
Cr (VI): el parell cromat-dicromat
2 2- + 2H + (Groc) => 2- + H 2 O (Ataronjat)
L'equació anterior correspon a la dimerització àcida de dos ions cromats per produir dicromat. La variació de l'pH provoca un canvi en les interaccions entorn a centre metàl·lic de Cr 6+, evidenciant així mateix en el color de la solució (de groc a ataronjat o viceversa). El dicromat consisteix en un pont O 3 CrO-CrO 3.
Els compostos de Cr (VI) tenen les característiques de ser perjudicials i fins i tot cancerígens per al cos humà i els animals.
Com? Estudis sostenen que els ions CrO 4 2- creuen les membranes cel·lulars per acció de les proteïnes que transporten sulfats (tots dos ions de fet tenen mides similars).
Els agents reductors dins de les cèl·lules redueixen el Cr (VI) a Cr (III), el qual s'acumula a l'coordinar-irreversiblement a llocs específics de les macromolècules (com la de l'ADN).
Contaminada la cèl·lula per un excés de l'crom, aquest no pot sortir a causa de la manca de mecanisme que el transport de retorn per les membranes.
Usos de l'crom
Com colorant o pigments
El crom presenta una àmplia gamma d'aplicacions, des de colorant per a diferents tipus de teles, fins protector que embelleix les peces metàl·liques en el que es coneix com cromat, el qual pot fer-se amb el metall pur, o amb compostos de Cr (III) o Cr (VI).
El fluorur cròmic (CRF 3), per exemple, s'utilitza com a colorant per als draps de llana; el sulfat cròmic (Cr 2 (SO 4) 3), es destina per pintar esmalts, ceràmiques, pintures, tintes, varnices, i també serveix per cromar els metalls; i l'òxid cròmic (Cr 2 O 3) també troba ús on es requereixi el seu atractiu color verd.
Per tant, qualsevol mineral de crom amb colors intensos pot estar destinat per a tenyir una estructura, però després d'això sorgeix el fet de si aquests compostos són perillosos o no per al medi ambient o per a la salut dels individus.
De fet, les seves propietats verinoses s'aprofiten per conservar la fusta i altres superfícies de l'atac d'insectes.
Al cromat o en la metal·lúrgia
Així mateix s'agreguen quantitats petites de crom a l'acer per enfortir-lo davant l'oxidació i per millor la seva brillantor. Això es deu al fet que és capaç de formar carburs grisencs (Cr 3 C 2) molt resistents a l'hora de reaccionar amb l'oxigen de l'aire.
A causa que el crom pot polir-se fins a obtenir-superfícies brillants, els cromats presenten llavors dissenys i colors platejats com una alternativa més econòmica per a aquests fins.
nutricionals
Alguns debaten si pot considerar-se el crom com un element essencial, és a dir, indispensable en la dieta diària. Està present en alguns aliments en molt petites concentracions, com les fulles verdes i els tomàquets.
Així mateix, hi ha suplements proteics que regulen l'activitat de la insulina i afavoreixen el creixement muscular, com és el cas de l'polinicotinato de crom.
On es troba?
Font: Pixabay
El crom es troba en una varietat gran de minerals i gemmes com els robins i les maragdes. El principal mineral d'on s'extreu el crom és la cromita (MCR 2 O 4), on M pot ser qualsevol altre metall amb el qual estigui associat l'òxid de crom. Aquestes mines abunden a Sud-àfrica, a l'Índia, Turquia, Finlàndia, Brasil i altres països.
Cada font té un o més variants de cromita. D'aquesta manera, per cada M (Fe, Mg, Mn, Zn, etc.) sorgeix un mineral de crom diferent.
Per extreure el metall cal reduir el mineral, és a dir, fer que el centre metàl·lic de crom guanyi electrons per acció d'un agent reductor. Això es fa amb carboni o alumini:
FeCr 2 O 4 + 4C => Fe + 2Cr + 4CO
Així mateix, es troba la cromita (PbCrO 4).
En general, en qualsevol mineral on l'ió Cr 3+ pugui substituir el A l' 3+, tots dos amb radis iònics lleugerament similars, constitueix una impuresa que resulta en una altra font natural d'aquest sorprenent, però nociu, metall.
referències
- Tenenbaum E. Chromium. Pres de: chemistry.pomona.edu
- Wikipedia. (2018). Chromium. Pres de: en.wikipedia.org
- Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (06 de abril del 2018). What Is the Difference Between Chrome and Chromium? Pres de: thoughtco.com
- NV Mandich. (1995). Chemistry of Chromium.. Pres de: citeseerx.ist.psu.edu
- Chemistry LibreTexts. Chemistry of Chromium. Pres de: chem.libretexts.org
- Saul 1. Shupack. (1991). The Chemistry of Chromium and Some Resulting Analytical Problems. Revisat de: ncbi.nlm.nih.gov
- Advameg, Inc (2018). Chromium. Pres de: chemistryexplained.com