Chrom: Element, Eigenschaften und Verwendungen
Beschreibung
Chrom ist ein chemisches Element mit einzigartigen Eigenschaften, die es für verschiedene industrielle Anwendungen unverzichtbar machen, von der Herstellung von rostfreiem Stahl bis zu Schutzbeschichtungen.
Einführung in das Element
Chrom (Cr) ist ein Übergangsmetall und gehört zur Gruppe der 6 Elemente im Periodensystem. Es hat eine Ordnungszahl von 24 und ist für seinen brillanten Metallglanz und seine Härte bekannt. In der Natur kommt Chrom vor allem als Bestandteil von Mineralien wie Chromit vor. Entdeckt wurde es erstmals 1797 von dem französischen Chemiker Louis-Nicolas Vauquelin. Die bemerkenswerteste Eigenschaft von Chrom ist seine hohe Beständigkeit gegen Anlaufen und Korrosion, wodurch es in industriellen und gewerblichen Anwendungen sehr geschätzt wird.
Chemische Eigenschaften Beschreibung
Chrom weist eine breite Palette chemischer Eigenschaften auf, die zu seiner Nützlichkeit in verschiedenen Anwendungen beitragen.
- Oxidationsstufen: Chrom kann in mehreren Oxidationsstufen vorkommen, die von -2 bis +6 reichen. Die stabilsten und häufigsten Oxidationsstufen sind +2, +3 und +6.
- Reaktivität: Chrom reagiert mit Luftsauerstoff und bildet eine schützende Oxidschicht, die weitere Korrosion verhindert. Es reagiert auch mit Nichtmetallen, wie Schwefel und Halogenen, und bildet dabei verschiedene Verbindungen.
- Verhalten gegenüber Säuren und Basen: Chrom(III)-oxid (Cr₂O₃) ist amphoter, das heißt, es kann sowohl mit Säuren als auch mit Basen reagieren.
- Toxizität: Während Chrom in der Oxidationsstufe +3 für die menschliche Gesundheit unentbehrlich ist, ist die Oxidationsstufe +6 giftig und krebserregend, vor allem in industriellen Umgebungen.
Physikalische Eigenschaften - Datentabelle
Chrom ist ein hartes, stahlgraues Metall mit hohen Schmelz- und Siedepunkten. Die folgende Tabelle fasst einige seiner wichtigsten physikalischen Eigenschaften zusammen:
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Eigenschaft |
Wert |
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Ordnungszahl |
24 |
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Atommasse |
52,00 g/mol |
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Dichte |
7,19 g/cm³ |
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Schmelzpunkt |
1907°C |
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Siedepunkt |
2671°C |
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Elektrischer spezifischer Widerstand |
2,3 x10-⁶Ω-m |
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Wärmeleitfähigkeit |
93 W/m-K |
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Farbe |
Silbrig-metallisch |
Weitere Informationen finden Sie unter Stanford Advanced Materials (SAM).
Häufige Verwendungen
Chrom wird aufgrund seiner Langlebigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen industriellen und gewerblichen Anwendungen eingesetzt.
- Rostfreier Stahl: Die häufigste Verwendung von Chrom ist die Herstellung von rostfreiem Stahl. Chrom wird mit Eisen legiert, um Stahl zu erzeugen, der korrosions- und fleckenbeständig ist.
- Verchromen: Chrom wird verwendet, um andere Metalle zu beschichten und ihnen eine glänzende und dauerhafte Oberfläche zu verleihen. Dies ist bei Autoteilen, Haushaltsgeräten und Dekorationsartikeln üblich.
- Pigmente: Chromverbindungen, wie z. B. Chromoxid (Cr₂O₃), werden in Pigmenten für Farben, Farbstoffe und Tinten verwendet. Chromgelb (PbCrO₄) ist ein bekanntes Pigment.
- Legierungen: Chrom ist eine Schlüsselkomponente in vielen Legierungen, die unter anderem in der Luft- und Raumfahrt, im Militär und in der Industrie verwendet werden.
- Holzschutz: Chromverbindungen wie chromiertes Kupferarsenat (CCA) werden zur Behandlung von Holz verwendet, um Fäulnis und Insektenbefall zu verhindern.
Aufbereitungsmethoden
Chrom wird in erster Linie aus Chromit-Erz (FeCr₂O₄) durch ein als aluminothermische Reaktion bekanntes Verfahren gewonnen. Bei diesem Verfahren wird das Chromerz mit Aluminiumpulver vermischt und erhitzt, was zur Reduktion von Chromoxid führt, um metallisches Chrom zu erzeugen. Außerdem kann Chrom durch Elektrolyse von Chromchlorid in Gegenwart eines geschmolzenen Salzes gewonnen werden.
Verwandte Industrieprodukte
Chrom ist in mehreren Industrieprodukten enthalten:
- Rostfreier Stahl: Enthält Chrom als Hauptbestandteil, oft in Kombination mit Nickel, Molybdän und anderen Elementen.
- Chromlegierungen: Sie werden für Anwendungen verwendet, die eine hohe Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Zähigkeit erfordern, z. B. für Turbinenschaufeln und schwere Maschinen.
- Chromhaltige Chemikalien: Werden bei der Herstellung verschiedener Chemikalien verwendet, darunter Chromsalze, Chromdioxid (für magnetische Aufzeichnungsmedien) und andere Spezialverbindungen.
Häufig gestellte Fragen
Wofür wird Chrom im täglichen Leben verwendet?
Chrom wird hauptsächlich bei der Herstellung von rostfreiem Stahl verwendet, der in Küchengeräten, Besteck und Industriemaschinen zum Einsatz kommt. Außerdem wird es bei der Herstellung von Beschichtungen und Pigmenten verwendet.
Wie wird Chrom gewonnen?
Chrom wird aus Chromit-Erz durch die aluminothermische Reaktion gewonnen, ein Verfahren, bei dem Aluminiumpulver zur Reduktion von Chromoxid eingesetzt wird.
Warum ist Chrom gefährlich?
Chrom, insbesondere in seiner sechswertigen Form (Cr⁶⁺), ist giftig und krebserregend. Es stellt ein Risiko dar, wenn es eingeatmet oder verschluckt wird, insbesondere in industriellen Umgebungen, in denen es häufig vorkommt.
Ist Chrom für die menschliche Gesundheit wichtig?
Ja, Chrom in seiner dreiwertigen Form (Cr³⁺) ist ein essenzielles Spurenelement, das eine Rolle im Glukosestoffwechsel spielt, obwohl seine genaue Funktion noch untersucht wird.
Was ist die Hauptquelle für Chrom?
Chrom wird hauptsächlich aus Chromerz gewonnen, das in Ländern wie Südafrika, Indien und Kasachstan reichlich vorhanden ist.
