Objav: Louis Nicolas Vauquelin (1797)
Izolácia: Louis Nicolas Vauquelin (1798)
Pomenoval: René Just Haüy
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
51.9962 u
Atómový polomer
140 pm
Hustota
7190 kg/m³
Elektronegativita
1.66
Ionizačná energia
652.9 kJ/mol
Elektrónová afinita
65.21 kJ/mol
História objavenia
Chróm objavil francúzsky chemik LOUIS NICOLAS VAUQUELIN v Paríži. Skúmal červený minerál zo zlatých baní pri Jekaterinburgu na Urale, ktorý sa nazýval sibírske červené olovo a dnes sa volá krokoit. Ako prvý ho v roku 1766 chemicky skúmal nemecký mineralóg JOHANN GOTTLOB LEHMANN, ktorý pôsobil v Petrohrade. Vauquelin v roku 1797 zistil, že minerál obsahuje okrem olova aj kyselinu neznámeho prvku, dnes oxid chrómový. V roku 1798 z nej redukciou dreveným uhlím získal kovový chróm. Nový prvok potom dokázal aj v smaragde a rubíne.
Názov chróm, z gréckeho chróma = farba, mu navrhol mineralóg RENÉ JUST HAÜY, lebo zlúčeniny prvku sú pestro sfarbené. Dnes vieme, že krokoit je chróman olovnatý PbCrO₄.
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Vlastnosti chrómu link
Chróm je striebrolesklý, veľmi tvrdý kov. Patrí medzi neušľachtilé kovy, na vzduchu je však stály. Jeho povrch pokrýva tenká súvislá vrstva oxidu chromitého, ktorá bráni ďalšej oxidácii. Tento jav sa nazýva pasivácia. Koncentrovaná kyselina dusičná vrstvu oxidu ešte zosilní, preto sa v nej chróm nerozpúšťa.
V kyseline chlorovodíkovej a zriedenej kyseline sírovej sa chróm rozpúšťa za vzniku vodíka. Bez prístupu vzduchu vzniká modrý roztok chromnatej soli:
\( \ce{Cr + 2 HCl -> CrCl2 + H2} \)
Kyslík zo vzduchu chromnaté ióny rýchlo oxiduje na chromité, preto roztok na vzduchu zozelenie.
Výskyt a výroba chrómu link
Jedinou priemyselne využívanou rudou chrómu je chromit FeCr₂O₄. Väčšina chrómu sa spotrebuje v oceliach. Najviac chromitu ťaží Juhoafrická republika. Chromit sa najčastejšie redukuje uhlíkom v elektrickej peci priamo na zliatinu železa a chrómu, ferochróm:
\( \ce{FeCr2O4 + 4 C ->[t] Fe + 2 Cr + 4 CO} \)
Čistý chróm sa vyrába z oxidu chromitého. Ten sa redukuje hliníkom, teda aluminotermicky:
\( \ce{Cr2O3 + 2 Al ->[t] 2 Cr + Al2O3} \)
Čistý chróm sa vyrába aj elektrolýzou vodného roztoku chromitej soli.
Využitie chrómu link
Najviac chrómu sa spotrebuje na výrobu nehrdzavejúcej ocele. Musí obsahovať aspoň 10,5 % chrómu, ktorý na jej povrchu vytvorí pasivačnú vrstvu oxidu. Najbežnejšia nehrdzavejúca oceľ obsahuje asi 18 % chrómu a 8 % niklu. Vyrába sa z nej kuchynský riad, príbory a drezy aj zariadenia potravinárskych a chemických závodov. Menší prídavok chrómu zvyšuje tvrdosť legovaných ocelí na nástroje a ložiská.
Pri chrómovaní sa kovové predmety elektrolyticky pokrývajú tenkou vrstvou chrómu. Vrstva je tvrdá a lesklá a chráni kov pred koróziou. Chrómujú sa napríklad vodovodné batérie, súčiastky áut a hriadele, ktoré musia odolávať opotrebeniu.
Zlúčeniny chrómu link
Chróm tvorí zlúčeniny s oxidačnými číslami II, III a VI. Sú výrazne sfarbené a farba závisí od oxidačného čísla. Podľa pestrých farieb zlúčenín dostal chróm aj meno, z gréckeho chróma = farba. Najstálejšie sú chromité zlúčeniny, ktorých roztoky sú zelené alebo fialové. Žlté chrómany a oranžové dichrómany obsahujú chróm s oxidačným číslom VI a sú silné oxidovadlá. Pri redukcii sa menia na zelené chromité soli, takže priebeh reakcie prezradí zmena farby.
Chromnaté zlúčeniny, napríklad chlorid chromnatý CrCl₂, obsahujú modrý katión [Cr(H₂O)₆]²⁺. Sú to silné redukovadlá. Kyslík zo vzduchu ich rýchlo oxiduje na chromité zlúčeniny, preto sa uchovávajú bez prístupu vzduchu.
Oxid a hydroxid chromitý link
Oxid chromitý Cr₂O₃ je zelený prášok, nerozpustný vo vode, s vysokou teplotou topenia. Je veľmi stály, preto sa používa ako zelený pigment chrómová zeleň a ako súčasť žiaruvzdorných materiálov. V laboratóriu vzniká tepelným rozkladom dichrómanu amónneho:
\( \ce{(NH4)2Cr2O7 ->[t] Cr2O3 + N2 + 4 H2O} \)
Rozklad dichrómanu amónneho sa predvádza ako pokus „chemická sopka“. Z kôpky oranžových kryštálov po zapálení odletujú iskry a vzniká objemný zelený oxid chromitý, ktorý pripomína sopečný popol.
Hydroxid chromitý Cr(OH)₃ sa vyzráža ako sivozelená zrazenina, keď sa k roztoku chromitej soli pridá hydroxid. Je amfotérny. S kyselinami tvorí chromité soli:
\( \ce{Cr(OH)3 + 3 HCl -> CrCl3 + 3 H2O} \)
V nadbytku hydroxidu sa rozpúšťa na zelený roztok hexahydroxidochromitanu sodného (v učebniciach hexahydroxochromitanu sodného):
\( \ce{Cr(OH)3 + 3 NaOH -> Na3[Cr(OH)6]} \)
Chromité soli link
K najznámejším chromitým soliam patria chlorid chromitý CrCl₃ a síran chromitý Cr₂(SO₄)₃. Síran chromitý sa používa pri činení kože. Chromité ióny sa viažu na bielkovinové vlákna kože a priečne ich spájajú. Takto upravená koža nehnije, je mäkká a odolná. Chrómom sa činí 80 až 90 % kože. Podvojná soľ kamenec chromito-draselný KCr(SO₄)₂·12H₂O tvorí tmavofialové kryštály. Používa sa v garbiarstve a ako moridlo pri farbení textílií.
Oxid chrómový link
Oxid chrómový CrO₃ tvorí tmavočervené kryštály, ktoré na vzduchu priťahujú vlhkosť. Pripravuje sa z dichrómanu draselného a koncentrovanej kyseliny sírovej:
\( \ce{K2Cr2O7 + 2 H2SO4 -> 2 CrO3 + 2 KHSO4 + H2O} \)
Oxid chrómový je anhydrid kyseliny chrómovej H₂CrO₄ a dichrómovej H₂Cr₂O₇. Je to veľmi silné oxidovadlo, etanol sa pri styku s ním vznieti. Jeho roztok v kyseline sírovej sa používa pri chrómovaní. Oxid chrómový je toxický a karcinogénny.
Chrómany a dichrómany link
Chrómany obsahujú žltý anión CrO₄²⁻ a dichrómany oranžový anión Cr₂O₇²⁻. Chrómany sú stále len v zásaditom prostredí. Po okyslení sa menia na dichrómany, v zásaditom prostredí prebieha opačná zmena:
\( \ce{2 CrO4^2- + 2 H+ <=> Cr2O7^2- + H2O} \)
Dichróman draselný K₂Cr₂O₇ je v kyslom prostredí silné oxidovadlo. Chróm sa pritom redukuje na chromité ióny a oranžový roztok zozelenie. Napríklad železnaté ióny oxiduje na železité:
\( \ce{Cr2O7^2- + 6 Fe^2+ + 14 H+ -> 2 Cr^3+ + 6 Fe^3+ + 7 H2O} \)
Na zmene farby stála dychová skúška na alkohol. Vydychovaný etanol redukoval okyslený dichróman v trubičke a jej náplň zozelenala. Dnes sa alkohol v dychu meria elektronicky. Zmes dichrómanu draselného s koncentrovanou kyselinou sírovou, chrómsírová zmes, sa v laboratóriách používala na čistenie skla. Pre toxicitu zlúčenín chrómu s oxidačným číslom VI sa dnes nahrádza inými prostriedkami.
Málo rozpustný chróman olovnatý PbCrO₄ je žltý pigment chrómová žlť. Obsahuje olovo aj chróm s oxidačným číslom VI, preto je jeho používanie v EÚ obmedzené.
Biologický význam a toxicita chrómu link
Účinok chrómu na organizmus závisí od oxidačného čísla. Zlúčeniny chrómu s oxidačným číslom VI sú toxické a karcinogénne. Chrómanový anión sa podobá síranovému, preto preniká do buniek. V bunke sa redukuje a pritom poškodzuje DNA. Dlhodobé vdychovanie prachu so zlúčeninami chrómu s oxidačným číslom VI spôsobuje rakovinu pľúc. Zlúčeniny chrómu s oxidačným číslom III prechádzajú cez bunkovú membránu ťažko a sú málo toxické.
Zlúčeniny chrómu s oxidačným číslom VI sú aj kontaktnými alergénmi. Ich stopy môže obsahovať cement a koža činená chrómom, napríklad v obuvi alebo v remienkoch hodiniek, a u citlivých ľudí spôsobujú alergickú kontaktnú dermatitídu (ekzém). EÚ preto obmedzuje ich obsah v cemente aj v kožených výrobkoch, ktoré sa dotýkajú pokožky.
Chróm s oxidačným číslom III sa dlho považoval za esenciálny stopový prvok, ktorý pomáha inzulínu udržiavať hladinu glukózy v krvi. Európsky úrad pre bezpečnosť potravín (EFSA) v roku 2014 dospel k záveru, že presvedčivý dôkaz o tom, že je chróm pre človeka esenciálny, nie je, a odporúčaný príjem chrómu nestanovil(1).
- EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies (NDA): Scientific Opinion on Dietary Reference Values for chromium. (2014). EFSA Journal. 12(10). 3845. DOI: 10.2903/j.efsa.2014.3845.
- Kmeťová, J., et al: Chémia pre 2. ročník gymnázia so štvorročným štúdiom a 6. ročník gymnázia s osemročným štúdiom. (2012). 74. Expol Pedagogika, Bratislava. ISBN: 978-80-8091-271-0.
