Cromul a fost descoperit n anul 1797, de chimistul francez Nicolas Vanquelin, iar numele su deriv de la cuvntul grecesc Cr

CROM

Cromul, ( Cr ), element chimic cu caracter metalic, din grupa a Vl-a secundar Z 24, masa atomica 51,996, structura nveliului electronic exterior 3d54s, valen II III, IV, V, VI.

Metal alb, lucios, denitatea 7,2 [kg/dm3], punct topire l 890 C, punct fierbere 2480 C. n stare pur este maleabil, ductil i tenace.

ISTORIC

Cromul a fost descoperit n anul 1797, de chimistul francez Nicolas Vanquelin, iar numele su deriv de la cuvntul grecesc Cromos (culoare), deoarece combinaiile acestui nou element snt multicolore.

In lucrrile efectuate pentru determinarea cromului, Vanquelin s-a folosit de probe dintr-un mineral al cromului i plumbului numit crocoit i care n realitate era cromat de plumb (CrO4Pb). Acest mineral, de culoare roietic, fusese identificat n anul 1762, n Siberia. A primit numele de crocoit de la cuvntul grecesc crocos, care nseamn scorioar (pe baza asemnrii de culori). Analiznd crocoitul, Vanquelin a obinut un precipitat greu de plumb i o soluie de culoare galben de acid cromic. Prin nclzirea acidului cromic cu crbune, Vanquelin a obinut primele cantiti de crom.

Mai trziu, fizicianul francez A. E. Becquerel, n 1843, reuete s obin crom metalic, pe cale electrolitic, iar n 1898, Goldschmit l obine prin metoda aluminotermic.

Cromul este un metal destul de rspndit n scoara pmntului dar numai sub form de combinaii chimice, clarkul su avnd valoarea de 0,033%.

OBTINERA CROMULUI

Cele mai importante minereuri utilizate la extragerea cromului snt : cromit (oxid de crom i fier FeO Cr2O3) , crocoitul (cromat de plumb Pb CrO4), magnocromit sau oxid de fier, crom i magneziu (Fe Mg) Cr2O4 i picotit sau oxid de fier, crom, magneziu si aluminiu (Fe Mg) (Cr Al)2O4.

Minereul de baz folosit la extragerea cromului este cromitul i n metalurgia cromului se disting dou etape mai importante i anume : fabricarea oxidului de crom i obinerea cromului metalic. In vederea fabricrii oxidului de crom se procedeaz mai nti la topirea cromitului n amestec cu carbonat de potasiu, operaie care se face ntr-un cuptor cu reverberaie. In jectnd, n baie, oxigen se formeaz cromat de potasiu, oxid de, fier

s i bioxid de carbon, potrivit reaciei:

2 FeCr2O4 + 4 K2CO3 + 3,5 O2 = 4 K2CrO4 + Fe2O3 + 4 CO2. Dup rcire, topitura rezultat se dizolv n ap fierbinte, n autoclav, separndu-se de reziduul insolubil, format din oxidul de fier. Soluia obinut se trateaz cu acid sulfuric, din care bicromatul de potasiu precipit sub form de cristale solide. Prin reducerea bicromatului de potasiu, n stare topit, cu sulf rezult oxidul de crom, pe baza reaciei:

K2Cr2 O7 + S = Cr2O3 + SO4K2.

In a doua etap se urmrete producerea cromului metalic prin reducerea oxidului de crom; operaia se poate face prin reducere cu aluminiu (aluminotermie) sau cu siliciu (silicotermie).

Fabricarea cromului pe cale aluminotermic const din amestecarea oxidului de crom cu pulbere de aluminiu metalic ntr-un creuzet, cptuit cu material refractar, n amestec se introduce i florur de calciu (CaF2) pentru fluidificare. Dup amorsare, procesul se desfoar violent, cu degajare de cldur i lumin dup reacia:

Cr2O3 + 2 Al = A12O3 + 2 Cr.

Cromul format se colecteaz n stare topit la fundul creuzetului iar zgura rmne la suprafa. Cromul metalic obinut prin aceast variant are o puritate de 97,999,0%, impuritile principale fiind fierul i aluminiul.

Fabricarea cromului prin metoda silicotermic (reducere cu siliciu) se face nclzind oxidul de crom n amestec cu pulbere de siliciu, var i florur de calciu (Fa Ca) ntr-un cuptor electric cu arc, dup reacia:

2 Cr2O3 + 3 Si + 3 CaO = 4 Cr + 3 Ca SiO3.

Nici cromul rezultat pe aceast cale nu are o puritate prea avansat.

Producerea unui crom de puritate mare (99,9 %) se poate realiza prin electroliz.

PROPRIETATI MECANICE

Cromul este un metal de culoare alb-strlucitoare i cristalizeaz n sistemul cubic cu volum centrat fr a mai prezenta i alte forme alotropice. Este greu fuzibil, maleabil, ductil i tenace. Impurificat cu carbon i hidrogen devine dur i fragil.

Face parte din categoria metalelor puin reactive, n stare compact prezint o rezisten deosebit fa de oxigen i agenii atmosferici chiar i la temperaturi ridicate. La temperatur nalt se combin cu hidrogenul, azotul, halogeni, siliciu etc. Cu carbonul formeaz, n principal, trei tipuri de carburi: Cr4C: Cr7C3 i Cr3C2. Se dizolv n acidul clorhidric i acidul sulfuric diluai i este stabil fa de acidul azotic i apa regal. Aceast pasivitate se datoreaz formrii unei pelicule subiri, aderente, protectoare i continue de Cr2O3 pe suprafaa metalului, n stare pulverulent cromul prezint o activitate chimic mai ridicat.

Inc din veacul trecut s-a observat c adausurile de crom n oel contribuie la creterea caracteristicilor mecanice precum i a rezistenei la coroziune ale acestuia. Dar, influena favorabil pe care o exercit cromul asupra oelului nu a fost exploatat dect foarte puin pn n anii care au precedat primul rzboi mondial, n prezent se poate spune c cromul constituie principalul element de aliere al oelurilor. Oelurilor cu coninuturi mai sczute de crom (0,34%) posed o duritate ridicat i o bun rezisten de rupere la traciune. S-a stabilit c prin adaos de l % Cr se mrete rezistenta de rupere la traciunea oelurilor cu 810 daN/mm2 n timp ce alungirea scade cu 1,5 %. La coninuturi mai mari de crom n structura oelurilor iau natere carburile de crom. Cnd coninutul de carbon este mai mic se formeaz C3Cr7 iar la coninuturi mai ridicate de carbon are loc formarea cementitei aliate (CrC)3Fe. Oelurie cu 12%Cr snt oteluri antiacide, inoxidabile, termostabile i refractare.

In prezena nichelului, cromul are o aciune mai evident asupra oelurilor. Snt cunoscute i larg utilizate oelurile inoxidabile cu 18 % Ni i 8 % Cr care prezint o bun rezisten la aciunea numeroilor ageni chimici, la apa de mare i la oxidare n aerul atmosferic pn la 900C. De asemenea oelurile cu 25 % Cr i 20 % Ni posed o refractaritate nalt j putnd fi utilizate la temperaturi pn la l 150C.

Ca i la oeluri, fontele cu coninut ridicat de crom snt refractare, rezistente la uzur i coroziune.

Pentru alierea oelurilor sau fontelor cu crom nu se utilizeaz crom metalic ci ferocrom un feroaliaj cu un coninut de 6070% Cr. In acest scop, o mare parte din minereurile de crom este folosit, n prezent, la fabricarea ferocromului.

In afar de oteluri i fonte cromul servete la elaborarea unui mare numr de aliaje cu proprieti speciale dintre care menionm: cromel cu circa 20%Crfolosit la fabricarea termocuplelor, rezistenelor electrice etc.; nimonic cu 1520%Cr refractar i rezistent la fluaj, utilizat la fabricarea paletelor pentru turbinele motoarelor cu reacie; vitalium circa 27 % Cr refractar i anticoroziv utilizat la fabricarea pieselor pentru motoarele avioanelor cu reacie etc.

O important cantitate de crom este ntrebuinat la executarea de acoperiri metalice pe baza cunoscutului procedeu de cromare.

Cnd se urmrete o protecie anticoroziv, aa cum este cazul obiectelor casnice, instrumentelor medicale, pieselor pentru automobile etc., stratul de crom depus are o grosime mic (circa 0,0005 mm) i prezint un luciu atrgtor, de culoare alb-albstrui.

La o grosime a stratului de crom de circa 0, l mm, suprafeele cromate capt o bun rezisten la uzur si coroziune. Astfel de cromaj numit i cromaj dur" se aplic la: cilindri motoarelor cu explozie, tije de pompe, evile armelor de foc etc.

Un alt domeniu de mare nsemntate pentru industrie, unde cromul i gsete o larg aplicare, se refer la fabricarea materialelor refractare. Crmizile cromomagnetice care conin 2225% Cr2O3 posed o refractaritate mai mare de l 900C fiind folosite la execuia cptuelii cuptoarelor cu temperaturi foarte nalte cum snt cuptoarele electrice cu arc pentru elaborarea oelurilor.

In final, subliniem ntrebuinarea cromului, sub form de cromai sau bicromai, ca mordani n vopsitorie. De asemenea, folosirea unor combinaii chimice ale cromului la tbcirea pieilor.

ECOLOGIE

De menionat c, spre deosebire de cromul metalic, srurile de crom snt toxice att pentru om ct i pentru alte vieuitoare.

In tabelul anexat sunt prezentate caracteristici fizice ale Cromului fata de alte metale.

Traian, cl. VII-a, Sibiu, 2004

Bibliografie:

Albu , Brezeanu,Mica Enciclopedie de Chimie, ed. Enciclopedica Romana, 1974;

Hartanescu, Metalele in epoca actuala, ed. Albatros, 1982;

Ghita, Studiul materialelor electrotehnice, ed. Didactica si pedagogica, 1977

Tabela 2.1

Proprietile fizice i caracteristicile mecanice ale principalelor metale i aliaje folosite in electrotehnicMetalul sau aliajulSimbolul

Rezisti-vltatea la

20CConductivitatea electric la 20CDensitateaCoef. de conducti-bilitate termicaCoef. de dilatare liniarTemp.

de topireRezistena de rupere la traciuneAlungirea la rupereDuritatea Brinell la 20C

10-6[m] [m/mm2] [kg/dm3] [kcal/m.s.grd] 10-5/grad-1 [C] [kgf/mm2] %

uniti HB

Argint Ag 0,0162 62,5 10,5 0,975 1,93 961 16.. .29 20.. .50 25

Aluminiu Al 0,0265 37 2,7 0,57 2,38 659 9.. .17 45 22

Alam Am 0,085 11,8 8,1. ..8, 6 0,26 1,875 900 18...88 5.. .50 40.. .140

Bronz Bz 0,028 35,4 7,4...8,9 0,061... 0,141,68.. .2,95 - 50.. .85 3.. .30 80.. .200

Constantan 0,49 2 8,9 0,054 1,45.. .1,7 1 190

Crom Cr 0,026 37,5 7,2 0,165 0,66 1 903 10... 40 35... 95

Cupru Cu 0,0174 57,2 8,96 0,941 1,68 1 083 21. ..45 2.. .50 60

Fier Fe 0,1 10 7,87 0,161 1,15 1 536 20.. .25 50

Magneziu Mg 0,046 22 1,74 0,40 2,6 649 20 8 25... 40

Manganin 2,4 8,4 0,052 1,75 910

Nichel Ni 0,087 11,5 8,91 0,2 1,33 1 455 40.. .80 . 2.. .45 80.. .200

Plumb Pb 0,205 4,85 11,34 0,084 2,94 327 1,5 00 3,8.. .4,2

Staniu Sn 0,114 8,3 7,29 0,16 2,7 232 2,75 40 4,2.. .5,2

Wolfram W 0,055 18 19,27 0,31 0,45 3390 350 350

Zinc Zn 0,0595 16,5 7,13 0,27 3,07 419 13 35.. .45 30... 35