Cromo

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Cr
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Tabla completaTabla ampliada
Cr,24.jpg
Plateado metálico
Información general
Nombre, símbolo, número Cromo, Cr, 24
Serie química Metales de transición
Grupo, período, bloque 6, 4, d
Masa atómica 51,9961 u
Configuración electrónica [Ar]3d54s1
Dureza Mohs 8,5
Electrones por nivel 2, 8, 13, 1 (imagen)
Propiedades atómicas
Radio medio 140 pm
Electronegatividad 1,66 (Pauling)
Radio atómico (calc) 166 pm (Radio de Bohr)
Radio covalente 127 pm
Radio de van der Waals Sin datos pm
Estado(s) de oxidación 6,3,2
Óxido Ácido fuerte
1.ª Energía de ionización 652,9 kJ/mol
2.ª Energía de ionización 1590,6 kJ/mol
3.ª Energía de ionización 2987 kJ/mol
4.ª Energía de ionización 4743 kJ/mol
5.ª Energía de ionización 6702 kJ/mol
6.ª Energía de ionización 8744,9 kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido
Densidad 7140 kg/m3
Punto de fusión 2130 K (1857 °C)
Punto de ebullición 2945 K (2672 °C)
Entalpía de vaporización 344,3 kJ/mol
Entalpía de fusión 16,9 kJ/mol
Presión de vapor 990 Pa a 2130 K
Varios
Estructura cristalina Cúbica centrada en el cuerpo
N° CAS 7440-47-3
N° EINECS 231-157-5
Calor específico 450 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 7,74·106 S/m
Conductividad térmica 93,7 W/(K·m)
Velocidad del sonido 5940 m/s a 293,15 K (20 °C)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del cromo
iso AN Periodo MD Ed PD
MeV
50Cr 4,345% > 1,8·1017 a εε - 50V
51Cr Sintético 27,7025 d ε 0,753 51V
52Cr 83,789% Estable con 28 neutrones
53Cr 9,501% Estable con 29 neutrones
54Cr 2,365% Estable con 30 neutrones
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.

El cromo es un elemento químico de número atómico 24 que se encuentra en el grupo 6 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Cr. Es un metal que se emplea especialmente en metalurgia. Su nombre "cromo" (derivado del griego chroma, "color") se debe a los distintos colores que presentan sus compuestos.

Características principales[editar]

Cromo puro

El cromo es un metal de transición duro, frágil, gris acerado y brillante. Es muy resistente frente a la corrosión.

Su estado de oxidación más alto es el +6, aunque estos compuestos son muy oxidantes. Los estados de oxidación +4 y +5 son poco frecuentes, mientras que los estados más estables son +2 y +3. También es posible obtener compuestos en los que el cromo presente estados de oxidación más bajos, pero son bastante raros.

Aplicaciones[editar]

  • El cromo se utiliza principalmente en metalurgia para aportar resistencia a la corrosión y un acabado brillante.
    • En aleaciones, por ejemplo, el acero inoxidable es aquel que contiene más de un 12% en cromo, aunque las propiedades antioxidantes del cromo empiezan a notarse a partir del 5% de concentración. Además tiene un efecto alfágeno, es decir, abre el campo de la ferrita y lo fija.
    • En procesos de cromado (depositar una capa protectora mediante electrodeposición). También se utiliza en el anodizado del aluminio.
    • En pinturas cromadas como tratamiento antioxidante
  • Sus cromatos (cromato de plomo) y óxidos (óxido de cromo III o verde de cromo) se emplean en colorantes y pinturas. En general, sus sales se emplean, debido a sus variados colores, como mordientes.
  • El dicromato de potasio (K2Cr2O7) es un reactivo químico que se emplea en la limpieza de material de vidrio de laboratorio y, en análisis volumétricos, como agente valorante.
  • Es común el uso del cromo y de alguno de sus óxidos como catalizadores, por ejemplo, en la síntesis de amoníaco (NH3).
  • El mineral cromita (Cr2O3·FeO) se emplea en moldes para la fabricación de ladrillos (en general, para fabricar materiales refractarios). Con todo, una buena parte de la cromita consumida se emplea para obtener cromo o en aleaciones.
  • En el curtido del cuero es frecuente emplear el denominado "curtido al cromo" en el que se emplea hidroxisulfato de cromo (III) (Cr(OH)(SO4)).
  • Para preservar la madera se suelen utilizar sustancias químicas que se fijan a la madera protegiéndola. Entre estas sustancias se emplea óxido de cromo (VI) (CrO3).
  • Cuando en el corindón (α-Al2O3) se sustituyen algunos iones de aluminio por iones de cromo se obtiene el rubí; esta gema se puede emplear, por ejemplo, en láseres.
  • El dióxido de cromo (CrO2) se emplea para fabricar las cintas magnéticas empleadas en las casetes, dando mejores resultados que con óxido de hierro (III) (Fe2O3) debido a que presentan una mayor coercitividad.

Historia[editar]

Óxido de cromo.

En 1761 Johann Gottlob Lehmann encontró en los Urales un mineral naranja rojizo que denominó plomo rojo de Siberia; este mineral se trataba de la crocoíta (PbCrO4), y se creyó que era un compuesto de plomo con selenio y hierro.

En 1770 Peter Simon Pallas estuvo en el mismo lugar que Lehmann y encontró el mineral, que resultó ser muy útil en pinturas debido a sus propiedades como pigmento. Esta aplicación se extendió con rapidez, por ejemplo, se puso de moda un amarillo brillante, el amarillo de cromo, obtenido a partir de la crocoíta.

En 1797 Louis Nicolas Vauquelin recibió muestras del mineral. Fue capaz de producir óxido de cromo (CrO3) mezclando crocoíta con ácido clorhídrico (HCl). En 1798 descubrió que se podía aislar cromo metálico calentando el óxido en un horno de carbón. También pudo detectar trazas de cromo en gemas preciosas, como por ejemplo, en rubíes y esmeraldas. Lo llamó cromo (del griego chroma, "color") debido a los distintos colores que presentan sus compuestos.

El cromo se empleó principalmente en pinturas y otras aplicaciones hasta que, a finales del siglo XIX, se empleó como aditivo en aceros. Este uso no se extendió hasta principios del siglo XX, cuando se comenzó a obtener cromo metálico mediante aluminotermia. Actualmente en torno a un 85% del cromo se utiliza en aleaciones metálicas.

Según un estudio arqueológico sobre las armas que usó el ejército de Qin, datadas hacia los años 210 a. C., se descubrió que estaban recubiertas de cromo. Aunque probablemente se trate de una simple contaminación con minerales naturales de cromo tras estar enterrados tantos siglos, algunos investigadores piensan que los chinos desarrollaron las tecnologías suficientes como para producir un baño de cromo sobre algunos metales.[1]

Compuestos[editar]

El dicromato de potasio, K2Cr2O7, es un oxidante enérgico y se utiliza para limpiar material de vidrio de laboratorio de cualquier resto orgánico que pueda contener.

El "verde de cromo" (es el óxido de cromo (III), Cr2O3) es un pigmento que se emplea, por ejemplo, en pinturas esmaltadas y en la coloración de vidrios. El "amarillo de cromo" (es un cromato de plomo, PbCrO4) también se utiliza como pigmento.

También el cromo se encuentra en el dicromato de hierro (II) FeCr2O7, en estado mineral.[cita requerida]

No se encuentran en la naturaleza ni el ácido crómico ni el dicrómico, pero sus aniones se encuentran en una amplia variedad de compuestos. El trióxido de cromo, CrO3, el que sería el anhídrido del ácido crómico, se vende industrialmente como "ácido crómico". Empleado como uno de los componentes del proceso de los baños de cromado.

Papel biológico[editar]

En principio se considera al cromo (en su estado de oxidación +3) un elemento esencial, aunque no se conocen con exactitud sus funciones. Parece participar en el metabolismo de los lípidos, en el de los hidratos de carbono, así como otras funciones.

Se ha observado que algunos de sus complejos parecen potenciar la acción de la insulina, por lo que se les ha denominado "factor de tolerancia a la glucosa"; debido a esta relación con la acción de la insulina, la ausencia de cromo provoca una intolerancia a la glucosa, y esta ausencia, la aparición de diversos problemas.

No se ha encontrado ninguna metaloproteína con actividad biológica que contenga cromo y por lo tanto no se ha podido explicar cómo actúa.

Por otra parte, los compuestos de cromo en el estado de oxidación +6 son muy oxidantes y carcinógenos.

La cantidad diaria recomendada de cromo es de 50-200 μg/día.[2]

Abundancia y obtención[editar]

Se obtiene cromo a partir de la cromita (FeCr2O4). La cromada se obtiene comercialmente calentando a la cromadora en presencia de aluminio o silicio (mediante un proceso de reducción). Aproximadamente la mitad de las cromadas se extrae de Sudáfrica. También se obtiene en grandes cantidades en Kazajistán, India y Turquía

Los depósitos aún sin explotar son abundantes, pero están geográficamente concentrados en Kazajistán y el sur de África.

Aproximadamente se produjeron en 2000 quince millones de toneladas de cromita, de la cual la mayor parte se emplea para aleaciones inoxidables (cerca de un 70%), por ejemplo para obtener ferrocromo (una aleación de cromo y hierro, con algo de carbono, los aceros inoxidables dependen del cromo, y su oxido protector). Otra parte (un 15% aproximadamente) se emplea directamente como material refractario y, el resto, en la industria química para obtener diferentes compuestos de cromo.

Se han descubierto depósitos de cromo metal, aunque son poco abundantes; en una mina rusa (Udachnaya) se producen muestras del metal, en donde el ambiente reductor ha facilitado la producción de diamantes y cromo elemental.

Isótopos[editar]

Se han caracterizado 19 radioisótopos, siendo el más estable el cromo-50 con un periodo de semidesintegración de más de 1,8 × 1017 años, seguido del cromo-51 con uno de 27,7025 días. El resto tiene periodos de semidesintegración de menos de 24 horas, la mayoría de menos de un minuto. Este elemento también tiene dos metaestados.

El peso atómico de los isótopos del cromo va desde 43 uma (cromo-43) a 67 uma (cromo-67). El primer modo de decaimiento antes del isótopo estable más abundante, el cromo-52, es la captura electrónica, mientras que después de éste, es la desintegración beta.

El cromo-53 es el producto de decaimiento del manganeso-53. Los contenidos isotópicos en cromo están relacionados con los de manganeso, lo que se emplea en geología. Las relaciones isotópicas de Mn-Cr refuerzan la evidencia de aluminio-26 y paladio-107 en los comienzos del Sistema Solar. Las variaciones en las relaciones de cromo-53/cromo-52 y Mn/Cr en algunos meteoritos indican una relación inicial de 53Mn/55Mn que sugiere que las relaciones isótópicas de Mn-Cr resultan del decaimiento in situ de 53Mn en cuerpos planetarios diferenciados. Por lo tanto, el 53Cr da una evidencia adicional de procesos nucleosintéticos justo antes de la coalescencia del Sistema Solar.

Precauciones[editar]

Generalmente, no se considera que el cromo metal y los compuestos de cromo (III) sean especialmente un riesgo para la salud; se trata de un elemento esencial para el ser humano, pero en altas concentraciones resulta tóxico.

Los compuestos de cromo (VI) son tóxicos si son ingeridos, siendo la dosis letal de unos pocos gramos. En niveles no letales, el Cr (VI) es cancerígeno. La mayoría de los compuestos de cromo (VI) irritan los ojos, la piel y las mucosas. La exposición crónica a compuestos de cromo (VI) puede provocar daños permanentes en los ojos.

La Organización Mundial de la Salud (OMS) recomienda desde 1958 una concentración máxima de 0,05 mg/litro de cromo (VI) en el agua de consumo. Este valor se ha revisado en nuevos estudios sobre sus efectos en la salud, pero ha permanecido constante.

Referencias[editar]

  1. China's First Emperor. Andreas Gutzeit. documental TV (2008)
  2. Devlin, T. M. 2004. Bioquímica, 4ª edición. Reverté, Barcelona. ISBN 84-291-7208-4

Enlaces externos[editar]