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Cromo

Cromo elemento

Introvabile in natura allo stato elementare, il cromo venne individuato nel 1797 da L.N. Vauquelin e da M. Klaproth che, indipendentemente l'uno dall'altro, stavano conducendo una serie di studi sulla crocoite, o crocoisite, un minerale scoperto nel 1765, in una miniera degli Urali.

È un elemento non molto diffuso in natura (circa 100 ppm nella crosta terrestre); il suo minerale più importante è la cromite, appartenente al gruppo degli spinelli.

La formula ideale della cromite è FeCr2O4, corrispondente a un tenore del 67,9% di Cr2O3 e del 32,1% di FeO.

Di norma però parte del ferro è sostituita dal magnesio e parte del cromo dall'alluminio; è spesso presente anche silicio.

Il Cromo è un metallo duttile di colore bianco-argenteo, le cui proprietà meccaniche dipendono molto dal grado di purezza e dai trattamenti di lavorazione subiti.

A temperatura ambiente il cromo resiste a molti agenti chimici (tra i quali l'ossigeno, anche in presenza di umidità), ma reagisce facilmente con gli acidi non ossidanti diluiti (acido cloridrico, acido solforico, acido fluoridrico) con sviluppo di idrogeno e formazione di soluzioni blu-violetto di sali cromosi.

Questi sali, ossidandosi rapidamente all'aria si trasformano in sali cromici. Il cromo non viene attaccato da acidi ossidanti quali l'acido nitrico, l'acido clorico, l'acido perclorico e l'acido fosforico, poiché si passiva ricoprendosi di uno strato sottilissimo e compatto di ossido.

cromo

Cromo

Cromo: composti

I principali composti del cromo corrispondono agli stati di ossidazione +2, +3 e +6; meno comuni sono i composti corrispondenti agli stati +4 e +5. Inoltre il cromo forma composti di coordinazione con leganti di tipo л, nei quali può presentare gli stati di ossidazione -2, -1, 0, +1.

Le soluzioni acquose blu-violetto di sali cromosi, che si ottengono sciogliendo il metallo in acidi diluiti, contengono lo ione Cr2+, che è un forte riducente. Infatti questo viene rapidamente ossidato al più stabile stato +3 sia dall'ossigeno dell'aria sia dalla stessa acqua in ambiente acido (con svolgimento di idrogeno).

Lo ione Cr2+ dà facilmente complessi, in genere a simmetria ottaedrica, con leganti sia neutri che anionici, quali per esempio lo ione esammino-cromo (II) [Cr(NH3)6]2+ ed esaciano-cromo (II) [Cr(CN)6]4- . Dalle soluzioni di sali cromosi può essere precipitato per alcalinizzazione l’idrossido Cr(OH)2, giallo. L'ossido CrO si può preparare per ossidazione con acido nitrico o con aria dell'amalgama di cromo; è una polvere nera che per riscaldamento all'aria forma Cr2O3 e ha il carattere di ossido basico.Tra i più stabili dei suoi sali vi è l'acetato cromoso, di colore rosso mattone, corrispondente alla formula (CH3COO)4Cr2·(H2O)2.

Anche lo ione Cr3+, presente nelle soluzioni dei sali cromici, tende a formare facilmente con leganti neutri o anionici ioni complessi esacoordinati ottaedrici, di colore verde o violetto, quali per esempio [Cr(H2O)6]3+, [Cr(NH3)6]3+, [CrF6]3-. Il principale composto del cromo (III) è il triossido di dicromo chiamato anche ossido cromico Cr2O3, di colore verde. In ambiente alcalino, i composti del cromo (III) sono ossidabili a composti del cromo (VI); il processo opposto tende ad avvenire in ambiente acido.

L'ossido corrispondente allo stato di ossidazione +6 è il triossido di cromo CrO3, che si può preparare trattando con acido solforico concentrato soluzioni sature di dicromati. È un solido di colore rosso, molto solubile in acqua, che si comporta come un energico ossidante anche nei confronti delle sostanze organiche. È un ossido acido, e pertanto con basi da luogo ai cromati e ai dicromati, sali contenenti rispettivamente gli ioni CrO42- e Cr2O72-,  in equilibrio tra loro in soluzione acquosa:

CrO42- + H3O+ → HCrO41- + H2O

2 HCrO41- → Cr2O72- + H2O

In soluzione alcalina predomina lo ione CrO42- giallo, mentre in soluzione acida l'equilibrio viene spostato a destra con formazione dello ione Cr2O72- rosso. I più importanti tra questi sono il cromato di sodio Na2CrO4 e il bicromato di sodio Na2Cr2O7. Tra i composti di coordinazione nei quali il cromo presenta numero di ossidazione O, si ricordano l’esacarbonile-cromo Cr(CO)6 e il dibenzene-cromo (C6H6)2Cr.

Utilizzo del cromo

I maggiori consumi industriali di cromo si hanno nel rivestimento protettivo e decorativo (ottenuto solitamente per deposizione elettrolitica) di manufatti metallici (cromatura), e nella preparazione di diverse leghe. L'ossido Cr2O3 (verde cromo), il cromato di piombo PbCrO4 (giallo cromo) e altri composti del cromo vengono utilizzati come pigmenti nei prodotti vernicianti di vetri e ceramiche, mentre altri sali vengono impiegati nell’industria tessile, in tintoria e per la concia dei pellami.

Metodo di produzione del cromo

II cromo metallico si ottiene dall'ossido Cr2O3 (che viene preparato della cromite) per riduzione tramite alluminotermia. La reazione, fortemente esotermica, viene innnescata mediante l'aggiunta di ossido di magnesio e perossido di bario.

Cr2O3 + 2 Al → Al2O3 + 2Cr

Si ottiene cromo fuso a una purezza del 98-99%.

Se si desidera ottenere cromo a basso tenore in carbonio, si può effettuare la riduzione con silicio in presenza di calcare, al forno elettrico:

2 Cr2O3 + 3 Si + 3 CaO →  4 Cr + 3 CaSiO3

Altro metodo industriale per la preparazione del cromo metallico è quello elettrolitico.

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