کروم -Chromium-کرومیت-کروم فلزی-عنصر شیمیایی با نماد Cr

کروم -Chromium-عنصر شیمیایی با نماد Cr و عدد اتمی 24 است. این عنصر اولین عنصر در گروه 6 است. کروم یک فلز واسطه است که رنگی خاکستری، و سطحی براق داشته. و سختی سخت و نسبت به سایر فلزات جامد شکننده تر است. کروم افزودنی اصلی در تولید فولاد زنگ نزن است. که باعث خاصیت ضد خوردگی آن می شود. همچنین از کروم در ساخت ظروف استیل استفاده میشود.

هم چنین کروم به عنوان فلزی که دارای خاصیت جلاپذیری بالا بوده. و در مقابل کدر شدن نیز مقاومت بسیار خوبی دارد. از اهمیت فراوانی برخوردار است. کروم صیقل کاری شده تقریباً 70% از طیف مرئی و تقریباً 90% از نور مادون قرمز را منعکس می کند. نام این عنصر از کلمه یونانی  χρῶμα، chrōma به معنی رنگ گرفته شده است. زیرا بسیاری از ترکیبات کروم به شدت رنگی هستند.

آلیاژ فِروکروم به صورت تجاری از طریق واکنش های سیلیکوترمی یا آلومینوترمی کرومیت تولید میشود. و فلز کروم با فرآیندهای پخت (Roasting) و سنگ شویی و سپس کاهش کربن و آلومینیوم تولید میشود. فلز کروم از نظر مقاومت در برابر خوردگی و سختی بالا از ارزش بالایی برخوردار است. یک پیشرفت عمده در تولید فولاد کشف این بود. که می توان با افزودن کروم فلزی به فولاد آن را شدیداً در برابر خوردگی و تغییر رنگ مقاوم کرد. و فولاد زنگ نزن تولید کرد. تولید فولاد زنگ نزن و آبکاری کروم در کنار هم حدود 85% از مصرف تجاری کروم را تشکیل می دهند.

بزرگترین تولیدکنندگان سنگ کروم در سال 2019 آفریقای جنوبی (39%)، ترکیه (23%)، قزاقستان (15%) و هند (9%) بوده اند. و 14% باقی مانده مربوط به سایر کشورها است. ارزش بازار جهانی این ماده در سال 2016 برابر 13.07 میلیارد دلار بوده و پیش بینی میشود. این مقدار در سال 2025 به 16.55 میلیارد دلار برسد.

یوهان گوتلوب لمن در سال 1761. در کوه های اورال ماده معدنی نارنجی – قرمز رنگی پیدا کرد که نام آن را سرب قرمز سیبریایی نهاد. گرچه او به اشتباه آن را ترکیب سرب با آهن و سلنیوم انگاشت. آن ماده معدنی در حقیقت کرومات سرب (PbCrO4) بود.

پیتر سیمون پالاس در سال 1770 این ماده معدنی سربی قرمز رنگ (سرب قرمز سیبریایی). را در همان مکانی که لمن قبلاً دیده بود، مشاهد نمود. که خصوصیات مفید زیادی داشت. از جمله این خصوصیات کاربرد آن به عنوان رنگدانه در تولید رنگ بود. که استفاده از این ویژگی به سرعت توسعه یافت. رنگ زرد درخشانی که از کروکوئیت ساخته شد به یک رنگ بسیار رایج تبدیل گشت.

سال 1797 نیکلاس لوئی واکلین نمونه هایی از سنگ معدن کروکوئیت را پیدا کرد. او با مخلوط کردن کروکوئیت و اسید هیدروکلریک موفق به تهیه اکسید کروم (CrO3) گشت. سال 1798 واکلین متوجه شد. که با حرارت دادن این اکسید در کوره های ذعالی می توان کروم فلزی به دست آورد. او موفق به شناسایی مقدار کمی کروم در سنگ های قیمتی از جمله یاقوت و زمرد شد.

موارد کاربرد

• در متالورژی برای مقاوم کردن در مقابل پوسیدگی و در براقی نهائی.
• به عنوان یک جزء در آلیاژها، به مانند فولاد ضد زنگ.
• در آبکاری.
• در آلومینیوم آنادایز.
• به عنوان یک کاتالیزور.
• از کرومیت برای ساخت قالب های پخت آجر استفاده می شود.
• نمک های کروم باعت سبز شدن رنگ شیشه می شوند.
• کرومات ها و اکسیدها در رنگ مو و رنگهای معمولی به کار می روند.
• دی کرومات پتاسیم یک معرف شیمیایی است که در تمیز کردن ظروف شیشه ای آزمایشگاهی. و به عنوان یک عامل تیترات مورد استفاده قرار می گیرد. این عنصر همچنین به صورت دندانه (مثلاً، عامل ثابت نگه دارنده) در رنگ رزی بکار می رود.
• دی اکسید کروم (CrO2) در تولید نوارهای مغناطیسی مصرف می شود. این نوارها نسبت به نوارهای اکسید آهن دارای مقاومت در برابر میدانهای مغناطیسی بیشتری بوده، لذا کارایی بهتری دارند.
• جهت ذوب کردن در پوشش کربن شبه الماس (DLC).

نقش بیولوژیکی

کروم سه ظرفیتی فلزی است که مقدار کم آن بسیار ضروری است. و برای سوخت و ساز کامل قند در بدن انسان مورد نیاز است. کمبودهای کروم می تواند بر توانایی انسولین در ثابت نگه داشتن میزان قند خون تأثیر بگذارد. برخلاف سایر فلزاتی که مقدار کم آنها ضروری است. برای کروم عملکرد بیولوژیکی در متالوپروتئین دیده نشده است.

خاصیت ضد زنگ

این فلز می تواند بسیاری از فلزات دیگر را ضد زنگ کرده. و از آنها در برابر خوردگی و زنگ زدن محافظت نماید. از همین رو یکی از آلیاژهای اصلی فولاد ضد زنگ یا استینلس استیل از کروم تشکیل می شود.

البته باید مد نظر قرار داد که زیر 4 درصد Chromium، خاصیت ضد زنگ ایجاد نمی کند. حضور Chromium زیر چهار درصد در کنار کربن به استحکام قطعه می افزاید.

پیدایش

Chromium به شکل سنگ معدن کرومیت Cr2O4 (Fe,Mg) استخراج می شود. و با غلظت 21 ذره در میلیون بیست ویکمین عنصر از نظر فراوانی در پوسته زمین است. این عنصر را به صورت تجاری با حرارت دادن این سنگ معدن در حضور آلومینیوم یا سیلیسیوم تهیه میشود. نزدیک به نیمی از سنگ معدن کرومیت جهان در آفریقای جنوبی تولید می شود و قزاقستان . هند، زیمباوه، ایران، فنلاند، برزیل ، روسیه و ترکیه نیز از تولیدکنندگان عمده آن هستند. مقدار کرومیت استخراج نشده بسیار زیاد است. اما از نظر جغرافیایی در قزاقستان و آفریقای جنوبی متمرکز هستند. در سال 2000 حدود 4.4 میلیون تن سنگ معدن کرومیت قابل فروش تولید شد. که 3.3 میلیون تن آهن – کروم به ارزش تقریبی 2.5 میلیارد دلار آمریکا از آن به دست آمد.

اگرچه Chromium خالص بسیار نادر است. مقادیری Chromium خالص کشف شده است. معدن اوداچنایا در روسیه نمونه هایی از Chromium خالص تولید می کند. این معدن یک استوانه کیمبرلیت غنی از الماس است. که در آن هم کروم خالص و هم الماس تولید می شود.

در سال 2013 تقریباً 28.8 میلیون تن سنگ معدن کرومیت قابل فروش تولید شده. و به 7.5 تن فِروکروم تبدیل شد. طبق تحقیقات سازمان زمین شناسی آمریکا « فروکروم اصلی ترین کاربرد نهایی سنگ معدنی کرومیت بوده. و تولید فولاد زنگ نزن اصلی ترین کاربرد فروکروم است».

بزرگترین تولید کنندگان سنگ Chromium در سال 2019 به ترتیب آفریقای جنوبی (39%)، ترکیه (23%)، قزاقستان (15%) و هند(9%)، بوده اند. و 14 درصد باقی مانده مربوط به سایر کشورها است.

دو محصول اصلی تصفیه سنگ Chromium، فروکروم و کروم فلزی هستند. فرآیند تولید این دو محصول تفاوت زیادی با هم دارد. برای تولید فروکروم، سنگ معدن کرومیت (FeCr2O4) در مقیاس بزرگ در کوره قوس الکتریکی یا در کارخانه های ذوب کوچکتر. با آلومینیوم یا سیلیسیم در یک واکنش آلومینوترمی کاهش می یابد.

برای تولید Chromium خالص، آهن باید در یک فرآیند دو مرحله ای پخت و سنگ شویی از کروم جدا شود. سنگ معدن کرومیت با مخلوطی از کربنات کلسیم و کربنات سدیم در حضور هوا گرم می شود. کروم اسید شده به شکل شش ظرفیتی تبدیل می شود. در حالیکه آهن به شکل پایدار Fe2O3 تبدیل میشود. سپس سنگ شویی در دمای بالاتر باعث حل شدن کرومات ها شده و اکسید آهن نامحلول را باقی می گذارد. کرومات توسط اسید سولفوریک به دی کرومات تبدیل می شود. دی کرومات با کاهش با کربن به اکسید کروم (III) تبدیل می شود. و سپس در واکنش آلومینوترمی به کروم کاهش می یابد.

ترکیبات

دی کرومات پتاسیم عامل اکسید کننده بسیار قوی است. و این ترکیب برای تمیز کردن ظروف آزمایشگاهی، ارجح تر از سایر ترکیبات آلی است. اکسید کرومیک همان اکسید کروم سبز است (Cr2O3) که در نقاشی لعابی و رنگ کردن شیشه مورد استفاده قرار میگیرد. اسید کرومیک دارای ساختار فرضی H2CrO4 است. نه اسید کرومیک و نه اسید دی کرومیک در طبیعت یافت نمی شوند. اما آنیون های آنها در ترکیبات متنوعی یافت می شود. تری اکسید کروم CrO3، اسید بدون آب اسید کرومیک- به صورت تجاری، به عنوان اسید کرومیک به فروش می رسد.

ایزوتوپ ها

کروم به طور طبیعی متشکل از 3 ایزوتوپ پایدار Cr-52, Cr-54, Cr-53 است. که فراوان ترین آنها Cr-52 (با فراونی طبیعی 789/83%) است. 19 رادیو ایزوتوپ که پایدارترین آنها Cr-50 با نیمه عمر (بیش از) 1.8E17. سال و Cr-51 با نیمه عمر 7025/27 روز است. برای این عنصر شناخته شده است. ما بقی ایزوتوپ های رادیواکتیو آن از نیمه عمری کمتر از 24 ساعت برخوردارند. که نیمه عمر اکثر آنها کمتر از 1 دقیقه است. این عنصر همچنین دارای 2 حالت برانگیخته است. کروم 53 محصول فروپاشی پتوزاد Mn-53 است.

محتویات ایزوتوپی کروم معمولاً با محتویات ایزوتوگی منگنز ترکیب می شود. و در زمین شناسی ایزوتوپی کاربرد دارد. نسبت های ایزوتوپ Mn-Cr شواهدی را که از Al-26 و Pd-107 دربارۀ تاریخ ابتدایی به دست آمده تقویت می کند. اختلاف در نسبت های Cr-53/Cr-52 و Mn-Cr در چندین شهاب سنگ بیانگر یک نسبت Mn-53/Mn-55 است. که نشان می دهد رده بندی ایزوتوپ Mn-Cr دلایلی بیشتر را دربارۀ فرآیندهای نوکلئوسنتزی. بلافاصه قبل از یکپارچگی منظومه شمسی در اختیار می گذارد.

ایزوتوپ های کروم از نظر وزن اتمی، در بازۀ 43amu (کروم 43) تا 67amu (کروم 67 ) قرار دارند. حالت فروپاشی اتمی بلافاصله قبل از فراوان ترین ایزوتوپ پایدار (کروم 52). جذب الکترون است و حالت بلافاصله بعد از آن کاهش بتا است.

هشدارها

فلز Chromium و ترکیبات کروم (III) معمولاً برای سلامتی خطرناک نیستند. اما ترکیبات کروم VI در صورت بلع سمی هستند. مقدار تقریباً نصف قاشق چای خوری ترکیبات Chromium سمی (VI) کشنده بوده. و سرطانزا بودن مقادیر غیر کشنده کروم VI به اثبات رسیده است. بیشتر ترکیبات Chromium VI برای چشم، پوست و همچنین بافت های مخاطی مضر هستند. تماس دائمی با این ترکیبات می تواند موجب آسیب های دائمی چشم گردد، مگر مواردی که درمان کامل صورت بپذیرد.

در سال 1958 سازمان بهداشت جهانی حداکثر میزان مصرف مجاز کروم VI. از جنبه سلامتی را 0.05 میلی گرم در هر لیتر آب آشامیدنی پیشنهاد کرد. این پیشنهاد بارها بررسی شد و در این فاصله مقدار اعلام شده تغییر نکرد.

فولاد رسول دلاکان

با سالها تجربۀ ارزشمند و گرانبها در عرصه تأمین و توزیع انواع ورق آلیاژی و انواع فولاد آلیاژی. با گواهینامه ها و آنالیزهای معتبری که ضمیمه محصولاتش به مشتریان خویش ارائه داده است. توانسته رضایتمندی مشتریان خویش را همواره فراهم آورد.

صنعتگر شریف و گرامی از اینکه ما را جهت خرید کالا (فولاد آلیاژی) مورد نیاز خویش. انتخاب می نمایید از شما سپاسگزاریم.

ارتباط با ما
09122136675 – 02128423820
واتس آپ: 09122136675
اینستاگرام: fooladdalakan
ایمیل : fooladrasuldalakan@gmail.com