Cr

Verfraaien en beschermen

Om voorwerpen van staal, messing of ander metaal te be­schermen tegen corrosie  - of gewoon om ze een mooi glanzend uiterlijk te geven - wordt er een dun laagje chroom op aangebracht van zo'n 200 tot 300 nanometer dik (0,2 à 0,3 µm). Voor een goede hechting is het soms nodig eerst een laagje nikkel (20 à 30 µm) aan te brengen. De corrosiebescherming komt door het hele dunne laagje chroomoxide aan het oppervlak van het chroom. Het is ondoordringbaar voor lucht. Chroom is ook hard, waardoor het onderliggende metaal ook redelijk beschermd wordt tegen krassen.

Staal: gereedschap, mes

Staal gelegeerd met chroom is zeer hard en corrosiebesten­dig. Men gebruikt het onder andere in gereedschap en snijmateri­aal, zoals scharen, messen en boren.

Bij een laag chroomgehalte is chroom vooral van invloed op de structuur van de legering en de mechanische eigenschappen. Bij gehaltes boven de 12 % ontstaat echter een ondoordringbaar laagje chroomoxide aan het oppervlak. Dan is er sprake van roestvast staal dat vaak ook 'roestvrij' staal wordt genoemd. Dit bevat doorgaans tussen de 12 en 25 % chroom en daarnaast koolstof (maximaal 1,2%), nikkel en soms nog andere legeringselementen.

Pigment

Verschillende chroomverbindingen kunnen als pigment dienen in verf, kunststof, email en keramiek. Zo is loodchromaat PbCrO₄  bekend als chroomgeel, en chroomoxide (Cr₂O₃) als chroomgroen.

Radiodiagnostiek

In de radiodiagnostiek wordt gebruik gemaakt van radioactieve chroomisotopen ⁵¹Cr. Zo wordt voor het onderzoek van de rode bloedcellen en de milt Na₂⁵¹CrO₄ gebruikt en voor het opsporen van eiwitverlies in de darm ⁵¹CrCl₃  en -albumine. 

Leerlooien

Chroomzouten spelen een belangrijke rol bij het leerlooien. Er  wordt gebruik gemaakt van chroomverbindingen zoals kaliumdichromaat,  basisch chroomsulfaat, kaliumchroomsulfaat en chroomazijnzuur.

Meer toepassingen

Als element en in legeringen

• katalysator bij de ammoniaksynthese
• staal voor permanente magneten
• scheermesjes, zagen, kogellagers (chroomstaal, tot ca. 6,2 % Cr)
• verwarmingselementen (Cr 80 %, Ni 20 %)  
• weerstandsdraad  (Cr 80 %, Ni 20 %)          

In verbindingen

• bleekmiddel                                                                     Na₂Cr₂O₇
• corrosiebescherming                                                      chromaten, CrF₃
• corrosiebestendig materiaal                                           Cr₃C₂
• glaskleuring                                                                     Cr₂O₃             
• houtbescherming tegen insecten en zwammen            CrO₃                                              
• katalysator in de petrochemie                                        CuCrO₄
• mortel, baksteen                                                             FeCr₂O₄
• textielkleuring                                                                  Cr(NO₃)_3, Cr(CH₃COO)_3, (di)chromaten
• vuurwerk                                                                         dichromaten

Naam

De naam chroom is afgeleid van het Griekse woord chro­ma voor kleur. De naam is gegeven vanwege de grote verscheidenheid aan kleuren van de chroomverbin­dingen.

Ontdekking

De Franse chemicus/farmacoloog Louis Nicolas Vauquelin (foto) ontdekte chroom in 1797. Hij behandelde Siberisch crocoïetmineraal met zoutzuur en isoleerde vervolgens chroomtrioxide (CrO₃). Het jaar daarop maakte hij metallisch chroom door het oxide in een oven met houtskool te verhitten. 

Voorkomen

Chroom heeft een aandel van 0,0102 % in het gewicht van de aardkost. Het is het 21^e element in de rangorde van voorkomen.

De belangrijkste chroomhoudende mineralen zijn:

• chromatiet                   CaCrO₄
• chromiet                      FeCr₂O₄
• crocoïet (foto)             PbCrO₄

Winning

De belangrijkste wingebieden­ (voornamelijk van chromiet) liggen in Zuid-Afrika, Kazachstan, India, Turkije, Finland, Zimbabwe, Brazilië, Albanië, Iran, Rusland, Madagascar, de Filipijnen, Griekenland en het voormalig Joegoslavië.

Vroeger

In 1798 isoleerde Louis Nicolas Vauquelin het eerste metallisch chroom via reductie van chroomtrioxide (verkregen uit Siberisch crocoïet) met koolstof.

Tegenwoordig

Chroom wordt bereid door chroomhoudend erts (na verrijking via verschillende voorbreidingsstappen) te smelten met natriumhydroxide. Daarbij ontstaat natriumchromaat, dat na zuivering wordt omgezet in chroom­(III)oxide. Dit is vervolgens direct met aluminium te reduceren, of - na oplossen in zwavelzuur - via elektrolyse.

Veel chroomerts wordt verwerkt tot ferrochroom via het Siemens-Martin-procédé. Hierbij reduceert men een mengsel van ijzeroxide en chroomoxide met koolstof volgens de reactie:

                        FeO  +  Cr₂O₃  + 4 C  -->  Fe/2Cr  +  4 CO

Het resultaat is een legering met 52 tot 75 % chroom, die vooral wordt toegepast bij de productie van roestvast staal.

Zeer zuiver chroom is te maken met het in 1925 ontwikkelde proces van de Nederlandse chemici Anton Eduard van Arkel en Jan Hendrik de Boer. Dit betreft thermische ontleding van chroomjodide in een inerte atmosfeer. Hiervoor wordt onzuiver chroom met wat jood in een vat met zeer lage druk gebracht. Bij ca. 200 °C reageert het chroom tot chroomjodide. Dit verdampt, waarna het in de nabijheid van een gloei­draad bij zeer hoge temperatuur (ca. 1.300 °C) weer ont­leedt in jood en chroom. Het gevormde chroom slaat neer op de gloeidraad.