Chrom

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    (griechisch: chromos) auch: Chromium (internationaler Name);

    chemisches Element der vierten Periode und der sechsten Nebengruppe des Periodensystems.

    Geschichte

    Mitte des 18. Jh.s entdeckten Mineralogen im Uran ein neues Mineral, das sie wegen seiner roten Färbung Krokoit (griechisch: krokos, "Safranfarben") nannten. Eine vollständige Analyse der Zusammensetzung gelang dem Franzosen Vauquelin. Er konnte erstmals 1797 Chrom(III)-oxid darstellen. 1854 erhielt R.W. Bunsen das reine Metall mittels Elektrolyse aus einer Chromchloridlösung. Technische Bedeutung erlangte das Metall schließlich um die Jahrhundertwende, nachdem der Deutsche Hans Goldschmidt ein Verfahren entwickelt hatte, das sich zur großtechnischen Herstellung eignete.

    Isotope

    Chrom hat vier stabile Isotope, von denen Cr-52 mit einem Anteil von fast 84 Prozent das wichtigste ist. Danach folgen Cr-53 (9,5 Prozent), Cr-50 (4,4 Prozent) und Cr-54 (2,4 Prozent). Von den insgesamt neun bekannten Radionukliden hat Cr-51 mit 27,7 Tagen die längste und Cr-45 mit 50 Millisekunden die kürzeste Halbwertszeit.

    Eigenschaften

    Chrom ist ein zähes, formbares, blauweißes Metall. Es kann kubisch-raumzentrierte oder hexagonal-dichteste Kugelpackung aufweisen. Der Härtegrad des Schwermetalls hängt ganz wesentlich von der Menge des eingelagerten Wasserstoffs ab. Dieser macht das Metall härter, aber spröder. Chrom hat wie die beiden anderen Elemente seiner Gruppe einen hohen Schmelzpunkt. An Luft ist es beständig, da eine dünne Oxidschicht vor weiteren Reaktionen und Korrosion schützt. Diese dünne Oxidschicht schützt es auch gegen Wasser und sogar vor dem Angriff nichtoxidierender Säuren. Ohne Oxidschicht wird Chrom schon von verdünnter Salzsäure unter Freisetzung von Wasserstoffgas zersetzt. Chrom ist das erste der Elemente, dessen Elektronenkonfiguration nicht regelmäßig ist. Statt die Konfiguration [Ar]3d4 4s² zu zeigen, hat es die günstigere Anordnung [Ar]3d5 4s. Die wichtigsten Oxidationszustände sind +6 und +3. Es können aber alle Stufen zwischen +6 und -2 auftreten. Wichtige Chrom-Verbindungen sind beispielsweise Chrom(III)-chlorid (CrCl3), Chrom(III)-oxid (Cr2O3), Chrom(VI)-oxid (CrO2) und Chrom(III)-hydrooxid (Cr(OH)3). Von Bedeutung sind auch die Chromate. Viele Chrom-Verbindungen zeichnen sich durch die charakteristische Färbung aus.

    Vorkommen

    Chrom ist das wichtigste Element der sechsten Nebengruppe. Sein Anteil am Aufbau der Erdkruste liegt bei ca. 0,005 Prozent Gewichtsprozent. In der Natur kommt Chrom nicht gediegen vor. Vereinzelt kommt es als Begleiter von Aluminium vor. Im industriellen Maßstab wird Chrom fast ausschließlich aus Chromit - auch Chromeisenstein - gewonnen, das aus Eisenoxid und Chrom(III)-oxid in unterschiedlichen Verhältnissen besteht. Krokoit (Rotbleierz), das Mineral, in dem Chrom erstmals nachgewiesen wurde, hat dagegen keine große technische Bedeutung. Große Vorkommen an Chrom findet man in der Türkei, der GUS, Südafrika, in Skandinavien und im Iran.

    Verwendung

    Die Schätzungen für die weltweiten Chromreserven schwanken zwischen einer und sieben Milliarden Tonnen. Jährlich werden weltweit zwischen sieben und zehn Millionen Chromiterz gefördert. Wichtigstes Förderland ist gegenwärtig Südafrika. Chrom und seine Verbindungen werden in sehr unterschiedlichen Bereichen eingesetzt. Ein bedeutender Einsatzbereich ist die Verchromung von Metalloberflächen und die Herstellung von Eisen zu Ferrochrom-Stählen. Schon geringe Anteile von Chrom in Stählen erhöhen deren Beanspruchbarkeit ganz wesentlich. Chromverbindungen werden zum Gerben und als Farbpigmente eingesetzt. Chrom wird auch zur Grünfärbung von Gläsern benutzt. Außerdem wird es in Katalysatoren verarbeitet.

    Biologische Bedeutung und Toxikologie

    Chrom ist in sehr geringen Mengen für einige Organismen essenziell - möglicherweise auch für den Menschen. Chrommangel hat im Versuch an Säugetieren unter anderem zu Gefäßverengung, Wachstumsstörungen und Diabetes geführt. Die Giftigkeit von Chrom hängt von seiner Wertigkeit ab: Chrom(III)-Verbindungen haben eine geringe Toxizität, weil sie vom Körper nur schlecht resorbiert werden können. Anders ist dies bei Chrom(VI)-Verbindungen, die sehr giftig sind und außerdem als Krebs erzeugend eingestuft werden. Die Vergiftungserscheinungen sind Entzündungen der Schleimhaut, Geschwüre und Ekzeme. Allergien können auftreten. Der Grenzwert für die maximale Konzentration im Trinkwasser liegt bei 50 ppb (parts per billion: Teile pro Milliarde Teile). Hauptemittent ist die Eisen- und Stahlveredelung.



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