Cromo

elemento chimico con numero atomico 24
Cromo
   

24
Cr
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
vanadio ← cromo → manganese
Aspetto
Aspetto dell'elemento
metallo argenteo
Generalità
Nome, simbolo, numero atomicocromo, Cr, 24
Seriemetalli di transizione
Gruppo, periodo, blocco6 (VIB), 4, d
Densità7 140 kg/m³
Durezza8,5
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico51,9961
Raggio atomico (calc.)140 (166) pm
Raggio covalente127 pm
Configurazione elettronica[Ar]3d54s1
e per livello energetico2, 8, 13, 1
Stati di ossidazione6,3,2 (acido forte)
Struttura cristallinacubica a corpo centrato
Proprietà fisiche
Stato della materiasolido
Punto di fusione2 130 K (1 857 °C)
Punto di ebollizione2 945 K (2 672 °C)
Volume molare7,23 × 10−6 /mol
Entalpia di vaporizzazione344,3 kJ/mol
Calore di fusione16,9 kJ/mol
Tensione di vapore990 Pa a 2 130 K
Velocità del suono5 940 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS7440-47-3
Elettronegatività1,66 (scala di Pauling)
Calore specifico450 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica7,74 × 106  S/m
Conducibilità termica93,7 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione652,9 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione1 590,6 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione2 987 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione4 743 kJ/mol
Energia di quinta ionizzazione6 702 kJ/mol
Energia di sesta ionizzazione8 744,9 kJ/mol
Isotopi più stabili
isoNATDDMDEDP
50Cr4,345% Cr è stabile con 26 neutroni
51Crsintetico 27,7025 giorniε0,75351V
52Cr83,789% Cr è stabile con 28 neutroni
53Cr9,501% Cr è stabile con 29 neutroni
54Cr2,365% Cr è stabile con 30 neutroni
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il cromo è l'elemento chimico di numero atomico 24. Il suo simbolo è Cr.

Indice

Cenni storiciModifica

Nel 1761 Johann Gottlob Lehmann trovò un minerale color rosso-arancio nei monti Urali, che battezzò piombo rosso siberiano: erroneamente identificato come un composto di piombo con parti di selenio e ferro, il minerale era in realtà un cromato di piombo (PbCrO4).

Nel 1770 Peter Simon Pallas visitò lo stesso sito di Lehmann e rinvenne un altro "minerale di piombo" color rosso che poteva essere utilmente impiegato come pigmento per vernici. Questo uso del piombo rosso siberiano si sviluppò rapidamente; nello stesso periodo un colore giallo brillante ricavato dalla crocoite, un altro minerale di cromo, divenne molto di moda.

Nel 1797 Nicolas-Louis Vauquelin ricevette dei campioni di crocoite (un minerale del cromo); da questi fu capace di ricavare ossido di cromo (CrO3) mescolando la crocoite con acido cloridrico, e un anno più tardi scoprì che poteva ottenere cromo metallico riscaldando l'ossido in un letto di carbone. Fu anche in grado di rilevare tracce di cromo in alcune gemme preziose, come rubini e smeraldi.

Durante il XIX secolo il cromo fu usato principalmente per preparare vernici e pigmenti vari; oggi l'uso principale del cromo (85% del totale) è per leghe metalliche, con il resto diviso fra l'industria chimica, le fonderie e le fabbriche di laterizi. Il nome "cromo" deriva dalla parola greca chroma, che vuol dire "colore", a causa del gran numero di composti vivacemente colorati di tale elemento.

Caratteristiche chimico-fisicheModifica

Il cromo è un metallo duro, lucido, di colore grigio acciaio; può essere facilmente lucidato, fonde con difficoltà ed è molto resistente alla corrosione.

Gli stati di ossidazione più comuni del cromo sono +2, +3 e +6, di cui +3 è il più stabile; gli stati +4 e +5 sono relativamente rari. I composti del cromo +6 (cromo esavalente) sono potenti ossidanti, e gli effetti tossici e cancerogeni del cromo esavalente sono principalmente imputati a questa caratteristica, rendendolo fortemente aggressivo nei confronti dei sistemi biologici. Il suo calore specifico è 0,45 J/kg·K.

IsotopiModifica

In natura il cromo è composto di tre isotopi stabili; 52Cr, 53Cr e 54Cr. Il 52Cr è il più abbondante (abbondanza naturale 83,789%). Sono stati creati 19 radioisotopi, di cui i più stabili sono il 50Cr con emivita di oltre 1,8E17 anni e il 51Cr con 27,7025 giorni. Tutti gli altri isotopi sono molto radioattivi, con emivite di meno di un giorno e spesso di meno di un minuto. Il cromo ha 2 stati metastabili.

Il decadimento del 53Mn produce 53Cr. Il manganese quindi contiene di solito anche isotopi di cromo, e questo rende il sistema cromo-manganese uno strumento di indagine in geologia. I rapporti Mn/Cr confermano le prove fornite dal 26Al e dal 107Pd sulla storia degli inizi del sistema solare; variazioni del rapporto fra 53Cr/52Cr e Mn/Cr riscontrati in molti meteoriti indicano un rapporto iniziale 53Mn/55Mn tale per cui la loro struttura isotopica Mn-Cr deriva dal decadimento in situ di 53Mn in corpi planetari differenziati. Quindi il 53Cr fornisce prove ulteriori sui processi nucleosintetici immediatamente successivi alla condensazione del sistema solare.

Il peso atomico degli isotopi di cromo va dalle 43 (43Cr) alle 67 (67Cr). Il principale modo di decadimento prima dell'isotopo più abbondante (52Cr) è la cattura elettronica, mentre il principale modo di decadimento dopo di esso è il decadimento beta.

ProduzioneModifica

Materia primaModifica

Il cromo si estrae sotto forma di cromite (FeCr2O4). Circa metà della cromite estratta nel mondo viene dal Sudafrica. Altri produttori importanti sono il Kazakistan, l'India e la Turchia. Esistono molti giacimenti vergini di cromite, ma sono concentrati quasi tutti in Kazakistan e in Sudafrica. La produzione annua nel 2000 è stata di circa 15 milioni di tonnellate, convertita quasi tutta in 40 milioni di tonnellate di lega ferro-cromo con un valore approssimativo di mercato di 2 miliardi di euro.

I depositi di cromo nativo puro sono rari: la miniera Udačnaja in Russia ne produce piccole quantità. È una miniera di diamanti che sfrutta una vena di kimberlite, in cui l'ambiente riducente favorisce l'accumulo di cromo metallico puro.

ProcessiModifica

Riduzione chimica dell'ossido di cromo(III) con alluminio, silicio o carbone:

Cr2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Cr
Cr2O3 + 3C → 3CO + 2Cr

Per via elettrochimica è possibile ridurre l'allume di cromo e l'ossido di cromo(VI).

CompostiModifica

Il dicromato di potassio è un potente agente ossidante ed è il miglior composto disponibile per eliminare ogni possibile composto organico dai vetri di laboratorio, ma è altamente tossico e mutageno[1]. Il verde cromo è un ossido di cromo, Cr2O3 usato nelle vernici per miniature, modellismo e pittura su vetro. Il giallo cromo è un pigmento giallo brillante, PbCrO4, usato dai pittori.

L'acido cromico ha la struttura (ipotizzata) H2CrO4. Né l'acido cromico né l'acido dicromico sono presenti in natura, ma i loro anioni si possono ritrovare in una gran varietà di composti. Sia il triossido di cromo, CrO3 (l'anidride acida di cromo) che l'acido cromico propriamente detto sono venduti industrialmente come "acido cromico".

ApplicazioniModifica

Utilizzi del cromo e dei suoi composti:

Precauzioni e tossicologiaModifica

 
Le informazioni riportate non sono consigli medici e potrebbero non essere accurate. I contenuti hanno solo fine illustrativo e non sostituiscono il parere medico: leggi le avvertenze.

frasi H ---
frasi R R 40
consigli P ---[2]

Le sostanze chimiche
vanno manipolate con cautela
Avvertenze

Il cromo metallico e i composti del cromo trivalente non sono normalmente considerati pericolosi per la salute, ma i composti del cromo esavalente (cromati e bicromati) sono molto tossici se ingeriti o se i fumi vengono respirati. La dose letale di composti di cromo esavalente è, per esempio, nel caso del bicromato d'ammonio, per somministrazione orale LD50 <190 (Cr6+) mg/kg nel ratto. Dimostra irritabilità primaria ed è corrosivo sulla pelle e sulle mucose, può essere mortale se assorbito anche attraverso la pelle e se ingerito; l'inalazione può provocare spasmo dei bronchi, infiammazione ed edema della laringe e dei bronchi, polmonite chimica ed edema polmonare. Presenta frequentemente fenomeni di sensibilizzazione se inalato, e a contatto con la pelle. Si sospetta essere teratogeno ed è classificato come cancerogeno per quasi tutti gli organismi viventi (tra cui anche gli esseri umani).

Si discute invece se il cromo trivalente sia un oligonutriente essenziale, necessario per il corretto metabolismo degli zuccheri nel corpo umano.[senza fonte] La Food Standards Agency inglese, per esempio ha visto e ricorretto i dati relativi al fabbisogno umano di tale elemento, spesso supplementato nella dieta in forma di cromo picolinato e varie volte accusato di essere al contrario solamente dannoso, o al più ininfluente, se assunto in piccole dosi.[senza fonte] Non è dimostrato che una carenza di cromo influenzi eventualmente la capacità dell'insulina di regolare il livello di glucosio nel sangue. Diversamente da altri oligominerali, non è stata trovata traccia di atomi di cromo in alcuna metalloproteina dotata di attività biologica e neppure in altri composti attivi. Il ruolo del cromo nel metabolismo degli zuccheri resta dunque, per ora, un mistero o un fatto irrilevante.

Poiché molti composti del cromo sono stati e sono tuttora usati in colori, vernici e nella concia del cuoio, molti di essi si ritrovano oggi nel terreno e nelle falde acquifere in siti industriali abbandonati, che ora necessitano di decontaminazione e recupero ambientale.

Nel 1958 l'OMS consigliò una concentrazione massima ammissibile per il cromo esavalente di 0,05 mg/l nell'acqua potabile, sulla base di misure di salvaguardia per la salute. Tale raccomandazione è stata rivista molte volte, ma il valore fissato non è mai stato elevato.

A partire dal 1º luglio 2006 è diventata obbligatoria la Direttiva della Comunità Europea 2002/95/CE[3] (RoHS) che vieta l'utilizzo di cromo esavalente come componente nei rivestimenti anticorrosione in vari tipi di apparecchiature elettriche ed elettroniche.

Cromo trivalenteModifica

Risultati contrastanti di studi di tossicità subcronica, cronica e riproduttiva sui sali del cromo solubile (III) e sull'uomo impediscono di determinare il valore massimo di tossicità.
Il gruppo di esperti sulle vitamine e minerali del Regno Unito (EVM) ha definito non tossica una dose di 0,15 mg/kg di peso corporeo / giorno di cromo (III) (o 10 mg / persona / giorno).
L'OMS ha fissato il limite alla supplementazione di cromo a 250 μg / giorno.

Più studi hanno affermato che il cromo picolinato monoidrato non è mutageno o cancerogeno, con un ampio margine di sicurezza di 4-5 ordini di grandezza.L'US National Toxicology Programme (NTP) ha accertato nei ratti e topi l'assenza di danni al DNA per la somministrazione equivalente nell'uomo a 50 000 mg/kg della dieta per un periodo di due anni, molto più alto della dose di 250 µg/giorno [4]

Intossicazione acutaModifica

La maggior parte dei composti del cromo esavalente sono irritanti per gli occhi, per la pelle e per le mucose, ed un'esposizione cronica ad essi può causare danni permanenti agli occhi, se non adeguatamente curati. L'ingestione di liquidi contenenti cromo (accidentale o a scopo suicidario) provoca gravi gastroenteriti con nausea, dolori addominali, vomito e diarrea. A questa fase segue il danno epatico e renale e necrosi tubulare acuta con sviluppo di insufficienza renale acuta molto grave e possibile evoluzione verso l'exitus.

Intossicazione cronicaModifica

Il cromo è responsabile di una lunga serie di effetti tossici cronici. Tra questi i più noti sono:

Il cromo esavalente è inoltre un famoso agente cancerogeno per gli esseri umani (gruppo I secondo IARC). Esiste infatti una estesa letteratura scientifica (vedi Bibliografia), dimostrante gli effetti cancerogeni del cromo (VI) sia in esperimenti di laboratorio che come casistica. Il cromo è responsabile di:

Indicatori di doseModifica

Per stabilire la possibile esposizione al cromo, si deve procedere alla misurazione del cromo urinario prima e dopo il turno lavorativo. Questo semplice metodica permette di quantificare l'esposizione al tossico in soggetti con manifestazioni cliniche suggestive di intossicazione da cromo.

Citazioni letterarieModifica

Citazioni cinematograficheModifica

Nel film Erin Brockovich con Julia Roberts, il cromo esavalente è indicato come agente altamente cancerogeno.

NoteModifica

BibliografiaModifica

Voci correlateModifica

Altri progettiModifica

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