Cromo

Química. Metal. Propiedades. Características. Combinaciones. Cromita. Obtención. Aplicaciones. Efectos

  • Enviado por: Mauricio Lara
  • Idioma: castellano
  • País: Chile Chile
  • 16 páginas
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CROMO



Símbolo Cr, peso atómico 52. Fue descubierto
en el año 1797 por Vauquelin, en la crocoita o plomo rojo de Siberia
(espato de plomo rojo) que fue dado a conocer y descrito por primera
vez por J.G. Lehmann en 1766. Vauquelin le dio el nombre de cromo del
griego Xpwua, que significa color, porque sus combinaciones se
caracterizan por su magnifico color. El mismo autor comprobó en 1798
su existencia en la esmeralda y en el berilo. Tassaert lo encontró en
1799 en el cromita o hierro cromado y un año más tarde lo encontró
también V. Rose junior en la serpentina.  Tassaert tuvo
equivocadamente el hierro cromado por un cromato de hierro. Laugier
fue el primero que (1805) demostró que dicho mineral contiene el
metal en forma de óxido. Bunsen, obtuvo en 1854 el metal  puro por  
electrólisis de una solución de cloruro cromoso. Moissan, demostró en
1893 que el óxido de cromo puede reducirse por el carbón, al calor
del horno eléctrico. En 1898 fue obtenido por H. Goldschmidt el cromo
fundido en grandes cantidades y libre de carbono, por la reducción
del óxido de cromo con aluminio.

El cromo es un metal quebradizo, de brillo intenso,
de color blanco argentino en las superficies de exfoliación
recientes; en estado amorío es un polvo gris claro resplandeciente.
Cristaliza en el sistema regular y es paramagnético. Lo mismo que los
metales finos,  se conserva ilimitadamente en el aire. El valor más
probable del punto de fusiones 1550º, según datos más recientes
1580º. Punto de ebullición 2200º. La densidad del metal obtenido de
carbono no raya al cuarzo, al vidrio tan sólo con dificultad; puede
ser limado y pulimentado. En cambio, el cromo con 1,5-3% de carbono
puede ser trabajado tan sólo con el diamante pues tiene, según la
escala de Mohs, una dureza  igual a 9. El cromo fundido disuelve el
carbono y al solidificarse lo abandona de nuevo en su mayor parte en
forma de grafito.



       

El cromo compacto es sumamente resistente. No se
oxida ni al aire húmedo ni al aire seco y aún calentado con bastante
intensidad se oxida sólo en pequeño grado. Unicamente al soplete de
oxígeno arde convirtiéndose en óxido de cromo con desprendimiento de
chispas. Todavía es más difícilmente combustible si contiene
carbono. A  700º se convierte el metal en sulfuro en una atmósfera de
vapor de azufre, a los 1200º  en una corriente de hidrógeno
sulfurado. Se combina directamente con el nitrógeno, el carbono, el
silicio y el boro. En corriente de ácido clorhídrico da al rojo,
cloruro de  cromo. El
ácido clorhídrico acuoso disuelve el metal, lentamente en frío,
rápidamente en caliente y siempre con tanta más dificultad cuanto más
puro es. De un modo análogo se comporta con el ácido sulfúrico,
mientras que al calor resiste al ácido nítrico y hasta al agua regia.
El clorato potásico y el nitrato potásico fundidos le atacan
enérgicamente al rojo obscuro; el hidrato potásico anhidro oxida el
cromo a 660º lentamente en ausencia del aire y más rápidamente en
presencia de éste, dando cromato.

El cromo se encuentra en la naturaleza casi
exclusivamente en forma de compuestos. El mineral de cromo más
importante es la cromita (cromoferrita, pirita crómica). El cromo
puro se obtiene por reducción del óxido de cromo (III) con aluminio
(procedimiento aluminotérmico), mediante electrólisis o a través del
ioduro crómico.


DATOS FISICO-QUIMICOS BASICOS

Símbolo químico : Cr
Masa atómica relativa : 51,996 g
Densidad : 7,19g/cm3 a 20ºC
Punto de ebullición : 2672ºC
Punto de fusión : 1857ºC
                       
_6                  
         Presión de vapor :          10    Pa a 844ºC
Solvólisis : Soluble en ácido
sulfúrico y ácido
clorhídico diluidos

PROCEDENCIA:


La combinación natural de hierro más importante que
constituye la primera materia para la obtención del metal y todos sus
derivados es el hierro cromado o cromita Cr2o3.FeO, en la cual el Feo
está en general substituido parcialmente por MgO, y el Cr2O3 lo está
asimismo por Al2O3 o Fe2O3. El mineral tiene un color negro de hierro
o de pez, da  rayas pardas, cristaliza en el sistema regular, pero,
generalmente, se encuentra en masa compactas o diseminadas
granulares. D 4,5-4,8; dureza 5,5. Muchas variedades son fuertemente
magnéticas, otras no lo son casi en absoluto. La serpentina
constituye comúnmente los asientos o el acompañante de la cromita. Se
encuentra con especial abundancia en Rodesia, Transvaal, India
Inglesa, Nueva Celedonia, Rusia, Cuba, Grecia, Asia Menor, Brasil, en
pequeños yacimientos en Bosnia, Hungría Moravia, Estiria, Alta
Silesia, Noruega, Suecia, Francia, Islas de Shetland, etc. La cromita
puede producirse artificialmente. Se emplea cada vez en mayor
cantidad como revestimiento refractario para altos hornos y paredes
de crisoles, en particular en los Estados Unidos en donde, puesto que
su entrada es libre de aduanas, substituye muchas veces a la
magnesita .cargada con derechos elevados. Para estos fines se emplean
preferentemente los minerales de menor riqueza, con 40-43% de óxido
de cromo.

En forma de óxido se encuentra además el cromo en
minerales potásicos como la fuchsita, mica de cromo; juntamente con
cal en el gránate de cromo, con magnesia en el piropo,  espinela,
camerita, pirosclerita, serpentina; con alúmina en el ocre de cromo y
en la miloschina, con berilio en la esmeralda y en el crisoberilo. La
avalita es un silicato de potasio, aluminio y cromo. Además está
contenido en cromo en forma de ácido crómico en la crocoita,
melanocroita (fenicita) que es un cromato de plomo; en la
canquelinita (cromato de cobre y plomo), etc.






Análisis:

La cromita es un mineral de difícil disgregación.
Para                            
determinar su valor es preciso fundirlo con oxidantes y fundentes.
Generalmente se emplea fundente de bórax.

Es un crisol de platino se funden 2 p. De bórax con 3
p. De una mezcla de potasa y sosa hasta que deja de desprenderse
anhídrido carbónico. Después se cuela la masa líquida para que se
solidifique sobre la placa; una vez fría, se pulveriza finamente y se
conserva en un frasco bien cerrado. En un crisol de platino se
mezclan
aproximadamente 0,5 g de mineral de cromo, pulverizado muy frío, con
5-6 g de la mezcla anterior y se calienta el crisol al soplete.
Después de estar al rojo unas 3-4 horas, queda el mineral de cromo
totalmente disgregado; se deja enfriar la masa fundida y se la
disuelve en agua caliente en un vaso de vidrio  de gran capacidad. El
óxido de cromo contenido en el mineral se ha transformado en cromato
alcalino amarillo, soluble, que se separa de los componentes que han
quedado sin disolver en el líquido alcalino, por filtración y un
lavado cuidadoso. Se puede entonces o bien acidular la solución de
cromato y determinar volumétricamente el contenido de cromato por
medio de sulfato de hierro amoniacal o transformar el cromato, por
adición de alcohol y ebullición, en una sal de óxido crómico, en la
cual se determina analíticamente de la manera conocida el peso del
óxido contenido, mezclan aproximadamente, 0,35 g de mineral con 2 g
de sosa cáustica en polvo, cubren la mezcla de 4 g de peróxido de
sodio, calientan y agregan todavía a la masa, en 3 dosis, 5 g de
peróxido en cada una.
Como este peróxido ataca fuertemente el material del crisol, han
recomendado otros,  la sosa para la disgregación, así como también
una mezcla de cal soldada con clorato potásico, peróxido de bario,
una mezcla de carbonato sodopotásico y sosa cúastica y otras varias.
El mineral del comercio contiene 30-62% de Cr2O3.







OBTENCION


El cromo puro, libre de carbono, se obtiene por el
procedimiento aluminotérmico de GOLDSHMIDT, que ha desterrado casi
totalmente al antiguo procedimiento electroquímico. Se mezcla óxido
de cromo pulverizado con metal aluminio granulado y se inflama la
mezcla con una cereza de ignición. Se desarrolla una reacción
sumamente violenta según la ecuación Cr2O+Al=Al2O3+Cr2. Empleando
grandes cantidades de material, la temperatura sube hasta 3000º , de
modo que no sólo se funde el metal sino también la lúmina.

         El óxido de cromo obtenido por precipitación de la solución
de sulfato de cromo no satisface a estas condiciones, pues por lavado
no puede purgarse completamente de sal. El óxido de cromo no
reacciona con bastante violencia con el aluminio. Para acelerar la
reacción y hacer que se propague de un modo uniforme, se mezcla aquél
íntimamente con algo de ácido crómico o de cromato, unos 3-4 Kg., por
100 Kg., lo más conveniente es encandecerlo con un poco de álcali o
tierra alcalina. Se forma entonces algo de sal de ácido crómico
(cromato) que queda mezclado en estado de fina división con el óxido
de cromo. La cantidad de óxido antes mencionada exige 34-35 kg., de
sémola de aluminio, es decir  algo menos que la cantidad calculada,
con el fin de poder obtener con seguridad un cromo libre de aluminio.

La mezcla termita se inflama de la manera ya descrita
en la página 75. A medida que va avanzando la reacción, se agregan
nuevas cantidades. El procedimiento puede disponerse en forma
continua si en el crisol existen dos agujeros de colada, uno para el
metal en el fondo y otro para la escoria fundida. El crisol está
formado por una envoltura de chapa revestida de magnesia. El
revestimiento no puede ser de material que contenga ácido silícico,
pues la lúmina líquida fundiría el revestimiento e impurificaría el
metal con silicio. El crisol, es apropiado tan sólo para ensayos en
pequeña escala, unos 2 kg., mientras que el crisol automático citado
allí mismo se ha comportado bien en la




obtención de grandes cantidades de metal. Diferentemente de lo que se
hacía con el primero, éste se carga de una vez con toda la cantidad
de termita (hasta varios cientos de Kg.). Terminada la reacción, se
dejan salir separadamente el metal y las escorias ose separan entre

en la colada. También después de frío se consigue la separación, por
medio de golpes, sin dificultad. El metal obtenido es casi del 99% y
contiene como impurezas cantidades casi insignificantes de hierro y
silicio (99% de Cr, 0,6% y 0,5% de Al; encontró 98,40 y 98,54% de Cr
juntamente con 0,74 y 0,85% de Fe+Al y 0,40 y 0,36% de Si. La escoria
que resulta como producto secundario consta de corindón que se
encuentra en el comercio para esmerilar y pulimental (corubin). El
procedimiento aluminotérmico tiene ya de por sí una preponderancia
económica sobre todos los demás, mientras que la ausencia de carbono
en el metal obtenido da a éste ciertas ventajas si se le
compara con el preparado por otros métodos. Así el cromo producido
por aluminogénesis forma aleación son dificultas con el acero líquido
y permite la preparación de aceros con un contenido mayor de cromo y
un contenido menor de carbono que con el ferrocromo. Es además
perfectamente homogéneo, de manera que no resultan masas defectuosas
como cuando se agrega el ferrocromo. Además, la pérdida por
combustión es más pequeña cuando se emplea el cromo al acero en el
horno MARTIN, lo cual debe verificarse poco antes de terminar la
fusión, que con el empleo del ferrocromo, con el que puede llegar
hasta 20-25%. Sobre una modificación del procedimiento aluminotérmico.

Los antiguos procedimientos puramente químicos para
la obtención del cromo tienen tan sólo interés histórico, después de
la invención de la aluminotermia.

Los procedimientos electrotérmicos sirven ya tan sólo
para la obtención del ferrocromo, pero no del cromo puro libre de
carbono.








APLICACIONES:


El cromo encuentra aplicaciones extensas para la
formación de aleaciones, en particular aceros al cromo. Por las
razones ya mencionadas, se prefiere para ello metal libre de carbono,
preparado, en particular, por aluminogénesis. El cromo reacciona con
los carburos contenidos en el acero para formar carburos de cromo,
comunicándole así entre otras propiedades, una gran dureza; sin
embargo, para los aceros al cromo se emplea también en gran escala el
ferrocromo. El  cromo disminuye además las propiedades magnéticas, lo
cual tiene importancia para la industria de la relojería. También a
otros metales que en general tan sólo pueden ser trabajados con la
piedra de esmeril. El cobre, el latíon , el bronce, la plata alemana,
mejoran de tal modo por la adición de cromo, que su resistencia a la
rotura casi iguala a la del acero. Las aleaciones de cromo son,
además poco sensibles a las temperaturas elevadas y a las
acciones químicas. También aumenta la sonoridad (ej. En las
trompetas, campanas, etc.,). Los revestimientos de cromo obtenidos
galvánicamente protegen bien contra la oxidación, etc. Con el cromo
puede rayarse y cortarse el vidrio.

El cromo se utiliza como catalizador en la síntesis
del amoníaco, en la fabricación de aceros al cromo y aceros
inoxidables, en aleaciones con cromo y en el cromado galvánico. Los
complejos orgánicos encuentran aplicación como colorantes de revelado
en la fotografía color; los compuestos inorgánicos del cromo se
utilizan como pigmentos para pinturas. Las sales de cromo (VI) se
utilizan para la preservación de la madera y para el curtido de
cueros.










Consideraciones económicas:

La producción mundial de mineral de hierro cromado
alcanzó en 1926 a 340000-350000 t.; siendo, por lo tanto,
aproximadamente doble que antes de la guerra.

En la actualidad Rodéis suministra aproximadamente la
mitad de la producción mundial. Las minas de dicho país están bien
explotadas y la baratura del mineral extraído ha hecho no remunerable
muchas veces la extracción de otras procedencias. Los principales
yacimientos se encuentran a lo largo del Great Dike en el S. De
Rodesia. En 1924, fueron extraídas en Rodesia  172724 t de mineral,
en 1925, 135830 t, con un valor de 337318 libras esterlinas y en 1926
155000 a 170000 t, con un valor de 420332 libras esterlinas. El
Transvaal produjo ya en abundancia en 1925 en 1926 unas 15.000 t.
Este mineral es, sin embargo, de menor valor.
























EFECTOS CARACTERISTICOS:


Seres humanos / mamíferos:

Debido a su insolubilidad, el cromo metálico
no es tóxico en el agua. Los diversos compuestos del cromo
hexavalente representa la mayor amenaza, especialmente debido a sus
efectos genéticos. Los compuestos del cromo /VI) actúan en casi todos
los sistemas de ensayo diseñados para determinar sus efectos
mutagénicos. El hecho comprobado de que atraviesa la placenta
significa un alto riesgo para los embriones y fetos. El efecto
carcinógeno de los compuestos del cromo (VI) no sólo ha sido
demostrado experimentalmente con animales, sino también ha sido
confirmado por los resultados de estudios epidemiológicos realizados
con grupos humanos expuestos a esta sustancia en su lugar de trabajo.
Se considera que el período de latencia correspondiente oscila entre
10 y 27 años. Contrariamente a lo que ocurre con los compuestos del
cromo (VI) se manifiestan, por ejemplo, como lesiones renales. Las
intoxicaciones crónicas pueden producir mutaciones en el tracto
gastrointestinal así como acumulaciones en el hígado, en el riñón, en
la glándula tiroides y en la médula ósea. El índice de eliminación es
lento.


Plantas:

En las plantas se conocen, entre otras, lesiones en
el sistema radicular, originadas principalmente por el cromo (VI). No
sólo las distintas especies sino también las distintas partes
internas de las plantas difieren considerablemente en el modo de
asimilar el cromo y en el tipo de lesiones que acusan. Los efectos
tóxicos que el cromo ejerce sobre las plantas han sido descritos,
fundamentalmente, en base a ensayos vasculares. En la avena pudo
comprobarse que las raíces no se desarrollaban y que las hojas se
mantenían angostas, tomado una coloración pardo-rojiza con aparición
de pequeñas manchas necróticas.



Nota:

El cromo de valencia III es un elemento traza
importante para el metabolismo insulínico, tanto en el ser humano
como en los animales.



COMPORTAMIENTO EN EL MEDIO AMBIENTE:


Agua:

En los sistemas acuáticos, la toxicidad de
los compuestos solubles del cromo varía según la temperatura,  pH y
dureza del agua, y según las especies de organismos que los pueblan.
Los compuestos del cromo (VI) se disuelven con facilidad, pero en
condiciones naturales y en presencia de materia orgánica oxidable, se
reducen rápidamente a compuestos cromo (III) más estables y menos
hidrosolubles.


Suelo:

La movilidad del cromo en la pedosfera
solamente puede evaluarse si se consideran la capacidad de adsorción
y reducción de los suelos y de los sedimentos. Los hidróxidos de
cromo (III), una vez sedimentados y fijados en el sedimento acrático,
difícilmente vuelven a movilizarse, dado que la oxidación de los
compuestos de cromo (III) para formar compuestos de cromo (VI)
prácticamente no ocurre en forma natural. El cromo (VI), aun en
concentraciones relativamente bajas, ya resulta tóxico, siendo el pH
del suelo un facto fundamental. El uso de abonos fosfatados
incrementa el ingreso de cromo al suelo.





Cadena Alimentaria:

Los compuestos del cromo (III) asimilados
junto con los alimentos resultan relativamente inocuos; los
compuestos del cromo (VI), en cambio, tiene efectos altamente
tóxicos. Tanto los animales como seres humanos sólo incorporan a su
organismo cantidades relativamente pequeñas de cromo por inhalación;
la mayoría de las sustancias que contienen cromo ingresan al
organismo a través de los alimentos y del agua que se bebe. La
resorción en el intestino depende en gran medida de la forma química
en que se presenta el cromo: se asimilan aproximadamente entre un 20-
25% de los complejos de cromo orgánico y aproximadamente un 0,5% del
cromo inorgánico (MERIAN, 1984).



























BIBLIOGRAFIA:



I.Koppel, Chrom und seine Verbindungen, Abeggs
Handbuch der anorganischen Chemic, publicado por Fr. Auerbach e
I.Koppel, tomo 4, parte 1, 2ª mitad Leipzing 1921.- Le Blanc,
Darstellung des Chrosms und seiner Verbindungen mit Hilfe des
elektrischen Stromes. Halle 1902.


Enciclopedia GTZ (Internet).