cromo

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 1

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 Solvólisis : Soluble en ácido sulfúrico y ácido clorhídico diluidos

Pa a 844ºC

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 2

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 3

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 4

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 sí 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 5

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.

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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 7

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 8

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).

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