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Cromo

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Posición del cromo en la tabla periódica; grupo 6, periodo 4
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Nombre, símbolo, Z: Cromo, Cr, 24
Serie química: Metales de transición
Grupo, periodo, bloque: 6, 4 , d
Configuración electrónica: [Ar] 3d5 4s1
Propiedades atómicas
Masa atómica: 51,9961 uma
Radio atómico: 166 pm
 - Medio 140 pm
 - Covalente 127 pm
 - De Van der Waals Sin datos
Nº de oxidación (óxido): 6, 3, 2 (ácido fuerte)
Electronegatividad: 1,66 (Pauling)
Potencial de ionización (kJ/mol):

 - 1.º = 652,9
 - 2.º = 1590,6

 - 3.º = 2987
 - 4.º = 4743

 - 5.º = 6702
 - 6.º = 8744,9


† Calculado a partir de distintas longitudes de enlace covalente, metálico o iónico.

Propiedades físicas
Estado: Sólido
Estructura cristalina: Cúbica centrada
en el cuerpo
Color: Plateado metálico
Densidad: 7140 (kg/)
Dureza: 8,5 (Mohs)
Conductividad eléctrica: 7,74×106 S/m
Conductividad térmica: 93,7 W/(m·K)
Calor específico: 450 J/kg·K
Punto de fusión: 2130 K
Entalpía de fusión: 16,9 kJ/mol
Punto de ebullición: 2945 K
Entalpía de vaporización: 344,3 kJ/mol
Presión de vapor: 990 Pa a 2130 K
Velocidad del sonido: 5940 m/s a 293,15 K
Isótopos más estables
Iso. AN (%) Vida media MD ED (MeV) PD
50Cr Sintético >1,8E17 a ε 50V
51Cr Sintético 27,7025 d ε 0,753 51V
52Cr 83,789 El Cr es estable con 28 neutrones
53Cr 9,501 El Cr es estable con 29 neutrones
54Cr 2,365 El Cr es estable con 30 neutrones
Valores en el SI y en condiciones normales (0 ºC y 1 atm), salvo indicación en contra.

El cromo es un elemento químico de número atómico 24 que se encuentra en el grupo 6 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Cr. Es un metal que se emplea especialmente en metalurgia.

Características principales

El cromo es un metal de transición duro, frágil, gris acerado y brillante. Es muy resistente frente a la corrosión por lo que se emplea como protector de otros metales.

Su estado de oxidación más alto es el +6, aunque estos compuestos son muy oxidantes. Los estados de oxidación +4 y +5 son poco frecuentes, mientras que los estados más estables son +2 y +3. También es posible obtener compuestos en los que el cromo presente estados de oxidación más bajos, pero son bastante raros.

Aplicaciones

  • El cromo se emplea principalmente en metalurgia para aportar resistencia a la corrosión y un acabado brillante.
  • Sus cromatos y óxidos se emplean en colorantes y pinturas. En general, sus sales se emplean, debido a sus variados colores, como mordientes.
  • El dicromato de potasio (K2Cr2O7) es un reactivo químico que se emplea en la limpieza de material de vidrio de laboratorio y, en análisis volumétricos, como agente valorante.
  • Es común el uso del cromo y de alguno de sus óxidos como catalizadores, por ejemplo, en la síntesis de amoníaco (NH3).
  • El mineral cromita (Cr2O3·FeO) se emplea en moldes para la fabricación de ladrillos (en general, para fabricar materiales refractarios). Con todo, una buena parte de la cromita consumida se emplea para obtener cromo o en aleaciones.
  • En el curtido del cuero es frecuente emplear el denominado "curtido al cromo" con hidroxisulfato de cromo (III) (Cr(OH)(SO4)).
  • Para preservar la madera se suelen utilizar sustancias químicas que se fijan a la madera protegiéndola. Entre estas sustancias se emplea óxido de cromo (VI) (CrO3).
  • Cuando en el corindón (α-Al2O3) se sustituyen algunos iones de aluminio por iones de cromo se obtiene el rubí; esta gema se puede emplear, por ejemplo, en láseres.
  • El dióxido de cromo (CrO2) se usa para fabricar las cintas magnéticas empleadas en las casetes, dando mejores resultados que el óxido de hierro (Fe2O3) debido a que presentan una mayor coercitividad.

Papel biológico

En principio, se considera al cromo (en su estado de oxidación +3) un elemento químico esencial, aunque no se conocen con exactitud sus funciones. Parece participar en el metabolismo de los lípidos, en el de los hidratos de carbono y realizar otras funciones.

Se ha observado que algunos de sus complejos parecen participar en la potenciación de la acción de la insulina, por lo que se los ha denominado "factor de tolerancia a la glucosa"; debido a esta relación con la acción de la insulina, la ausencia de cromo provoca una intolerancia a la glucosa, y esta ausencia provoca la aparición de diversos problemas.

No se ha encontrado ninguna metaloproteína con actividad biológica que contenga cromo y por lo tanto no se ha podido explicar cómo actúa.

Por otra parte, los compuestos de cromo en el estado de oxidación +6 son muy oxidantes y son carcinógenos.

Historia

En 1761, Johann Gottlob Lehmann encontró en los Urales un mineral naranja rojizo que denominó plomo rojo de Siberia; este mineral era crocoita (PbCrO4), y se creyó que era un compuesto de plomo con selenio y hierro.

En 1770, Peter Simon Pallas estuvo en el mismo lugar que Lehmann y encontró el mineral, que resultó ser muy útil, debido a sus propiedades, como pigmento en pinturas. Esta aplicación como pigmento se extendió rápidamente, por ejemplo, se puso de moda un amarillo brillante obtenido a partir de la crocoita.

En 1797, Nicolas-Louis Vauquelin recibió muestras de este mineral. Fue capaz de producir óxido de cromo (CrO3) mezclando crocoita con ácido clorhídrico (HCl). En 1798 descubrió que se podía aislar cromo metálico calentando el óxido en un horno de carbón. También pudo detectar trazas de cromo en gemas preciosas, como por ejemplo, en rubíes y esmeraldas. Lo llamó chrome (del griego χρομα, color) debido a los distintos colores que presentan los compuestos de este elemento.

El cromo se empleó principalmente en pinturas y otras aplicaciones hasta que a finales del siglo XIX comenzó a utilizarse como aditivo en aceros, aunque no fue hasta principios del siglo XX —cuando se comenzó a obtener cromo metal mediante aluminotermia— cuando se extendió este uso. Actualmente en torno a un 85% del cromo se utiliza en aleaciones metálicas.

Abundancia y obtención

Se obtiene cromo a partir de la cromita (FeCr2O4). El cromo se obtiene comercialmente calentando la cromita en presencia de aluminio o silicio (mediante un proceso de reducción). Aproximadamente la mitad de la cromita se extrae de Sudáfrica. También se obtiene en grandes cantidades en Kazajstán, India y Turquía.

Los depósitos aún sin explotar son abundantes pero están geográficamente concentrados en Kazajistán y el sur de África.

De las aproximadamente 15 millones de toneladas de cromita extraidas anualmente, la mayor parte se emplea para aleaciones (cerca de un 70%), por ejemplo para obtener ferrocromo (una aleación de cromo y hierro, con algo de carbono). Otra parte (un 15% aproximadamente) se emplea directamente como material refractario y, el resto, en la industria química para obtener diferentes compuestos de cromo.

Se han descubierto depósitos de cromo metal aunque son poco abundantes. En una mina rusa (Udachnaya) se producen muestras del metal, en donde el ambiente reductor ha facilitado la producción de diamantes y cromo elemental.

Compuestos

El dicromato de potasio, K2Cr2O7, es un oxidante enérgico y se utiliza para limpiar material de vidrio de laboratorio de cualquier resto orgánico que pueda contener.

El "verde de cromo" (es el óxido de cromo (III), Cr2O3) es un pigmento que se emplea, por ejemplo, en pinturas esmaltadas y en la coloración de vidrios. El "amarillo de cromo" (es un cromato de plomo, PbCrO4) también se utiliza como pigmento.

No se encuentran en la naturaleza ni el ácido crómico ni el dicrómico, pero sus aniones se encuentran en una amplia variedad de compuestos. El trióxido de cromo, CrO3, el que sería el anhídrido del ácido crómico, se vende industrialmente como "ácido crómico".

Isótopos

Se encuentran tres isótopos estables en la naturaleza: cromo-52, cromo-53 y cromo-54. El más abundante es el cromo-52 (83,789%). Se han caracterizado 19 radioisótopos, siendo el más estable el cromo-50 con una vida media de más de 1,8x1017 años, seguido del cromo-51 con una vida media de 27,7025 días. El resto tiene vidas medias de menos de 24 horas y la mayoría de menos de un minuto. Este elemento también tiene dos metaestados.

El cromo-53 es el producto de decaimiento del manganeso-53. Los contenidos isotópicos en cromo están relacionados con los de manganeso, lo que se emplea en geología. Las relaciones isotópicas de Mn-Cr refuerzan la evidencia de aluminio-26 y paladio-107 en los comienzos del Sistema Solar. Las variaciones en las relaciones de cromo-53/cromo-52 y Mn/Cr en algunos meteoritos indican una relación inicial de 53Mn/55Mn que sugiere que las relaciones isótopicas de Mn-Cr resultan del decaimiento in situ de 53Mn en cuerpos planetarios diferenciados. Por lo tanto, el 53Cr da una evidencia adicional de procesos de síntesis nuclear justo antes de la coalescencia del Sistema Solar.

El peso atómico de los isótopos del cromo va desde 43 uma (cromo-43) a 67 uma (cromo-67). El modo de decaimiento principal de los isótopos más ligeros que el estable más abundante (Cr-52) es la captura electrónica originándo isótopos de vanadio, mientras que los isótopos más pesados se desintegran preferentemente mediante emisión beta.

Precauciones

Generalmente, no se considera que el cromo metal y los compuestos de cromo (III) sean, especialmente, un riesgo para la salud; se trata de un elemento esencial para el ser humano, pero en altas concentraciones resulta tóxico.

Los compuestos de cromo (VI) son tóxicos si son ingeridos, siendo la dosis letal de unos pocos gramos. En niveles no letales, el Cr (VI) es carcinógeno. La mayoría de los compuestos de cromo (VI) irritan los ojos, la piel y las mucosas. La exposición crónica a compuestos de cromo (VI) puede provocar daños permanentes en los ojos.

La Organización Mundial de la Salud recomienda desde 1958 una concentración máxima de 0,05 mg/l de cromo (VI) en el agua de consumo. Aunque se han realizado nuevos estudios sobre sus efectos sobre la salud, el valos de la concentración máxima no ha sido modificado desde entonces.

Referencias

H   He
Li Be   B C N O F Ne
Na Mg   Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba   Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra   Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh  
  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr