24 Cr Krom
Atommasse:
51,9961
Fase (ved 25 °C):
Fast
Smeltepunkt:
1907 °C / 2180 K
Kokepunkt:
2671 °C / 2944 K
Vis flere fakta
Gruppe:
6
Periode:
4
Blokk:
d
Elektronkonfigurasjon:
[Ar]4s<sup>1</sup>3d<sup>5</sup>
Elektronegativitet:
1,66
Tetthet (ved 25 °C):
7,18 g/cm³
Vis færre fakta
Foto: Øystein Foss, UiO

Krom

Hvem av ”gutta” har ikke en gang i livet, enten som 16-17 åring eller kanskje under 40-års-krisa, polert blanke deler av motoriserte kjøretøy om mulig enda blankere? Sannsynligvis kommer man aldri nærmere reint krom. Selvsagt skal man aldri si aldri, men det er med en viss skuffelse at man bare må innse at fortsatt skiller en tynn, tynn oksidfilm oss fra å komme virkelig innpå grunnstoff nr 24 i det periodiske system. Vi skal kanskje være glade for at oksidfilmen dannes, se bare hvordan det går med jern - der hjelper det ikke mye med polering! Det er nettopp kromoksidets korrosjonsbestandighet, både ved lave og høye temperaturer, som sammen med stor mekanisk styrke har ført til at krom har en viktig funksjon i mange av dagens legeringer.

 

I kraft av å være innskuddsmetall har krom en rik red-okskjemi og kan foreligge som kation med valens fra +2 til +6, hvor +3 er mest vanlig i naturen. Stort sett er alle forbindelsene fargerike - fra himmelblått for toverdige, via grønt for treverdig, til gule og røde for de høyeste valensene +5 og +6. Disse flotte fargene gjør at det ikke bare er ”gutta” som ”pryder” seg med krom - fargene til smykkesteinene smaragd og rubin skyldes begge små mengder av krom løst i mineralene.

Anvendelser

Produksjon av stål.
Copyright: Stahl-Zentrum.

Krom og kromholdige forbindelser har en rekke anvendelser; som fargestoffer, i maling, til garving av lær, i ildfaste materialer, som tilsetning i bensin, rensing av laboratorieutstyr, som etsemiddel, forskjellige metallurgiske anvendelser, som katalysator, i høytemperatur elektriske ledere, magnetisk tape, etc.

Den eldste bruken av kromholdige forbindelser er som pigmenter i maling pga. den sterke fargen til flere av de krombaserte mineralene. I den senere tid (1980-) har man derimot prøvd å erstatte disse kromholdige fargestoffene pga. antatt skade på miljøet.

 

Den kanskje viktigste anvendelsen av krom i dagens samfunn er som tilsats til industrielle legeringer, og da særlig i stål. Stål er en legering som består hovedsaklig av jern, noe karbon (opp til 2,1 %, over 2,1 % kalles det støpejern) i tillegg til andre metalliske grunnstoffer. Hvis stål ilegeres 12-13 % krom kaller vi gjerne stålet ”rustfritt” eller ”syrefast”. Det finnes et utall typer av stål, der sammensetningen er tilpasset bruksområdet. Krom har særlig to viktige funksjoner i stål; det øker den mekaniske styrken og det forbedrer materialets korrosjonsbestandighet. I forbindelse med høye temperaturer snakker man gjerne om kromoksiddannere, dvs legeringer som baserer sin bestandighet mot korrosjon på tette krom(III)oksidfilmer. Selv ved temperaturer opp mot 900–1000 °C er kromoksidfilmen relativt bestandig og hindrer oksidasjon/korrosjon og dermed en degradering av de mekaniske egenskapene til legeringen. Ved så høye temperaturer kan ikke jernbasert stål brukes (opp til 700-800 °C), men her er det såkalte superlegeringer som tar over. Superlegeringer har i tillegg til jern og krom et høyt innhold av nikkel, samt noe aluminium.

I forbindelse med overflatebehandling bør uttrykk som kromplettering, eller forkromming nevnes. Dette er prosesser der det elektrolytisk legges tynne kromfilmer med høy ripefasthet som derfor beskytter underliggende metalliske komponenter mot korrosjonsangrep, selv under forhold med stor slitasje. Vel så kjent effekt av forkromming er kanskje den dekorative effekten av tynne kromfilmer på for eksempel motorsykler og biler.

En annen viktig anvendelse av krom har vært såkalt CCA-impregnert trevirke, hvor krom-kobber-arsen (Chromium-Copper-Arsen) baserte preparater sprøytes inn i treverk for å forhindre råtedannelse. Dette har vært et viktig bruksområde, men det er nå innført forbud mot å produsere og omsette slikt trevirke (2001, Norge) pga. den skadelige effekten krom og arsen har på miljøet.

Fra laben vil mange kjemistudenter kjenne til kromsvovlesyre, som er en blanding av CrO3 og svovelsyre, til bruk for rensing/vasking av glassutstyr.

I kroppen

Krom(III) er et nødvendig sporelement for pattedyr i prosessene der karbohydrater omvandles til energi. En kan merke seg at nyfødte barn har et stort kromlager som delvis avtar etter hvert som man blir eldre.

Anbefalt daglig dose av krom(III) er mellom 50 og 200 mikrogram og dekkes av vanlige matvarer som kjøtt, frukt og grønnsaker, nøtter, grovbrød og ost. Krom(III) tas også opp i kroppen når vi drikker såkalt hardt vann (vann med høyt innhold av mineraler) eller når vi lager mat i jernbaserte gryter og stekepanner.

Siden krom(III) vil kunne redusere kroppens utskillelse av insulin, har krom som kosttilskudd blitt hevdet å hjelpe mange til å gå ned i vekt (med de positive ringvirkningene det fører med seg). Men stopper krom virkelig sjokoladesuget??

Mangel på krom(III) er uvanlig, men kan føre til høyt blodsukker og sukker i urinen, dårlige reflekser, problemer med å koordinere bevegelser og ufrivillige bevegelser samt muskelsvakhet. Studier viser at det er en sammenheng mellom mangel på krom(III) i kosten og utvikling av diabetes. Kolesterolnivået økes også ved mangel på krom(III) og kan i så måte til en viss grad relateres til hjerteproblemer. Det er funnet at tilskudd av krom kan øke effekten av visse diabetesmedisiner og at det dermed kan gis lavere doser av f.eks. insulin. For høyt inntak av krom(III) over lengre tid kan føre til nedsatt evne til å ta opp jern.

I motsetning til krom(III) har krom(VI) selv i små mengder en rekke negative effekter i menneskekroppen. Siden krom(VI) er et kraftig oksidasjonsmiddel, er det ikke særlig stabilt og reduseres lett til krom(III). Generelt er inntak av kraftige oksidasjonsmidler svært skadelig. Tilfellet krom(VI) er spesielt da det har vist seg at enkelte enzymer i kroppen fremmer dannelsen av krom(V) som reaksjonsprodukt for reduksjon av krom(VI)-holdige forbindelser. Krom(V) er svært kreftfremkallende og antas også å påvirke menneskers nervesystem. Effekten av krom(VI) på menneskekroppen fikk kraftig publisitet via den såkalte Brockovich-saken, der innbyggerne i byen Hinkley (California, USA) anført av Erin Brockovich gikk til sak mot Pacific Gas and Electric Company (PG&E) og vant fram med et krav på 333 millioner dollar.

I miljøet

I naturen foreligger krom stort sett som tre- og seksverdig. Krom danner lett forbindelser med andre stoffer. Kromforbindelser er tungt nedbrytbare og kan i varierende grad bioakkumuleres i organismer. Enkelte forbindelser kan være meget giftige for vannlevende organismer. Videre er da særlig krom(VI) kreftfremkallende og allergifremkallende.

Ett av bruksområdene som er identifisert som forbundet med risiko, er CCA-impregnert trevirke (se anvendelser).

Hvis du er ute og reiser bør du unngå Sukinda i India, eller i hvertfall ta med deg en flaske norsk kildevann for å slukke tørsten. Sukinda (95 % av Indias kromårer ligger nettopp her) er med på en uoffisiell liste over verdens 10 mest forurensede steder pga. det høye innholdet av krom i overflatevann og drikkevann.

Historie

Louis Nicolas Vauquelin.

Krom, Cr, ble isolert, om enn noe urent, i den formen vi kjenner det i dag som et metallisk grått, skinnende materiale i 1797/8 av den franske farmasøyten Louis Nicolas Vauquelin (1763-1829).

Forut for selve oppdagelsen hadde kromholdige mineraler vært studert særlig pga. sine sterke farger. Det var da også disse fargerike forbindelsene, f.eks PbCrO4 (krokitt) som har en kraftig gul farge, som gav opphav til grunnstoffets navn, Chrôma. Chrôma er gresk og betyr nettopp farge. I denne sammenheng er det også verdt å nevne at det er kationer av krom som gjør rubinen rød og smaragden grønn.

Fremstilling

Krom fremstilles i dag industrielt i hovedsak fra kromitt (FeCr2O4) i en prosess som foregår over flere trinn: Først oksideres krom fra tre- (Cr3+) til fireverdig (Cr4+) i luft under nærvær av Na2CO3 eller K2CO3hvor det dannes natrium eller kaliumkromat. Fe2O3 skilles fra kromatet ved å lute i syre etterfulgt av inndampning. Kromatet reduseres så med karbon til Cr2O3, som deretter reduseres videre til metallisk krom med Al(l) (aluminotermisk reduksjon).

Det er også vanlig å fremstille krom elektrolyttisk fra enten Cr(VI) eller Cr(III) baserte løsninger.

Forekomst

Kromitt, FeCr2O4, fra Feragen, Røros.
Foto: Rune Selbekk, Naturhistorisk museum, UiO.

Krom forekommer ikke i elementær form i naturen, men det finnes en rekke kromholdige mineraler som alle kjennetegnes for sine sterke farger. Krom er det 20. hyppigste grunnstoffet i den øvre faste delen av jordskorpen og er hovedkomponent i ca 30 mineraler. I tillegg foreligger krom ofte som ”forurensning” i Al(III)- eller Fe(III)-baserte mineraler, hvor Cr(III) er substituert for Al(III) eller Fe(III).

Jern-krom-spinell (FeCr2O4), kromitt, er det viktigste (og eneste) mineralet for industriell framstilling av krom. På den vestlige halvkule utvinnes kromittmalm bare i Brasil og på Cuba. 80 % av verdensmarkedet dekkes av India, Iran, Pakistan, Oman, Zimbabwe, Tyrkia og Sør-Afrika. Sistnevnte produserer igjen halvparten av dette, og er dermed verdensledende.

Kromittholdige bergarter finnes også i Norge og særlig i området rundt Røros (Feragen), hvor kromitt tidligere ble utvinnet i regi av Røros Kobberverk. Malmen ble fraktet til Trondheim der det var en kromsaltfabrikk ved Leirfossen.

Kromitt er alltid forurenset av mangan, men også aluminium er en vanlig forurensing i mineralet.