Wikipedia

Kromi

alkuaine
Tämä artikkeli käsittelee metallista alkuainetta. ”Kromi” on myös metalliyhtye Saran toinen albumi vuodelta 2002.
vanadiini ← kromi → mangaani
—
↑
Cr
↓
Mo  
 
 


Yleistä
Nimi kromi
Tunnus Cr
Järjestysluku 24
Luokka siirtymämetalli
Lohko d
Ryhmä 6
Jakso 4
Tiheys7,15 · 103 kg/m3
Kovuus8,5 (Mohsin asteikko)
Värihopeisen metallinen
Löytövuosi 1797
Atomiominaisuudet
Atomipaino (Ar)51,9961[1]
Atomisäde, mitattu (laskennallinen)166 pm
Kovalenttisäde127 pm
Orbitaalirakenne[Ar] 3d5 4s1
Elektroneja elektronikuorilla 2, 8, 13, 1
HapetusluvutVI, III, II
Kiderakennetilakeskinen kuutiollinen (BCC)
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto kiinteä
Sulamispiste2 180 K (1 907 °C)
Kiehumispiste2 944 K (2 671 °C)
Moolitilavuus- · 10−3 m3/mol
Höyrystymislämpö339,5 kJ/mol
Sulamislämpö21,0 kJ/mol
Höyrynpaine- Pa - K:ssa
Äänen nopeus5 940 m/s 293,15 K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus1,66 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti 0,449 kJ/(kg K)
Sähkönjohtavuus7,9 · 106 S/m
Lämmönjohtavuus(300 K) 93,9 W/(m·K)
CAS-numero7440-47-3
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Kromi on järjestysluvultaan 24. alkuaine, jonka kemiallinen merkki on Cr (lat. chromium) ja CAS-numero 7440-47-3. Kromin nimesi sen vuonna 1798 Pariisissa eristänyt Louis Nicolas Vauquelin todettuaan, minkälaisen värikirjon se sai aikaan mineraalista valmistettuun liuokseen. Hän totesi myös, että smaragdin vihreä väri johtuu kromista.[2] Nimi on johdettu kreikankielisestä sanasta χρωμα (khroma), ’väri’.

Ominaisuudet

muokkaa

Kromi kuuluu metalleihin ja on väriltään harmahtava, kiiltävä ja kova. Kromi esiintyy kahdessa allotrooppisessa muodossa: kiderakenne 20 °C:n lämpötilassa on tilakeskeinen kuutiollinen,[3][4][5] mutta sille tunnetaan myös heksagoninen kiderakenne.[6] Kromilla on neljä pysyvää isotooppia, joista yleisin on 52Cr, jota on 83,8 % luonnosta esiintyvästä kromista.[7]

Stabiilit isotoopit
Isotooppi Atomimassa (u)[8] Esiintymisosuus luonnossa (%)[7]
50Cr 49,946041 4,345
52Cr 51,940505 83,789
53Cr 52,940647 9,501
54Cr 53,938878 2,365

Kromille tunnetaan myös 21 luonnossa esiintymätöntä, radioaktiivista isotooppia. Näiden massaluvut ovat välillä 42–66 ja niistä pitkäikäisin on vuonna 1940 löydetty 51Cr jonka puoliintumisaika on 27,7 päivää. Seuraavaksi pysyvin on vuonna 1952 löydetty β+-säteilijä 48Cr, jonka puoliintumisaika on 21,56 tuntia. Kaikkien muiden isotooppien puoliintumisajat ovat alle yhden tunnin, useimmiten alle yhden minuutin.[9]

 
Kromia

Yhdisteet

muokkaa

Kromi kuuluu jaksollisessa järjestelmässä ryhmään 6, ja se omaa elektronikonfiguraation [Ar]3d54s1. Kromi muodostaa yhdisteitä hapetusasteilla −2:sta +6:een. Kromi muodostaa pysyvimmät yhdisteensä hapetusasteilla +3 ja +6. Hapetusasteilla −2, −1, +1, +2, +4 ja +5 esiintyvät yhdisteet ovat harvinaisempia.

Kromi muodostaa epämetallien kanssa useita yhdisteitä eri hapetusasteilla, kuten halideja, hydrideitä, borideja, nitrideitä, fosfideita, silisidejä, arsenidejä, oksideita ja oksoyhdisteitä, Kromi muodostaa anionien kanssa suoloja, kuten kromi(III)sulfaattia.[10]

Kromin tärkeimmät yhdisteet esiintyvät hapetusasteella +3 ja +6. Hapetusasteella +3 kromi muodostaa muun muassa halideja CrX3 (X = Cl, Br, F) sekä kromi(III)oksidin Cr2O3. Hapetusasteella +6 kromi muodostaa useita yhdisteitä, joista tärkeimmät ovat hapettimina käytetyt kromaatit CrO42− ja dikromaatit [Cr2O7]2−.

Kromaatti- ja dikromaatti-ionit esiintyvät vesiliuoksissa tasapainotilassa, joka on riippuvainen pH:sta. Happamissa olosuhteissa tasapaino on dikromaatti-ioneja suosiva, ja ne toimivat voimakkaampina hapettimina.[10]

CrO42− (aq) + 4H2O + 3e− → Cr(OH)3 + 5OH−      ε0 = −0,13 V

[Cr2O7]2− (aq) + 14H+ + 6e− → 2Cr3+ + 7H2O         ε0 = 1,33 V [11]

 
Kromin Pourbaix-diagrammi, joka havainnollistaa pysyvintä yhdistettä tietyissä olosuhteissa.
 
Kiinteä kaliumdikromaatti
 
Kiinteä kaliumkromaatti
Esimerkkiyhdiste hapetusasteella[12]
−2 Na2[Cr(CO)5]
−1 Na2[Cr2(CO)10]
0 Cr(C6H6)2
+1 K3[Cr(CN)5NO]
+2 CrCl2
+3 CrCl3
+4 K2CrF6
+5 K3CrO8
+6 K2CrO4, H2CrO4

Koordinaatiokompleksit

muokkaa

Kromi muodostaa kaikilla hapetusasteillaan koordinaatiokomplekseja, jotka ovat useimmiten geometrialtaan oktahedraalisia. Komplekseja tunnetaan tuhansia erilaisia, esimerkiksi halidi-, akvahalidi-, syanidi- ja amiinihalidikompleksit, kompleksit neutraalien ligandien ja monihampaisten ligandien kanssa sekä metalloseenit, kuten kromoseeni.[10]

Kromi(II)-komplekseja hyödynnetään muun muassa koordinaatioyhdisteiden tutkimuksessa, koska ne ovat labiileja. Kromi(III)-kompleksit muodostavat suuren osuuden kromin kemiallisesta käytöstä. Hapetusasteella 0 kromi muodostaa komplekseja neutraalien π-donoriligandien kanssa, kuten heksakarbonyylikromi(0):n [Cr(CO)6].[10]

 
Heksakarbonyylikromi(0)-koordinaatiokompleksi

Käyttö

muokkaa

Valtaosa kromin käytöstä on sen käyttö metalliseoksissa ferrokromina. Kromia käytetään metalliseoksissa tuomaan niihin kovuutta ja ruostumattoman teräksen valmistuksessa[2], sillä kromi pystyy muodostamaan pysyviä metallikarbideja jotka vahvistavat metallin rakennetta. Kromi lisää myös korroosionkestävyyttä.[13] Esimerkiksi työkaluissa kromia on usein 3–5 %. Ruostumatonta terästä saadaan, kun rautaan lisätään noin 10 % tai enemmän kromia.[14] Kromia käytetään myös teräksen pinnoittamiseen, sillä se saa aikaan kiiltävän pinnan. Kromia käytetään usein autojen osien, kuten puskureiden pinnoittamiseen. Sitä voidaan käyttää myös muovien pinnoittamiseen kiiltävän pinnan aikaansaamiseksi.[13]

Kromia, esimerkiksi kromisulfaattia, voidaan käyttää myös nahan värjäämiseen. Värjätyssä nahassa voi olla 4–5 % kromia, joka on sitoutunut proteiineihin.[15] Syntyvä jäte on kuitenkin myrkyllistä, joten sen tilalle etsitään uusia vaihtoehtoja.[13]

Kromiyhdisteitä käytetään teollisina katalyytteinä ja pigmentteinä (kirkkaan vihreissä, keltaisissa, punaisissa ja oransseissa väreissä). Kromi esiintyy esimerkiksi maaleissa usein lyijy-yhdisteinä (esim. PbCrO4), jotka ovat myrkyllisiä ympäristölle. Tästä syystä varsinkin kromin keltaisen pigmentin käyttö on vähentynyt ja on siirrytty orgaanisiin pigmentteihin, jotka eivät sisällä kromia tai lyijyä.[16] Rubiinit saavat punaisen värinsä kromi-ioneista ja lasi saa smaragdinvihreän väri, kun se käsitellään kromilla.[13]

Kromin(VI)-suoloja käytetään puun käsittelyssä parantamaan sen säilyvyyttä. Puutavara käsitellään esimerkiksi kromatulla kupariarsenaatilla, mikä suojaa puuta sieniltä ja haitallisilta hyönteisiltä, kuten termiiteiltä.[17] Suomessa arseenipitoisten suolakyllästeiden käyttö on kielletty vuonna 2007.[18]

Kromi ja ihmisen ravitsemus

muokkaa

Kromi on elimistölle välttämätön hivenaine ja se osallistuu mm. hiilihydraattien sekä rasvojen aineenvaihduntaan. Kromia tarvitaan lisäksi sokeriaineenvaihdunnan ja hermoston toimintaan sekä verensokerin säätelyyn. Ilman riittävää kromin saantia elimistö ei pysty hyödyntämään glukoosia riittävän hyvin.[19]

Kromin saantisuositus on 50–200 mikrogrammaa vuorokaudessa. Kromin liikasaanti on haitallista.[20] Ravinnosta saadaan usein vain alle 60 % minimisaantisuosituksesta.[19]

Kromia esiintyy runsaasti etenkin tonnikalassa (90 µg/100g), lohessa, silakassa, makrillissa ja hauessa (55 µg/100g). Lisäksi sitä esiintyy sianlihassa (13,5 µg/100g), kaurassa (13), linsseissä (11), perunassa ja pavuissa (10) sekä naudanlihassa ja broilerissa (9 µg/100g).[21] Muita kromin lähteitä ovat leivinhiiva, maksa, täysjyvämurot, mausteet, lihajalosteet, sienet ja hunaja. Hedelmät ja muut ruoat, joissa on paljon yksinkertaisia sokereita, kuten sakkaroosia ja fruktoosia, sisältävät hyvin vähän kromia.[22] Maanviljelyllä ja ruoan tuotantotavoilla on vaikutusta eri ruokien kromipitoisuuteen ja siksi sitä on vaikea tarkkaan arvioida.[22] Etenkin hunajan kromipitoisuudessa on suuria vaihteluja[23].

Ravinnossa esiintyvä kromi on Cr(III)-muodossa ja on ihmiselle välttämätöntä, kun taas Cr(VI) on hengitettynä erittäin myrkyllistä ja mutageenistä. Cr(VI)-muodon ei ole havaittu olevan karsinogeenista liuoksissa.[24]

Esiintymät ja kaivostoiminta

muokkaa

Kromia esiintyy useissa mineraaleissa, mutta ainoastaan kromiitti-mineraalin käyttö on taloudellisesti kannattavaa. Tällä hetkellä taloudellisesti kannattavia malmivarantoja on arvioitu olevan 1,14 miljardia tonnia ja löydetyt varannot kokonaisuudessaan 3,91 miljardia tonnia (normitettu 45 % Cr2O3-pitoisuuteen). Kromia ei tuoteta juurikaan Euroopan unionissa vaan suurin osa malmivaroista (95 %) on keskittynyt Kazakstaniin ja Etelä-Afrikkaan.[25] Noin 1 % maailman varannoista löytyy Suomesta.[26]

2010 arvioitiin vuotuiseksi kromiitti-malmin käyttömääräksi 12 miljoonaa tonnia vuodessa. On arvioitu malmivarantojen riittävän sadoiksi vuosiksi.[26]

Suomessa tuotettiin vuonna 2014 kromiittimalmia 1,03 miljoonaa tonnia ja 450 000 tonnia ferrokromia.[27] Suomen kromiittimalmin tuotanto oli siis n. 3,9 % maailman kokonaistuotannosta.

Suomessa ferrokromia tuottaa Outokumpu Oyj:n tehdas Torniossa. Kromimalmin sinne louhii tytäryhtiö Outokumpu Chrome Oy läheiseltä Elijärven kaivoksesta Keminmaasta.[2]

Tuotetun kromiittimalmin määrä miljoonissa tonneissa[25]
Maa 2014 2015
Etelä-Afrikka 12 15
Intia 3,54 3,5
Kazakstan 3,7 3,8
Turkki 2,6 3,6
Muut maat 4,59 4,6
Maailmanlaajuinen kokonaistuotanto 26,4 27

Merkittävimmät esiintymisalueet

muokkaa

Lähteet

muokkaa
  1. ↑ Michael T. Wieser & Tyler B. Coplen: Atomic Weights of the Elements 2009 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2011, 83. vsk, nro 2. IUPAC. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 16.4.2011. (englanniksi)
  2. ↑ a b c Marko Hamilo: HS:n alkuainesarjan artikkeli kromista Helsingin Sanomat. Arkistoitu 10.2.2010. Viitattu 7.7.2010.
  3. ↑ John F. Papp, Bruce R. Lipin: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons, Inc., 2000. ISBN 9780471238966 Teoksen verkkoversio (viitattu 16.6.2017). (englanniksi)
  4. ↑ Smithells,C. 1967 Metals Reference Book 1, Plenum Press, New York, 4. painos (1967), s. 157F. E. Bacon, 1964. Chromium and Chromium Alloys. Encyclopedia of Chemical Technology, 5, Interscience, New York, 2. painos. s.459.: Chromium and Chromium Alloys. Encyclopedia of Chemical Technology 5. 4.painos, s. 459. Plenum Press, New York, 1967.
  5. ↑ Simons, E.: Guide to Uncommon Metals. 4.painos, s. 157. Plenum Press, New York, 1967.
  6. ↑ Chromium Encyclopædia Britannica Online. Viitattu 26.1.2020. (englanniksi)
  7. ↑ a b Meija J. et al.: Isotopic compositions of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry, tammikuu 2016, 88. vsk, nro 3, s. 293–306. doi:10.1515/pac-2015-0503 ISSN 1365-3075 Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
  8. ↑ Current Atomic Masses Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW) verkkosivu. 21.8.2018. Viitattu 19.1.2020. (englanniksi)
  9. ↑ Audi, G. et al.: The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties. Chinese Physics C, 2017, 41. vsk, nro 3, s. 030001-1-030001-138. IOP Publishing. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001 Artikkelin verkkoversio. (pdf) Viitattu 26.1.2020. (englanniksi) (Arkistoitu – Internet Archive)
  10. ↑ a b c d Rollinson, Carl L.: The chemistry of chromium, molybdenum and tungsten. Pergamon, 1975, ©1973. ISBN 9780080188676
  11. ↑ Overton, Tina: Descriptive inorganic chemistry. W.H. Freeman, 2010. 473479184 ISBN 1429218142 Teoksen verkkoversio.
  12. ↑ Guertin, Jacques, Jacobs, James A. & Avakian, Cynthia P. (toim.): Chromium (VI) handbook. CRC Press, 2005. 172963452 ISBN 9780203487969 Teoksen verkkoversio.
  13. ↑ a b c d Chromium - Element information, properties and uses | Periodic Table www.rsc.org. Viitattu 16.6.2017. (englanniksi)
  14. ↑ Kromi www.helsinki.fi. Viitattu 16.6.2017. (englanniksi)
  15. ↑ National Research Council (U.S.): Chromium (Its Medical and biologic effects of environmental pollutants). National Academy of Sciences, 1974. ISBN 0309022177
  16. ↑ Stout, George L. (George Leslie): Painting materials : a short encyclopaedia. Dover Publications, 1966. ISBN 0486215970
  17. ↑ J. A Hingston, C. D Collins, R. J Murphy, J. N Lester: Leaching of chromated copper arsenate wood preservatives: a review. Environmental Pollution, January 2001, nro 1, s. 53–66. doi:10.1016/S0269-7491(00)00030-0 Artikkelin verkkoversio.
  18. ↑ Onnettomuuden vaaraa aiheuttavat aineet: Arseenipitoiset suolakyllästeet www.ttl.fi. Arkistoitu 26.6.2015. Viitattu 16.6.2017.
  19. ↑ a b Richard A Anderson: Chromium as an Essential Nutrient for Humans. Regulatory Toxicology and Pharmacology, 1.8.1997, nro 1, s. S35–S41. doi:10.1006/rtph.1997.1136 Artikkelin verkkoversio.
  20. ↑ A. S. Kozlovsky, P. B. Moser, S. Reiser, R. A. Anderson: Effects of diets high in simple sugars on urinary chromium losses. Metabolism: Clinical and Experimental, June 1986, nro 6, s. 515–518. PubMed:3713513 ISSN 0026-0495 Artikkelin verkkoversio.
  21. ↑ KROMI ELINTARVIKKEISSA (TAULUKKO). https://fi.healthy-food-near-me.com/chromium-in-food-products-table/
  22. ↑ a b Office of Dietary Supplements - Dietary Supplement Fact Sheet: Chromium ods.od.nih.gov. Viitattu 16.6.2017. (englanniksi)
  23. ↑ https://www.scielo.br/j/cta/a/GxXd9Wm9R9MGCwMVv7BBZVh/?format=pdf&lang=en
  24. ↑ Sandra S. Wise, John Pierce Wise Sr.: Chromium and genomic stability. Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis, 1.5.2012, nro 1–2, s. 78–82. PubMed:22192535 doi:10.1016/j.mrfmmm.2011.12.002 Artikkelin verkkoversio.
  25. ↑ a b Chromium (pdf) U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries. Helmikuu 2019. USGS National Minerals Information Center (UNMI). Arkistoitu 29.7.2019. Viitattu 19.1.2020. (englanniksi)
  26. ↑ a b Papp JF, Lipin BR. 2010. Handbook of Chemical Industry Economics, Inorganic. https://pubs.usgs.gov/of/2001/0381/report.pdf
  27. ↑ Papp JF. CHROMIUM. In: 2014 Minerals Yearbook 2016. USGS National Minerals Information Center. https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/chromium/myb1-2014-chrom.pdf

Aiheesta muualla

muokkaa
 
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Kromi.
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Kromi&oldid=22710889”