Il cromo ha numero atomico 24 e peso atomico 51.996 u.m.a. La sua configurazione elettronica è [Ar] 3d5 4s1.
Proprietà
E' un metallo duro, lucido, di colore grigio acciaio; fonde con difficoltà ed è resistente alla corrosione.
I numeri di ossidazione più comuni del cromo sono +2, +3, +6 di cui +3 è il più stabile. Lo stato di ossidazione +6 non è stabile per il cromo: infatti i suoi composti sono ossidanti e tendono a ridursi a sali di cromo (III).
Gli effetti tossici e cancerogeni del cromo esavalente sono principalmente imputati a questa caratteristica che lo rende molto aggressivo nei confronti dei sistemi biologici. Il principale minerale del cromo è la cromite FeCr2O4 ossido doppio appartenente alla famiglia degli spinelli come la magnetite con la quale spesso si può confondere. La cromite si rinviene generalmente in sciami di piccoli granuli incorporati in rocce eruttive basiche.
Preparazione
Per riduzione con carbone dalla cromite si ottiene la lega ferro-cromo usata direttamente per preparare gli acciai al cromo:
FeCr2O4 + 4 C → Fe + 2 Cr + 4 CO
Per ottenere il metallo puro la cromite viene sottoposta a fusione alcalina ossidante che converte il cromo (III) in cromo (VI). La massa viene lisciviata, separata dal precipitato di idrossido di ferro (III) e viene quindi precipitato il bicromato. Quest'ultimo viene trasformato in ossido per riduzione con carbone e l'ossido successivamente ridotto per allumino-termia:
Na2Cr2O7 + 2 C → Cr2O3 + Na2CO3 + CO
Cr2O3 + 2 Al → 2 Cr + Al2O3
Il cromo, nonostante che i suoi potenziali di riduzione lo pongano tra i metalli riducenti, è particolarmente inerte a causa di una pellicola di ossido che lo protegge da ulteriori attacchi.
Tale fenomeno è detto passivazione del metallo. Tale pellicola possiede un'altra proprietà: è dinamicamente stabile ovvero, qualora il film di ossido venisse danneggiato localmente, è in grado di riformarsi purché l'ambiente circostante abbia sufficiente potere ossidante e l'atmosfera costituisce una fonte di ossigeno sufficiente. Il cromo costituisce uno dei componenti fondamentali degli acciai e viene usato per ricoprire il ferro ottenendo un effetto ornamentale e protettivo allo stesso tempo.
Alogenuri e ossoalogenuri.
Negli stati di ossidazione superiori sono noti solo i fluoruri CrF6 e CrF5. Il primo è un solido giallo, assai instabile, il secondo fonde a 30°C e si idrolizza istantaneamente in acqua. Dei tetralogenuri sono noti CrF4 , CrCl4 e CrBr4. Esistono tutti i trialogenuri CrX3 che si possono ottenere in diversi modi tra cui la sintesi diretta; sono solidi, colorati che cristallizzano formando vari idrati tra cui CrX3∙ 6 H2O e CrF3∙ 3 H2O.
I dialogenuri CrX2 sono tutti noti e si possono ottenere trattando il metallo con acido HX; lo ioduro si ottiene per sintesi diretta.
Nello stato di ossidazione VI esistono due tipi di ossoalogenuri: anionici come CrO3Cl– e molecolari come il fluoruro e il cloruro di cromile. CrO2F2 è un liquido scuro che bolle a 117°C e si può ottenere analogamente al fluoruro.
Ossidi e ossoanioni.
L'ossido di cromo (VI) , CrO3 si ottiene trattando con acido solforico concentrato soluzioni sature di bicromati. Una particolare menzione merita la miscela cromica meglio nota come misto cromico: essa si ottiene mescolando acido solforico concentrato a bicromato di potassio a caldo.
Viene principalmente utilizzata per la pulizia della vetreria di laboratorio a causa della sinergia delle proprietà solventi e mineralizzanti dell'acido solforico concentrato e la capacità ossidativa dell'acido cromico che si forma disciogliendo il bicromato in ambiente acido. Il misto cromico viene utilizzato più volte fin quando avviene un suo passaggio di colore dall'arancio al verde, che indica la riduzione del cromo (VI) a Cr (III), ci mostra la sua inutilizzabilità.
I principali anioni del cromo (VI) sono il cromato CrO42- e il bicromato Cr2O72-. Lo ione cromato è giallo, ha geometria tetraedrica ed è stabile in ambiente alcalino. I cromati si ottengono per arrostimento della cromite con soda e calce; in laboratorio si può ossidare un cromito con acqua ossigenata in ambiente alcalino:
2 Cr[OH)5(H2O)]2- + 3 H2O2 → 2 CrO42- + 10 H2O
Per acidificazione delle soluzioni di cromato il colore vira dal giallo all'arancio per formazione dello ione bicromato Cr2O72- . Questo ione è in equilibrio con lo ione cromato:
2 CrO42- + 2 H+ ⇌ Cr2O72- + H2O
I bicromati sono energici ossidanti in ambiente acido:
Cr2O72- + 14 H+ + 6 e– → 2 Cr3+ + 7 H2O Eo = + 1.33 V
Nello stato di ossidazione III il cromo ha un comportamento cationico. L'ossido Cr2O3 si forma per combustione dell'elemento: è un solido verde anfotero. Trattato con acidi dà sali del catione Cr3+, con basi dà invece cromiti contenenti idrossocomplessi.
Stato di ossidazione II
Nello stato di ossidazione II il cromo è notevolmente riducente, in soluzione acquosa è rapidamente ossidato dall'aria. Sali blu di Cr II si ottengono sciogliendo il metallo in acidi non ossidanti.
L'ossido nero CrO si ottiene trattando con acido nitrico diluito l'amalgama di cromo; è un energico riducente e, per riscaldamento all'aria dà Cr2O3. Dalle soluzioni di Cr II precipita per alcalinizzazione l'idrossido giallo Cr(OH)2.
