Cromo esavalente: diffusione, composti, esposizione, effetti

Il cromo esavalente è uno degli stati di ossidazione del cromo in molti composti ed è noto perché cancerogeno.
Si trova in natura nella crocoite di colore giallo zafferano in cui è presente il cromato di piombo e nella lopezite di colore rosso sotto forma di bicromato di potassio

Gli effetti sulla salute dei lavoratori esposti al cromo con numero di ossidazione +6 sono devastanti e vanno da asma, danno oculare, timpani perforati, irritazione respiratoria, danno renale, epatico, congestione polmonare ed edema, cancro respiratorio, irritazione cutanea, erosione e scolorimento dei denti.

I lavoratori più esposti sono quelli che lavorano nelle acciaierie in quanto per rendere inossidabile l’acciaio si aggiunge nichel e cromo.

Inoltre i composti contenenti cromo (VI) sono usati come pigmenti per vernici, coloranti, inchiostri per materie plastiche e come agente anticorrosivo.
L’acido cromico è utilizzato nella cromatura di superfici metalliche a scopo protettivo e decorativo e quindi usato dall’industria automobilistica e aerospaziale.

Tuttavia, a causa della sua tossicità e proprietà cancerogene, la cromatura sarà vietata nell’Unione Europea nel 2024.

Diffusione del cromo esavalente

Oltre che nei due minerali è presente sulla crosta terrestre a causa di attività antropogeniche.

Le acque incontaminate contengono quantità estremamente basse di cromo (VI) inferiori a 1 μg/L ma in prossimità di industrie siderurgiche e conciarie le concentrazioni superano questa soglia.

Il fumo di tabacco contiene cromo esavalente e le sue quantità in ambienti chiusi sono centinaia di volte maggiori rispetto a quelle all’aperto

Proprietà dei composti con cromo esavalente

I composti più comuni di cromo esavalente sono:

• bicromato di ammonio (NH₄)₂Cr₂O₇, di potassio K₂Cr₂O₇, di sodio Na₂CrO₄
• cromato di bario BaCrO₄,di calcio CaCrO₄, di stronzio SrCrO₄, di potassio K₂CrO₄, di zinco ZnCrO₄, di piombo PbCrO₄
• triossido di cromo CrO₃ di colore rosso scuro
• cloruro di cromile CrO₂Cl₂ liquido di colore rosso che si decompone violentemente a contatto con l’acqua liberando acido cloridrico (HCl) e acido cromico H₂CrO₄

Come tutti i composti del cromo sono caratterizzati dall’essere colorati: i bicromati sono arancioni, i cromati gialli

Le proprietà fisiche variano a seconda del composto sebbene la solubilità in acqua è una caratteristica comune ad eccezione del cromato di bario, piombo e calcio.

Il cromo (VI) è un energico ossidante in ambiente acido infatti il potenziale normale di riduzione relativo alla semireazione:

Cr₂O₇^2- + 14 H⁺ + 6 e^–→ 2 Cr³⁺+ 7 H₂O

è pari a + 1.33 V

Cemento e cromo esavalente

Il cromo (VI) è contenuto nel cemento infatti le materie prime per la produzione del clinker ovvero minerali e rottami di ferro, bauxite, scarti delle industrie metallurgiche contengono cromo come metallo o allo stato trivalente.

Durante la produzione del cemento il cromo entra in contatto con l’ossigeno in ambiente basico all’interno del forno. La combinazione di calce libera, ossigeno e alta temperatura favorisce la parziale ossidazione del cromo (III) a cromo (VI).

L’ossidazione del cromo (III) a cromo (VI) avviene secondo la seguente reazione:

4 Cr₂O₃ + 6 O₂ + 8 K₂O → 8 K₂CrO₄
Per questo motivo dal gennaio 2005, a seguito dell’attuazione della direttiva della Comunità Europea i cementi immessi sul mercato europeo non devono rilasciare, se miscelati con acqua, più di 2 mg/kg.

Per rispettare la direttiva e preservare la salute dei muratori si sono attuate diverse strategie.

Per ridurre Cr(VI) a Cr (III) in ambiente basico sono necessari agenti riducenti forti come composti di:

• ferro (II) principalmente sotto forma di solfato ferroso FeSO₄ che è il più utilizzato a causa del basso costo e larga disponibilità. Tuttavia a causa della sua scarsa stabilità a temperature elevate ed elevata umidità che si verificano tipicamente nelle fasi di produzione del cemento è necessario un dosaggio maggiore. Se il cemento ha un contenuto particolarmente alto di cromato il solfato di ferro (II) non è in grado di ridurre completamente il cromo.
• stagno (II) principalmente sotto forma di solfato stannoso SnSO₄. Nonostante le sue buone caratteristiche, a causa del suo costo elevato, non è utilizzato per le normali applicazioni.
• antimonio(III) come ossido di antimonio (III) Sb₂O₃. Essi sono i riducenti utilizzati più recentemente e hanno elevata efficacia e costo inferiore rispetto al solfato di stagno (II)