Chrom: Essentielles Spurenelement, Eigenschaften und Anwendungen

Chrom ist ein Mineral. Als „essentielles Spurenelement“ wird es bezeichnet, da winzige Mengen für die menschliche Gesundheit notwendig sind. Zwei Formen: Dreiwertiges Chrom (in Nahrung/Supplements, sicher) und sechswertiges Chrom (toxisch: Hautprobleme, Lungenkrebs). Hier nur dreiwertiges Chrom als Metall betrachtet.

Chrom bei Chrommangel, Diabetes, hohem Cholesterin, PCOS (polyzystisches Ovarialsyndrom) eingesetzt, aber wissenschaftliche Evidenz für die meisten Anwendungen fehlt. Dieser Artikel behandelt Chrom als Metall, seine Eigenschaften und technischen Anwendungen.

Was ist Chrom-Metall?

Chrom (Symbol Cr, Ordnungszahl 24) ist das erste Element der Gruppe 6. Ein stahlgrauer, glänzender, harter, spröder Übergangsmetall. Hauptlegierungselement in Edelstahl → verleiht Korrosionsbeständigkeit.

Chrom lässt sich auf Spiegelglanz polieren, ohne anzulaufen. Poliertes Chrom reflektiert ~70 % des sichtbaren Spektrums und ~90 % Infrarotlicht.

Chrommetall geschätzt für hohe Korrosionsbeständigkeit und Härte. Meilenstein der Stahlproduktion: Entdeckung, dass Stahl durch Chromzugabe hoch korrosions- und verfärbungsbeständig wird (Edelstahl). Edelstahl und Chrombeschichtung zusammen = 85 % kommerzieller Nutzung.

Industrielle Herstellung: Chromiterz (meist FeCr₂O₄) → Ferrochrom (Fe-Cr-Legierung) via aluminothermische oder silicothermische Reaktion. Ferrochrom → Legierungen wie Edelstahl. Reines Chrom: Röstung/Laugung von Chromit zur Eisentrennung, Reduktion mit Kohlenstoff, dann Aluminium.

Gruppe	6	Schmelzpunkt	1907 °C, 3465 °F, 2180 K
Periode	4	Siedepunkt	2671 °C, 4840 °F, 2944 K
Block	d	Dichte (g/cm³)	7,15
Ordnungszahl	24	Rel. Atommasse	51,996
Zustand bei 20 °C	Fest	Hauptisotope	⁵²Cr
Elektronenkonfiguration	[Ar] 3d⁵4s¹	CAS-Nummer	7440-47-3

Wer entdeckte Chrom?

Entdeckt 1797 vom französischen Chemiker Nicolas-Louis Vauquelin, ein Jahr später als Metall isoliert; benannt nach seinen mehrfarbigen Verbindungen. Er stellte Chromoxid (CrO₃) durch Mischen von Krokoit mit Salzsäure (HCl) her.

Obwohl er glaubte, Isoliermethode existiere nicht, gelang ihm 1798 überraschend die Gewinnung von metallischem Chrom durch Erhitzen von Chromoxid in Holzkohleofen. Heute primär durch Erhitzen von Chromit (FeCr₂O₄) mit Aluminium oder Silicium.

Eigenschaften von Chrom

Chrom ist glänzend, spröde, hart. Farbe: silber-grau, hochglanzpolierbar. Anlaufbeständig an Luft; bei Erhitzung verbrennt es zu grünem Chrom(III)-oxid. In Sauerstoff instabil: bildet sofort dünne, sauerstoffundurchlässige Oxidschicht, die das darunterliegende Metall schützt.

Schmelzpunkt 1857±20 °C, Siedepunkt 2672 °C, spez. Gewicht 7,18–7,20 (20 °C), Wertigkeiten meist 2, 3, 6. Metallisch glänzend stahlgrau, hochglanzpolierbar. Hart, korrosionsbeständig.

Hoher Schmelzpunkt, stabile Kristallstruktur, mäßige thermische Ausdehnung. Alle Chromverbindungen sind farbig. Chromverbindungen giftig.

Chrommetall (Cr, Ordnungszahl 24, Gruppe 6) ist ziemlich reaktiv. Reagiert nicht mit Wasser, aber mit den meisten Säuren. Bei Raumtemperatur mit Sauerstoff → Chromoxid (Cr₂O₃). Dünne Oxidschicht auf Metalloberfläche schützt vor weiterer Korrosion.

Chrom-Verarbeitung

Chrom (Cr) = brillantes, hartes, feuerfestes Metall, Schmelze 1.857 °C (3.375 °F), Siede 2.672 °C (4.842 °F). Im reinen Zustand beständig gegen gewöhnliche Korrosion → Anwendung als galvanischer Schutzüberzug für andere Metalle. Löst sich in nichtoxidierenden Mineralsäuren, nicht in Königswasser oder Salpetersäure (passivieren das Metall).

Da Chrom und chromreiche Legierungen bei Raumtemperatur spröde sind, begrenzte Anwendung. Hauptverbrauch: Legierungszusatz zu Eisen (10–26 %): verleiht Stahl Korrosionsbeständigkeit, verbessert Härtbarkeit, Verschleißfestigkeit, Warmfestigkeit.

Als Mineral Chromit weit verbreitet als Feuerfestmaterial. Andere Chromchemikalien als Pigmente und Gerbstoffe.

Verwendungen von Chrom

Hart, silbrig mit bläulichem Schimmer. Chrom härtet Stahl, produziert Edelstahl (rostfrei), stellt diverse Legierungen her.

Chrombeschichtung für spiegelglänzende Stahloberflächen. Verchromte Auto-/Lkw-Teile (Stoßstangen) früher sehr üblich. Auch Kunststoffe verchrombar (Badarmaturen).

~90 % aller Leder werden mit Chrom gegerbt. Abwässer giftig → Alternativen gesucht. Chromverbindungen als industrielle Katalysatoren und Pigmente (leuchtend grün, gelb, rot, orange). Rubine verdanken Rot Chrom; chrombehandeltes Glas = smaragdgrün.

Chrom-Element und seine Anwendungen

Chromverbindungen vielseitig genutzt:

• Chromfluorid (CrF₃): Druck, Färben, MottenSchutz für Wolle
• Chromoxid (Cr₂O₃): grünes Pigment (Farbe, Dachpappe, Keramik); Feuerfeststeine; Schleifmittel
• Chromsulfat (Cr₂(SO₄)₃): grünes Pigment (Farben, Keramik, Glasuren, Lacke, Tinten); Verchromung
• Chromborid (CrB): Feuerfest; Hochtemperatur-Stromleiter
• Chromdioxid (CrO₂): Beschichtung für Magnetbänder („Chrom“-Bänder)
• Chromhexacarbonyl (Cr(CO)₆): Katalysator; Benzinadditiv

FAQs

Wofür wird Chrommetall verwendet?

Härtet Stahl, produziert Edelstahl (rostfrei), diverse Legierungen. Verchromung für spiegelglänzende Stahlflächen.

Ist Chrom ein billiges Metall?

Als glänzendes Element fast unschlagbar: günstig, leicht galvanisierbar, korrosionsbeständig, sehr glänzend. Silber glänzt auch, läuft aber schnell an.

Wie stark ist Chrommetall?

Mohs-Härte 8,5 → härtestes Metall der Welt (Titan nur 6).

Ist Chrom ein giftiges Metall?

Reines Chrom ohne schädliche Wirkung. Geringe Toxizität nur bei dreiwertigem Chrom in sehr hohen Mengen. Akute/chronische Toxizität hauptsächlich durch sechswertige Verbindungen.

Ist Chrom für Menschen giftig?

Eingeatmetes Chrom(VI) = menschliches Karzinogen (Lungenkrebsrisiko). Tierstudien: Chrom(VI) verursacht Lungentumoren bei Inhalation.

Ist Chrom ein gutes Metall?

Edelstahl + Chrombeschichtung (Galvanisierung) = 85 % kommerzieller Nutzung. Hoch geschätzt als hochglanzpolierbares, anlaufbeständiges Metall.

Ist Chrom natürlich oder synthetisch?

Natürlich in Verbindungen in Erdkruste. Hohe Belastung durch verunreinigtes Trinkwasser oder Einatmen erhitzter Dämpfe → Geschwüre, Krebs, Gesundheitsprobleme.

5 Verwendungen von Chrom?

Chemische Industrie: Galvanisierung, Gerben, Druck, Färben, Medizin, Kraftstoffe, Katalysatoren, Oxidationsmittel, Zündhölzer, Korrosionsschutz. Metallisches Chrom = eines der wichtigsten Galvanisierungsmetalle.

Kann Chrom geschmiedet werden?

Reines Chrom (wie viele nicht-ferrose Metalle) verfestigt sich bei Kaltumformung → ungeeignet zum Schmieden, resultierende Klinge wäre sehr spröde.

Was ist schlecht an Chrom?

Chrom(VI) = gefährlichste Form: Allergien, Hautausschlag, Nasenreizung/-bluten, Geschwüre, Immunschwächung, Erbgutschädigung, Nieren-/Leberschäden, tödlich.

Ist Chromrost giftig?

Gramm für Gramm nicht besonders giftig im Vergleich zu anderen Metallen, selbst bei Einnahme.

Ist Chrom in Edelstahl giftig?

Toxikologische Studien: orale Nickel-/Chromdosen → kutane Nebenwirkungen (Dermatitis). Zusätzliche Quellen (Auslaugung aus Edelstahlkochgeschirr bei Zubereitung) unzureichend charakterisiert.

Ist Chrom korrosionsbeständig?

Zwar korrodiert Chrom ähnlich, aber sein Oxid Cr₂O₃ bildet harte Oberflächenschicht, verhindert Sauerstoffreaktion mit Eisen. Noch korrosionsbeständigere Edelstähle (Bau) enthalten Molybdän neben Chrom.

Warum verhindert Chrom Rost?

Chrom verbindet sich vor dem Eisen mit Sauerstoff → Chromoxidschicht. Diese ist hoch korrosionsbeständig → verhindert Rostbildung, schützt Basismetall.

Was für ein Metall ist Chrom?

Chrom (Cr), chemisches Element Gruppe 6 (VIb), hartes stahlgraues Metall, hochglanzpolierbar, Legierungszusatz für Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Ist Chrom ein guter Stromleiter?

Kein besonders guter elektrischer Leiter, aber Nischenanwendungen. Chromborid (CrB) als Hochtemperatur-Stromleiter. Viele weitere Anwendungen.

Wie stellt man Chrom her?

Reines Chrom: thermische Reduktion von Cr₂O₃ mit Aluminium oder Elektrolyse von dreiwertigen Chromlösungen. Aluminothermischer Prozess: Röstung von Feinerz, Soda, Kalk in Luft bei 1.100 °C (2.000 °F).

Warum Chrom in Edelstahl?

Kritisch für Edelstahlherstellung. Die meisten Edelstähle ~18 % Cr: härtet und zähigt Stahl, erhöht Korrosionsbeständigkeit, besonders bei hohen Temperaturen. Chrompigmente in Kosmetikprodukten.

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