Cromo: Propriedades e usos do elemento

Descrição

O cromo pertence à classe dos metais de transição, que são predominantemente famosos por sua dureza, resistência à corrosão e características metálicas brilhantes. Ele encontra aplicação significativa na maioria dos setores, desde a produção de aço inoxidável até seu uso em revestimentos de proteção e na fabricação de produtos químicos especializados. O cromo é resistente a manchas devido à formação de suas camadas protetoras de óxido; portanto, é um material indispensável nos setores aeroespacial, automotivo e de manufatura.

O elemento cromo

O cromo, com o número atômico 24, pertence aos metais de transição e está incluído no Grupo 6 da tabela periódica. O cromo foi descoberto em 1797 por um químico francês chamado Louis-Nicolas Vauquelin. Ele geralmente ocorre na natureza como parte do mineral cromita, FeCr₂O₄. O elemento é altamente valorizado por sua dureza, resistência à corrosão e seu impressionante brilho metálico. O cromo é usado principalmente para criar materiais duráveis e resistentes ao desgaste ambiental, o que o torna essencial para uma variedade de processos industriais.

Descrição das propriedades químicas

O cromo é um elemento versátil com grandes diferenças em suas propriedades químicas; seu valor está em uma ampla gama de aplicações industriais:

• Estados de oxidação: Os estados de oxidação do cromo variam de -2 a +6. Entre eles, os mais estáveis e comuns são +2, +3 e +6. O cromo no estado +3 é geralmente estável, enquanto o estado +6, ou cromo hexavalente, é altamente tóxico e carcinogênico.
• Reatividade: O cromo combina-se facilmente com o oxigênio no ar para formar uma fina camada protetora de óxido Cr₂O₃, que ajuda a evitar mais oxidação. Essa camada de óxido é fundamental para a resistência do cromo à corrosão. Ele também pode se combinar com enxofre e halogênios para dar origem a vários compostos, como sulfeto de cromo e haletos de cromo.
• Comportamento ácido e básico: O Cr₂O₃ é anfotérico, ou seja, pode reagir tanto com ácidos quanto com bases. Essa propriedade permite que os compostos de cromo participem de uma ampla gama de reações químicas, daí sua utilidade na catálise ou em outros processos industriais.
• Toxicidade: Embora o cromo +3-valente seja um elemento essencial em quantidades traço para a saúde humana, seu estado de oxidação +6 é tóxico e carcinogênico, especialmente em aplicações industriais. A exposição ao Cr⁶⁺ pode ocorrer por inalação, ingestão ou contato com a pele e acarreta sérios riscos à saúde.

Tabela de dados de propriedades físicas

É um metal pesado, duro e prateado com ponto de fusão e ebulição muito altos, o que o torna ideal para uso na indústria em altas temperaturas. Algumas das principais propriedades físicas estão tabuladas abaixo:

Mais informações podem ser encontradas em Stanford Advanced Materials.

Usos comuns do cromo

Essa combinação especial de propriedades físicas e químicas torna o cromo indispensável em vários setores. Os usos mais proeminentes do cromo incluem os seguintes:

• Produção deaço inoxidável: O cromo é um elemento de liga muito importante na produção de aço inoxidável, permitindo uma resistência incomparável à corrosão e a manchas. O teor de cromo geralmente varia de 10% a 30% no aço inoxidável e forma uma camada passiva de óxido que protege o aço contra ferrugem e manchas. Esses aços encontraram uma ampla área de aplicação em produtos que vão desde utensílios de cozinha e instrumentos médicos até a construção e o setor aeroespacial.
• Cromagem: O cromo é usado muito comumente em galvanoplastia para dar um acabamento brilhante, durável e resistente à corrosão. A cromagem é normalmente aplicada a peças automotivas, eletrodomésticos, acessórios de encanamento e itens decorativos. Isso melhora tanto o apelo estético quanto a durabilidade desses produtos.
• Pigmentos e corantes: Os compostos de cromo, inclusive o óxido de cromo (Cr₂O₃), são usados como pigmentos para tintas, corantes e tintas. O amarelo de cromo, PbCrO₄, é o pigmento mais conhecido usado na fabricação de tintas amarelas brilhantes. O óxido de cromo, mais estável, é usado para criar os pigmentos verdes em esmaltes cerâmicos e plásticos.
• Ligas: O cromo é utilizado em várias ligas de alto desempenho para aplicações industriais, aeroespaciais e militares. Por exemplo, o cromo é ligado ao níquel e ao ferro para criar superligas utilizadas em lâminas de turbinas, motores e sistemas de exaustão. Essas ligas apresentam um grau excepcionalmente alto de resistência ao calor e ao desgaste, o que as torna adequadas para condições adversas.
• Preservação de madeira: Os compostos de cromo, principalmente o tratamento com arseniato de cobre cromado, são usados para tratar a madeira, tornando-a resistente à decomposição, aos fungos e ao ataque de insetos. Devido a essa resistência, a madeira tratada com CCA encontra muita aplicação em estruturas externas, como cercas e decks, bem como em postes de serviços públicos.

Métodos de preparação

O principal método de extração de cromo é a reação aluminotérmica; o minério geralmente usado é a cromita, FeCr₂O₄. Nesse processo, a cromita é misturada com pó de alumínio e aquecida, causando a redução do óxido de cromo para produzir cromo metálico. O cromo também pode ser produzido por meio da eletrólise do cloreto de cromo em sal fundido; esse processo é usado para aplicações de alta pureza. Embora esses métodos consumam muita energia, eles fornecem um suprimento altamente confiável de cromo para uso industrial.

Produtos industriais relacionados

O cromo é usado na fabricação de muitos produtos industriais:

• Aço inoxidável: O cromo, geralmente em combinação com níquel e molibdênio, é a base do aço inoxidável, que é aplicado em tudo, desde o processamento de alimentos até a construção e a medicina.
• Ligas de cromo: As ligas de cromo são usadas em aplicações que exigem alta resistência, resistência ao calor e tenacidade. Exemplos podem ser vistos em componentes como lâminas de turbina, peças de motor e componentes de maquinário pesado.
• Produtos químicos de cromo: A fabricação de produtos químicos é outro campo importante em que o cromo é uma matéria-prima fundamental. Isso inclui sais de cromo, dióxido de cromo, usado em mídia de gravação magnética, entre outros compostos especializados. Eles são aplicados em vários campos, desde o curtimento de couro até o tratamento de água e os processos de galvanoplastia.

Perguntas frequentes

Para que o cromo é usado na vida cotidiana?

Os usos do cromo incluem principalmente a produção de aço inoxidável para utensílios de cozinha, talheres, instrumentos médicos e maquinário industrial. Ele também é usado na cromagem de peças automotivas, itens domésticos e acabamentos decorativos.

Como o cromo é extraído?

A extração de cromo do minério de cromita envolve a reação aluminotérmica do minério com pó de alumínio, que é aquecido para reduzir o óxido de cromo a cromo metálico. Além disso, vários métodos eletrolíticos foram desenvolvidos para produzir um cromo ainda mais puro.

Por que o cromo é perigoso?

O cromo é tóxico e carcinogênico, especialmente em sua forma hexavalente (Cr⁶⁺). Ele apresenta riscos à saúde quando inalado ou ingerido. A exposição industrial a esse elemento é muito comum e, portanto, devem ser tomadas as devidas precauções ao manusear compostos de cromo em um contexto industrial.

O cromo desempenha um papel essencial na saúde humana?

Sim, o cromo trivalente (Cr³⁺) é um oligoelemento essencial que desempenha um papel na regulação do metabolismo da glicose. Entretanto, ele é necessário apenas em pequenas quantidades e a deficiência é rara.

Qual é a principal fonte de cromo?

A maior parte do cromo é derivada do minério de cromita, encontrado principalmente nos países da África do Sul, Índia, Cazaquistão e Turquia. Esses países são os maiores produtores de minério de cromita do mundo.