Chrom

Synonym

  • Chromium [engl.]

Übersicht

Pharmakologie

Toxikologie

  • Chrom(VI)-Verbindungen sind giftig. 
  • Salze der Chromsäure H2CrO4 wie Kaliumchromat, Kaliumdichromat oder Blei(II)-chromat sind ebenso wie das Anhydrid der Chromsäure, das Chromtrioxid, starke Oxidationsmittel. Sie wirken bei Hautkontakt ätzend und rufen schlecht heilende Geschwüre hervor.
  • Chrom(VI)-Verbindungen provozieren zudem häufig Kontaktdermatitiden und Allergien.

Physiologie

Vorkommen & Funktion

  • Chrom ist Bestandteil des Glucosetoleranzfaktors (GTF) und Cofaktor einiger intrazellulärer Enzyme.
  • Chrom unterstützt die Wirkung von Insulin am Rezeptor und ist an der Katalyse von Reaktionen im Glucose- und Fettstoffwechsel sowie beim Muskelaufbau beteiligt.
  • Der Erwachsene Körper enthält etwa 6 mg Chrom (0,01 - 0,1 ppm).
  • Etwa 1 % der enthaltenen Chrommenge werden täglich ausgeschieden, sodass eine tägliche Aufnahme von 30 - 100 µg empfohlen wird.
    • Die "therapeutische Breite" von Chrom ist recht groß, so können noch 200fach erhöhte Chromkonzentrationen im Körper ohne Vergiftungserscheinungen toleriert werden.

Chemie

Allgemeine Eigenschaften

Formelzeichen Cr
Ordnungszahl 24
Isotope [%] 48Cr - künstlich (21,56 h -> 48V)
49Cr - künstlich (42,3 min -> 49V)
50Cr - 4,345 (180 · 1015 a -> 50Ti)
51Cr - künstlich (27,702 d -> 51V)
52Cr - 83,789
53Cr - 9,501
54Cr - 2,365
55Cr - künstlich (3,497 min -> 55Mn)

Chemische Eigenschaften

Elektronegativität nach Pauling (Oxidationsstufe) 1,66 (II)
Elektronenkonfiguration 1s22s22p63s23p63d44s2
Oxidationszahlen +6, +5, +4, +3, +2
bevorzugt +6, +3

Physikalische Eigenschaften

Mittlere Atommasse [u] 51,9961 ± 6
Dichte [g/cm3] 6,93
Schmelztemperatur [°C] 1857
Siedetemperatur [°C] 2672
Härte [Mohs] 9
Atomradius [pm] 125
Ionenradius [pm] (bei Ladung bzw. Oxidationszahl) 52 (+VI)
1. Ionisierungsenergie [kJ/mol] (bei 25 °C) 659

Sonstige Eigenschaften

  • Chrom ist ein silberglänzendes, zähes Metall
  • Mit oxidierend wirkenden Säuren bildet es eine äußerst widerstandsfähige Oxidschicht aus, ansonsten ist es bei normalen Temperaturen gegen Luft und Wasser beständig.

Geschichtliches

  • Chrom wurde 1797 unabhängig voneinander vom französischen Chemiker Louis Nicolas Vauquelin (1764 - 1829) in Paris und vom deutschen Apotheker und Chemiker Martin Heinrich Klaproth (1743 - 1817) in Berlin entdeckt.
  • 1854 wurde es von Robert Wilhelm Bunsen (1811 - 1899) durch Elektrolyse erstmals rein dargestellt.
  • Der Name leitet sich, aufgrund der auffälligen Farbvielfalt von Chromverbindungen, vom griechischen Wort chromos ("Farbe") ab.

Vorkommen

  • Wichtigstes Vorkommen von Chrom ist das Mineral Chromeisenstein (Chromit FeO · Cr2O3).
  • Chrom steht an 20. Stelle in der Liste der häufigsten Elemente der Erdhülle.

Herstellung

  • Reduktion von Chromeisenstein mit Hilfe von Kohle zu einer Legierung mit Eisen (Ferrochrom)

Analytik

Identität

  • Chrom

    Atomabsorptionsspektrometrie

    Atomemissionsspektrometrie

    Phosphorsalzperle

    • Oxidationsflamme und Reduktionsflamme:
      • smaragdgrün
  • Chrom(III)

    Oxidation zu Chromat (bzw. Dichromat)

    Reaktion

    2 Cr3+ + 3 H2O2 + 10 OH- 2 CrO42- + 8 H2O

    2 Cr3+ + 3 S2O82- + 7 H2O Cr2O72- + 6 SO42- + 14 H+

    Bemerkungen
    • Chrom(III) lässt sich in alkalischer Lösung bereits mit Wasserstoffperoxid zu Chromat oxidieren. Dazu wird zu der zu prüfenden Lösung eine Mischung aus NaOH und H2O2 oder aus NaOH und Br2 gegeben. Die Farbe schlägt nach gelb um.
    • In saurer Lösung ist die Oxidation schwieriger. Mit Alkaliperoxodisulfat und kurzem Kochen gelingt sie dennoch. Durch Bildung von Dichromat färbt sich die Lösung hier orange.
  • Chromat / Dichromat

Technologie

Verwendung

  • Aufgrund ihrer Farbigkeit werden viele Chromsalze als Farbstoffe eingesetzt. Eine Übersicht gibt die folgende Tabelle:
Verbindung Summenformel Farbe
Chrom(III)-acetat Cr(H2O)6(OCOCH3)3 blauviolett
Chrom(III)-chlorid CrCl3 rotviolett
Chrom(III)-hydroxid n.a. hell graublau
Chrom(III)-nitrat Cr(NO3)3 schwach grün
Chrom(III)-oxid Cr2O3 grün oder metallglänzend
Chrom(III)-phosphat CrPO4 blaugrün
Chrom(III)-sulfat Cr2(SO4)3 violett
Chrom(III)-alaun KCr(SO4)2 violett
Chrom(IV)-oxid CrO2 braun - schwarz
Chrom(VI)-oxid CrO3 dunkelrot
  • Daneben gibt es noch eine Reihe von Chrom(VI) enthaltenden Farbpigmenten, die aufgrund ihrer Toxizität heute nicht mehr eingesetzt werden, so z.B.:
Namen ungefähre Summenformel
Barytgelb, gelber Ultramarin BaCrO4
Chromgelb, Pariser Gelb, Königsgelb, Narzissengelb, Postgelb PbCrO4 + PbSO4
Chromorange, Chromrot, Chromzinnober, Derbyrot, Persisch Rot, Wiener Rot  PbO · PbCrO4
Steinbühls Gelb, Pigmentgelb 33, Stein der Weisen CaCrO4
Strontiumgelb, Zitronengelb SrCrO4 + BaCrO4
  • Chrom dient als Legierungsmaterial für nicht rostende Stähle, z.B. V2A-Stahl (74 % Eisen, 18 % Chrom, 8 % Nickel)
  • Außerdem wird es als Oberflächenschutz eingesetzt, wobei bis zu 500 µm dicke Chromschichten galvanisch aufgetrogen werden können (Hartverchromung). Alternativ kann eine nur 0,3 µm dicke Chromschicht auf eine darunter liegende, vor Korrosion schützende Nickelzwischenschicht aufgetragen werden (Dekorverchromung).
  • Chrom(III)-Salze dienen zum Gerben von Leder.
 

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