اكتشاف الكروم
تم اكتشاف الكروم لأول مرة في عام 1797 من قبل الكيميائي الفرنسي لويس نيكولا فوكلين. كان فوكلين يقوم بتحليل عينات من معدن الكروكويت (Crocoite)، وهو معدن أصفر برتقالي اللون يحتوي على كرومات الرصاص. تمكن فوكلين من عزل عنصر جديد من هذا المعدن وأطلق عليه اسم “الكروم” (Chromium) نسبة إلى الكلمة اليونانية “Chroma” التي تعني “لون”، وذلك بسبب الألوان المتعددة التي تظهرها مركبات الكروم.
الخواص الفيزيائية والكيميائية للكروم
الخواص الفيزيائية:
- الحالة: مادة صلبة في درجة حرارة الغرفة.
- اللون: رمادي فولاذي لامع.
- الصلابة: عالي الصلابة، يحتل المرتبة الرابعة بين الفلزات الانتقالية من حيث الصلابة.
- الكثافة: 7.19 جرام/سم³.
- نقطة الانصهار: 1907 درجة مئوية.
- نقطة الغليان: 2671 درجة مئوية.
- التوصيل الكهربائي والحراري: جيد نسبيًا.
الخواص الكيميائية:
- النشاط الكيميائي: الكروم مقاوم للتآكل بسبب تكوين طبقة رقيقة من الأكسيد على سطحه تحميه من المزيد من التفاعل مع الأكسجين.
- حالات الأكسدة: يمتلك الكروم حالات أكسدة متعددة، وأكثرها شيوعًا هي +2، +3، و +6.
- التفاعلات: يتفاعل الكروم مع الأكسجين عند درجات حرارة عالية لتكوين أكسيد الكروم (Cr₂O₃). كما يتفاعل مع الهالوجينات لتكوين هاليدات الكروم.
- المركبات: يشكل الكروم مجموعة واسعة من المركبات، بما في ذلك الأكاسيد والكرومات والبيكروما.
تواجد الكروم في الطبيعة
يتواجد الكروم في الطبيعة بشكل رئيسي في معدن الكروميت (FeCr₂O₄). يعتبر الكروميت الخام المصدر الرئيسي لإنتاج الكروم. توجد رواسب كبيرة من الكروميت في جنوب أفريقيا وكازاخستان والهند وروسيا وتركيا. يوجد الكروم أيضًا بكميات صغيرة في بعض المعادن الأخرى وفي التربة والمياه.
إنتاج الكروم
يتم إنتاج الكروم بشكل أساسي عن طريق اختزال الكروميت بالكربون أو السيليكون في فرن القوس الكهربائي. تتضمن العملية تحويل الكروميت إلى سبيكة من الحديد والكروم تسمى “فروكروم” (Ferrochrome). يتم استخدام فروكروم بشكل أساسي في صناعة الفولاذ المقاوم للصدأ. يمكن أيضًا إنتاج الكروم النقي عن طريق اختزال أكسيد الكروم بالألومنيوم أو السيليكون.
استخدامات الكروم
الفولاذ المقاوم للصدأ: يُستخدم الكروم على نطاق واسع في صناعة الفولاذ المقاوم للصدأ، حيث يمنحه مقاومة عالية للتآكل والصدأ. تتراوح نسبة الكروم في الفولاذ المقاوم للصدأ عادةً بين 10.5% و 30%.
الطلاء الكهربائي: يُستخدم الكروم في الطلاء الكهربائي لتوفير طبقة واقية ومظهر لامع للمعادن. يُعرف الطلاء بالكروم بصلابته ومقاومته للتآكل والخدش.
سبائك الكروم: يُستخدم الكروم في صناعة العديد من السبائك الأخرى، مثل سبائك النيكل والكروم (Nichrome) المستخدمة في عناصر التسخين الكهربائية، وسبائك الكوبالت والكروم المستخدمة في التطبيقات الطبية.
مركبات الكروم: تُستخدم مركبات الكروم في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك:
- دباغة الجلود: تُستخدم كرومات الكروم في دباغة الجلود لجعلها أكثر متانة ومقاومة للماء.
- الأصباغ والألوان: تُستخدم مركبات الكروم في إنتاج مجموعة متنوعة من الأصباغ والألوان المستخدمة في الدهانات والأحبار والبلاستيك.
- الحفز: تُستخدم مركبات الكروم كعوامل حفازة في العديد من العمليات الكيميائية.
- مواد الحماية من التآكل: تُستخدم مركبات الكروم في إنتاج مواد الحماية من التآكل المستخدمة في معالجة المياه وأنظمة التبريد.
أهمية الكروم البيولوجية
الكروم ضروري بكميات ضئيلة لصحة الإنسان. يلعب الكروم دورًا هامًا في استقلاب الجلوكوز والدهون والبروتينات. يساعد الكروم على تحسين حساسية الأنسولين، وهو الهرمون الذي ينظم مستويات السكر في الدم. نقص الكروم يمكن أن يؤدي إلى ضعف تحمل الجلوكوز وزيادة خطر الإصابة بمرض السكري من النوع الثاني.
يوجد الكروم في العديد من الأطعمة، بما في ذلك اللحوم والحبوب الكاملة والخضروات والفواكه. يمكن أيضًا الحصول على الكروم من المكملات الغذائية.
مخاطر الكروم:
على الرغم من أهمية الكروم البيولوجية، إلا أن بعض مركبات الكروم، وخاصة الكروم سداسي التكافؤ (Cr(VI))، تعتبر سامة ومسرطنة. يمكن أن يؤدي التعرض للكروم سداسي التكافؤ إلى مشاكل صحية خطيرة، بما في ذلك سرطان الرئة والتهاب الجلد وقرحة الأنف.
تعتبر السلامة المهنية أمرًا بالغ الأهمية في الصناعات التي تستخدم الكروم. يجب على العمال ارتداء معدات الوقاية الشخصية المناسبة، مثل الأقنعة والقفازات والنظارات الواقية، لتقليل خطر التعرض لمركبات الكروم الضارة.
خاتمة
الكروم عنصر كيميائي هام يتميز بخصائصه الفريدة واستخداماته المتعددة. يلعب الكروم دورًا حيويًا في العديد من الصناعات، بما في ذلك صناعة الفولاذ المقاوم للصدأ والطلاء الكهربائي. على الرغم من أهمية الكروم البيولوجية، يجب التعامل مع مركبات الكروم بحذر لتجنب المخاطر الصحية المحتملة.