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24. Chrom (Cr) - Der Spiegel der Metalle · Das Periodensystem der Elemente

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  Willkommen zu einer neuen Folge von Wissensreise durch das
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  Periodensystem, deinem Podcast zum Entspannen, Loslassen und
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  lernen. Kennst du schon unsere anderen
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  Schlafreisereien wie Schlafreise durch das Universum oder
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  Schlafreise durch vergessene Welten?
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  Falls nicht, schau gerne mal rein, sie warten darauf, dich
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  auf eine Reise zu entführen, doch heute sind wir hier, um
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  gemeinsam. In die faszinierende Welt eines
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  ganz besonderen Elements einzutauchen.
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  Chrom Element Nummer 24 im Periodensystem Symbol CR, ein
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  Metall, das unsere Welt buchstäblich zum Glänzen bringt.
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  Lass dich einfach fallen, dein Körper wird schwerer, dein Atem
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  wird ruhiger und während du zuhörst, reisen wir gemeinsam
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  durch die Geschichte, die Physik und die verborgene Schönheit
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  dieses strahlenden Metalls Chrom.
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  Ist ein stahlblau glänzendes Übergangsmetall, das in der
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  sechsten Gruppe und der vierten Periode des Periodensystems zu
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  finden ist. Es trägt die Ordnungszahl 24,
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  was bedeutet, dass sein Atomkern 24 Protonen enthält, mit einer
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  Atommasse von ungefähr 51,996 Atommasseneinheiten ist Chrom
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  eines der Mittelschwereren Übergangsmetalle.
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  Was Chrom so einzigartig macht, ist seine außergewöhnliche
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  Widerstandsfähigkeit gegen Oxidation und Korrosion.
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  Eine Eigenschaft, die es zu einem der wertvollsten Metalle
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  der modernen Industrie macht. Der Name Chrom leitet sich aus
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  dem Altgriechischen ab, Chroma bedeutet Farbe, und das ist kein
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  Zufall, denn chromverbindungen sind für eine bemerkenswert
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  breite Palette an leuchtenden Farben bekannt.
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  Von tiefem Rubinrot über sattes Smaragdgrün bis hinzu intensivem
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  Gelb und Orange. Genau diese farbliche Vielfalt
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  machte Chrom seit seiner Entdeckung zu einem begehrten
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  Pigmentstoff. Die Entdeckung des Chroms die
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  Geschichte der Entdeckung von Chrom beginnt im Jahr 1798 in
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  Paris. Der französische Chemiker Louis
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  Nicolas Vocella. Analysierte ein rotes Mineral,
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  das aus sibirischen Minen stammte und als Sibirisches Rot
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  bekannt war, heute unter dem Namen Krokoid bekannt, einem
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  Blei chromat Mineral mit der chemischen Formel PB CR 4
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  Vouquelin erhitzte dieses Mineral mit Salzsäure und
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  isolierte dabei eine unbekannte grüne Verbindung.
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  Nach weiterer Behandlung gelang es ihm, ein neues Metall zu
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  isolieren. Das er aufgrund der farblichen
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  Vielfalt seiner Verbindungen als Chrom bezeichnete.
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  Interessant ist dabei, dass Krokoit bereits Jahrzehnte
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  früher im Jahr 1761 durch den deutschen Geologen Johann
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  Gottlob Lehmann aus dem Oral beschrieben worden war, ohne
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  dass das darin enthaltene neue Element erkannt worden wäre.
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  Wockeler erkannte 1797 zunächst in Krokoit eine neue Verbindung.
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  Und gelang im Jahr darauf die Isolierung des Metalls selbst.
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  Unabhängig davon entdeckte der deutsche Chemiker Martin
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  Heinrich Klapprott fast zeitgleich dasselbe Element,
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  wobei die Priorität der Entdeckung traditionell Vocalin
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  zugeschrieben wird. Physikalische Eigenschaften
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  Chrom ist ein hartes, sprödes Metall mit einem
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  charakteristischen stahlblauen Glanz.
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  Es besitzt einen sehr hohen Schmelzpunkt von 1 907 Grad
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  Celsius, deutlich höher als beispielsweise Eisen mit 1 538
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  Grad Celsius. Der Siedepunkt liegt bei
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  beeindruckenden 2671 Grad Celsius.
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  Diese thermische Stabilität macht Chrom zu einem idealen
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  Bestandteil von Hochtemperaturlegierungen die
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  Dichte von Chrom. Beträgt etwa 7,19 Gramm pro
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  Kubikzentimeter. Es ist damit schwerer als
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  Aluminium, aber leichter als Eisen.
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  Chrom kristallisiert in einer kubisch raumzentrierten
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  Gitterstruktur, was zu seiner charakteristischen Sprödigkeit
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  bei Raumtemperatur beiträgt, erst bei Temperaturen oberhalb
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  von etwa 38 Grad Celsius wird chromduktil und kann dann besser
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  verarbeitet werden. Ein ungewöhnliches Verhalten,
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  das mit magnetischen Eigenschaften zusammenhängt, die
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  sich um diese Temperatur herum ändern.
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  Ein weiteres bemerkenswertes physikalisches Merkmal ist die
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  Härte, Chrom gehört zu den härtesten reinen Metallen
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  überhaupt, auf der Moosskala erreicht es einen Wert von etwa
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  8,5. Zum Vergleich Diamant das
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  härteste natürliche Material erreicht den Wert 10 diese
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  außergewöhnliche Härte. Macht galvanisch abgeschiedenes
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  Chrom zur bevorzugten Schutzschicht für Werkzeuge und
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  hochbeanspruchte Oberflächen. Chrom besitzt zudem eine
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  ungewöhnliche magnetische Eigenschaft unterhalb von -39
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  Grad Celsius zeigt reines Chrom, antiferromagnetisches verhalten
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  die magnetischen Momente benachbarter Atome sind
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  Antiparallel ausgerichtet. Was zu einer nach außen hin
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  nahezu nicht magnetischen Erscheinung führt.
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  Dieses antiferromagnetische Verhalten von Chrom wurde in der
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  Festkörperphysik intensiv untersucht und lieferte wichtige
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  Grundlagen für das Verständnis des Riesen Magnetowiderstands G
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  Mr eines Quanteneffekts, der für die Entwicklung moderner
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  Festplatten grundlegend war. Chemische Eigenschaften und
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  oxidationsstufen Chrom. Ist chemisch außerordentlich
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  vielseitig. Es kann in einer Vielzahl von
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  Oxidationsstufen auftreten, von -2 bis plus 6, wobei die Stufen
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  plus 2, + 3 und plus 6 die häufigsten und praktisch
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  bedeutsamsten sind. Chrom 3 Verbindungen sind die
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  stabilsten und am häufigsten vorkommenden Chrom 3, Oxid CR 2
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  o 3 ist ein tiefgrünes Pulver, das als Pigment.
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  Als Schleifmittel und in der Metallurgie verwendet wird.
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  Chrom 3 Ionen sind für die smaragdgrüne Farbe bestimmter
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  Edelsteine verantwortlich, darunter der Smaragd und der
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  alexandrit Chrom. 6 Verbindungen hingegen sind stark oxidierend
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  und toxisch. Kaliumdichromat k 2, CR 2 o 7
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  ist ein orange rotes Salz, das in der analytischen Chemie als
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  Oxidationsmittel und in der Gerberei eingesetzt wird.
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  Chromsäure, h 2, CR o 4 und ihre Salze die Chromate werden in der
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  Galvanik und Oberflächenbehandlung genutzt.
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  Diese sechswertige Form des Chroms steht im starken Kontrast
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  zur dreiwertigen Form. Chrom 6 ist ein anerkanntes
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  Karzinogen, während Chrom 3 ein essentielles Spurenelement für
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  den menschlichen Körper ist. Die faszinierende Passivierung.
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  Ein zentrales Merkmal von Chrom ist seine Fähigkeit zur
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  Passivierung. Wenn Chrom mit Sauerstoff in
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  Berührung kommt, bildet sich sofort eine Ultradünne, nur
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  wenige Nanometer dicke Schicht aus Chrom 3 oxid auf der
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  Metalloberfläche diese Oxidschicht ist transparent,
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  haftet außerordentlich fest auf dem Metall und schützt es
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  effektiv vor weiterer Oxidation und Korrosion.
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  Wird die Schicht mechanisch beschädigt.
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  Bildet sie sich in Gegenwart von Sauerstoff spontan und innerhalb
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  von Sekunden neu? Ein Phänomen, das als
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  Selbstheilend bezeichnet wird? Genau dieses Prinzip macht
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  rostfreien Stahl Edelstahl zu dem Material, das es ist.
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  Rostfreier Stahl enthält in der Regel mindestens 10,5% Chrom,
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  das genau diese passivierende Oxidschicht bildet und den Stahl
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  vor Rost schützt, in der Küchenindustrie.
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  Im Medizinbereich, in der Architektur und im
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  Transportwesen sind Edelstahllegierungen mit Chrom
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  allgegenwärtig. Vorkommen und Gewinnung Chrom
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  ist das 21 häufigste Element in der Erdkruste und kommt dort in
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  einer Konzentration von etwa 100 bis 300 Milligramm pro Kilogramm
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  vor. In reiner Form kommt Chrom in
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  der Natur jedoch kaum vor. Das wichtigste Chrommineral ist
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  Chromit, ein Eisenchromspinell mit der chemischen Formel FE CR
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  2 o vierten Chromit ist ein schwarzes bis dunkelbraunes
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  Mineral und kommt in basischen und ultrabasischen magmatischen
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  Gesteinen vor, insbesondere in sogenannten Ophiolithen
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  Gesteinssequenzen, die Überreste ozeanischer Erdkruste
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  repräsentieren. Die weltweit bedeutendsten
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  Chromit Vorkommen befinden sich in Südafrika, Kasachstan,
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  Indien, Zimbabwe und der Türkei. Südafrika besitzt mit dem
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  Buschweltkomplex das größte bekannte chromit Reservoir der
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  Welt, die weltweite Jahresproduktion an Chromit
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  beträgt mehrere Millionen Tonnen, wobei der überwiegende
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  Teil für die Stahlindustrie genutzt wird, die Verhüttung von
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  Chromit zur Gewinnung von Ferrochrom.
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  Einer Legierung aus Chrom und Eisen erfolgt in
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  Elektrolichtbogenöfen bei Temperaturen von über 2000 Grad
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  Celsius. Reines Chrom wird durch
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  aluminothermische Reduktion von Chromoxid oder durch Elektrolyse
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  gewonnen. Die Anwendungsgebiete von Chrom
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  sind so vielfältig wie kaum die eines anderen Metalls, der mit
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  Abstand größte Verbrauchsbereich ist die Stahlindustrie.
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  Etwa 85 bis 90% der weltweiten Chromproduktion fließen in die
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  Herstellung von Chrom und Edelstahllegierungen rostfreier
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  Stahl, der mindestens 10,5% Chrom enthält, ist das Rückgrat
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  moderner Industrie und Konsumgüterproduktion.
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  Hochlegierte Edelstähle enthalten bis zu 30% Chrom und
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  werden in besonders korrosiven oder thermisch belasteten
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  Umgebungen eingesetzt. Ein weiteres wichtiges
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  Anwendungsgebiet ist die Galvanik.
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  Hart Verchromen das galvanische Abscheiden einer dünnen
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  Chromschicht auf Metalle verleiht Werkzeusoberflächen,
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  Maschinenteilen und Hydraulikzylindern eine
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  außergewöhnliche Härte und Verschleißfestigkeit.
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  Dekoratives Verchromen, das vor allem in der Automobilindustrie
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  und bei Haushaltsgeräten eingesetzt wird, erzeugt die
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  charakteristisch spiegelnden, silbrig glänzenden Oberflächen.
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  In jüngerer Zeit sind Chrom 6 freie Verchromungsprozesse
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  entwickelt worden. Da hexavalentes Chrom im
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  Abwasser problematisch ist. In der Farbindustrie spielen
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  Chrom Verbindungen seit langem eine wichtige Rolle.
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  Chromgelb, Bleichromat, Chromoxidgrün und das intensive
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  Chromrot wurden als Pigmente in Farben, Lacken und Druckfarben
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  eingesetzt. Heute werden viele dieser
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  klassischen Chromfarbstoffe durch weniger toxische
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  Alternativen ersetzt. Doch einige chromgrün Varianten
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  sind nach wie vor wichtig, etwa für Tarnfarben und
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  Straßenmarkierungen. Chrom in Edelstein nun begeben
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  wir uns in einen der poetischsten Aspekte des Chroms
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  seine Rolle in der Welt der Edelsteine chromdrei Ionen haben
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  eine außergewöhnliche Fähigkeit. Sie absorbieren Licht bestimmter
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  Wellenlängen und geben dabei anderen Farben eine besondere
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  Intensität. Diese Eigenschaft verleiht
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  einigen der schönsten und begehrtesten Edelsteine der Welt
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  ihre charakteristischen Farben der Smaragd, einer der 4
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  klassischen Edelsteine, verdankt seine tiefe smaragdgrüne Farbe
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  dem Einbau von Chrom 3 Ionen, in das Beryl Silikatgitter des
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  Minerals Beryl. Je nach Konzentration und
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  chemischer Umgebung erzeugt Chrom im Beryll ein Grün, das
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  von Zartgrün bis zu einem sattesten dunkelsten Waldgrün
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  reichen kann. Der Rubin, die rote Varietät des
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  Minerals Korund Aluminiumoxid AL 2 O 3 verdankt seine feurige
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  Rotfärbung ebenfalls dem Chrom, wenn Chrom 3 Ionen einige der
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  Aluminiumionen im Korundgitter ersetzen.
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  Absorbieren sie blaues und grünes Licht und transmittieren
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  rotes Licht die Intensität des Rubinrots hängt direkt von der
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  Chromkonzentration ab, der Alexandrit ist vielleicht das
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  faszinierendste Chromdillstein überhaupt.
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  Dieser Krysoberrill zeigt einen außergewöhnlichen Farbwechsel,
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  im Tageslicht erscheint er smaragdgrün unter Kunstlicht
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  oder bei Kerzenschein wechselt er zu einem warmen Rubinrot.
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  Dieser Farbwechsel ist eine direkte Folge der
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  Absorptionseigenschaften der Chrom 3 Ionen, ein
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  physikalisches Phänomen, das seit seiner Entdeckung im Ural
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  im Jahr 1830 die Menschen fasziniert und verblüfft.
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  Auch der Chromdioxid, ein tiefgrüner Pyroxen, der häufig
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  aus sibirischen Minen stammt, verdankt seine Farbe dem Chrom
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  und der seltene Demantoidgranat. Der am stärksten
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  dispersionsbrechende Granat überhaupt erhält seine lebhafte
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  Grünfärbung ebenfalls durch chromspurenelemente biologische
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  Bedeutung und Gesundheitsaspekte.
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  Chrom ist ein essentielles Spurenelement für Wirbeltiere,
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  einschließlich des Menschen dreiwertiges Chrom CR 3 ist für
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  den Kohlenhydrat und Fettstoffwechsel von Bedeutung.
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  Es wird diskutiert, dass Chrom die Wirkung von Insulin
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  verstärkt, indem es die Insulinsensitivität der
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  Zellrezeptoren erhöht. Ein Chrommangel kann daher mit
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  Symptomen wie Beeinträchtigter Glukosetoleranz, erhöhten
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  Blutfettwerten und Gestörtem Insulinsignalweg in Verbindung
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  gebracht werden. Die empfohlene Tageszufuhr für
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  Erwachsene liegt laut Deutschen Gesellschaft für Ernährung bei
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  etwa 30 bis 100 Mikrogramm. Natürliche Nahrungsquellen für
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  Chrom sind Vollkornprodukte, Fleisch, Fisch, Hülsenfrüchte,
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  Nüsse und einige Gemüsesorten. Die Bioverfügbarkeit von Chrom
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  aus der Nahrung ist jedoch gering und liegt häufig unter
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  einem Prozent im Gegensatz zu dreiwertigem Chrom ist
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  sechswertiges Chrom CR 6 hochgradig toxisch und
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  karzinogen, es kann durch die Haut aufgenommen werden und in
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  Zellen eindringen. Wo es zu DNA Schäden führt Chrom
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  6 Verbindungen sind als Gruppe als Karzinogene eingestuft, das
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  heißt, es besteht gesicherter Nachweis für ihre
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  krebserzeugende Wirkung beim Menschen, insbesondere für
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  Lungenkrebs. Bei beruflich exponierten
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  Personen in Galvanik und Chromaproduktion.
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  Aus diesem Grund wird die Verwendung von Chrom 6 in vielen
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  industriellen Prozessen durch EU Richtlinien.
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  Wie die Reach Verordnung streng reguliert und zunehmend
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  eingeschränkt Chrom und der Laser Chrom hat noch einen
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  weiteren wenig bekannten Ruhm. Es spielte eine Schlüsselrolle
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  bei der Entwicklung des Lasers, der erste jemals erzeugte
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  Laserstrahl demonstriert von Theodore Meimann im Jahr 1960,
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  war ein Rubinlaser das aktive Medium dieses Lasers war.
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  Natürlich ein synthetischer Rubinkristall, dessen Chrom 3
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  Ionen kohärentes rotes Licht bei einer Wellenlänge von 694
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  Nanometern emittieren. Dieser Durchbruch veränderte die
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  Wissenschaft und Technologie des 20 Jahrhunderts grundlegend.
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  Laser sind heute in Medizin und. Kommunikation,
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  materialbearbeitung, Messtechnik und unzähligen anderen Bereichen
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  unverzichtbar und all das begann mit der Eigenschaft des chroms
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  Licht in ganz bestimmten Farben zu absorbieren und wieder
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  abzustrahlen. Chrom im Weltall Chrom ist kein
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  rein terrestrisches Element, spektroskopische Messungen
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  zeigen, dass Chrom auch in der Sonnenatmosphäre vorhanden ist,
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  wo es durch kernphysikalische Prozesse.
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  Wie das Siliziumverbrennen in massereichen Sternen erzeugt,
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  wird in Meteoriten, insbesondere in Koligen Kondriten, wurden
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  Chromisotope gefunden, die wichtige Rückschlüsse auf die
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  frühe Geschichte des Sonnensystems erlauben.
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  Das Isotop Chrom 53, ein stabiles Zerfallsprodukt des
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  radioaktiven Mangan 53, dient als kosmochemischer Zeitgeber.
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  Und hilft Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die
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  Bildung und Differenzierung früher Planeten zu datieren.
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  Interessanterweise wurde auf dem Mond bei Mars Meteoritenanalysen
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  und durch Orbiter Spektrometer Chrom in messbaren
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  Konzentrationen nachgewiesen, die unterschiedliche
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  Chromisotopenzusammensetzung von Erd und Mondgestein lieferte
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  sogar Hinweise auf die Entstehungsgeschichte des
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  Mondes. Und den frühen Einschlag eines
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  marsgroßen Protoplaneten namens Theia Chrom in der Kunst und
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  Kultur Chromverbindungen haben über Jahrhunderte hinweg die
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  bildende Kunst mitgestaltet. Chromgelb das leuchtende Gelb
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  des Bleichromats wurde seit dem frühen 19 Jahrhundert als
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  Malerfarbe verwendet. Vincent van Gogh nutzte
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  Chromgelb ausgiebig für seine sonnendurchfluteten Gemälde.
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  Ironischerweise hat sich gezeigt, dass sich Chromgelb
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  unter Lichteinfluss chemisch verändert und dunkler wird, ein
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  Prozess, der an Gemälden wie Sonnenblumen von van Gogh
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  beobachtet wurde und Restauratorinnen und
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  Restauratoren seither intensiv beschäftigt.
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  Das leuchtende Smaragdgrün von Chromoxid war im 19 und frühen
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  20 Jahrhundert ein beliebtes Grünpigment in der Ölmalerei.
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  Stabiler und weniger giftig als das damals ebenfalls populäre
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  Arsenbasierte Schweinfurter Grün Chromgrün findet sich in Werken
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  des Impressionismus und der klassischen Moderne die
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  Chrominanz, ein Begriff, der sich direkt von Chrom ableitet,
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  bezeichnet in der modernen Bildübertragungstechnik.
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  Den Farbanteil eines Bildsignals, getrennt vom
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  Helligkeitsanteil in Videoformaten wie YCBCR, das in
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  digitalen Kameras und Bildschirmen verwendet verwendet
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  wird, spiegelt der Begriff die farbgebende Qualität des
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  Elements wider. Obwohl kein reales Chrom im
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  Signal enthalten ist. Technologische Zukunft die
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  Bedeutung von Chrom wird in der Zukunft nicht abnehmen.
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  Im Gegenteil, mit dem wachsenden Bedarf an
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  Hochleistungslegierungen für die Luft und Raumfahrtindustrie, an
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  korrosionsbeständigen Materialien für Offshore
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  Windkraftanlagen, an hitzebeständigen Werkstoffen für
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  Gasturbinen und an spezialisierten Stelen für die
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  Wasserstoffwirtschaft wird Chrom ein unverzichtbarer Rohstoff
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  bleiben. In der Batterietechnologie
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  werden Chrom basierte Verbindungen als mögliche
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  Kathodenmaterialien für Natrium Ionen Batterien erforscht.
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  Eine Alternative zu den lithiumbasierten Batterien, die
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  für die Elektromobilität und stationäre Energiespeicherung
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  entscheidend sind. Auch in der Katalyse,
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  insbesondere bei der Polymerisation von Ethan zu
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  Polyethylen mit Hilfe von Chromoxidkatalysatoren, dem
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  sogenannten Philips Katalysator. Spielt Chrom eine wichtige
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  industrielle Rolle, die täglich Millionen von Tonnen Kunststoff
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  produziert? Nachhaltige Nutzung und der
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  Schutz unseres Planeten und hier in diesem Abschnitt möchte ich
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  innehalten, denn Chrom lehrt uns etwas Grundsätzliches über
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  unsere Beziehung zur Erde. Chrom entstand in Sternen, die
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  vor Milliarden von Jahren kollabierten und ihre Materie
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  durch den Kosmos streuten. Über Jahrmilliarden sammelte
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  sich dieser Sternenstaub zur Erde zusammen, ordnete sich in
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  der Tiefe des Mantels und der Kruste, wurde durch geologische
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  Prozesse an die Oberfläche gebracht und schließlich
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  entdeckt, gewonnen und nutzbar gemacht.
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  Was wir heute als Rohstoff verwenden, ist das Ergebnis
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  eines unvorstellbar langen kosmischen Prozesses, die
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  Reserven an hochwertigem Chromit sind endlich.
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  Die Förderung hat ökologische Auswirkungen auf Landschaften,
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  Gewässer und Ökosysteme in den Abbaugebieten.
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  Die Verarbeitung von Chrom zu Ferrochrom und Stahl ist
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  energieintensiv und verursacht erhebliche CO 2 Emissionen,
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  Chrom 6 Verbindungen, die bei industriellen Prozessen
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  entstehen können, Böden und Grundwasser kontaminieren, mit
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  langfristigen Folgen für Mensch und Natur, all das erinnert uns
• 22:06
  daran, die. Unsere Erde ist nicht nur ein
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  rohstofflager, sie ist ein lebendiges, sensibles System,
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  das über Milliarden von Jahren Gleichgewichte aufgebaut hat,
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  die durch menschliches Handeln innerhalb weniger Generationen
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  aus dem Takt geraten können. Chrom, dieses strahlende,
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  spiegelnde Metall, reflektiert buchstäblich unser Antlitz
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  zurück, und vielleicht sollten wir in diesem Spiegelbild auch
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  unsere Verantwortung erkennen. Die Erde ist unser gemeinsames
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  Zuhause, das einzige, das wir haben.
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  Sie zu schützen, zu bewahren und mit Bedacht mit ihren Ressourcen
• 22:44
  umzugehen, ist keine Option, sondern eine Notwendigkeit, die
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  Forschung an Chrom Recycling, an umweltfreundlicheren
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  Produktionsprozessen und an der Substitution von toxischem Chrom
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  6 durch sicherere Alternativen zeigt, dass dieser Weg möglich
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  ist. Jede und jeder Einzelne kann
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  dabei einen Beitrag leisten. Durch bewusste
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  Konsumentscheidungen, durch das Interesse an Wissenschaft und
• 23:09
  durch das Einfordern von Verantwortung gegenüber
• 23:12
  Industrie und Politik Chrom das Element der Farben, der Spiegel
• 23:17
  der Stärke und der Verbindung zwischen Kosmos und Erde hat uns
• 23:21
  heute auf eine stille Reise mitgenommen durch Laboratorien
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  des 18. Jahrhunderts, durch funkelnde
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  Edelsteine, durch die Tiefen der Erdkruste, durch Laserphysik und
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  durch die Tiefen unseres Solarsystems.
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  Und am Ende dieser Reise stehen wir wieder hier, auf dieser
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  wunderbaren, kostbaren Erde. Danke, dass du heute dabei
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  warst, bei der Wissensreise durch das Periodensystem, wenn
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  dir diese Folge gefallen hat, freue ich mich sehr, wenn du dem
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  Podcast folgst. Auf Spotify, Apple Podcasts oder
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  wo immer du Podcasts hörst. Eine Bewertung von dir bedeutet
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  unglaublich viel. Sie hilft dabei, dass noch mehr
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  Neugierige diese Reisen durch die Welt der Elemente entdecken
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  können. Teile die Folge gerne mit
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  Menschen, denen Wissenschaft und Natur am Herzen liegen, bis zur
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  nächsten wissensreise Schlaf gut, träum schön und bleib
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  neugierig.