Chrome

Chrome
Échantillons de chrome (le cube mesure un centimètre cube).
Vanadium ← Chrome → Manganèse —     24 Cr                                                                                                                                                                                                                                                                                           ↑ Cr ↓ Mo Tableau complet • Tableau étendu
Position dans le tableau périodique
Symbole	Cr
Nom	Chrome
Numéro atomique	24
Groupe	6
Période	4e période
Bloc	Bloc d
Famille d'éléments	Métal de transition
Configuration électronique	[Ar] 3d5 4s1
Électrons par niveau d’énergie	2, 8, 13, 1
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique	51,996 1 ± 0,000 6 u
Rayon atomique (calc)	140 pm (166 pm)
Rayon de covalence	139 ± 5 pm
État d’oxydation	6, 3, 2
Électronégativité (Pauling)	1,66
Oxyde	acide fort
Énergies d’ionisation
1re : 6,766 51 eV	2e : 16,485 7 eV
3e : 30,96 eV	4e : 49,16 eV
5e : 69,46 eV	6e : 90,634 9 eV
7e : 160,18 eV	8e : 184,7 eV
9e : 209,3 eV	10e : 244,4 eV
11e : 270,8 eV	12e : 298,0 eV
13e : 354,8 eV	14e : 384,168 eV
15e : 1 010,6 eV	16e : 1 097 eV
17e : 1 185 eV	18e : 1 299 eV
19e : 1 396 eV	20e : 1 496 eV
21e : 1 634 eV	22e : 1 721,4 eV
23e : 7 481,7 eV	24e : 7 894,81 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD MeV 50Cr 4,31 % stable avec 26 neutrons 51Cr {syn.} >27,702 5 j ε 0,753 51V 52Cr 83,789 % stable avec 28 neutrons 53Cr 9,501 % stable avec 29 neutrons 54Cr 2,365 % stable avec 30 neutrons
Propriétés physiques du corps simple
État ordinaire	Solide
Masse volumique	7,15 g·cm-3 (20 °C)
Système cristallin	Cubique centré
Dureté (Mohs)	7,5
Couleur	Blanc-argenté
Point de fusion	1 907 °C
Point d’ébullition	2 671 °C
Énergie de fusion	16,9 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation	344,3 kJ·mol-1
Volume molaire	7,23×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur	990 Pa à 1 856,85 °C
Vitesse du son	5 940 m·s-1 à 20 °C
Chaleur massique	450 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique	7,74×106 S·m-1
Conductivité thermique	93,7 W·m-1·K-1
Solubilité	sol. dans HCl, H2SO4 dilué
Divers
No CAS	7440-47-3
No ECHA	100.028.324
No CE	231-157-5
Précautions
SGH
État pulvérulent : Attention H228, H351, P210, P241, P280, P281, P405 et P501 H228 : Matière solide inflammable H351 : Susceptible de provoquer le cancer (indiquer la voie d'exposition s'il est formellement prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au même danger) P210 : Tenir à l’écart de la chaleur/des étincelles/des flammes nues/des surfaces chaudes. — Ne pas fumer. P241 : Utiliser du matériel électrique/de ventilation/d’éclairage/…/antidéflagrant. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P281 : Utiliser l’équipement de protection individuel requis. P405 : Garder sous clef. P501 : Éliminer le contenu/récipient dans …
SIMDUT
Produit non contrôlé Ce produit n'est pas contrôlé selon les critères de classification du SIMDUT. Divulgation à 0,1% selon la liste de divulgation des ingrédients Commentaires : La dénomination chimique et la concentration de cet ingrédient doivent être divulgués sur la fiche signalétique s'il est présent à une concentration égale ou supérieure à 0,1 % dans un produit contrôlé.
Transport
-    1759    Numéro ONU : 1759 : SOLIDE CORROSIF, N.S.A. Classe : 8 Étiquette : 8 : Matières corrosives
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le chrome est un élément chimique de symbole Cr et de numéro atomique 24.

Son étymologie vient du grec chroma signifiant couleur, car les composés du chrome sont diversement colorés.

Histoire

Des flèches trouvées dans des tombes datant de la fin du III^e siècle AC dans le Mausolée de l'empereur Qin près de Xi'an, Chine ont été analysées. Bien qu'enterrés depuis plus de 2000 ans, d’anciens carreaux d’arbalète et des épées en bronze ne montrent pas de signes de corrosion parce que le bronze est recouvert de chrome.

XVIII^e siècle

Le chrome fut remarqué en occident au XVIII^e siècle :

En 1761, Johann Gottlob Lehmann (de) trouva un minerai rouge-orange dans les montagnes de l'Oural, qu'il nomma « plomb rouge de Sibérie ». Ce minerai, quoique mal identifié comme un composé de plomb avec du sélénium et du fer, était en fait un chromate de plomb (PbCrO₄).

En 1770, Peter Simon Pallas visita le même site que Lehmann et trouva un minerai de « plomb » rouge, qui fut très vite utilisé comme pigment dans les peintures. L'emploi du plomb rouge sibérien comme pigment se développa rapidement et le jaune brillant obtenu à partir de crocoïte devint une couleur très à la mode.

En 1797, Nicolas Louis Vauquelin reçut quelques échantillons de minerai de crocoïte. Il fut alors capable de produire de l'oxyde de chrome (CrO₃) en addition de l'acide chlorhydrique à la chromite. En 1798, Vauquelin découvrit qu'il pouvait isoler le chrome métallique en chauffant l'oxyde dans un four à charbon. Il fut aussi capable de détecter des traces de chrome dans certaines pierres précieuses comme les rubis ou les émeraudes. Il démontra aussi avec son collègue Laugier qu'on en trouvait dans presque toutes les météorites.

Durant le XVIII^e siècle, le chrome fut principalement utilisé comme pigment dans la peinture. Au début, la crocoïte d’origine russe en fut la source principale mais en 1827 un grand dépôt de chromite fut découvert aux États-Unis près de Baltimore. Les États Unis devinrent donc le plus grand producteur de dérivés du chrome, jusqu’en 1848 quand un grand dépôt de chromite fut découvert près de Bursa, en Turquie.

XIX^e siècle

Le chrome est aussi connu parce qu'il brille lorsqu'il est poli. Il est utilisé comme garniture de protection et décorative de parties de voiture, de jouets de plomb, de parties de meuble et bien d'autres éléments : il est appliqué, en général, par galvanoplastie. Le chrome est utilisé pour la galvanoplastie depuis 1848, mais son utilisation s'est développée par l'amélioration de la technique en 1924.

XXI^e siècle

Au XXI^e siècle, il apparaît principalement (à 85 %) dans les alliages de métaux, la chimie industrielle consommant le reste.

Isotopes

Le chrome possède 26 isotopes connus de nombre de masse variant entre 42 et 67, et deux isomères nucléaires. Quatre de ces isotopes sont stables et représentent la totalité du chrome présent dans la nature, ⁵⁰Cr, ⁵²Cr, ⁵³Cr, and ⁵⁴Cr, ⁵²Cr étant le plus abondant (83,789% d'abondance naturelle). La masse atomique standard du chrome est donc de 51,996 1 u, très proche de la masse isotopique de ⁵²Cr. ⁵⁰Cr est suspecté de se désintégrer par double désintégration bêta (β⁺β⁺) en ⁵⁰Ti avec une demi-vie d'au moins 1,3x10¹⁸ années, bien que cette désintégration n'ait pour l'instant jamais été observée.

Propriétés

Le chrome fait partie de la série des métaux de transition. C'est un métal dur, d'une couleur gris acier-argenté. Il résiste à la corrosion et au ternissement.

Les états d'oxydation les plus communs du chrome sont +2, +3, et +6 ; +3 étant le plus stable. +4 et +5 sont relativement rares. Les composés du chrome d'état d'oxydation +6 (chrome hexavalent) comme le chlorochromate de pyridinium sont de puissants oxydants. Le chrome dans son état d'oxydation +2 est un réducteur.

Composés

Le dichromate de potassium est un oxydant puissant et utilisé en milieu acide pour le nettoyage de la verrerie de laboratoire afin éliminer toute trace organique.

Le chrome vert est composé d'oxyde de chrome Cr₂O₃, il est utilisé dans la peinture sur émail.

Le chrome jaune, PbCrO₄, est un pigment jaune brillant utilisé en peinture.

Utilisation

Utilisations du chrome:

• En métallurgie, pour améliorer la résistance à la corrosion, et rajouter un fini brillant :
  • Comme constituant d'alliage (par ex. dans l'acier inoxydable)
  • dans le plaquage au chrome (chromage)
  • dans l'aluminium anodisé
• Comme catalyseur dans certaines réactions d'hydrogénation, mais aussi sous la forme tricarbonylée comme groupement activateur d'un benzène, ce qui permet de nombreuses transformations chimiques.
• Les sels de chrome sont utilisés pour donner une couleur verte au verre.
• Le chrome est utilisé dans le tannage des peaux.
• Les chromates et les oxydes sont utilisés dans les colorants et les peintures. Au début du XIX^e siècle le chromate de plomb, d'un jaune vif, bien opaque et résistant à la lumière, est utilisé comme pigment, ses couleurs vont du jaune vert au jaune orangé mais ont l'inconvénient d'être toxiques.
• En médecine, le chrome peut être utilisé contre le diabète, mais son usage est controversé.

Rôle biologique

Le chrome trivalent est un oligo-élément essentiel pour le métabolisme du sucre chez l'être humain. Une déficience en chrome peut affecter le potentiel de l'insuline à réguler le niveau de sucre dans l'organisme.

Le chrome n'a pas, comme les autres oligo-éléments, été trouvé dans une protéine avec une activité biologique, et donc son mécanisme d'action dans la régulation du sucre reste inexpliqué.

En fait, les composés organiques du chrome (III) sont plutôt stables, plus que ceux des métaux de transition de la même période (Mn, Fe, Co, Ni, Cu...) et sont donc peu susceptibles de participer à des réactions biologiques, par définition réversibles.

Gisements

Le chrome est extrait des mines sous forme de minerai de chromite FeCr₂O₄. Le chrome est obtenu commercialement en chauffant le minerai en présence d'aluminium ou de silicium.

À peu près la moitié du minerai de chromite est produit en Afrique du Sud. Le Kazakhstan, l'Inde et la Turquie sont aussi des producteurs importants. On trouve des dépôts de chromite importants, mais géographiquement concentrés au Kazakhstan et en Afrique du Sud.

Approximativement 15 millions de tonnes de chromite ont été produites en 2000, et converties en à peu près 4 millions de tonnes de ferro-chrome pour une valeur marchande de 2,5 milliards de dollars.

Toxicologie, écotoxicologie

La toxicité du chrome varie fortement selon sa forme chimique (particule, nanoparticule, ion, oxyde, hydroxyde, valence..)

Il peut être bioaccumulé par divers organismes (dont végétaux alimentaires quand il est présent dans l'eau d'irrigation). Dans ces cas, il peut devenir l'un des contaminants alimentaires pouvant affecter la santé. Il peut aussi être bioconcentré dans le réseau trophique ;

Il fait partie des métaux toxiques présent dans certains déchets industriels, d'incinérateurs, ou dans certains sédiments, pour lesquels on cherche des solutions d'inertage aussi durables que possibles par exemple dans des matrices de ciment .

Notes et références

Fragment de chrome.

Cristaux de chrome ultrapur.

Voir aussi

Articles connexes

Quelques dérivés classiques du chrome:

• Téréphtalate de chrome
• Dichromate
• Dichromate de potassium
• Dichromate d'ammonium
• Acide chromique
• Chromate de potassium

Bibliographie

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Liens externes

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