క్రోమియం

క్రోమియం, ₀₀Cr

క్రోమియం
Appearance	silvery metallic
Standard atomic weight Ar°(Cr)
	51.9961±0.0006 51.996±0.001 (abridged)
క్రోమియం in the periodic table
Group	group 6
Period	period 4
Block
Electrons per shell	2, 8, 13, 1
Physical properties
Phase at STP	solid
Melting point	2180 K ​(1907 °C, ​3465 °F)
Boiling point	2944 K ​(2671 °C, ​4840 °F)
Density (near r.t.)	7.19 g/cm3
when liquid (at m.p.)	6.3 g/cm3
Heat of fusion	21.0 kJ/mol
Heat of vaporization	339.5 kJ/mol
Molar heat capacity	23.35 J/(mol·K)
Vapor pressure P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 1656 1807 1991 2223 2530 2942
Atomic properties
Oxidation states	−4, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6 (depending on the oxidation state, an acidic, basic, or amphoteric oxide)
Electronegativity	Pauling scale: 1.66
Ionization energies	(more)
Atomic radius	empirical: 128 pm
Covalent radius	139±5 pm
Other properties
Natural occurrence	primordial
Crystal structure	​body-centered cubic (bcc)
Speed of sound thin rod	5940 m/s (at 20 °C)
Thermal expansion	4.9 µm/(m⋅K) (at 25 °C)
Thermal conductivity	93.9 W/(m⋅K)
Electrical resistivity	125 n Ω⋅m (at 20 °C)
Magnetic ordering	AFM (rather: SDW)
Young's modulus	279 GPa
Shear modulus	115 GPa
Bulk modulus	160 GPa
Poisson ratio	0.21
Mohs hardness	8.5
Vickers hardness	1060 MPa
Brinell hardness	1120 MPa
CAS Number	7440-47-3
History
Discovery	Louis Nicolas Vauquelin (1797)
First isolation	Louis Nicolas Vauquelin (1798)
Isotopes of క్రోమియం

ప్రాథమిక సమాచారం

క్రోమియం అనునది ఒక రసాయనిక మూలకం. ఇది ఆవర్తన పట్టికలో 6 వ సముదాయం/సమూహంనకు, d బ్లాకునకు, 4 వ పీరియడ్‌కు చెందినది.6 సమూహం నకు చెందిన మూలకాలలో క్రోమియం మొదటి మూలకం.ఈ మూలకం యొక్క పరమాణు సంఖ్య 24. క్రోమియం యొక్క రసాయన సంకేత అక్షరం Cr.క్రోమియం ఉక్కు లాంటి బూడిద రంగుతో, తళతళలాడే, మెరిసే, దృఢమైన, పెలుసైన లోహం.చాలా నునుపైన ఉపరితలం కలిగి, త్వరగా మెరుపు/ మెఱుగుతగ్గని లోహం. క్రోమియంఎక్కువ ద్రవీభవన స్థానం కలిగియున్నది. 2 వేల సంవత్సరాల క్రితమే, చైనా క్విన్ రాజవంశ పాలన సమయంలోని, టెర్రకోట విగ్రహ సైన్యం ఆయుధాలు క్రోమియం లోహపూతను కలిగి ఉండుటనుబట్టి, ఆనాటికే క్రోమియాన్ని లోహంగా వాడేవారని తెలియు చున్నది.

చరిత్ర

క్రోమియం ఖనిజాలను రంగు పదార్థాలుగా గురించి ఉపయాగించుట పశ్చిమ దేశాలలో 18 వ శతాబ్దిలో మొదలైనది.జోహన్ గొట్టోబ్ లెహ్ మాన్ (Johann Gottlob Lehmann ) 1761 జూలై 26 లో యురల్ పర్వతప్రాంతం లోని Beryozovskoye గనులలో నారింజ-ఎరుపు రంగులోని ఖనిజాన్ని గుర్తించి, దీనిని సెలీనియం లేదా ఇనుముతో కలిసి ఏర్పడిన సీసము సమ్మేళనంగా పొరపాటు పడి/భావించి సేబెరియన్ రెడ్ లెడ్ (Siberian red lead) అని నామకరణం చేసాడు.నిజానికిది సీసం కలిగిన క్రోమియం సమ్మేళనం అయిన క్రోకైట్ (crocoite) అను లెడ్ క్రోమేట్, దీని ఫార్ములా PbCrO₄.

1770 లో పీటర్ సైమన్ పల్లాస్ (Peter Simon Pallas) కూడా లెహ్‌మాన్ ఖనిజాన్ని గుర్తించిన ప్రాంతానికి వచ్చి రంగుల్లో క్రోకైట్ ఖనిజాన్ని రంగుపదార్థంగా వాడుటకు అవసరమైన లక్షణాలు దండిగా ఉండటం గుర్తించారు.ఈఖనిజాన్ని రంగు పదార్థంగా వాడటం శీఘ్రగతిలో అభివృద్ధి పొందినది. క్రోకైట్ ఖనిజం నుండి తయారు చేసిన ప్రకాశవంతమైన మెరిసే పసుపు రంగు ఎక్కువ ప్రీతి పాత్రమైనది .

లూయిస్ నికోలస్ వాక్వెలిన్ (Louis Nicolas Vauquelin, 1797 లో క్రోకైట్ ఖనిజాన్ని సేకరించి, దానిని హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లంలో కరిగించి క్రోమియం ట్రైఆక్సైడ్ (CrO₃) ను ఉత్పత్తి చేసాడు.1798లో క్రోమియం అక్సైడును బొగ్గుపొయ్యి/బట్టి (charcoal oven) లో వేడి చెయ్యడం ద్వారా క్రోమియం లోహాన్ని వేరు చేసి, క్రోమియం మూలకాన్ని కనుగొన్న కీర్తి దక్కించుకున్నాడు.వాక్వెలిన్ ఇంకా పచ్చ, కెంపు రత్నాలలో ఉన్నక్రోమియం ఆనవాలును కూడా కనుగొన్నాడు.

పదోత్పత్తి

క్రోమియం మూలకానికి ఈ పేరు గ్రీకు భాష పదమైన χρῶμα, chrōma, (అర్థం వర్ణం, రంగు అని) నుండి వచ్చినది. కారణం క్రోమియం యొక్క సమ్మేళనాలు బలీయమైనగాఢమైన రంగును కలిగియున్నవి.ఉచ్చారణ:KROH-mee-em.

లభ్యత

భూమి యొక్క నేలలో విస్తారంగా లభించు 22 వ మూలకం క్రోమియం.భూమి పొరలలో సుమారు 100 ppm (మిలియను భాగాలకు ఒకభాగం ) వరకు ఉంది. క్రోమియాన్ని కలిగిన శిలలు, బండలు వాతావరణంలో కోతకుకు గురిఅయిన పరిసరాలలో, అగ్నిపర్వతాలు విస్పొటన చెందినపుడు, క్రోమియం సమ్మేళనాలు కలిగిన లావాధూళి పరి సర ప్రాంతాలలో వెదజల్లబడిన పరిసర ప్రాంతా ల్లోలలోను కనుగొనడం జరిగింది.అటువంటి నేలలో క్రోమియం గాఢత 1-300 మిల్లి గ్రాము]లు/కిలో ఉండును. సముద్ర జలంలో గాఢత 5-800 µg మైక్రో గ్రాములు/లీటరు. నదులు, సరస్సులలోని నీటిలో 26 మైక్రో గ్రాముల నుండి 5.2 మిల్లిగ్రాములు/లీటరుకు ఉండును.

క్రోమియం లోహం కై గనులనుండి తీయు ముడిఖనిజం క్రోమైట్ (FeCr₂O₄) . ప్రపంచంలో గనులనుండి తీయు క్రోమైట్‌లో అయిదు భాగాల్లో రెండు వంతులు వాటా దక్షిణాఫ్రికా దేశానిదే.ఆ తరువాత క్రమంలో కజకిస్తాన్, భారతదేశం, రష్యా,, టర్కీ దేశాలు క్రోమైట్ ఖనిజాన్ని ఉత్పత్తి చేయుచున్నవి. అరుదైనప్పటికి రష్యా లోని ఉదచన్యపైప్ అనేప్రాంతమలో క్రోమియం మూలకంగా భూ నిక్షేపాలలో లభిస్తుంది. ఈ ప్రాంతంలో మూలక క్రోమియం, వజ్రాలు అధికంగా లభించును.

లభించు క్రోమియంలో క్రోమియం (III), క్రోమియం (VI) ల నిష్పత్తి, అవి లభ్యమగు పరిసరాలలోని pH విలువ, ఆక్సీకరణ లక్షణాలను బట్టి మారును. కొన్ని ప్రాంతాల్లోని భూగర్బ జలంలో లీటరుకు 39 మైక్రోగ్రాముల క్రోమియం మూలకమున్నచో, అందులో 30 మైక్రోగ్రాములు క్రోమియం (VI) ఉండును.

ఐసోటోపులు.

స్వాభావికంగా, సహజంగా లభించు క్రోమియం స్థిర ఐసోటోపులు మూడు, అవి ⁵²Cr, ⁵³Cr, ⁵⁴Cr.ఇందులో మొత్తంలో లభించు క్రోమియంలో ⁵²Cr ఐసోటోపు స్వాభావికంగా అధిక (83.789% ) శాతాన్ని ఆక్రమిస్తున్నది. 19 రేడియో ధార్మికత కలిగిన ఐసోటోపులను కుడా గుర్తించడ మైనది. ఇందులో ⁵⁰Cr యొక్క అర్ధజీవిత కాలం 1.8×10¹⁷ సంవత్సరాలకన్న ఎక్కువ.⁵¹Cr రేడియో ఐసోటోపు యొక్క అర్ధజీవిత కాలం 27.7 రోజులు. మిగిలిన రేడియో ఐసోటోపుల అర్ధజీవిత కాలం 24 గంటల కన్నతక్కువ. నిజానికి ఎక్కువ ఐసోటోపుల అర్ద జీవితకాలం ఒక నిమిషానికి కంటే తక్కువ. క్రోమియం రెండు రెండుసమాంగములు/సాదృశ్యాలను (ఐసోమర్/మెటా స్టేట్) కలిగి యున్నది.

⁵³Mn (అర్ధ జీవితం= 3.74 మిలియను సంవత్సరాలు) యొక్క రేడియోధార్మిక జనిత క్షయికరణ వలన ఉద్భవించు ఐసోటోపు⁵³Cr.క్రోమియం ఐసోటోపుల పరమాణు ద్రవ్యరాశి విలువ 43 u (43Cr) నుండి 67 u (67Cr) మధ్యలో ఉన్నాయి.

సమ్మేళనాలు

క్రోమియం, 6 వ సముదాయానికి చెందిన ఒక పరివర్తక మూలకం.క్రోమియం (0) యొక్క ఎలక్ట్రాను విన్యాసం[Ar] 3d⁵ 4s¹. క్రోమియం వివిధ స్థాయిల ఆక్సీకరణ స్థితులను ఏర్పరచగలిగిన సామర్ధ్యం కలిగియున్నప్పటికి, +3 స్థాయి ఎక్కువ శక్తివంతమైన, స్థిర ఆక్సీకరణ స్థితి. క్రోమియమ సమ్మేళనాలలో ఎక్కువగా +3,, +6 స్థితులు కనిపిస్తాయి. +1, +4,, +5 స్థాయి అతి తక్కువ సమ్మేళనాలలో కనిపిస్తాయి.

క్రోమియం (III)

క్రోమియం ఏర్పరచు క్రోమియం (III) సమ్మేళనాలు ఎక్కువగానే ఉన్నాయి. మూలక క్రోమియాన్ని హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం లేదా సల్ఫూరిక్ ఆమ్లంలో కరగించడం వలన క్రోమియం (III) పొందవచ్చును.Cr3+ అయాన్ వ్యాసార్ధం, Al3+ యొక్కవ్యాసార్ధాన్ని పోలి ఉన్నందున, కొన్ని సమ్మేళనాలలో (క్రోమియం ఆలమ్, ఆలం సమ్మేళనాలలో వలె) Al³⁺ మూలక అయాను బదులుగా Cr³⁺ మూలక అయానును ప్రతిక్షేపించవచ్చు/భర్తీ చెయ్యవచ్చును.కోరండమ్ (అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ : Al₂O₃) లోని Al3+కు బదులుగా Cr3+ను ప్రతిక్షేపణ చేసిన కెంపు ( ruby) ఏర్పడును. క్రోమియం (III) అయానులు అష్ట పలక సంక్లిష్ట సమ్మేళనాలను ఏర్పరచును. ఈ సంక్లిష్ట సమ్మేళనాల పరమాణు కేంద్రానికి జత చెయ్యబడిన లిగండ్స్ (ligands) ను బట్టి ఈ సంక్లిష్ట సమ్మేళనాల రంగులు ఉండును. వాణిజ్యపరంగా లభించు క్రోమియం (III) క్లోరైడ్హైడ్రైట్ ([CrCl₂ (H₂O) ₄]Cl) ముదురు అకుపచ్చగా ఉండును. సన్నిహిత సంబదాలున్నసంమేళనాలులు భిన్నమైన రంగు లను కలిగిఉన్నవి. ఉదాహరణకు [CrCl (H2O) ₅]Cl₂ సమ్మేళనం లేత ఆకుపచ్చగా, [Cr (H₂O) ₆]Cl₃ సమ్మేళనం ఊదారంగులో ఉండును.ఆకుపచ్చని నిర్జల క్రోమియం (III) ను నీటిలో కరగించిన అది కొద్ది సమయం తరువాత ఊదారంగుకు మారును.అణువు యొక్క సమన్వయ గోళం లోపలిభాగంలోని క్లోరైడును తొలగించి ఆ స్థానంలో నీటి అణువు చేరడం వలన సమ్మేళనం యొక్క రంగు మారుతున్నది.క్రోమ్ ఆలమ్, నీటిలో కరిగే క్రోమియం (III) సమ్మేళనాలు ఈ విధంగా రంగు మార్చుటను గమనించ వచ్చును.

క్రోమియం (III) హైడ్రోక్సైడ్ (Cr (OH) ₃) ద్విశ్వభావయుతం ( amphoteric:ఆమ్ల్లాలతో,, క్షారాలలో చర్య జరుపు గుణాన్నికలిగియున్నది) .క్రోమియం (III) హైడ్రోక్సైడ్ ఆమ్లాలతో చర్య వలన [Cr (H₂O) ₆]³⁺, ను, క్షార ద్రవాలలతో రసాయనిక చర్య వలన[Cr (OH) ₆]^3-ను ఏర్పరచును.దీన్ని వేడి చేసిన నిర్జలమై ఆకుపచ్చ వర్ణపు క్రోమియం (III) ఆక్సైడును (Cr₂O₃) ఏర్పరచును.ఇది స్థిరమైన ఆక్సైడ్. దీని యొక్క స్పటిక అను నిర్మాణం కోరండాన్ని పోలియుండును.

క్రోమియం(VI)

క్రోమియం (VI) సమ్మేళనాలు.తటస్థ pH వద్ద లేదా అంతకన్నా తక్కువ pHవద్ద శక్తి వంతమైన ఆక్సికరిణి లు.ఇందులో ముఖ్యమైనవి సమతుల్య స్థితిలో ఉండు క్రోమేట్ అనయాన్ (CrO₂⁻⁴), డైక్రోమేట్ (Cr₂O₇²⁻)

2 [CrO₄]²⁻ + 2 H⁺ ${\overrightarrow {\leftarrow }}$ [Cr₂O₇]²⁻ + H₂O

క్రోమియం (VI) హేలినాయిడులు హెక్సా ఫ్లోరైడ్ (CrF₆), క్రోమైల్ క్లోరైడ్ (CrO₂Cl₂) .

సోడియం క్రోమేట్(Na₂CrO₄)

క్రోమైట్ ఖనిజాన్ని కాల్షియం లేదా సోడియం కార్బోనేట్ తో మిశ్రమంకావించి వేయించి (roasting) ద్వారా ఆక్సీకరించం ద్వారా సోడియం క్రోమేట్‌ను వాణిజ్య స్థాయిలో ఉత్పత్తి చెయ్యుదురు . తక్కువ pH (ఉదజని సంభావనీయత) వద్ద క్రోమేట్,, డై క్రోమేట్ అనయానులు బలమైన ఆక్సీకరణ చర్యాకారకాలు (oxidizing reagents) .

Cr
₂O²⁻
₇ + 14 H
₃O⁺
+ 6 e⁻ → 2 Cr³⁺
+ 21 H
₂O (ε₀ = 1.33 V)

సోడియం క్రోమేట్ ఎక్కువ pH వద్ద కొంతవరకు ఆక్సీకరణ చెందును

CrO²⁻
₄ + 4 H
₂O + 3 e⁻ → Cr(OH)
₃ + 5 OH⁻
(ε₀ = −0.13 V)

ద్రవాకాలలోని/ద్రవాలలోని క్రోమియం (VI) సమ్మేళనాలను హైడ్రోజన్ పెరోక్సైడ్ ద్రావణాన్ని ఉపయోగించి గుర్తించవచ్చును హైడ్రోజన్ పెరోక్సైడ్ ద్రావణాన్ని చేర్చినపుడు అస్థిరమైన ముదురు నీలపు క్రోమియం (VI) పెరోక్సైడ్ (CrO₅) ఏర్పడును..

క్రోమిక్ ఆమ్లం యొక్క ఊహాత్మక సూత్రం H₂CrO₄. సల్ప్యూరిక్ ఆమ్లాన్ని డైక్రోమేట్‌కు కలపడం వలన క్రోమిక్ ఆమ్లం ఏర్పడును. ఇది బలమైన ఆక్సీకరణ చర్యాకారిణి. ముదురు ఎరుపు క్రోమియం (VI) ఆక్సైడ్ (CrO₃, క్రోమిక్ ఆమ్లంయొయోక్క అన్ హైడ్రైడ్‌ను) వాణిజ్య పరంగా క్రోమిక్ ఆమ్లమని అమ్మెదరు

క్రోమియం (V), క్రోమియం (IV)

+5 ఆక్సీకరణ స్థితిని కొన్ని సమ్మేళనంలలో మాత్రమే గుర్తించవచ్చును.క్రోమియం యొక్క ఒకేఒక్క యుగ్మసమ్మేళనం,, బాష్పికరణి క్రోమియం (V) ఫ్లోరైడ్ (CrF₅) .ఎర్రగా, ఘనస్థితిలో ఉన్న ఈ సమ్మేళనం యొక్క ద్రవీభవన స్థానం 30 °C, మరుగు స్థానం 117 °C.క్రోమియం లోహాన్ని ఫ్లోరిన్తో 400 °C వద్ద, 200 బార్ పీడనం వద్ద రసాయనిక చర్య జరిపించిన ఈ సమ్మేళనం ఉత్పత్తి అగును.క్రోమియం +5 ఆక్సీకరణ స్థాయి కలిగి ఉన్న మరో సమ్మేళనం పెరోక్సో క్రోమెట్. పొటాషియం క్రోమేట్ ను తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ తో చర్య జరిపించడం వలన పొటాషియం పెరోక్సో క్రోమెట్ (K₃[Cr (O₂) ₄]) ఏర్పడును. ఎరుపు బూడిద వర్ణపు ఈ సమ్మేళనం గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద స్థిరత్వం కలిగి ఉన్నప్పటికీ, 150-170 C వద్ద తనకుతానుగా వియోగం (decomposes) చెందుతుంది.

సాధారణంగా క్రోమియం (V) సమ్మేళనాలకన్న+4 ఆక్సీకరణ స్థాయి సమ్మేళనాలు లభ్యత సాధారణంగా ఎక్కువ. క్రోమియం ట్రై హేలినాయిడులను, సంబంధించిన హేలోజన్ తో చర్య జరిపించి టెట్రా హేలినాయిడులు ఏర్పడును. ఈ హేలినాయిడు సమ్మేళనాలు అసమానత్వ (disproportionation:సమపాళ్లలో లేని) చర్యకు లోనగు అవకాశం ఉంది.నీటిలో స్థిరత్వాన్ని కోల్పోవును.

క్రోమియం(II)

క్రోమియం (II ) సమ్మేళనాలు చాలా ఉన్నాయి.అందులో నీటిలో కుడా స్థిరత్వం కలిగి ఉండు క్రోమియం (II) క్లోరైడ్ (CrCl₂) ఒకటి. క్రోమియం (III) క్లోరైడ్‌ను జింకుతో క్షయి కరించడం వలన ద్రవస్థితి లోనున్న క్రోమియం (II) క్లోరైడ్ ఏర్పడును.ఈ సమ్మేళనం తటస్థ pH వద్ద మాత్రమే స్థిరంగా ఉండును.పలు క్రోమస్ కార్బోక్సిలేట్‌లు కుడా కలవు, వాటిలో ప్రముఖమైనది క్రోమాస్ ఆసిటేట్ (Cr₂ (O₂CCH₃) ₄, చతుర్గుణ బంధం (quadruple bond) కలిగి యున్నది.

వినియోగం

క్రోమియం, ఉక్కుల మిశ్రమ ధాతువును అయుధ, కవచ పలకలను, బేరింగులను, కట్టింగు పనిముట్లను, ఇనుప పెట్టలను తయారు చెయ్యుటకు ఉపయోగిస్తారు