کروم (به انگلیسی: Chromium) یک عنصر شیمیایی با نماد Cr و عدد اتمی ۲۴ است. این فلز واسطه‌ی خاکستری رنگ با سطحی براق، سخت و شکننده، اولین عنصر در گروه ۶ جدول تناوبی محسوب می‌شود. کروم نقش کلیدی در تولید فولاد ضدزنگ دارد و به دلیل خاصیت ضد خوردگی، مقاومت بالا در برابر کدر شدن و جلاپذیری عالی، اهمیت فراوانی در صنایع مختلف دارد. کروم صیقل‌کاری شده، حدود ۷۰٪ از طیف مرئی و ۹۰٪ از نور مادون قرمز را منعکس می‌کند. نام این عنصر از کلمه یونانی “χρῶμα” (chrōma) به معنی رنگ گرفته شده است، زیرا بسیاری از ترکیبات کروم دارای رنگ‌های شدید و جذابی هستند.
تاریخچه کروم
اکتشاف اولیه
در سال ۱۷۶۱، یوهان گوتلوب لمن ماده معدنی نارنجی-قرمز رنگی را در کوه‌های اورال کشف کرد که نام آن را سرب قرمز سیبریایی نهاد. این ماده در واقع کرومات سرب (PbCrO₄) بود. پیتر سیمون پالاس در سال ۱۷۷۰، خصوصیات مفید این ماده معدنی را شناسایی کرده و از آن به عنوان رنگدانه در تولید رنگ استفاده کرد. در سال ۱۷۹۷، نیکلاس لوئی واکلین نمونه‌های کروکوئیت را کشف کرد و در سال ۱۷۹۸ موفق به تولید کروم فلزی شد.
پیشرفت‌های صنعتی
در دهه اول قرن نوزدهم، کروم بیشتر به عنوان افزودنی در رنگ‌ها استفاده می‌شد. اما امروزه ۸۵٪ از کاربردهای کروم در آلیاژهای فلزی و به خصوص فولاد ضدزنگ متمرکز شده است. تولید فولاد ضدزنگ با افزودن کروم، مقاومت بالایی در برابر خوردگی و تغییر رنگ ایجاد می‌کند.
تولید و استخراج کروم
منابع و تولیدکنندگان اصلی
سنگ معدن کرومیت (FeCr₂O₄) منبع اصلی کروم است که عمدتاً در آفریقای جنوبی (۳۹٪)، ترکیه (۲۳٪)، قزاقستان (۱۵٪) و هند (۹٪) استخراج می‌شود. در سال ۲۰۱۶، ارزش بازار جهانی کروم به ۱۳٫۰۷ میلیارد دلار رسید و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۲۵ به ۱۶٫۵۵ میلیارد دلار افزایش یابد.
فرآیندهای تولید
کروم به صورت تجاری از طریق واکنش‌های سیلیکوترمی یا آلومینوترمی کرومیت تولید می‌شود. برای تولید کروم خالص، آهن در فرآیند دو مرحله‌ای پخت و سنگ‌شویی جدا می‌شود. فرآیند کاهش کربن و آلومینیوم نیز در تولید کروم فلزی نقش دارد. تقریباً نیمی از سنگ معدن کرومیت جهان در آفریقای جنوبی تولید می‌شود و کشورهای دیگر همچون قزاقستان، هند، زیمبابوه و روسیه نیز تولیدکنندگان عمده‌ای هستند.
| مرحله تولید | توضیحات |
| استخراج کرومیت | کروم به طور عمده از سنگ معدن کرومیت (FeCr2O4) استخراج می‌شود. این سنگ معدن به طور عمده در کشورهای آفریقای جنوبی، قزاقستان، هند، زیمبابوه و روسیه استخراج می‌شود. |
| پخت و سنگ‌شویی | در این مرحله، کرومیت از طریق واکنش‌های سیلیکوترمی یا آلومینوترمی پخت می‌شود تا آهن از آن جدا گردد و کروم به صورت اکسید کروم به دست آید. |
| فرآیند کاهش کربن و آلومینیوم | در فرآیند کاهش کربن و آلومینیوم، از واکنش‌های شیمیایی برای استخراج کروم فلزی استفاده می‌شود که به کروم خالص تبدیل می‌شود. |
| مراحل نهایی تولید | پس از استخراج و خالص‌سازی، کروم فلزی به شکل‌های مختلف مانند ورق‌های کروم، آلیاژهای کروم، و محصولات صنعتی دیگر برای استفاده در صنایع مختلف آماده می‌شود. |
کاربردهای کروم
متالورژی و فولاد ضدزنگ
- آلیاژسازی: افزودن کروم به فولاد باعث مقاومت بالا در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی می‌شود.
- آبکاری کروم: استفاده در فرآیند آبکاری برای افزایش مقاومت سطحی فلزات.
- آلومینیوم آنودایز: بهبود مقاومت آلومینیوم در برابر خوردگی.
صنایع شیمیایی و رنگ‌آمیزی
- کاتالیزورها: کروم به عنوان کاتالیزور در فرآیندهای شیمیایی مختلف به کار می‌رود.
- رنگ‌ها و پوشش‌ها: کرومات‌ها و اکسیدهای کروم در تولید رنگ‌های مختلف، از جمله رنگ مو و رنگ‌های لعابی، استفاده می‌شوند.
کاربردهای ویژه
- نوارهای مغناطیسی: دی‌اکسید کروم (CrO₂) در تولید نوارهای مغناطیسی با مقاومت بالا به کار می‌رود.
- پوشش‌های کربن شبه الماس (DLC): جهت دوپ کردن و افزایش مقاومت پوشش‌ها.
نقش بیولوژیکی کروم
کروم یک عنصر ضروری در مقادیر کم برای بدن انسان است و در متابولیسم قندها نقش دارد. کمبود کروم می‌تواند توانایی انسولین در کنترل قند خون را کاهش دهد. با این حال، برخلاف برخی فلزات ضروری دیگر، کروم نقش مستقیم در متالوپروتئین‌ها ندارد.
ایزوتوپ‌ها و خواص شیمیایی
کروم دارای سه ایزوتوپ پایدار طبیعی (Cr-52، Cr-53، Cr-54) و ۱۹ ایزوتوپ رادیواکتیو شناخته شده است. ایزوتوپ‌های کروم در زمین‌شناسی ایزوتوپی کاربرد دارند و نسبت‌های ایزوتوپی Mn-Cr شواهدی درباره تاریخ ابتدایی منظومه شمسی ارائه می‌دهند.
هشدارها و ایمنی
فلز کروم و ترکیبات کروم (III) معمولاً برای سلامتی خطرناک نیستند، اما ترکیبات کروم (VI) بسیار سمی و سرطان‌زا هستند. بلع مقادیر کم کروم (VI) می‌تواند کشنده باشد و تماس با این ترکیبات به پوست، چشم و بافت‌های مخاطی آسیب‌زا است. سازمان بهداشت جهانی حداکثر میزان مصرف مجاز کروم (VI) را ۰.۵ میلی‌گرم در هر لیتر آب آشامیدنی تعیین کرده است.
نتیجه‌گیری
کروم به عنوان یک عنصر شیمیایی با ویژگی‌های منحصربه‌فرد و کاربردهای گسترده در صنایع مختلف، نقش مهمی در اقتصاد جهانی ایفا می‌کند. از تولید فولاد ضدزنگ گرفته تا کاربردهای شیمیایی و بیولوژیکی، کروم یکی از عناصر کلیدی در توسعه صنعتی و علمی محسوب می‌شود. با این حال، استفاده ایمن و کنترل انتشار ترکیبات سمی کروم (VI) از اهمیت بالایی برخوردار است.
