Fakten über Chrom

Bekannt für sein silbernes, glänzendes Aussehen wird Chrom zur Beschichtung von Autos, Öfen und anderen Geräten verwendet, um sie vor Korrosion zu schützen und ihr Aussehen zu verbessern. Aufgrund seines hohen Schmelzpunkts und seiner stabilen Struktur ist Chrom auch in der Textil- und Feuerfestindustrie von Nutzen. In Verbindung mit anderen Elementen ergibt Chrom leuchtende Farben und wird als Farbstoff verwendet, was ihm ursprünglich seinen Namen einbrachte, der vom griechischen Wort chroma für „Farbe“ abgeleitet ist.

Es kommt natürlich in Verbindungen in der Erdkruste vor. Die Aufnahme hoher Chromkonzentrationen in verschmutztem Trinkwasser oder das Einatmen von Dämpfen des erhitzten Elements kann jedoch Geschwüre, Krebs und andere Gesundheitsprobleme verursachen.

Die Fakten

• Atomzahl (Anzahl der Protonen im Atomkern): 24
• Atomsymbol (im Periodensystem der Elemente): Cr
• Atomgewicht (durchschnittliche Masse des Atoms): 51,9961
• Dichte: 4,13 Unzen pro Kubikzoll (7.15 Gramm pro Kubikzentimeter)
• Phase bei Raumtemperatur: fest
• Schmelzpunkt: 1.907 Grad Celsius (3.465 Grad Fahrenheit)
• Siedepunkt: 2.671 Grad Celsius (4.840 Grad Fahrenheit)
• Anzahl der natürlichen Isotope (Atome desselben Elements mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen): 4
• Häufigstes Isotop: Cr-52

Entdeckung des Chroms

Der französische Chemiker Louis Nicolas Vauquelin isolierte 1797 erstmals Chrom aus einem leuchtend roten Mineral namens sibirisches Mennige, das heute als Bleichromat (PbCrO4) bekannt ist. Nach Angaben von John Emsley in seinem Buch „Nature’s Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements“ (Oxford University Press, 1999), brauchte Vauquelin ein Jahr, bevor er das Blei ausfallen lassen und reines Chrom gewinnen konnte. Er mischte das Chrom in verschiedenen Lösungen und war fasziniert von den vielen Farben, die es erzeugte, so dass er das Element nach dem griechischen Wort chrom benannte, das „Farbe“ bedeutet.

Quellen von Chrom

Chrom ist das 21. häufigste Element in der Erdkruste, aber es kommt nicht in seiner freien Metallform vor. Stattdessen findet man es hauptsächlich in Chromit-Erz, wie Robert E. Krebs in seinem Buch „The History and Use of Our Earth’s Chemical Elements: A Reference Guide“ (Greenwood Publishing Group, 2006). Chromit wird in Simbabwe, Russland, Neuseeland, der Türkei, dem Iran, Albanien, Finnland, den Philippinen und Madagaskar abgebaut. Jährlich werden etwa 20.000 Tonnen Chrommetall produziert, und laut Emsley gibt es in Grönland, Kanada und den Vereinigten Staaten noch etwa eine Milliarde Tonnen unerschlossene Vorkommen. Chrommetall wird nach Angaben des Jefferson Labors durch Erhitzen des Chromit-Erzes in Gegenwart von Aluminium oder Silizium gewonnen.

Eigenschaften von Chrom

Chrom ist ein Übergangsmetall der Gruppe 6 im Periodensystem der Elemente. In seiner reinen Form ist Chrom ein silbrig glänzendes, hartes Metall mit hohem Glanz, das sich ideal für die Galvanisierung eignet.

Die wichtigsten Chromverbindungen sind nach Angaben des Los Alamos National Laboratory die Natrium- und Kaliumchromate, die Dichromate sowie die Kalium- und Ammoniumchromalaune. Chromverbindungen sind giftig und sollten mit Vorsicht gehandhabt werden.

Chromverbindungen haben alle eine lebhafte Farbe und werden als Pigmente verwendet – leuchtendes Grün, Gelb, Rot und Orange. Rubine sind wegen des Chroms rot, und mit Chrom behandeltes Glas hat eine smaragdgrüne Farbe, so die Royal Society of Chemistry (RSC).

Schutz und Schönheit

Mit einer Technik, die als Galvanisieren bezeichnet wird, kann eine dünne Chromschicht Metall- und Kunststoffgegenstände, darunter Autoteile und Haushaltsgeräte, überziehen, um ihnen eine glänzende, attraktive Oberfläche zu verleihen. Autodesigner verwenden zum Beispiel Chromfelgen und -räder, um ihre Autos zu verschönern. Die Verchromung dient nicht nur dem Aussehen; da das Chrom eine schützende Oxidschicht auf der Oberfläche bildet, sind verchromte Gegenstände korrosionsbeständig, so Krebs.

Edelstahl ist eine Legierung aus Eisen und mindestens 10,5 Prozent Chrom. Sie ist sehr korrosionsbeständig. Er wird für Küchenbesteck, Haushaltsgeräte und Kochgeschirr wie Edelstahlpfannen und -pfannen verwendet.

Nach Angaben von Emsley werden etwa 90 Prozent des Leders chromgegerbt. Bei diesem Verfahren wird Chromsulfat verwendet, um die Tierhaut zu behandeln und sie in Leder zu verwandeln, das gegen heißes Wasser, das eine Zersetzung verursachen kann, resistent ist.

In Öfen und Brennöfen werden Ziegel aus Chromit-Erz verwendet, das auch bei hohen Temperaturen seine Festigkeit behält. Die Textilindustrie verwendet Chromionen, damit die Farbstoffe auf dem Stoff haften bleiben. Der hohe Schmelzpunkt, die mäßige Wärmeausdehnung und die Stabilität der kristallinen Struktur machen Chrom für diese Zwecke geeignet.

Gefährlich im Übermaß

Obwohl seine spezifische Rolle beim Menschen unklar ist, haben Studien gezeigt, dass Chrom ein essentielles Spurenelement ist, das in der RNA vorkommt und dem Körper hilft, Glukose zu nutzen. Chrom ist in der Plazenta am stärksten konzentriert, und sein Gehalt im Körper nimmt mit zunehmendem Alter ab.

Eine sichere Menge liegt nach Angaben des RSC bei etwa 1 Milligramm pro Tag. Nahrungsmittel wie Bierhefe, Weizenkeime und Nieren sind reich an Chrom. In dem Film „Erin Brockovich“ aus dem Jahr 2000 spielt Julia Roberts eine Umweltaktivistin und Rechtsanwältin, die einen Prozess gegen ein Gas- und Elektrizitätswerk führt, weil es das Trinkwasser mit Chrom(VI) verunreinigt hat, einer giftigen Verbindung, die nach Angaben der US-amerikanischen Arbeitsschutzbehörde (OSHA) Krebs verursachen kann. Obwohl Brockovich den Fall im wirklichen Leben und im Film gewonnen hat, haben Wissenschaftler kritisiert, dass sie nicht nachweisen konnte, dass Chrom(VI) und nicht andere Faktoren die Ursache für die zahlreichen Gesundheitsprobleme einschließlich Krebs in der Gemeinde Hinkley, Kalifornien, waren. In den letzten Jahren haben jedoch mehrere Studien einen Zusammenhang zwischen Chrom(VI) im Leitungswasser und Krebs hergestellt, und die EPA hat zum Schutz der öffentlichen Gesundheit einen Grenzwert für die Konzentration dieses Elements im Trinkwasser festgelegt.

Eine übermäßige Exposition gegenüber Chrom kann laut Emsley auch zu Chromgeschwüren führen, vor allem wenn man monatelang beim Verchromen oder Gerben von Leder damit arbeitet. Chromgeschwüre sind juckende und raue Löcher in der Haut oder im Magen. Wenn chromhaltiger Staub eingeatmet wird, sind Industriearbeiter anfälliger für Geschwüre in der Nasenhöhle und Lungenkrebs. Außerdem brachte eine 2017 im European Journal of Clinical Nutrition veröffentlichte Studie hohe Chromwerte im Urin mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Diabetes in Verbindung.