24. Chrom (Cr) - Der Spiegel der Metalle

0:00 Willkommen zu einer neuen Folge von Wissensreise durch das Periodensystem, deinem Podcast zum Entspannen, Loslassen und lernen. Kennst du schon unsere anderen Schlafreisereien wie Schlafreise durch das Universum oder Schlafreise durch vergessene Welten? Falls nicht, schau gerne mal rein, sie warten darauf, dich auf eine Reise zu entführen, doch heute sind wir hier, um gemeinsam. In die faszinierende Welt eines ganz besonderen Elements einzutauchen.

0:31 Chrom Element Nummer 24 im Periodensystem Symbol CR, ein Metall, das unsere Welt buchstäblich zum Glänzen bringt. Lass dich einfach fallen, dein Körper wird schwerer, dein Atem wird ruhiger und während du zuhörst, reisen wir gemeinsam durch die Geschichte, die Physik und die verborgene Schönheit dieses strahlenden Metalls Chrom.

0:55 Ist ein stahlblau glänzendes Übergangsmetall, das in der sechsten Gruppe und der vierten Periode des Periodensystems zu finden ist. Es trägt die Ordnungszahl 24, was bedeutet, dass sein Atomkern 24 Protonen enthält, mit einer Atommasse von ungefähr 51,996 Atommasseneinheiten ist Chrom eines der Mittelschwereren Übergangsmetalle.

1:21 Was Chrom so einzigartig macht, ist seine außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit gegen Oxidation und Korrosion. Eine Eigenschaft, die es zu einem der wertvollsten Metalle der modernen Industrie macht. Der Name Chrom leitet sich aus dem Altgriechischen ab, Chroma bedeutet Farbe, und das ist kein Zufall, denn chromverbindungen sind für eine bemerkenswert breite Palette an leuchtenden Farben bekannt.

1:49 Von tiefem Rubinrot über sattes Smaragdgrün bis hinzu intensivem Gelb und Orange. Genau diese farbliche Vielfalt machte Chrom seit seiner Entdeckung zu einem begehrten Pigmentstoff. Die Entdeckung des Chroms die Geschichte der Entdeckung von Chrom beginnt im Jahr 1798 in Paris. Der französische Chemiker Louis Nicolas Vocella. Analysierte ein rotes Mineral, das aus sibirischen Minen stammte und als Sibirisches Rot bekannt war, heute unter dem Namen Krokoid bekannt, einem Blei chromat Mineral mit der chemischen Formel PB CR 4 Vouquelin erhitzte dieses Mineral mit Salzsäure und isolierte dabei eine unbekannte grüne Verbindung.

2:38 Nach weiterer Behandlung gelang es ihm, ein neues Metall zu isolieren. Das er aufgrund der farblichen Vielfalt seiner Verbindungen als Chrom bezeichnete. Interessant ist dabei, dass Krokoit bereits Jahrzehnte früher im Jahr 1761 durch den deutschen Geologen Johann Gottlob Lehmann aus dem Oral beschrieben worden war, ohne dass das darin enthaltene neue Element erkannt worden wäre.

3:05 Wockeler erkannte 1797 zunächst in Krokoit eine neue Verbindung. Und gelang im Jahr darauf die Isolierung des Metalls selbst. Unabhängig davon entdeckte der deutsche Chemiker Martin Heinrich Klapprott fast zeitgleich dasselbe Element, wobei die Priorität der Entdeckung traditionell Vocalin zugeschrieben wird. Physikalische Eigenschaften Chrom ist ein hartes, sprödes Metall mit einem charakteristischen stahlblauen Glanz.

3:37 Es besitzt einen sehr hohen Schmelzpunkt von 1 907 Grad Celsius, deutlich höher als beispielsweise Eisen mit 1 538 Grad Celsius. Der Siedepunkt liegt bei beeindruckenden 2671 Grad Celsius. Diese thermische Stabilität macht Chrom zu einem idealen Bestandteil von Hochtemperaturlegierungen die Dichte von Chrom. Beträgt etwa 7,19 Gramm pro Kubikzentimeter. Es ist damit schwerer als Aluminium, aber leichter als Eisen.

4:16 Chrom kristallisiert in einer kubisch raumzentrierten Gitterstruktur, was zu seiner charakteristischen Sprödigkeit bei Raumtemperatur beiträgt, erst bei Temperaturen oberhalb von etwa 38 Grad Celsius wird chromduktil und kann dann besser verarbeitet werden. Ein ungewöhnliches Verhalten, das mit magnetischen Eigenschaften zusammenhängt, die sich um diese Temperatur herum ändern.

4:41 Ein weiteres bemerkenswertes physikalisches Merkmal ist die Härte, Chrom gehört zu den härtesten reinen Metallen überhaupt, auf der Moosskala erreicht es einen Wert von etwa 8,5. Zum Vergleich Diamant das härteste natürliche Material erreicht den Wert 10 diese außergewöhnliche Härte. Macht galvanisch abgeschiedenes Chrom zur bevorzugten Schutzschicht für Werkzeuge und hochbeanspruchte Oberflächen. Chrom besitzt zudem eine ungewöhnliche magnetische Eigenschaft unterhalb von -39 Grad Celsius zeigt reines Chrom, antiferromagnetisches verhalten die magnetischen Momente benachbarter Atome sind Antiparallel ausgerichtet. Was zu einer nach außen hin nahezu nicht magnetischen Erscheinung führt.

5:34 Dieses antiferromagnetische Verhalten von Chrom wurde in der Festkörperphysik intensiv untersucht und lieferte wichtige Grundlagen für das Verständnis des Riesen Magnetowiderstands G Mr eines Quanteneffekts, der für die Entwicklung moderner Festplatten grundlegend war. Chemische Eigenschaften und oxidationsstufen Chrom. Ist chemisch außerordentlich vielseitig. Es kann in einer Vielzahl von Oxidationsstufen auftreten, von -2 bis plus 6, wobei die Stufen plus 2, + 3 und plus 6 die häufigsten und praktisch bedeutsamsten sind. Chrom 3 Verbindungen sind die stabilsten und am häufigsten vorkommenden Chrom 3, Oxid CR 2 o 3 ist ein tiefgrünes Pulver, das als Pigment.

6:26 Als Schleifmittel und in der Metallurgie verwendet wird. Chrom 3 Ionen sind für die smaragdgrüne Farbe bestimmter Edelsteine verantwortlich, darunter der Smaragd und der alexandrit Chrom. 6 Verbindungen hingegen sind stark oxidierend und toxisch. Kaliumdichromat k 2, CR 2 o 7 ist ein orange rotes Salz, das in der analytischen Chemie als Oxidationsmittel und in der Gerberei eingesetzt wird.

6:56 Chromsäure, h 2, CR o 4 und ihre Salze die Chromate werden in der Galvanik und Oberflächenbehandlung genutzt. Diese sechswertige Form des Chroms steht im starken Kontrast zur dreiwertigen Form. Chrom 6 ist ein anerkanntes Karzinogen, während Chrom 3 ein essentielles Spurenelement für den menschlichen Körper ist. Die faszinierende Passivierung.

7:23 Ein zentrales Merkmal von Chrom ist seine Fähigkeit zur Passivierung. Wenn Chrom mit Sauerstoff in Berührung kommt, bildet sich sofort eine Ultradünne, nur wenige Nanometer dicke Schicht aus Chrom 3 oxid auf der Metalloberfläche diese Oxidschicht ist transparent, haftet außerordentlich fest auf dem Metall und schützt es effektiv vor weiterer Oxidation und Korrosion.

7:50 Wird die Schicht mechanisch beschädigt. Bildet sie sich in Gegenwart von Sauerstoff spontan und innerhalb von Sekunden neu? Ein Phänomen, das als Selbstheilend bezeichnet wird? Genau dieses Prinzip macht rostfreien Stahl Edelstahl zu dem Material, das es ist. Rostfreier Stahl enthält in der Regel mindestens 10,5% Chrom, das genau diese passivierende Oxidschicht bildet und den Stahl vor Rost schützt, in der Küchenindustrie.

8:22 Im Medizinbereich, in der Architektur und im Transportwesen sind Edelstahllegierungen mit Chrom allgegenwärtig. Vorkommen und Gewinnung Chrom ist das 21 häufigste Element in der Erdkruste und kommt dort in einer Konzentration von etwa 100 bis 300 Milligramm pro Kilogramm vor. In reiner Form kommt Chrom in der Natur jedoch kaum vor. Das wichtigste Chrommineral ist Chromit, ein Eisenchromspinell mit der chemischen Formel FE CR 2 o vierten Chromit ist ein schwarzes bis dunkelbraunes Mineral und kommt in basischen und ultrabasischen magmatischen Gesteinen vor, insbesondere in sogenannten Ophiolithen Gesteinssequenzen, die Überreste ozeanischer Erdkruste repräsentieren. Die weltweit bedeutendsten

9:19 Chromit Vorkommen befinden sich in Südafrika, Kasachstan, Indien, Zimbabwe und der Türkei. Südafrika besitzt mit dem Buschweltkomplex das größte bekannte chromit Reservoir der Welt, die weltweite Jahresproduktion an Chromit beträgt mehrere Millionen Tonnen, wobei der überwiegende Teil für die Stahlindustrie genutzt wird, die Verhüttung von Chromit zur Gewinnung von Ferrochrom.

9:47 Einer Legierung aus Chrom und Eisen erfolgt in Elektrolichtbogenöfen bei Temperaturen von über 2000 Grad Celsius. Reines Chrom wird durch aluminothermische Reduktion von Chromoxid oder durch Elektrolyse gewonnen. Die Anwendungsgebiete von Chrom sind so vielfältig wie kaum die eines anderen Metalls, der mit Abstand größte Verbrauchsbereich ist die Stahlindustrie.

10:13 Etwa 85 bis 90% der weltweiten Chromproduktion fließen in die Herstellung von Chrom und Edelstahllegierungen rostfreier Stahl, der mindestens 10,5% Chrom enthält, ist das Rückgrat moderner Industrie und Konsumgüterproduktion. Hochlegierte Edelstähle enthalten bis zu 30% Chrom und werden in besonders korrosiven oder thermisch belasteten Umgebungen eingesetzt. Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet ist die Galvanik.

10:47 Hart Verchromen das galvanische Abscheiden einer dünnen Chromschicht auf Metalle verleiht Werkzeusoberflächen, Maschinenteilen und Hydraulikzylindern eine außergewöhnliche Härte und Verschleißfestigkeit. Dekoratives Verchromen, das vor allem in der Automobilindustrie und bei Haushaltsgeräten eingesetzt wird, erzeugt die charakteristisch spiegelnden, silbrig glänzenden Oberflächen.

11:14 In jüngerer Zeit sind Chrom 6 freie Verchromungsprozesse entwickelt worden. Da hexavalentes Chrom im Abwasser problematisch ist. In der Farbindustrie spielen Chrom Verbindungen seit langem eine wichtige Rolle. Chromgelb, Bleichromat, Chromoxidgrün und das intensive Chromrot wurden als Pigmente in Farben, Lacken und Druckfarben eingesetzt. Heute werden viele dieser klassischen Chromfarbstoffe durch weniger toxische Alternativen ersetzt. Doch einige chromgrün Varianten sind nach wie vor wichtig, etwa für Tarnfarben und Straßenmarkierungen. Chrom in Edelstein nun begeben wir uns in einen der poetischsten Aspekte des Chroms seine Rolle in der Welt der Edelsteine chromdrei Ionen haben

12:03 eine außergewöhnliche Fähigkeit. Sie absorbieren Licht bestimmter Wellenlängen und geben dabei anderen Farben eine besondere Intensität. Diese Eigenschaft verleiht einigen der schönsten und begehrtesten Edelsteine der Welt ihre charakteristischen Farben der Smaragd, einer der 4 klassischen Edelsteine, verdankt seine tiefe smaragdgrüne Farbe dem Einbau von Chrom 3 Ionen, in das Beryl Silikatgitter des Minerals Beryl. Je nach Konzentration und chemischer Umgebung erzeugt Chrom im Beryll ein Grün, das von Zartgrün bis zu einem sattesten dunkelsten Waldgrün reichen kann. Der Rubin, die rote Varietät des Minerals Korund Aluminiumoxid AL 2 O 3 verdankt seine feurige Rotfärbung ebenfalls dem Chrom, wenn Chrom 3 Ionen einige der

13:01 Aluminiumionen im Korundgitter ersetzen. Absorbieren sie blaues und grünes Licht und transmittieren rotes Licht die Intensität des Rubinrots hängt direkt von der Chromkonzentration ab, der Alexandrit ist vielleicht das faszinierendste Chromdillstein überhaupt. Dieser Krysoberrill zeigt einen außergewöhnlichen Farbwechsel, im Tageslicht erscheint er smaragdgrün unter Kunstlicht oder bei Kerzenschein wechselt er zu einem warmen Rubinrot.

13:33 Dieser Farbwechsel ist eine direkte Folge der Absorptionseigenschaften der Chrom 3 Ionen, ein physikalisches Phänomen, das seit seiner Entdeckung im Ural im Jahr 1830 die Menschen fasziniert und verblüfft. Auch der Chromdioxid, ein tiefgrüner Pyroxen, der häufig aus sibirischen Minen stammt, verdankt seine Farbe dem Chrom und der seltene Demantoidgranat. Der am stärksten dispersionsbrechende Granat überhaupt erhält seine lebhafte Grünfärbung ebenfalls durch chromspurenelemente biologische Bedeutung und Gesundheitsaspekte.

14:12 Chrom ist ein essentielles Spurenelement für Wirbeltiere, einschließlich des Menschen dreiwertiges Chrom CR 3 ist für den Kohlenhydrat und Fettstoffwechsel von Bedeutung. Es wird diskutiert, dass Chrom die Wirkung von Insulin verstärkt, indem es die Insulinsensitivität der Zellrezeptoren erhöht. Ein Chrommangel kann daher mit Symptomen wie Beeinträchtigter Glukosetoleranz, erhöhten Blutfettwerten und Gestörtem Insulinsignalweg in Verbindung gebracht werden. Die empfohlene Tageszufuhr für Erwachsene liegt laut Deutschen Gesellschaft für Ernährung bei etwa 30 bis 100 Mikrogramm. Natürliche Nahrungsquellen für Chrom sind Vollkornprodukte, Fleisch, Fisch, Hülsenfrüchte, Nüsse und einige Gemüsesorten. Die Bioverfügbarkeit von Chrom

15:05 aus der Nahrung ist jedoch gering und liegt häufig unter einem Prozent im Gegensatz zu dreiwertigem Chrom ist sechswertiges Chrom CR 6 hochgradig toxisch und karzinogen, es kann durch die Haut aufgenommen werden und in Zellen eindringen. Wo es zu DNA Schäden führt Chrom 6 Verbindungen sind als Gruppe als Karzinogene eingestuft, das heißt, es besteht gesicherter Nachweis für ihre krebserzeugende Wirkung beim Menschen, insbesondere für Lungenkrebs. Bei beruflich exponierten Personen in Galvanik und Chromaproduktion.

15:43 Aus diesem Grund wird die Verwendung von Chrom 6 in vielen industriellen Prozessen durch EU Richtlinien. Wie die Reach Verordnung streng reguliert und zunehmend eingeschränkt Chrom und der Laser Chrom hat noch einen weiteren wenig bekannten Ruhm. Es spielte eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung des Lasers, der erste jemals erzeugte Laserstrahl demonstriert von Theodore Meimann im Jahr 1960, war ein Rubinlaser das aktive Medium dieses Lasers war.

16:20 Natürlich ein synthetischer Rubinkristall, dessen Chrom 3 Ionen kohärentes rotes Licht bei einer Wellenlänge von 694 Nanometern emittieren. Dieser Durchbruch veränderte die Wissenschaft und Technologie des 20 Jahrhunderts grundlegend. Laser sind heute in Medizin und. Kommunikation, materialbearbeitung, Messtechnik und unzähligen anderen Bereichen unverzichtbar und all das begann mit der Eigenschaft des chroms Licht in ganz bestimmten Farben zu absorbieren und wieder abzustrahlen. Chrom im Weltall Chrom ist kein rein terrestrisches Element, spektroskopische Messungen zeigen, dass Chrom auch in der Sonnenatmosphäre vorhanden ist, wo es durch kernphysikalische Prozesse.

17:12 Wie das Siliziumverbrennen in massereichen Sternen erzeugt, wird in Meteoriten, insbesondere in Koligen Kondriten, wurden Chromisotope gefunden, die wichtige Rückschlüsse auf die frühe Geschichte des Sonnensystems erlauben. Das Isotop Chrom 53, ein stabiles Zerfallsprodukt des radioaktiven Mangan 53, dient als kosmochemischer Zeitgeber.

17:38 Und hilft Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die Bildung und Differenzierung früher Planeten zu datieren. Interessanterweise wurde auf dem Mond bei Mars Meteoritenanalysen und durch Orbiter Spektrometer Chrom in messbaren Konzentrationen nachgewiesen, die unterschiedliche Chromisotopenzusammensetzung von Erd und Mondgestein lieferte sogar Hinweise auf die Entstehungsgeschichte des Mondes. Und den frühen Einschlag eines marsgroßen Protoplaneten namens Theia Chrom in der Kunst und Kultur Chromverbindungen haben über Jahrhunderte hinweg die bildende Kunst mitgestaltet. Chromgelb das leuchtende Gelb des Bleichromats wurde seit dem frühen 19 Jahrhundert als Malerfarbe verwendet. Vincent van Gogh nutzte

18:33 Chromgelb ausgiebig für seine sonnendurchfluteten Gemälde. Ironischerweise hat sich gezeigt, dass sich Chromgelb unter Lichteinfluss chemisch verändert und dunkler wird, ein Prozess, der an Gemälden wie Sonnenblumen von van Gogh beobachtet wurde und Restauratorinnen und Restauratoren seither intensiv beschäftigt.

18:54 Das leuchtende Smaragdgrün von Chromoxid war im 19 und frühen 20 Jahrhundert ein beliebtes Grünpigment in der Ölmalerei. Stabiler und weniger giftig als das damals ebenfalls populäre Arsenbasierte Schweinfurter Grün Chromgrün findet sich in Werken des Impressionismus und der klassischen Moderne die Chrominanz, ein Begriff, der sich direkt von Chrom ableitet, bezeichnet in der modernen Bildübertragungstechnik.

19:24 Den Farbanteil eines Bildsignals, getrennt vom Helligkeitsanteil in Videoformaten wie YCBCR, das in digitalen Kameras und Bildschirmen verwendet verwendet wird, spiegelt der Begriff die farbgebende Qualität des Elements wider. Obwohl kein reales Chrom im Signal enthalten ist. Technologische Zukunft die Bedeutung von Chrom wird in der Zukunft nicht abnehmen.

19:53 Im Gegenteil, mit dem wachsenden Bedarf an Hochleistungslegierungen für die Luft und Raumfahrtindustrie, an korrosionsbeständigen Materialien für Offshore Windkraftanlagen, an hitzebeständigen Werkstoffen für Gasturbinen und an spezialisierten Stelen für die Wasserstoffwirtschaft wird Chrom ein unverzichtbarer Rohstoff bleiben. In der Batterietechnologie werden Chrom basierte Verbindungen als mögliche Kathodenmaterialien für Natrium Ionen Batterien erforscht.

20:23 Eine Alternative zu den lithiumbasierten Batterien, die für die Elektromobilität und stationäre Energiespeicherung entscheidend sind. Auch in der Katalyse, insbesondere bei der Polymerisation von Ethan zu Polyethylen mit Hilfe von Chromoxidkatalysatoren, dem sogenannten Philips Katalysator. Spielt Chrom eine wichtige industrielle Rolle, die täglich Millionen von Tonnen Kunststoff produziert? Nachhaltige Nutzung und der Schutz unseres Planeten und hier in diesem Abschnitt möchte ich innehalten, denn Chrom lehrt uns etwas Grundsätzliches über unsere Beziehung zur Erde. Chrom entstand in Sternen, die vor Milliarden von Jahren kollabierten und ihre Materie durch den Kosmos streuten. Über Jahrmilliarden sammelte

21:12 sich dieser Sternenstaub zur Erde zusammen, ordnete sich in der Tiefe des Mantels und der Kruste, wurde durch geologische Prozesse an die Oberfläche gebracht und schließlich entdeckt, gewonnen und nutzbar gemacht. Was wir heute als Rohstoff verwenden, ist das Ergebnis eines unvorstellbar langen kosmischen Prozesses, die Reserven an hochwertigem Chromit sind endlich.

21:37 Die Förderung hat ökologische Auswirkungen auf Landschaften, Gewässer und Ökosysteme in den Abbaugebieten. Die Verarbeitung von Chrom zu Ferrochrom und Stahl ist energieintensiv und verursacht erhebliche CO 2 Emissionen, Chrom 6 Verbindungen, die bei industriellen Prozessen entstehen können, Böden und Grundwasser kontaminieren, mit langfristigen Folgen für Mensch und Natur, all das erinnert uns daran, die. Unsere Erde ist nicht nur ein rohstofflager, sie ist ein lebendiges, sensibles System, das über Milliarden von Jahren Gleichgewichte aufgebaut hat, die durch menschliches Handeln innerhalb weniger Generationen aus dem Takt geraten können. Chrom, dieses strahlende, spiegelnde Metall, reflektiert buchstäblich unser Antlitz

22:29 zurück, und vielleicht sollten wir in diesem Spiegelbild auch unsere Verantwortung erkennen. Die Erde ist unser gemeinsames Zuhause, das einzige, das wir haben. Sie zu schützen, zu bewahren und mit Bedacht mit ihren Ressourcen umzugehen, ist keine Option, sondern eine Notwendigkeit, die Forschung an Chrom Recycling, an umweltfreundlicheren Produktionsprozessen und an der Substitution von toxischem Chrom 6 durch sicherere Alternativen zeigt, dass dieser Weg möglich ist. Jede und jeder Einzelne kann dabei einen Beitrag leisten. Durch bewusste Konsumentscheidungen, durch das Interesse an Wissenschaft und durch das Einfordern von Verantwortung gegenüber Industrie und Politik Chrom das Element der Farben, der Spiegel

23:17 der Stärke und der Verbindung zwischen Kosmos und Erde hat uns heute auf eine stille Reise mitgenommen durch Laboratorien des 18. Jahrhunderts, durch funkelnde Edelsteine, durch die Tiefen der Erdkruste, durch Laserphysik und durch die Tiefen unseres Solarsystems. Und am Ende dieser Reise stehen wir wieder hier, auf dieser wunderbaren, kostbaren Erde. Danke, dass du heute dabei warst, bei der Wissensreise durch das Periodensystem, wenn dir diese Folge gefallen hat, freue ich mich sehr, wenn du dem Podcast folgst. Auf Spotify, Apple Podcasts oder wo immer du Podcasts hörst. Eine Bewertung von dir bedeutet unglaublich viel. Sie hilft dabei, dass noch mehr Neugierige diese Reisen durch die Welt der Elemente entdecken

24:06 können. Teile die Folge gerne mit Menschen, denen Wissenschaft und Natur am Herzen liegen, bis zur nächsten wissensreise Schlaf gut, träum schön und bleib neugierig.