Chrome

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Chrome

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Tableau complet • Tableau étendu

Informations générales

Nom, symbole, numéro

Chrome, Cr, 24

Série chimique

Métal de transition

Groupe, période, bloc

6, 4, d

Masse volumique

7,15 g·cm^-3 (20 °C)^[1]

Dureté

7,5

Couleur

Blanc-argenté

N^o CAS

7440-47-3 ^[2]

N^o EINECS

231-157-5

Propriétés atomiques

Masse atomique

51,9961 ± 0,0006 u^[1]

Rayon atomique (calc)

140 pm (166 pm)

Rayon de covalence

139 ± 5 pm ^[3]

Configuration électronique

[Ar] 3d⁵ 4s¹

Électrons par niveau d’énergie

2, 8, 13, 1

État(s) d’oxydation

6, 3, 2

Oxyde

acide fort

Structure cristalline

cubique centré

Propriétés physiques

État ordinaire

Solide

Point de fusion

1 907 °C ^[1]

Point d’ébullition

2 671 °C ^[1]

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

Divers

Électronégativité (Pauling)

1,66

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 ^[4],
H₂SO₄ dilué^[5]

Énergies d’ionisation^[1]

1^re : 6,76651 eV

2^e : 16,4857 eV

3^e : 30,96 eV

4^e : 49,16 eV

5^e : 69,46 eV

6^e : 90,6349 eV

7^e : 160,18 eV

8^e : 184,7 eV

9^e : 209,3 eV

10^e : 244,4 eV

11^e : 270,8 eV

12^e : 298,0 eV

13^e : 354,8 eV

14^e : 384,168 eV

15^e : 1 010,6 eV

16^e : 1 097 eV

17^e : 1 185 eV

18^e : 1 299 eV

19^e : 1 396 eV

20^e : 1 496 eV

21^e : 1 634 eV

22^e : 1 721,4 eV

23^e : 7 481,7 eV

24^e : 7 894,81 eV

Isotopes les plus stables

Iso	AN	Période	MD	Ed	PD
Iso	AN	Période	MD	MeV	PD
⁵⁰Cr	4,31 %	stable avec 26 neutrons
⁵¹Cr	{syn.}	>27,7025 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

Précautions

Directive 67/548/EEC^[6]

État pulvérulent :

Phrases R : 11, 40,

Phrases S : 7, 33, 36/37, 60,

SIMDUT^[7]

Produit non contrôlé

SGH^[6]

État pulvérulent :

AttentionH228, H351, P210, P241, P280, P281, P405, P501,

Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Fragment de chrome.

Cristaux de chrome ultrapur.

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^[8].

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^[9].

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

Article détaillé : Isotopes du chrome.

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, et ⁵⁴Cr, ⁵²Cr étant le plus abondant (83,789 % d'abondance naturelle). La masse atomique standard du chrome est donc de 51,9961 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^[10].

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..). En revanche, l'ion chrome VI, Cr⁶⁺ (bichromate, chromate, ...), est prouvé cancérogène ^{[réf. nécessaire]}.

Il peut être bioaccumulé par divers organismes (dont végétaux alimentaires quand il est présent dans l'eau d'irrigation^[11]). Dans ces cas, il peut devenir l'un des contaminants alimentaires pouvant affecter la santé^[12]. 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 ^[13].

Commerce

En 2014, la France est nette importatrice de chrome, d'après les douanes françaises. Le prix moyen à la tonne à l'import était de 350 €^[14].

Notes et références

1 2 3 4 5 (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc,‎ 2009, 90^e éd., Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)
↑ Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
↑ (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,‎ 2008, p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
↑ (en) Metals handbook, vol. 10 : Materials characterization, ASM International,‎ 1986, 1310 p. (ISBN 0-87170-007-7), p. 344
↑ (en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, ASTM International,‎ 1996, 251 p. (ISBN 0803120664, lire en ligne), p. 71
1 2 (de) ALFA
↑ « Chrome » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
↑ Cotterell, Maurice. (2004). The Terracotta Warriors: The Secret Codes of the Emperor's Army. Rochester: Bear and Company. (ISBN 1-59143-033-X). Page 102.
↑ Jean Soulas, « L'essor économique de la Turquie contemporaine. », Annales de Géographie. 1939, t. 48, n°274. p. 408.
↑ www.passeportsante.net
↑ Adetogun Adeyemo Adekanmi, Université de Pretoria, Dec 2010 Rapport de Master, en ligne : An investigation of chromium and nickel uptake in tomato plants irrigated with treated waste water at the Glen Valley Farm, PDF, 138 pp.
↑ EFSA [http://www.efsa.europa.eu/fr/scdocs/scdoc/54e.htm> Long-term dietary exposure to chromium in children living in Europe], 2010-05-17
↑ Kindness, A., Marcias, A ., Glasser, F.P., (1994) Immobilization of chromium in cement matrices. Waste management, 14, 3-11
↑ « Indicateur des échanges import/export », sur Direction générale des douanes. Indiquer NC8=26100000 (consulté le 7 août 2015)

Voir aussi

Bibliographie

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Liens externes

Jane Higdon, Victoria J. Drake et Richard A. Anderson, Chromium, Micronutrient Information Center, Linus Pauling Institute
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ANSES, Avis du 19 janvier 2009 relatif à l'évaluation des teneurs en vitamines et minéraux des denrées enrichies et des compléments alimentaires : chrome
EUFIC, Le chrome dans l'alimentation ; JANVIER 2009 Food today.
INVS, Confrontation des cancérogènes avérés en milieu de travail et des tableaux des maladies professionnels ; Rapport 10/05/05
SANTE Canada Document : le chrome et ses composés.
DG 24 02/07/02 Opinion on risks to health from Chromium VI in cement ; Scientific Committee for Toxicity, Ecotoxicity and the Environment ; Opinion expressed at the 32th CSTEE plenary meeting Brussels, 27 june 2002
LENNTECH Fiche d'information concernant le chrome
IFREMER - 2002 L'arsenic et le chrome dans les coquillages ; Sélection de documents concernant les contaminants chimiques.
FOOD SCIENCE 05/01/04 Chromium presence in foods and beverages: a review - Department of Nutrition and Bromatology, School of Pharmacy ; University of Granada ;
Quím. Nova 2007 Analytical investigation of chromium and zinc in sweet, sour and bitter tasting fruits, vegetables and medicinal plants ; vol.30 no.7 São Paulo
Journal of Food Composition and Analysis Chromium content of selected breakfast cereals ; Volume 1, Issue 4, November 1988
ODS 2005, Dietary Supplement Fact Sheet: Chromium
FSA - 2002 <http://www.food.gov.uk/multimedia/pdfs/reviewofchrome.pdf Review of chromium] ; EXPERT GROUP ON VITAMINS AND MINERALS -

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Utt

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Uts

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Métaux alcalins	Métaux alcalino-terreux	Métaux de transition	Métaux pauvres
Lanthanides	Actinides	Superactinides	Éléments non classés

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