Chắc hẳn bạn đã nghe qua về Crom – kim loại cứng nhất thế giới. Nhưng bạn muốn tìm hiểu thêm nhiều thông tin hơn nữa về loại kim loại thú vị này? Vậy tất những thông tin Crom là gì? Cùng tìm hiểu loại kim loại cứng nhất thế giới này nhé.

Định nghĩa Crom là gì?

Crom tiếng Anh gọi là Chromium, nhưng tên của nguyên tố Crom này bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp χρῶμα, chrōma , có nghĩa là màu sắc, vì nhiều hợp chất crom có ​​màu sắc rất đậm. Đây là nguyên tố hóa học có ký hiệu Cr và có số nguyên tử là 24. Đây là nguyên tố đầu tiên trong nhóm 6. Nó là một kim loại chuyển tiếp có màu xám, bóng, cứng, giòn và mặt bóng, màu xám thép với nhiệt độ nóng chảy cao.

Các hợp chất của crom với trạng thái ôxi hóa đều là những chất có tính oxy hóa mạnh. Trong không khí, crom được oxy thụ động hóa và tạo thành một lớp mỏng oxit bảo vệ trên bề mặt. Từ đó có tác dụng ngăn chặn quá trình oxi hóa tiếp theo đối với kim loại ở phía dưới.

Crom có tính ứng dụng rất cao, thường được dùng để mạ và chống lại sự xỉn màu ở bề mặt kim loại . Crom cũng chính là thành phần chính của thép không gỉ. Những kim loại được mạ Crom đều có thể phản chiếu gần như 70% màu sắc của quang phổ, với gần 90% với sóng ánh sáng hồng ngoại phản xạ.

Tính chất hoá học của Cr

Crom có tính khử và tính oxy hóa và nó có thể tác dụng được với phi kim. Khi tác dụng với các axit loãng Crom tạo ra muối và có thể khử được Hidro. Ở nhiệt độ môi trường, Crom rất dễ dàng tạo thành một màng oxit mỏng giúp bảo vệ bề mặt của kim loại. Chính nhờ màng oxit này mà Crom có được tính năng kháng nước.

Tính chất vật lý của Cr

Crom là kim loại màu xám có ánh bạc trong khi hợp chất của nó thì có nhiều màu sắc khác như lục, đỏ thẫm, vàng, cam. Độ cứng cực kỳ cao, được xem là kim loại cứng nhất trong tất cả các kim loại. Crom cũng có nhiệt độ nóng chảy rất cao, là một kim loại nặng với khối lượng riêng là 7,2g/cm3.

Crom và những hợp chất của Crom

• Crom(III) hiđroxit (Cr(OH)3): Cứng, màu xám xanh lục, không tan trong nước nhưng có thể tan trong axit và kiềm đặc
• Crom(III) oxit (Cr2O3): Cứng, màu lục thẫm, không tan trong nước nhưng có thể tan trong axit và kiềm đặc
• Muối crom(VI) (cromat hoặc đicromat): Có màu vàng (cromat CrO42-) và màu cam (Cr2O72-), tính oxy hóa mạnh và tính bền cao.
• Crom(VI) oxit (CrO3): Cứng, màu đỏ thẫm, kết hợp với nước tạo thành dung dịch axit. Hợp chất crom này có tính oxy hóa cao.

Crom – Kim loại cứng nhất thế giới

Crom được xem là kim loại cứng nhất trên thế giới với độ cứng Mohs lên đến 8.5 – đây là thang đo về độ chống trầy xước của kim loại. Chính nhờ  cấu trúc tinh thể dạng mạng lập phương tâm khối đã giúp Crom có độ cứng vượt trội. Cùng với khả năng kháng ăn mòn, nhiệt độ nóng chảy cực cao giúp Crom trở thành một trong những kim loại được ưu tiên sử dụng nhất trong các ứng dụng cần độ cứng bền vững.

Lịch sử hình thành Crom

Hợp chất của Crom được người Trung Quốc sử dụng lần đầu vào khoảng 2000 năm trước, thuộc về triều đại nhà Tần. Cụ thể rằng khi khai quật Lăng mộ của Tần Thủy Hoàng, người ta đã tìm thấy một số những thanh kiếm với lưỡi kiếm đã được phủ bởi một lớp Cr2O3 dày 10 – 15 micromet. Lớp Cr2O3 này đã làm nhiệm vụ bảo vệ thanh kiếm khỏi các tác nhân oxi hóa của môi trường từ bên ngoài trong hơn 2000 năm qua.

Vào ngày 26 tháng 7 năm 1761, ông Johann Gottlob Lehmann đã tìm thấy một khoáng chất có màu đỏ da cam tại khu vực thuộc dãy núi Ural và ông đã đặt tên cho nó là chì đỏ Siberi. Mặc dù đã bị xác định nhầm là hợp chất của chì với các thành phần selen và sắt. Nhưng trên thực tế nó là Cromat chì với công thức PbCrO4, ngày nay được biết dưới tên gọi chính là khoáng chất crocoit.

Năm 1770, ông Peter Simon Pallas đã đến cùng một khu vực như ông Lehmann và tìm thấy và nhận ra khoáng chất “chì” đỏ này có các tính chất rất hữu ích làm chất nhuộm màu trong các loại sơn. Việc sử dụng “chì đỏ Siberi” làm chất nhuộm sơn đã phát triển rất nhanh vào thời gian đó. Chất nhuộm màu vàng sáng sản xuất từ crocoit đã trở thành màu trong thời trang.

Vào năm 1797, ông Louis Nicolas Vauquelin cũng đã điều chế thành công Crom kim loại ở dạng đơn chất từ quặng của nó, mặc dù vẫn còn lẫn rất nhiều tạp chất khiến cho chúng rất giòn và không thể sử dụng vào mục đích thương mại được. Thay vào đó là quặng Cromic (có thành phần chính là FeCr2O4, được biết đến với tên gọi khác là Ferô crôm) được sử dụng nhiều hơn trong các ngành công nghiệp luyện kim lúc bấy giờ. Từ quặng Cromic này sau khi đã tinh chế và người ta sẽ dùng phản ứng nhiệt nhôm để điều chế Crom.

Năm 1798, cũng chính ông Vauquelin đã phát hiện ra rằng ông có thể cô lập crom kim loại bằng cách nung oxit của nó trong lò than củi. Ông cũng phát hiện được những dấu vết của Crom trong các loại đá quý, chẳng hạn như trong hồng ngọc, ngọc lục bảo.

Trong thế kỷ XIX, Crom được sử dụng chủ yếu như là một thành phần trong các loại sơn và trong các muối để thuộc da. Nhưng hiện nay ứng dụng chủ yếu của Crom chính là trong các hợp kim và việc này đã chiếm tới 85% sản lượng Crom. Phần còn lại đã được sử dụng trong công nghiệp hóa chất và các ngành sản xuất vật liệu chịu lửa và đúc kim loại.

Quặng Crocoit trong tự nhiên

Trong tự nhiên Crom thì tồn tại ở dạng nào?

Crom là được xếp là nguyên tố phổ biến thứ 21 trong vỏ Trái Đất với nồng độ trung bình là 100 ppm. Các hợp chất của Crom thường được tìm thấy trong môi trường do bào mòn đá chứa crom hoặc có thể từ núi lửa.

Crom thường được khai thác trong tự nhiên dưới dạng quặng Cromit (FeCr2O4). Gần một nửa quặng cromit trên thế giới hiện đang được khai thác tại Nam Phi, bên cạnh đó chính là Kazakhstan, Ấn Độ và Thổ Nhĩ Kỳ cũng là những khu vực sản xuất đáng kể. Những trầm tích Cromit chưa khai thác có nhiều, nhưng về mặt địa lý thì chúng chỉ tập trung tại vùng Kazakhstan và miền nam châu Phi.

Theo thông kê có khoảng 15 triệu tấn quặng Cromit dưới dạng có thể đưa ra thị trường được sản xuất vào năm 2000. Trong đó được chuyển hóa thành khoảng 4 triệu tấn Crom – sắt với giá trị thị trường lên đến 2,5 tỷ đô la Mỹ vào năm này.

Mặc dù những trầm tích Crom tự nhiên (Crom nguyên chất) rất hiếm, nhưng một vài mỏ Crom kim loại tự nhiên đã được phát hiện. Mỏ Udachnaya tại nước Nga là nơi sản xuất các mẫu của crom kim loại tự nhiên. Mỏ này là những mạch ống chứa đá Kimberlit giàu kim cương, và là môi trường khử đã đưa ra sự hỗ trợ cần thiết để sản sinh ra cả Crom kim loại lẫn kim cương.

Ứng dụng của Crom trong thực tế

Trong ngành luyện kim

Để tăng cường khả năng chống ăn mòn và giúp đánh bóng bề mặt: là một thành phần của hợp kim, chẳng hạn trong thép không gỉ để làm dao, kéo.

Trong mạ crom, trong quá trình anot hóa (dương cực hóa) nhôm, theo nghĩa đen là chuyển bề mặt nhôm thành ruby.

Làm thuốc nhuộm và sơn

Ôxit Crom (III) (Cr2O3) là chất đánh bóng kim loại với tên gọi phấn lục. Các muối của crom nhuộm màu cho thủy tinh thành màu xanh lục của ngọc lục bảo.

Crom là thành phần chính tạo ra màu đỏ của hồng ngọc, vì thế chúng được sử dụng trong sản xuất hồng ngọc tổng hợp tạo ra màu vàng rực rỡ của thuốc nhuộm và sơn

Trong các ngành khác

• Cromit được sử dụng làm khuôn để nung gạch, ngói.
• Các muối crom được sử dụng trong quá trình thuộc da.
• Hexacacbonyl Crom (Cr(CO)6) được sử dụng làm phụ gia cho xăng.
• Borua Crom (CrB) được sử dụng làm dây dẫn điện chịu nhiệt độ cao.
• Sulfat crom (III) (Cr2(SO4)3) được sử dụng như là chất nhuộm màu xanh lục trong các loại sơn, đồ gốm sứ, véc ni và mực cũng như trong quy trình mạ crom.
• Ôxít crom (IV) (CrO2) được sử dụng trong sản xuất băng từ, trong đó độ kháng từ cao hơn từ đó tạo ra hiệu suất tốt hơn.
• Trong y học, như là chất phụ trợ ăn kiêng để giảm cân, thông thường dưới dạng clorua crom (III) hay picolinat crom (III) (CrCl3).
• Trong thiết bị khoan giếng như là chất chống ăn mòn.
• Làm hợp chất niken-crôm dùng trong bàn ủi, bếp điện,… (vì nó có nhiệt độ hoạt động khoảng 1000-1100 độ C)
• Dicromat kali (K2Cr2O7)là một thuốc thử hóa học, được sử dụng trong quá trình làm vệ sinh các thiết bị bằng thủy tinh trong phòng thí nghiệm cũng như trong vai trò của một tác nhân chuẩn độ. Nó cũng được sử dụng làm thuốc cẩn màu (ổn định màu) cho các thuốc nhuộm vải.

Lamborghini được mạ Crom toàn thân

Tóm lại vấn đề Crom là gì? Tìm hiểu về kim loại cứng nhất thế giới

Kim loại Crom với những đặc tính nổi trội nên đã được sử dụng làm thành phần thiết yếu bổ sung cho nhiều kim loại khác nhau như thép không gỉ, đồng thời nhằm mang lại những ứng dụng hữu ích cho đời sống con người. Crom luôn được xem là một thành phần hữu ích trong các hợp kim và được dùng trong các ngành công nghiệp nặng như cơ khí, luyện kim, hóa chất…