Cromo (Cr)

O cromo, número atômico 24, é um metal de transição localizado no grupo 6 da Tabela Periódica. Sua coloração é acinzentada, mas ele é também um metal muito lustroso. Existe principalmente nos estados de oxidação +2, +3 e +6 e possui a característica de que todos os seus compostos são coloridos. Não à toa, seu nome deriva do grego chroma, que significa cor.

Esse elemento é obtido por meio da cromita e tem grande utilização na indústria metalúrgica, na produção do aço inoxidável e outras ligas especiais. O cromo também pode ser eletrodepositado sobre objetos, em um efeito conhecido como cromagem, que garante, além de beleza, grande resistência química. Os compostos de cromo também são utilizados em pigmentos e tintas, além de materiais refratários.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre cromo
• 2 - Propriedades do cromo
• 3 - Características do cromo
• 4 - Onde o cromo pode ser encontrado?
• 5 - Obtenção do cromo
• 6 - Aplicações do cromo
• 7 - Relação do cromo com a saúde
  • → Cromo hexavalente (Cr6+)
  • → Cromo trivalente (Cr3+)
• 8 - História do cromo
• 9 - Exercícios resolvidos sobre cromo

Resumo sobre cromo

• O cromo é um metal acinzentado e lustroso que abre o grupo 6 da Tabela Periódica.

• É muito resistente à corrosão e ao ataque químico em temperatura ambiente.

• Apresenta, principalmente, os estados de oxidação +2, +3 e +6.

• Todos os seus compostos possuem cor.

• Pode ser obtido por meio da cromita, FeCr₂O_4.

• É principalmente explorado pela indústria metalúrgica, que o utiliza na confecção do aço inoxidável.

• Foi descoberto em 1797 pelo francês Louis Nicolas Vauquelin.

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Propriedades do cromo

• Símbolo: Cr.

• Número atômico: 24.

• Massa atômica: 51,9961 u.m.a.

• Eletronegatividade: 1,66.

• Ponto de fusão: 1907 °C.

• Ponto de ebulição: 2671 °C.

• Densidade: 7,15 g.cm^-3 (a 20 °C).

• Configuração eletrônica: [Ar] 4s¹ 3d⁵.

• Série Química: grupo 6, metais de transição.

Características do cromo

O cromo, número atômico 24, é um metal de coloração acinzentada, duro e lustroso. Em temperatura ambiente, resiste bem aos ataques químicos, como de soluções ácidas ou básicas, com exceção de HCl e H₂SO₄ diluídos. Porém, em maior temperatura, o cromo se torna bem mais reativo, sendo facilmente oxidado pelo O₂, e se combina com os halogênios e a maioria dos ametais.

Em solução, os compostos de cromo costumam apresentar números de oxidação +6, +3 e +2. Inclusive, uma característica interessante é que todos os compostos do cromo são coloridos, como é o caso do dicromato de potássio, K₂Cr₂O₇, que é laranja, e do cromato de potássio, K₂CrO₄, que é amarelo.

Um fato curioso acerca do cromo é que sua configuração eletrônica não segue o padrão esperado. Fazendo sua distribuição eletrônica, seria esperado que ela fosse [Ar] 4s² 3d⁴, contudo, cálculos de energia e estabilidade demonstram que a configuração [Ar] 4s¹ 3d⁵ é mais estável. Isso pode ser explicado pela Regra de Hund.

Segundo essa regra, quanto maior o número de elétrons com spin iguais (ou paralelos) em um orbital incompleto, menor será a energia do átomo, ou seja, maior será a estabilidade. Observe na imagem a seguir:

Caso o cromo adotasse a configuração 4s² 3d⁴, o orbital 4s apresentaria elétrons com spin opostos (↑↓), o que aumentaria a repulsão, afinal, seriam duas cargas de mesmo sinal dividindo um único orbital.

Ao adotar a configuração 4s¹ 3d⁵, o cromo mantém um número maior de elétrons com spin iguais, sem a presença de elétrons dividindo o mesmo orbital (conforme mostrado na imagem anterior), o que diminui a sua energia e lhe garante mais estabilidade.

Veja também: Vanádio — elemento químico cujas soluções também possuem cores distintas

Onde o cromo pode ser encontrado?

O cromo é o décimo elemento mais abundante da Terra. Embora existam diversos minerais que possuam cromo na sua constituição, a cromita, FeCr₂O₄, é o mineral mais importante do cromo, sendo o mais largamente explorado comercialmente.

É importante destacar que os países com maiores reservas de cromo são:

• África do Sul;

• Cazaquistão;

• Índia;

• Turquia.

O Brasil é o único produtor de cromo em todo o continente americano, mas detém apenas 0,11% das reservas mundiais. As reservas se distribuem, principalmente, nos seguintes estados:

• Bahia;

• Amapá;

• Minas Gerais.

Obtenção do cromo

O cromo metálico é produzido por meio da cromita. Nesse caso, o mineral é fundido com carbonato de sódio, Na₂CO₃, na presença de ar, gerando cromato de sódio e óxido de ferro III:

4 FeCr₂O₄ + 8 Na₂CO₃ + 7 O₂ → 8 Na₂CrO₄ + 2 Fe₂O₃ + 8 CO₂

A partir daí, é feita extração com água, uma vez que o Na₂CrO₄ é solúvel em água, enquanto o Fe₂O₃ não. Depois, é feita a acidificação do meio com H₂SO₄, que permite a cristalização do cromato de sódio. O Na₂CrO₄ é reduzido a óxido de cromo III com o uso de carbono em alta temperatura:

Na₂CrO₄ + 2 C → Cr₂O₃ + Na₂CO₃ + CO

O cromo metálico é então obtido quando o alumínio é utilizado como agente redutor, também em alta temperatura:

Cr₂O₃ + 2 Al → Al₂O₃ + 2 Cr

Aplicações do cromo

A indústria metalúrgica é a grande consumidora de cromo, com cerca de 80% de todo o cromo produzido, seja na forma de cromita ou de concentrado de Cr₂O₃. Isso porque o cromo é capaz de formar a liga ferrocromo, fonte básica para a obtenção do aço inoxidável e outras ligas especiais.

O cromo, que em geral compõe 18% do aço inoxidável, aumenta consideravelmente a resistência à oxidação (corrosão) e outros ataques químicos ao aço. Em outras ligas especiais, o cromo também tem o papel de aumentar a temperabilidade, a dureza e a tenacidade dos materiais.

A indústria de refratários também é boa consumidora do cromo, pois a cromita é um conhecido material refratário, ou seja, um material capaz de resistir aos efeitos térmicos, químicos e físicos que ocorrem nas indústrias. A cromita, utilizada para a fabricação de tijolos refratários, é muito resistente à degradação quando exposta ao aquecimento.

Já a indústria química busca utilizar o cromo de diversas formas:

• como catalisador;

• como inibidor de corrosão;

• em cromagem;

• em pigmentos;

• em compostos de tingimento.

A cromagem é muito conhecida, consistindo na formação de uma capa protetora de cromo sobre algum objeto, protegendo-o da corrosão. Nesse processo, o cromo é depositado sobre o objeto a ser cromado através da eletrólise aquosa do sulfato de cromo III, Cr₂(SO₄)₃, produzido pela dissolução do Cr₂O₃ em H₂SO₄.

Pigmentos de cromo são muito comuns, principalmente com as diversas cores possíveis de serem obtidas com seus compostos. Na dissolução de cloreto de cromo III hexaidratado, CrCl_3·6H₂O, obtém-se uma solução violeta. Já na dissolução de sulfato de cromo III, Cr₂(SO₄)₃, uma coloração verde é obtida.

A solução de cloreto de cromo II, CrCl₂, é azul, enquanto o acetato de cromo II, Cr₂(COO)₄, é um sólido vermelho. O óxido de cromo II, CrO₂, é preto; o cromato de potássio, K₂CrO₄, é amarelo; o dicromato de potássio, K₂Cr₂O₇, é laranja; o tricromato de potássio, K₂Cr₃O₁₀, é vermelho; e o óxido de cromo VI, CrO₃, também é vermelho.

Interessante: Os rubis são, na verdade, gemas, de fórmula Al₂O₃, que possuem traços de cromo em sua constituição. É o caso também da esmeralda, uma forma de berilo, cuja cor verde é consequência de pequenas quantidades de cromo.

Saiba também: Tungstênio — metal acinzentado cuja coloração lembra o aço

Relação do cromo com a saúde

Dois estados de oxidação do cromo possuem papel biológico. Vejamos a seguir.

→ Cromo hexavalente (Cr⁶⁺)

No que diz respeito ao Cr⁶⁺, sabe-se que ele pode ser considerado cancerígeno, principalmente se inalado ou ingerido em grandes quantidades.

→ Cromo trivalente (Cr³⁺)

Já o cromo trivalente sempre foi considerado um elemento essencial. A suplementação nutricional de cromo nessa forma se tornou popular para a promoção de elemento traço essencial e como agente de perda de peso. Há também uma discussão de que a administração de cromo trivalente seria interessante para o tratamento da diabetes do tipo 2, assim como para a diabetes gestacional.

Porém, alguns autores colocam essa essencialidade em discussão. A linha de pensamento é de que o cromo, seja suplementado ou não, não faz diferença na composição corporal, no metabolismo da glicose ou na sensibilidade à insulina. Acredita-se que, na verdade, a maior dosagem de cromo tenha efeitos farmacológicos e não nutricionais para indicá-lo como elemento essencial.

História do cromo

O nome cromo vem do grego chroma, que significa cor. Tendo também dado o nome a esse elemento, sua descoberta se deu pelo farmacêutico e químico francês Louis Nicolas Vauquelin, no ano de 1797, quando ele percebeu o cromo ao estudar o minério crocoíta, PbCrO₄. Contudo, inicialmente, o metal não foi um grande sucesso comercial.

Quinze anos depois de sua descoberta, por exemplo, Sir Humphry Davy não sabia muito sobre o cromo e seus compostos quando escreveu seu famoso livro Elements of Chemical Philosophy, indicando apenas que o ácido crômico tinha um sabor azedo.

No mesmo ano, Jöns Jacob Berzelius escreveu que o sabor residual do tóxico ácido crômico era desagradável e metálico. Berzelius percebeu que o metal, embora quebradiço, era bastante resistente à ação de ácidos e ao ar atmosférico.

Embora não fosse inicialmente um grande sucesso comercial, no fim do século XIX e começo do século XX, o elemento passou a ser utilizado comercialmente, pois o aço inoxidável começou a ser largamente usado, bem como a cromagem de peças da indústria automotiva, fazendo com que o cromo se tornasse um metal de grande demanda.

Exercícios resolvidos sobre cromo

Questão 1

(UEFS/BA) O átomo de cromo apresenta número de oxidação +3 na espécie

A) Cr₂O₃

B) CrO

C) Cr

D) CrO₄^2-

E) Cr₂O₇^2-

Resolução:

Alternativa A

Na letra C, o cromo aparece como uma substância simples, logo, naquele caso, o NOx é igual a zero.

O oxigênio nos demais compostos ocorre com NOx igual a -2. Assim, podemos calcular o NOx do cromo em todas as espécies, fazendo-o ser a incógnita (x):

• Cr₂O₃ → 2x + 3(-2) = 0 ⸫ x = +3

• CrO → x + (-2) = 0 ⸫ x = +2

• CrO₄^2- → x + 4(-2) = -2 ⸫ x = +6

• Cr2O₇^2- → 2x + 7(-2) = -2 ⸫ x = +6

Questão 2

(UPE 2013) Um grupo internacional de cientistas descobriu uma reação química complexa, responsável pela deterioração de algumas das grandes obras artísticas da história, produzidas por Vincent van Gogh (1853–1890) e outros pintores famosos no século XIX. Em suas investigações, esses pesquisadores envelheceram os pigmentos artificialmente e verificaram que o escurecimento da camada superior estava relacionado com uma mudança do cromo presente na tinta de Cr(VI) para Cr(III).

Disponível em: http://agencia.fapesp.br/13455 (Adaptado)

Dados: Cr (Z = 24), configuração eletrônica: [Ar] 4s¹ 3d⁵

Diante da situação acima relatada, é CORRETO afirmar que a(o)

A) oxidação do Cr(VI) para Cr(III) tem deteriorado grandes obras artísticas da história.

B) envelhecimento dos quadros se relaciona à excitação eletrônica do Cu^o para o Cr³⁺.

C) processo de redução do Cr⁶⁺ para o Cr³⁺ tem escurecido obras famosas do século XIX.

D) transformação ocorrida tem oxidado o Cu^o, responsável pelo brilho da pintura original.

E) mudança do Cr(VI) para Cr(III) é uma reação química que só acontece depois de muitos anos.

Resolução:

Alternativa C

A passagem do Cr(VI) para o Cr(III) é um processo de redução (diminuição do NOx), o que foi responsável pelo escurecimento das telas.

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química