Chapitres
Présentation
Le chrome est un élément chimique qui porte le numéro 24 dans la classification périodique des éléments. 
| Informations générales | |
|---|---|
| Symbole | Cr |
| Numéro atomique | 24 |
| Famille | Métal de transition |
| Groupe | 6 |
| Période | 4 |
| Bloc | d |
| Masse volumique | 7,15 g.cm-3 |
| Dureté | 7,5 |
| Couleur | Blanc-argenté |
| Propriétés atomiques | |
| Masse atomique | 51,9961 u |
| Rayon atomique | 140 pm |
| Configuration électronique | [Ar] 4s1 3d5 |
| Électrons par niveau d'énergie | 2 | 8 | 13 | 1 |
| Oxyde | Acide fort |
| Système cristallin | Cubique centré |
| Propriétés physiques | |
| État ordinaire | Solide |
| Point de fusion | 1 907°C |
| Point d'ébullition | 2 671°C |
Définitions
- Numéro atomique : Le numéro atomique d’un atome représente le nombre de protons de ce dernier
- Famille : L’UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
- Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
- Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
- Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
- Dureté : La dureté d’un matériau représente la résistance qu’il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
- Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l’élément chimique fond, passant ainsi de l’état solide à l’état liquide
- Point d’ébullition : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l’élément chimique bout, passant ainsi de l’état liquide à l’état gazeux
Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C’est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque. Sa dernière révision date de 2016 par l’UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l’évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments.
Un peu d'histoire
Étymologie
Le mot chrome provient du latin chroma qui signifie teint, hâle. Chroma vient lui-même du grec χρῶμα, khrỗma signifiant couleur. Cela fait référence aux nombreux composés colorés que le chrome forme. Le nom chrome a été proposé par un chimiste français, Louis Nicolas Vauquelin qui l'a découvert.
Premières découvertes
On a découvert pour la première fois la présence du chrome grâce à des flèches trouvées dans des tombes datant de la fin du IIIe siècle avant Jésus Christ dans le Mausolée de l'empereur Oin, en Chine. Il fut constaté que les carreaux d'arbalètes et les épées en bronze ne montraient aucun signe de corrosion, bien qu'ils furent enterrés depuis plus de 2000 ans. En effet, le bronze était recouvert de chrome. En 1761, le minéralogiste allemand Johan Gottlob Lehmann découvre dans les montagnes de l'Oural un minéral rouge-orangé qu'il baptise "plomb rouge sibérien". Il pense qu'il est composé de plomb, associé à du fer et du sélénium. Ce qu'il ignore c'est que ce minéral est en réalité du chromate de plomb, de formule PbCrO4, qui sera rebaptisé crocoïte. Après avoir reçu, en 1797, des échantillons de minerai de crocoïte, Louis Nicolas Vauquelin fut capable de produire de l'oxyde de chrome, de formule CrO3, par addition avec de l'acide chlorhydrique de formule HCl à la chromite. Ce sera un an plus tard, en 1798, que Louis Nicolas Vauquelin découvrit qu'il pouvait isoler le chrome métallique en faisant chauffer de l'oxyde dans un fourneau à vent avec du charbon actif.
Présence à l'état naturel
Le chrome n'est pas un élément rare, c'est un métal de transition moyennement abondant dans la croûte terrestre. Le clarke est de l'ordre de 100 g à 200 g par tonne dans la croûte terrestre. Il est plutôt abondant dans les roches magmatique dites ultrabasiques. Les concentrations en chrome, sous forme de minéraux comme la chromite ou le picotite, peuvent y atteindre 1 600 grammes par tonne.
Définition : Le clarke d'un élément chimique définit sa présence moyenne dans la croûte terrestre . Il s'exprime sous la forme d'une fraction massique en pourcentage, ppm (partie par million), ou ppb (partie par milliard).
Le corps simple métal, encore appelé chrome natif, a été mis en évidence par des minéralogistes chinois dans des roches ultrabasiques. Il faut également noter que certains minéraux silicatés contiennent de façon assez commune des traces d'élément chrome. Les couleurs des rubis et émeraudes, qu'elles soient naturelles ou artificielles, peuvent être expliquée par les différents oxyde ou dérivés de chromes. Ce ne sont que des impuretés présentes dans le corindon. Les ions chromes trivalents vont colorer l'émeraude en vert alors que le corindon du rubis est coloré en rouge par l'oxyde du chrome, de formule Cr2O3. Exemples de minéraux silicatés contenant du chrome :
- La muscovite,
- Les pyroxènes,
- L'épidote,
- La chlorite,
- Le grenat ouwarite.
Techniques d'extraction
Présent dans des roches comme la dunite et la serpentinite sous forme de chromite de formule FeCr2O4, le chrome est extrait des mines. On parle alors de ces roches comme de fer chromé ou de chromite de fer. Des anciens minéralogistes et chimistes les décrivaient aussi comme des oxydes salins naturels, minerais principaux du chrome. Annuellement, son extraction représentait, dans les années 1990, 7 millions de tonnes. Le fer chromé est le minerai de chrome majoritaire car la crocoïte est beaucoup moins utilisée dans l'industrie minière. Les principaux producteurs du minerai de chromite (représentant la moitié du minerai produit) sont :
- L'Afrique du Sud (70% de la concentration géographique),
- Le Kazakhstan,
- La Russie,
- L'Inde,
- La Turquie,
- Madagascar,
- Le Zimbabwe,
- La Finlande,
- L'Albanie,
- Les Philippines.
Production
Avec ce minerai, on peut fabriquer de nombreux ferrochromes, de formule FeCr, plus ou moins purs. Ils sont caractérisés par leur teneur en carbone, de symbole C, résiduelles et une teneur en chrome de l'ordre de 52 à 75% de la masse.
Les différents procédés fournissent de manière simpliste, au moins, trois types de ferrochromes tel que :
- Le "FeCr suraffiné" contenant 0,5 % de carbone ou moins,
- Le "Fe Cr affiné" entre 0,5 et 4% de carbone,
- Le "FeCr carburé" de 4 et 10% de carbone.
Le chrome, en tant que métal industriel, est souvent un métal brut pulvérulent.
On dit d'un objet qu'il est pulvérulent lorsqu'il a la consistance de la poudre ou qu'il se réduit facilement en poudre.
Propriétés physiques et chimiques du chrome
Le chrome est un solide, cristal métallique, de couleur blanc à légèrement bleuté. Il possède des éclats brillants, parfois d'une couleur gris acier-argenté, gris bleuâtre, gris blanc ou blanc bleuté. Le chrome, sous sa forme de métal, peut être est aussi dur que le corindon, même s'il est déformable. Si des impuretés se retrouvent dans sa structure, elle peuvent rendre le métal cassant. La surface, cassante à cause des impuretés, est très dure. On peut l'obtenir brillante par un procédé de polissage.
Le chrome sous forme de corps simple
Il s'agit d'un métal grisâtre, brillant lorsqu'il est poli. Il ne réagit pas avec l'eau mais, au contact d'acides, il forme des ions chrome Cr2+ et du dihydrogène. Sa surface s'oxyde en présence de dioxygène et se recouvre d'une couche protectrice d'oxyde de chrome III. A l'exception de cette réaction il présente une bonne résistance à l'oxydation et cette propriété est mise à profit pour protéger l'acier avec lequel il forme un alliage qualifié d'acier inoxydable. 
Les ions du chrome en solution aqueuse
- Les ions chrome III, de formule Cr3+, sont des ions positifs (cations) portant chacun trois charges excédentaires positives en raison d'un défaut de 3 électrons.
- Les ions dichromate, de formule Cr2O42-, sont des composés très oxydants dans lesquels le chrome est a l'état d'oxydation +IV.
Composés à base de chrome
- L'oxyde de chrome III, de formule Cr2O3, est un composé naturel du chrome le plus courant. Il constitue le minéral appelé eskolaite, et se forme également naturellement par oxydation superficielle du chrome métallique par le dioxygène de l'air. Il est utilisé en tant que pigment vert dans les peintures et les céramiques.
- Le dioxyde de chrome, de formule CrO2, est un oxyde magnétique qui était utilisé pour obtenir la bande magnétique de certaines cassettes audio.
Utilisations
- Il faut savoir que le ferrochrome est utilisé dans la fabrication des aciers spéciaux, comme les aciers inoxydables. En effet, il permet, en métallurgie, de confectionner des alliages durs et résistants.
- Le chromage ou plaquage électrolytique au chrome est utilisé pour améliorer la résistance à la corrosion et rajouter un fini brillant à la pièce.
- Les chromates et les oxydes sont utilisés comme pigments stables dans les colorants et les peintures. On peut, par exemple, obtenir du jaune avec le PbCrO4 ou du vert avec des sels de type Cr2O3.
- Les aluns de chrome sont utilisés dans le tannage des peaux.
- Le chrome peut être utilisé comme catalyseur.
- Le dichromate de potassium, puissant oxydant, est utilisé en milieu acide pour le nettoyage de la verrerie de laboratoire : il permet d'éliminer toutes les traces organiques.
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Hello,
Le chrome peut-il être attaqué par l’acide carbonique ?
Pas du tout ?
Faiblement ?
Gravement?
Merci.