Chrom

Chrom (altgriechisch χρῶμαchrṓma, deutsch ‚Farbe‘) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Cr und der Ordnungszahl 24. Es zählt zu den Übergangsmetallen, im Periodensystem steht es in der 6. Nebengruppe (6. IUPAC-Gruppe) oder Chromgruppe. Die Verbindungen von Chrom haben viele verschiedene Farben und werden oft als Pigmente in Farben und Lacken verwendet.

Lange Zeit wurde diskutiert, ob Chromverbindungen schon im China der Qin-Dynastie technisch eingesetzt wurden. Bei der Erforschung des Mausoleums Qin Shihuangdis wurden Bronzewaffen der Terrakotta-Armee gefunden, in deren Oberflächen Chromspuren gefunden wurden. Eine These hierfür war, dass die Chinesen eine Art Chromatierungs-Verfahren einsetzten, um die Waffen vor Korrosion zu schützen. Diese These wurde inzwischen widerlegt, die Chromspuren waren Verunreinigungen, die aus Lacken stammten, mit denen Holzteile der Waffen überzogen waren.^[14]

1766 beschrieb Johann Gottlob Lehmann das heute als Krokoit bekannte Mineral, das erstmals von Michail Wassiljewitsch Lomonossow erwähnt wurde, genauer. Dieses von ihm als Sibirischer roter Bleispat bezeichnete Mineral, das in Beresowsk bei Jekaterinburg gefunden wurde, enthielt Blei, unterschied sich aber von anderen bekannten roten Bleierzen. Unter anderem zeigte das Mineral beim Versetzen mit verschiedenen Säuren unterschiedliche Farben. Er vermutete einen Selen- und Eisengehalt des Minerals.^[15] Weitere Untersuchungen wurden von Louis Charles Henri Macquart und Johann Jacob Bindheim angestellt. Dieser vermutete, dass das Mineral unter anderem Molybdän und Nickel enthalte.^[16]

1797 entdeckte schließlich Louis-Nicolas Vauquelin, dass im späteren Krokoit ein bislang unbekanntes Element enthalten sein muss. Er ließ Krokoit mit Kaliumcarbonat reagieren und konnte einen Niederschlag, der das Blei enthielt, von einer gelben Lösung trennen. Eine weitere von Vauquelin genutzte Methode war es, das Mineral mit Salzsäure reagieren zu lassen, so dass unlösliches Blei(II)-chlorid ausfiel. In der Lösung verbliebene Salzsäure wurde mit Silberoxid entfernt. Er untersuchte die Lösung (Chromsäure) und konnte daraus verschiedene Chromate wie Natriumchromat oder Bariumchromat gewinnen. Als er diese erhitzte, bildete sich grünes Chrom(III)-oxid.^[17] Die Chromsäure war der schon bekannten Molybdänsäure ähnlich, es zeigten sich jedoch bei weiterer Untersuchung auch Unterschiede. So färbte sich Molybdänsäure mit Zinn und Salzsäure sofort blau und später braun, während Chromsäure zunächst gelblichbraun und schließlich grün wurde.^[18][16]

Vauquelin gelang es auch, ein unreines metallisches Chrom durch Reduktion von Chromsäure bzw. des daraus entstandenen Chromoxides mit Holzkohle herzustellen. Er beschrieb ein graues, sprödes Metall und einige weitere Eigenschaften. Auf Grund der verschiedenen Farben seiner Verbindungen nannte Vauquelin das Metall nach einem Vorschlag von René Just Haüy nach dem griechischen Wort χρῶμα, chrōma, Farbe, Chrom.^[17][16] Vauquelin entdeckte auch, dass Chrom das farbgebende Element in den Edelsteinen Rubin und Smaragd ist.^[19]

Gleichzeitig mit Vauquelin beschäftigte sich auch Martin Heinrich Klaproth mit der Untersuchung von Krokoit. Ihm standen jedoch nur geringe Mengen Materials zur Verfügung und er konnte seine Experimente erst nach Vauquelin abschließen, so dass dieser als Entdecker des Chroms gilt.^[16]

Verwendet wurden Chromverbindungen zunächst vor allem als Pigmente in der Malerei. Als erstes Chrompigment wurde zwischen 1804 und 1809 das Chromgelb eingeführt. Eines der ersten bekannten Bilder, in dem Chromgelb nachgewiesen wurde, wurde 1810 von Thomas Lawrence gemalt.^[20] Bald darauf folgten auch Chromgrün, Chromorange und Chromrot.^[21] 1821 stellte Pierre Berthier die Eisen-Chrom-Legierung her und stellte fest, dass chromhaltige Stähle härter und korrosionsbeständiger sind als Eisen.^[22]

1854 stellte Robert Bunsen metallisches Chrom elektrolytisch aus einer Chrom(III)-chlorid-Lösung her.^[23] 1893 konnte Henri Moissan im von ihm erfundenen elektrischen Ofen Chromoxid mit Kohle bei hohen Temperaturen reduzieren. Das erhaltene Chrom enthielt allerdings noch 8,6 % Kohlenstoff.^[24] Hans Goldschmidt entwickelte schließlich 1898 die aluminothermische Reduktion von Chrom(III)-oxid.^[25]

(c) Leon Hupperichs, CC BY-SA 3.0

Chrom ist auf der Erde ein häufiges Element, in der kontinentalen Erdkruste kommt es mit einem Gehalt von etwa 100 ppm vor,^[26] ähnlich häufig sind Vanadium und Rubidium. Chrom kommt neben der Erdkruste auch im Erdmantel und Erdkern vor, so enthält der Erdkern 0,84 % Chrom.^[27] Zwar besitzt das Element unter den meisten Bedingungen lithophile Eigenschaften, es wird jedoch vermutet, dass es unter sehr hohem Druck und Temperatur stärker siderophil (eisenliebend) wird und daher bei der Entstehung der Erde es teilweise in den Kern abgesunken ist.^[28]

Auf die fraktionierte Kristallisation von Magma reagiert Chrom sehr stark und wird in die ersten kristallisierenden Gesteine und Minerale eingebaut. Darum enthalten viele Basalte und ultramafische Gesteine hohe Chromgehalte, während Granit meist nur geringe Mengen des Elementes enthält. Unter den gesteinsbildenden Mineralen enthalten vor allem Spinelle und Pyroxene viel Chrom.^[29] Auf diese Weise bildet sich auch das häufigste Chrommineral Chromit Fe²⁺Cr₂O₄, das zu den Spinellen gehört^[30], ein überwiegend aus Chromit bestehendes Gestein ist Chromitit.^[31] Weitere, häufig stark chromhaltige Minerale sind Chlorite, Granate, Epidot sowie Eisenoxide wie Goethit und Hämatit.^[32] Da Chromit sehr stabil ist, kann es sich bei der Verwitterung von chromhaltigen Gesteinen anreichern. So enthält etwa Saprolith höhere Chromgehalte als das Ursprungsgestein Basalt.^[33]

Unter speziellen Bedingungen kann das vorherrschende dreiwertige Chrom durch Sauerstoff zum sechswertigen Chromat (CrO₄²⁻) oxidiert werden. An dieser Reaktion sind wahrscheinlich Manganerze wie Braunstein und Manganit beteiligt, auch eine biologische Oxidation durch Bakterien wird diskutiert. Die direkte aerobische Oxidation durch gelösten Sauerstoff läuft in wässriger Umgebung nur sehr langsam ab. Auch eine Reduktion von Chromat zu dreiwertigem Chrom ist möglich, verantwortlich hierfür könnten Eisen(II)-haltige Minerale, Sulfide, organisches Material oder Bakterien sein. Chromat ist im Gegensatz zum dreiwertigen Chrom sehr gut in Wasser löslich, wodurch sich das Element in der Natur verteilen kann.^[34] In Gebieten mit vielen Chromerzen sind auch die Chromatgehalte in Böden und Grundwasser erhöht.^[32] Hohe Chromatmengen gelangen auch durch menschlichen Einfluss, etwa durch die Stahl-, Leder- und Textilindustrie in die Umwelt. Besonders mit Chromat verschmutzt sind Gewässer und Böden am Columbia River in Washington (Vereinigte Staaten) da Natriumchromat als Korrosionsschutz bei der Plutoniumherstellung in der Hanford Site genutzt wurde.^[35]

Das weitaus häufigste Chrom-Mineral ist Chromit Fe²⁺Cr₂O₄, auch Magnesiochromit, ebenfalls ein Spinell, der Magnesium anstatt Eisen enthält, ist relativ häufig. Weiterhin finden sich das Silikat Uwarowit (Ca₃Cr₂[SiO₄]₃) und das Sulfid Daubréelith (FeCr₂S₄) an relativ vielen Orten. Neben diesen und weiteren Mineralen mit dreiwertigem Chrom sind auch verschiedene, durchweg seltene, Chromat-Minerale bekannt. Beispiele hierfür sind Krokoit (Pb[CrO₄]), Fornacit (Pb₂Cu[OH|CrO₄|AsO₄]) oder Chromatit (Ca[CrO₄]). Insgesamt sind (Stand Mai 2026) 105 chromhaltige Minerale bekannt.^[36]

Chrom kommt sehr selten gediegen in der Natur vor und ist als eigenständiges Mineral von der International Mineralogical Association anerkannt. Dabei bildet es sphärulitische, bis zu 20 μm große Körner. Eine Probe natürlichen Chroms bestand zu 98 % aus Chrom, dazu kamen geringe Mengen Zink, Kupfer und Eisen. Als Typlokalität des Minerals gilt entweder ein unbekannter Ort im Kreis Danba in der chinesischen Provinz Sichuan oder das Anduo-Chromvorkommen im Kreis Amdo im Autonomen Gebiet Tibet. Weitere Fundorte liegen unter anderem in Babrujsk in Belarus, dem Kishon bei Haifa in Israel, Mashishing in Südafrika sowie mehreren Orten in Russland und China. Auch auf dem Meeresboden im Japanischen Meer und im Pazifik in der Nähe der Senkaku-Inseln sowie im Mare Crisium auf dem Mond wurde gedigenes Chrom gefunden.^[37][38] Weiterhin bildet Chrom zwei natürlich vorkommende [Legierung]en mit Eisen, die je nach vorwiegend vorkommendem Element als Ferchromid bzw. Chromferid bezeichnet werden.^[36]

Chromitvorkommen werden in vier Typen eingeteilt. In stratiformen Lagerstätten bildet Chromit massive Bänder, die schichtfömig aufgebaut sind. Zu den stratiformen Lagerstätten zählt das größte Chromitvorkommen der Welt, der Bushveld-Komplex in Südafrika, der über 80 % der bekannten Chromressourcen auf der Erde enthält.^[39] Stratiforme Chromitlagerstätten enthalten häufig auch große Mengen an Platinmetallen. Podiforme Vorkommen bilden sich in der ozeanischen Kruste, sind meist kleiner, linsenförmig und finden sich in Ophiolithen. Ein ungewöhnlich großes podiformes Vorkommen befindet sich in Kempirsai in Kasachstan.^[40] Weiterhin gibt es noch Seifenlagerstätten und lateritische Vorkommen, bei denen sich durch Verwitterung ein an Chromit angereicherter Limonit gebildet hat. Die größten Reserven an Chromit liegen neben Südafrika und Kasachstan in Indien, der Türkei und Finnland.^[41] In Kemi in Finnland befindet sich das wichtigste Vorkommen und die einzige produzierende Chromit-Mine in der Europäischen Union. Die Mine hat bestätigte Chromit-Reserven von 50 Megatonnen und einen durchschnittlichen Chromitgehalt von 26 %^[42]

Ausgangserz für die Gewinnung von Chrom ist Chromit, der sowohl im Tagebau als auch im Untertagebau abgebaut wird. Das Erz muss vom umgebenden Gestein befreit und zu einem Chromit-Konzentrat mit etwa 50 % Chromoxid-Gehalt weiterverarbeitet werden. Hierzu werden vor allem gravimetrische Verfahren genutzt, aber auch eine Magnettrennung ist möglich. In der Schwerkrafttrennung wird das Erz zunächst zerkleinert und dann als Erz-Wasser-Gemisch einem Spiralkonzentrator Chromit von der Gangart getrennt. Ein Problem stellen dabei besonders kleine Chromitpartikel (<100 μm) dar. Diese lassen sich nur schwer trennen, da der Wasserdruck die Schwerkraft überwiegt. Dadurch gehen größere Mengen Chromit in den Tailings verloren. Es wird daher versucht, über technische Maßnahmen wie Multi-Gravity-Separatoren (MGS) diese Verluste zu verkleinern.^[43][44]

Der größte Teil des Chromits wird zu Ferrochrom, einer Eisen-Chrom-Legierung mit 45 bis 95 % Chrom verarbeitet. Dazu wird das Chromit-Konzentrat mit Kohle in einem Lichtbogenofen geschmolzen und reduziert. Es entsteht ein stark kohlenstoffhaltiges Ferrochrom mit 4-10 % C. Dieses kann in einem Konverter mit Sauerstoff zu Ferrochrom mit mittlerem Kohlenstoffgehalt (0,5-4 %) weiterverarbeitet werden. Um Ferrochrom mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (0,1-0,5 %) zu erhalten, wird der Perrin-Prozess angewendet. Dazu werden zum einen aus Chromit und Kalkstein eine chromoxidhaltige Schlacke, zum anderen aus Chromit, Quarzit und Kohle Silicochrom, eine Legierung mit etwa 45 % Silicium und 40 % Chrom hergestellt. Aus der Reaktion dieser beiden Stoffe entsteht dann das Ferrochrom. Die Nachfrage nach kohlenstoffärmeren Ferrochrom ist jedoch zurückgegangen, da durch neuere Verfahren bei der Edelstahlproduktion auch kohlenstoffreiches Ferrochrom eingesetzt und direkt decarbonisiert werden kann.^[45.1][46]

Eine Produktion von reinem Chrommetall und Chromverbindungen ist auf diese Weise aber nicht möglich. Stattdessen muss der unlösliche Chromit aufgeschlossen werden, um lösliche Verbindungen zu erhalten. Traditionell geschieht dies durch Oxidation des dreiwertigen Chroms zum sechwertigen Chromat. Eine vor allem in China verbreitete Methode ist das Calcium-Rösten. Hierbei wird Chromit mit Kalkstein oder Kalk vermischt und in einem Ofen geröstet. Dabei bildet sich Calciumchromat. Dieses wird mit Säuren oder Basen ausgelaugt, um eine chromathaltige Lösung zu erhalten.^[47][48]

${\displaystyle {\ce {4 FeCr2O4 + 5 O2 -> 4 Cr2O3 + 2 Fe2O3}}}$

${\displaystyle {\ce {2 Cr2O3 + 4 CaO + 2 O2 -> 4 CaCrO4}}}$

Dieses Verfahren ist einfach und leicht im industriellen Maßstab umzusetzen, verursacht aber erhebliche Umweltprobleme. Calciumchromat ist stark giftig und krebserregend und durch die geringe Wasserlöslichkeit des Calciumchromates bleiben toxische Rückstände zurück. Es wird daher an Alternativverfahren geforscht. Im Natrium-Rösten werden Natriumsalze wie Natriumcarbonat anstatt des Kalks eingesetzt. Dabei entsteht zwar auch giftiges Natriumchromat, dieses ist aber gut wasserlöslich, wodurch weniger giftige Rückstände zurückbleiben.^[47][48]

${\displaystyle {\ce {4 FeCr2O4 + 8 Na2CO3 + 7O2 -> 8 Na2CrO4 + 2 Fe2O3 + 2 CO2}}}$

Um die Entstehung des giftigen Chromates ganz zu vermeiden, kann Chromit mit Schwefelsäure ausgelaugt werden. Hierbei gehen sowohl Chrom als auch Eisen als dreiwertige Ionen in Lösung. Das wesentliche Problem für die Anwendung im industriellen Maßstab ist die schwierige Trennung von Eisen und Chrom, für die verschiedene Extraktions- und Fällungsverfahren untersucht werden.^[47][48]

Ein umweltfreundliches Oxidationsverfahren ist das Sub-Molten-Salt-Verfahren, bei dem Chromit mit sehr konzentrierter Natron- oder Kalilauge gemischt werden und das Chrom durch Sauerstoff zum Chromat oxidiert wird. Vorteile sind, dass die Reaktion schon bei 300 °C und nicht wie die Röstverfahren bei 1200 °C stattfindet und gleichzeitig sehr effizient mit nur geringen chromathaltigen Rückständen ist.^[47]

${\displaystyle {\ce {4 FeCr2O4 + 16 MOH + 7 O2 -> 8 M2CrO4 + 2 Fe2O3 + 8 H2O}}}$

Chrommetall wird vorwiegend aluminothermisch, also durch die Reduktion von Chrom(III)-oxid mit Aluminium hergestellt. Eine mögliche Alternative ist die elektrolytische Reduktion, wobei Chromalaun als Elektrolyt genutzt wird. Das Chromalaun kann aus Ferrochrom hergestellt werden, da Eisen bei tiefen Temperaturen als Ammoniumeisen(II)-sulfat ausfällt.^[45.2][49]

${\displaystyle {\ce {Cr2O3 + Al -> Cr + Al2O3}}}$

Das metallische Chrom enthält noch Spuren an Sauerstoff, aber auch Kohlenstoff und Stickstoff und ist dadurch spröde. Um diese zu entfernen wird entweder das Metall mit Wasserstoff auf 1200–1500 °C erhitzt, oder es wird im Vakuum auf 1300 °C erhitzt, wodurch Kohlenstoff und Sauerstoff miteinander zu Kohlenstoffmonoxid reagieren, das entweicht.^[45.3][49]

Chrom und insbesondere chromhaltiger Edelstahl kann gut recycelt werden, etwa 90 % des verbrauchten Edelstahls wird wiederverwertet. Neu produzierte Stoffe enthalten etwa 20 % recyceltes Chrom.^[50]

Chromiterz wird vor allem in Südafrika, der Türkei, Kasachstan, Indien, Finnland, Brasilien und Simbabwe abgebaut. Alleine in Südafrika wird knapp die Hälfte der weltweiten Gesamtmenge abgebaut (2025 23 von insgesamt 51 Millionen Tonnen Erz).^[51] Die Weiterverarbeitung findet dagegen überwiegend in China statt, 2019 importierte das Land 15,9 Millionen Tonnen, 2023 18,3 Millionen Tonnen, überwiegend aus Südafrika.^[52] In Europa wird Chromit fast ausschließlich in Finnland abgebaut, in geringen Mengen auch in Griechenland. Finnland ist auch der wichtigste europäische Produzent von Ferrochrom, daneben gibt es auch Produktionsstätten in Schweden und Deutschland.^[53] Die Deutsche Rohstoffagentur (DERA) listet sowohl den Abbau von Chromit als auch die Herstellung von Ferrochrom, Chrom und Chromverbindungen auf Grund der Konzentration der Produktion auf wenige Länder in der höchsten Risikogruppe 3.^[54]

Chromit-Minenproduktion

Land	2025[51]	2020[55]	2015[56]	2010[57]	2005[58]	2000[59]	1995[60]	1990[61]	1985[62]	1980[63]
Sudafrika Südafrika	23.000	13.197	15.656	11.340	7552	6622	5086	4620	3699	3413
Simbabwe Simbabwe	1600	1197	267	510	820	668	707	573	536	553
Turkei Türkei	9300	6165	8301	1904	688	546	2080	836	589	373
Finnland Finnland	1900	2293	1951	598	571	628	598	504	506	362
Kasachstan Kasachstan/Sowjetunion Sowjetunion	7000	6326	5383	3760	3581	2607	2417	3800	3360	2902
Indien Indien	3000	2402	2666	3426	3255	1947	1536	1050	565	319
Brasilien Brasilien	2000	1329	527	520	616	550	448	263	190	313
gesamt	51.000	35.400	37.200	25.200	19.200	14.700	14.000	13.200	10.945	9900
Menge in 1000 Tonnen, Werte von 2025 geschätzt, Kasachstan bis 1990 Teil der Sowjetunion, ein kleiner Teil der Förderung fand auch in Russland statt

Chrom ist ein silberweißes, korrosions- und anlaufbeständiges hartes Metall, das im Urzustand zäh, form- und schmiedbar ist. Es ist antiferromagnetisch mit einer Néel-Temperatur von 311 K^[64] (etwa 38 °C). Chrom löst sich in Salzsäure und Schwefelsäure nach einiger Zeit unter Wasserstoffentwicklung, wenn die schützende Oxidschicht abgelöst wurde. Häufige Oxidationsstufen des Chroms sind +2, +3 und +6, wobei +3 die beständigste ist.

Cr(II) ist mit d⁴-Konfiguration instabil. Bei dieser Konfiguration tritt der Jahn-Teller-Effekt auf. Dadurch sind Cr(II)-Komplexe oft verzerrt oktaedrisch oder quadratisch koordiniert. Cr²⁺-Lösungen sind nur dann stabil, wenn sie aus reinstem Chrom (z. B. Elektrolytchrom) gewonnen werden. Cr(II)-Verbindungen sind starke Reduktionsmittel.^[65]

Cr(III) bzw. Cr³⁺ ist die stabilste Form. Dies wird durch die Kristallfeldtheorie erklärt, nach der bei einer d³-Konfiguration alle t_2g-Orbitale (Oktaederfeldaufspaltung) mit einem einzelnen, ungepaarten Elektron besetzt sind. Diese Konfiguration ist energetisch besonders günstig und daher stabil.^[66]

Cr(VI) als Chromat (CrO₄²⁻) bzw. Dichromat (Cr₂O₇²⁻) wird als starkes Oxidationsmittel eingesetzt. Es ist giftig und karzinogen. In wässrigen Lösungen liegt zwischen den beiden Ionen ein chemisches Gleichgewicht vor, das pH-abhängig ist. Säuert man eine verdünnte gelbe Chromat-Lösung an, gibt man also H₃O⁺-Ionen dazu, so verschiebt sich nach dem Prinzip von Le Chatelier das Gleichgewicht in Richtung des Dichromates, die Lösung färbt sich orange.

${\displaystyle {\ce {2CrO4^2- + 2H3O+ <=> Cr2O7^2- + 3H2O}}}$

Chrom kristallisiert im kubisch raumzentrierten Gitter (Wolfram-Typ) in der Raumgruppe Im3m (Raumgruppen-Nr. 229)Vorlage:Raumgruppe/229 und dem Gitterparameter a = 289,5 pm sowie zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle.^[67]

Chrom hat vier stabile Isotope: ⁵⁰Cr, ⁵²Cr, ⁵³Cr und ⁵⁴Cr. Für ⁵⁰Cr lässt sich errechnen, dass es durch den extrem seltenen doppelten Elektroneneinfang zerfallen kann. Diese Umwandlung ist aber bislang nicht nachgewiesen worden.

Chrom(III)-salze ergeben im Kationentrenngang bei der Nachweisreaktion mit dem „alkalischen Bad“ (NaOH in konz. Wasserstoffperoxidlösung) gelbe Chromatlösungen, die im Sauren zu orangem Dichromat reagieren:

${\displaystyle \mathrm {3\ H_{2}O_{2}+2\ Cr^{3+}+10\ OH^{-}\longrightarrow } }$  ${\displaystyle \mathrm {2\ CrO_{4}^{2-}(gelb)+8\ H_{2}O\ } }$

(Achtung: Chromate und Dichromate sind krebserregend, siehe unten.)

Ein charakteristischer Nachweis für Chrom ist die Bildung von blauem Chrom(VI)-peroxid, CrO(O₂)₂ (Oft auch als CrO₅ beschrieben). Hierzu wird verdünnte Salpetersäure mit Wasserstoffperoxid vermischt und mit Diethylether überschichtet. Dann bringt man die zu prüfende Lösung vorsichtig unter die Etherschicht, ohne die Flüssigkeiten zu mischen. Bei Anwesenheit von Chrom bildet sich an der Grenzfläche ein blauer Ring aus Chrom(VI)-peroxid. (Der Ether dient als Stabilisator, da sich das Chromperoxid sonst nach kurzer Zeit unter Sauerstoffentwicklung wieder zersetzt.)

Reaktion:

  ${\displaystyle {\ce {Cr2O7^2- +4H2O2 + 2H3O+ -> 2CrO(O2)2 +7H2O}}}$

Zersetzung:

  ${\displaystyle {\ce {4CrO(O2)2 + 12H3O+ -> 4Cr^3+ +7O2 + 18H2O}}}$

Auch bei den Vorproben tritt beim Schmelzen der Salzperle mit Phosphorsalz NaNH₄HPO₄ oder Borax (Dinatriumtetraborat) Na₂B₄O₇ eine charakteristische Färbung mit Schwermetallsalzen auf (mit Cr³⁺ grün). Bei der Oxidationsschmelze mit Soda und Salpeter hingegen wird Chrom(III) zu Chromat oxidiert (Gelbfärbung). Quantitativ kann Chrom(VI) mittels Iodometrie erfasst werden, wobei die grüne Farbe des entstehenden Chrom(III)-aquakomplexes die visuelle Erkennung des Äquivalenzpunktes erschwert. Spuren von Chromverbindungen können durch Methoden der Atomspektrometrie bestimmt werden. Dabei sind als Nachweisgrenze 2 µg/l für die Flammen-AAS und 0,02 µg/l für die Graphitrohr-AAS angegeben worden.^[68] In der Polarografie ergibt Dichromat in 1 M Kaliumchloridlösung mehrere Stufen bei −0,28, −0,96, −1,50 und −1,70 V (gegen SCE). Dreiwertiges Chrom (als Hexaminkomplex) ergibt in einem 1 M Ammoniak-Ammoniumchlorid-Puffer eine Stufe bei −1,42 V.^[69]

Chrom und Chromverbindungen werden für die verschiedensten Anwendungen eingesetzt, in denen seine Beständigkeit genutzt wird:

• Legierungselement: Verwendung in der Metallurgie in korrosions- und hitzebeständigen nichtrostenden Stählen sowie NE-Legierungen
• Verchromen: als Glanzchrom galvanisches Aufbringen einer < 1 μm dicken Cr-Schicht als Dekor mit einer korrosionsschützenden Zwischenschicht aus Nickel oder Nickel-Kupfer. Sehr oft werden auch Kunststoffteile verchromt. Seit dem 21. September 2017 ist für die Verwendung von Chrom(VI) eine Autorisierung der EU notwendig, wenn weiterhin mit Chrom(VI)-Elektrolyten verchromt werden soll.^[70] Ein Ersatz für die Dekorverchromung ist das Achrolyte-Verfahren.
• Hartverchromung: galvanisches Aufbringen einer bis zu 1 mm dicken Verschleißschutzschicht direkt auf Stahl, Gusseisen, Kupfer. Auch Aluminium kann nach dem Aufbringen einer Zwischenschicht verchromt werden (hartverchromte Aluminiumzylinder im Motorenbau).

• Passivierung von galvanischen Zinkschichten (Chromatierung)
• Katalysator: um chemische Reaktionen zu ermöglichen oder zu beschleunigen
• Chromgerbung: das wichtigste Verfahren zur Herstellung von Leder

Die Rolle von Chrom(III) (Cr³⁺-Ionen) im menschlichen Körper wird zurzeit kontrovers diskutiert. Es gibt Hinweise darauf, dass Chrom(III) eine Bedeutung im Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel von Säugetieren haben könnte. Diesen Hinweisen wird zurzeit nachgegangen. Frühere Hinweise, dass das beliebte Nahrungsergänzungsmittel Chrom(III)-picolinat einen günstigen Einfluss auf den Körperaufbau hat, konnten in späteren Studien nicht bestätigt werden. In einer Studie mit Hamsterzellen konnte gezeigt werden, dass Chrom(III)-picolinat mutagen ist und Krebs auslösen kann.

Die aktuell zur Verfügung stehenden Daten weisen darauf hin, dass es extrem unwahrscheinlich ist, eine Chromunterversorgung zu erleiden. Einen toxischen Effekt lösen auch höhere Dosen Chrom(III) nur schwer aus, da das Löslichkeitsprodukt von Chrom(III)-hydroxid extrem niedrig ist (6,7 · 10⁻³¹). Es wird deshalb im menschlichen Darm vermutlich nur sehr schwer aufgenommen. In den USA wurde die empfohlene Aufnahmemenge Chrom(III) bei 50–200 µg/Tag auf 35 µg/Tag bei erwachsenen Männern und auf 25 µg/Tag bei erwachsenen Frauen heruntergesetzt.

Im Jahr 2014 entfernte die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit Chrom aus der Liste der essentiellen Mineralien. Die Behörde kam zu dem Ergebnis, dass die Einnahme von Chrom keinen nutzbringenden Einfluss auf die menschliche Gesundheit hat.^[71][72]

Chrom(VI)-Verbindungen sind äußerst giftig. Sie sind mutagen und schädigen die DNA. Sie gelangen über die Atemwege in den Körper und schädigen das Lungengewebe. Menschen, die chronisch solchen Verbindungen ausgesetzt sind, haben ein erhöhtes Risiko für Lungenkrebs. Die giftige Wirkung steigt dabei mit der Unlöslichkeit des Salzes.^[73] Seit 1998 dürfen in Deutschland Verfahren zur Behandlung von Bedarfsgegenständen aus Leder, das bei bestimmungsgemäßem Gebrauch wie bei Uhrenarmbändern nicht nur vorübergehend den menschlichen Körper berührt, nicht mehr eingesetzt werden, sofern im Erzeugnis Chrom(VI) nachweisbar ist.^[74] Für die Europäische Union schränken seit 2004 die RoHS-Richtlinien die Verwendung von Cr(VI)-Verbindungen in Elektro- und Elektronikgeräten zunehmend ein. Seit Mai 2015 dürfen in der EU Ledererzeugnisse, die mit der Haut in Berührung kommen, nicht mehr in Verkehr gebracht werden, wenn der Gehalt an Chrom(VI)-Verbindungen 3 mg/kg übersteigt.^[75] Bereits vorher war die Verwendung und das Inverkehrbringen von Zement oder Zementgemischen verboten, in denen nach Verfestigung mehr als 2 mg lösliche Chrom(VI)-Verbindungen je kg sind und bei denen eine Gefahr von Hautkontakten besteht.^[76]

Chromoxidgrün: Chrom(III)-oxid Cr₂O₃, wird als Emaillefarbe und zum Glasfärben (grüne Flaschen) verwendet (auch Kölner Brückengrün). Dieses ist nicht mit dem giftigen Chromgrün zu verwechseln.

Chromgelb

Blei(II)-chromat PbCrO₄, diente früher als brillant gelbes Farbpigment („Postgelb“). Auf Grund seiner Toxizität wird es heute fast vollständig durch organische Farbpigmente ersetzt. In der Analytik wird es zur iodometrischen Bestimmung von Blei genutzt.

Das Chromgelb, das als Künstlerfarbe Anwendung findet, ist je nach Herstellung ein Bleisulfat/Bleichromat (etwa 2 PbSO₄ · PbCrO₄). Das Pigment wurde 1809 von Louis-Nicolas Vauquelin entdeckt und seit 1820 kommerziell in Deutschland hergestellt. Chromgelb hat ein hohes Deckvermögen, seine Lichtstabilität hängt von dem Gelbton ab. Chromgelb wird kaum in der Ölmalerei verwendet. Vincent van Gogh allerdings verwendete Chromgelb u. a. in den berühmten Sonnenblumenbildern, die in Öl auf Leinwand ausgeführt sind. Diese leiden jedoch heute teilweise unter einer Verfärbung der Gelbtöne.^[77][78]

Der Kunsttechnologe Christoph Krekel von der Kunstakademie Stuttgart zu der Verwendung des Pigments Chromgelb: „Die Maler haben sich auf das Chromgelb gestürzt, weil es ein sehr brillantes Gelb ist – es hat eine große Farbintensität, das heißt, man konnte mit Hilfe dieses neuen gelben Farbtons eine sehr viel leuchtstärkere Malerei herstellen“.

Chromgelb ist auch eine wichtige Farbe bei der Fälschungsanalyse „alter“ Gemälde.

Chromdioxid

Chrom(IV)-oxid CrO₂, ist ein schwarzes ferromagnetisches Pulver zur Herstellung von Magnetbändern mit einem besseren Signal-Rausch-Verhältnis als konventionelle Eisenoxid-Magnetbänder, da Chromdioxid eine höhere Koerzitivität besitzt.

Chromsäure

mit der hypothetischen Struktur H₂CrO₄ existiert nur in verdünnter wässriger Lösung. Sie ist sehr giftig. Als Anion existiert sie in einigen Chromaten und Dichromaten.

Das Anhydrid der Chromsäure, das sehr giftige Chrom(VI)-oxid CrO₃, wird als Chromtrioxid bezeichnet.

Das orangefarbene, sehr giftige Kaliumdichromat K₂Cr₂O₇ ist ein kräftiges Oxidationsmittel: In schwefelsaurer Lösung werden primäre Alkohole leicht in die betreffenden Aldehyde umgewandelt, was man zum halbquantitativen Nachweis von Alkohol in der Atemluft nutzen kann. Im Laborbetrieb wurde es in Form von Chromschwefelsäure zur Reinigung von Glasgeräten verwendet. Beim Kontakt mit Chloridionen wird jedoch das flüchtige, krebserregende Chromylchlorid CrO₂Cl₂ gebildet (Abzug!). Kaliumdichromat wird außerdem als Titrationsmittel verwendet sowie als Fixiermittel in industriellen Färbebädern. Kaliumdichromat und das ebenfalls sehr giftige Ammoniumdichromat (NH₄)₂Cr₂O₇ sind die lichtempfindliche Substanz in Chromgelatineschichten der frühen Fotografie (siehe Edeldruckverfahren).

Chromit

(Chromeisenstein; siehe oben) FeCr₂O₄ wird zur Herstellung von Formen für das Brennen von Ziegelsteinen verwendet.

Weitere Chromverbindungen sind Chrom(III)-chlorid, Chrom(III)-iodid, Chrom(III)-fluorid, Chrom(III)-sulfat, Kaliumchrom(III)-sulfat, Chrom(III)-nitrat, Chrom(III)-hydroxid, Chrom(II)-chlorid, Chrom(IV)-fluorid, Chrom(V)-fluorid sowie unterschiedliche Chromate.

Es ist eine Vielzahl von Komplexverbindungen des Chroms bekannt, insbesondere vom Chrom(III). Hierbei nehmen die Amminkomplexe eine bedeutende Stellung ein. Zwischen dem Hexaamminchrom(III)-ion [Cr(NH₃)₆]³⁺ und dem reinen Aquakomplex [Cr(H₂O)₆]³⁺ gibt es mehrere Übergänge vom Aquapentaamminchrom(III)- bis zum Tetraaquadiamminchrom(III)-ion. Daneben existieren eine Reihe von gemischten Amminkomplexen mit organischen Liganden, wie Ethylendiamin. Komplexe vom Typ [CrX₆]³⁻ existieren mit den Liganden Fluoride, Chloride, Thiocyanate und Cyanide. Auch hier gibt es mehrere gemischte Formen. Ein Beispiel ist das Reinecke-Salz NH₄[Cr(SCN)₄(NH₃)₂], das in der analytischen Chemie zum Fällen von Kationen eine Rolle spielt. Gemischte Aquachlorokomplexe treten in Chrom(III)-chloridlösungen auf und haben den Begriff Hydratationsisomerie geprägt. Aquasulfatokomplexe können sich in Chrom(III)-sulfatlösungen bilden. Mehrkernige Komplexe bilden sich bevorzugt über Oxo- bzw. Hydroxobrücken, z. B. [(NH₃)₅Cr(OH)Cr(NH₃)₅]⁵⁺. Komplexe mit anderen Oxidationsstufen des Chroms sind zum Teil unbeständig. Verbindungen von Chrom(II) sind starke Reduktionsmittel. Hier sind beispielsweise Amminkomplexe, wie das [Cr(NH₃)₆]²⁺, Komplexe mit Hydrazin, Ethylendiamin, Bipyridine und dem Thiocyanation bekannt. Peroxokomplexe werden von Chrom in höheren Oxidationsstufen gebildet, wie das Kaliumperoxochromat, das durch Reaktion von Kaliumdichromatlösung mit Wasserstoffperoxid entsteht.^[79]

• A. Pollack: Zwanzig Jahre Verchromung. In: Chemiker-Zeitung. 67, 1943, S. 279–280.
• R. Schliebs: Die technische Chemie des Chroms. In: Chemie in unserer Zeit. 14, 1980, S. 13–17, doi:10.1002/ciuz.19800140103.
• J. B. Vincent: Recent advances in the nutritional biochemistry of trivalent chromium. In: Proceedings of the Nutrition Society. 63, 2004, S. 41–47.
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Wikibooks: Praktikum Anorganische Chemie/ Chrom – Lern- und Lehrmaterialien

• Mineralienatlas:Chrom (Wiki)
• Axel Ludwig: Chrom(III) und Chrom(VI) in einer mit Gerbereischlamm belasteten Ackerfläche bei Weinheim Heidelberg, 1996, mit weiteren Infos zu Chrom PDF, 697 KiB)

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74. ↑ Anlage 4 (zu § 5) Bedarfsgegenständeverordnung
75. ↑ Verordnung (EU) Nr. 301/2014 der Kommission vom 25. März 2014 zur Änderung von Anhang XVII der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 des Europäischen Parlaments und des Rates zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe (REACH) hinsichtlich Chrom (VI)-Verbindungen, abgerufen am 25. Februar 2017.
76. ↑ für Zement und Leder je Eintrag 47 in Anhang XVII zu Artikel 67 der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006, konsolidierte Fassung vom 1. Januar 2020
77. ↑ UV-Licht lässt Van-Gogh-Gemälde verblassen. In: Spiegel Online. 15. Februar 2011.
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