Crômio, o elemento das cores vivas e do aço inoxidável

O crômio é um metal branco-azulado e resistente à corrosão. Pertencente ao grupo 6 da tabela periódica, dos metais de transição, que também inclui o molibdênio e o tungstênio, tem símbolo Cr e número atômico 24. O crômio puro é magnético e quebradiço, mas quando adicionado a uma liga pode ser maleável e polido para proporcionar um acabamento brilhante e prateado. Tem elevado ponto de fusão, é sólido à temperatura ambiente,  insípido, inodoro e considerado um metal essencial na indústria moderna, principalmente em função de sua resistência à corrosão. Desta forma, o crômio é amplamente utilizado na produção de aço inoxidável, liga de ferro-crômio, refratários, na indústria química e nos processos de fundição.

O crômio é adicionado ao aço para aumentar sua dureza e para tornar o aço inoxidável. Uma liga com aço deve conter pelo menos 10% de crômio. Outras ligas de aço-crômio são usadas para produção de placas de blindagem, cofres, rolamentos de esferas e ferramentas de corte. A liga ferro-crômio (FeCr) contém entre 50 e 70% de crômio, dependendo da aplicação. Aproximadamente 90% do minério de crômio produzido é convertido em ligas de ferro-crômio por meio da indústria metalúrgica, das quais 80% são consumidas pela indústria do aço inoxidável.

O crômio é encontrado principalmente no mineral cromita. Este mineral é obtido em vários países, principalmente na África do Sul e até mesmo no Brasil. O crômio metálico normalmente é produzido pela redução da cromita com carbono em forno elétrico a arco, ou pela redução de óxido de crômio(III) com alumínio ou silício.

Aplicações

O crômio está presente principalmente na indústria metalúrgica, que absorve 80% da produção mundial, seguido pelas indústrias química (8%) e de refratários (11%).

As aplicações do crômio e seus compostos são em ligas metálicas ferrosas (aço inox) e não ferrosas; estruturas de construção civil; recobrimento de superfícies para evitar a corrosão (galvanoplastias); catalisadores, indústria do curtume; pigmentos e tintas; conservantes para madeira; sínteses orgânicas, fertilizantes; materiais refratários e fabricação de vidros.

Vale destacar que o crômio revolucionou o aço inoxidável, sendo o principal aditivo ao ferro na produção de aço inoxidável (contendo pelo menos 10% de crômio), agregando propriedades anticorrosivas. Além disso, o elemento é valorizado pois pode ser polido para formar uma superfície muito brilhante, e muitas vezes é revestido com outros metais para proporcionar uma cobertura protetora e atraente.

Aços inoxidáveis ​​referem-se a uma gama de aços que contêm entre 10% a 30% de crômio (por peso) e que não corroem ou enferrujam tão facilmente quanto os aços comuns. Existem entre 150 a 200 composições diferentes de aço inoxidável, embora apenas cerca de 10% delas estejam em uso regular.

O crômio é um constituinte importante em várias ligas, como a liga de ferro-crômio alto carbono. Ela é usada na fabricação de aços inoxidáveis destinados às indústrias de alimentos, petroquímicas, químicas, de celulose, construção civil, nos produtos da chamada linha branca, instrumentos odontomédicos e utensílios domésticos. O ferro-crômio alto carbono também é adicionado a ligas especiais.

Outra liga é o ferro-crômio baixo carbono. É utilizado na produção de aços para corrigir os teores de crômio sem alterar o teor do carbono.

O crômio também forma muitos compostos coloridos que possuem utilização na indústria. O cromato de chumbo (PbCrO₄), também conhecido como amarelo crômio, é um pigmento amarelo para tintas. O óxido crômico (Cr₂O₃), também conhecido como verde crômio, é o nono composto mais abundante na crosta terrestre e é um pigmento verde amplamente utilizado. O sulfato de crômio(III) (Cr₂(SO₄)₃) é usado como pigmento verde em tintas, em cerâmica, vernizes e tintas, bem como em cromagem.

Compostos de crômio também são usados como catalisadores industriais e pigmentos nas cores vermelha e laranja. Rubis e esmeraldas devem suas cores a compostos de crômio presentes nestas gemas, e o vidro tratado com crômio apresenta cor verde esmeralda.

Compostos de crômio têm aplicações ​​como mordentes, ou seja, materiais que fixam permanentemente corantes em tecidos. O dicromato de potássio (K₂Cr₂O₇) é amplamente usado no curtimento de couro. Estima-se que 90% de todo o couro utilizado no mundo é curtido com o uso de crômio, mas os efluentes gerados por este processo são tóxicos, e por isso outras alternativas estão sendo estudadas.

A cromita, o minério primário do crômio, é utilizada pela indústria de refratários para a produção de moldes destinados à queima de tijolos devido ao seu alto ponto de fusão, expansão térmica moderada e estrutura cristalina estável. O boreto de crômio (CrB) é usado como um condutor elétrico de alta temperatura.

O crômio também é utilizado em lamas de perfuração de poços como um anticorrosivo; na medicina, como um suplemento dietético ou auxiliar de emagrecimento, geralmente como cloreto de crômio (III) (CrCl₃) ou picolinato de crômio (III) (Cr(C₆H₄NO₂)₃) e o hexacarbonil de crômio (Cr(CO)₆) é usado como catalisador e aditivo na gasolina.

O crômio é obtido em duas formas: ferro-crômio e o metal crômio puro, dependendo do uso a que se destina. O ferro-crômio é uma liga contendo Fe, Cr e C. É obtida reduzindo-se a cromita com carbono. Esta liga é empregada na obtenção de muitas ligas do ferro, incluindo o aço inoxidável e o aço-crômio.

Os metais do grupo do crômio são duros, apresentam pontos de fusão muito elevados e baixa volatilidade. O crômio é inerte ou passivo a baixas temperaturas por ser revestido por uma camada superficial de óxido, assemelhando-se ao titânio e ao vanádio, elementos que pertencem aos grupos anteriores. Devido a esse comportamento passivo, o crômio é usado extensivamente na eletrodeposição sobre ferro e outros metais para evitar a corrosão. O crômio se dissolve em ácido clorídrico (HCl) e em ácido sulfúrico (H₂SO₄), mas torna-se passivo frente ao ácido nítrico (HNO₃), ou água-régia (3HCl:1HNO₃).

Abundância e produção

O crômio, presente em 122 partes por milhão (ppm) nas rochas da crosta terrestre, é comparável em abundância ao vanádio (136 ppm) e ao cloro (126 ppm). O único mineral de crômio com importância comercial é a cromita (FeCr₂O₄), produzida principalmente no sul da África e no Cazaquistão, onde são localizadas 96% das reservas conhecidas. Outras fontes menos abundantes são a crocoíta (PbCrO₄) e o óxido de crômio(III), Cr₂O_3.

De acordo com o Serviço Geológico dos Estados Unidos, em 2023 a produção mundial de cromita foi de 41 mil toneladas. Os maiores produtores foram África do Sul, Turquia, Cazaquistão e Índia. A China foi o país que mais produziu ferro-crômio e aço inoxidável em 2023, e também o que consumiu a maior quantidade do metal. O principal uso do crômio é para produção de aço inoxidável, pois não há substituto para este metal nesta indústria.

O Anuário Mineral Brasileiro de 2023 informa que, no Brasil, a produção bruta do minério que contém crômio foi de 243 mil toneladas, com teor de 17% do metal. O anuário informa ainda que o país explorava 4 minas de cromita. As duas maiores empresas produtoras, CIA de Ferro Ligas e a Magnesita Mineração, operam no estado da Bahia.

Descoberta do crômio

As descobertas dos três elementos do grupo 6 – crômio, molibdênio e tungstênio – abrangem um período de 20 anos no final do século 18. O molibdênio foi isolado em 1778 pelo químico sueco Carl Wilhelm Scheele. Três anos depois, em 1781, Scheele e outro químico, Torbern Bergman, isolaram o tungstênio. E em 1797, o químico francês Louis Nicolas Vauquelin descobriu o óxido de um novo elemento em um mineral procedente da Sibéria, denominado crocoíta (PbCrO₄). Em 1798 ele isolou o crômio por redução em um forno a carvão. O elemento foi denominado crômio, da palavra grega croma, ou cor, devido à variedade de cores encontradas em seus compostos. Vauquelin também conseguiu detectar traços de crômio em pedras preciosas, como rubi e esmeralda.

O dicromato de potássio K₂Cr₂O₇ foi obtido por Vauquelin já em 1797, e a partir das primeiras décadas do século XIX produzia-se dicromato de sódio, Na₂Cr₂O₇, em fornos manuais, por aquecimento de minerais de crômio com soda e cal. O dicromato de sódio era usado para produzir pigmentos amarelos, verdes e vermelhos. Os verdes (verde de Schnitzer, verde de Arnaudon e verde de Dingles), vieram a substituir os pigmentos à base de arsênio, altamente tóxicos.

Em 1821 o geólogo e mineralogista Pierre Berthier descobriu que a adição de crômio reforça a estabilidade do ferro, e em 1822 Faraday produziu ferro com elevado teor de crômio, um antecedente do aço inoxidável, para uso em espelhos refletores e em instrumentos científicos.

Desde suas descobertas, o crômio, outros metais e seus compostos do grupo se tornaram importantes para muitas indústrias.

Essencial para o corpo humano

O crômio (III) é um mineral-traço essencial presente em diminutas proporções em alguns alimentos como carnes, cereais integrais, oleaginosas e leguminosas. Atualmente, esse mineral tem sido utilizado como suplemento alimentar no meio esportivo com a proposta de promover maior ganho de massa muscular e maior perda de gordura corporal. O crômio (III) não é a forma mais tóxica encontrada, porém esta forma é tóxica ao organismo quando ingerida em dosagens extremamente elevadas.

A vitamina B3 (niacina) e a vitamina C ajudam a aumentar a absorção do crômio pelo organismo. O corpo humano absorve em torno de 1 miligrama de crômio por dia.

O crômio tem quatro isótopos estáveis: ⁵⁰Cr, ⁵²Cr, ⁵³Cr e ⁵⁴Cr, sendo utilizados para investigar o metabolismo do crômio(III) no organismo. Os isótopos estáveis de crômio (⁵³Cr e ⁵⁴Cr) são administrados nos pacientes e a atividade metabólica de cada isótopo é medida para estudar a função da insulina em pacientes com diabetes. Além disso, existem sete isótopos radioativos de crômio. Sendo que, utiliza-se o isótopo ⁵¹Cr como traçador em estudos de sangue para determinar o volume de sangue e o tempo de vida dos glóbulos vermelhos no corpo humano.

Os compostos de crômio metálico e o crômio (III) normalmente não são considerados prejudiciais à saúde. No entanto, os compostos hexavalentes de crômio (crômio VI) podem ser tóxicos se ingeridos ou inalados, podendo causar ulceração do septo nasal, inflamação da mucosa nasal, bronquite crônica e enfisema. A maior parte dos compostos de crômio (VI) pode irritar os olhos, a pele e as mucosas. O crômio VI é carcinogênico, ou seja, pode causar câncer em seres humanos.

O despejo de crômio hexavalente em fontes de água potável causou sérios problemas em uma comunidade dos Estados Unidos e originou o enredo do filme Erin Brockovich – Uma Mulher de Talento. Como os compostos de crômio são utilizados em corantes, tintas e no curtimento do couro, esses compostos são frequentemente encontrados no solo e em fontes de água nas instalações industriais abandonadas, necessitando limpeza e remediação.

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Texto produzido pela jornalista Mari Elizabeth Menda da Gerência de Relações Institucionais do CRQ-SP
e  revisado pela Profa. Márcia Guekezian, Coordenadora do curso de Engenharia Química
da Faculdade de São Bernardo do Campo – FASB