droite|vignette|Fragment de chrome. droite|vignette|Cristaux de chrome ultrapur. Le chrome est l'élément chimique de numéro atomique 24, de symbole Cr. Le corps simple est un métal de transition.
Généralité sur l'élément et le corps simple, histoire et lexique Le chrome appartenant au groupe 6 et à la période 4 du tableau périodique fait partie de la famille des métaux de transition. Il fait partie du sixième groupe secondaire du tableau périodique, en un sens restreint du groupe chimique du chrome ou groupe VI B, qui comporte également le molybdène Mo et le tungstène WLa tradition anglaise associe à ce groupe d'une manière étendue l'uranium U, selon . La tradition allemande, excluant l'uranium, associe uniquement au groupe VIB l'élément transactinide Seaborgium, par exemple selon ..
Groupe du chrome Ces éléments se caractérisent par des corps simples métalliques qui ont des points de fusion élevés, des pressions de vapeur parmi les plus basses, des faibles coefficients de dilatation thermique. Sur la surface de ces trois métaux, il se forme à température ambiante une couche d'oxyde(s) entravant souvent les réactions chimiques destructrices. La stabilité face aux bases et oxydants faibles est ainsi assurée. Toutefois les milieux alcalins fondus transforment ces métaux en ions chromates, molybdates et tungstates. Les composés sont souvent colorés, parfois utilisés comme pigments minéraux. Leurs différents carbures sont très durs, leurs sulfures dévoilent des structures réticulaires en couches, suffisamment stables au niveau thermique, d'où leurs applications comme lubrifiants. Les alliages avec le fer ont fait leur renommée pour la production d'outils en acier. Le molybdène et le tungstène sont nettement plus proches chimiquement et sont parfois facilement confondus..
L'occurrence naturelle de l'élément chrome est cinquante fois plus importante que celle du tungstène, le molybdène étant légèrement plus rare, de l'ordre de 15 % de moins, que le tungstène.
Sur l'élément Cr et sa découverte La structure électronique de l'atome de chrome soit [Ar] 3d 4s justifierait a priori des états d'oxydations entre I et VICourte présentation du Cr ou chromium par le National Laboratory de Los Alamos
L'élément chimique, ainsi que le corps simple, ont été découverts par Louis-Nicolas Vauquelin à partir de l'analyse du plomb rouge de Sibérie, ou crocoïte de formule . Ce minerai lui avait été envoyé par D. Lehmann, ingénieur des mines et directeur des collections d'histoire naturelles à Saint-Pétersbourg, qui avait, en minéralogiste averti, décrit l'espèce minérale en 1766.
La dénomination du nom s'explique par le mot grec étymon χρὣμα ou khrôma ou latine chroma signifiant « couleur, couleurs à teintes vives » car les composés du chrome familier du chimiste sont diversement colorésIl s'agit d'un oméga avec chapeau et d'un simple alpha. Le mot grec appartient à deux champs sémantiques différents, celui des teintes et de la couleur de la matière (à l'origine de la peau ou sur la peau), et celui des sons, de la mélodie et des couleurs mélodiques ou musicales, qui ne nous concerne pas ici. Fernand Martin, Les mots grecs, Hachette classique, 2007, . Les teintes variées de ses composés sont par exemple carmin foncé pour le trioxyde , vert pour le sesquioxyde , orange pour le dichromate de sodium et autres oxydes mixtes.
Histoire Des flèches trouvées dans des tombes datant de la fin du AC dans le Mausolée de l'empereur Qin près de Xi'an, Chine ont été analysées. Bien qu'enterrés depuis plus de , d'anciens carreaux d'arbalète et des épées en bronze ne montrent pas de signes de corrosion, parce que le bronze est recouvert de chrome..
Le chrome fut remarqué en Occident au :
En 1761, trouva un minerai rouge-orange dans les montagnes de l'Oural, qu'il nomma « plomb rouge de Sibérie ». Ce minerai, quoique mal identifié comme un composé de plomb avec du sélénium et du fer, était en fait un chromate de plomb ().
En 1770, Peter Simon Pallas visita le même site que Lehmann et trouva un minerai de « plomb » rouge, qui fut très vite utilisé comme pigment dans les peintures. L'emploi du plomb rouge sibérien comme pigment se développa rapidement, et le jaune brillant obtenu à partir de crocoïte devint une couleur très à la mode.
En 1797, Louis-Nicolas Vauquelin reçut quelques échantillons de minerai de crocoïte. Il fut alors capable de produire de l'oxyde de chrome () en addition de l'acide chlorhydrique à la chromite. En 1798, Vauquelin découvrit qu'il pouvait isoler le chrome métallique en chauffant l'oxyde dans un fourneau à vent avec du charbon actif. 2 + 3 → 4 + 3
En réalité, comme la réaction technique est conduite en chauffant dans un creuset enduit de chaux ou simplement à base de chaux vive , le gaz carbonique ou dioxyde de carbone, s'il ne s'échappe pas, est capté par la chaux sous forme de carbonate de calcium .
Le chimiste français est aussi capable de détecter des traces de chrome dans certaines pierres précieuses comme les rubis ou les émeraudes. Ce procédé a assez vite été employé par les chimistes-minéralogistes pour reconnaître les différents minéraux chromés. Plus tard, cette technique mise en échec permit de découvrir d'autres minéraux inconnus, et ainsi, l'élément béryllium qu'ils contiennent.
Il démontra aussi avec son collègue Laugier qu'on en trouvait dans presque toutes les météorites.
Durant le , le chrome est principalement utilisé comme pigment dans la peinture, ainsi le jaune de chrome . Mais la base de la chimie ancienne du chrome est fondée sur le dichromate de potassium.
Au début, la crocoïte d'origine russe en fut la source principale mais en 1827 un grand dépôt de chromite de fer ou fut découvert aux États-Unis près de Baltimore. Les États-Unis devinrent donc le plus grand producteur de dérivés du chrome, jusqu'en 1848 quand un grand dépôt de chromite fut découvert près de Bursa, en TurquieJean Soulas, « L'essor économique de la Turquie contemporaine. », Annales de Géographie. 1939, t. 48, . ..
Dès le milieu du , le sulfate de chrome permet un tannage plus rapide des cuirs, assurant de plus une meilleure imperméabilité des peaux finales. Les chimistes commencent à comprendre que les complexes inorganiques de l'ion chrome, associés au collagène ou matière organique des cuirs-peaux, engendrent des structures plus ou moins stables. Les tanneries avec les aluns de chrome potassique et ammonié, les industries textiles qui les utilisent comme mordants ainsi que les industries céramiques friandes de couleurs ou de structures réfractaires à base de chrome, entraînent déjà une importante pollution des eaux.
Le chrome est utilisé pour la galvanoplastie depuis 1848, car une strate de métal chrome sur une surface métallique, par exemple en acier, est à la fois protectrice et d'un bel effet, de plus en plus brillant lorsqu'il est poli et lustré. Le placage au chrome est parfaitement connu à la Belle Époque, mais il reste coûteux. Mais son utilisation se développe par l'amélioration de la technique en 1924 avant de devenir véritablement commune dans les années quarante.
Ainsi le chromage, à la suite, par exemple, des travaux du chimiste américain Collin G. Finck (1881-1953) de l'université Columbia ou aux réalisations extravagantes de pièces chromées de voiture par le dessinateur industriel Harley Earl (1893-1969) commence à se répandre dans les années 1920, Le métal chrome est utilisé comme garniture de protection et décorative de parties de voiture, de jouets de plomb, de parties de meuble et bien d'autres éléments : il est appliqué, en général, par galvanoplastie. Cette technique qui prend son essor dans l'entre-deux-guerres peut être observée avec les différents modèles de grille-pains, les objets lustrés à la mode, les ailerons de voiture ou les diverses pièces automobiles ou industrielles de l'époque.
Dès les années 1870, les chimistes comprennent que l'addition d'une faible proportion de chrome (sous forme de ferrochrome) dans les aciers les rend résistants.
Les aciers inox contiennent au minimum 13 % en masse de chrome, ils sont peu coûteux à produire, résistants à la rouille et moins susceptibles de peler. Son emploi couvre les couverts de la table jusqu'aux instruments chirurgicaux, en passant par des matériaux de protection à belle surface ou des tôles plus ou moins épaisses à surface extérieure éclatante, comme les revêtements classiques de bar en acier chromé. Au début du , il apparaît principalement pour son usage majoritaire, à environ 85 % en masse dans les alliages de métaux, la chimie industrielle consommant le reste.
La première préparation industrielle de métal pur date seulement de l'année 1898, en conséquence bien après la généralisation du ferrochrome, utilisé massivement pour les aciers spéciaux
Les "chromites", caractérisées par une structure cristalline stable, des coefficients d'expansion thermique modérés, un haut point de fusion, sont utilisés dans l'industrie des corps réfractaires.
Lexique L'adjectif chromique et le substantif chromate sont proposés d'emblée par le chimiste Vauquelin en 1797, en associant avec l'élément et corps simple métal chrome. Le mot neutre "das Chrom" est attesté en langue allemande en 1800, par adaptation du français. L'anglais garde une terminologie latine chromium.
Un chromate désigne un sel de l'acide chromique. Le "chromate rouge" est dès l'origine le bichromate de potassium, différent du "chromate jaune" de potassium.
Dès 1808, sous l'influence de Georges Cuvier, l'adjectif chromatée qualifie ce qui contient un sel de chrome. Le verbe chromer signifiant d'abord "recouvrir de métal chrome un autre métal à protéger" puis "tanner un cuir à l'alun de chrome" est une création du . D'où l'emploi au moins ambivalent de l'adjectif chromée qui peut qualifier par exemple un acier ou un cuir. Mais l'adjectif "chromé" est aussi devenu synonyme de l'adjectif "chromaté", les deux adjectifs qualifiant une matière ou un matériau qui contient du chrome ou qui est recouverte de chrome. Les verbes "chromer" et "chromater" signifient aussi en un sens chimique "combiner avec du chrome".
L'adjectif chromifère qualifie un corps ou une matière, surtout minérale, parfois une molécule ou composé organique, qui contient du chrome.
Isotopes
Le chrome possède 26 isotopes connus de nombre de masse variant entre 42 et 67, et deux isomères nucléaires. Quatre de ces isotopes sont stables et représentent la totalité du chrome présent dans la nature, Cr, Cr, Cr, et Cr, Cr étant le plus abondant (83,789 % d'abondance naturelle). La masse atomique standard du chrome est donc de , très proche de la masse isotopique de Cr. Cr est suspecté de se désintégrer par double désintégration bêta (ββ) en Ti avec une demi-vie d'au moins , bien que cette désintégration n'ait pour l'instant jamais été observée.
Occurrences de l'élément, extraction minière et purification Le chrome est un élément métal de transition nullement rare, parfois moyennement abondant dans la croûte terrestre. Le clarke est de l'ordre de à par tonne dans la croûte terrestre ; l'élément est assez abondant dans des roches magmatiques ultrabasiques où les concentrations en Cr, sous forme des minéraux chromite et de picotite, peuvent atteindre par tonne. Dans ces roches ultrabasiques, les minéralogistes chinois ont d'ailleurs mis en évidence le corps simple métal ou chrome natif.
Les minéraux silicates, comme la muscovite ou "mica blanc", le pyroxène, l'épidote, la chlorite, le grenat ouwarite contiennent très communément des traces d'élément chrome. Les couleurs chatoyantes des rubis et émeraudes, naturelles ou artificielles, s'expliquent souvent par différents oxydes ou dérivés de chrome qui ne sont que des impuretés présentes dans le corindon. Les ions chromes trivalents colorent en vert émeraude les verres. Le corindon des rubis est coloré en rouge par l'oxyde .
Minerais et extractions minières, réserves ou gisements