Chrome

Les belles américaines en raffolait, les Rolls préféraient les calandres… grecques jusqu’en 2009. Que reste-il ? Toujours la Spirit of Ectasy, mais aussi bien d’autres emplois liés aux propriétés remarquables du métal et de tous ses dérivés

Bien qu’enterrés depuis plus de 2000 ans dans le mausolée de l’empereur Qin d’anciens carreaux d’arbalète et des épées en bronze de ses guerriers de terre cuite ne montrent pas de signes de corrosion parce que le bronze était recouvert de chrome !

En 1761, Johann Gottlob Lehmann trouva un minerai rouge-orange dans les Monts Oural, qu’il nomma « plomb rouge de Sibérie ». Ce minerai était en fait un chromate de plomb (PbCrO4).

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 [1]. 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, Nicolas Louis Vauquelin reçut quelques échantillons de minerai de crocoïte. Par réaction de l’acide chlorhydrique, il obtint l’oxyde de chrome (CrO3). En 1798, il découvrit qu’il pouvait isoler le chrome métallique en chauffant l’oxyde dans un four à charbon. Il fut aussi capable de détecter des traces de chrome dans certaines pierres précieuses comme les rubis et les émeraudes [2, 3]. Le nom de l’élément est dérivé du mot grec χρώμα, signifiant la couleur, parce que plusieurs de ses composés sont intensément colorés.

Le chrome fait partie de la série des métaux de transition : c’est le premier élément du groupe 6. C’est un métal dur, d’une couleur gris acier-argenté. C’est le seul élément qui présente un état antiferromagnétique à la température ambiante (et en-dessous) ; au-dessus de 38° C, il évolue vers l’état paramagnétique. Les degrés d’oxydation les plus communs du chrome sont +2, +3, et +6. Le degré d’oxydation +3 est le plus stable, les états +4 et +5 étant relativement rares. Les composés du chrome(VI) comme le chlorochromate de pyridinium ([C5H5NH][CrO3Cl])sont de puissants oxydants ; à l’opposé, le chrome(II) est un réducteur.

Le chrome fut d’abord utilisé pour la préparation de pigments en peinture, « le jaune de chrome », abandonné depuis, non pour sa dégradation (cf. SCF Infos en ligne 2011, 5 [4]), mais pour sa toxicité. La découverte d’abondants gisements de chromite (FeCr2O4) a permis d’exploiter les propriétés de résistance à la corrosion et dureté élevées du chrome [5, 6].

Ces propriétés sont dues à la passivation par le dioxygène de l’air, conduisant à la formation d’une couche d’oxyde protectrice extrêmement dense, empêchant la diffusion de l’oxygène dans le volume.

Actuellement 85 % du chrome est employé en métallurgie (aciers spéciaux) et galvanoplastie (plaquage) : un « produit du jour » est prévu pour décrire ces emplois.

Parmi les autres applications, on peut citer :

    • le tannage : les sels de chrome(III), particulièrement alun de chrome et sulfate de chrome (III), sont employés dans le tannage du cuir. Le chrome(III) stabilise le cuir par réticulation des fibres de collagène. Le cuir ainsi tanné peut contenir entre 4 et 5 % de chrome,
    • les supports magnétiques : l’oxyde de chrome(IV), CrO2, est un composé magnétique dont l’excellente anisotropie lui confère de hautes coercitivité et magnétisation rémanente qui en font un matériau supérieur à γ-Fe2O3 pour la fabrication de bandes magnétiques de hautes performances,
    • la catalyse : plusieurs composés de chrome sont employés comme catalyseurs, par exemple en polymérisation de l’éthylène (catalyseurs Phillips, mélanges de dioxyde de chrome et de silicium, ), en oligomérisation de l’éthylène en n-hexène et n-octène, en hydrogénation sélective de diènes en alcènes, etc.

En tant que métal de transition, le chrome a une chimie organométallique extrêmement riche. Bien que sa caractérisation structurale ait attendu une cinquantaine d’années, c’est en 1919 que le chimiste allemand Franz Hein prépara ce qu’est le bis(benzène) chrome), (C6H6)2Cr [8], sandwich du chrome(0) homologue du ferrocène [9], clairement identifié par l’équipe de Ernst Otto Fischer. Le (benzène)chrome tricarbonyle, (C6H6)Cr(CO)3 suit dans la même équipe [10] et il faut citer aussi le chromocène, (C5H5)2Cr, isologue « insaturé » du ferrocène [11]. Enfin, il faut mentionner une curiosité qui n’est de laboratoire, c’est l’existence de composés qui comportent deux atomes de chrome liés par une quadruple [12], voire une quintuple liaison [13], conduisant à des liaisons Cr–Cr extrêmement courtes.

Ces exemples sont spécifiques de certains métaux de transition (Cr, Mo, W, Re), car ils font intervenir les orbitales de type d, conduisant à ce que leur découvreur, F. Albert Cotton, appela des liaisons delta,

d’où la pensée du jour
« De 0 à VI, le chrome nous en fait voir de toutes les couleurs ! »

Sources

  1. http://en.wikipedia.org/wiki/Crocoite
  2. http://fr.wikipedia.org/wiki/Chrome
  3. http://en.wikipedia.org/wiki/Chromium
  4. SCF Info en ligne 2011, N° 05
  5. www.periodicvideos.com/videos/024.htm
  6. www.societechimiquedefrance.fr/extras/Donnees/acc.htm
  7. http://en.wikipedia.org/wiki/Tanning
  8. http://en.wikipedia.org/wiki/Bis(benzene)chromium
  9. Ferrocène
  10. http://en.wikipedia.org/wiki/(Benzene)chromium_tricarbonyl
  11. http://en.wikipedia.org/wiki/Chromocene
  12. http://en.wikipedia.org/wiki/Quadruple_bond
  13. http://en.wikipedia.org/wiki/Quintuple_bond

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