Chrom oder nicht Chrom, das ist hier die Frage (Foto: Blume)

Experimente:
Versuch 56: Nachweis der Oxidschicht auf Metallen mit Hilfe elektrischer Leitfähigkeit
Versuch 57: Redoxpotentiale von Al, Cr und Fe im Vergleich
Versuch 72: Herstellen von Chromat durch Elektrolyse
Versuch 73: Herstellen von Dichromat aus Chromat
Versuch 75: Reduktion von Chromat
Versuch 76: Entfernung von Chromat-Ionen aus galvanischen Spülwässern durch Anionenaustausch
Versuch 101: Demonstration der Trennung von MnO₄ und CrO₄-Ionen an Aluminiumoxid
Versuch 91: Rostet Eisen mit Metallüberzügen?

Chrom ist ein Schwermetall, das ein niedrigeres Redoxpotential hat als Eisen.

     E₀ (Cr/Cr³⁺) = - 0,744 Volt (pH = 0)

     E₀ (Fe/Fe²⁺) = - 0,440 Volt (pH = 14)

Obgleich Chrom somit unedler ist als Eisen, dient es als Überzugsmetall zu dessen Schutz vor Korrosion. Denn es ist anders als Eisen mit einer feinen, aber extrem dichten Oxidschicht überzogen (-> Versuch 56), scheint also im neutralen pH-Bereich edler als Eisen zu sein (Passivierung). Das ergeben auch die Messungen des Redoxpotentials (-> Versuch 71). Chrom behält trotz dieser Oxidschicht weiterhin seinen bekannten, kalten Metallglanz. (Dieses Verhalten zeigt auch Aluminium.)

Durch häufigen Gebrauch abgeschliffener verchromter Schlüsselring aus Stahl.
Man erkennt das unter der Chrombeschichtung liegende Kupfer
(Foto: Blume)

Das Hochglanzverchromen von Eisen setzt eine vorherige galvanische Verkupferung oder Vernickelung des Werkstücks voraus. Auf dem so vorbehandelten Eisenstück wird dann in einer schwefelsauren Lösung von Chrom(VI)-säureanhydrid kathodisch Chrom abgeschieden.

CrO₃ + 6 H⁺ + 6 e^- ———> Cr + 3 H₂O

Dieses Verfahren kann leider in der Schule oder gar von Laien/Autobastlern nicht nachgeahmt werden. Wie es in der Praxis gemacht wird, beschreiben wir auf einer Extra-Webseite.

Wenn die Chromschicht, die das Eisen schützt, verletzt ist, baut sich allerdings ein Lokalelement auf; die Korrosion des Eisens schreitet nun besonders rasch voran (-> Versuch 91).

Chromverbindungen sind giftig. Chrom(III)-Verbindungen gelten als allergen, feste Chrom(VI)-Verbindungen sollen cancerogen sein. In Lösungen können sie aber als Xn-Stoffe eingestuft werden.

Chromate stellt man her, indem man Chrom anodisch oxidiert (-> Versuch 72).

Cr + 4 H₂O ———> CrO₄^2- + 4 H₂

Durch Ansäuern werden die gelben Chromate in die technisch wichtigeren roten Dichromate überführt (-> Versuch 73):

Es handelt sich hier um ein chemisches Gleichgewicht, das durch die Konzentration der Säure gesteuert wird.

Bei der galvanischen Verchromung fallen stark chromathaltige Restlösungen an, die sorgfältig entsorgt werden müssen. Das geschieht einmal durch Reduktion und anschließender alkalischer Fällung des Chrom(III)-hydroxids (-> Versuch 75). In der Schule können Glucoselösungen zur Reduktion dienen.

CrO₄^2- + 3 e^- + 8 H⁺ ———>Cr³⁺ + 4 H₂O

Cr³⁺ + 3 OH^- ———> Cr(OH)₃

Man greift aber auch zu Anionenaustauschern, mit denen man die Chromate wieder aufkonzentriert und dem Galvanisierbad wieder zuführen kann (-> Versuch 76 und Versuch 101).

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