กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 34 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

โครเมียม เป็น ธาตุทางเคมี มี สัญลักษณ์ Cr และ เลขอะตอม 24 เป็นธาตุแรกใน หมู่ 6 เป็น โลหะทราน ซิชันสี เทาอมเหล็ก มันวาวแข็ง และเปราะ [ 10 ]

โครเมียม

บทความนี้ดีมาก คลิกที่นี่เพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติม

ชิ้นส่วนรถจักรยานยนต์ "ชุบโครเมียม" หมายถึง ชิ้นส่วนที่ชุบด้วยชั้นโครเมียมเพื่อความสวยงาม

โครเมียมเป็นธาตุทางเคมีมีสัญลักษณ์Crและเลขอะตอม 24 เป็นธาตุแรกในหมู่ 6 เป็น โลหะทรานซิชันสีเทาอมเหล็ก มันวาวแข็ง และเปราะ[ 10 ]

โครเมียมเป็นโลหะที่มีคุณค่าเนื่องจากมีความต้านทาน การกัดกร่อนและความแข็งสูงการพัฒนาที่สำคัญในการผลิตเหล็กคือการค้นพบว่าเหล็กสามารถทนต่อการกัดกร่อนและการเปลี่ยนสีได้สูงโดยการเติมโลหะโครเมียมเพื่อสร้างเหล็กกล้าไร้สนิมเหล็กกล้าไร้สนิมและการชุบโครเมียม ( การชุบ ด้วยไฟฟ้า ด้วยโครเมียม) รวมกันคิดเป็น 85% ของการใช้งานเชิงพาณิชย์ โครเมียมยังมีคุณค่าอย่างมากในฐานะโลหะที่สามารถขัดเงา ได้ดี ในขณะที่ทนต่อการหมอง โครเมียมที่ขัดเงา สะท้อนสเปกตรัมที่มองเห็นได้ เกือบ 70% และแสงอินฟราเรดเกือบ 90% [ 11 ]ชื่อของธาตุนี้มาจาก คำภาษา กรีก χρῶμα, chrōmaซึ่งหมายถึงสี[ 12 ] เนื่องจากสารประกอบโครเมียมหลายชนิดมีสีเข้ม

การผลิตโครเมียมในระดับอุตสาหกรรมเริ่มต้นจากแร่โครไมต์ (ส่วนใหญ่ คือเพื่อผลิตเฟอร์โรโครเมียมซึ่งเป็นโลหะผสมเหล็ก-โครเมียม โดยใช้ปฏิกิริยา อะ ลูมิโนเทอร์มิกหรือ ซิลิโคเทอร์มิ ก จากนั้น เฟอร์โรโครเมียมจะถูกนำไปใช้ในการผลิตโลหะผสม เช่น เหล็กกล้าไร้สนิม ส่วนโลหะโครเมียมบริสุทธิ์นั้นผลิตด้วยกระบวนการที่แตกต่างออกไป คือการเผาและการชะล้างแร่โครไมต์เพื่อแยกออกจากเหล็ก ตามด้วยการรีดิวซ์ด้วยคาร์บอนและอะลูมิเนียม

โครเมียม ไตรวาเลนต์ (Cr(III)) พบได้ตามธรรมชาติในอาหารหลายชนิดและจำหน่ายเป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหารแม้ว่าจะมีหลักฐานไม่เพียงพอว่าโครเมียมในอาหารให้ประโยชน์ทางโภชนาการแก่ผู้คน[ 13 ] [ 14 ]ในปี 2557 หน่วยงานความปลอดภัยด้านอาหารแห่งยุโรปสรุปว่าการวิจัยเกี่ยวกับโครเมียมในอาหารไม่เพียงพอที่จะยอมรับว่าเป็นสารอาหารที่ จำเป็น [ 15 ]

แม้ว่าโลหะโครเมียมและไอออน Cr(III) จะถือว่าไม่เป็นพิษ แต่โครเมตและอนุพันธ์ของมัน ซึ่งมักเรียกว่า " โครเมียมเฮกซาวาเลนต์ " นั้นเป็นพิษและเป็นสารก่อมะเร็งตามข้อมูลของหน่วยงานเคมีแห่งยุโรป (ECHA) โครเมียมไตรออกไซด์ที่ใช้ในกระบวนการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าในอุตสาหกรรมถือเป็น "สารที่น่าเป็นห่วงอย่างยิ่ง" (SVHC) [ 16 ]

คุณสมบัติทางกายภาพ

อะตอม

โครเมียมในสถานะก๊าซมี โครงสร้างอิเล็กตรอนในสถานะพื้นฐานเป็น [Ar ] 3d 5 4s 1 . เป็นธาตุแรกในตารางธาตุที่มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนที่ขัดกับหลักการ Aufbauข้อยกเว้นของหลักการนี้ยังเกิดขึ้นในภายหลังในตารางธาตุสำหรับธาตุต่างๆ เช่นทองแดงไนโอเบียมและโมลิบเดนั[ 17 ]

โครเมียมเป็นธาตุแรกในอนุกรม 3d ที่อิเล็กตรอน 3d เริ่มจมลงสู่แกนกลาง ดังนั้นจึงมีส่วนช่วยในการยึดเหนี่ยวโลหะ น้อยลง และด้วยเหตุนี้จุดหลอมเหลว จุดเดือด และเอนทาลปีของการแตกตัวเป็นอะตอมของโครเมียมจึงต่ำกว่าธาตุวานาเดีย มซึ่งเป็นธาตุก่อนหน้า โครเมียม(VI) เป็นตัวออกซิไดซ์ ที่แรง ตรงกันข้ามกับ ออกไซด์ของ โมลิบเดนัม (VI) และทังสเตน (VI) [ 18 ]

จำนวนมาก

ตัวอย่างโลหะโครเมียม

โครเมียมเป็นธาตุที่แข็งที่สุดเป็นอันดับสามรองจากคาร์บอน ( เพชร ) และโบรอนความแข็งตามมาตราโมห์สอยู่ที่ 8.5 ซึ่งหมายความว่าสามารถขูดขีดตัวอย่างควอตซ์และโทปาซ ได้ แต่สามารถถูกขูดขีดโดยคอรันดัมได้โครเมียมทนต่อการหมองคล้ำ ได้ดีมาก ทำให้มีประโยชน์ในฐานะโลหะที่รักษาชั้นนอกสุด ไม่ให้ ผุกร่อน ต่างจากโลหะอื่น ๆเช่นทองแดงแมกนีเซียมและอะลูมิเนียม

โครเมียมมีจุดหลอมเหลว 1907  °C (3465  °F) ซึ่งค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับโลหะทรานซิชันส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม ยังคงมีจุดหลอมเหลวสูงเป็นอันดับสองในบรรดาธาตุคาบที่ 4รองจากวาเนเดียมที่ 1910 °C (3470 °F ) ซึ่งสูงกว่า 3  °C (5 °F) อย่างไรก็ตาม จุดเดือดที่ 2671 °C (4840 °F) นั้นค่อนข้างต่ำ โดยมีจุดเดือดต่ำเป็นอันดับสี่ในบรรดาโลหะทรานซิชันคาบที่ 4 รองจากทองแดง แมงกานีสและสังกะสี[หมายเหตุ1 ] ความต้านทานไฟฟ้าของโครเมียมที่ 20 °C คือ 125 นาโนโอห์ม- เมตร      

โครเมียมมี การสะท้อนแสงแบบสเปคูลาร์สูงเมื่อเทียบกับโลหะทรานซิชันอื่นๆ ในช่วงอินฟราเรดที่ 425 ไมโครเมตรโครเมียมมีการสะท้อนแสงสูงสุดประมาณ 72% ลดลงเหลือต่ำสุดที่ 62% ที่ 750 ไมโครเมตร ก่อนที่จะเพิ่มขึ้นอีกครั้งเป็น 90% ที่ 4000 ไมโครเมตร[ 11 ]เมื่อใช้โครเมียมใน โลหะผสม สแตนเลสและขัดเงาการสะท้อนแสงแบบสเปคูลาร์จะลดลงเมื่อมีการรวมโลหะเพิ่มเติม แต่ก็ยังคงสูงเมื่อเทียบกับโลหะผสมอื่นๆ ระหว่าง 40% ถึง 60% ของสเปกตรัมที่มองเห็นได้จะสะท้อนจากสแตนเลสขัดเงา[ 11 ]การสะท้อนแสงสูงของโครเมียม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง 90% ในช่วงอินฟราเรด สามารถอธิบายได้จากคุณสมบัติทางแม่เหล็กของโครเมียม[ 19 ]โครเมียมมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่เป็นเอกลักษณ์ เป็นของแข็งธาตุเดียวที่แสดง การเรียง ตัวแบบแอนติเฟอร์โรแมกเนติกที่อุณหภูมิห้องและต่ำกว่า เหนือ 38 °C การเรียงตัวทางแม่เหล็กของมันจะกลายเป็นพาราแมกเนติ[ 7 ]คุณสมบัติแอนติเฟอร์โรแมกเนติก ซึ่งทำให้อะตอมของโครเมียมแตกตัวเป็นไอออน ชั่วคราว และเกิดพันธะกับตัวเอง เกิดขึ้นเนื่องจากคุณสมบัติทางแม่เหล็กของลูกบาศก์แบบศูนย์กลางตัวไม่เป็นสัดส่วนกับคาบของแลตติส เนื่องมาจากโมเมนต์แม่เหล็กที่มุมของลูกบาศก์และศูนย์กลางของลูกบาศก์ที่ไม่เท่ากันแต่ขนานกัน[ 19 ]ค่าสภาพยอมทางไฟฟ้าสัมพัทธ์ของโครเมียม ที่ขึ้น อยู่กับความถี่ ซึ่ง ได้มาจาก สมการของแม็กซ์เวลล์ และ แอนติเฟอร์โรแมกเนติซึมของโครเมียมส่งผลให้มีการสะท้อนแสงเพิ่มขึ้นที่ความยาวคลื่นอินฟราเรดและแสงที่มองเห็นได้[ 20 ]    

พาสซิเวชัน

โลหะโครเมียมในอากาศจะเกิดการพาสซิเวชัน : มันจะสร้างชั้นผิวป้องกันบาง ๆ ของโครเมียมออกไซด์ที่มี โครงสร้าง คอรันดัมการพาสซิเวชันสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการสัมผัสกับกรดออกซิไดซ์เช่นกรดไนตริก ในระยะเวลาสั้น ๆ โครเมียมที่เกิดการพาสซิเวชันจะคงตัวต่อกรด การพาสซิเวชันสามารถกำจัดได้ด้วยสารรีดิวซ์ ที่แรง ซึ่งทำลายชั้นออกไซด์ป้องกันบนโลหะ โลหะโครเมียมที่ได้รับการบำบัดด้วยวิธีนี้จะละลายได้ง่ายในกรดอ่อน[ 21 ]

ชั้น ผิวโครเมียมออกไซด์ยึดติดกับโลหะ ในทางตรงกันข้าม เหล็กจะก่อตัวเป็นออกไซด์ที่มีรูพรุนมากกว่า ซึ่งอ่อนแอและหลุดลอกง่าย ทำให้โลหะใหม่สัมผัสกับอากาศ ส่งผลให้เกิดสนิมอย่างต่อเนื่องอุณหภูมิ ห้อง ชั้นโครเมียมออกไซด์ มีความหนาเพียงไม่กี่ชั้นอะตอม และความหนาจะเพิ่มขึ้นจากการแพร่ของไอออนโลหะออกไปด้านนอกของชั้นออกไซด์ ที่อุณหภูมิสูงกว่า 950 °C โครเมียมไตรออกไซด์ ระเหยCrO3 ก่อตัวขึ้นจากชั้นโครเมียมออกไซด์ ซึ่งจำกัดความหนาของชั้นออกไซด์และการป้องกันการออกซิเดชัน[ 22 ]

โครเมียมต่างจากเหล็กและนิกเกลตรงที่ไม่เกิดการเปราะเนื่องจากไฮโดรเจนอย่างไรก็ตาม โครเมียมจะเกิดการเปราะ เนื่องจากไนโตรเจน โดยจะทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนจากอากาศและก่อตัวเป็นไนไตรด์ที่เปราะที่อุณหภูมิสูงซึ่งจำเป็นต่อการทำงานของชิ้นส่วนโลหะ[ 23 ]

ไอโซโทป

โครเมียมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทป เสถียร 4 ชนิด ได้แก่50Cr , 52Cr , 53Crและ54Crโดย52Crเป็นไอโซโทปที่มีปริมาณมากที่สุด (83.789% ของปริมาณตามธรรมชาติ ) มีการระบุ ไอโซโทปกัมมันตรังสี 25 ชนิดตั้งแต่42Crถึง70Crไอโซโทปกัมมันตรังสีที่เสถียรที่สุดคือ51Crซึ่งมีครึ่งชีวิต 27.70 วัน ไอโซโทป กัมมันตรังสี ที่เหลือทั้งหมด มีครึ่งชีวิตน้อยกว่าหนึ่งวัน และส่วนใหญ่น้อยกว่าหนึ่งนาที โครเมียมยังมี ไอโซเมอ ร์นิวเคลียร์ที่ไม่เสถียร อีก 2 ชนิด [ 9 ]

โหมดการสลายตัวหลักก่อนไอโซโทปเสถียรที่มีมากที่สุด52Crคือการจับอิเล็กตรอนและโหมดหลักหลังจากนั้นคือ การสลายตัว แบบเบตา[ 9 ]

53Crเป็น ผลผลิตจากการสลาย ตัวของ53Mn (ครึ่งชีวิต 3.7 ล้านปี) พบว่าโครเมียมและแมงกานีสอยู่ร่วมกันในปริมาณที่เพียงพอสำหรับการวัดทั้งสองเพื่อนำไปประยุกต์ใช้ในธรณีวิทยาไอโซโทป อัตราส่วนไอโซโทปแมงกานีส-โครเมียมช่วยเสริมหลักฐานจาก 26Al และ  107Pd เกี่ยวกับประวัติศาสตร์ยุคแรกของระบบสุริยะความแปรผันของ อัตราส่วน 53Cr / 52Cr และ Mn/Cr จากอุกกาบาตหลายดวงบ่งชี้ว่าอัตราส่วน 53Mn / 55Mnเริ่มต้นที่ไม่เป็นศูนย์ซึ่งแสดงให้เห็นว่าความแปรผันขององค์ประกอบไอโซโทป Cr ต้องเกิดจากการสลายตัวของ53Mnในแหล่งกำเนิดในวัตถุของดาวเคราะห์ที่มีการแยกชั้น ดังนั้น53Crจึงเป็นหลักฐานเพิ่มเติมสำหรับ กระบวนการ สังเคราะห์นิวเคลียสก่อนการรวมตัวของระบบสุริยะ[ 24 ]

อัตราส่วน53 Cr/ 52 Cr ยังถูกเสนอให้เป็นตัวแทนของความเข้มข้นของออกซิเจนในบรรยากาศอีกด้วย[ 25 ]

เคมีและสารประกอบ

แผนภาพPourbaixสำหรับโครเมียมในน้ำบริสุทธิ์ กรดเปอร์คลอริก หรือโซเดียมไฮดรอกไซด์[ 26 ] [ 27 ]

โครเมียมเป็นสมาชิกของหมู่ 6ของโลหะทรานซิชันสถานะ +3 และ +6 พบได้บ่อยที่สุดในสารประกอบโครเมียม ตามด้วย +2 ประจุ +1, +4 และ +5 สำหรับโครเมียมนั้นหายาก แต่ก็มีอยู่บ้างเป็นครั้งคราว[ 28 ] [ 29 ]

สถานะออกซิเดชัน[หมายเหตุ 2 ] [ 29 ]
−4 (d 10 )Na [Cr(CO) ] [ 30 ]
−2 (d 8 )นา [Cr(CO) ]
−1 (d 7 )นา [Cr (CO) ]
0 (d 6 )Cr(Cชั่วโมง )
+1 (d 5 )เค [Cr(CN)ไม่]
+2 (d 4 )CrCl
+3 (d 3 )CrCl
+4 (d 2 )เค CrF
+5 (d 1 )เค Cr(O )
+6 (d 0 )เค CrO

โครเมียม(III)

โครเมียม(III) คลอไรด์ปราศจากน้ำ ( )

สารประกอบโครเมียม(III) จำนวนมากเป็นที่รู้จัก เช่นโครเมียม(III) ไนเตรตโครเมียม(III) อะซิเตตและโครเมียม(III) ออกไซด์ [ 31 ] โครเมียม (III) สามารถได้มาจากการละลายโครเมียมธาตุในกรด เช่นกรดไฮโดรคลอริกหรือกรดซัลฟิวริก แต่ก็สามารถเกิดขึ้น ได้ จากการลดโครเมียม(VI )โดยไซโตโครมc7 [ 32 ] Cr 3+ไอออนนี้มีรัศมีใกล้เคียงกัน (63 pm ) กับAl 3+ (รัศมี 50 พิโคเมตร) และสามารถใช้แทนกันได้ในสารประกอบบาง ชนิด เช่น ในโครมอลัมและสารส้ม

โครเมียม(III) มีแนวโน้มที่จะสร้างสารประกอบเชิงซ้อนแบบทรงแปดเหลี่ยมโครเมียม(III)คลอไรด์ไฮเดรตที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์คือสารประกอบเชิงซ้อนสีเขียวเข้ม [CrCl (H O) ]Cl สารประกอบที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดคือ [CrCl(H O) ]Cl สีเขียวอ่อน และ [Cr(H O) ]Cl สีม่วง หากโครเมียม(III) คลอไรด์สี ม่วง [ 33 ] ที่ปราศจากน้ำละลายในน้ำ สารละลายสีม่วงจะเปลี่ยนเป็นสีเขียวหลังจากนั้นไม่นาน เนื่องจากคลอไรด์ในทรงกลมการประสานงาน ภายใน ถูกแทนที่ด้วยน้ำ ปฏิกิริยาประเภทนี้ยังพบได้ในสารละลายของโครเมียมอะลัมและเกลือโครเมียม(III) ที่ละลายน้ำได้อื่นๆ การประสานงาน แบบทรงสี่หน้าของโครเมียม(III) ได้รับการรายงานสำหรับแอนไอออน Keggin ที่ มี Cr เป็นศูนย์กลาง[α-CrW O ] 5– [ 34 ]

โครเมียม(III) ไฮดรอกไซด์ (Cr(OH) ) เป็นสารแอมโฟเทอริกละลายในสารละลายกรดเพื่อสร้าง [Cr(H O) ] 3+และในสารละลายเบสเพื่อสร้าง [Cr(OH) (H O) ] [ 35 ] เมื่อให้ความร้อนจะทำให้สูญเสียน้ำและเกิด เป็นโครเมียม(III) ออกไซด์สีเขียว (Cr O เป็นออกไซด์ที่เสถียรและมีโครงสร้างผลึกเหมือนกับคอรันดัม [ 21 ]

โครเมียม(VI)

สารประกอบโครเมียม(VI)เป็นสารออกซิไดซ์ที่ค่า pH ต่ำหรือเป็นกลาง ไอออนโครเมต (CrO₄²⁻ และ ไอออน ไดโครเมต Cr₂O₇²⁻ ไอออน ทั้ง สองจะอยู่ในสภาวะสมดุลซึ่งกำหนดโดยค่า pH:

2 [CrO ] 2− + 2 H + [Cr O ] 2− + H O

สารประกอบโครเมียม(VI) ออกซีฮาไลด์ก็เป็นที่รู้จักเช่นกัน ได้แก่โครมิลฟลูออไรด์ (CrO₂F₂ และโครมิลคลอไรด์ ( CrO₂ Cl ). [ 21 ] อย่างไรก็ตาม แม้จะมีการอ้างที่ผิดพลาดหลายประการโครเมียมเฮกซาฟลูออไรด์(รวมถึงเฮกซาเฮไลด์ที่สูงกว่าทั้งหมด) ก็ยังคงไม่เป็นที่รู้จัก ณ ปี 2020 [ 36 ]

โครเมียม(VI) ออกไซด์

โซเดียมโครเมตผลิตในระดับอุตสาหกรรมโดยการคั่ว แร่ โครไมต์ด้วยโซเดียมคาร์บอเนต แบบออกซิเดชัน การเปลี่ยนแปลงสมดุลจะสังเกตได้จากการเปลี่ยนจากสีเหลือง (โครเมต) เป็นสีส้ม (ไดโครเมต) เช่น เมื่อเติมกรดลงในสารละลายโพแทสเซียมโครเมต ที่เป็นกลาง ที่ค่า pH ต่ำลงไปอีก การควบแน่นเพิ่มเติมเพื่อ สร้างออกซิ แอนไอออนของโครเมียม ที่ซับซ้อนกว่าก็เป็นไปได้

ทั้งไอออนโครเมตและไดโครเมตต่างก็เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงที่ค่า pH ต่ำ: [ 21 ]

Cr O 2− + 14 H O ++ 6 e → 2 Cr 3++ 21 น. O(Eθ= 1.33 V)

อย่างไรก็ตาม พวกมันจะออกซิไดซ์ในระดับปานกลางที่ค่า pH สูงเท่านั้น: [ 21 ]

CrO 2− + 4 H O+ 3 eCr(OH) + 5OH( E θ = −0.13  V)
โซเดียมโครเมต(

สามารถตรวจจับสารประกอบโครเมียม(VI) ในสารละลายได้โดยการเติม สารละลาย ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ที่เป็นกรด จะเกิดโครเมียม(VI) เปอร์ออกไซด์สีน้ำเงินเข้มที่ไม่เสถียร(CrO₅ CrO₄ ·หรือ[ 21 ]

กรดโครมิกมีสูตรสมมุติฐานคือH CrOเป็นสารเคมีที่มีการอธิบายอย่างคลุมเครือ แม้ว่าจะมีโครเมตและไดโครเมตที่มีคุณสมบัติที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนอยู่มากมายก็ตาม เช่นโครเมียม(VI) ออกไซด์CrOซึ่งเป็นกรดแอนไฮไดรด์ของกรดโครมิก ถูกจำหน่ายในอุตสาหกรรมในชื่อ "กรดโครมิก" [ 21 ]สามารถผลิตได้โดยการผสมกรดซัลฟิวริกกับไดโครเมต และเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง

สถานะออกซิเดชันอื่นๆ

โครเมียม( II ) คาร์ไบด์(

สารประกอบโครเมียม(II) พบได้ไม่บ่อยนัก ส่วนหนึ่งเป็นเพราะมันเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันกลายเป็นอนุพันธ์โครเมียม(III) ได้ง่ายในอากาศโครเมียม(II) คลอไรด์CrCl ที่เสถียรในน้ำสามารถสร้างได้โดยการลดโครเมียม(III) คลอไรด์ด้วยสังกะสีสารละลายสีฟ้าสดใสที่ได้จากการละลายโครเมียม(II) คลอไรด์จะคงตัวที่ค่า pHเป็นกลาง [ 21 ]สารประกอบโครเมียม(II) ที่น่าสนใจอื่นๆ ได้แก่โครเมียม(II) ออกไซด์CrOและโครเมียม(II) ซัลเฟตCrSOโครเมียม(II) คาร์บอกซิเลตหลายชนิดเป็นที่รู้จักโครเมียม(II) อะซิเตต(Cr(OCCH)) ค่อนข้างมีชื่อเสียง มีพันธะสี่เท่าCr -Cr [ 37 ]

สารประกอบของโครเมียม(V) ค่อนข้างหายาก สถานะออกซิเดชัน +5 เกิดขึ้นได้ในสารประกอบเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้น แต่เป็นตัวกลางในปฏิกิริยาหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการออกซิเดชันโดยโครเมต สารประกอบไบนารีเพียงชนิดเดียวคือโครเมียม(V) ฟลูออไรด์ (CrF5 ที่ระเหยได้ ของแข็งสีแดงนี้มีจุดหลอมเหลว 30  °C และจุดเดือด 117  °C สามารถเตรียมได้โดยการบำบัดโลหะโครเมียมด้วยฟลูออรีนที่อุณหภูมิ 400  °C และความดัน 200 บาร์ เพอร์ออกโซโครเมต(V) เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของสถานะออกซิเดชัน +5 โพแทสเซียมเพอร์ออกโซโครเมต K3 [Cr(O2 4 ) ทำได้โดยการทำปฏิกิริยาโพแทสเซียมโครเมตกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่อุณหภูมิต่ำ สารประกอบสีน้ำตาลแดงนี้เสถียรที่อุณหภูมิห้อง แต่สลายตัวได้เองที่ 150–170  °C [ 38 ]

สารประกอบของโครเมียม(IV) พบได้บ่อยกว่าสารประกอบของโครเมียม(V) เล็กน้อย สารประกอบเตตระฮาไลด์ , CrCl₄ และ CrBr₄ ผลิตได้โดยการนำสารประกอบไตรฮาไลด์ ( CrX₃) ) กับฮาโลเจนที่สอดคล้องกันที่อุณหภูมิสูงขึ้น สารประกอบดังกล่าวไวต่อปฏิกิริยาการกระจายตัวและไม่เสถียรในน้ำ สารประกอบอินทรีย์ที่มีสถานะ Cr(IV) เช่น โครเมียมเตตระทีทอกไซด์ก็เป็นที่รู้จักเช่นกัน [ 39 ]

สารประกอบเชิงซ้อน Cr(0) หลายชนิดเป็นที่รู้จัก สารประกอบบิส(เบนซีน)โครเมียมและโครเมียมเฮกซาคาร์บอนิลเป็นสารประกอบเด่นในเคมีออร์กาโนโครเมียม

สารประกอบโครเมียม(I) ส่วนใหญ่ได้มาจากการออกซิเดชันของ สารเชิงซ้อนโครเมียม(0) ที่มีอิเล็กตรอนมากและมีโครงสร้างทรงแปดเหลี่ยมเท่านั้น สารเชิงซ้อนโครเมียม(I) อื่นๆ มีลิแกน ด์ ไซโคลเพนตาไดอี นิล ดัง ที่ได้รับการยืนยันโดยการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ พันธะห้าเท่า Cr-Cr (ความยาว 183.51(4) pm) ก็ได้รับการอธิบายไว้เช่นกัน[ 40 ]ลิแกนด์โมโนเดนเทตขนาดใหญ่มากทำให้สารประกอบนี้เสถียรโดยการป้องกันพันธะห้าเท่าจากปฏิกิริยาเพิ่มเติม

สารประกอบโครเมียมถูกตรวจสอบทางทดลองแล้วพบว่ามีพันธะห้าเท่า Cr-Cr

การเกิดขึ้น

โครโคไอต์ (PbCrO )
แร่โครไมต์

โครเมียมเป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับที่ 21 ในเปลือกโลก[ 41 ]โดยมีความเข้มข้นเฉลี่ย 100  ppm สารประกอบโครเมียมพบได้ในสิ่งแวดล้อมจากการกัดเซาะของหินที่มีโครเมียม และสามารถกระจายตัวใหม่ได้โดยการระเบิดของภูเขาไฟ ความเข้มข้นของโครเมียมในสิ่งแวดล้อมโดยทั่วไปมีดังนี้: บรรยากาศ <10  ng/m³ ;ดิน <500  mg/kg; พืช <0.5  mg/kg; น้ำจืด <10  μg/L; น้ำทะเล <1  μg/L; ตะกอน <80  mg/kg [ 42 ]โครเมียมถูกขุดเป็นแร่โครไมต์ ( [ 43 ]

ประมาณสองในห้าของแร่โครไมต์และสารเข้มข้นในโลกผลิตในแอฟริกาใต้ ประมาณหนึ่งในสามในคาซัคสถาน[ 44 ]ในขณะที่อินเดีย รัสเซีย และตุรกีก็เป็นผู้ผลิตรายใหญ่เช่นกัน แหล่งแร่โครไมต์ที่ยังไม่ได้ใช้ประโยชน์มีอยู่มากมาย แต่กระจุกตัวทางภูมิศาสตร์ในคาซัคสถานและแอฟริกาตอนใต้[ 45 ]แม้ว่าจะหายาก แต่ก็มีแหล่งแร่ โครเมียม บริสุทธิ์อยู่[ 46 ] [ 47 ]ท่อUdachnayaในรัสเซียผลิตตัวอย่างโลหะบริสุทธิ์ เหมืองนี้เป็น ท่อ คิมเบอร์ไลต์ที่อุดมไปด้วยเพชรและสภาพแวดล้อมที่ลดลงช่วยผลิตทั้งโครเมียมธาตุและเพชร[ 48 ]

ความสัมพันธ์ระหว่าง Cr(III) และ Cr(VI) ขึ้นอยู่กับค่า pHและ คุณสมบัติ ออกซิเดชันของสถานที่นั้นๆ อย่างมาก ในกรณีส่วนใหญ่ Cr(III) จะเป็นชนิดที่เด่นกว่า[ 26 ]แต่ในบางพื้นที่ น้ำบาดาลอาจมีโครเมียมทั้งหมดสูงถึง 39  μg/L ซึ่ง 30  μg/L เป็น Cr(VI) [ 49 ]

ประวัติศาสตร์

การใช้งานในระยะเริ่มต้น

โครเมียมไม่ได้ถูกนำมาใช้ที่ใดเลยจนกระทั่งมีการทดลองของเภสัชกรและนักเคมีชาวฝรั่งเศสNicolas Louis Vauquelin (1763–1829) ในช่วงปลายทศวรรษ 1790 [ 50 ]

ตั้งแต่ทศวรรษ 1970 จนถึงปี 2019 มีความเชื่อกันอย่างแพร่หลายว่าเทคนิคการชุบโครเมียมเพื่อป้องกันการกัดกร่อน ของโลหะ ถูกคิดค้นขึ้นในจีนโบราณเชื่อกันว่าเทคนิคนี้ถูกนำมาใช้เพื่อปกป้องโบราณวัตถุสำริด เช่น หัวลูกศรและใบดาบที่ฝังไว้เป็นของใช้ในสุสานของจักรพรรดิฉินองค์แรกอย่างไรก็ตาม การตรวจสอบทางวิทยาศาสตร์อย่างละเอียดในปี 2019 เปิดเผยว่าโครเมียมที่พบในโบราณวัตถุเหล่านี้มีต้นกำเนิดมาจากแล็กเกอร์ที่ใช้เคลือบตามธรรมชาติ ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการรักษาโบราณวัตถุให้อยู่ในสภาพดีเยี่ยมนั้นไม่ได้เกิดจากการชุบโครเมียมโดยเจตนา แต่เกิดจากสภาพแวดล้อมในการฝังศพ: ดินมีเนื้อละเอียดและเป็นด่างซึ่งจำกัดการระบายอากาศและการเจริญเติบโตของสารอินทรีย์ จึงสร้างสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการรักษาสภาพของโลหะ[ 51 ] [ 52 ]

แร่โครเมียมในฐานะเม็ดสีได้รับความสนใจจากโลกตะวันตกในศตวรรษที่สิบแปด เมื่อวันที่ 26  กรกฎาคม ค.ศ. 1761 โยฮันน์ ก็อตต์ล็อบ เลห์มันน์พบแร่สีส้มแดงในเหมืองเบรีโอซอฟสโกเยในเทือกเขาอูราลซึ่งเขาตั้งชื่อว่าตะกั่วแดงไซบีเรีย [ 53 ] [ 54 ] แม้ว่าจะระบุผิดว่าเป็นสารประกอบตะกั่ว ที่มีส่วนประกอบของ ซีลีเนียมและเหล็กแต่แร่ดังกล่าวก็คือโค โคไอต์ที่ มีสูตรทางเคมีเป็น PbCrO [ 55 ]ในปี ค.ศ. 1770 ปีเตอร์ ไซมอน พัลลาสได้ไปเยี่ยมชมสถานที่เดียวกันกับเลห์มันน์และพบแร่ตะกั่วแดงซึ่งพบว่ามีคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ในฐานะเม็ดสีในสีทาหลังจากพัลลาส การใช้ตะกั่วแดงไซบีเรียเป็นเม็ดสีในสีทาเริ่มพัฒนาอย่างรวดเร็วทั่วทั้งภูมิภาค[ 56 ]โครโคไอต์จะเป็นแหล่งหลักของโครเมียมในเม็ดสีจนกระทั่งมีการค้นพบโครไมต์ในอีกหลายปีต่อมา[ 57 ]

สีแดงของทับทิมเกิดจากธาตุโครเมียมในปริมาณเล็กน้อยที่ผสมอยู่ในแร่คอรันดัม

ในปี ค.ศ. 1794 หลุยส์ นิโคลัส วอเกอลินได้รับตัวอย่างแร่ โครโคไอต์ เขาผลิตโครเมียมไตรออกไซด์ ( CrO3 โดยการผสมโครโคไอต์กับกรดไฮโดรคลอริก[ 55 ]ในปี ค.ศ. 1797 วอเกอลินค้นพบว่าเขาสามารถแยกโลหะโครเมียมได้โดยการให้ความร้อนออกไซด์ในเตาถ่าน ซึ่งทำให้เขาได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ค้นพบธาตุนี้อย่างแท้จริง[ 58 ] [ 59 ]วอเกอลินยังสามารถตรวจพบร่องรอยของโครเมียมในอัญมณี ล้ำค่า เช่นทับทิมและมรกตได้ อีกด้วย [ 55 ] [ 60 ]

ในช่วงศตวรรษที่สิบเก้า โครเมียมถูกใช้เป็นหลักไม่เพียงแต่เป็นส่วนประกอบของสี แต่ยังใช้ใน เกลือ ฟอกหนังด้วย เป็นเวลานานพอสมควรที่โครโคไอต์ที่พบในรัสเซียเป็นแหล่งหลักของวัสดุฟอกหนังดังกล่าว ในปี ค.ศ. 1827 มีการค้นพบแหล่งแร่โครไมต์ขนาดใหญ่ใกล้กับเมืองบัลติมอร์สหรัฐอเมริกา ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการเกลือฟอกหนังได้อย่างเพียงพอมากกว่าโครโคไอต์ที่เคยใช้มาก่อน[ 61 ]ทำให้สหรัฐอเมริกากลายเป็นผู้ผลิตผลิตภัณฑ์โครเมียมรายใหญ่ที่สุดจนถึงปี ค.ศ. 1848 เมื่อมีการค้นพบแหล่งแร่โครไมต์ขนาดใหญ่ใกล้กับเมืองบูร์ซาประเทศตุรกี[ 43 ]ด้วยการพัฒนาอุตสาหกรรมโลหะวิทยาและเคมีในโลกตะวันตก ความต้องการโครเมียมจึงเพิ่มขึ้น[ 62 ]

โครเมียมยังมีชื่อเสียงในด้านความเงางามสะท้อนแสงแบบโลหะเมื่อขัดเงา ใช้เป็นสารเคลือบป้องกันและตกแต่งบนชิ้นส่วนรถยนต์ อุปกรณ์ประปา ชิ้นส่วนเฟอร์นิเจอร์ และสิ่งของอื่นๆ อีกมากมาย โดยปกติจะใช้วิธีการชุบด้วยไฟฟ้ามีการใช้โครเมียมในการชุบด้วยไฟฟ้ามาตั้งแต่ปี 1848 แต่การใช้งานนี้แพร่หลายมากขึ้นเมื่อมีการพัฒนาปรับปรุงกระบวนการในปี 1924 [ 63 ]

การผลิต

ชิ้นส่วนโครเมียมที่ผลิตด้วยปฏิกิริยาอะลูมิโนเทอร์มิก
แนวโน้มการผลิตโครเมียมทั่วโลก
โครเมียมที่หลอมใหม่ในเตาหลอมแบบอาร์คแนวนอนแสดงให้เห็นผลึกขนาดใหญ่ที่มองเห็นได้ชัดเจน

ในปี 2556 มีการผลิตแร่โครไมต์ที่สามารถจำหน่ายได้ประมาณ 28.8 ล้านเมตริกตัน (Mt) และแปลงเป็นเฟอร์โรโครเมียมได้ 7.5 ล้านเมตริกตัน[ 45 ]ตามที่ John F. Papp เขียนไว้สำหรับ USGS ว่า "เฟอร์โรโครเมียมเป็นการใช้งานขั้นสุดท้ายที่สำคัญที่สุดของแร่โครไมต์ [และ] เหล็กกล้าไร้สนิมเป็นการใช้งานขั้นสุดท้ายที่สำคัญที่สุดของเฟอร์โรโครเมียม" [ 45 ]

ในปี 2556 ผู้ผลิตแร่โครเมียมรายใหญ่ที่สุด ได้แก่ แอฟริกาใต้ (48%) คาซัคสถาน (13%) ตุรกี (11%) และอินเดีย (10%) โดยมีประเทศอื่นๆ อีกหลายประเทศที่ผลิตส่วนที่เหลืออีกประมาณ 18% ของการผลิตทั่วโลก[ 45 ]

ผลิตภัณฑ์หลักสองอย่างของการกลั่นแร่โครเมียมคือเฟอร์โรโครเมียมและโลหะโครเมียม สำหรับผลิตภัณฑ์เหล่านี้ กระบวนการถลุงแร่จะแตกต่างกันอย่างมาก สำหรับการผลิตเฟอร์โรโครเมียม แร่โครไมต์ (FeCr₂O₄ ถูกรีดิวซ์ในปริมาณมากในเตาหลอมไฟฟ้าหรือในโรงถลุงขนาดเล็กโดยใช้อะลูมิเนียมหรือซิลิคอนในปฏิกิริยาอะลูมิโนเทอร์มิก [ 64 ]สำหรับการ ผลิตโครเมียมบริสุทธิ์ ต้องแยกเหล็กออกจากโครเมียมในกระบวนการคั่วและการชะล้างสองขั้นตอน แร่โครไมต์จะถูกให้ความร้อนด้วยส่วนผสมของแคลเซียมคาร์บอเนตและโซเดียมคาร์บอเนต ในที่ที่มีอากาศ โครเมียมจะถูกออกซิไดซ์เป็นรูปเฮกซาวาเลน ต์ในขณะที่เหล็กจะก่อตัวเป็น Fe₂O₃ ที่เสถียรชะล้างในภายหลังที่อุณหภูมิสูงขึ้นจะละลายโครเมตและเหลือเหล็กออกไซด์ที่ไม่ละลาย โครเมตจะถูกเปลี่ยนโดยกรดซัลฟิวริก เป็นไดโค เมต[]

4 FeCr O + 8 Na CO + 7 O → 8 Na CrO + 2 Fe O + 8 CO
2 นา CrO + H SO → นา Cr O + นา SO + H O

ไดโครเมตจะถูกแปลงเป็นโครเมียม(III) ออกไซด์โดยการรีดิวซ์ด้วยคาร์บอน จากนั้นจะถูกรีดิวซ์ในปฏิกิริยาอะลูมิโนเทอร์มิกเป็นโครเมียม[ 64 ]

นา Cr O + 2 C → Cr O + นา CO + CO
Cr₂O₃ + → + ​
ผลผลิตแร่โครเมียมในปี พ.ศ. 2545 [ 65 ]

ตามประเทศ

ปริมาณการผลิตโครเมียมแยกตามประเทศ (พันตัน) (2024) [ 66 ]
ประเทศการผลิตเงินสำรอง
 โลก47,0001,200,000
แอฟริกาใต้21,000200,000
ไก่งวง8,00027,000
คาซัคสถาน6,500320,000
อินเดีย4,10079,000
 ประเทศอื่นๆ2,900
ฟินแลนด์1,9008,300
บราซิล1,4006,600
ซิมบับเว1,100540,000
สหรัฐอเมริกา630

แอปพลิเคชัน

การสร้างโลหะผสมคิดเป็น 85% ของการใช้โครเมียมที่มีอยู่ ส่วนที่เหลือของโครเมียมจะถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมเคมี อุตสาหกรรมวัสดุทนไฟและอุตสาหกรรมหล่อโลหะ[ 67 ]

โลหะวิทยา

ชุดช้อนส้อมสแตนเลสที่ทำจากเหล็กโครมาร์แกน 18/10 ซึ่งมีส่วนประกอบของโครเมียม 18%

ผลของการเพิ่มความแข็งแรงจากการก่อตัวของโลหะคาร์ไบด์ที่เสถียรที่ขอบเกรน และการเพิ่มขึ้นอย่างมากของความต้านทานการกัดกร่อน ทำให้โครเมียมเป็นวัสดุผสมที่สำคัญสำหรับเหล็กกล้า เหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสูงมีโครเมียม 3–5% เหล็กกล้าไร้สนิมซึ่งเป็นโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนหลัก เกิดขึ้นเมื่อมีการนำโครเมียมมาผสมกับเหล็กในความเข้มข้นที่สูงกว่า 11% [ 68 ]สำหรับการสร้างเหล็กกล้าไร้สนิม จะมีการเติมเฟอร์โรโครเมียมลงในเหล็กหลอมเหลว นอกจากนี้ โลหะผสมที่มีนิกเกลเป็นส่วนประกอบหลักยังมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของอนุภาคโลหะคาร์ไบด์ที่แยกจากกันและเสถียรที่ขอบเกรน ตัวอย่างเช่นInconel 718 มีโครเมียม 18.6% เนื่องจากคุณสมบัติอุณหภูมิสูงที่ยอดเยี่ยมของโลหะผสม นิกเกลเหล่านี้ จึงถูกนำไปใช้ในเครื่องยนต์เจ็ทและกังหันก๊าซแทนวัสดุโครงสร้างทั่วไป[ 69 ] ASTM B163 ใช้โครเมียมสำหรับท่อคอนเดนเซอร์และท่อแลกเปลี่ยนความร้อน ในขณะที่การหล่อที่มีความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิสูงซึ่งมีโครเมียมเป็นส่วนประกอบนั้นได้รับการกำหนดมาตรฐานด้วย ASTM A567 [ 70 ] AISIประเภท 332 ใช้ในกรณีที่อุณหภูมิสูงปกติจะทำให้เกิดการคาร์บอนไนเซชันการออกซิเดชันหรือการกัดกร่อน[ 71 ] Incoloy 800 "สามารถคงความเสถียรและรักษาสภาพ โครงสร้าง ออสเทนไนต์ไว้ ได้ แม้หลังจากสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน" [ 72 ]นิโครมใช้เป็นลวดต้านทานสำหรับองค์ประกอบความร้อนในอุปกรณ์ต่างๆ เช่นเครื่องปิ้งขนมปังและเครื่องทำความร้อน การใช้งานเหล่านี้ทำให้โครเมียมเป็นวัสดุเชิงกลยุทธ์ด้วยเหตุนี้ ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง วิศวกรถนนของสหรัฐฯ จึงได้รับคำสั่งให้หลีกเลี่ยงการใช้โครเมียมในสีทาถนนสีเหลือง เนื่องจาก "อาจกลายเป็นวัสดุวิกฤตในช่วงภาวะฉุกเฉิน" [ 73 ]สหรัฐอเมริกายังถือว่าโครเมียมเป็น "สิ่งจำเป็นสำหรับอุตสาหกรรมสงครามของเยอรมนี" และได้ใช้ความพยายามทางการทูตอย่างมากเพื่อป้องกันไม่ให้ตกอยู่ในมือของนาซีเยอรมนี [ 74 ]

ความแข็งสูงและความต้านทานการกัดกร่อนของโครเมียมที่ไม่ผสมโลหะอื่นทำให้เป็นโลหะที่เชื่อถือได้สำหรับการเคลือบผิว ยังคงเป็นโลหะที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับการเคลือบแผ่นโลหะ เนื่องจากมีความทนทานสูงกว่าค่าเฉลี่ยเมื่อเทียบกับโลหะเคลือบอื่นๆ[ 75 ]ชั้นของโครเมียมจะถูกเคลือบลงบนพื้นผิวโลหะที่ผ่านการเตรียมการแล้วโดยใช้ เทคนิค การชุบด้วยไฟฟ้ามีวิธีการเคลือบสองวิธีคือ แบบบางและแบบหนา การเคลือบแบบบางเกี่ยวข้องกับ การเคลือบชั้นโครเมียมที่มีความหนาน้อยกว่า 1 ไมโครเมตรโดยการชุบโครเมียมและใช้สำหรับพื้นผิวตกแต่ง หากต้องการพื้นผิวที่ทนต่อการสึกหรอ จะมีการเคลือบชั้นโครเมียมที่หนากว่า ทั้งสองวิธีใช้สารละลายโครเมตหรือไดโครเมตที่เป็น กรด เพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันที่สิ้นเปลืองพลังงาน การใช้โครเมียม(III) ซัลเฟตกำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา สำหรับการใช้งานโครเมียมส่วนใหญ่ จะใช้กระบวนการที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้[ 63 ]

ใน กระบวนการ เคลือบแปลงสภาพโครเมตคุณสมบัติออกซิเดชันที่แข็งแกร่งของโครเมตจะถูกนำมาใช้เพื่อสร้างชั้นออกไซด์ป้องกันบนโลหะ เช่น อะลูมิเนียม สังกะสี และแคดเมียม ข้อดีของวิธีการเคลือบนี้คือ การเกิดพาสซิเวชันและคุณสมบัติการซ่อมแซมตัวเองของโครเมตที่เก็บไว้ในชั้นเคลือบแปลงสภาพโครเมต ซึ่งสามารถเคลื่อนย้ายไปยังจุดบกพร่องเฉพาะที่ได้[ 76 ]เนื่องจากข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมและสุขภาพเกี่ยวกับโครเมต จึงมีการพัฒนาวิธีการเคลือบทางเลือกอื่นๆ[ 77 ]

การชุบอะลูมิเนียม ด้วย กรดโครมิก (หรือการชุบแบบ Type I) เป็นกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าอีกแบบหนึ่งที่ไม่ทำให้เกิดการตกตะกอนของโครเมียม แต่ใช้ กรดโครมิกเป็นอิเล็กโทรไลต์ในสารละลาย ในระหว่างการชุบ จะเกิดชั้นออกไซด์ขึ้นบนอะลูมิเนียม การใช้กรดโครมิกแทนกรดซัลฟิวริกที่ใช้กันโดยทั่วไป ส่งผลให้ชั้นออกไซด์เหล่านี้มีความแตกต่างกันเล็กน้อย[ 78 ] ความเป็นพิษสูงของสารประกอบ Cr(VI) ที่ใช้ในกระบวนการชุบโครเมียมด้วยไฟฟ้า และการเสริมสร้างกฎระเบียบด้านความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อม ทำให้จำเป็นต้องค้นหาสารทดแทนโครเมียม หรืออย่างน้อยก็เปลี่ยนไปใช้สารประกอบโครเมียม(III) ที่มีความเป็นพิษน้อยกว่า[ 63 ]

เม็ดสี

แร่โครโคไอต์ (ซึ่งก็คือตะกั่วโครเมต ) ถูกนำมาใช้เป็นเม็ดสีเหลืองหลังจากที่ค้นพบได้ไม่นาน ต่อมาได้มีการพัฒนาวิธีการสังเคราะห์โดยใช้แร่โครไมต์ซึ่งมีอยู่มากมายกว่าสีเหลืองโครมจึงกลายเป็นหนึ่งในเม็ดสีเหลืองที่ใช้กันมากที่สุด ร่วมกับสีเหลืองแคดเมียมเม็ดสีนี้ไม่เสื่อมสภาพเมื่อโดนแสง แต่มีแนวโน้มที่จะเข้มขึ้นเนื่องจากการเกิดโครเมียม(III) ออกไซด์ มันมีสีที่สดใส และเคยใช้กับรถโรงเรียนในสหรัฐอเมริกาและบริการไปรษณีย์ (เช่นDeutsche Post ) ในยุโรป อย่างไรก็ตาม การใช้สีเหลืองโครมลดลงในปัจจุบันเนื่องจากความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย และถูกแทนที่ด้วยเม็ดสีอินทรีย์หรือทางเลือกอื่นๆ ที่ปราศจากตะกั่วและโครเมียม เม็ดสีอื่นๆ ที่มีโครเมียมเป็นส่วนประกอบหลัก ได้แก่ เม็ดสีแดงเข้มโครมเรดซึ่งเป็นเพียงตะกั่วโครเมตกับตะกั่ว(II) ไฮดรอกไซด์ (PbCrO₄ Pb(OH) ) เม็ดสีโครเมตที่สำคัญมากซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในสูตรไพรเมอร์โลหะคือซิงค์โครเมต ซึ่งปัจจุบันถูกแทนที่ด้วยซิงค์ฟอสเฟต ไพรเมอร์ล้างถูกคิดค้นขึ้นเพื่อทดแทนวิธีการเตรียมพื้นผิวเครื่องบินอะลูมิเนียมที่อันตรายด้วยสารละลายกรดฟอสฟอริก โดยใช้ซิงค์เตตรอกซีโครเมตที่กระจายตัวอยู่ในสารละลายโพลีไวนิลบิวทิรัลมีการเติมสารละลายกรดฟอสฟอริก 8% ในตัวทำละลายก่อนการใช้งาน พบว่าแอลกอฮอล์ที่ออกซิไดซ์ได้ง่ายเป็นส่วนประกอบสำคัญ มี การทาชั้นบางๆ ประมาณ 10–15 ไมโครเมตร ซึ่งจะเปลี่ยนจากสีเหลืองเป็นสีเขียวเข้มเมื่อแห้ง ยังคงมีคำถามเกี่ยวกับกลไกที่ถูกต้องอยู่ สีเขียวโครมเป็นส่วนผสมของสีน้ำเงินปรัสเซียและสีเหลืองโครมในขณะที่สีเขียวโครมออกไซด์คือโครเมียม(III)ออกไซด์[ 79 ]

โครเมียมออกไซด์ยังใช้เป็นเม็ดสีสีเขียวในด้านการผลิตแก้วและใช้เป็นสารเคลือบสำหรับเซรามิกอีกด้วย[ 80 ]โครเมียมออกไซด์สีเขียวมีความคงทนต่อแสง สูงมาก จึงถูกนำมาใช้ในการเคลือบผิว นอกจากนี้ยังเป็นส่วนประกอบหลักใน สีสะท้อนแสง อินฟราเรดซึ่งกองทัพใช้ทาสีรถยนต์เพื่อให้มีการสะท้อนแสงอินฟราเรดเช่นเดียวกับใบไม้สีเขียว[ 81 ]

การใช้งานอื่นๆ

ส่วนประกอบของเลเซอร์ทับทิมดั้งเดิม
ผลึกสีแดงของเลเซอร์ทับทิม

ไอออนโครเมียม(III) ที่มีอยู่ใน ผลึก คอรันดัม (อะลูมิเนียมออกไซด์) ทำให้ผลึกมีสีแดง เมื่อคอรันดัมมีสีแดงเช่นนี้ จะเรียกว่าทับทิมหากคอรันดัมขาดไอออนโครเมียม(III) จะเรียกว่าไพลิน[หมายเหตุ 3 ]ทับทิมสังเคราะห์สีแดงอาจได้มาจากการเติมโครเมียม(III) ลงในผลึกคอรันดัมสังเคราะห์ ทำให้โครเมียมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสร้างทับทิมสังเคราะห์[หมายเหตุ 4 ] [ 82 ]ผลึกทับทิมสังเคราะห์ดังกล่าวเป็นพื้นฐานสำหรับเลเซอร์ ตัวแรก ที่ผลิตขึ้นในปี 1960 ซึ่งอาศัยการปล่อยแสงแบบกระตุ้นจากอะตอมโครเมียมในผลึกดังกล่าว ทับทิมมีการเปลี่ยนสถานะเป็นเลเซอร์ที่ 694.3 นาโนเมตร ในสีแดงเข้ม[ 83 ]

เกลือโครเมียม(VI) ใช้สำหรับรักษาเนื้อไม้ ตัวอย่างเช่นโครเมียมคอปเปอร์อาร์เซเนต (CCA) ใช้ในการบำบัดไม้เพื่อป้องกันไม้จากเชื้อราที่ทำให้ผุพัง แมลงที่ทำลายไม้ รวมถึงปลวกและแมลงเจาะไม้ในทะเล[ 84 ]สูตรประกอบด้วยโครเมียมในรูปออกไซด์ CrO ระหว่าง 35.3% ถึง 65.5% ในสหรัฐอเมริกา มีการใช้สารละลาย CCA จำนวน 65,300 เมตริกตันในปี 1996 [ 84 ]

เกลือโครเมียม(III) โดยเฉพาะโครเมียมอะลัมและโครเมียม(III) ซัลเฟตถูกนำมาใช้ในการฟอกหนังโครเมียม (III) ช่วยทำให้หนังคงตัวโดยการเชื่อมโยงเส้นใยคอลลาเจน[ 85 ]หนังฟอกด้วยโครเมียมอาจมีโครเมียม 4–5% ซึ่งยึดติดกับโปรตีนอย่างแน่นหนา[ 43 ]แม้ว่ารูปแบบของโครเมียมที่ใช้ในการฟอกหนังจะไม่ใช่ชนิดเฮกซาวาเลนต์ที่เป็นพิษ แต่ก็ยังคงมีความสนใจในการจัดการโครเมียมในอุตสาหกรรมการฟอกหนัง การกู้คืนและการนำกลับมาใช้ใหม่ การรีไซเคิลโดยตรง/ทางอ้อม[ 86 ]และการฟอกหนังแบบ "ไร้โครเมียม" หรือ "ปราศจากโครเมียม" ถูกนำมาใช้เพื่อจัดการการใช้โครเมียมให้ดียิ่งขึ้น[ 87 ]

ความต้านทานความร้อนสูงและจุดหลอมเหลวสูงทำให้โครไมต์และโครเมียม(III) ออกไซด์เป็นวัสดุสำหรับงานทนไฟที่อุณหภูมิสูง เช่นเตาหลอมเหล็กเตาเผาปูนซีเมนต์ แม่พิมพ์สำหรับการเผาอิฐและทรายหล่อสำหรับการหล่อโลหะ ในการใช้งานเหล่านี้ วัสดุทนไฟจะทำจากส่วนผสมของโครไมต์และแมกนีไซต์ การใช้งานกำลังลดลงเนื่องจากข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมเนื่องจากความเป็นไปได้ของการเกิดโครเมียม(VI) [ 64 ] [ 88 ]

สารประกอบโครเมียมหลายชนิดถูกใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการไฮโดรคาร์บอน ตัวอย่างเช่นตัวเร่งปฏิกิริยาฟิลลิปส์ที่เตรียมจากโครเมียมออกไซด์ ถูกใช้ในการผลิตโพลีเอทิลีนประมาณ ครึ่งหนึ่งของโลก [ 89 ]ออกไซด์ผสม Fe-Cr ถูกใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาอุณหภูมิสูงสำหรับปฏิกิริยาการเปลี่ยนก๊าซน้ำ[ 90 ] [ 91 ]คอปเปอร์โครไมต์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชัน ที่มีประโยชน์ [ 92 ]

การใช้สารประกอบ

บทบาททางชีววิทยา

คุณค่าทางโภชนาการที่เป็นไปได้ของโครเมียม(III) ยังไม่ได้รับการพิสูจน์[ 102 ] [ 103 ]แม้ว่าโครเมียมจะถือเป็นธาตุติดตามและแร่ธาตุในอาหารแต่บทบาทที่คาดการณ์ไว้ในการทำงานของอินซูลินซึ่งเป็นฮอร์โมนที่ควบคุมการเผาผลาญและการเก็บรักษาคาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีนยังไม่ได้รับการพิสูจน์อย่างเพียงพอ[ 13 ] [ 14 ]กลไกการทำงานของมันในร่างกายยังไม่ชัดเจน ทำให้เกิดข้อสงสัยว่าโครเมียมมีบทบาททางชีวภาพในคนที่มีสุขภาพดีหรือไม่[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]

ในทางตรงกันข้ามโครเมียมเฮกซาวาเลนต์ (Cr(VI) หรือ Cr 6+ ) มีความเป็นพิษสูงและ ก่อ ให้เกิดการกลายพันธุ์[ 104 ]การบริโภคโครเมียม(VI) ในน้ำมีความเชื่อมโยงกับเนื้องอกในกระเพาะอาหาร และอาจทำให้เกิดโรคผิวหนังอักเสบจากการสัมผัสได้เช่น กัน [ 105 ]

ภาวะขาดโครเมียม ” ซึ่งเกี่ยวข้องกับการขาด Cr(III) ในร่างกาย หรืออาจเป็นสารประกอบบางอย่าง เช่นปัจจัยความทนทานต่อกลูโคสไม่ได้รับการยอมรับว่าเป็นภาวะทางการแพทย์ เนื่องจากไม่มีอาการ และคนที่มีสุขภาพดีไม่จำเป็นต้องเสริมโครเมียม[ 13 ] [ 14 ]การศึกษาบางชิ้นแนะนำว่าโครเมียม(III) ในรูปแบบที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพจะถูกขนส่งในร่างกายผ่านโอลิโกเปปไทด์ที่เรียกว่าสารจับโครเมียมที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (โครโมดูลิน) ซึ่งอาจมีบทบาทในเส้นทางการส่งสัญญาณของอินซูลิน[ 13 ] [ 106 ]

ปริมาณโครเมียมในอาหารทั่วไปโดยทั่วไปมีปริมาณต่ำ (1–13 ไมโครกรัมต่อหนึ่งหน่วยบริโภค) [ 13 ] [ 107 ]ปริมาณโครเมียมในอาหารมีความแตกต่างกันอย่างมาก เนื่องจากความแตกต่างของปริมาณแร่ธาตุในดิน ฤดูกาลเพาะปลูกพันธุ์ พืช และการปนเปื้อนระหว่างการแปรรูป[ 14 ] [ 107 ]โครเมียม (และนิกเกล ) จะซึมเข้าสู่อาหารที่ปรุงในภาชนะสแตนเลส โดยผลกระทบจะมากที่สุดเมื่อภาชนะยังใหม่ อาหารที่เป็นกรดที่ปรุงเป็นเวลานานหลายชั่วโมงจะยิ่งทำให้ผลกระทบนี้รุนแรงขึ้น[ 108 ] [ 109 ]

คำแนะนำด้านโภชนาการ

มีความเห็นไม่ตรงกันเกี่ยวกับสถานะของโครเมียมในฐานะสารอาหารที่จำเป็น หน่วยงานภาครัฐจากออสเตรเลีย นิวซีแลนด์ อินเดีย และญี่ปุ่นถือว่าโครเมียมเป็นสารอาหารที่จำเป็น[ 110 ] [ 111 ] [ 112 ]ในขณะที่สหรัฐอเมริกาและหน่วยงานความปลอดภัยด้านอาหารแห่งสหภาพยุโรปไม่ถือเช่นนั้น[ 13 ] [ 15 ]

สมาคมแพทยศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา(NAM) ได้ปรับปรุงค่าประมาณความต้องการเฉลี่ย (EARs) และปริมาณสารอาหารที่แนะนำต่อวัน (RDAs) สำหรับโครเมียมในปี 2544 เนื่องจากมีข้อมูลไม่เพียงพอที่จะกำหนดค่า EARs และ RDAs สำหรับโครเมียม ดังนั้นความต้องการจึงถูกอธิบายในรูปของค่าประมาณปริมาณที่เพียงพอ (AI) จากการประเมินในปี 2544 ปริมาณ AI ของโครเมียมสำหรับผู้หญิงอายุ 14-50 ปี คือ 25  ไมโครกรัมต่อวัน และสำหรับผู้หญิงอายุ 50 ปีขึ้นไป คือ 20  ไมโครกรัมต่อวัน ปริมาณ AI สำหรับหญิงตั้งครรภ์คือ 30  ไมโครกรัมต่อวัน และสำหรับผู้หญิงที่ให้นมบุตร ปริมาณ AI ที่กำหนดไว้คือ 45  ไมโครกรัมต่อวัน ปริมาณ AI สำหรับผู้ชายอายุ 14-50 ปี คือ 35  ไมโครกรัมต่อวัน และสำหรับผู้ชายอายุ 50 ปีขึ้นไป คือ 30  ไมโครกรัมต่อวัน สำหรับเด็กอายุ 1 ถึง 13 ปี ปริมาณสารอาหารที่แนะนำต่อวัน (AI) จะเพิ่มขึ้นตามอายุจาก 0.2  ไมโครกรัม/วัน เป็น 25  ไมโครกรัม/วัน[ 13 ]ในส่วนของความปลอดภัย NAM กำหนดระดับปริมาณสูงสุดที่ยอมรับได้ (UL) สำหรับวิตามินและแร่ธาตุเมื่อมีหลักฐานเพียงพอ ในกรณีของโครเมียม ยังไม่มีข้อมูลเพียงพอ ดังนั้นจึงยังไม่มีการกำหนด UL โดยรวมแล้ว EAR, RDA, AI และ UL เป็นพารามิเตอร์สำหรับระบบคำแนะนำด้านโภชนาการที่เรียกว่าปริมาณสารอาหารอ้างอิง (DRI) [ 113 ]

ออสเตรเลียและนิวซีแลนด์ถือว่าโครเมียมเป็นสารอาหารที่จำเป็น โดยมีปริมาณที่แนะนำต่อวัน (AI) อยู่ที่ 35  ไมโครกรัม/วันสำหรับผู้ชาย 25  ไมโครกรัม/วันสำหรับผู้หญิง 30  ไมโครกรัม/วันสำหรับหญิงตั้งครรภ์ และ 45  ไมโครกรัม/วันสำหรับหญิงที่ให้นมบุตร ยังไม่มีการกำหนดปริมาณสูงสุดที่อนุญาต (UL) เนื่องจากขาดข้อมูลที่เพียงพอ[ 110 ]อินเดียถือว่าโครเมียมเป็นสารอาหารที่จำเป็น โดยมีปริมาณที่แนะนำต่อวันสำหรับผู้ใหญ่อยู่ที่ 33  ไมโครกรัม/วัน[ 111 ]ญี่ปุ่นก็ถือว่าโครเมียมเป็นสารอาหารที่จำเป็นเช่นกัน โดยมีปริมาณที่แนะนำต่อวัน (AI) อยู่ที่ 10  ไมโครกรัม/วันสำหรับผู้ใหญ่ รวมทั้งหญิงตั้งครรภ์หรือให้นมบุตร ยังไม่มีการกำหนดปริมาณสูงสุดที่อนุญาต (UL) [ 112 ]

EFSA ไม่ถือว่าโครเมียมเป็นสารอาหารที่จำเป็น[ 15 ] [ 114 ] [ 115 ]

การติดฉลาก

สำหรับการติดฉลากอาหารและผลิตภัณฑ์เสริมอาหารในสหรัฐอเมริกา ปริมาณสารในหนึ่งหน่วยบริโภคจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของปริมาณที่แนะนำต่อวัน (%DV) สำหรับการติดฉลากโครเมียม 100% ของปริมาณที่แนะนำต่อวันคือ 120  ไมโครกรัม ตั้งแต่วันที่ 27  พฤษภาคม 2559 เปอร์เซ็นต์ของปริมาณที่แนะนำต่อวันได้รับการแก้ไขเป็น 35  ไมโครกรัม เพื่อให้ปริมาณการบริโภคโครเมียมสอดคล้องกับปริมาณสารอาหารที่แนะนำต่อวันอย่าง เป็นทางการ [ 116 ] [ 117 ]ตารางแสดงปริมาณสารอาหารที่แนะนำต่อวันสำหรับผู้ใหญ่ทั้งแบบเก่าและแบบใหม่ในสหรัฐอเมริกามีให้ดูได้ที่ปริมาณสารอาหารอ้างอิงต่อวัน

หลังจากการประเมินงานวิจัยเกี่ยวกับคุณค่าทางโภชนาการที่เป็นไปได้ของโครเมียม หน่วยงานความปลอดภัยด้านอาหารของยุโรปสรุปว่าไม่มีหลักฐานว่าโครเมียมในอาหารมีประโยชน์ต่อคนที่มีสุขภาพดี จึงปฏิเสธที่จะกำหนดคำแนะนำในการบริโภคโครเมียมในอาหารในยุโรป[ 15 ]

แหล่งอาหาร

ฐานข้อมูลองค์ประกอบอาหาร เช่น ฐานข้อมูลที่ดูแลโดยกระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกา ไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณโครเมียมในอาหาร[ 118 ]อาหารจากสัตว์และพืชหลากหลายชนิดมีโครเมียม[ 13 ] [ 113 ]ปริมาณต่อหนึ่งหน่วยบริโภคได้รับอิทธิพลจากปริมาณโครเมียมในดินที่ปลูกพืช อาหารที่เลี้ยงสัตว์ และวิธีการแปรรูป เนื่องจากโครเมียมจะถูกชะล้างเข้าไปในอาหารหากแปรรูปหรือปรุงอาหารในอุปกรณ์สแตนเลส[ 119 ]การศึกษาวิเคราะห์อาหารที่ดำเนินการในเม็กซิโกรายงานปริมาณโครเมียมที่บริโภคเฉลี่ยต่อวันอยู่ที่ 30 ไมโครกรัม[ 120 ]ประมาณ 31% ของผู้ใหญ่ในสหรัฐอเมริกาบริโภคผลิตภัณฑ์เสริมอาหารวิตามิน/แร่ธาตุรวม[ 121 ]ซึ่งมักมีโครเมียม 25 ถึง 60 ไมโครกรัม

อาหารเสริม

โครเมียมเป็นส่วนประกอบในสารอาหารทางหลอดเลือดดำทั้งหมด (TPN) เนื่องจากอาจเกิดภาวะขาดโครเมียมได้หลังจากให้อาหารทางหลอดเลือดดำเป็นเวลาหลายเดือนด้วย TPN ที่ปราศจากโครเมียม[ 122 ]นอกจากนี้ยังมีการเติมโครเมียมลงในผลิตภัณฑ์โภชนาการสำหรับทารกคลอดก่อนกำหนด[ 123 ]แม้ว่ากลไกการออกฤทธิ์และบทบาททางชีวภาพของโครเมียมจะยังไม่ชัดเจน แต่ในสหรัฐอเมริกา ผลิตภัณฑ์ที่มีโครเมียมจำหน่ายเป็นอาหารเสริมที่ไม่ต้องมีใบสั่งยาในปริมาณตั้งแต่ 50 ถึง 1,000 ไมโครกรัม โครเมียมในปริมาณที่ต่ำกว่ามักถูกผสมลงในวิตามินรวม/แร่ธาตุเสริมที่ผู้ใหญ่ในสหรัฐอเมริกาประมาณ 31% บริโภค[ 121 ]สารประกอบทางเคมีที่ใช้ในอาหารเสริม ได้แก่ โครเมียมคลอไรด์ โครเมียมซิเตรตโครเมียม(III) พิโคลิเนตโครเมียม(III) โพลีนิโคติเนตและองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ[ 13 ]ประโยชน์ของอาหารเสริมยังไม่ได้รับการพิสูจน์[ 13 ] [ 124 ]

การเริ่มต้นการวิจัยเกี่ยวกับกลูโคส

แนวคิดเรื่องโครเมียมในฐานะตัวควบคุมศักยภาพของการเผาผลาญกลูโคสเริ่มต้นขึ้นในช่วงทศวรรษ 1950 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ทำการทดลองหลายชุดโดยควบคุมอาหารของหนู[ 125 ]ผู้ทำการทดลองให้หนูกินอาหารที่ขาดโครเมียม และพบว่าหนูไม่สามารถตอบสนองต่อระดับน้ำตาลในเลือดที่เพิ่มขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อให้ ยีสต์บริวเวอร์ ที่มีโครเมียมสูง ในอาหาร หนูจึงสามารถเผาผลาญกลูโคสได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นหลักฐานว่าโครเมียมอาจมีบทบาทในการจัดการกลูโคส[ 125 ]

การกล่าวอ้างด้านสุขภาพที่ได้รับการอนุมัติและไม่ได้รับการอนุมัติ

ในปี 2548 องค์การอาหารและยาของสหรัฐอเมริกาได้อนุมัติข้อกล่าวอ้างด้านสุขภาพที่มีคุณสมบัติเหมาะสมสำหรับโครเมียมพิโคลิเนต โดยมีข้อกำหนดเกี่ยวกับข้อความบนฉลากที่เฉพาะเจาะจง:

"การศึกษาขนาดเล็กชิ้นหนึ่งชี้ให้เห็นว่า โครเมียมพิโคลิเนตอาจช่วยลดความเสี่ยงต่อภาวะดื้อต่ออินซูลิน และด้วยเหตุนี้จึงอาจช่วยลดความเสี่ยงต่อ โรคเบาหวานชนิดที่ 2 ได้ อย่างไรก็ตาม องค์การอาหารและยา (FDA) สรุปว่า ความสัมพันธ์ระหว่างโครเมียมพิโคลิเนตกับภาวะดื้อต่ออินซูลินหรือ โรคเบาหวานชนิดที่ 2 นั้นยังไม่แน่นอนอย่างยิ่ง"

ในส่วนอื่นๆ ของคำร้อง FDA ปฏิเสธข้ออ้างเกี่ยวกับโครเมียมพิโคลิเนตและโรคหัวใจและหลอดเลือด โรคจอประสาทตา หรือโรคไตที่เกิดจากระดับน้ำตาลในเลือดสูงผิดปกติ[ 126 ]ณ เดือนมีนาคม พ.ศ. 2567 คำตัดสินเกี่ยวกับโครเมียมนี้ยังคงมีผลบังคับใช้[ 127 ]

ในปี 2553 โครเมียม(III) พิโคลิเนตได้รับการอนุมัติจากกระทรวงสาธารณสุขแคนาดาให้ใช้ในผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร ข้อความบนฉลากที่ได้รับการอนุมัติ ได้แก่ ปัจจัยในการรักษาสุขภาพที่ดี สนับสนุนการเผาผลาญกลูโคสที่ดีต่อสุขภาพ ช่วยให้ร่างกายเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต และช่วยให้ร่างกายเผาผลาญไขมัน[ 128 ]หน่วยงานความปลอดภัยด้านอาหารแห่งยุโรปอนุมัติข้อกล่าวอ้างในปี 2553 ว่าโครเมียมมีส่วนช่วยในการเผาผลาญสารอาหารหลักตามปกติและการรักษาระดับน้ำตาลในเลือดให้เป็นปกติ แต่ปฏิเสธข้อกล่าวอ้างเกี่ยวกับการรักษาหรือการบรรลุน้ำหนักตัวปกติ หรือการลดความเหนื่อยล้า[ 129 ]

อย่างไรก็ตาม ในการประเมินการศึกษาใหม่ในปี 2014 เพื่อพิจารณาว่าสามารถกำหนดค่าปริมาณอ้างอิงอาหารสำหรับโครเมียมได้หรือไม่ EFSA ระบุว่า: [ 15 ]

"คณะผู้เชี่ยวชาญสรุปว่า ไม่สามารถกำหนดปริมาณความต้องการเฉลี่ยและปริมาณอ้างอิงสำหรับประชากรที่ต้องการบริโภคโครเมียมเพื่อการทำงานของร่างกายได้ "
"คณะกรรมการพิจารณาแล้วว่า ไม่มีหลักฐานใดแสดงให้เห็นถึงผลดีจากการบริโภคโครเมียมในผู้ที่มีสุขภาพดี คณะกรรมการจึงสรุปว่า การกำหนดปริมาณการบริโภคที่เหมาะสมของโครเมียมจึงไม่เหมาะสมเช่นกัน"

โรคเบาหวาน

จากหลักฐานที่แสดงว่าการขาดโครเมียมทำให้เกิดปัญหาในการจัดการกลูโคสในบริบทของผลิตภัณฑ์โภชนาการทางหลอดเลือดดำที่ปรุงขึ้นโดยปราศจากโครเมียม[ 122 ]ความสนใจในการวิจัยจึงหันไปที่ว่าการเสริมโครเมียมจะเป็นประโยชน์ต่อผู้ที่เป็น โรคเบาหวานประเภท 2 แต่ไม่ขาดโครเมียมหรือไม่ เมื่อพิจารณาผลลัพธ์จากการวิเคราะห์เมตา 4 ครั้ง พบว่าครั้งหนึ่งรายงานว่า ระดับ กลูโคสในพลาสมา ขณะอดอาหารลดลงอย่าง มีนัยสำคัญทางสถิติ และมีแนวโน้มที่ระดับฮีโมโกลบิน A1C ลดลงเล็กน้อยแต่ไม่มีนัยสำคัญทางสถิติ[ 130 ]ครั้งที่สองรายงานเช่นเดียวกัน[ 131 ]ครั้งที่สามรายงานว่าทั้งสองค่าลดลงอย่างมีนัยสำคัญ[ 132 ]ในขณะที่ครั้งที่สี่รายงานว่าไม่มีประโยชน์ใดๆ[ 133 ]บทความวิจารณ์ที่ตีพิมพ์ในปี 2016 ระบุการทดลองทางคลินิกแบบสุ่ม 53 รายการที่รวมอยู่ใน การวิเคราะห์เมตาอย่างน้อย 6 ครั้ง สรุปได้ว่า แม้ว่าระดับน้ำตาลในเลือดขณะอดอาหารและ/หรือ HbA1C อาจลดลงเล็กน้อยจนมีนัยสำคัญทางสถิติในการวิเคราะห์เมตาบางส่วน แต่การทดลองเพียงไม่กี่ครั้งเท่านั้นที่ลดลงมากพอที่จะคาดหวังว่าจะมีความเกี่ยวข้องกับผลลัพธ์ทางคลินิก[ 134 ]

น้ำหนักตัว

การทบทวนอย่างเป็นระบบสองครั้งได้พิจารณาอาหารเสริมโครเมียมเป็นวิธีการจัดการน้ำหนักตัวในผู้ที่มีน้ำหนักเกินและเป็นโรคอ้วน การทบทวนครั้งหนึ่งซึ่งจำกัดเฉพาะโครเมียมพิโคลิเนตซึ่งเป็นส่วนประกอบของอาหารเสริมทั่วไป รายงานว่ามีการลดน้ำหนักอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ −1.1  กก. (2.4  ปอนด์) ในการทดลองที่นานกว่า 12 สัปดาห์[ 135 ]การทบทวนอีกครั้งหนึ่งรวมสารประกอบโครเมียมทั้งหมดและรายงานว่ามีการเปลี่ยนแปลงน้ำหนักอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ −0.50 กก. (  1.1  ปอนด์) [ 136 ]การเปลี่ยนแปลงเปอร์เซ็นต์ไขมันในร่างกายไม่ถึงระดับนัยสำคัญทางสถิติ ผู้เขียนของการทบทวนทั้งสองพิจารณาว่าความสำคัญทางคลินิกของการลดน้ำหนักเพียงเล็กน้อยนี้ไม่แน่นอน/ไม่น่าเชื่อถือ [ 135 ] [ 136 ]หน่วยงานความปลอดภัยด้านอาหารแห่งยุโรปได้ทบทวนวรรณกรรมและสรุปว่ามีหลักฐานไม่เพียงพอที่จะสนับสนุนข้อกล่าวอ้าง[ 15 ]

กีฬา

โครเมียมได้รับการส่งเสริมให้เป็นอาหารเสริมเพิ่มสมรรถภาพทางการกีฬา โดยอิงตามทฤษฎีที่ว่ามันช่วยเสริมฤทธิ์ของอินซูลิน ซึ่งคาดว่าจะส่งผลให้มวลกล้ามเนื้อเพิ่มขึ้น และการฟื้นตัวของไกลโคเจนที่สะสมไว้เร็วขึ้นในช่วงพักฟื้นหลังออกกำลังกาย[ 124 ] [ 137 ] [ 138 ]การทบทวนการทดลองทางคลินิกรายงานว่าการเสริมโครเมียมไม่ได้ช่วยปรับปรุงสมรรถภาพในการออกกำลังกายหรือเพิ่มความแข็งแรงของกล้ามเนื้อ[ 139 ]คณะกรรมการโอลิมปิกสากลได้ทบทวนอาหารเสริมสำหรับนักกีฬาระดับสูงในปี 2018 และสรุปว่าไม่จำเป็นต้องเพิ่มปริมาณโครเมียมสำหรับนักกีฬา และไม่มีหลักฐานสนับสนุนข้ออ้างเกี่ยวกับการลดไขมันในร่างกาย[ 140 ]

ปลาน้ำจืด

มาตรฐานน้ำชลประทานสำหรับโครเมียมคือ 0.1  มก./ลิตร แต่แม่น้ำบางสายในบังกลาเทศมีปริมาณมากกว่านั้นถึงห้าเท่า มาตรฐานสำหรับปลาที่ใช้บริโภคของมนุษย์คือน้อยกว่า 1  มก./กก. แต่ตัวอย่างที่ทดสอบหลายตัวอย่างมีปริมาณมากกว่านั้นถึงห้าเท่า[ 141 ]โครเมียม โดยเฉพาะโครเมียมเฮกซาวาเลนต์ มีความเป็นพิษสูงต่อปลา เนื่องจากดูดซึมผ่านเหงือกได้ง่าย เข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิตได้ง่าย ข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ และสะสมในห่วงโซ่อาหาร ในทางตรงกันข้าม ความเป็นพิษของโครเมียมไตรวาเลนต์นั้นต่ำมาก เนื่องจากเยื่อหุ้มเซลล์ซึมผ่านได้ยากและมีการสะสมทางชีวภาพน้อย[ 142 ]

การสัมผัสโครเมียม(VI) ทั้งแบบเฉียบพลันและเรื้อรังส่งผลต่อพฤติกรรม สรีรวิทยา การสืบพันธุ์ และการอยู่รอดของปลา มีรายงานว่าปลาจะเคลื่อนไหวมากเกินไปและว่ายน้ำผิดปกติในสภาพแวดล้อมที่ปนเปื้อน การฟักไข่และการอยู่รอดของลูกปลาได้รับผลกระทบ ในปลาโตเต็มวัยมีรายงานความเสียหายทางพยาธิวิทยาของตับ ไต กล้ามเนื้อ ลำไส้ และเหงือก กลไกต่างๆ ได้แก่ ความเสียหายของยีนที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์และการหยุดชะงักของการทำงานของเอนไซม์[ 142 ]

มีหลักฐานว่าปลาอาจไม่ต้องการโครเมียม แต่ได้รับประโยชน์จากปริมาณที่วัดได้ในอาหาร ในการศึกษาหนึ่งพบว่าปลาวัยอ่อนมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นเมื่อกินอาหารที่ไม่มีโครเมียม แต่การเติม โครเมียม 500 ไมโครกรัมในรูปของโครเมียมคลอไรด์หรือสารเสริมชนิดอื่น ๆ ต่อกิโลกรัมของอาหาร (น้ำหนักแห้ง) ทำให้น้ำหนักเพิ่มขึ้นมากขึ้น เมื่อเติม 2,000  ไมโครกรัมต่อกิโลกรัม น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นก็ไม่ดีขึ้นกว่าการกินอาหารที่ไม่มีโครเมียม และยังพบว่ามีการแตกหักของสายดีเอ็นเอเพิ่มขึ้นอีกด้วย[ 143 ]

ข้อควรระวัง

สารประกอบโครเมียม(III) ที่ไม่ละลายน้ำและโลหะโครเมียมไม่ถือว่าเป็นอันตรายต่อสุขภาพ ในขณะที่ความเป็นพิษและคุณสมบัติก่อมะเร็งของโครเมียม(VI) เป็นที่ทราบกันมานานแล้ว[ 144 ]เนื่องจาก กลไก การขนส่ง ที่เฉพาะ เจาะจง โครเมียม(III) จึงเข้าสู่เซลล์ได้ในปริมาณจำกัดเท่านั้น ความเป็นพิษเฉียบพลันจากการรับประทานมีช่วงระหว่าง 50 ถึง 150  มก./กก. [ 145 ]การทบทวนในปี 2008 ชี้ให้เห็นว่าการดูดซึมโครเมียม(III) ในระดับปานกลางผ่านอาหารเสริมไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อความเป็นพิษทางพันธุกรรม[ 146 ]ในสหรัฐอเมริกาสำนักงานบริหารความปลอดภัยและสุขภาพในการ ทำงาน (OSHA) ได้กำหนดขีดจำกัดการสัมผัสที่อนุญาต ในอากาศ (PEL) ในสถานที่ทำงานเป็นค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักตามเวลา (TWA) ที่ 1  มก./ ลบ.ม.สถาบันแห่งชาติเพื่อความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงาน (NIOSH) ได้กำหนดขีดจำกัดการสัมผัสที่แนะนำ (REL) ที่ 0.5  มก./ลบ.ม. ค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักตามเวลาค่า IDLH ( อันตรายต่อชีวิตและสุขภาพทันที) คือ 250 มก .  / ตร.ม. [ 147 ]

ความเป็นพิษของโครเมียม(VI)

ความเป็นพิษเฉียบพลัน จากการรับประทานโครเมียม(VI)อยู่ในช่วง 1.5 ถึง 3.3 มก./กก. [ 145 ]ในร่างกาย โครเมียม(VI) จะถูกลดลงด้วยกลไกหลายอย่างไปเป็นโครเมียม(III) ที่มีอยู่แล้วในเลือดก่อนที่จะเข้าสู่เซลล์ โครเมียม(III) จะถูกขับออกจากร่างกาย ในขณะที่ไอออนโครเมตจะถูกถ่ายโอนเข้าสู่เซลล์ด้วยกลไกการขนส่ง ซึ่งไอออนซัลเฟตและฟอสเฟต ก็ เข้าสู่เซลล์ด้วยเช่นกัน ความเป็นพิษเฉียบพลันของโครเมียม(VI) เกิดจาก คุณสมบัติ ในการออกซิไดซ์ ที่รุนแรง หลังจากที่เข้าสู่กระแสเลือดแล้ว มันจะทำลายไต ตับ และเซลล์เม็ดเลือดผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชัน ส่งผลให้เกิด ภาวะเม็ดเลือด แดง แตกไตวายและตับวาย การฟอกไตอย่างรุนแรงสามารถรักษาได้[ 148 ] 

เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าฝุ่นโครเมตมีฤทธิ์ก่อมะเร็ง และในปี 1890 มีการตีพิมพ์ครั้งแรกที่อธิบายถึงความเสี่ยงมะเร็งที่เพิ่มขึ้นของคนงานในบริษัทผลิตสีย้อมโครเมต[ 149 ] [ 150 ]มีการเสนอสามกลไกเพื่ออธิบายความเป็นพิษต่อพันธุกรรมของโครเมียม(VI) กลไกแรกประกอบด้วยอนุมูลไฮดรอกซิลที่ มีปฏิกิริยาสูง และอนุมูลที่มีปฏิกิริยาอื่นๆ ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการลดโครเมียม(VI) เป็นโครเมียม(III) กระบวนการที่สองประกอบด้วยการจับโดยตรงของโครเมียม(V) ที่ผลิตขึ้นจากการลดในเซลล์ และสารประกอบโครเมียม(IV) กับDNAกลไกสุดท้ายระบุว่าความเป็นพิษต่อพันธุกรรมเกิดจากการจับกับ DNA ของผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการลดโครเมียม(III) [ 151 ] [ 152 ]

เกลือโครเมียม (โครเมต) ยังเป็นสาเหตุของอาการแพ้ในบางคน โครเมตมักใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น ผลิตภัณฑ์หนัง สี ซีเมนต์ ปูน และสารป้องกันการกัดกร่อน การสัมผัสกับผลิตภัณฑ์ที่มีโครเมตอาจทำให้เกิดโรคผิวหนังอักเสบจากการสัมผัสและโรคผิวหนังอักเสบจากการระคายเคือง ส่งผลให้เกิดแผลที่ผิวหนัง ซึ่งบางครั้งเรียกว่า "แผลโครม" สภาวะนี้มักพบในคนงานที่สัมผัสกับสารละลายโครเมตเข้มข้นในโรงงานชุบโลหะด้วยไฟฟ้า โรงงานฟอกหนัง และโรงงานผลิตโครเมียม[ 153 ] [ 154 ]

ประเด็นด้านสิ่งแวดล้อม

เนื่องจากมีการใช้สารประกอบโครเมียมในสีย้อมสีและสารฟอกหนังสารประกอบ เหล่านี้จึงมักพบในดินและน้ำใต้ดินในพื้นที่อุตสาหกรรมที่ยังดำเนินการอยู่และที่ถูกทิ้งร้าง ซึ่งจำเป็นต้องมี การทำความสะอาด และฟื้นฟูสิ่งแวดล้อมสี รองพื้นที่มีโครเมียมเฮกซาวา เลนต์ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในงานตกแต่งสีรถยนต์และอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ[ 155 ]

ในปี 2010 กลุ่ม Environmental Working Groupได้ศึกษาน้ำดื่มใน 35 เมืองของอเมริกาในการศึกษาระดับประเทศครั้งแรก การศึกษานี้พบโครเมียมเฮกซาวาเลนต์ที่วัดได้ในน้ำประปาของ 31 เมืองที่สุ่มตัวอย่าง โดยเมืองนอร์แมน รัฐโอคลาโฮมาอยู่ในอันดับต้น ๆ และมี 25 เมืองที่มีระดับเกินขีดจำกัดที่เสนอโดยรัฐแคลิฟอร์เนีย[ 156 ]

โครเมียมเฮกซาวาเลนต์ซึ่งเป็นพิษมากกว่าสามารถถูกลดลงเป็นสถานะออกซิเดชันไตรวาเลนต์ที่ละลายน้ำได้น้อยกว่าในดินโดยสารอินทรีย์ เหล็กเฟอร์รัส ซัลไฟด์ และสารลดอื่นๆ โดยอัตราการลดลงดังกล่าวจะเร็วขึ้นภายใต้สภาวะที่เป็นกรดมากกว่าภายใต้สภาวะที่เป็นด่าง ในทางตรงกันข้าม โครเมียมไตรวาเลนต์สามารถถูกออกซิไดซ์เป็นโครเมียมเฮกซาวาเลนต์ในดินโดยแมงกานีสออกไซด์ เช่น สารประกอบ Mn(III) และ Mn(IV) เนื่องจากความสามารถในการละลายและความเป็นพิษของโครเมียม(VI) มากกว่าของโครเมียม(III) การแปลงออกซิเดชัน-รีดักชันระหว่างสถานะออกซิเดชันทั้งสองจึงมีผลต่อการเคลื่อนที่และการดูดซึมของโครเมียมในดิน น้ำบาดาล และพืช[ 157 ]

หมายเหตุ

  1. จุดหลอมเหลว/จุดเดือดของโลหะทรานซิชันมักจะสูงกว่าเมื่อเทียบกับโลหะอัลคาไล โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ และอโลหะ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมช่วงของธาตุที่เปรียบเทียบกับโครเมียมจึงแตกต่างกันไปในแต่ละการเปรียบเทียบ
  2. สถานะออกซิเดชันที่พบได้บ่อยที่สุดของโครเมียมแสดงด้วยตัวหนา คอลัมน์ด้านขวาแสดงสารประกอบที่เป็นตัวแทนของแต่ละสถานะออกซิเดชัน
  3. พลอยคอรันดัมสีใดๆ (ยกเว้นสีแดง) เรียกว่าแซฟไฟร์ หากพลอยคอรันดัมเป็นสีแดง จะเรียกว่าทับทิม แซฟไฟร์ไม่จำเป็นต้องเป็นผลึกคอรันดัมสีน้ำเงินเสมอไป เพราะแซฟไฟร์อาจมีสีอื่นๆ เช่น สีเหลืองและสีม่วงได้
  4. เมื่อ Cr 3+แทนที่Al 3+ในคอรันดัม (อะลูมิเนียมออกไซด์, Al₂O₃ เกิด เป็นไพลินสีชมพูหรือทับทิมขึ้นอยู่กับปริมาณของโครเมียม

บรรณานุกรมทั่วไป

  • กรณีศึกษาของ ATSDR ในด้านเวชศาสตร์สิ่งแวดล้อม: พิษจากโครเมียมกระทรวงสาธารณสุขและบริการมนุษย์แห่งสหรัฐอเมริกา
  • เอกสารวิจัยของ IARC เรื่อง "โครเมียมและสารประกอบโครเมียม"
  • มันคือธาตุ – ธาตุโครเมียม
  • คู่มือเมอร์ค – ภาวะขาดแร่ธาตุและภาวะเป็นพิษจากแร่ธาตุ
  • สถาบันแห่งชาติเพื่อความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงาน – หน้าโครเมียม
  • โครเมียมในตารางธาตุในรูปแบบวิดีโอ (มหาวิทยาลัยนอตติงแฮม)
  • “โครเมียม”  .สารานุกรมบริแทนนิกา . ฉบับที่ 6 ( ฉบับที่ 11). 1911. หน้า 296–298 . 
  • usgs.gov (ข้อมูลสรุปสินค้าโภคภัณฑ์แร่ ปี 2025): โครเมียม

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

โครเมียม เป็น ธาตุทางเคมี มี สัญลักษณ์ Cr และ เลขอะตอม 24 เป็นธาตุแรกใน หมู่ 6 เป็น โลหะทราน ซิชันสี เทาอมเหล็ก มันวาวแข็ง และเปราะ [ 10 ]

อะตอม

โครเมียมในสถานะก๊าซมี โครงสร้างอิเล็กตรอน ในสถานะพื้นฐานเป็น [ Ar ] 3d 5 4s 1 .

จำนวนมาก

โครเมียมเป็นธาตุที่แข็งที่สุดเป็นอันดับสามรองจาก คาร์บอน ( เพชร ) และ โบรอน ความแข็งตามมาตราโมห์ส อยู่ที่ 8.

ไอโซโทป

โครเมียมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติประกอบด้วย ไอโซโทป เสถียร 4 ชนิด ได้แก่ 50Cr , 52Cr , 53Cr และ 54Cr โดย 52Cr เป็นไอโซโทปที่มีปริมาณมากที่สุด (83.