クロム：必須微量元素、特性、実用的応用

クロムはミネラルです。人体の健康にごく少量のクロムが必要であるため、「必須微量元素」と呼ばれます。クロムには2つの形態があります。三価クロムは食品とサプリメントに含まれ、人体に安全です。もう一方の六価クロムは既知の毒素で、皮膚障害と肺がんを引き起こす可能性があります。ここでは三価クロムのみを扱います。

クロムはクロム欠乏症に使用されます。糖尿病、高コレステロール、嚢胞を伴う卵巣肥大を引き起こすホルモン障害（多嚢胞性卵巣症候群、PCOS）など多くの症状にも用いられますが、これらの用途を支持する確かな科学的根拠はありません。本記事では金属としてのクロム、その特性と用途について議論します。

クロム金属とは？

クロムは記号Cr、原子番号24の化学元素です。第6族の第一元素です。鋼灰色、光沢があり、硬く、脆い遷移金属です。クロムはステンレス鋼の主要添加元素で、耐食性を付与します。

クロムは鏡面仕上げに研磨でき、変色に強い金属としても評価されています。研磨クロムは可視スペクトルのほぼ70%、赤外線のほぼ90%を反射します。

クロム金属は高い耐食性と硬度で評価されています。鋼生産における重要な発展は、金属クロムを添加してステンレス鋼を形成することで、鋼を耐食性と変色防止に高められることの発見でした。ステンレス鋼とクロムメッキは商業用途の85%を占めます。

クロムの工業生産はクロム鉄鉱石（主にFeCr₂O₄）からフェロクロム（鉄-クロム合金）へ、アルミノサーミックまたはシリコサーミック反応を経て行われます。

フェロクロムはステンレス鋼などの合金製造に使用されます。純粋なクロム金属は別プロセスで製造されます：クロム鉄鉱を焙焼・浸出して鉄から分離し、炭素で還元、さらにアルミニウムで還元します。

族	6	融点	1907℃、3465°F、2180 K
周期	4	沸点	2671℃、4840°F、2944 K
ブロック	d	密度 (g/cm³)	7.15
原子番号	24	相対原子質量	51.996
20℃での状態	固体	主要同位体	⁵²Cr
電子配置	[Ar] 3d⁵4s¹	CAS番号	7440-47-3

クロムの発見者

クロムはフランスの化学者ニコラ・ルイ・ヴォークランによって発見され（1797年）、1年後に金属として単離されました。多色の化合物を形成することから命名されました。彼はクロコ鉱を塩酸（HCl）と混ぜて三酸化クロム（CrO₃）を生成しました。

クロム単離法はまだ存在しないと考えていましたが、1798年にクロム酸化物を木炭炉で加熱するだけで金属クロムが得られることを嬉しい驚きとして発見しました。今日、クロムは主にクロム鉄鉱（FeCr₂O₄）をアルミニウムまたはシリコンの存在下で加熱することで得られます。

クロムの特性

クロムは光沢があり、脆く、硬い金属です。色は銀灰色で高度に研磨可能です。空気中で変色せず、加熱すると燃えて緑色の酸化クロム(III)を形成します。クロムは酸素中で不安定で、即座に酸素を通さない薄い酸化物層を生成し、下地の金属を保護します。

クロムの融点は1857±20℃、沸点2672℃、比重7.18〜7.20（20℃）、価数は通常2、3、6です。金属は高い研磨性を持つ光沢のある鋼灰色です。硬く耐食性があります。

クロムは高融点、安定した結晶構造、中程度の熱膨張を持ちます。すべてのクロム化合物は有色です。クロム化合物は有毒です。

クロム金属は記号Cr、原子番号24の化学元素です。第6族の第一元素です。クロムはかなり活性な金属です。水とは反応しませんが、ほとんどの酸と反応します。室温で酸素と結合して酸化クロム(III)（Cr₂O₃）を形成します。酸化クロムは金属表面に薄い層を形成し、さらなる腐食から保護します。

クロムの精製

クロム（Cr）は輝きがあり、硬く、難融性の金属で、1,857℃（3,375°F）で融解し、2,672℃（4,842°F）で沸騰します。純粋な状態では通常の腐食に強く、他の金属の電気メッキ保護被膜として応用されます。非酸化性鉱酸には溶解しますが、王水や硝酸では不動態化するため溶解しません。

クロムとクロム豊富な合金は室温で脆いため、用途が限られます。最大の消費は鉄への合金添加です。10〜26%の量で、クロムは鋼に耐食性を付与し、焼入れ性、耐摩耗性、高温強度の改善にも使用されます。

鉱物クロム鉄鉱として、クロムは耐火材料として広く使用されます。他のクロム化学物質は顔料と鞣し剤として使用されます。

クロムの用途

青みを帯びた硬い銀色金属。クロムは鋼の硬化、ステンレス鋼（錆びないためそう命名）の製造、いくつかの合金の生産に使用されます。

クロムメッキは鋼に鏡面仕上げを与えるのに使用できます。クロムメッキされた自動車とトラックの部品（バンパーなど）はかつて非常に一般的でした。プラスチックへのクロムメッキも可能で、バスルーム金具によく使用されます。

全皮革の約90%がクロムで鞣されています。しかし廃液が有毒なため代替案が研究されています。クロム化合物は工業触媒と顔料（鮮やかな緑、黄、赤、オレンジ色）として使用されます。ルビーの赤色はクロム由来で、クロム処理されたガラスはエメラルドグリーンになります。

クロム元素とその用途

クロム元素には多くの異なる用途があります。いくつかを紹介：

• フッ化クロム(III) (CrF₃)：羊毛織物の印刷、染色、防虫
• 酸化クロム(III) (Cr₂O₃)：塗料、アスファルト屋根材、セラミック材料の緑色顔料（着色剤）；耐火レンガ；研磨剤
• 硫酸クロム(III) (Cr₂(SO₄)₃)：塗料、セラミック、釉薬、ワニス、インキの緑色顔料；クロムメッキ
• ホウ化クロム (CrB)：耐火物；高温電気伝導体
• 二酸化クロム (CrO₂)：磁気テープ用被覆（「クロム」テープ）
• ヘキサカルボニルクロム (Cr(CO)₆)：触媒；ガソリン添加剤

よくある質問

クロム金属は何に使われる？

青みを帯びた硬い銀色金属。クロムは鋼を硬化し、ステンレス鋼（錆びないためそう命名）を製造し、いくつかの合金を生産するのに使用されます。クロムメッキは鋼に鏡面仕上げを与えるのに使用できます。

クロムは安い金属？

光沢元素としてクロムはほぼ無敵です：安価で、電気メッキが容易、腐食せず、もちろん非常に光沢があります。銀も光沢がありますが、すぐに変色します。

クロム金属はどれくらい強い？

モース硬度8.5の評価で、クロムは地球上で最も硬い金属です（チタンのわずか6を大きく上回ります）。

クロムは有毒な金属？

純粋な金属としてのクロムには有害作用はありません。わずかな毒性効果は、非常に大量に存在する場合の三価クロムに帰属されます。急性・慢性毒性は主に六価化合物によって引き起こされます。

クロムは人間に有毒？

ヒト研究で、吸入された六価クロム(VI)がヒト発がん物質であり、肺がんリスクを増加させることが明確に確立されています。動物研究では六価クロム(VI)が吸入曝露で肺腫瘍を引き起こすことが示されています。

クロムは良い金属？

ステンレス鋼とクロムメッキ（クロムによる電気メッキ）が合わせて商業用途の85%を占めます。クロムは高度に研磨可能で変色に強い金属としても高く評価されています。

クロムは天然か合成か？

地球の地殻の化合物中に天然に存在します。しかし、汚染された飲料水中の高濃度クロム摂取や、加熱された元素のヒューム吸入は潰瘍、がん、その他健康問題を引き起こす可能性があります。

クロムの5つの用途は？

化学工業でのクロム用途。主に電気メッキ、鞣し、印刷・染色、医薬、燃料、触媒、酸化剤、マッチ、金属腐食防止剤に使用されます。同時に、金属クロムは最も重要な電気メッキ金属の一つになりました。

クロムは鍛造できる？

純粋なクロム（多くの他の非鉄系金属と同様）は加工硬化します。これにより鍛造には不向きで、結果として得られる刃物は非常に脆くなります。

クロムの悪い点は？

六価クロム(VI)が最も危険な形態で、アレルギー反応、皮膚発疹、鼻の刺激、鼻血、潰瘍、免疫系弱体化、遺伝物質変異、腎臓・肝臓障害、さらには死に至る健康問題を引き起こす可能性があります。

クロムの錆は有毒？

実は、グラムあたりの基準では、クロムは他の金属と比較して特に有毒とは見なされません。経口摂取でも同様です。

ステンレス鋼のクロムは有毒？

毒性学研究では、ニッケルとクロムの経口投与が皮膚炎などの皮膚有害反応を引き起こすことが示されています。食品調理時のステンレス鋼調理器具からの溶出など、追加の食事性供給源は十分に特性把握されていません。

クロムは耐食性？

クロムも同様に腐食しますが、その酸化物Cr₂O₃が硬い表面層を形成し、酸素が鉄と反応するのを防ぎます。建設用などより耐食性の高いステンレス鋼にはモリブデンとクロムが含まれます。

なぜクロムは錆を防ぐ？

クロムが鉄より先に酸素と結合し、酸化クロム層を形成します。この層は非常に耐食性が高く、錆の形成を防ぎ、下地の金属を保護します。

クロムはどんな金属？

クロム（Cr）、周期表第6族（VIb）の化学元素、高度に研磨可能な硬い鋼灰色金属で、合金に使用され強度と耐食性を高めます。

クロムは良い電気伝導体？

クロム。決して優れた電気伝導体ではありませんが、この分野での用途があります。ホウ化クロム(CrB)は高温電気伝導体として使用されます。この金属には他にも多くの用途があります。

クロムはどう作る？

純粋なクロムは、アルミニウムによるCr₂O₃の熱還元、または三価クロム溶液の電気分解によって生産されます。アルミノサーミックプロセスは微細鉱石、ソーダ、石灰を空気中で1,100℃（2,000°F）で焙焼することから始まります。

なぜクロムがステンレス鋼に使われる？

クロムはステンレス鋼製造で不可欠です。ほとんどのステンレス鋼は約18%のクロムを含み、これが鋼を硬化・強靭化し、特に高温での耐食性を高めます。クロム含有顔料は様々な美容製品に使用されています。

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