Cromo
El cromo es un material que se asocia con el vocablo “cromado”. De inmediato evocamos imágenes de rines de auto, molduras e incluso las defensas de vehículos de lujo. También, en películas de cine, identificamos al cromo presente en aguas domésticas que provocan efectos cancerígenos en la población. Así que, ¿quién es este antagónico elemento con importantes aplicaciones en la industria de los aceros que, por otro lado, cuando está disuelto en aguas residuales constituye un gran riesgo tanto para la salud del ser humano como al medio ambiente?
Con número atómico 24, el cromo es el primer elemento del Grupo 6 en la Tabla Periódica, tiene peso atómico de 51.996 y una densidad de 7.19 gramos por centímetro cúbico.
Fue descubierto por el químico francés Nicolas Louis Vauquelin en 1797 a partir de una muestra del mineral crocoite (cromato de plomo). Vauquelin hizo reaccionar trióxido de cromo Cr2O3 con carbón vegetal –carbón-, lo que produjo cristales de cromo en forma de aguja. Ciertas civilizaciones utilizaron compuestos de cromo durante miles de años, aunque los productos del cromo en forma más refinada se inventaron hasta el siglo XVIII. La dinastía Qin de China usó óxido de cromo en sus armas. Aunque no está claro si buscaron el color de los compuestos o las propiedades, el metal sí protegió las armas de la corrosión.
El nombre del elemento proviene de la palabra griega chroma, que se traduce como “color”. El nombre “cromo” fue propuesto por los químicos franceses Antoine Francis de Fourcoy y René-Just Haüy. Esta denominación refleja la naturaleza colorida de los compuestos de cromo y la popularidad de sus pigmentos, que se pueden encontrar en amarillo, naranja, verde, morado y negro. De aquí se deriva su utilización para preparar pigmentos -amarillo, rojo y verde-, color verde vidrio, rojo rubíes y esmeraldas verdes; en algunos procesos de curtido, como revestimiento metálico decorativo y protector y como catalizador.
El nombre del elemento proviene de la palabra griega chroma, que se traduce como “color”
Como metal resulta duro, brillante y es de color gris acero. Puede pulirse excepcionalmente. Como muchos metales de transición, tiene un alto punto de fusión (1907°C) y de ebullición (2671°C). El cromo es el único elemento que presenta el ordenamiento anti-ferromagnético en su estado sólido y por debajo de la temperatura ambiente. Se vuelve paramagnético por arriba de 38 °C. Las propiedades magnéticas del elemento están entre sus características más notables.
A continuación, se presentan algunos de los datos más relevantes y aplicaciones de este metal de transición:
INDUSTRIA AERONÁUTICA, DUCTOS Y AUTOMOTRIZ. En cuanto a sus aplicaciones más importantes, los aceros inoxidables son extremadamente duros gracias a la adición de cromo en su composición, que también lo protege de la corrosión. Además, es importante mencionar que las aleaciones de Co-Cr (cobalto y cromo) se emplearon originalmente para motores de aviones y materiales por su gran resistencia al calor. Las aleaciones de Co-Cr muestran excelentes propiedades mecánicas tales como resistencia y dureza, capacidad de fundición, resistencia a la corrosión y al desgaste. Aunque su plasticidad y trabajabilidad son más bajas que las del acero inoxidable y las aleaciones de Titanio.
NUTRICIÓN FAVORABLE. El cromo es un mineral que los humanos necesitan, aunque en cantidades mínimas o trazas. Esta forma saludable del cromo es en su modo trivalente (cromo 3+), que es la forma biológicamente activa y se encuentra en los alimentos. Se sabe que el cromo aumenta la acción de la insulina, una hormona crítica para el metabolismo y el almacenamiento de carbohidratos, grasas y proteínas en el cuerpo. La carne y los productos integrales, así como algunas frutas, verduras y especias son fuentes relativamente buenas de cromo.
CANCERÍGENO. El cromo es considerado uno de los diez iones más tóxicos de metales pesados (“toxic metal heavy ions”) por la Agencia Mundial de la Salud (WHO; World Health Organization) y la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC, International Agency for Research on Cancer). En forma de ion disuelto en agua como cromo hexavalente (Cr +6), constituye una severa y potencial amenaza contra la salud al entrar al interior de los organismos vivos a través de la cadena alimenticia. Aunque las concentraciones sean a nivel de trazas, -cantidades incluso menores a 2 partes por millón-, existe el problema de que el ion es bioacumulable, lo que incrementará su concentración conforme continúe el tiempo de exposición. El cromo en el organismo forma enlaces con el grupo tiol de las proteínas en lugar de realizar los enlaces biológicos naturales, generando toxicidad en humanos, animales y plantas. Esta toxicidad se manifiesta de tres formas: inhibición enzimática, estrés oxidativo y un mecanismo antioxidante desapareado, lo que quiere decir que dará lugar a la formación de radicales libres. Los radicales libres a su vez, son los responsables de daño celular traducido en inflamación, afección cardiovascular, cáncer, deterioro de la función inmunitaria, y envejecimiento prematuro.
¿Qué tipo de empresas son las responsables? ¿Dónde se encuentran estos iones de metales tóxicos? Las industrias de los colorantes vierten sus residuos con cromo (6+) en los desechos acuosos, aunque también existe riesgo en la exposición durante su procesamiento químico. La acción que reduciría este problema sería la aplicación de una normatividad más exigente en nuestro país, para que las empresas traten sus aguas antes de verterlas a los sistemas de aguas residuales. Por otro lado, una buena práctica de las empresas debería obligar a los empleados a usar mascarillas para evitar la inhalación, y/o evitar la adsorción del metal a través de la piel. Es importante mencionar que diversas investigaciones se desarrollan en la actualidad con la finalidad de detectar trazas de metales pesados y su reducción electroquímica a metales o iones inocuos.
INGENIERÍA BIOMÉDICA. Para uso biomédico, las aleaciones Co-Cr–Mo (cobalto/cromo/molibdeno) son más conocidas como ‘Vitallium’. Las aleaciones Co-Cr (cobalto/cromo) son resistentes a las picaduras y la corrosión por fisuras. Las aleaciones de cobalto-cromo y las aleaciones de níquel-cromo, son las principales aleaciones de metales comunes utilizadas en la fundición dental: las aleaciones de cobalto-cromo se utilizan principalmente para elaborar prótesis, mientras que las aleaciones de níquel-cromo se aplican a coronas y puentes.
Las aleaciones de cobalto-cromo se utilizan ampliamente como superficies de apoyo en implantes ortopédicos, sobre todo en las cirugías de reemplazo total de cadera y rodilla, debido a sus propiedades mecánicas superiores, resistencia a la corrosión y su biodegradabilidad. Sin embargo, se han considerado recubrimientos de diamante para estas aleaciones con el fin de reducir los problemas asociados con el desgaste y la liberación de iones metálicos, lo que aumenta la vida útil del implante en el cuerpo.
Con todo lo anterior, este antagónico elemento es único, tanto por sus importantes aplicaciones industriales y biomédicas, así como por su potencial riesgo al medio ambiente y la salud. Resulta menester mencionar que ambas características generan en la actualidad importantes líneas de investigación a nivel mundial. C2
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