مشخصات شيميايي کروميت
كروميت به عنوان كاني اصلي فلز كروم در گروه اسپينلها قرار داشته كه پيچيده ترين گروه در ميان كانيهاي اكسيدي ميباشد، تركيب شيميايي آنرا ميتوان به صورت AB2O4 خلاصه نمود كه در آن A هرنسبتي از عناصر +2Fe و +2Mg و B هر نسبتي از عناصر +3Cr، +3Al و +3Fe ميباشد. به دليل جايگزيني گسترده، مقدار كروم در كروميت بين 30 تا 60 درصد كروميت متغير است (Cr2O3 داراي 42/68 درصد كرم است) بنابراين فرمول عمومي كروميت را ميتوان به صورت،] (3O 2[(Fe,Mg)O(Al,Fe,Cr) نمايش داد كه تغييرات درصدهاي اكسيدهاي آن به قرار زير است:
بنابراين تركيب كروميت از عناصر
اكسيدي 3O2Cr، 3O2Al، 3O2Fe، MgO وFeO و CaO به مقدار كم تشكيل شده و كانسنگ
كروميت ممكن است حاوي مقدار كمي ناخالصيهاي V، Co، Si، Ca، Mn، Ni و Ti باشد (در
برخي موارد در شبكه اسپينل
قرار گيرد)، با توجه به تغييرات ميزان اكسيدهاي فوق در تركيب كاني كروميت، انواع مختلفي از اين كاني
وجود دارد.
در فرآوري و كاربرد آن دو پارامتر
ميزان 3O2Cr و نسبت Cr/Fe مهم ميباشد و از نظر شيميايي ميتوان كانسنگ كروميت
را با ويژگيهاي زير در نظر گرفت.
الف - غني از كروم (Cr) : wt%
55-46 3O 2Cr و 1/2Cr/Fe>
ب - غني از آهن (Fe) : wt%
46-40 3O 2Cr و 2-5/1Cr/Fe>
ج - غني از آلومينيوم ( AL) : wt% 38
- 33 = 3O2Cr
wt% 34-22 = 3O2Al و 5/2-2Cr/Fe
>
( wt درصد وزني ميباشد)
ميزان تجمع اين فلز در پوسته زمين
(عدد كلارك) برابر 0083/0 درصد ميباشد كه اين ميزان در سنگهاي اولترابازيك و
بازيك به ترتيب 2/0 و 02/0 درصد ميرسد و ضريب تجمع (عددي است كه از
ضرب آن در ميزان تجمع، كانه به حد اقتصادي ميرسد) آن در حدود 4000 ميباشد.
تركيب شيميايي كروميت ] (4O+3 2[(Mg,Fe)2+(Cr,Al,Fe) را ميتوان در يك هرم مربع القاعده نمايش داد، در يك ماگماي
پريدوتيتي كه از نظر كروم در حد اشباع است، كروميت تنها فازي است كه
متبلور ميشود، تركيب كروميت به حالت غني از Al شروع به تبلور كرده و سپس به سمت قطب
غني از Cr حركت ميكند
و سپس تركيب شيميايي اسپينل به سمت قطب
غني از 3+Fe و 4+Ti گسترش مييابد، كاهش عمومي در توالي لايهها در نسبت
2+Mg + 2+Fe / 2+Mg (نسبت
به منيزيم ) در تركيبات
به عنوان شاخصي براي كاهش درجة تبلور به كار ميرود.
Al به راحتي در تركيب اسپينل با Cr عمل جانشيني انجام دهد (همانند
جانشيني Mg در Fe ) و كاهش در نسبت Cr/Cr+Al (نسبت به كروم) در سري لايهها معمولاً نشان از كم شدن مقدار Cr در ذوب بخشي ماگما ميباشد، داشتن يك
نوسان گسترده نسبت به كروم از مشخصههاي
كروميت افيوليتها ميباشد كه حتي در معادن مشابه نيز اين امر مشاهده ميشود.
( 1987T.Auge, )
كروميت در شرايط معمولي در اسيدها،
بازها و در آب نامحلول است ولي در اسيد سولفوريك گرم و غليظ حل شده و سولفات
كروميت 3 (4 (SO2 Cr توليد
ميكند، همچنين در اثر ذوب قلياي در خلاء
توليد كروميت و در غير اين صورت توليد كرومات مينمايد.
نوع سنگ كروميت را ز لحاظ درصد (%)3O2Cr آن ميتوان به درجات زير تقسيم نمود:
1-كروميت درجه يك كه ميزان 3O2Cr آن بيشتر از 48% است.
2- كروميت درجه دو كه ميزان 3O2Cr آن بين 48 - 42% است.
3- كروميت درجه سه كه ميزان 3O2Cr آن كمتر از 42% است.
لازم به ذكر است كه در معادن ايران
تقسيم بندي متفاوتي رايج ميباشد.
اين فلز در ترکيب پوسته جامد زمين
تقريباً محدود در سنگهاي آذرين قليائي مربوط به مرحله آغازي تبلور ماگما و
سرپانتين هاي حاصل از تغيير آنها ظاهر مي شود. در اين سنگها، کروم معمولاً
با آهن ( دو و سه ظرفيتي)، نيکل، منيزيم و کبالت همراه است. سيليکاتهاي
قليائي مانند اوليوين، اوژيت و هورنبلاند
نيز ممکن است ترکيب خود کروم داشته باشد.
توزيع 24 الكترون کروم بدين صورت است :
عنصر کروم در بخش سيليکاته متئوريت هاي سنگي نيز به مقدار کم (در حدود 2 درصد) وجود دارد. صرفه نظر از سيليکاتهاي کروم دار که اين عنصر در آنها به مقدار قليل وجود دارد، کانه مهم و قابل استخراج آن کروميت مي باشد.
معمولترين حالات اکسيداسيون کروم، Cr+2، Cr3+ و Cr+6 است که Cr+3 پايدارترين حالت کروم است.
کروم در طبيعت تقريباً هميشه به صورت سه ظرفيتي (Cr+3) ظاهر مي شود. شعاع يوني آن 64/0 آنگستروم است و از اين نظر مشابه يون واناديوم (A-3920; 65/0)، آهن سه ظرفيتي ( 67/0انگستروم) و آلومينيوم ( 57/0انگستروم ) است.
Cr+4 و Cr+5 نسبتاً کمياب هستند. مواد مرکب حاوي کروم از حالت اکسيداسيون Cr+6 مفيدترين اکسيد کننده ها مي باشند.
کروم فقط از کروميت FeCr2O4 بدست مي آيد. در اين کاني منيزيم ممکن است جانشين آهن دو ظرفيتي و آهن سه ظرفيتي جانشين کروم شود.
اگر چه کانسارهاي کروم خالص نادر هستند، اما بيشتر فلز کروم خالص عمدتاً به صورت بتا ساخته مي شود.
اسيدکروميک با ساختار H2CrO4 تصور مي شود. هيچ کروميک و هيچ اسيد دي کروميک در طبيعت يافت نمي شود وليکن آنيون هاي آنها در مواد مرکب متغير است.
تري اکسيد کروميوم CrO3 و انيدريد اسيد کروميک از نظر صنعتي اسيد کروميک ناميده مي شوند.
کروميوم با منشأ طبيعي از 3 ايزوتوپ پايدار Cr52، Cr53، Cr54 مي باشند که Cr52 فراوانترين آن( با فراواني 78/83 % )مي باشد.
19 ايزوتوپ ديگر يافت مي شوند که پايدارترين آنها Cr50 با نيمه عمر بيشتر از 1017 × 8/1 سال وCr51 با نيمه عمر 7025/27 روز مي باشد.
همه ايزوتوپهاي راديو اکتيو باقيمانده، نيمه عمرهايي کمتر از 24 ساعت دارند و برخي نيمه عمرهاي کمتر از 1 دقيقه دارند. اين عنصر 2 حالت نيمه پايدار نيز دارد.
Cr53 محصول فروپاشي راديوژنيک Mn53 مي باشد. محتواي ايزوتوپي کروميوم معمولاً با محتواي ايزوتوپي منگنز تلفيق مي شود و کاربرد وسيعي در زمين شناسي ايزوتوپي مي يابد.
نسبتهاي ايزوتوپي Mn-Cr با شواهدي از Al26 و Pd107 براي تعيين تاريخ اوليه منظومه شمسي مورد تغييرات در نسبت هاي Cr53/ Cr52 و Mn/ Cr از چندين متئوريت يک نسبت Mn53/ Mn55 اوليه را نشان مي دهد که به طور سيستماتيک ايزوتوپ Mn-Cr را پيشنهاد مي کند و بايد منتهي به فروپاشي در جاي Mn53 در توده هاي مختلف سيارات مي شود.
Cr53 شواهد زيادي براي فرآيندهاي سنتز هسته اي بلافاصله قبل از ادغام منظومه شمسي فراهم مي آورد.