Estudio del Cromo: Producción, Características y Riesgos

2016
ESTUDIO DE LAS SUSTANCIAS QUIMICAS (CROMO)
Profesor:
ING. JUAN ANGEL TURRIATE MANRIQUE
Integrantes:





USER
ROJAS ALVARADO PAMELA DILMA
CARITA HUAROC JUAN LUIS
FALCON ALMONACID RADY NELSON
LUQUE GOMEZ JORGE LUIS
SANTISTEBAN OBREGON LUIS STEVEN
Contents
OBJETIVO ............................................................................................................................................. 2
ALCANCE.............................................................................................................................................. 2
DESARROLLO ....................................................................................................................................... 2
¿Cómo se producen?....................................................................................................................... 2
Características del contaminante (físico-químicas) ........................................................................ 4
¿Cómo se mide el contaminante en el ambiente laboral? ............................................................. 5
Si está en el aire g/m3 o mg/m3 ................................................................................................. 5
Si está en el suelo g/kg-tierra o mg/kg-tierra ............................................................................. 5
Si está en el agua g/L o mg/L ....................................................................................................... 5
¿Cómo se mide la concentración del contaminante químico en la persona? ................................ 5
Tomar una muestra ..................................................................................................................... 5
Analizar la muestra...................................................................................................................... 6
Descripción de los valores libres ambientales que existen en el Perú y en el mundo.................... 6
CONCLUSIONES ................................................................................................................................... 9
BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................................... 9
1
OBJETIVO
El cromo es uno de los metales industriales más ampliamente utilizados. Varios millones de
trabajadores en todo el mundo se estiman estar expuestos a compuestos de cromo en una
variedad de industrias como la producción de pigmentos, cromado, soldadura de acero inoxidable,
y el curtido de cuero. Además, es uno de los principales contaminantes en diversos sitios de
desechos peligrosos en todo el mundo, por eso esta recopilación de diferentes estudios hechos
por investigadores y especialistas en el tema tiene como finalidad la comprensión y exposición de
los riesgos que ocurren al manejar este tipo de mineral.
ALCANCE
Las investigaciones hechas hasta ahora nos dice que la población en general está expuesta al
cromo por la inhalación de aire ambiente, la ingestión de alimentos y agua potable. Los alcances
de los datos obtenidos se rigen a la población norteamericana ya sea para las casos de
exposiciones y los tratamientos que se detallan más adelante lo cual también se puede interpretar
como una limitación ya que las personas externas a ese país y que busquen información se
adecuan a dichos parámetros y posibles tratamientos que se le pueden dar a una persona
contaminada con el mineral en cuestión, ahora bien estos valores son tomados en cuenta debido a
la importancia, fiabilida y renombre de la agencia que hace el estudio ATSDR por sus siglas en
inglés (Agency forToxicsSubstances&DiseaseRegistry).
DESARROLLO
¿Cómo se producen?
El cromo es el 24to elemento más abundante en la corteza terrestre, con una concentración media
de 100 ppm. Los compuestos de cromo se encuentran en el medio ambiente, debido a la erosión
de las rocas que contienen cromo y pueden ser distribuidos por las erupciones volcánicas. El rango
de concentraciones en el suelo es entre 1 y 3000 mg/kg, en agua del mar De 5 a 800 g/litro, y en
ríos y lagos 26 g/litro a 5,2 mg/litro. El cromo se extrae el mineral de cromita. Alrededor de dos
quintas partes de los minerales de cromo y sus concentrados en el mundo se producen en África
del Sur, mientras que Kazajstán, India, Rusia y Turquía también son productores importantes.
Depósitos de cromita sin explotar son abundantes, pero geográficamente concentrados en
Kazajistán y el sur de África.
Aunque es poco frecuente, existen depósitos de cromo natal. El Pipe Udachnaya en Rusia produce
muestras del metal nativo. Esta mina es una chimenea de kimberlita, rica en diamantes, y el medio
ambiente reduciendo ayudó a producir tanto cromo elemental y el diamante. Depende en gran
medida del pH y las propiedades oxidantes de la ubicación, pero en la mayoría de los casos, el Cr
es la especie dominante, aunque en algunas zonas el agua subterránea puede contener hasta 39
g/litro de cromo total de los cuales 30 g/litro está presente como Cr.
Isótopos
Cromo de origen natural se compone de tres isótopos estables; 52Cr, 53Cr y 54Cr con 52Cr siendo
las más abundantes. 19 radioisótopos se han caracterizado con los 50Cr siendo más estables con
una vida media de 1,81017 años, y 51Cr con una vida media de 27,7 días. Todos los isótopos
2
radiactivos tienen vidas medias que son menos de 24 horas y la mayoría de éstos tiene una vida
media de menos de 1 minuto. Este elemento también tiene 2 estados de la meta.
53Cr es el producto de la desintegración radiogénica de 53mn. Cromo contenidos isotópicos se
combinan normalmente con manganeso contenidos isotópicos y han encontrado aplicación en
geología isotópica. Mn-Cr proporciones de isótopos refuerzan la evidencia de 26Al y 107Pd de la
historia temprana del Sistema Solar. Las variaciones en 53Cr/52Cr y Mn/Cr proporciones de varios
meteoritos indican una relación de 53Mn/55Mn inicial que sugiere Mn-Cr composición isotópica
debe resultar de la descomposición in situ de 53mn en cuerpos planetarios diferenciados. Por lo
tanto 53Cr proporciona evidencia adicional para los procesos de nucleosíntesis inmediatamente
antes de la coalescencia del sistema solar.
Los isótopos del cromo de la masa atómica de 43 u 67 u. El modo de decaimiento primario antes
del isótopo estable más abundante, 52Cr, es la captura electrónica y el modo primario después es
la desintegración beta. 53Cr se ha postulado como sustituto de la concentración de oxígeno
atmosférico.
Compuestos
El cromo es un miembro de los metales de transición, en el grupo 6. El cromo tiene una
configuración electrónica de 4s13d5, debido a la menor energía de la configuración de
centrifugado alta. El cromo exhibe una amplia gama de posibles estados de oxidación, donde el
estado 3 es más estable energéticamente; los 3 y 6 estados son más comúnmente observados en
compuestos de cromo, mientras que los 1, 4 y 5 estados son raros.
Producción
Se produjeron aproximadamente 4,4 millones de toneladas métricas de mineral de cromo
comercial en el año 2000, y se convierte en ~ 3,3 millones de toneladas de ferro-cromo con un
valor de mercado aproximado de 2,5 mil millones de dólares de los Estados Unidos. Los dos
principales productos de mineral de cromo de refinación son de cromo de ferrocromo y metálico.
Para esos productos, el proceso de fundición mineral difiere considerablemente. Para la
producción de ferrocromo, el mineral de cromo se reduce en gran escala en el horno de arco
eléctrico o en fundiciones más pequeño con ya sea de aluminio o de silicio en una reacción
aluminotérmica.
Para la producción de cromo puro, el hierro tiene que ser separado del cromo en un proceso de
tostado y la lixiviación en dos etapas. El mineral de cromita se calienta con una mezcla de
carbonato de calcio y carbonato de sodio en la presencia de aire. El cromo se oxida a la forma
hexavalente, mientras que el hierro forma el Fe2O3 estable. La lixiviación subsiguiente a
temperaturas elevadas superiores disuelve los cromatos y sale del óxido de hierro insoluble. El
cromato se convierte por el ácido sulfúrico en el dicromato.
3
Características del contaminante (físico-químicas)
Características Químicas
Número Atómico
Masa Atómica
Electronegatividad
Radio de Van der Walls
Radio iónico
Isotopos
Configuración electrónica
Primera Energía de Ionización
Segunda Energía de Ionización
Potencial estándar
24
51.996 g.mol-1
1.6
0.127 nm
0.061 nm (+3) ; 0.044 nm (+6)
6
[ Ar ] 3d5 4s1
651.1 kJ.mol-1
1590.1 kJ.mol-1
- 0.71 V (Cr3+ / Cr )
Características Físicas
Densidad del sólido
Volumen molar
Módulo de Young
Módulo de Rigidez
Radio de Poison
Dureza del mineral
Dureza de Brinell
Dureza de Vickers
Resistividad eléctrica
Conductividad Térmica
Coeficiente lineal de expansión térmica
Punto de fusión
7140 kg m‑3
7.23 cm3
279 GPa
115 GPa
0.21 (sin unidades)
8.5 (sin unidades)
1120 MN m-2
1060 MN m-2
12.7 × 10‑8Ω m
94 W m‑1 K‑1
4.9 × 10‑6 K‑1
2130 K
Punto de ebullición
Magnetismo
Entalpía de vaporización
Entalpía de fusión
2945 K
Antiferromagnético
344,3 kJ/mol
16,9 kJ/mol
Presión de vapor
990 Pa a 2130 K
Velocidad del sonido
5940 m/s a 293,15 K
 El cromo es utilizado principalmente en metalurgia para aminorar los efectos de la
corrosión y además para dar un acabado brillante.
 Tiene diversas aplicaciones las cuales pueden ayudar a elaborar objetos tales como los
coches.
 puede ser altamente nocivo.
4
 En las aplicaciones industriales se utilizan fundamentalmente, los compuestos de Cr (VI),
debido a sus propiedades ácidas, oxidantes y a su capacidad para formar sales muy
coloreadas e insolubles.
 Los sulfatos crómicos básicos se utilizan ampliamente en los procesos de curtido.
¿Cómo se mide el contaminante en el ambiente laboral?
Si está en el aire g/m3 o mg/m3
Si está en el suelo g/kg-tierra o mg/kg-tierra
Si está en el agua g/L o mg/L
¿Cómo se mide la concentración del contaminante químico en la persona?
Tomar una muestra
Forma en que se realiza el examen
Es necesaria una muestra de sangre. La mayoría de las veces, la sangre se extrae de una
vena localizada en la parte interior del codo o el dorso de la mano.
Preparación para el examen
Usted debe dejar de tomar suplementos minerales y multivitamínicos por cuando menos
algunos días antes del examen. Pregunte a su proveedor de atención médica si hay otras
medicinas que deba suspender antes de realizarse el examen. Asimismo, infórmele a su
proveedor de atención si recientemente le han aplicado medios de contraste que
contengan gadolinio o yodo como parte de un estudio imagenológico. Estas sustancias
pueden interferir con el examen.
Lo que se siente durante el examen
Usted puede sentir un ligero dolor o una picadura cuando se introduce la aguja. También
puede experimentar algo de sensación pulsátil en el sitio después de que se extrae la
sangre.
5
Analizar la muestra
Resultados normales
El nivel de cromo en el suero normalmente es menor o igual a 1.4 microgramos/mililitro
(mcg/mL).Los rangos de los valores normales pueden variar ligeramente entre diferentes
laboratorios. Hable con su proveedor de atención acerca del significado del resultado
específico de su examen.
Significado de los resultados anormales
Un nivel elevado de cromo puede presentarse si usted se expone demasiado a esta
sustancia. Esto puede suceder si usted trabaja en las siguientes industrias:



Curtido de cuero
Galvanoplastia
Manufactura del acero
Un nivel bajo de cromo sólo ocurre en personas que reciben toda su alimentación a través
de una vena (nutrición parenteral total, NPT) y que no obtienen suficiente cromo.
Consideraciones
Los resultados del examen se pueden alterar si la muestra se recoge en un tubo de metal.
Nombres alternativos
Cromo sérico.
Descripción de los valores libres ambientales que existen en el Perú y en el mundo
.En el mundo:
Agencia
Conferencia
Americana de
Higienistas
Industriales
Gubernamentales
Enfoque
Nivel
10 µg/m³ como
CrO3/m³
Lugar de trabajo:
Aire
50 µg/m³ como Cr
500 µg/m³ como Cr
Comentarios
Para evitar riesgos
cancerígenos de
compuestos
insolubles de Cr(VI)
Para compuestos de
Cr(VI) solubles en
agua
Para metal de cromo
y compuestos de Cr
(III)
6
Instituto nacional de
seguridad y salud
ocupacional
Para el ácido crómico
y todos los
compuestos de Cr (VI)
Para el metal de
cromo y compuestos
de Cr (III)
Para el ácido crómico
y cromatos
Para el metal de
cromo y compuestos
de Cr (III)
Para el cromo
metálico y
compuestos
insolubles
1 µg/m³ como Cr
Lugar de trabajo:
Aire
500 µg/m³ como Cr
5 µg/m³ como
CrO3/m³
Administración de
seguridad y salud
ocupacional
Lugar de trabajo:
Aire
500 µg/m³ como Cr
1,000 µg/m³ como Cr
Agencia de protección
ambiental
Lugar de trabajo:
Aire
No está disponible
Lugar de trabajo:
Agua
100 µg/L
En el Perú:
a) Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes: recurso agua
a.1) Criterios de calidad de aguas para la preservación de flora y fauna en aguas dulces frías o
cálidas, y en aguas marinas y de estuarios.
 Se entiende por uso del agua para preservación de flora y fauna, su empleo en actividades
destinadas a mantener la vida natural de los ecosistemas asociados, sin causar
alteraciones en ellos, o para actividades que permitan la reproducción, supervivencia,
crecimiento, extracción y aprovechamiento de especies bioacuáticas en cualquiera de sus
formas, tal como en los casos de pesca y acuacultura.
Límite máximo permisible
Parámetro
Expresado
como
Unidad
Agua fría dulce
Agua
dulce
Cromo total
Cr
mg/L
0.05
0.05
cálida Agua marina y
de estuario
0.05
a.3) Criterios referenciales de calidad para aguas subterráneas, considerando un suelo con
contenido de arcilla entre (0-25,0) % y de materia orgánica entre (0 - 10,0) %.
 Todos los proyectos que impliquen la implementación de procesos de alto riesgo
ambiental, como: petroquímicos, carboquímicos , cloroquímicos, usinas nucleares, y
7
cualquier otra fuente de gran impacto, peligrosidad y riesgo para las aguas subterráneas
cuando principalmente involucren almacenamiento superficial o subterráneo, deberá
contener un informe detallado de las características hidrogeológicas de la zona donde se
implantará el proyecto, que permita evaluar la vulnerabilidad de los acuíferos, así como
una descripción detallada de las medidas de protección a ser adoptadas.
Parámetro
Expresado como
Unidad
Cromo total
Cr
µg/L
Límite máximo permisible
16
a.4) Criterios de calidad admisibles para aguas de uso agrícola o de riego.
 Se entiende por agua de uso agrícola aquella empleada para la irrigación de cultivos y
otras actividades conexas o complementarias que establezcan los organismos
competentes. Se prohíbe el uso de aguas servidas para riego, exceptuándose las aguas
servidas tratadas y que cumplan con los niveles de calidad establecidos en esta norma.
Parámetro
Expresado como
Unidad
Cromo
hexavalente
Cr+6
mg/L
Límite máximo permisible
0.1
a.5) Límites de descarga al sistema de alcantarillado público.
 Se prohíbe descargar en un sistema público de alcantarillado, cualquier sustancia que
pudiera bloquear los colectores o sus accesorios, formar vapores o gases tóxicos,
explosivos o de mal olor, o que pudiera deteriorar los materiales de construcción en forma
significativa.
Parámetro
Expresado como
Unidad
Cromo
hexavalente
Cr+6
mg/L
Límite máximo permisible
0.5
b) Norma de calidad ambiental en el suelo:
Parámetro
Suelo Agrícola
Como VI (mg/Kg MS)
0.4
Usos del suelo
Suelo Residencial/
Parques
1.4
Suelo Comercial/
Industrial/ Extractivos
1.4
8
CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFIA







Kao LW, Rusyniak DE. Chronic poisoning: trace metals and others. In: Goldman L,
Schafer AI, eds.Goldman's Cecil Medicine. 25th ed. Philadelphia, PA: Elsevier
Saunders; 2016:chap 22.
Mason JB. Vitamins, trace minerals, and other micronutrients. In: Goldman L,
Schafer AI, eds.Goldman's Cecil Medicine. 25th ed. Philadelphia, PA: Elsevier
Saunders; 2016:chap 218.
National Institutes of Health. Chromium. Dietary Supplement Fact Sheet.
ods.od.nih.gov/factsheets/chromium. Accessed June 23, 2015.
http://www.atsdr.cdc.gov/csem/csem.asp?csem=1
https://www.webelements.com/chromium/physics.html
http://www.lenntech.com/periodic/elements/cr.htm
http://www.minam.gob.pe/calidadambiental/wpcontent/uploads/sites/22/2013/10/D-S-N-002-2013-MINAM.pdf
9