Crom: nguyên tố mang tên màu sắc, nhưng chủ yếu nằm trong nồi inox

Vauquelin tìm ra crom từ một khoáng vật đỏ cam

Năm 1761, nhà địa chất người Đức Johann Gottlob Lehmann tìm thấy khoáng vật đỏ cam trong ảnh trên. Mẫu ấy lấy từ một mỏ vùng núi Ural. Lehmann gọi khoáng vật này là "chì đỏ Siberia" rồi dừng lại. Khoáng vật ấy, ngày nay gọi là crocoit, thật ra là chì cromat.

Năm 1794, một mẫu crocoit đến tay nhà hoá học Pháp Louis Nicolas Vauquelin. Ông trộn mẫu quặng với axit clohydric và thu được crom trioxit. Phải mất thêm 3 năm ông mới nghĩ ra cách lấy kim loại nguyên chất, là nung oxit đó trong lò than.

Vauquelin không ấn tượng với miếng kim loại xám ông vừa nấu ra bằng với dải màu các hợp chất của crom bày ra trong ống nghiệm. Oxit thì lục, cromat vàng, dicromat cam, clorua khan tím. Ông đặt tên nguyên tố theo chữ "màu".

Vì sao ruby đỏ mà emerald lục

Ruby thật ra là corundum, một dạng nhôm oxit, trong đó khoảng 1% số ion nhôm bị thay bằng ion crom. Chỉ chừng đó thôi, viên đá đã chuyển từ trong suốt sang đỏ, và tự phát sáng đỏ dưới tia cực tím.

Emerald cũng là một tinh thể trong suốt lẫn đúng loại ion crom ấy, chỉ khác là tinh thể nền là beryl chứ không phải corundum. Tinh thể beryl ôm ion crom lỏng hơn corundum một chút. Chỉ chừng đó cũng đủ làm ion crom hút một dải ánh sáng khác, và viên đá đổi sang màu lục.

Crom rất cứng nhưng hầu như không dùng nguyên chất

Crom nguyên chất là một kim loại xám bạc hơi ánh xanh, cứng tới mức giòn, gõ mạnh thì vỡ chứ không móp.

Trên thang độ cứng Mohs, crom nguyên chất đạt 8,5, cứng thứ 3 trong các nguyên tố, chỉ sau kim cương và bo, đủ để rạch xước thạch anh. Vậy mà chưa tới 0,5% lượng crom làm ra mỗi năm ở dạng kim loại nguyên chất. Phần còn lại đem nấu chung với kim loại khác thành hợp kim, hoặc đi vào hợp chất hoá học.

Crom đáng giá không phải vì cứng. Gặp không khí, bề mặt crom lập tức phủ một lớp oxit dày vài lớp nguyên tử rồi dừng lại. Lớp đó bám chặt vào kim loại bên dưới, cào xước tới đâu thì tự phủ lại tới đó.

Gỉ sắt thì ngược lại, xốp và bong ra từng mảng, để lộ lớp sắt mới cho không khí ăn tiếp. Lớp áo ấy chỉ chịu thua trên khoảng 950 °C, khi lớp oxit cũng bay hơi.

Thép không gỉ và chuyện inox 304 với inox 201

Trộn khoảng 10,5–11% crom vào sắt thì cả khối hợp kim cũng tự phủ oxit như vậy. Bề mặt có một lớp áo liền, tự vá, và thép thường thành thép không gỉ. Khoảng 85% lượng crom đào lên trên thế giới đi theo con đường này. Riêng Nam Phi đào 21 trong tổng số 47 triệu tấn quặng cromit mỗi năm.

Thép không gỉ ra đời gần như cùng lúc ở ba nơi. Tháng 10 năm 1912, hai kỹ sư của hãng Krupp bên Đức đăng bằng sáng chế cho loại thép 18% crom và 8% niken. Cùng năm đó, ở Mỹ, Elwood Haynes nộp đơn cho một loại thép không gỉ khác. Sang năm 1913, Harry Brearley ở Sheffield bên Anh đang đi tìm hợp kim làm nòng súng thì tình cờ ra loại thứ ba.

Loại thép của Krupp là inox 304 bán đầy ngoài chợ bây giờ, vẫn giữ nguyên tỉ lệ 18/8 sau hơn 100 năm. Inox 201 rẻ hơn vì có 16–18% crom nhưng gần như không niken, thay bằng mangan và nitơ. Dùng ở bếp ẩm hay gần biển thì inox 201 xuống mã nhanh hơn hẳn.

Lớp mạ crom trên ống pô mỏng bao nhiêu

Crom cũng được mạ thẳng lên bề mặt kim loại khác. Lớp mạ trang trí trên ống pô, tay lái, vòi nước hay đồ trang trí ô tô chỉ dày chừng 5–10 micromet, vài phần nghìn milimet. Bên dưới là một lớp niken sáng. Mỏng đến vậy mà đủ để bề mặt vừa sáng như gương vừa không gỉ.

Lớp mạ bóng hay đục là do các vết nứt li ti bên trong. Vết nhỏ và nằm gọn trong lớp crom thì bề mặt bóng, vết lớn và xuyên hết bề dày thì bề mặt đục. Còn mạ crom cứng, loại dùng cho xi lanh thuỷ lực và khuôn công nghiệp, thì dày hơn nhiều, khoảng 20–40 micromet. Độ cứng đạt 65–69 trên thang Rockwell C, thang đo độ cứng kim loại.

Crom nào độc, crom nào không

Crom độc hay không tuỳ vào hoá trị, nghĩa là số electron mà nguyên tử cho hay nhận khi liên kết. Crom trong thức ăn, trong inox, trong lớp mạ đã rửa sạch là crom hoá trị III, và dạng này được coi là không độc.

Crom hoá trị VI thì khác. Dạng này nằm trong bể mạ và trong nước thải xưởng thuộc da. Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế xếp crom hoá trị VI vào nhóm gây ung thư cho người, chủ yếu qua đường hít phải.

Từ năm 1952 đến 1966, một trạm nén khí ở Hinkley, bang California, dùng crom hoá trị VI để chống ăn mòn tháp làm mát. Nước thải xả thẳng vào ao không lót đáy.

Crom ngấm xuống mạch nước ngầm, có chỗ đo được 580 phần tỷ. Mức trần của cơ quan môi trường Mỹ cho tổng lượng crom là 100 phần tỷ. Vụ kiện của cư dân Hinkley về sau thành bộ phim Erin Brockovich.

Ngược lại, crom hoá trị III hiền tới mức các cơ quan y tế còn chưa thống nhất được là cơ thể có cần chất này hay không. Mỹ đặt mức đủ dùng 20–45 microgam mỗi ngày, Nhật đặt thấp hơn nữa. Châu Âu thì không coi crom là chất cơ thể bắt buộc phải có, nên không đặt mức nào cả.

Gần như toàn bộ lượng crom đào lên cuối cùng nằm im dưới dạng một lớp áo mỏng vài lớp nguyên tử. Lớp áo đó nằm trên mặt những vật dụng không ai để ý.

5 điều cần nhớ về crom

1. 1 Vauquelin tách được crom năm 1797 và đặt tên theo chữ "chrōma", tiếng Hy Lạp nghĩa là màu sắc.
2. 2 Ion crom làm ruby đỏ và emerald lục, khác nhau chỉ ở loại tinh thể bao quanh.
3. 3 Thêm 10,5–11% crom vào thép là có thép không gỉ, nhờ lớp oxit tự vá khi bị trầy.
4. 4 Lớp mạ crom trang trí trên ống pô xe máy chỉ dày chừng 5–10 micromet.
5. 5 Crom hoá trị III gần như vô hại, crom hoá trị VI gây ung thư.

Khối lượng nguyên tử theo CIAAW/IUPAC 2021; các giá trị còn lại từ PubChem (NCBI/NIH). Chuyện Lehmann, Vauquelin và ba nơi cùng làm ra thép không gỉ theo các trang tổng hợp dẫn nguồn gốc; cơ chế màu của ruby và emerald theo Causes of Color và các trang tổng hợp cùng loại. Hai ấn phẩm của cùng một nhà xuất bản cho hai ngưỡng crom khác nhau để gọi là thép không gỉ, nên bài dùng khoảng 10,5–11%. Bề dày lớp mạ và độ cứng lớp mạ cứng theo tài liệu kỹ thuật ngành mạ điện. Sản lượng cromit theo USGS, Mineral Commodity Summaries 2025. Phân loại crom hoá trị VI theo IARC; mức đủ dùng hằng ngày theo Viện Y học Hoa Kỳ, đối chiếu với lập trường của EFSA. Đối chiếu lại lần cuối 11/09/2026.