cobalt Este un metal de tranziție care aparține grupului VIIIB al tabelului periodic și al cărui simbol chimic este Co. Este un solid albastru-cenușiu (în funcție de impuritățile sale), care se găsește în întreaga scoarță terestră; deși concentrația sa abia reprezintă 25 ppm sau 0,001% din aceasta.
Acest metal este un oligoelement esențial în nutriția rumegătoarelor. De asemenea, face parte din nucleul vitaminei B12, necesare maturării eritrocitelor. Vitamina B12 Are o structură similară cu cea a grupului hem al hemoglobinei; dar cu Co în loc de Fe.
În natură, cobaltul nu se găsește de obicei pur, ci în matrici minerale complexe, cum ar fi: cobaltită, skutterudită, eritrit etc. În aceste minerale, cobaltul este de obicei combinat cu nichel, fier sau arsenic..
Denumirea de „cobalt” provine din limba germană kobalt, care la rândul său a derivat din kobolt, un nume pe care minerii l-au dat minereurilor minerale care produceau vopsele albastre și aveau puține metale pe care le cunoșteau; minereuri care, merită menționate, le-au cauzat otrăvire.
Cobaltul se găsește în minereuri, împreună cu nichel, fier și cupru, printre alte metale. Prin urmare, nu poate fi obținut pur și necesită o muncă intensă de rafinare pentru a-l purifica până când utilizarea sa este practică..
A fost descoperit de chimistul suedez Georg Brandt, între 1730 și 1740. A fost primul metal descoperit de la preistorie. Brandt a subliniat că cobaltul era responsabil pentru nuanța albastră a ceramicii și sticlei; și nu bismutul, așa cum se credea până atunci.
Cobaltul are 29 de izotopi. 59Co este stabil și reprezintă aproape 100% din izotopii de cobalt; restul de 28 sunt radioizotopi. Acestea includ 60Co, utilizat în tratamentul cancerului. Este un element magnetic, păstrându-și magnetismul la temperaturi ridicate. Această proprietate i-a permis să formeze aliaje precum așa-numitul Alinco, utilizat în difuzoare, microfoane, claxoane radio etc..
Indice articol
Cobaltul a fost folosit încă de la 2.000 la 3.000 de ani î.Hr. Egiptenii, persii și dinastiile chinezești l-au folosit în elaborarea sculpturilor și a ceramicii lor. A oferit culoarea albastră atât de apreciată în operele de artă și articolele de utilizare.
Egiptenii (1550 - 1292 î.Hr.) au fost probabil primii oameni care au folosit cobaltul pentru a conferi sticlei culoarea albastră..
Cobaltul nu este izolat în minereuri, ci în prezența mineralelor cu nichel, cupru și arsenic.
Când s-a încercat topirea cuprului cu nichel, s-a produs oxid de arsenic, un gaz foarte otrăvitor care a fost cauza otrăvirii suferite de mineri.
Cobaltul a fost descoperit în aproximativ 1735 de chimistul suedez Georg Brandt, care și-a dat seama că cobaltul, exact, a fost metalul care a contribuit la colorarea albastră a ceramicii și sticlei..
A fost primul metal descoperit din cele mai vechi timpuri. Din acest moment, omul a folosit numeroase metale, cum ar fi fierul, cuprul, argintul, staniul, aurul, etc..
Prima exploatare a cobaltului din lume a început în Europa, Norvegia fiind primul producător de albastru de cobalt; un compus de alumină și cobalt, precum și smalț (sticlă de cobalt pudră), folosit ca pigment în ceramică și în vopsea.
Prepondența producției de cobalt sa mutat în Noua Caledonie (1864) și Canada (1904), în regiunea Ontario, datorită descoperirii zăcămintelor în aceste țări..
Mai târziu, actuala Republică Democrată Congo (1913) a devenit primul producător mondial de cobalt datorită descoperirii unor zăcăminte mari în regiunea Katanga. În prezent, această țară, împreună cu Canada și Australia, este unul dintre principalii producători de cobalt.
Între timp, ROC este cel mai mare producător mondial de cobalt rafinat, deoarece importă metalul din Republica Democrată Congo pentru rafinare..
În 1938, John Livinglood și Glenn Seaborg au realizat producția într-un reactor atomic al 60Co; izotop radioactiv utilizat în medicină pentru tratarea cancerului.
Cobaltul, ca și alte metale, își menține atomii împreună prin legătura metalică. Forța și compresia sunt astfel încât să stabilească un cristal metalic, unde există un val de electroni și benzi de conducție care explică conductivitățile lor electrice și termice..
Analizând microscopic cristalele de cobalt, se va constata că acestea au o structură hexagonală compactă; există triunghiuri de atomi de Co dispuse în straturi ABAB ... formând prisme triunghiulare cu straturi intercalate, care la rândul lor reprezintă a șasea parte a unui hexagon.
Această structură este prezentă pentru majoritatea probelor de cobalt la temperaturi sub 450ºC. Cu toate acestea, când temperatura crește, începe o tranziție între două faze cristalografice: hexagonal compact (hcp) și cubic centrat pe față (fcc, pentru acronimul său în engleză: cubic centrat pe față).
Tranziția este lentă, deci nu toate cristalele hexagonale devin cubice. Astfel, la temperaturi ridicate, cobaltul poate prezenta ambele structuri cristaline; și apoi, proprietățile sale nu mai sunt omogene pentru tot metalul.
Structura cristalină nu este complet perfectă; poate adăposti nereguli, care definesc boabe cristaline de diferite dimensiuni. Cu cât sunt mai mici, cu atât metalul va apărea mai ușor sau ca un burete. Pe de altă parte, când boabele sunt mari, metalul va deveni solid și solid..
Detaliul cu cobalt este că nu numai boabele modifică aspectul exterior al metalului, ci și structura sa cristalină. Sub 450 ° C ar trebui să predomine structura hcp; dar când boabele sunt mici, ca la cobaltul spongios, structura dominantă este fcc.
Opusul apare atunci când boabele sunt mari: structura fcc domină peste hcp. Are sens, deoarece cerealele mari sunt mai grele și exercită o presiune mai mare unul pe celălalt. La presiuni mai mari, atomii de Co se compactează mai mult și aleg să adopte structura hcp.
La temperaturi ridicate (T> 1000 ° C), se produc tranzițiile descrise; dar în cazul cobaltului spongios, o mică parte din cristalele sale devin hexagonale, în timp ce majoritatea continuă să fie cubice..
Într-o lucrare de cercetare spaniolă (Peña O'shea V. și colab., 2009), s-a arătat că a fost posibilă sintetizarea nanocristalelor hexagonale de cobalt capabile să reziste la temperaturi apropiate de 700 ° C fără a fi supuse tranzițiilor la faza fcc..
Pentru a face acest lucru, cercetătorii au redus probe de oxizi de cobalt cu CO și HDouă, constatând că nanocristalele hcp își datorează stabilitatea unui strat de nanofibre de carbon.
Configurația electronică a cobaltului este:
[Ar] 3d74sDouă
Prin urmare, teoretic poate pierde până la nouă electroni din învelișul său de valență; dar acest lucru nu se întâmplă (cel puțin în condiții normale) și nici nu se formează cationul9+.
Stările sale de oxidare sunt: -3, -1, +1, +2, +3, +4, +5, cu +2 și +3 fiind principalele.
Metal solid, lucios, albastru-gri. Cobaltul lustruit este alb argintiu, cu o nuanță albăstruie.
58,933 g / mol.
27.
Este un metal de tranziție care aparține grupului 9 (VIIIB), perioada 4.
1.768 K (1.495 ºC, 2.723 ºF).
3.200 K (2.927 ºC, 5.301 ºF).
8,90 g / cm3.
16,06 kJ / mol.
377 kJ / mol.
24,81 J / mol K
4.720 m / s (măsurat pe o tijă metalică).
5.0 pe scara Mohs.
Este unul dintre cele trei elemente feromagnetice la temperatura camerei. Magneții din cobalt își păstrează magnetismul la temperaturi de până la 1.121ºC (2.050ºF).
1,88 pe scara Pauling.
Primul nivel de ionizare: 740,4 kJ / mol.
Al doilea nivel de ionizare: 1.648 kJ / mol.
Al treilea nivel de ionizare: 3.232 kJ / mol.
125 pm.
6,7 cm3/ mol.
Cobaltul se dizolvă încet în acizi minerali diluați. Nu se combină direct cu hidrogen sau azot, dar se combină cu carbon, fosfor și sulf prin încălzire. Se leagă de oxigenul prezent în vaporii de apă la temperaturi ridicate.
Reacționează energic cu acid azotic 15 M, formând azotat de cobalt, Co (NO3)Două. Reacționează slab cu acidul clorhidric pentru a forma clorură de cobalt, CoClDouă. Cobaltul nu formează hidruri.
Atât Co+Două precum Co+3 formează numeroase complexe de coordonare, fiind considerat unul dintre metalele cu cel mai mare număr dintre aceste complexe.
Aliajele de cobalt sunt utilizate la fabricarea motoarelor cu reacție și a motoarelor cu turbină cu gaz. Un aliaj numit Alinco, format din aluminiu, nichel și cobalt, are proprietăți magnetice puternice. Magneții Alinco sunt utilizați în aparate auditive, busole și microfoane.
Așa-numitele unelte de tăiere sunt realizate din aliaje stelite, formate din cobalt, crom și tungsten. Superaliajele au un punct de topire apropiat de cel al cobaltului și se caracterizează prin duritatea lor mare, fiind utilizate la fabricarea sculelor cu expansiune redusă.
Încă din cele mai vechi timpuri, cobaltul a fost folosit de numeroase culturi pentru a da artelor și lucrărilor lor decorative o nuanță albastră. În acest sens, s-au folosit oxizii: cobalt, CoO și cobalt, Co3SAU4.
În plus față de utilizarea lor la fabricarea ceramicii, paharelor și emailurilor, oxizii de cobalt sunt folosiți la prepararea catalizatorilor..
Cobalt-60 (60Co), un izotop radioactiv care emite radiații beta (β) și gamma (γ), este utilizat în tratamentul cancerului. Γ radiația este radiație electromagnetică, deci are capacitatea de a pătrunde în țesuturi și de a ajunge la celulele canceroase, permițând astfel eradicarea lor.
Celulele canceroase sunt celule care se divid cu viteză mare, ceea ce le face mai sensibile la radiațiile ionizante care lovesc nucleul lor, deteriorând materialul genetic.
60Co, ca și alți radioizotopi, este utilizat în sterilizarea materialelor utilizate în practica medicală..
La fel, cobaltul este utilizat la fabricarea implanturilor ortopedice, alături de titan și oțel inoxidabil. Majoritatea înlocuirilor șoldului utilizează tulpini femurale cobalt-crom..
Cobaltul este folosit pentru a îmbunătăți performanța bateriilor reîncărcabile, jucând un rol util în vehiculele hibride..
Cobaltul este utilizat pentru a oferi suprafețelor metalice un finisaj bun care le protejează împotriva oxidării. Sulfat de cobalt, CoSO4, de exemplu, este principalul compus de cobalt utilizat în acest sens.
Clorură de cobalt, CoClDouă.6HDouăSau, este folosit ca indicator de umiditate în desicatoare. Este un solid roz care se schimbă în culoarea albastră pe măsură ce este hidratat.
Cobaltul face parte din site-ul activ al vitaminei B12 (cianocobalamina) implicată în maturarea eritrocitelor. Absența acesteia determină o anemie caracterizată prin apariția în circulația sângelui a eritrocitelor mari cunoscute sub numele de megaloblaste.
Cobaltul este distribuit pe scară largă pe scoarța terestră; deși concentrația sa este foarte scăzută, estimând că constituie 25 ppm din scoarța terestră. Între timp, în sistemul solar în ansamblu, concentrația sa relativă este de 4 ppm..
Se găsește în cantități mici în complexele de nichel-fier, fiind originar din Pământ și din meteoriți. La fel, se găsește în combinație cu alte elemente din lacuri, râuri, mări, plante și animale..
În plus, este un element esențial pentru nutriția rumegătoarelor și este prezent în vitamina B12, necesare maturării eritrocitelor. Cobaltul nu este de obicei izolat în natură, dar se găsește în diferite minerale combinate cu alte elemente.
Mineralele de cobalt includ următoarele: cobaltită, în combinație cu arsenic și sulf; eritrit, alcătuit din arsenic și cobalt hidratat; glaucodotul format din cobalt, fier, arsenic și sulf; și skutteruditul format din cobalt, nichel și arsenic.
În plus, pot fi menționate următoarele minerale suplimentare de cobalt: linnaelit, smalț și heterogenit. Cobaltul este însoțit în minerale în principal de nichel, arsenic și fier.
De cele mai multe ori, cobaltul nu este extras din minereurile care îl conțin, ci este un produs secundar al extragerii de nichel, fier, arsenic, cupru, mangan și argint. Este necesar un proces complex pentru extragerea și izolarea cobaltului din aceste minerale.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.