Kobalt

pierwiastek chemiczny

Kobalt (Co, łac. cobaltum) – pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych układu okresowego.

Kobalt
żelazo ← kobalt → nikiel
Wygląd
niebieskawoszary
Kobalt
Widmo emisyjne kobaltu
Widmo emisyjne kobaltu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a. kobalt, Co, 27
(łac. cobaltum)
Grupa, okres, blok 9, 4, d
Stopień utlenienia II, III
Właściwości metaliczne metal przejściowy
Właściwości tlenków amfoteryczne
Masa atomowa 58,933194(3) u[4][a]
Stan skupienia stały
Gęstość 8,9 g/cm³ (20 °C)[1]
Temperatura topnienia 1495 °C[1]
Temperatura wrzenia 2927 °C[1]
Numer CAS 7440-48-4
PubChem 104730
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Ma 26 izotopów z przedziału mas 50–75. Trwały jest tylko izotop 59, który stanowi 100% naturalnego kobaltu.

Został odkryty w roku 1735 przez Georga Brandta. Nazwa wywodzi się od kobolda, złego ducha, krasnala lub gnoma, rzekomo podrzucającego rudę bezwartościowego wówczas kobaltu w miejsce skradzionej rudy srebra[5].

Czysty kobalt jest lśniącym, srebrzystym metalem o własnościach ferromagnetycznych. Jest stosowany jako dodatek do stopów magnetycznych.

WystępowanieEdytuj

Występuje w skorupie ziemskiej w ilości 15–30 ppm[6], w postaci różnych minerałów m.in. smaltynu, kobaltynu oraz skutterudytu. Występuje najczęściej w postaci siarczków oraz arsenków w towarzystwie siarczków żelaza, pirytu (FeS2) oraz pirotynu (FeS)[7]. W postaci metalicznej w przyrodzie nie występuje.

Najbogatsze poznane złoża znajdują się w Afryce w Pasie Miedzionośnym znajdującym się na terenie Zambii i Demokratycznej Republiki Konga. Demokratyczna Republika Konga jest państwem posiadającym największe zasoby kobaltu, które szacuje się na 3400 tys. ton, czyli 49% światowych zasobów tego pierwiastka[8]. Pozostała część wydobycia pochodzi z: Kanady, Kuby, Brazylii, Maroka, Botswany, Zimbabwe, Republiki Południowej Afryki, Rosji, Chin, Indonezji, Australii i Vanuatu.

Istnieją również nieeksploatowane dotąd złoża kobaltu znajdujące się na dnie oceanicznym. Do jednych z najbardziej znanych obszarów, które mogą w przyszłości mieć znaczenie komercyjne, należy pole konkrecjonośne Clarion-Clipperton znajdującego się na Pacyfiku[9]. Znajdujące się tylko w tym regionie pokłady kobaltu szacuje się na 78 milionów ton, a te zidentyfikowane na dnie oceanów łącznie na 120 milionów ton. Dla porównania zasoby znajdujące się na lądzie są szacowane przez United States Geological Survey na jedyne 25 milionów ton[8].

ZastosowanieEdytuj

Kobalt jest składnikiem niektórych stopów o wysokich parametrach (tzw. nadstopy), ponieważ wyróżnia się wysoką temperaturą topnienia wynoszącą 1495°C oraz dobrą stabilnością wymiarową w wysokich temperaturach[10]. Stopy te znajdują zastosowanie w przemysłach takich jak lotniczy oraz kosmiczny.

W postaci metalicznej lub jako tlenek jest składnikiem elektrod akumulatorów litowo-jonowych, niklowo-kadmowych i niklowo-metalowo-wodorkowych. W akumulatorach litowo-jonowych kobalt występuje zazwyczaj w postaci tlenków, najczęściej LiCoO2 lub LiNiMnCoO2, pełniąc rolę materiału budującego katodę. Jest to aktualnie wiodący obszar zastosowań tego pierwiastka[7].

Kobalt znajduje zastosowanie w przemyśle katalitycznym, ze względu na możliwość tworzenia związków kompleksowych oraz faktu, że występuje na kilku stopniach utlenienia.Kompleksy karbonylkowe i fosfinowe są stosowane jako katalizatory wielu reakcji organicznych.

Niesymetryczne sole kobaltu np. K
3
CoO
4
mają silne własności ferromagnetyczne i piezoelektryczne i są wykorzystywane w elektronice.

Przed wiekiem XIX kobalt był używany przeważnie jako barwnik. Od czasów średniowiecza używa się go do produkcji niebieskiego szkła. Barwa niebieska powstaje w wyniku zmieszania smaltynu rozgrzanego gorącym powietrzem, kwarcu oraz węglanu potasu. Tak otrzymuje się barwnik – smaltę[11]. W 1780 roku Sven Rinman odkrył zieleń kobaltową, a w 1802 Louis Jacques Thénard błękit kobaltowy (błękit Thénarda). Błękit Thénarda, glinian kobaltu oraz zieleń kobaltowa (mieszanina tlenku kobaltu (II) oraz tlenku cynku) były używane jako barwniki przy tworzeniu obrazów z powodu trwałości[12]. Roztwory soli kobaltu (II) i (III) mają intensywną krwisto-czerwoną i niebieską barwę i są używane jako pigmenty farb oraz służą do barwienia ceramiki.

Radioizotop Kobalt-60 (60
Co
) jest użytecznym źródłem promieniowania gamma. Izotop ten, o czasie połowicznego rozpadu 5,2714 lat, jest względnie łatwo otrzymywany w użytecznych ilościach poprzez bombardowanie neutronami stabilnego izotopu 59
Co
[13]. Kobalt-60 używany jest w medycynie przy radioterapii (bomba kobaltowa) oraz sterylizacji sprzętu medycznego i odpadów medycznych, do utrwalania żywności, a także w przemyśle między innymi do prześwietlania spawów i kontroli poziomu napełnienia zbiorników.

Znaczenie biologiczneEdytuj

Kobalt jest jednym z mikroelementów i jest obecny w centrach reaktywnych kilku enzymów. Zapotrzebowanie dobowe na ten pierwiastek jest jednak bardzo małe – 0,05 ppm. Wchodzi również w skład kobalaminy (witaminy B12). Jest konieczny roślinom motylkowym żyjącym w symbiozie z bakteriami brodawkowymi, jego niedobór powoduje zahamowanie procesu wiązania azotu. Niedobór u ludzi i zwierząt powoduje zaburzenia procesu krzepnięcia krwi.

Zobacz teżEdytuj

UwagiEdytuj

  1. Wartość w nawiasie oznacza niepewność związaną z ostatnią cyfrą znaczącą.

PrzypisyEdytuj

  1. a b c CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R. Lide (red.), wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-10, ISBN 978-1-4200-9084-0.
  2. a b Kobalt (ang.) w wykazie klasyfikacji i oznakowania Europejskiej Agencji Chemikaliów. [dostęp 2015-04-10].
  3. a b Kobalt (nr 60784) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-05]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  4. Standard Atomic Weights of 14 Chemical Elements Revised. „Chemistry International”. 40 (4), s. 23–24, 2018-10-29. DOI: 10.1515/ci-2018-0409. ISSN 1365-2192 (ang.). 
  5. kobold, kobalt. W: Władysław Kopaliński: Słownik wyrazów obcych i zwrotów obcojęzycznych. Warszawa: Świat Książki, 2000. ISBN 83-7227-582-3.
  6. Stephen Roberts, Gus Gunn, Cobalt, [w:] Gus Gunn (red.), Critical Metals Handbook, Oxford: John Wiley & Sons, 2014, s. 122, DOI10.1002/9781118755341.ch6, ISBN 978-1-118-75534-1 (ang.).
  7. a b Samantha DeCarlo, Daniel Matthews, More Than a Pretty Color: The Renaissance of the Cobalt Industry, „Journal of International Commerce and Economics”, February, 2019 [dostęp 2020-10-18] (ang.).
  8. a b Cobalt Statistics and Information, minerals.usgs.gov [dostęp 2020-10-17] (ang.).
  9. Dominik Zawadzki, Stan rozpoznania i możliwości pozyskiwania metali strategicznych z polimetalicznych kopalin oceanicznych, „Przegląd Geologiczny”, 61 (1), 2013, s. 45-53 [dostęp 2020-10-18].
  10. Valeriya K. Kovacheva-Ninova i inni, Trends in the development of cobalt production, „Electrotechnica and Electronica”, 53 (3-4), 2018, s. 84-94 [dostęp 2020-10-18] (ang.).
  11. Frederick Overman, A treatise on metallurgy, D. Appleton, 1852, s. 631–637 [dostęp 2020-10-18] (ang.).
  12. H.J. Witteveen, E.F. Farnau, Colors Developed by Cobalt Oxides, „Journal of Industrial & Engineering Chemistry”, 13 (11), 1921, s. 1061–1066, DOI10.1021/ie50143a048 (ang.). Wersja artykułu dostępna bezpłatnie [dostęp 2020-10-18] (ang.).
  13. G.R. Malkoske, J. Slack, J.L. Norton, Cobalt-60 Producion in CANDU Power Reactors, www.nuclearfaq.ca [dostęp 2020-10-18] (ang.).

Linki zewnętrzneEdytuj

b