Kobalt (Co): właściwości, charakterystyka, zastosowania

Kobalt to metal, którego symbolem jest Co., ma liczbę atomową 27 i przybliżoną masę atomową 59 a.mu (jednostki masy atomowej). Jest w czwartym okresie i rodzinie 9 daje Stół Okresowy. Pierwiastek ten został po raz pierwszy wyizolowany jako czysty metal przez szwedzkiego chemika Georga Brandta w roku 1735 na bazie rudy emalii.

Szacuje się, że ludzkość używa kobaltu od około pięciu tysięcy lat na podstawie analizy ceramiki egipskiej i szkła perskiego. Obecnie sole kobaltu są nadal używane do produkcji pigmentów do ceramiki, a ich metaliczna postać jest badana w przemyśle metalurgicznym do produkcji gatunków stali. Tlenki kobaltu mogą być stosowane jako katalizatory w przemyśle chemicznym.

Przeczytaj też: Niob - metal z różne zastosowania przemysłowe i komercyjne

Podsumowanie kobaltu

• Jest to szarawobiały metal.

• Ma liczbę atomową 27 i masę atomową 59 a.m.u.

• Może występować na stopniach utlenienia +2 i +3.

• Został wyizolowany przez szwedzkiego chemika Georga Brandta w 1735 roku.

• Szeroko stosowany do tworzenia tuszów i pigmentów.

• Jest obecny w kilku Stopy metali.

• Występuje w witaminie B12.

Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)

Właściwości kobaltu

• Symbol: Co

• Klasyfikacja: zewnętrzny metal przejściowy

• Makaronatomowy: 59 um

• Numeratomowy: 27

• elektroujemność: 1,88

• izotopy: ⁵⁹Co (naturalny) i ⁶⁰Co (syntetyczny)

• PunktwPołączenie: 1495 °C

• Punktwwrzenie: ~2900°C

• elektroniczna Konfiguracja: [Powietrze] 4s² 3d⁷

• Gęstość: 8900 kg/m³

Charakterystyka kobaltu

Kobalt to szarawo-biały metal z właściwości magnetyczne i fizyczne zbliżone do żelazo i do nikiel. Może występować na stopniach utlenienia +2 i +3, ale w większości przypadków występuje na stopniu utlenienia +2.

kobalt jest stabilny w powietrzu i obojętny i nie reaguje z woda, ale może zostać zaatakowany przez kwasy.

Jest to stosunkowo rzadki pierwiastek, występujący w przedziale 0,001% do 0,002% skorupy ziemskiej, uważany za 30. najbogatszy pierwiastek skorupy. Naturalnie występuje w ponad 200 minerałach, takich jak esmaltyt i kobaltyt, ale prawie zawsze występuje w połączeniu z innymi pierwiastkami.

historia kobaltu

już rudy kobaltu były używane przez ludzi od około pięciu tysięcy lat. Zostały znalezione w egipskich artefaktach ceramicznych, perskim szkle oraz chińskim szkle i porcelanie z dynastii Tang (618-907) i Ming (1368-1644).

Chińska ceramika z dynastii Ming. Odcienie niebieskiego składają się z kobaltu.

Nazwa kobalt pochodzi od niemieckiego terminu mitologicznegoological kobold, duch, który mógł się zmaterializować w postaci zwierząt lub goblinów. Byłby zabawny, kapryśny lub wredny. Rodzaj kobold słynął z nawiedzania podziemnych miejsc, takich jak kopalnie.

kobalt prawie zawsze występuje w minerałach związanych z innymi. metale, podobnie jak miedź. Tak więc rudy kobaltu, dotychczas nieznane, zaczął być stosowany w produkcji szkła. Kiedy potraktowano je kwasami, nadało im to niebieskawy kolor, podobnie jak znane rudy miedzi.

Jednak po dodaniu do szkła ta ruda również gwarantował niebieskawy kolor, czego nie zapewniały rudy miedzi. Ponieważ takie zachowanie było związane z czymś nowym i tajemniczym, szwedzki chemik Georg Brandt nazwał to kobalt, na podstawie nazwy kobold. Dziś minerał ten został już określony i nazwany esmaltytem.

To Brandt w 1735 roku zdołał wyizolować metaliczny kobalt emalii, i tak przypisuje się mu odkrycie kobaltu.

Przeczytaj też: Jakie są nazwy nowych pierwiastków chemicznych?

Zastosowania kobaltu

W przemysł malarski i ceramiczny ceramic nadal intensywnie spożywają kobalt. Przemysł ceramiczny wykorzystuje go głównie do produkcji białego pigmentu, ale przemysł farbiarski nadal wykorzystuje go do wytwarzania tradycyjnego niebieskiego pigmentu.

Ponadto kobalt jest szeroko stosowany w produkcja magnetycznej stali stopowej, jak alnico (akronim dla głównego składu, aluminiumniklu i kobaltu, oprócz żelaza), a także w przemyśle chemicznym, m.in katalizator reakcje organiczne. Jest to również ważne w medycynie, bo tak jest stosowany w leczeniu nowotworów w radioterapii, ponieważ izotop kobaltu-60 emituje promieniowanie jonizujące (promienie γ) zdolne do niszczenia niektórych komórki i utrudniają jego wzrost.

Ten metal był również używany w produkcja baterii do urządzeń ładowalnych, gdyż wydłuża czas ładowania oraz sprawia, że ​​produkt jest bezpieczniejszy i bardziej stabilny, zmniejszając jego pęcznienie i ryzyko wybuchu. Oczekuje się również, że kobalt zastąpi platyna do produkcji wodór paliwo z wody, dzięki czemu proces jest tańszy.

kobalt jest obecna w składzie witaminy B12 w postaci jony Współ³⁺i można go uzyskać poprzez dietę. Chociaż nie ma oficjalnych zaleceń dotyczących spożycia kobaltu, istnieją zalecenia dotyczące spożycia kobaltu. Witamina, ponieważ uczestniczy w ważnych procesach biochemicznych, takich jak synteza aminokwasy i kwasy nukleinowe, oprócz tworzenia erytrocytów.

Witamina B12 jest również ważna w leczeniu niektórych przypadków niedokrwistość. Ponieważ występuje naturalnie tylko w mięsie i produktach pochodzenia zwierzęcego, wegetarianie lub weganie powinni obawiać się jego suplementacji.

Pokarmy takie jak mięso, ryby, jajka i niektóre produkty mleczne są bogate w witaminę B12.

Pozyskiwanie kobaltu

Pozyskiwanie kobaltu z jego źródeł mineralnych zależy od mineralogii i zawartości tego metalu w rudzie.

Gdy kobalt jest obecny w rudach laterytowych, które powstają w procesie zwietrzenie chemiczny z lateralizacja, stosuje się metody pirometalurgiczne (w których stosuje się wysokie temperatury) i hydrometalurgiczne. W tym drugim przypadku ruda jest rozpuszczony w roztworach amoniaku lub Kwas Siarkowy a następnie wytrącony w postaci węglanu. taki węglany, teraz z wyższą zawartością kobaltu, są następnie ponownie rozpuszczane tak, że metaliczny kobalt jest otrzymywany metodami elektrochemicznymi.

Kryształy erytrytu, Co₃(ASO₄)₂0,8 godz₂O

Kiedy mówimy o rudy siarczkowo-kobaltowe, to znaczy, które zawierają siarka w konstytucji proces metalurgiczny stosowany do odzyskiwania kobaltu obejmuje również: rozpuszczanie rudy w kwaśnych roztworach (w kwas chlorowodorowy lub kwas siarkowy) i podstawowe (amoniak).

Dobrze znanym przemysłowo procesem obróbki tych rud jest Sherritt-Gordon, w którym rudy siarczkowe niklu i kobaltu są rozpuszczane w roztworze amoniaku w wysokiej temperaturze i ciśnieniu, z późniejszym odzyskiem kobaltu poprzez redukcję gazu wodór.

Zobacz też: Bor - półmetalowy mało reaktywny i lekki

Środki ostrożności z kobaltem

Kiedy jesteśmy narażeni na ostry poziom kobaltu w powietrzu, albo za pomocą sproszkowanego czystego metalu, albo pyłu solnego i tlenków kobaltu, możemy uzyskać rozwój problemów oddechowych, takich jak zmniejszona wentylacja, a także przekrwienie, obrzęk i krwotoki w płucach.. Oprócz efektów alergicznych, takich jak alergiczny nieżyt nosa i atopowe zapalenie skóry (w tym przypadku przy ekspozycji przez skórę), można również zaobserwować zapalenie nosogardzieli.

już Spożycie kobaltu może wywołać skutki żołądkowo-jelitowe, takie jak nudności, wymioty i biegunka, a także uszkodzenie wątroby i alergiczne zapalenie skóry.

Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem klasyfikuje kobalt i jego związki jako możliwe czynniki rakotwórcze dla ludzi (Grupa 2B), w końcu badania na zwierzętach wykazały, że kobalt powoduje rak po umieszczeniu bezpośrednio na mięśniach i skórze.

Wracając do zapotrzebowania na witaminę B12, brak lub niedobór tej witaminy u nas organizm może powodować niedokrwistość złośliwą, która powoduje osłabienie, biegunkę, zmęczenie, żółtaczkę i inne. objawy.

Ćwiczenia rozwiązywane na kobalcie

Pytanie 1 - (UFSM) Kobalt-60, ₂₇Współ⁶⁰, stosowany w radioterapii, w leczeniu nowotworów, reaguje emitując cząstkę β, a tym samym przekształca się w:

TA) ₂₇Współ⁶¹

B) ₂₇Współ⁵⁹

DO) ₂₈Ni⁶⁰

RE) ₂₈Ni⁶⁴

I) ₂₅Mn⁵⁶

Rozkład

Alternatywa C

Emitowanie cząstki β to po prostu stwierdzenie, że zostanie ona uwolniona przez pierwiastek w procesie radioaktywnym. Cząstka β to elektron, który powstaje w wyniku rozpadu neutronu z jądra i dlatego ma znikomą masę (tj. 0) i ładunek -1. Równanie reprezentujące proces to:

₂₇Współ⁶⁰ → _-1β⁰ + _ZX^TEN

Gdzie Z jest liczbą atomową nowo utworzonego pierwiastka, a A jest liczbą masową nowego pierwiastka powstałego w tym procesie.

Podobnie jak w procesie radioaktywnym, musimy zachować zarówno ładunek, jak i masę, aby rozwiązać ten problem, tworzymy system:

60 = 0 + A

27 = -1 + Z

Zatem A = 60 i Z = 28. W związku z tym dochodzimy do wniosku, że mamy do czynienia z ₂₈Ni⁶⁰, litera C.

Pytanie 2 - (Enem) Aby zapewnić właściwe przechowywanie produktów elektronicznych przed sprzedażą, niektóre firmy stosują karty wskazujące wilgotność na opakowaniach tych produktów. Niektóre z tych kart zawierają sól kobaltu, która zmienia kolor w obecności wody, zgodnie z równaniem chemicznym:

CoCl₂ (s) + 6 godz₂O (g) CoCl₂.6H₂O(s) ΔH < 0

(niebieski różowy)

Jak byś wykorzystał w krótkim czasie ponownie kartę, która była już w kolorze różowym?

A) Schłodzić w zamrażarce.

B) Spryskaj sprayem wodnym.

C) Owiń folią aluminiową.

D) Grzejnik z suszarką do włosów.

E) Zawiń w papierową serwetkę.

Rozkład

Alternatywa D

za bycie równowaga chemiczna, musimy zrozumieć, że zachodzi zarówno reakcja w kierunku do przodu, w którym produktem jest niebieska sól kobaltu, jak i w kierunku odwrotnym, w którym ponownie tworzy się różowa sól kobaltu.

Kiedy pojawi się notacja CoCl₂.6H₂O dla soli oznacza to, że ma 6 moli cząsteczek wody na każdy mol soli w swojej strukturze, czyli jest uwodniona (w tym przypadku sześciowodzian). Jeśli celem jest ponowne użycie karty w kolorze różowym, musimy zrozumieć, że powinna zmienić kolor na niebieski, gdy nie jest mokra, ale bezwodna (bez wody).

Aby odzyskać niebieski kolor, równowaga chemiczna musi przesunąć się w lewo, w kierunku zużycia CoCl₂.6H₂Powstawanie i tworzenie CoCl₂.

Jako reakcja w kierunku do przodu, tworzenia CoCl₂.6H₂O, jest egzotermiczna (spójrz na ujemną zmianę entalpii obok reakcji), reakcja w odwrotnym kierunku jest endotermiczna. Reakcje endotermiczne są faworyzowane w stosunku do reakcji egzotermicznych przy zwiększaniu temperatury, ponieważ w tych przypadkach wzrost temperatury wiąże się ze wzrostem ilości ciepła dostępny.

jak, przez Ppoczątek Le Chatelier, reakcja chemiczna zawsze ma na celu zmniejszenie efektu działania zewnętrznego w celu przywrócenia równowagi, wzrost ilości dostępnego ciepła musi zostać pochłonięty przez reakcję. Jedynym zmysłem, który może zaabsorbować dostępne ciepło, jest endotermiczny (ponieważ endotermiczny oznacza pochłanianie ciepła).

Aby więc waga przeszła na lewą stronę (reakcja odwrotna), musimy użyć suszarki do włosów, która podwyższa temperaturę, litera D.

Chłodzenie w zamrażarce ma odwrotny skutek niż suszarka do włosów, a spryskiwanie strumieniem wody również przesuwa równowagę na niepożądaną stronę, ponieważ zwiększa stężenie wody w środku.

Oklejanie folią aluminiową lub papierem nie wprowadza w tym zakresie żadnych niezbędnych zmian.
Stéfano Araújo Novais
Nauczyciel chemii