Cobaltul este un metal al cărui simbol este Co., are numărul atomic 27 și o masă atomică aproximativă de 59 a.mu.u (unități de masă atomică). Este în perioada a patra și familia 9 dă Masa Periodic. Acest element a fost izolat pentru prima dată ca metal pur de chimistul suedez Georg Brandt, în anul 1735, pe bază de minereu de smalț.
Se estimează că omenirea folosește cobaltul de aproximativ cinci mii de ani bazat pe analiza ceramicii egiptene și a sticlei persane. În zilele noastre, sărurile de cobalt sunt încă utilizate la fabricarea pigmenților pentru ceramică, în timp ce forma metalică a acestora este explorată în industria metalurgică pentru producția de tipuri de oțel. Oxizii de cobalt pot fi folosiți ca catalizatori în industria chimică.
Citește și: Niobiu - metal cu diverse aplicații industriale și comerciale
Rezumat Cobalt
Este un metal alb cenușiu.
Are numărul atomic 27 și masa atomică de 59 a.m.u.
Poate apărea în stările de oxidare +2 și +3.
A fost izolat de chimistul suedez Georg Brandt în 1735.
Utilizat pe scară largă pentru crearea de cerneluri și pigmenți.
Este prezent în mai multe aliaje metalice.
Este prezent în vitamina B12.
Proprietăți de cobalt
Simbol: Co
Clasificare: metal de tranziție exterior
Pasteatomic: 59 u.m.a
Număratomic: 27
electronegativitate: 1,88
izotopi: 59Co (natural) și 60Co (sintetic)
PunctînFuziune: 1495 ° C
Punctînfierbere: ~ 2900 ° C
configurație electronică: [Aer] 4s2 3d7
Densitate: 8900 kg / m³
Caracteristicile cobaltului
Cobaltul este un metal alb cenușiu cu proprietăți magnetice și fizice similare cu fier și a nichel. Poate apărea în stările de oxidare +2 și +3, dar în cele mai multe cazuri apare în starea de oxidare +2.
cobaltul este stabil în aer și inert și nu reacționează cu Apă, dar poate fi atacat de acizi.
Este un element relativ rar, care apare între 0,001% și 0,002% din scoarța terestră, fiind considerat Al 30-lea cel mai abundent element a crustei. Apare în mod natural în peste 200 de minerale, cum ar fi esmaltitul și cobaltita, dar se găsește aproape întotdeauna în combinație cu alte elemente.
istoria cobaltului
minereuri de cobalt deja au fost folosite de oameni de aproximativ cinci mii de ani. Au fost găsite în artefacte din ceramică egipteană, sticlă persană și sticlă și porțelan chinezesc din dinastiile Tang (618-907) și Ming (1368-1644).
Numele de cobalt derivă din termenul mitologic german kobold, un spirit care s-ar putea materializa sub formă de animale sau spiriduși. Ar fi jucăuș, prost și răutăcios. Un tip de kobold era renumit pentru bântuirea locurilor subterane precum minele.
cobaltul apare aproape întotdeauna în mineralele asociate cu altele. metale, ca cupru. Astfel, minereurile de cobalt, până acum necunoscute, a început să fie folosit la fabricarea sticlei. Când au fost tratați cu acizi, acest lucru le-a dat o culoare albăstruie, ceea ce a făcut și minereurile de cupru cunoscute.
Cu toate acestea, atunci când este adăugat la sticlă, acest minereu este, de asemenea a garantat o culoare albăstruie, ceva ce minereurile de cupru nu au făcut. Deoarece un astfel de comportament a fost asociat cu ceva nou și misterios, chimistul suedez Georg Brandt l-a numit cobalt, pe baza numelui kobold. Astăzi, acest mineral a fost deja determinat și numit esmaltit.
Brandt a fost cel care, în 1735, a reușit să izoleze cobaltul metalic de smalț, așa că descoperirea cobaltului i se atribuie.
Citește și: Care sunt numele noilor elemente chimice?
Aplicații Cobalt
La industriile vopselei și ceramicii ei încă consumă abundent cobalt. Industriile ceramice îl folosesc în principal pentru producția de pigment alb, dar industria vopselei îl folosește în continuare pentru a produce pigmentul albastru tradițional.
În plus, cobaltul este utilizat pe scară largă în producția de oțel aliat magnetic, ca alnico (acronim pentru compoziția sa principală, aluminiu, nichel și cobalt, pe lângă fier), precum și în industria chimică precum catalizator al reacții organice. Este important și în medicină, așa cum este utilizat în tratamentul cancerului în radioterapie, deoarece izotopul cobalt-60 emite radiații ionizante (raze γ) capabile să distrugă anumite celule și împiedică creșterea sa.
Acest metal a fost, de asemenea, utilizat în producerea de baterii pentru dispozitive reîncărcabile, deoarece crește timpul de încărcare și face produsul mai sigur și mai stabil, prin reducerea umflăturii acestora și a riscului de explozie. Cobaltul este de asemenea de așteptat să înlocuiască platină pentru producerea de hidrogen combustibil din apă, reducând procesul.
cobaltul este prezent în constituția vitaminei B12 sub formă de ioni Co3+, și poate fi obținut prin diete. Deși nu există recomandări oficiale privind ingestia de cobalt, există recomandări pentru ingestia de cobalt. Vitamina, deoarece participă la importante procese biochimice, cum ar fi sinteza aminoacizi și acizi nucleici, pe lângă formarea eritrocitelor.
Vitamina B12 este, de asemenea, importantă pentru tratamentul unor cazuri de anemie. Deoarece se găsește numai în mod natural în carne și produse de origine animală, vegetarienii sau veganii ar trebui să fie preocupați de suplimentarea acesteia.
Obținerea cobaltului
Obținerea de cobalt din sursele sale minerale depinde de mineralogia și conținutul acestui metal din minereu.
Cand cobaltul este prezent în minereurile laterite, care se formează prin procesul de intemperii chimice ale lateralizare, se folosesc metode pirometalurgice (în care se utilizează temperaturi ridicate) și hidrometalurgice. În acest din urmă caz, minereul este dizolvat în soluții de amoniac sau acid sulfuric și apoi precipitat sub formă de carbonat. astfel de carbonați, acum cu un conținut mai ridicat de cobalt, sunt apoi redizolvate astfel încât cobaltul metalic să fie obținut prin metode electrochimice.
Când vorbim despre minereuri sulfuroase de cobalt, adică care conțin sulf în constituție, procesul metalurgic folosit pentru recuperarea cobaltului implică și el dizolvarea minereului în soluții acide (în acid clorhidric sau acid sulfuric) și de bază (amoniac).
Un proces bine cunoscut industrial pentru tratarea acestor minereuri este Sherritt-Gordon, în care minereurile sulfurate de nichel și cobalt sunt dizolvate în soluție de amoniac la temperatură și presiune ridicate, cu recuperarea ulterioară a cobaltului prin reducerea gazului hidrogen.
Vezi și: Bor - semi-metalic puțin reactiv și ușor
Precauții cu cobalt
Când suntem expuși la niveluri acute de cobalt în aer, fie prin intermediul metalului pur pulverizat, fie prin praf de sare și oxizi de cobalt, putem avea dezvoltarea problemelor respiratorii, cum ar fi scăderea ventilației, pe lângă congestie, edem și hemoragii în plămâni. De asemenea, este posibil să se observe inflamația nazofaringelui, pe lângă efectele alergice, cum ar fi rinita alergică și dermatita atopică (în acest caz, când expunerea este prin piele).
deja Ingerarea de cobalt poate provoca efecte gastro-intestinale, cum ar fi greață, vărsături și diaree, pe lângă leziuni hepatice și dermatită alergică.
Agenția Internațională pentru Cercetarea Cancerului clasifică cobaltul și compușii săi ca fiind posibili agenți cancerigeni pentru oameni (Grupul 2B), la urma urmei, studiile pe animale au arătat că cauzele de cobalt cancer atunci când este plasat direct pe mușchi și piele.
Revenind la necesitatea aportului de vitamina B12, absența sau deficiența acestei vitamine în noi organismul poate provoca anemie periculoasă, care provoacă slăbiciune, diaree, oboseală, icter și altele simptome.
Exerciții rezolvate pe cobalt
Intrebarea 1 - (UFSM) Cobalt-60, 27Co60, utilizat în radioterapie, în tratamentul cancerului, reacționează prin emiterea unei particule β și se transformă astfel în:
THE) 27Co61
B) 27Co59
Ç) 28Ni60
D) 28Ni64
ȘI) 25Mn56
Rezoluţie
Alternativa C
Emiterea unei particule β înseamnă pur și simplu că va fi eliberată de element într-un proces radioactiv. Particula β este un electron care apare din decăderea unui neutron din nucleu și, prin urmare, are o masă neglijabilă (adică 0) și sarcină -1. Ecuația care reprezintă procesul este:
27Co60 → -1β0 + ZXTHE
Unde Z este numărul atomic al elementului nou format, iar A este numărul de masă al elementului nou format în acest proces.
Ca și într-un proces radioactiv, trebuie să menținem atât sarcina, cât și masa, pentru a rezolva acest lucru, realizăm sistemul:
60 = 0 + A
27 = -1 + Z
Astfel, A = 60 și Z = 28. Cu aceasta, concluzionăm că avem de-a face cu 28Ni60, litera C.
Intrebarea 2 - (Enem) Pentru a se asigura că produsele electronice sunt stocate corespunzător înainte de vânzare, unele companii folosesc carduri indicatoare de umiditate pe ambalajul acestor produse. Unele dintre aceste cărți conțin o sare de cobalt care își schimbă culoarea în prezența apei, conform ecuației chimice:
CoCl2 (s) + 6 H2O (g) ⇋ CoCl2.6H2O (s) ΔH <0
(roz albastru)
Cum ați proceda la reutilizarea, într-o perioadă scurtă de timp, a unei cărți care era deja colorată în roz?
A) Se răcește în congelator.
B) Pulverizați cu apă pulverizată.
C) Înfășurați cu folie de aluminiu.
D) Încălzitor cu uscător de păr.
E) Înfășurați în șervețel de hârtie.
Rezoluţie
Alternativa D
pentru că a fost un echilibrul chimic, trebuie să înțelegem că există atât o reacție în direcția înainte, în care sarea albastră de cobalt este produsul, cât și în direcția inversă, în care sarea de cobalt roz se formează din nou.
Când apare notația CoCl2.6H2O pentru o sare, aceasta înseamnă că are 6 moli de molecule de apă pentru fiecare mol de sare din structura sa, adică este hidratat (în acest caz, hexahidrat). Dacă obiectivul este reutilizarea unei cărți de culoare roz, trebuie să înțelegem că ar trebui să-și schimbe culoarea în albastru atunci când nu este umedă, dar anhidră (fără apă).
Pentru a recupera culoarea albastră, echilibrul chimic trebuie să se deplaseze spre stânga, spre consumul de CoCl2.6H2Formarea și formarea CoCl2.
Ca reacție în direcția înainte de formare a CoCl2.6H2O, este exoterm (vezi modificarea entalpiei negative de lângă reacție), reacția în sens invers este endotermă. Reacțiile endotermice sunt favorizate față de reacțiile exoterme la creșterea temperatura, deoarece, în aceste cazuri, creșterea temperaturii vine odată cu creșterea cantității de căldură disponibil.
cum, de Pînceputul lui Le Chatelier, reacția chimică încearcă întotdeauna să diminueze efectul unei acțiuni externe pentru a restabili echilibrul, o creștere a cantității de căldură disponibilă trebuie absorbită de reacție. Singurul sens care poate absorbi căldura disponibilă este endoterm (deoarece endoterm înseamnă absorbție de căldură).
Deci, pentru ca balanța să meargă în partea stângă (reacție inversă), trebuie să folosim un uscător de păr, care crește temperatura, litera D.
Răcirea într-un congelator are efectul opus unui uscător de păr, iar pulverizarea cu pulverizator de apă mută, de asemenea, echilibrul către partea nedorită, deoarece crește concentrația de apă în mijloc.
Împachetarea cu folie de aluminiu sau hârtie nu aduce niciun fel de modificări necesare în acest sens.
De Stéfano Araújo Novais
Profesor de chimie
