KOBALT: ISTRAKTURA, MGA KATANGIAN, APLIKASYON - CHEMISTRY - 2025

Ang kobalt ay isang metal na paglipat na kabilang sa pangkat na VIIIB ng pana-panahong talahanayan at na ang simbolo ng kemikal ay ang Co ay isang solidong asul - kulay abo (nakasalalay na mga impurities) na matatagpuan sa buong crust ng lupa; bagaman ang konsentrasyon nito ay bahagya ay kumakatawan sa 25 ppm o 0.001% nito.

Ang metal na ito ay isang mahalagang elemento ng bakas sa nutrisyon ng mga ruminant. Ito rin ay bahagi ng nucleus ng bitamina B ₁₂ , kinakailangan para sa pagkahinog ng mga erythrocytes. Ang bitamina B ₁₂ ay may istraktura na katulad ng sa pangkat ng heme ng hemoglobin; ngunit kasama ni Co sa halip na Pananampalataya.

Metallic cobalt sample. Pinagmulan: Mga Larawan ng Hi-Res ng Mga Elemento ng Chemical

Sa likas na katangian, ang kobalt ay hindi karaniwang matatagpuan na dalisay, ngunit sa loob ng kumplikadong mineral matrice tulad ng: cobaltite, skutterudite, erythrite, atbp. Sa mga mineral na ito, ang kobalt ay karaniwang pinagsama sa nikel, iron o arsenic.

Ang pangalang 'kobalt' ay nagmula sa German kobalt, na kung saan ay nagmula sa kobolt, ang pangalang ibinigay ng mga minero sa mineral ores na gumawa ng mga asul na tina at may ilang mga metal na alam nila; Ores na, ito ay nagkakahalaga ng pagbanggit, na naging sanhi ng pagkalason sa kanila.

Ang Cobalt ay matatagpuan sa mga ores kasama ang nikel, iron, at tanso, bukod sa iba pang mga metal. Samakatuwid, hindi ito maaaring makuha dalisay, at nangangailangan ng matinding pagpipino sa paglilinis nito hanggang sa magamit ang praktikal.

Natuklasan ito ng Suweko na chemist na si Georg Brandt, sa pagitan ng 1730 at 1740. Ito ang unang metal na natuklasan mula noong sinaunang panahon. Itinuro ni Brandt na ang kobalt ay may pananagutan sa asul na tint ng keramika at baso; at hindi bismuth, tulad ng pinaniwalaan hanggang sa ngayon.

Ang Cobalt ay mayroong 29 isotopes. Ang ⁵⁹ Co ay matatag at kumakatawan sa halos 100% ng mga isotopes ng kobalt; ang natitirang 28 ay mga radioisotopes. Kabilang dito ang ⁶⁰ Co, na ginagamit sa paggamot ng cancer. Ito ay isang magnetic element, na pinangalagaan ang magnetism nito sa mataas na temperatura. Pinapayagan ang ari-arian na ito upang mabuo ang mga haluang metal tulad ng tinatawag na Alinco, na ginamit sa mga loudspeaker, microphones, mga sungay ng radyo, atbp.

Kasaysayan

Antiquity

Ang Cobalt ay ginamit hanggang sa 2,000 hanggang 3,000 taon BC. Ginamit ito ng mga taga-Egypt, Persian, at Intsik sa paggawa ng kanilang mga eskultura at seramik. Nagbigay ito ng asul na kulay kaya pinahahalagahan sa mga gawa ng sining at mga artikulo ng paggamit.

Ang mga taga-Egypt (1550 - 1292 BC) ay marahil ang unang tao na gumagamit ng kobalt upang bigyan baso ang asul na kulay nito.

Ang Cobalt ay hindi nakahiwalay sa mga ores, ngunit sa pagkakaroon ng mga mineral na may nikel, tanso at arsenic.

Kapag sinusubukan na matunaw ang tanso na may nikel, ang arsenic oxide ay ginawa, isang napaka-nakakalason na gas na sanhi ng pagkalason na dinanas ng mga minero.

Pagtuklas

Ang Cobalt ay natuklasan noong humigit-kumulang 1735 ng Suweko na chemist na si Georg Brandt, na natanto na ang kobalt, na tiyak, ay ang metal na nagbigay ng asul na kulay ng mga keramika at baso.

Ito ang unang metal na natuklasan mula pa noong unang panahon. Dahil sa oras na ito, ang tao ay gumagamit ng maraming mga metal tulad ng bakal, tanso, pilak, lata, ginto, atbp Sa maraming mga kaso hindi alam kung kailan sila nagsimulang magamit.

Paggawa ng pagmimina

Ang unang pagmimina ng kobalt sa mundo ay nagsimula sa Europa, kasama ang Norway bilang unang tagagawa ng kobalt blue; isang tambalan ng alumina at kobalt, pati na rin ang enamel (pulbos na baso ng kobalt), na ginamit bilang isang pigment sa keramika at pintura.

Ang preponderance sa paggawa ng kobalt ay lumipat sa New Caledonia (1864) at Canada (1904), sa rehiyon ng Ontario dahil sa pagtuklas ng mga deposito sa mga bansang iyon.

Nang maglaon, ang kasalukuyang Demokratikong Republika ng Congo (1913) ay naging nangungunang tagagawa ng kobalt sa buong mundo dahil sa pagtuklas ng mga malalaking deposito sa rehiyon ng Katanga. Sa kasalukuyan, ang bansang ito, kasama ang Canada at Australia, ay isa sa mga pangunahing gumagawa ng kobalt.

Samantala, ang ROC ang nangungunang prodyuser ng pino na pino, na nag-import ng metal mula sa Demokratikong Republika ng Congo para sa pagpino.

Noong 1938, nakamit nina John Livinglood at Glenn Seaborg ang produksiyon sa isang ⁶⁰ Co atomic reaktor ; Isang radioactive isotop na ginagamit sa gamot upang gamutin ang cancer.

Istraktura at pagsasaayos ng elektron ng kobalt

Ang Cobalt, tulad ng iba pang mga metal, ay naghahawak ng mga atomo nito nang magkasama sa pamamagitan ng metallic bond. Ang lakas at compression ay tulad na nagtatatag sila ng isang metal na kristal, kung saan mayroong pagtaas ng tubig ng mga elektron at mga banda ng pagpapadaloy na nagpapaliwanag sa kanilang mga conductive ng elektrikal at thermal.

Ang mikroskopikong pagsusuri sa mga kristal ng kobalt, makikita na nagtataglay sila ng isang compact na hexagonal na istraktura; mayroong mga tatsulok ng Co atoms na nakaayos sa ABAB … mga layer, na bumubuo ng tatsulok na prismo na may mga interspersed layer, na siya namang kumakatawan sa isang ika-anim ng isang heksagon.

Ang istraktura na ito ay naroroon para sa karamihan ng mga sample ng kobalt sa temperatura sa ibaba ng 450ºC. Gayunpaman, kapag ang temperatura ay tumaas, ang isang paglipat ay nagsisimula sa pagitan ng dalawang mga crystallographic phase: ang compact hexagonal (hcp) at ang mukha na nakasentro sa kubiko (fcc).

Ang paglipat ay mabagal, kaya hindi lahat ng hexagonal crystals ay nagiging kubiko. Kaya, sa mataas na temperatura ang kobalt ay maaaring magpakita ng parehong mga istruktura ng mala-kristal; at pagkatapos ay ang mga pag-aari nito ay hindi na homogenous para sa lahat ng metal.

Laki ng kuwintas na Crystal

Ang istraktura ng kristal ay hindi ganap na perpekto; maaari itong harangan ang mga iregularidad, na tumutukoy sa mga butil ng mala-kristal na iba't ibang laki. Ang mas maliit sila, ang mas magaan ang metal o tulad ng espongha. Sa kabilang banda, kapag ang mga butil ay malaki, ang metal ay magiging matatag at solid.

Ang detalye na may kobalt ay hindi lamang ang mga butil ay nagbabago sa panlabas na hitsura ng metal: din ang mala-kristal na istraktura nito. Sa ibaba ng 450ºC, ang istrukturang hcp ay dapat nangunahin; ngunit kapag ang mga butil ay maliit, tulad ng sa spongy cobalt, ang nangingibabaw na istraktura ay ang fcc.

Ang kabaligtaran ay nangyayari kapag malaki ang butil: ang istruktura ng fcc ay nangingibabaw sa hcp. Ito ay may katuturan dahil ang mga malalaking butil ay mas mabigat at maglagay ng higit na presyon sa bawat isa. Sa mas mataas na panggigipit, ang Co atoms ay nag-compact pa at pinipili na gumamit ng hcp na istraktura.

Sa mataas na temperatura (T> 1000ºC), ang mga paglilipat na inilarawan lamang ay nangyayari; ngunit sa kaso ng spongy cobalt, ang isang maliit na bahagi ng mga crystals nito ay nagiging heksagonal, habang ang karamihan ay patuloy na naging kubiko.

Matatag hcp nanocrystals

Sa isang gawaing pananaliksik sa Espanya (Peña O'shea V. et al., 2009), ipinakita na posible na synthesize ang hexagonal cobalt nanocrystals na may kakayahang makatiis ng mga temperatura na malapit sa 700ºC nang hindi sumasailalim sa mga paglilipat sa fcc phase.

Upang gawin ito, nabawasan ng mga mananaliksik ang mga sample ng cobalt oxides na may CO at H ₂ , na nahanap na ang hcp nanocrystals ay may utang sa kanilang patong sa isang patong ng carbon nanofibers.

Ang mga pagsasaayos ng electronic at mga oksihenasyon

Ang pagsasaayos ng elektron ng kobalt ay:

3d ⁷ 4s ²

Kaya't maaari itong teoryang mawalan ng hanggang sa siyam na mga electron mula sa shell valence nito; ngunit hindi ito nangyayari (hindi bababa sa ilalim ng mga normal na kondisyon), at hindi rin ^{nabuo ang} cation na Co ⁹⁺ .

Ang mga estado ng oksihenasyon nito ay: -3, -1, +1, +2, +3, +4, +5, na may +2 at +3 ang naging pangunahing.

Ari-arian

Pisikal na hitsura

Solid, madulas, asul-kulay-abo na metal. Ang pinakintab na cobalt ay kulay-pilak na puti na may isang mala-bughaw na kulay.

Konting bigat

58.933 g / mol.

Atomikong numero

27.

Periodic table

Ito ay isang metal na transisyon na kabilang sa pangkat 9 (VIIIB), panahon 4.

Temperatura ng pagkatunaw

1,768 K (1,495 ° C, 2,723 ° F).

Punto ng pag-kulo

3,200 K (2,927 ° C, 5,301 ° F).

Density sa temperatura ng silid

8.90 g / cm ³ .

Init ng pagsasanib

16.06 kJ / mol.

Init ng singaw

377 kJ / mol.

Kapasidad ng calaric na Molar

24.81 J / mol K

Bilis ng tunog

4,720 m / s (sinusukat sa isang metal na pamalo).

Katigasan

5.0 sa scale ng Mohs.

Magnetismo

Ito ay isa sa tatlong elemento ng ferromagnetic sa temperatura ng silid. Ang mga kobalt magnet ay nagpapanatili ng kanilang magnetism sa temperatura na kasing taas ng 1,121ºC (2,050ºF).

Elektronegorya

1.88 sa scale ng Pauling.

Enerhiya ng ionization

Unang antas ng ionization: 740.4 kJ / mol.

Pangalawang antas ng ionization: 1,648 kJ / mol.

Pangatlong antas ng ionization: 3,232 kJ / mol.

Atomikong radyo

125 pm.

Dami ng atomiko

6.7 cm ³ / mol.

Mga reaksyon

Ang Cobalt ay dahan-dahang natutunaw sa mga mineral acid. Hindi ito pinagsasama nang direkta sa hydrogen o nitrogen, ngunit pinagsama ito sa carbon, posporus, at asupre sa pamamagitan ng pag-init. Nagbubuklod ito sa oxygen na naroroon sa singaw ng tubig sa mataas na temperatura.

Masigasig ang reaksyon na may 15 M nitric acid, na bumubuo ng cobalt nitrate, Co (HINDI ₃ ) ₂ . Mahina ang reaksyon ng hydrochloric acid upang mabuo ang cobalt chloride, CoCl ₂ . Ang Cobalt ay hindi bumubuo ng mga hydrides.

Parehong Co ⁺² at Co ^{+3 ay} bumubuo ng maraming mga kumplikadong koordinasyon, na itinuturing na isa sa mga metal na may pinakamataas na bilang ng mga kumplikadong ito.

Aplikasyon

Mga Alloys

Ang mga kobalt na haluang metal ay ginagamit sa paggawa ng mga jet engine at gas turbine engine. Ang isang haluang metal na tinatawag na Alinco, na binubuo ng aluminyo, nikel, at kobalt, ay may malakas na mga katangian ng magnetic. Ginagamit ang mga magnet na Alinco sa mga hearing aid, mga compass at mga mikropono.

Ang tinaguriang mga tool sa paggupit ay ginawa gamit ang mga alloy ng stadium, na gawa sa kobalt, chromium at tungsten. Ang mga Superalloy ay may natutunaw na punto malapit sa kobalt, at nailalarawan sa pamamagitan ng kanilang mahusay na tigas, na ginagamit sa paggawa ng mga mababang tool ng pagpapalawak.

Keramika, iskultura at baso

Salamin baso na may kobalt. Pinagmulan: Pxhere.

Mula noong sinaunang panahon, ang kobalt ay ginamit ng maraming kultura upang bigyan ang kanilang sining at pandekorasyon na gumagana ng isang asul na tint. Sa kahulugan na ito, ang mga oxides ay ginamit: kobalt, CoO, at kobalt, Co ₃ O ₄ .

Bilang karagdagan sa kanilang paggamit sa paggawa ng mga keramika, baso at enamels, ang mga kobalt oxides ay ginagamit sa paghahanda ng mga catalysts.

Mga doktor

Ang Cobalt-60 ( ⁶⁰ Co), isang isotopang radioaktibo na naglalabas ng beta (β) at gamma (γ) radiation, ay ginagamit sa paggamot ng kanser. Ang radiation ay electromagnetic radiation, kaya't may kakayahang tumagos sa mga tisyu at maabot ang mga selula ng cancer, kaya pinapayagan ang kanilang pagsabog.

Ang mga cell cells ng cancer ay mga cell na mabilis na naghahati, na ginagawang mas madaling kapitan sa ionizing radiation na tumama sa kanilang nucleus, na pumipinsala sa genetic material.

Ang ⁶⁰ Co, tulad ng iba pang mga radioisotop, ay ginagamit sa isterilisasyon ng mga materyales na ginagamit sa pagsasagawa ng medikal.

Gayundin, ang kobalt ay ginagamit sa paggawa ng mga orthopedic implants, kasama ang titanium at hindi kinakalawang na asero. Ang isang malaking bahagi ng mga hip replacement ay nagtatrabaho sa mga tangkay na femoral na chobalt-chrome.

Alternatibong enerhiya

Ginagamit ang Cobalt upang mapagbuti ang pagganap ng mga rechargeable na baterya, na gumaganap ng isang kapaki-pakinabang na papel sa mga hybrid na sasakyan.

Elektroplating

Ginagamit ang Cobalt upang magbigay ng mga ibabaw ng metal na may isang mahusay na pagtatapos na pinoprotektahan ang mga ito laban sa oksihenasyon. Ang Cobalt sulfate, CoSO ₄ , halimbawa, ang pangunahing tambalan ng kobalt na ginamit sa bagay na ito.

Sa mga lab

Ang kobaltous klorido, CoCl ₂ .6H ₂ O, ay ginagamit bilang isang tagapagpahiwatig ng kahalumigmigan sa mga desicator. Ito ay isang kulay rosas na solid na nagbabago sa isang asul na kulay dahil ito ay hydrates.

Papel na biolohikal

Ang Cobalt ay bahagi ng aktibong site ng bitamina B ₁₂ (cyanocobalamin) na kasangkot sa pagkahinog ng mga erythrocytes. Ang kawalan nito ay nagiging sanhi ng isang anemia na nailalarawan sa hitsura sa sirkulasyon ng dugo ng mga malalaking erythrocytes na kilala bilang megaloblast.

Saan matatagpuan ito

Earth crust

Ang Cobalt ay malawak na ipinamamahagi sa buong crust ng lupa; bagaman napakababa ng konsentrasyon nito, na tinantya na bumubuo ito ng 25 ppm ng crust ng lupa. Samantala, sa Solar System bilang isang buo ang kamag-anak na konsentrasyon nito ay 4 ppm.

Ito ay matatagpuan sa maliit na halaga sa mga kumplikadong nikelado na bakal, na katutubo sa Earth at sa mga meteorite. Natagpuan din ito kasama ang iba pang mga elemento sa mga lawa, ilog, dagat, halaman at hayop.

Bitamina B

Bilang karagdagan, ito ay isang mahalagang elemento para sa nutrisyon ng mga ruminant at naroroon sa bitamina B ₁₂ , kinakailangan para sa pagkahinog ng mga erythrocytes. Ang Cobalt ay hindi karaniwang nakahiwalay sa kalikasan, ngunit matatagpuan sa iba't ibang mga mineral na sinamahan ng iba pang mga elemento.

Mga mineral

Ang mga mineral na kobalt ay kinabibilangan ng mga sumusunod: kobaltite, kasama ang arsenic at asupre; erythrite, na nabuo ng arsenic at hydrated cobalt; ang glaucodot na nabuo ng kobalt, iron, arsenic at asupre; at ang skutterudite na nabuo ng kobalt, nikel at arsenic.

Bilang karagdagan, ang sumusunod na karagdagang mga mineral na kobalt ay maaaring mapansin: linnaelite, enamel at heterogenite. Ang Cobalt ay sinamahan ng mineral na pangunahin ng nikel, arsenic at iron.

Karamihan sa oras, ang kobalt ay hindi nakuha mula sa mga ores na naglalaman nito, ngunit isang by-product ng pagmimina ng nikel, iron, arsenic, tanso, mangganeso at pilak. Ang isang kumplikadong proseso ay kinakailangan upang kunin at ihiwalay ang kobalt mula sa mga mineral na ito.

Mga Sanggunian

1. Wikipedia. (2019). Cobalt. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
2. A. Owen at D. Madoc Jone. (1954). Epekto ng Laki ng Butas sa Crystal na Istraktura ng Cobalt. Proseso. Phys. Soc. B 67 456. doi.org/10.1088/0370-1301/67/6/302
3. Víctor A. de la Peña O′Shea, Pilar Ramírez de la Piscina, Narcis Homs, Guillem Aromí, at José LG Fierro. (2009). Pag-unlad ng Hexagonal closed-Packed Cobalt Nanoparticles Matatag sa Mataas na Temperatura. Chemistry of Materials 21 (23), 5637-5643. DOI: 10.1021 / cm900845h.
4. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (Pebrero 02, 2019). Mga katotohanan sa kobalt at pisikal na katangian. ThoughtCo. Nabawi mula sa: thoughtco.com
5. Ang Mga editor ng Encyclopaedia Britannica. (Hunyo 08, 2019). Cobalt. Encyclopædia Britannica. Nabawi mula sa: britannica.com
6. Lookchem. (2008). Cobalt. Nabawi mula sa: lookchem.com
7. Mga Ducksters. (2019). Mga Elemento para sa mga bata: kobalt. Nabawi mula sa: ducksters.com