Kobalto

Kobaltoa elementu kimiko bat da, Co ikurra eta 27 zenbaki atomikoa dituena. Metal gris zilarkara distiratsua eta gogorra da. Hainbat meatan agertzen da, eta aleazio magnetiko erresistente eta sendoak egiteko erabiltzen da. Bere konposatu kimikoekin tintak, margoak eta bernizak egiten dira.

Kobaltoa
27 Burdina ← Kobaltoa → Nikela
27 Co                                                                                                                                                                                                                                           Taula periodikoa
Ezaugarri orokorrak
Izena, ikurra, zenbakia	Kobaltoa, Co, 27
Serie kimikoa	trantsizio-metalak
Taldea, periodoa, orbitala	9, 4, d
Masa atomikoa	58,933195(5) g/mol
Konfigurazio elektronikoa	[Ar] 3d7 4s2
Elektroiak orbitaleko	2, 8, 15, 2
Propietate fisikoak
Egoera	solidoa
Dentsitatea	(0 °C, 101,325 kPa) 8,90 g/L
Urtze-puntua	1.768 K (1.495 °C, 2,723 °F)
Irakite-puntua	3.200 K (2.927 °C, 5.301 °F)
Urtze-entalpia	16,06 kJ·mol−1
Irakite-entalpia	377 kJ·mol−1
Bero espezifikoa	(25 °C) 24,81 J·mol−1·K−1
Lurrun-presioa P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K 1.790 1.960 2.165 2.423 2.755 3.198
Propietate atomikoak
Kristal-egitura	hexagonala
Oxidazio-zenbakia(k)	4 [1], 3, 2, 1 [2] (oxido anfoterikoa)
Elektronegatibotasuna	1,88 (Paulingen eskala)
Ionizazio-potentziala	1.a: 760,4 kJ/mol 2.a: 1.648 kJ/mol 3.a: 3.232 kJ/mol
Erradio atomikoa (batezbestekoa)	135 pm
Erradio atomikoa (kalkulatua)	152 pm
Erradio kobalentea	126 pm
Datu gehiago
Eroankortasun termikoa	(300 K) 100
Soinuaren abiadura	4.720 m/s
Isotopo egonkorrenak
Kobaltoaren isotopoak iso UN Sd-P D DE (MeV) DP 56Co Sintetikoa 77,27 e ε 4,566 56Fe 57Co Sintetikoa 271,79 e ε 0,836 57Fe 58Co Sintetikoa 70,86 e ε 2,307 58Fe 59Co %100 Co egonkorra da 32 neutroirekin 60Co Sintetikoa 5,2714 u β- 2,824 60Ni

Kobaltoa eta honen aleazioak korrosioarekiko oso erresistenteak dira, tenperaturak oso altuak badira ere. Aplikazio komertzial garrantsitzuenak: tenperatura altuetan erabiliko diren aleazioetan, aleazio magnetikoetan, hortzetarako eta kirurgirako aleazioetan vitalium deituak. Kobalto-60, isotopo erradiaktiboa da eta modu artifizialean ekoiztu da, ikerkuntzan, medikuntzan eta industrian oso erabilia da.

Bere izenaren jatorri alemaniarra “kobalt” da, “kobolds” hitzaren eratorria dena, eta “gnomo” da bere esanahaia.

Propietateak

Zilar koloreko kobalto metala hauskorra da, oso urtze-puntu altua dauka eta bere erresistentzia eta tenperatura altuak mantentzeko gaitasunagatik da baliogarria.

Beste metal magnetiko batzuekin agertzen da naturan, hala nola, burdina eta nikela, eta bere magnetismoa manten dezake beste edozein metal baino tenperatura altuagoetan (1100 °C), hau da, kobaltoak metalen artean Curie tenperatura altuena dauka, 1115 °C. Bestalde, ezaugarri katalitiko baliogarriak ere baditu.

Kobaltoaren dentsitate espezifikoa 8.9-koa da, eta momentu magnetikoa 1.6–1.7 Bohr magnetoi atomoko. Horrez gain, kobaltoa erreduzitzaile ahula da, eta beraz, oxidaziotik babesten da oxidoen filmak pasibatuz. Halogenoekin eta sulfuroekin konposatuak eratzen ditu.

Egitura eta loturak

Kobalto metalaren paketatze motak

Kobalto metalikoa bi forma alotropikoz osatuta dago, bata egitura hexagonala kubikoa eta bestea kubikoa aurpegietan zentratua, bien arteko trantsizio tenperatura 722 K da. Gelaxka unitateko parametroak a=354,41pm (a=b=c α=β=γ=90º). Oxidazio egoera baxuak aurkezten ditu. +4 oxidazio egoera duten konposatuak ez dira oso arruntak, +2 eta +3 oxidazio egoera oso arruntak dira, badira baita +1 oxidazio egoerarekin eratutako konposatuak. Konfigurazio elektronikoa [Ar]3d⁷4s² da. Bere bataz besteko erradio 135 pm da, bere Bohr-en erradio atomikoa 152 pm, eta bere erradio kobalentea 126 pm.

Agerpena

Kobalto-mea

Burdina eta nikelaren antzekoa da, bai modu askean zein konbinatuan. Naturan erraz aurkitu daiteke, eta lurrazaleko arroka igneoen %0,001-a suposatzen du. Meteoritoetan, izarretan, itsasoan, lurrean, ur gezean, landareetan eta animalietan aurkitu daiteke. Komertziorako garrantsitzuak diren kobaltoaren mineralak, artseniuroak, oxidoak eta sulfuroak dira.

Airean eta ingurugiroan (ura, zorua, harroka, landare, animali) dagoen elementua da.

Meatzaritzan ikatzaren konbustioa dela eta, gizakiak kobaltoaren zati txikiak atmosferara zabaltzen ditu.

Kobaltoaren isotopo erradiaktiboak ez daude modu naturalean ingurugiroan, baina energia nuklearretako operazioetan eta istripu nuklearren bidez askatuak dira. Desintegraziorako erdi-bizitza laburra dute, ez dira oso arriskutsuak.

Kobaltoaren agerpen mundiala 2005ean

Uretan kobaltoa baldintza azidoetan disolbatzen da soilik, baina kobalto gehiena sedimentuetan edota lurrean dago.

Balentzia handieneko egoera naturan bakarrik koordinazio konposatuetan aurkitu daiteke, adibidez, B12 bitamina bezala.

Erabilerak

EEBB-etan Hidrogenoa lortzeko katalizatzaile bat asmatu dute, ura apurtzen duena, eta kobaltoa, fosforoa eta sufrea ditu.

Katalizatzaile honek metal ez geldoekin egindako katalizatzaileen artean etekin katalitiko handiena erakusten du.

B12 bitaminaren egitura

Litio kobalto oxidoa, litio ioi baterietan elektrodo moduan erabiltzen da. Nikel-hidruro metaliko (NiMH) bateria birkargarriak ere kobaltoa dute.

Margoak, bernizeak eta tinteak kobaltoaren konposatuak erabiliz egin daitezke zenbait kolore lortzeko.

Aleazioetara gehitzen da, superaleazioak lortzeko. Tenperatura egonkorra dutenak eta erreakzio motoreetan zein gas turbinetan erabiliak dira. Inplanteetan ere, hala nola, belaunetako protesietan.

Erregai likidoak eta polimeroak, kobaltozko katalizatzaileen erabilpenarekin lortzen dira.

Kobalto-59 erabilita, lehergailu nuklearra eraiki daiteke. Leherketa txikia izango zen arren, hondakin erradiaktiboek beteko zuten azalera denbora batez kutsatuta geldituko da.

Kobalto-60 medikuntzan erabilia da, gamma uhinak sortzeko. Hauek erradioterapian, medikuntzako materiala eta elikagaiak antzutzeko.

Kobalto-57 medikuntzan erabiltzen da, organismo batean B12 bitaminaren kantitatea neurtzeko.

Bitxiak eta mahai-tresnak galbanizatzeko, oxidazioaren aurrean erresistentzia emateko ere erabili daiteke kobaltoa.

Laborategian, lehen silizezko gelan kobalto (II) kloruro adierazle moduan erabiltzen zen.

Kobaltoaren kimika

Co₃O₄ Oxido mistoa

Kobaltoa oxigenoan berotzean Co₃O₄ -a sortzen da eta  900 °C-tan oxigenoa galtzen du CoO sortuz.

Metalak F₂-arekin erreakzionatzen du, CoF₃ emanez, eta berdina gertatzen da beste halogenoekin ere.

Bestalde, boro, karbono, fosforo, sulfuro eta artsenikoekin erreakziona dezake gatz desberdinak lortuz. Nagusiki kobaltoaren hiru oxido daude: CoO kobalto grisa, Co₂O₃ kobalto beltza (konposatua tenperatura baxuan eta aire soberakinarekin berotzean sortzen da), eta Co₃O₄ oxido misto egonkorra.

[Co(NH₃)₆]Cl₃ konposatua

Beraz, kobaltoaren oxidazio egoera egonkorrena (II) izan arren, (III) oxidazio egoera ere konplexua formatuz egonkorra izan daiteke. Beraz, amoniakoarekin konplexua eratzean egonkortzen da (III) oxidazio egoera, [Co(NH₃)₆]³⁺(aq) espeziea sortuz. Kobalto (III) espezieak uretan, berriz, ezegonkorrak dira, eta erreduzitu egiten dira berez.

Erredukzio potentzialak hauek izango lirateke, egonkortasuna baldintzaturik:

[Co(H₂O)₆]³⁺(aq) + e^- →   [Co(H₂O)₆]²⁺(aq)         E⁰ = 1,92 V

[Co(NH₃)₆]³⁺(aq) + e^-  →   [Co(NH₃)₆]²⁺(aq)          E⁰ = 0,11 V

Historia

Kobalto urdina oxidatuta

Kobalto-kontzentrazio altua arriskutsua da gizakiontzat.

K.a. 2000. urteko zeramiketan tindatzaile moduan aurkitu da, oxidatuta urdina baita. Beirarekin galdatuz, urdin kolorea agertzen zen. Mendeetan zehar uste izan zen kolore horren erantzulea bismutoa zela.

XVI. mendean, Georgius Agricola, mineralogistak,  arroka ezberdin bat deskribatu zuen, “cobaltum”a. Arroka hau meatzari alemanen artean ezaguna zen. Burdin eta nikelezko meatzetako minerala zen, prozesatzerakoan metal erabilgarriak eta inolako erabilpenik ez zuen hauts zuri bat lortzen zen, zeina birrinduta toxikoa eta azalarekin kontaktuan jartzean garratza bihurtzen zen. Meatzariek uste zuten, meatzetako “kobolds” izaki magikoek arroka hauek eraldatzen zituztela, beraz, kobolds-en arroka izena jarri zioten, hau da, “cobaltum”.

XVIII. mendean, Georg Brandt, lehen mailako mineralogista cobaltum-a ikertzen hasi zen. Honen ezaugarri bereziak determinatzeko asmoz, tenperatura altuetan hainbat prozesu burutu zituen bere osagaiak banatzeko.

Bere lanari esker gaur badakigu, “cobaltum”-a, gaur egun “cobaltita”, artseniko, sufre eta kobaltoz osatua dagoela. Arroka honen toxizitatearen erantzulea artsenikoa bera zen. Ez ziren metal erabilgarriak lortzen, beste arrokekin erabiltzen zen prozesu berdina jarraitzean, produktua kobalto(II)-ren oxidoa zelako, CoO, baina tenperatura altuetan berotu zuenean, metal berri bat aurkitu zuen.

Zenbait artikulu idatzi zituen, baina esanguratsuena, 1748. urtekoa, “Cobalti nova species examinata et descripta” izan zen.

XIX. mendean, metal berria erauzi eta modu industrialean koloratzaile moduan erabili zen. Horretarako gehien erabili zen konposatua, kobalto(II) aluminio oxidoa, CoAl₂O₄ zen.

Kanpo estekak

• Datuak: Q740
• Multimedia: Cobalt / Q740