Kobaltstructuur, eigenschappen, toepassingen

Hij kobalt Het is een overgangsmetaal dat behoort tot groep VIIIB van de periodiek systeem en waarvan het chemische symbool de CO is. Het is een grijsachtige blauwe vaste stof (afhankelijk van zijn onzuiverheden), gevonden over de korst van de aarde; Hoewel de concentratie nauwelijks 25 ppm of 0,001 % van hetzelfde vertegenwoordigt.

Dit metaal is een essentieel spoor in de voeding van herkauwers. Het maakt ook deel uit van de vitamine B -kern₁₂, nodig voor de rijping van de erytrocyten. Vitamine B₁₂ Het presenteert een structuur vergelijkbaar met die van de hemoglobine -hemo -groep; Maar met CO in plaats van geloof.

Metalen kobaltmonster. Bron: Hi-Res Images ofChemical Elements [CC door 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/door/3.0)]

In de natuur wordt de kobalt meestal niet puur gevonden, maar binnen de complexe matrices van mineralen zoals: Cobaltiet, Skutterudite, Erythrita, enz. In deze mineralen wordt de kobalt meestal gecombineerd met nikkel, ijzer of arseen.

De naam 'Cobalt' komt van de Duitse Kobalt, die op zijn beurt afgeleid van Kobolt, een naam die de mijnwerkers gaven aan de mineralen van mineralen die blauwe kleuren produceerden en weinig metalen hadden die ze wisten; Mena's die het vermelden waard is, zorgde ervoor dat ze vergiftiging hebben veroorzaakt.

De kobalt wordt gevonden in mena's samen met nikkel, ijzer en koper, onder andere metalen. Daarom kan het niet puur worden verkregen en vereist het intens raffinagevenwerk om het te zuiveren totdat het gebruik ervan praktisch is.

Het werd ontdekt door de Zweedse chemicus Georg Brandt, tussen 1730 en 1740. Het vormde het eerste metaal dat werd ontdekt uit de prehistorie. Brandt zei dat de kobalt verantwoordelijk was voor de blauwe kleuring van keramiek en glas; En niet de bismut, zoals tot dan geloofd.

De kobalt heeft 29 isotopen. Hij ⁵⁹CO is stabiel en vertegenwoordigt bijna 100 % van kobaltisotopen; De resterende 28 zijn radio -isotopen. Deze omvatten al ⁶⁰CO, gebruikt bij de behandeling van kanker. Het is een magnetisch element, dat zijn magnetisme bij hoge temperatuur houdt. Deze eigenschap heeft u toegestaan.

[TOC]

Geschiedenis

Oudheid

De kobalt werd gebruikt in tijden zo op afstand als 2.000 tot 3.000 jaar a.C. De Egyptenaren, de Perzen en de Chinese dynastieën gebruikten het in de uitwerking van hun sculpturen en keramiek. Hij droeg de blauwe kleuring bij.

Waarschijnlijk de Egyptenaren (1550 - 1292 a.C.) Ze waren de eerste stad die de kobalt gebruikte om de blauwe kleur af te drukken.

De kobalt is niet geïsoleerd in de mena's, maar in aanwezigheid van mineralen met nikkel, koper en arseen.

Bij het proberen van koper met het nikkel werd arseenoxide geproduceerd, een zeer giftig gas dat de oorzaak was van de vergiftiging die de mijnwerkers leden.

Ontdekking

De kobalt werd in 1735 ontdekt door de Zweedse chemicus Georg Brandt, die zich realiseerde dat de kobalt precies het metaal was dat de blauwe kleuring van keramiek en glas bijdroeg.

Het was het eerste metaal dat sinds de oude tijden werd ontdekt. De man heeft sinds deze tijd talloze metalen gebruikt, zoals ijzer, koper, zilver, tin, goud, enz ... In veel gevallen is het onbekend toen ze begonnen te gebruiken.

Mijnbouwproductie

De eerste mijnbouwexploitatie van kobalt in de wereld begon in Europa, de eerste kobaltblauwe producent was Noorwegen; Een verbinding van aluminiumoxide en kobalt, naast glazuur (kobaltglaspoeder), gebruikt als pigment in keramiek en schilderen.

Kan u dienen: natriumfosfaat: structuur, eigenschappen, synthese, gebruik

Het overwicht bij de productie van kobalt, verhuisde naar Nueva Caledonia (1864) en Canada (1904), in de regio Ontario voor de ontdekking van deposito's in die landen.

Vervolgens werd de huidige Democratische Republiek Congo (1913) de Cobalt -producent van de eerste wereld voor de ontdekking van grote afzettingen in de regio Katanga. Momenteel is dit land, samen met Canada en Australië, een van de belangrijkste kobaltproducenten.

Ondertussen is de Chinese Republiek de eerste wereldwijde producent van verfijnde kobalt, omdat de metaalimport uit de Democratische Republiek Congo voor zijn raffinage.

In 1938 bereikten John LivingLood en Glenn Seaborg productie in een atoomreactor van de ⁶⁰Co; Radioactieve isotoop gebruikt in de geneeskunde bij kankerbehandeling.

Structuur en elektronische configuratie van kobalt

De kobalt houdt, net als andere metalen, zijn atomen bij elkaar door de metalen binding. De sterkte en compressie is zodanig dat ze een metalen kristal vestigen, waar een tij van elektronen en rijbanden is die hun elektrische en thermische geleidbaarheid verklaren.

Microscopisch analyseren van kobaltkristallen, het zal een compacte hexagonale structuur hebben; Er zijn driehoeken van co -atomen gerangschikt in abab -lagen ... die driehoekige prisma's vormen met geïntercaleerde lagen, die op hun beurt het zesde deel van een zeshoek vertegenwoordigen.

Deze structuur is aanwezig voor de meeste kobaltmonsters bij lagere temperaturen van 450 ° C. Wanneer de temperatuur echter stijgt, begint een overgang tussen twee kristallografische fasen: de compacte zeshoekige (HCP) en de kubieke gecentreerd op het gezicht (FCC, voor zijn acroniem in het Engels: Gezichtsgerichte kubieke)).

De overgang is traag, dus niet alle zeshoekige kristallen worden kubiek. Aldus kan de kobalt bij hoge temperaturen beide kristallijne structuren vertonen; En dan zijn de eigenschappen ophouden homogeen te zijn voor het hele metaal.

Kristallijne korrels

De kristallijne structuur is niet helemaal perfect; Het kan onregelmatigheden huisvesten, die kristallijne korrels van verschillende maten definiëren. Hoe kleiner, het metaal zal lichter zijn of alsof het een spons is. Aan de andere kant, wanneer de korrels groot zijn, wordt het metaal solide en solide.

Het detail met de kobalt is dat niet alleen de korrels het externe aspect van het metaal wijzigen: ook de kristallijne structuur. Onder 450ºC moet de HCP -structuur overheersen; Maar wanneer de korrels klein zijn, zoals in de sponsachtige kobalt, is de dominante structuur de FCC.

Het tegenovergestelde treedt op wanneer de korrels groot zijn: beheer de FCC -structuur op de HCP. Het is logisch omdat grote korrels zwaarder zijn en een grotere druk uitoefenen onder hen. Bij grotere druk worden CO -atomen meer verdicht en kiezen ze ervoor om de HCP -structuur aan te nemen.

Bij hoge temperaturen (t> 1000ºC) treden de vers beschreven overgangen op; Maar in het geval van sponsachtige kobalt wordt een klein deel van zijn kristallen zeshoekig, terwijl de meeste kubiek blijven.

Stabiele HCP -nanokristallen

In een Spaans onderzoekswerk (Peña O'Shea v. en kool., 2009), er werd aangetoond dat hexagonale kobalt nanokristallen kunnen worden gesynthetiseerd in staat om temperaturen nabij 700 ° C te ondersteunen zonder overgangen naar de FCC -fase.

Om dit te doen, verminderden de onderzoekers monsters van kobaltoxiden met CO en H₂, Beteken dat HCP -nanokristallen hun stabiliteit verschuldigd waren aan een koolstofnanovezelcoating.

Kan u van dienst zijn: chlooroxide (iii): eigenschappen, structuur, gebruik

Elektronische configuratie- en oxidatietoestanden

De elektronische configuratie van de kobalt is:

[AR] 3D⁷4S²

Het kan daarom theorie tot negen elektronen van zijn valentielaag verliezen; Maar dit gebeurt niet (althans onder normale omstandigheden), noch de kationvormen zijn⁹⁺.

Uw oxidatietoestanden zijn: -3, -1, +1, +2, +3, +4, +5, zijn +2 en +3 de hoofd.

Eigenschappen

Fysiek uiterlijk

Massief metaal, glanzend, grijsachtig blauw. De gepolijste kobalt is zilverwit met een blauwe tint.

Atoomgewicht

58,933 g/mol.

Atoomnummer

27.

Periodiek systeem

Het is een overgangsmetaal dat behoort tot groep 9 (viiib), periode 4.

Smeltpunt

1.768 K (1.495 ºC, 2.723 ºF).

Kookpunt

3.200 K (2.927 ºC, 5.301 ºF).

Dichtheid bij kamertemperatuur

8,90 g/cm³.

Fusiewarmte

16.06 kJ/mol.

Verdampingswarmte

377 kJ/mol.

Molaire caloriecapaciteit

24.81 J/Mol · K

Snelheid van het geluid

4.720 m/s (gemeten in een metalen staaf).

Hardheid

5.0 op de mohs -schaal.

Magnetisme

Het is een van de drie ferromagnetische elementen bij omgevingstemperatuur. Kobaltmagneten behouden hun magnetisme bij temperaturen zo hoog als 1.121 ºC (2.050 ºF).

Elektronegativiteit

1.88 op de Pauling -schaal.

Ionisatieenergie

Eerste ionisatieniveau: 740,4 kJ/mol.

Tweede ionisatieniveau: 1.648 kJ/mol.

Derde ionisatieniveau: 3.232 kJ/mol.

Atomaire radio

125 uur.

Atoomvolume

6,7 cm³/mol.

Reacties

Kobalt lost langzaam op in verdunde minerale zuren. Het wordt niet direct gecombineerd met waterstof of stikstof, maar met koolstof, fosfor en zwavel door verwarming. Het bindt aan de zuurstof aanwezig in waterdamp bij hoge temperaturen.

Reageert vrijwel met 15 m salpeterzuur, waardoor kobaltnitraat wordt gevormd, co (nee₃))₂. Reageer zwak met zoutzuur om kobaltchloride, cocl te vormen₂. De kobalt vormt geen hydros.

Beide Co⁺² zoals CO⁺³ Ze vormen talloze coördinatiecomplexen, rekening houdend met een van de metalen met het grootste aantal van deze complexen.

Toepassingen

Legeringen

Kobaltlegeringen worden gebruikt bij de vervaardiging van reactiemotoren en in gasturbinemotoren. Een legering genaamd Alinco, gevormd door aluminium, nikkel en kobalt, heeft sterk magnetische eigenschappen. Alinco -magneten worden gebruikt in hoofdtelefoons, kompassen en microfoons.

De zo -gezamenlijke snijgereedschappen worden gemaakt met legeringen van Estelitas, gevormd met kobalt, chroom en wolfraam. Superaleaciones hebben een smeltpunt in de buurt van dat van kobalt en worden gekenmerkt door hun grote hardheid, worden gebruikt bij de uitwerking van lage expansie -tools.

Keramiek, sculpturen en glas

Kobaltglazen. Bron: Pxhere.

Sinds de oudheid is de kobalt door talloze culturen gebruikt om een ​​blauwe kleuring te geven aan hun kunstwerken en decoratief. In die zin zijn oxiden gebruikt: Cobaltos en de Cobaltic, CO₃OF₄.

Naast het gebruik ervan bij de productie van keramiek, glas en emaille, worden kobaltoxiden gebruikt in de bereiding van katalysatoren.

Artsen

Cobalt-60 (⁶⁰CO), een radioactieve isotoop die bèta (β) en bereik (γ) straling uitzendt, wordt gebruikt bij de behandeling van kanker. Γ -straling is elektromagnetische straling, dus het heeft het vermogen om weefsels door te dringen en kankercellen te bereiken, waardoor hun uitroeiing mogelijk is.

Kankercellen zijn cellen die met hoge snelheid worden verdeeld, waardoor ze gevoeliger zijn voor ioniserende straling die hun kern beïnvloeden, het genetisch materiaal beschadigen.

Kan u van dienst zijn: evenwicht tussen vloeistof en damp

Hij ⁶⁰CO wordt, net als andere radio -isotopen, gebruikt bij de sterilisatie van materialen die worden gebruikt in de medische praktijk.

Evenzo wordt het kobalt gebruikt bij de uitwerking van orthopedische implantaten, samen met het titanium en roestvrij staal. Een groot deel van heupvervangingen, gebruik femorale chroom-cobalto stengels.

Alternatieve energie

De kobalt wordt gebruikt om de prestaties van oplaadbare batterijen te verbeteren, waarbij een nuttige functie wordt uitgevoerd in hybride voertuigen.

Galvanoplastiek

Kobalt wordt gebruikt om metaaloppervlakken een goede afwerking te bieden die hen beschermt tegen oxidatie. Kobaltsulfaat, coso₄, Het is bijvoorbeeld de belangrijkste kobaltverbinding die in dit opzicht wordt gebruikt.

In laboratoria

Kobaltoschloride, cocl₂.6h₂Of het wordt gebruikt als een vochtindicator in desiccators. Het is een roze vaste stof die blauw verandert terwijl het hydrateert.

Biologisch papier

De kobalt maakt deel uit van de actieve plaats van vitamine B₁₂ (cyanocobalamine) betrokken bij de rijping van erytrocyten. De afwezigheid ervan ontstaat een bloedarmoede die wordt gekenmerkt door het uiterlijk in de bloedcirculatie van grote erytrocyten bekend als megaloblasten.

Waar bevindt het zich

aardkorst

Het kobalt wordt wijd verspreid over de korst van de aarde; Hoewel de concentratie erg laag is, schatting dat het 25 ppm van de aardkorst vormt. Ondertussen is in het zonnestelsel samen de relatieve concentratie 4 ppm.

Het wordt gevonden in kleine hoeveelheden in de nikkel-hydrro-complexen, die inheems zijn in de aarde en meteorieten. Evenzo is het in combinatie met andere elementen in meren, rivieren, zeeën, planten en dieren.

Vitamine B₁₂

Bovendien is het een essentieel element voor voeding van herkauwers en is het aanwezig in vitamine B₁₂, nodig voor de rijping van erytrocyten. Kobalt is meestal niet van aard geïsoleerd, maar wordt gevonden in verschillende mineralen in combinatie met andere elementen.

Mineralen

Onder de kobaltmineralen zijn de volgende: kobaltiet, in combinatie met arseen en zwavel; Erythrita, gevormd door arseen en gehydrateerde kobalt; De glaucodot gevormd door kobalt, ijzer, arseen en zwavel; en de skutterudiet gevormd door kobalt, nikkel en arseen.

Bovendien kunnen de volgende extra kobaltmineralen worden aangegeven: Linnaelita, Enameltita en heterogeniet. De kobalt wordt begeleid in mineralen, voornamelijk door nikkel, arseen en ijzer.

In meestal wordt het kobalt niet uit het erts gehaald dat het op zichzelf bevat, maar is een bijproduct van de mijnwinning van nikkel, ijzer, arseen, koper, mangaan en zilver. Een complex proces is vereist om het kobalt van deze mineralen te extraheren en te isoleren.

Referenties

1. Wikipedia. (2019). Kobalt. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg
2. NAAR. Owen en D. Madoc Jone. (1954). Effect van korrelgrootte op de kristalstructuur van kobalt. Proc. Fysiek. SOC. B 67 456. doen.org/10.1088/0370-1301/67/6/302
3. Victor A. van de Peña O'Shea, Pilar Ramírez van het zwembad, Narcis Homs, Guillem Aromí en José L. G. ijzer. (2009). Ontwikkeling van hexonale gesloten kobalt nanapartikelen stabiel bij hoge temperatuur. Chemie van materialen 21 (23), 5637-5643. Doi: 10.1021/CM900845H.
4. Anne Marie Helmestine, pH.D. (2 februari 2019). Kobaltfeiten en fysieke eigenschappen. Thoughtco. Hersteld van: Thoughtco.com
5. De redacteuren van Enyclopaedia Britannica. (8 juni 2019). Kobalt. Encyclopædia Britannica. Hersteld van: Britannica.com
6. Lookchem. (2008). Kobalt. Hersteld van: lookchem.com
7. Ducksters. (2019). Elementen voor kinderen: Cobalt. Hersteld van: Ducksters.com