Struktura kobaltu, właściwości, aplikacje

On kobalt Jest to metal przejściowy, który należy do grupy VIIIB stolika okresowego i którego symbolem chemicznym jest CO. Jest to szarawo -niebieska substancja stała (w zależności od jej zanieczyszczeń), znaleziona w całej skórce Ziemi; Chociaż jego stężenie ledwo stanowi 25 ppm lub 0,001 % tego samego.

Ten metal jest niezbędnym śladem żywienia przeżuwaczy. Jest również częścią jądra witaminy B₁₂, niezbędne do dojrzewania erytrocytów. Aneuryna₁₂ Przedstawia strukturę podobną do struktury grupy hemoglobiny; Ale z CO zamiast wiary.

Metalowa próbka kobaltu. Źródło: obrazy Hi-Resa elementów chemicznych [CC przez 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/według/3.0)]

W naturze kobalt zwykle nie występuje czysty, ale w złożonych matrycach minerałów, takich jak: kobaltit, skutterudite, eryTerita itp. W tych minerałach kobalt jest zwykle łączony z niklem, żelazem lub arsenem.

Nazwa „kobaltu” pochodzi od niemieckiego Kobalta, który z kolei pochodzi od Kobolta, nazwy górnicy nadali minerałom minerałów, które wytwarzały niebieskie kolorystykę i miała niewiele metali, które znali; Menas, o których warto wspomnieć, spowodowały, że zatruwają.

Kobalt znajduje się w menach wraz z niklem, żelazem i miedzią, między innymi. Dlatego nie można go uzyskać czysto i wymaga intensywnej pracy rafinacyjnej, aby go oczyścić, dopóki jego użycie nie będzie praktyczne.

Został odkryty przez szwedzkiego chemika Georg Brandt, w latach 1730–1740. Stanowiło pierwszy metal odkryty z prehistorii. Brandt powiedział, że kobalt był odpowiedzialny za niebieskie zabarwienie ceramiki i szkła; A nie bizmut, jak wierzył do tego czasu.

Kobalt ma 29 izotopów. On ⁵⁹CO jest stabilny i reprezentuje prawie 100 % izotopów kobaltu; Pozostałe 28 to radioizotopy. Należą do nich Al ⁶⁰CO, stosowany w leczeniu raka. Jest to element magnetyczny, utrzymując swój magnetyzm w wysokiej temperaturze. Ta właściwość pozwoliła ci.

[TOC]

Historia

Antyk

Kobalt był używany w czasach tak odległych jak 2.000 do 3.000 lat a.C. Egipcjanie, Persowie i chińskie dynastie wykorzystali je w opracowaniu swoich rzeźb i ceramiki. Przyczynił się do błękitnego zabarwienia, tak docenianego w dziełach sztuki i artykułów użytkowania.

Prawdopodobnie Egipcjanie (1550 - 1292 a.C.) Były pierwszym miastem, które wykorzystało kobalt do wydrukowania jego niebieskiego koloru.

Kobalt nie jest izolowany w menach, ale w obecności minerałów z niklem, miedzi i arsenu.

Podczas próbowania miedzi z niklem powstał tlenek arsenu, bardzo trujący gaz, który był przyczyną zatrucia.

Odkrycie

Kobalt został odkryty w przybliżeniu w 1735 r. Przez szwedzkiego chemika Georga Brandta, który zdał sobie sprawę, że kobalt był dokładnie metal, który przyczynił się do niebieskiego zabarwienia ceramiki i szkła.

To był pierwszy metal odkryty od czasów starożytnych. Mężczyzna od tego czasu używał wielu metali, takich jak żelazo, miedź, srebro, cyna, złoto itp.

Produkcja górnicza

Pierwsza eksploatacja kobaltu na świecie rozpoczęła się w Europie, pierwszym producentem Kobaltu Blue jest Norwegia; Związek glinu i kobaltu, oprócz szkliwa (kobalt szklany proszek), stosowany jako pigment w ceramice i malarstwie.

Może ci służyć: fosforan sodu: struktura, właściwości, synteza, zastosowania

Przewaga w produkcji kobaltu przeniosła się do Nueva Caledonia (1864) i Kanady (1904), w regionie Ontario w celu odkrycia depozytów w tych krajach.

Następnie obecna Demokratyczna Republika Konga (1913) została pierwszym światowym producentem kobaltu do odkrycia dużych depozytów w regionie Katanga. Obecnie ten kraj, wraz z Kanadą i Australią, jest jednym z głównych producentów kobaltu.

Tymczasem Republika Chin jest pierwszym światowym producentem rafinowanego kobaltu, ponieważ metalem importuje z Demokratycznej Republiki Konga za udoskonalenie.

W 1938 r. John Livinglood i Glenn Seorg osiągnęli produkcję w reaktorze atomowym ⁶⁰Współ; radioaktywny izotop stosowany w medycynie w leczeniu raka.

Struktura i elektroniczna konfiguracja kobaltu

Kobalt, podobnie jak inne metale, utrzymuje swoje atomy razem przez wiązanie metalowe. Siła i kompresja są takie, że ustanawiają metaliczny kryształ, w którym występuje fala elektronów i pasm napędowych, które wyjaśniają ich przewodnictwo elektryczne i termiczne.

Mikroskopowo analizując kryształy kobaltu, okaże się, że ma zwartą sześciokątną strukturę; Istnieją trójkąty atomów CO ułożone w warstwach ABAB ... tworząc trójkątne pryzmaty z interkalowanymi warstwami, które z kolei reprezentują szóstą część sześciokąta.

Ta struktura jest obecna dla większości próbek kobaltu w niższych temperaturach 450ºC. Jednak gdy temperatura wzrasta, rozpoczyna się przejście między dwiema fazami krystalograficznymi: zwartą sześciokątną (HCP) i sześciennym wyśrodkowanym na twarzy (FCC, ze względu na akronim w języku angielskim: Sześcienne).

Przejście jest powolne, więc nie wszystkie sześciokątne kryształy stają się sześcienne. Zatem w wysokich temperaturach kobalt może wykazywać obie struktury krystaliczne; A potem jego właściwości przestają być jednorodne dla całego metalu.

Ziarna krystaliczne

Struktura krystaliczna nie jest całkowicie doskonała; Może pomieścić nieprawidłowości, które definiują krystaliczne ziarna o różnych rozmiarach. Im mniejszy, metal będzie lżejszy lub jakby był gąbką. Z drugiej strony, gdy ziarna są duże, metal stanie się solidny i solidny.

Szczegóły z kobaltem polega na tym, że nie tylko ziarna modyfikują zewnętrzny aspekt metalu: także jego krystaliczną strukturę. Poniżej 450ºC powinna dominować struktura HCP; Ale kiedy ziarna są małe, jak w gąbczastym kobalcie, dominującą strukturą jest FCC.

Odwrotnie występuje, gdy ziarna są duże: opanuj strukturę FCC na HCP. Ma to sens, ponieważ duże ziarna są cięższe i wywierają większą presję wśród nich. Przy większych ciśnieniach atomy CO są bardziej zagęszczane i wybierają przyjęcie struktury HCP.

W wysokich temperaturach (t> 1000ºC) występują świeżo opisane przejścia; Ale w przypadku gąbczastego kobaltu niewielka część jego kryształów staje się sześciokątna, podczas gdy większość nadal jest sześcienna.

Stabilne nanokryształy HCP

W hiszpańskim pracach badawczych (Peña O'Shea v. i kapusta., 2009), wykazano, że heksagonalne nanokryształy kobaltu mogą być zsyntetyzowane, zdolne do wspierania temperatur w pobliżu 700ºC.

Aby to zrobić, naukowcy zmniejszyli próbki tlenków kobaltu z CO i H₂, stwierdzenie, że nanokryształy HCP zawdzięczały swoją stabilność powładzie nanowłóknistego węglowego.

Może ci służyć: tlenek chloru (III): Właściwości, struktura, zastosowania

Stany konfiguracji elektronicznej i utleniania

Elektroniczna konfiguracja kobaltu wynosi:

[AR] 3D⁷4s²

Może zatem teoria utraty do dziewięciu elektronów warstwy walencyjnej; Ale tak się nie dzieje (przynajmniej w normalnych warunkach), podobnie jak formy kationów⁹⁺.

Twoje stany utleniania to: -3, -1, +1, +2, +3, +4, +5, będąc +2 i +3 głównym.

Nieruchomości

Wygląd fizyczny

Solidny metal, błyszczący, szarawy niebieski. Polerowany kobalt jest srebrny biały z niebieskim odcieniem.

Masa atomowa

58 933 g/mol.

Liczba atomowa

27.

Okresowy stół

Jest to metal przejściowy, który należy do grupy 9 (VIIIB), okres 4.

Temperatura topnienia

1.768 K (1.495 ° C, 2.723 ° F).

Punkt wrzenia

3.200 K (2.927 ° C, 5.301 ° F).

Gęstość w temperaturze pokojowej

8,90 g/cm³.

Fusion Heat

16,06 kJ/mol.

Ciepło parowe

377 kJ/mol.

Pojemność kaloryczna trzonowa

24,81 J/mol · k

Prędkość dźwięku

4.720 m/s (mierzone w metalowym pręcie).

Twardość

5.0 w skali MOHS.

Magnetyzm

Jest to jeden z trzech elementów ferromagnetycznych w temperaturze otoczenia. Magnesy kobaltowe zachowują swój magnetyzm w temperaturach tak wysokich jak 1.121 ° C (2.050 ºF).

Elektronialiczność

1.88 w skali Pauling.

Energia jonizacji

Pierwszy poziom jonizacji: 740,4 kJ/mol.

Drugi poziom jonizacji: 1.648 kJ/mol.

Trzeci poziom jonizacji: 3.232 kJ/mol.

Radio atomowe

125 PM.

Objętość atomowa

6,7 cm³/mol.

Reakcje

Kobalt rozpuszcza się powoli w rozcieńczonych kwasach mineralnych. Nie jest bezpośrednio w połączeniu z wodorem lub azotem, ale z węglem, fosforem i siarką przez ogrzewanie. Wiąże się z tlenem obecnym w pary wodnej w wysokich temperaturach.

Reaguje praktycznie z 15 M kwasem azotowym, tworząc azotan kobaltu, CO (nie₃)₂. Reaguj słabo z kwasem solnym, tworząc chlorek kobaltu, cocl₂. Kobalt nie tworzy hydrosu.

Oba co⁺² jak co⁺³ Tworzą liczne kompleksy koordynacyjne, biorąc pod uwagę jeden z metali o największej liczbie tych kompleksów.

Aplikacje

Stopy

Stopy kobaltu są stosowane w produkcji silników reakcyjnych i w silnikach turbin gazowych. Stop o nazwie Alinco, utworzony przez aluminium, nikiel i kobalt, ma silnie właściwości magnetyczne. Magnesy Alinco są używane w słuchawkach, kompasach i mikrofonach.

SAK -podane narzędzia tnące są wytwarzane ze stopów estelitów, utworzonych z kobaltu, chromu i wolframu. Superaleaciones mają punkt topnienia zbliżonego do kobaltu i charakteryzują się ich wielką twardością, używaną w opracowaniu narzędzi o niskim rozszerzeniu.

Ceramika, rzeźby i szkło

Szklanki kobaltowe. Źródło: Pxhere.

Od czasów starożytnych kobalt był używany przez liczne kultury, aby nadać niebieskie zabarwienie ich dzieł sztuki i dekoracyjnej. W tym sensie zastosowano tlenki: kobaltos i kobaltyczne, co₃ALBO₄.

Oprócz jego zastosowania w produkcji ceramiki, szkła i emaliów, tlenki kobaltu są stosowane w przygotowaniu katalizatorów.

Lekarze

Kobalt-60 (⁶⁰CO), radioaktywny izotop, który emituje promieniowanie beta (β) i zakres (γ), jest stosowany w leczeniu raka. Promieniowanie γ to promieniowanie elektromagnetyczne, więc ma zdolność do penetracji tkanek i docierania do komórek rakowych, umożliwiając w ten sposób ich eliminację.

Komórki rakowe to komórki, które są podzielone z dużą prędkością, co czyni je bardziej podatnymi na promieniowania jonizujące, które wpływają na ich jądro, niszcząc materiał genetyczny.

Może ci służyć: równowaga płynów

On ⁶⁰CO, podobnie jak inne radioizotopy, stosuje się w sterylizacji materiałów stosowanych w praktyce medycznej.

Podobnie kobalt jest używany w opracowaniu ortopedycznych implantów, a także tytanu i stali nierdzewnej. Duża część wymiany bioder, użyj łodyg chromu kości udowej.

Alternatywna energia

Kobalt służy do poprawy wydajności akumulatorów, wykonując przydatną funkcję w pojazdach hybrydowych.

Galwanoplastyka

Kobalt służy do zapewnienia metali powierzchni z dobrym wykończeniem, które chroni je przed utlenianiem. Siarczan kobaltu, coso₄, Na przykład jest to główny związek kobaltu, który jest używany w tym względzie.

W laboratoriach

Chlorek kobaltos, cocl₂.6h₂Lub jest stosowany jako wskaźnik wilgoci w wysuszach. Jest to różowa substancja stała, która zmienia niebieską, gdy nawilża.

Artykuł biologiczny

Kobalt jest częścią aktywnego miejsca witaminy B₁₂ (cyjanokobalamina) zaangażowana w dojrzewanie erytrocytów. Jego brak pochodzi z niedokrwistości charakteryzującej się pojawieniem się w krążeniu krwi dużych erytrocytów zwanych megaloblastami.

Gdzie to się znajduje

Skorupa ziemska

Kobalt jest szeroko rozłożony w całej skorupie Ziemi; Chociaż jego stężenie jest bardzo niskie, oszacowanie, że stanowi 25 ppm skorupy Ziemi. Tymczasem w Układzie Słonecznym razem jego względne stężenie wynosi 4 ppm.

Występuje w małych ilościach w kompleksach niklu-hydro, pochodząc z ziemi i meteorytów. Podobnie jest w połączeniu z innymi elementami w jeziorach, rzekach, morzach, roślinach i zwierzętach.

Aneuryna₁₂

Ponadto jest niezbędnym elementem żywienia przeżuwaczy i jest obecny w witaminie B₁₂, niezbędne do dojrzewania erytrocytów. Kobalt nie jest zwykle izolowany w naturze, ale występuje w różnych minerałach w połączeniu z innymi elementami.

Minerały

Wśród minerałów kobaltu są następujące: kobaltit, w połączeniu z arsenem i siarką; erythita, utworzone przez arsen i nawodniony kobalt; Glaucodot utworzony przez kobalt, żelazo, arsen i siarkę; a skutterudite utworzony przez kobalt, nikiel i arsen.

Ponadto można wskazać następujące dodatkowe minerały kobaltowe: Linnaelita, Enameltita i heterogenit. Kobalcie towarzyszy minerały głównie nikiel, arsen i żelazo.

Przez większość czasu kobalt nie jest ekstrahowany z rudy, która sama go zawiera, ale jest produktem ubocznym wydobycia niklu, żelaza, arsenu, miedzi, manganu i srebra. Wymagany jest złożony proces wyodrębnienia i izolowania kobaltu tych minerałów.

Bibliografia

1. Wikipedia. (2019). Kobalt. Źródło: w:.Wikipedia.org
2. DO. Owen i d. Madoc Jone. (1954). Wpływ wielkości ziarna na strukturę krystaliczną kobaltu. Proc. Phys. Soc. B 67 456. doi.Org/10.1088/0370-1301/67/6/302
3. Victor a. z Peña O'Shea, Pilar Ramírez z basenu, Narcis Homs, Guillem Aromí i José L. G. żelazo. (2009). Opracowanie sześcioksonalnych zamkniętych kobaltów nanaparticles stabilnych w wysokiej temperaturze. Chemia materiałów 21 (23), 5637-5643. Doi: 10.1021/CM900845H.
4. Anne Marie Helmestine, pH.D. (2 lutego 2019). Fakty kobaltowe i właściwości fizyczne. Thoughtco. Odzyskane z: Thoughtco.com
5. Redaktorzy Enyclopaedia Britannica. (8 czerwca 2019). Kobalt. Encyclopædia Britannica. Odzyskane z: Britannica.com
6. Lookchem. (2008). Kobalt. Odzyskane z: Lookchem.com
7. Karze. (2019). Elementy dla dzieci: kobalt. Odzyskane z: Kaczki.com