Kobaltová štruktúra, vlastnosti, aplikácie

On kobalt Je to prechodný kov, ktorý patrí do skupiny VIIIB periodickej tabuľky a ktorého chemickým symbolom je CO. Je to sivou modrou pevnou látkou (v závislosti od jej nečistôt), ktorá sa nachádza v zemskej kôre; Aj keď jej koncentrácia sotva predstavuje 25 ppm alebo 0,001 % toho istého.

Tento kov je nevyhnutnou stopou výživy prežúvavcov. Je tiež súčasťou jadra vitamínu B₁₂, potrebné na dozrievanie erytrocytov. Vitamín B₁₂ Predstavuje štruktúru podobnú štruktúre skupiny hemoglobínovej hemo; Ale s CO namiesto viery.

Vzorka kovového kobaltu. Zdroj: Hi-RES obrázky chemických prvkov [CC po 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/o/3.0)]

V prírode sa kobalt zvyčajne nenachádza čistý, ale v rámci komplexných matíc minerálov, ako sú: kobaltit, kutterudit, erythrita atď. V týchto mineráloch je kobalt zvyčajne kombinovaný s nikel, železo alebo arzén.

Názov „Cobalt“ pochádza z nemeckého kobaltu, ktorý následne odvodil od Kobolta, meno, ktoré baníci dali minerálom minerálov, ktoré produkovali modré sfarbenie a mali málo kovov, ktoré poznali; Menas, ktoré sa oplatí spomenúť, spôsobili ich otravu.

Kobalt sa nachádza v Menas spolu s niklom, železom a meďou, okrem iných kovov. Preto ho nemožno získať čisto a vyžaduje si intenzívnu rafináciu, aby sa jej očistilo, kým jeho použitie nie je praktické.

Objavil ho švédsky chemik Georg Brandt v rokoch 1730 až 1740. Predstavoval prvý kov objavený z praveku. Brandt povedal, že kobalt bol zodpovedný za modré sfarbenie keramiky a skla; A nie bizmut, ako sa verí, dovtedy.

Kobalt má 29 izotopov. On ⁵⁹CO je stabilný a predstavuje takmer 100 % kobaltových izotopov; Zvyšných 28 je rádioizotopy. Patria sem AL ⁶⁰CO, používaný pri liečbe rakoviny. Je to magnetický prvok, ktorý udržuje svoj magnetizmus pri vysokej teplote. Táto vlastnosť vám umožnila.

[TOC]

História

Starovek

Kobalt sa používal v časoch tak diaľkovo ako 2.000 až 3.000 rokov a.C. Egypťania, Peržania a čínske dynastie ich používali pri vypracovaní svojich soch a keramiky. Prispel k modrému sfarbeniu, ktoré sa v umeleckých dielach a článkoch použitia.

Pravdepodobne Egypťania (1550 - 1292 a.C.) Boli to prvé mesto, ktoré použilo kobalt na tlač svojej modrej farby.

Kobalt nie je izolovaný v Menas, ale v prítomnosti minerálov s niklom, meďou a arzénom.

Pri skúšaní medi s niklom sa vytvoril oxid arzénu, veľmi jedovatý plyn, ktorý bol príčinou otravy, ktorú baníci utrpeli.

Objavenie

Kobalt objavil približne v roku 1735 švédsky chemik Georg Brandt, ktorý si uvedomil, že kobalt, presne, bol kov, ktorý prispel k modrému sfarbeniu keramiky a skla.

Bol to prvý kov objavený od staroveku. Muž od tejto doby používal početné kovy, ako je železo, meď, striebro, cín, zlato atď. ... v mnohých prípadoch nie je známe, keď začali používať.

Ťažba výroby

Prvé ťažobné vykorisťovanie kobaltu na svete sa začalo v Európe, prvým producentom kobaltového modrého bol Nórsko; Zlúčenina z hlinitého a kobaltu, okrem smaltu (prášok kobaltového skla), ktorá sa používa ako pigment v keramike a maľovaní.

Môže vám slúžiť: fosforečnan sodný: štruktúra, vlastnosti, syntéza, použitie

Prevaha vo výrobe kobaltu sa presťahovala do Nueva Caledonia (1864) a Kanady (1904) v regióne Ontária na objavovanie vkladov v týchto krajinách.

Následne sa súčasná Konžská demokratická republika (1913) sa stala prvým výrobcom kobaltu na objavovanie veľkých ložísk v regióne Katanga. V súčasnosti je táto krajina spolu s Kanadou a Austráliou jedným z hlavných výrobcov kobaltov.

Medzitým je Čínska republika prvým celosvetovým producentom rafinovaného kobaltu, pretože kov dovoz z Konžskej demokratickej republiky pre jej rafináciu.

V roku 1938 dosiahli John Livinglood a Glenn Seaborg výrobu v atómovom reaktore ⁶⁰Co; rádioaktívny izotop používaný v medicíne pri liečbe rakoviny.

Štruktúra a elektronická konfigurácia kobaltu

Kobalt, rovnako ako iné kovy, udržuje svoje atómy pohromade cez kovovú väzbu. Sila a kompresia je taká, že vytvorili kovový kryštál, kde je príliv elektrónov a vodičských pásov, ktoré vysvetľujú ich elektrické a tepelné vodivosti.

Mikroskopicky analyzujúce kryštály kobaltu sa zistilo, že majú kompaktnú hexagonálnu štruktúru; Vo vrstvách ABAB sú usporiadané trojuholníky atómov CO ..., ktoré tvoria trojuholníkové hranoly s interkalovanými vrstvami, ktoré zase predstavujú šiesty časť šesťuholníka.

Táto štruktúra je prítomná pre väčšinu vzoriek kobaltu pri nižších teplotách 450 ° C. Keď však teplota stúpa, začína sa prechod medzi dvoma kryštalografickými fázami: kompaktný hexagonálny (HCP) a kubický sústredený na tvár (FCC, pre svoju skratku v angličtine: Kubický).

Prechod je pomalý, takže nie všetky šesťuholníkové kryštály sa stávajú kubickými. Pri vysokých teplotách teda môže kobalt vykazovať obe kryštalické štruktúry; A potom, jeho vlastnosti prestanú byť homogénne pre celý kov.

Kryštalické zrná

Kryštalická štruktúra nie je úplne dokonalá; Môže umiestniť nezrovnalosti, ktoré definujú kryštalické zrná rôznych veľkostí. Čím menší bude kov ľahší alebo akoby to bola špongia. Na druhej strane, keď sú zrná veľké, kov sa stane pevnými a pevnými.

Detail s kobaltom je, že nielen zrná modifikujú vonkajší aspekt kovu: tiež jeho kryštalickú štruktúru. Pod 450 ° C by mala prevládať štruktúra HCP; Ale keď sú zrná malé, rovnako ako v hubečnom kobalte, dominantnou štruktúrou je FCC.

Opak sa vyskytuje, keď sú zrná veľké: Zvládnite štruktúru FCC na HCP. Dáva to zmysel, pretože veľké zrná sú ťažšie a medzi nimi vyvíjajú väčšie tlaky. Pri väčších tlakoch sú atómy CO zhutnené viac a rozhodnú sa prijať štruktúru HCP.

Pri vysokých teplotách (t> 1 000 ° C) sa vyskytujú čerstvo opísané prechody; Ale v prípade hubatého kobaltu sa malá časť jeho kryštálov stáva šesťuholníkom, zatiaľ čo väčšina z nich je naďalej kubická.

Stabilné nanokryštály HCP

V španielskej výskumnej práci (Peña O'Shea v. a kapusta., 2009), ukázalo sa, že šesťuholníkové kobaltové nanokryštály by sa mohli syntetizovať, ktoré sú schopné podporovať teploty blízko 700 ° C bez toho, aby utrpeli prechody do fázy FCC.

Vedci na tento účel znížili vzorky oxidov kobaltu s CO a H₂, zistenie, že nanokryštály HCP dlhovali svoju stabilitu povlaku z uhlíkového nanovlákna.

Môže vám slúžiť: oxid chlóru (iii): Vlastnosti, štruktúra, použitie

Elektronické konfigurácie a oxidačné stavy

Elektronická konfigurácia kobaltu je:

[AR] 3D⁷4s²

Môže preto teóriu stratiť až deväť elektrónov svojej valenčnej vrstvy; To sa však nestane (aspoň za normálnych podmienok), ani nie sú formy katiónov⁹⁺.

Vaše oxidačné stavy sú: -3, -1, +1, +2, +3, +4, +5, byť +2 ​​a +3 hlavný.

Vlastnosti

Fyzický vzhľad

Pevné kovy, lesklé, šedivé modré. Leštený kobalt je strieborná biela s modrým odtieňom.

Atómová hmotnosť

58 933 g/mol.

Atómové číslo

27.

Periodická tabuľka

Je to prechodný kov, ktorý patrí do skupiny 9 (viiib), obdobie 4.

Bod topenia

1.768 K (1.495 ° C, 2.723 ° F).

Bod varu

3.200 K (2.927 ° C, 5.301 ° F).

Hustota pri izbovej teplote

8,90 g/cm³.

Fúzne teplo

16,06 kj/mol.

Odparovanie

377 kj/mol.

Molárna kalikára

24,81 j/mol · k

Rýchlosť zvuku

4.720 m/s (merané v kovovej tyči).

Tvrdosť

5.0 na stupnici Mohs.

Magnetizmus

Je to jeden z troch feromagnetických prvkov pri teplote okolia. Kobaltové magnety si zachovávajú svoj magnetizmus pri teplotách až 1.121 ° C (2.050 ° F).

Elektronegativita

1,88 v Pauling Scale.

Ionizačná energia

Prvá úroveň ionizácie: 740,4 kJ/mol.

Druhá úroveň ionizácie: 1.648 kj/mol.

Tretia úroveň ionizácie: 3.232 kj/mol.

Atómové rádio

125 hod.

Atómový objem

6,7 cm³/mol.

Reakcie

Kobalt sa pomaly rozpúšťa v zriedených minerálnych kyselinách. Nie je priamo kombinovaný s vodíkom alebo dusík, ale s uhlíkom, fosforom a síry zahrievaním. Viaže sa na kyslík prítomný vo vodnej pary pri vysokých teplotách.

Reaguje prakticky s 15 m kyselinou dusičnou, tvoriacou kobaltový dusičnan, CO (nie₃)₂. Slabo reagujte s kyselinou chlorovodíkovou za vzniku chloridu kobaltu, COCL₂. Kobalt netvorí hydros.

Obidve co⁺² ako CO⁺³ Tvoria početné koordinačné komplexy, berúc do úvahy jeden z kovov s najväčším počtom týchto komplexov.

Žiadosti

Zliatiny

Zliatiny kobaltov sa používajú pri výrobe reakčných motorov a v motoroch plynových turbín. Zliatina zvaná Alinco, tvorená hliníkom, niklom a kobaltom, má silne magnetické vlastnosti. Magnety Alinco sa používajú v slúchadlách, kompasoch a mikrofónoch.

So -založené strihacie nástroje sa vyrábajú z zliatin Estelitas, ktoré sú vytvorené kobaltom, chrómom a volfrámom. Speraleaciones majú topenie blízko k kobaltu a vyznačujú sa ich veľkou tvrdosťou, ktorá sa používa pri vypracovaní nízkych expanzných nástrojov.

Keramika, sochy a sklo

Okuliare na kobalt. Zdroj: pxhere.

Od staroveku sa kobalt využíva mnohými kultúrami, aby dal modré sfarbenie svojich umeleckých diel a dekoratívnych. V tomto zmysle sa použili oxidy: Cobaltos a Cobaltic, Co₃Ani₄.

Okrem použitia pri výrobe keramiky, skla a smaltu sa oxidy kobaltu používajú v príprave katalyzátorov.

Lekári

Cobalt-60 (⁶⁰CO), rádioaktívny izotop, ktorý vyžaruje ožarovanie beta (β) a rozsahu (y), sa používa pri liečbe rakoviny. Y žiarenie je elektromagnetické žiarenie, takže má schopnosť preniknúť do tkanív a dosahovať rakovinové bunky, čo umožňuje ich eradikáciu.

Rakovinové bunky sú bunky, ktoré sú rozdelené vysokou rýchlosťou, čo ich robí náchylnejšími na ionizujúce žiarenie, ktoré ovplyvňujú ich jadro, čo poškodzuje genetický materiál.

Môže vám slúžiť: rovnováha kvapaliny-vapor

On ⁶⁰Co, rovnako ako iné rádioizotopy, sa používa pri sterilizácii materiálov, ktoré sa používajú v lekárskej praxi.

Podobne sa kobalt používa pri vypracovaní ortopedických implantátov spolu s titánom a nehrdzavejúcou oceľou. Veľká časť výmeny bedra používajte stonky femorálny chróm-kobalto.

Alternatívna energia

Kobalt sa používa na zlepšenie výkonu nabíjateľných batérií a vykonávanie užitočnej funkcie v hybridných vozidlách.

Galvanoplastika

Kobalt sa používa na zabezpečenie kovových povrchov s dobrým povrchom, ktorý ich chráni pred oxidáciou. Kobaltový sulfát, coso₄, Napríklad je to hlavná kobaltová zlúčenina, ktorá sa v tomto ohľade používa.

V laboratóriách

Chlorid Cobaltos, COCL₂.6H₂Alebo sa používa ako indikátor vlhkosti v sušinách. Je to ružová pevná látka, ktorá mení modrú, keď sa hydratuje.

Biologický dokument

Kobalt je súčasťou aktívneho miesta vitamínu B₁₂ (kyanokobalamín) zapojený do dozrievania erytrocytov. Jeho neprítomnosť pochádza z anémie charakterizovanej vzhľadom v krvnom obehu veľkých erytrocytov známych ako megaloblasty.

Kde sa to nachádza

Zemská kôra

Kobalt je široko distribuovaný v zemskej kôre; Aj keď je jej koncentrácia veľmi nízka, odhaduje sa, že predstavuje 25 ppm zemskej kôry. Medzitým je v slnečnej sústave spolu jej relatívna koncentrácia 4 ppm.

Nachádza sa v malých množstvách v komplexoch nikel-hydrro, ktorý je pôvodom zo Zeme a meteoritov. Podobne je v kombinácii s inými prvkami v jazerách, riekach, moriach, rastlinách a zvieratách.

Vitamín B₁₂

Okrem toho je nevyhnutným prvkom pre výživu prežúvavcov a je prítomný v vitamíne B₁₂, potrebné na dozrievanie erytrocytov. Kobalt nie je zvyčajne izolovaný v prírode, ale nachádza sa v rôznych mineráloch kombinovaných s inými prvkami.

Minerály

Medzi kobaltové minerály patria: kobaltit, v kombinácii s arzénom a síry; erythrita, tvorená arzénom a hydratovaným kobaltom; glaucodot tvorený kobaltom, železom, arzénom a síry; a Skaterudit tvorený kobaltom, niklom a arzénom.

Okrem toho je možné indikovať nasledujúce ďalšie kobaltové minerály: Linnaelita, Enameltita a heterogenit. Kobalt je sprevádzaný v mineráloch hlavne niklom, arzénom a železom.

Vo väčšine prípadov nie je kobalt extrahovaný z rudy, ktorá ho samo osebe obsahuje, ale je vedľajším produktom ťažobnej extrakcie niklu, železa, arzénu, meďu, mangánu a striebra. Na extrahovanie a izoláciu kobaltu týchto minerálov je potrebný komplexný proces.

Odkazy

1. Wikipedia. (2019). Kobalt. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
2. Do. Owen a D. Madoc Jone. (1954). Vplyv veľkosti zŕn na kryštálovú štruktúru kobaltu. Proc. Fyzický. SOC. B 67 456. doi.org/10.1088/0370-1301/67/6/302
3. Victor a. Peña O'Shea, Pilar Ramírez z bazéna, Narcis Homs, Guillem Aromí a José L. G. žehlička. (2009). Vývoj hexonálnych uzavretých kobaltových nanapartikov stabilných pri vysokej teplote pri vysokej teplote. Chémia materiálov 21 (23), 5637-5643. Doi: 10.1021/cm900845h.
4. Anne Marie HelMestine, pH.D. (2. februára 2019). Kobaltové fakty a fyzikálne vlastnosti. Myšlienka. Zotavené z: Thoughtco.com
5. Redaktori Enyclopaedia Britannica. (8. júna 2019). Kobalt. Encyclopædia Britannica. Získané z: Britannica.com
6. Výhľad. (2008). Kobalt. Obnovené z: Lookchem.com
7. Kačica. (2019). Prvky pre deti: kobalt. Obnovené z: Ducksters.com