Cobalt

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Cobalt
27Co
FerroCobaltNíquel
-

Co

Rh
Aspecte
Metall gris llustrós
Propietats generals
Nom, símbol, nombre Cobalt, Co, 27
Categoria d'elements Metalls de transició
Grup, període, bloc 94, d
Pes atòmic estàndard 58,933195(5)
Configuració electrònica [Ar] 4s2 3d7
2, 8, 15, 2
Configuració electrònica de Cobalt
Propietats físiques
Color Gris metàl·lic
Densitat
(prop de la t. a.)
8,90 g·cm−3
Densitat del
líquid en el p. f.
7,75 g·cm−3
Punt de fusió 1.768 K, 1.495 °C
Punt d'ebullició 3.200 K, 2.927 °C
Entalpia de fusió 16,06 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització 377 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar 24,81 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
a T (K) 1.790 1.960 2.165 2.423 2.755 3.198
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació 5, 4 , 3, 2, 1, -1
(òxid amfòter)
Electronegativitat 1,88 (escala de Pauling)
Energies d'ionització
(més)
1a: 760,4 kJ·mol−1
2a: 1.648 kJ·mol−1
3a: 3.232 kJ·mol−1
Radi atòmic 125 pm
Radi covalent 126±3 (espín baix). 150±7 (espín alt) pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina Hexagonal
Cobalt té una estructura cristal·lina hexagonal
Ordenació magnètica Ferromagnètic
Resistivitat elèctrica (20 °C) 62,4 nΩ·m
Conductivitat tèrmica 100 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica (25 °C) 13,0 µm·m−1·K−1
Velocitat del so (barra prima) (20 °C) 4.720 m·s−1
Mòdul d'elasticitat 209 GPa
Mòdul de cisallament 75 GPa
Mòdul de compressibilitat 180 GPa
Coeficient de Poisson 0,31
Duresa de Mohs 5,0
Duresa de Vickers 1.043 MPa
Duresa de Brinell 700 MPa
Nombre CAS 7440-48-4
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del cobalt
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD
56Co sin 77,27 d ε 4,566 56Fe
57Co sin 271,79 d ε 0,836 57Fe
58Co sin 70,86 d ε 2,307 58Fe
59Co 100% 59Co és estable amb 32 neutrons
60Co sin 5,2714 a β. γ. γ 2,824 60Ni

El cobalt és un element químic de nombre atòmic 27 i símbol Co situat en el grup 9 de la taula periòdica dels elements. El cobalt és un metall dur, ferromagnètic, de color blanc blavós. La seva temperatura de Curie és de 1388 K. Normalment es troba junt amb níquel, i ambdós solen formar part dels meteorits de ferro. És un element químic essencial per als mamífers en petites quantitats. El Co-60, un radioisòtop de cobalt, és un important traçador i agent en el tractament del càncer. El cobalt metàl·lic està comunament constituït d'una mescla de dos formes al·lotròpiques amb estructures cristal·lines hexagonal i cúbica centrada en les cares sent la temperatura de transició entre ambdós de 722 K. Presenta estats d'oxidació baixos. Els compostos en els que el cobalt té un estat d'oxidació de +4 són poc comuns. L'estat d'oxidació +2 és molt freqüent, així com el +3. També hi ha complexos importants amb l'estat d'oxidació +1.

Aplicacions[modifica | modifica el codi]

Rol biològic[modifica | modifica el codi]

El cobalt en petites quantitats és essencial per a nombrosos organismes, inclosos els humans. La presència de quantitats entre 0,13 i 0,30 ppm en el sòl millora ostensiblement la salut dels animals de pasturatge. El cobalt és un component central de la vitamina B12 (cianocobalamina).

Història[modifica | modifica el codi]

Material de vidre acolorit amb cobalt

L'element va ser descobert per George Brandt. La data del descobriment varia en les diverses fonts entre 1730 i 1737. Brandt va ser capaç de demostrar que el cobalt era el responsable del color blau del vidre que prèviament s'atribuïa al bismut.

El seu nom prové del alemany kobalt o kobold, esperit maligne, anomenat així pels miners per la seua toxicitat i els problemes que ocasionava, ja que igual que el níquel contaminava i degradava els elements que es desitjava extraure.

Durant el segle XIX, entre el 70 i 80% de la producció mundial de cobalt s'obtenia en la fàbrica noruega Blaafarveværket de l'industrial prussià Benjamin Wegner.

El 1938 John Livingood i Glenn Seaborg van descobrir el cobalt-60. La primera màquina de radioteràpia, bomba de cobalt, construïda al Canadà per un equip liderat per Ivan Smith i Roy Errington es va utilitzar en un pacient el 27 d'octubre de 1951; l'equip es troba actualment exposat en el Saskatoon Càncer Centre, a la ciutat de Saskatoon (Saskatchewan).

Abundància i obtenció[modifica | modifica el codi]

Mena de Cobalt

El metall no es troba en estat natiu, sinó en diversos minerals, raó per la qual s'extrau usualment junt amb altres productes, especialment com a subproducte del níquel i el coure. Les principals menes de cobalt són la cobaltita, eritrita, cobaltocalcita i skutterudita.

Els majors productors de cobalt són la Xina, Zàmbia, Rússia i Austràlia.

Compostos[modifica | modifica el codi]

A causa dels diversos estats d'oxidació que presenta, hi ha un abundant nombre de compostos de cobalt. Els òxids CoO (temperatura de Neel 291 K) i Co3O4 (temperatura de Neel 40 K) són ambdós antiferromagnètics a baixa temperatura.

Isòtops[modifica | modifica el codi]

El cobalt natural només té un isòtop estable, el Co-59. S'han caracteritzat 22 radioisòtops sent els més estables el Co-60, el Co-57 i el Co-56 amb períodes de semidesintegració de 5,2714 anys, 271,79 dies i 70,86 dies respectivament. En els altres isòtops radioactius són inferiors a 18 hores i la majoria menors d'1 segon. El cobalt presenta a més quatre metaestats, tots ells amb períodes de semidesintegració menors de 15 minuts.

La massa atòmica dels isòtops del cobalt oscil·la entre 50 uma (Co-50) i 73 uma (Co-73). Els isòtops més lleugers que l'estable (Co-59) es desintegren principalment per captura electrònica originant isòtops de ferro, mentre que els més pesats que l'isòtop estable es desintegren per emissió beta donant lloc a isòtops de níquel.

El cobalt-60 s'usa en radioteràpia en substitució del radi pel seu menor preu. Produeix dos rajos gamma amb energies d'1,17 MeV i 1,33 MeV i al ser la font emprada d'uns dos centímetres de radi provoca l'aparició de zones de penombra dispersant la radiació entorn de la direcció de radiació. El metall tendeix a produir una pols molt fina que dificulta la protecció enfront de la radiació. La font de Co-60 té una vida útil d'aproximadament 5 anys, però superat aquest temps continua sent molt radioactiu, per la qual cosa aquestes fonts han perdut, en certa manera, la seva popularitat a occident.

Precaucions[modifica | modifica el codi]

El cobalt metàl·lic en pols finament dividit és inflamable. Els compostos de cobalt en general han de manipular-se amb precaució per la lleugera toxicitat del metall. El Co-60 és radioactiu i l'exposició a la seva radiació pot provocar càncer. La ingestió de Co-60 comporta l'acumulació d'alguna quantitat en els teixits, quantitat que s'elimina molt lentament. En una eventual confrontació nuclear, l'emissió de neutrons convertiria el ferro en Co-60 multiplicant els efectes de la radiació després de l'explosió i prolongant en el temps els efectes de la contaminació radioactiva; amb aquest propòsit es dissenyen algunes armes nuclears denominades bombes brutes (de l'anglès dirty bomb). En absència de guerra nuclear, el risc prové de la inadequada manipulació o manteniment de les unitats de radioteràpia.

Articles relacionats[modifica | modifica el codi]

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]