Cobalt

	En altres projectes de Wikimedia:
Commons	Commons (Galeria)
Commons	Commons (Categoria)

Cobalt
	27Co
	ferro ← cobalt → níquel
Aspecte
	Metall gris llustrós; ; ; ; Línies espectrals del cobalt
Propietats generals
Nom, símbol, nombre	Cobalt, Co, 27
Categoria d'elements	Metalls de transició
Grup, període, bloc	9, 4, d
Pes atòmic estàndard	58,933195(5)
Configuració electrònica	[Ar] 4s2 3d7; 2, 8, 15, 2;
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
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 ;
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

El cobalt és l'element químic de símbol Co i nombre atòmic 27. Està 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]

Aliatges entre les que cal assenyalar superaliatges usades en turbines de gas d'aviació, aliatges resistents a la corrosió, acers ràpids, i carburs cementats i eines de diamant.
Imants (Alnico) i cintes magnètiques.
Catàlisi del petroli i indústria química.
Recobriments metàl·lics per deposició electrolítica pel seu aspecte, duresa i resistència a l'oxidació.
Assecant per a pintures, vernissos i tintes.
Recobriment base d'esmalts vitrificats.
Pigments (cobalt blau i cobalt verd).
Elèctrodes de bateries elèctriques
Cables d'acer de pneumàtics.
L'Isòtop Co-60 s'usa com a font de radiació gamma en radioteràpia, esterilització d'aliments (pasteurització freda) i radiografia industrial per al control de qualitat de metalls (detecció de clavilles).

Rol biològic[modifica]

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]

Els compostos de cobalt s’utilitzen des de fa segles per donar color blau al vidre, als esmalts i a la ceràmica. El cobalt s’ha detectat a l'escultura egípcia, a joies perses del tercer mil·lenni aC, a les ruïnes de Pompeia, destruïdes el 79 dC i a la Xina, a la dinastia Tang (618–907 dC) i a la dinastia Ming (1368–1644 dC).^[1]

El cobalt s’utilitza per acolorir el vidre des de l'edat del bronze. L'excavació del naufragi d'Uluburun va donar un lingot de vidre blau, colat durant el segle xiv aC.^[2]^[3] El vidre blau d’Egipte estava colorejat amb coure, ferro o cobalt. El vidre de color cobalt més antic és de la dinastia XVIII d’Egipte (1550–1292 aC). No es coneix la font del cobalt que feien servir els egipcis.^[4]^[5]

L'element va ser descobert per Georg 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 de l'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.^[6]^[7]

El 1938 John Livingood i Glenn Seaborg van descobrir el cobalt-60.^[8] 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]

El metall no es troba en estat natiu, sinó en diversos minerals, raó per la qual s'extreu 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 República Democràtica del Congo, Xina, Zàmbia, Rússia i Austràlia.

Compostos[modifica]

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

Isòtops[modifica]

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 en 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]

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.

Referències[modifica]

↑ Cobalt, Encyclopædia Britannica Online.
↑ Pulak, Cemal «The Uluburun shipwreck: an overview». International Journal of Nautical Archaeology, 27, 3, 1998, pàg. 188–224. DOI: 10.1111/j.1095-9270.1998.tb00803.x.
↑ Henderson, Julian. «Glass». A: The Science and Archaeology of Materials: An Investigation of Inorganic Materials. Routledge, 2000, p. 60. ISBN 978-0-415-19933-9.
↑ Rehren, Th. «Aspects of the Production of Cobalt-blue Glass in Egypt». Archaeometry, 43, 4, 2003, pàg. 483–489. DOI: 10.1111/1475-4754.00031.
↑ Lucas, A. Ancient Egyptian Materials and Industries. Kessinger Publishing, 2003, p. 217. ISBN 978-0-7661-5141-3. ^{[Enllaç no actiu]}
↑ Ramberg, Ivar B.. The making of a land: geology of Norway. Geological Society, 2008, p. 98–. ISBN 978-82-92394-42-7.
↑ Cyclopaedia. C. Tomlinson. 9 divs. Cyclopædia of useful arts & manufactures, 1852, p. 400–.
↑ Livingood, J.; Seaborg, Glenn T. «Long-Lived Radio Cobalt Isotopes». Physical Review, 53, 10, 1938, pàg. 847–848. Bibcode: 1938PhRv...53..847L. DOI: 10.1103/PhysRev.53.847.

Vegeu també[modifica]

Blau de cobalt

Enllaços externs[modifica]

Enciclopèdia Lliure - Cobalt (castellà)
Los Alamos National Laboratory - Cobalt Arxivat 2004-06-12 a Wayback Machine. (anglès)
webelements.com - Cobalt (anglès)
environmentalchemistry.com - Cobalt (anglès)
Londres celebra 50 anys de Radioteràpia amb Cobalt-60 Arxivat 2007-09-27 a Wayback Machine. PDF

Viccionari

[1] Cobalt, Encyclopædia Britannica Online.

[Pulak-2] Pulak, Cemal «The Uluburun shipwreck: an overview». International Journal of Nautical Archaeology, 27, 3, 1998, pàg. 188–224. DOI: 10.1111/j.1095-9270.1998.tb00803.x.

[3] Henderson, Julian. «Glass». A: The Science and Archaeology of Materials: An Investigation of Inorganic Materials. Routledge, 2000, p. 60. ISBN 978-0-415-19933-9.

[4] Rehren, Th. «Aspects of the Production of Cobalt-blue Glass in Egypt». Archaeometry, 43, 4, 2003, pàg. 483–489. DOI: 10.1111/1475-4754.00031.

[5] Lucas, A. Ancient Egyptian Materials and Industries. Kessinger Publishing, 2003, p. 217. ISBN 978-0-7661-5141-3. ^{[Enllaç no actiu]}

[6] Ramberg, Ivar B.. The making of a land: geology of Norway. Geological Society, 2008, p. 98–. ISBN 978-82-92394-42-7.

[7] Cyclopaedia. C. Tomlinson. 9 divs. Cyclopædia of useful arts & manufactures, 1852, p. 400–.

[8] Livingood, J.; Seaborg, Glenn T. «Long-Lived Radio Cobalt Isotopes». Physical Review, 53, 10, 1938, pàg. 847–848. Bibcode: 1938PhRv...53..847L. DOI: 10.1103/PhysRev.53.847.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]