Struktur kobalt, sifat, aplikasi

Dia Cobalt Ia adalah logam peralihan yang dimiliki oleh kumpulan VIIIB dari jadual berkala dan simbol kimianya adalah co. Ia adalah pepejal biru kelabu (bergantung kepada kekotorannya), yang terdapat di seluruh kerak bumi; Walaupun kepekatannya hampir tidak mewakili 25 ppm atau 0.001 % yang sama.

Logam ini adalah jejak penting dalam pemakanan ruminan. Ia juga merupakan sebahagian daripada nukleus vitamin B₁₂, perlu untuk pematangan erythrocytes. Vitamin b₁₂ Ia membentangkan struktur yang serupa dengan kumpulan hemoglobin hemo; Tetapi dengan Co dan bukannya iman.

Sampel kobalt logam. Sumber: Hi-Res Imej Elemen Kimia [CC oleh 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/oleh/3.0)]

Secara semulajadi kobalt biasanya tidak dijumpai tulen, tetapi dalam matriks kompleks mineral seperti: kobalit, skutterudite, erythrita, dll. Di mineral ini kobalt biasanya digabungkan dengan nikel, besi atau arsenik.

Nama 'Cobalt' berasal dari Kobalt Jerman, yang seterusnya berasal dari Kobolt, nama yang diberikan oleh pelombong kepada mineral mineral yang menghasilkan pewarna biru dan mempunyai beberapa logam yang mereka tahu; Menas bahawa, patut disebutkan, menyebabkan mereka meracuni.

Kobalt ditemui di Menas bersama dengan nikel, besi dan tembaga, antara logam lain. Oleh itu, ia tidak dapat diperoleh murni, dan memerlukan kerja penapisan yang kuat untuk membersihkannya sehingga penggunaannya praktikal.

Ia ditemui oleh ahli kimia Sweden Georg Brandt, antara 1730 dan 1740. Ia membentuk logam pertama yang ditemui dari prasejarah. Brandt berkata bahawa kobalt bertanggungjawab untuk pewarnaan biru seramik dan kaca; Dan bukan bismut, seperti yang dipercayai sehingga ketika itu.

Kobalt mempunyai 29 isotop. Dia ⁵⁹CO stabil dan mewakili hampir 100 % isotop kobalt; Baki 28 adalah radioisotop. Ini termasuk Al ⁶⁰CO, digunakan dalam rawatan barah. Ia adalah elemen magnet, menjaga magnetnya pada suhu tinggi. Harta ini telah membolehkan anda.

[TOC]

Sejarah

Antikuiti

Kobalt digunakan pada masa -masa jauh sebagai 2.000 hingga 3.000 tahun a.C. Orang Mesir, Persia dan Dinasti Cina menggunakannya dalam penjelasan patung dan seramik mereka. Dia menyumbang warna biru yang sangat dihargai dalam karya seni dan artikel penggunaan.

Mungkin orang Mesir (1550 - 1292 a.C.) Mereka adalah bandar pertama yang menggunakan kobalt untuk mencetak warna birunya.

Kobalt tidak terpencil di menas, tetapi dengan kehadiran mineral dengan nikel, tembaga dan arsenik.

Semasa mencuba tembaga dengan nikel, arsenik oksida dihasilkan, gas yang sangat beracun yang menjadi punca keracunan yang dialami oleh pelombong.

Penemuan

Kobalt ditemui, kira -kira, pada tahun 1735 oleh ahli kimia Sweden Georg Brandt, yang menyedari bahawa kobalt, tepatnya, adalah logam yang menyumbang warna biru seramik dan kaca.

Itu adalah logam pertama yang ditemui sejak zaman purba. Lelaki sejak masa ini menggunakan banyak logam seperti besi, tembaga, perak, timah, emas, dan lain -lain ... dalam banyak kes tidak diketahui ketika mereka mula menggunakan.

Pengeluaran perlombongan

Eksploitasi perlombongan pertama kobalt di dunia bermula di Eropah, pengeluar kobalt biru pertama yang menjadi Norway; Sebatian alumina dan kobalt, sebagai tambahan kepada enamel (serbuk kaca kobalt), digunakan sebagai pigmen dalam seramik dan lukisan.

Boleh melayani anda: natrium fosfat: struktur, sifat, sintesis, kegunaan

Ketidakpastian dalam pengeluaran kobalt, berpindah ke Nueva Caledonia (1864) dan Kanada (1904), di rantau Ontario untuk penemuan deposit di negara -negara tersebut.

Selanjutnya, Republik Demokratik Congo (1913) sekarang menjadi pengeluar kobalt dunia pertama untuk penemuan deposit besar di rantau Katanga. Pada masa ini negara ini, bersama -sama dengan Kanada dan Australia, adalah salah satu pengeluar kobalt utama.

Sementara itu, Republik Cina adalah pengeluar kobalt halus yang pertama di seluruh dunia, sejak import logam dari Republik Demokratik Congo kerana penapisannya.

Pada tahun 1938, John Livinglood dan Glenn Seaborg mencapai pengeluaran dalam reaktor atom ⁶⁰CO; Isotop radioaktif yang digunakan dalam ubat dalam rawatan kanser.

Struktur dan konfigurasi elektronik kobalt

Kobalt, seperti logam lain, menyimpan atomnya bersama melalui ikatan logam. Kekuatan dan pemampatan sedemikian rupa sehingga mereka menubuhkan kristal logam, di mana terdapat aliran elektron dan band memandu yang menjelaskan konduktiviti elektrik dan terma mereka.

Mikroskopik menganalisis kristal kobalt, ia akan didapati mempunyai struktur heksagon yang padat; Terdapat segitiga atom Co yang disusun dalam lapisan abab ..., membentuk prisma segitiga dengan lapisan intercalated, yang seterusnya mewakili bahagian keenam dari segi enam.

Struktur ini hadir untuk kebanyakan sampel kobalt pada suhu yang lebih rendah sebanyak 450ºC. Walau bagaimanapun, apabila suhu meningkat, peralihan antara dua fasa kristalografi bermula: heksagon padat (HCP) dan padu berpusat di muka (FCC, untuk akronimnya dalam bahasa Inggeris: Kubik berpusatkan muka).

Peralihan perlahan, jadi tidak semua kristal heksagon menjadi padu. Oleh itu, pada suhu tinggi kobalt boleh mempamerkan kedua -dua struktur kristal; Dan kemudian, sifatnya berhenti menjadi homogen untuk keseluruhan logam.

Bijirin kristal

Struktur kristal tidak sempurna sepenuhnya; Ia boleh menempatkan penyelewengan, yang menentukan bijirin kristal dari saiz yang berbeza. Lebih kecil, logam akan lebih ringan atau seolah -olah ia adalah span. Sebaliknya, apabila bijirin besar, logam akan menjadi pepejal dan pepejal.

Perincian dengan kobalt adalah bahawa bukan sahaja bijirin mengubah aspek luaran logam: juga struktur kristalnya. Di bawah 450ºC struktur HCP harus mendominasi; Tetapi apabila biji -bijian kecil, seperti dalam kobalt spongy, struktur dominan adalah FCC.

Sebaliknya berlaku apabila bijirin besar: menguasai struktur fcc pada HCP. Masuk akal kerana bijirin besar lebih berat dan menimbulkan tekanan yang lebih besar di kalangan mereka. Pada tekanan yang lebih besar, atom CO dipadatkan lebih banyak dan memilih untuk menggunakan struktur HCP.

Pada suhu tinggi (t> 1000ºC), peralihan yang baru dijelaskan berlaku; Tetapi dalam kes kobalt spongy, sebahagian kecil kristalnya menjadi heksagon, sementara yang paling banyak terus menjadi padu.

Nanocrystals HCP stabil

Dalam kerja penyelidikan Sepanyol (Peña O'Shea v. dan kubis., 2009), ditunjukkan bahawa nanocrystals kobalt heksagon boleh disintesis mampu menyokong suhu berhampiran 700ºC tanpa mengalami peralihan ke fasa FCC.

Untuk melakukan ini, penyelidik mengurangkan sampel kobalt oksida dengan CO dan H₂, Mencari nanocrystals HCP berhutang kestabilan mereka kepada salutan nanofiber karbon.

Boleh melayani anda: klorin oksida (iii): sifat, struktur, kegunaan

Konfigurasi Elektronik dan Pengoksidaan Negeri

Konfigurasi elektronik kobalt adalah:

[AR] 3D⁷4s²

Oleh itu, teori dapat kehilangan sehingga sembilan elektron lapisan valensinya; Tetapi ini tidak berlaku (sekurang -kurangnya dalam keadaan normal), dan juga bentuk kation⁹⁺.

Menyatakan pengoksidaan anda ialah: -3, -1, +1, +2, +3, +4, +5, menjadi +2 dan +3 yang utama.

Sifat

Penampilan fizikal

Logam pepejal, berkilau, biru kelabu. Kobalt yang digilap berwarna putih perak dengan warna biru.

Berat atom

58,933 g/mol.

Nombor atom

27.

Jadual berkala

Ia adalah logam peralihan yang dimiliki oleh kumpulan 9 (viiib), tempoh 4.

Takat lebur

1.768 K (1.495 ºC, 2.723 ºF).

Takat didih

3.200 K (2.927 ºC, 5.301 ºF).

Ketumpatan pada suhu bilik

8.90 g/cm³.

Haba Fusion

16.06 kJ/mol.

Haba pengewapan

377 kJ/mol.

Kapasiti kalori molar

24.81 j/mol · k

Kelajuan bunyi

4.720 m/s (diukur dalam batang logam).

Kekerasan

5.0 pada skala Mohs.

Magnetisme

Ia adalah salah satu daripada tiga elemen ferromagnetik pada suhu ambien. Magnet kobalt mengekalkan kemagnetan mereka pada suhu setinggi 1.121 ºC (2.050 ºF).

Elektronegativiti

1.88 pada skala Pauling.

Tenaga pengionan

Tahap pengionan pertama: 740.4 kJ/mol.

Tahap pengionan kedua: 1.648 kJ/mol.

Tahap pengionan ketiga: 3.232 kJ/mol.

Radio atom

125 petang.

Jumlah atom

6.7 cm³/mol.

Reaksi

Kobalt larut perlahan dalam asid mineral yang dicairkan. Ia tidak digabungkan secara langsung dengan hidrogen atau nitrogen, tetapi dengan karbon, fosforus dan sulfur dengan pemanasan. Ia mengikat oksigen yang terdapat dalam wap air pada suhu tinggi.

Bertindak balas hampir dengan asid nitrik 15 m, membentuk kobalt nitrat, CO (tidak₃)₂. Bertindak balas dengan lemah dengan asid hidroklorik untuk membentuk kobalt klorida, COCL₂. Kobalt tidak membentuk hidros.

Kedua -dua co⁺² seperti co⁺³ Mereka membentuk banyak kompleks koordinasi, memandangkan salah satu logam dengan jumlah terbesar kompleks ini.

Aplikasi

Aloi

Aloi kobalt digunakan dalam pembuatan enjin tindak balas dan enjin turbin gas. Aloi yang dipanggil Alinco, dibentuk oleh aluminium, nikel dan kobalt, mempunyai sifat magnet yang kuat. Magnet Alinco digunakan dalam fon kepala, kompas dan mikrofon.

Alat pemotongan yang dibentuk dibuat dengan aloi estelitas, yang dibentuk dengan kobalt, krom dan tungsten. Superaleaciones mempunyai titik lebur yang dekat dengan kobalt, dan dicirikan oleh kekerasan mereka yang besar, yang digunakan dalam penjelasan alat pengembangan yang rendah.

Seramik, ukiran dan kaca

Kaca kaca kobalt. Sumber: Pxhere.

Sejak zaman purba, kobalt telah digunakan oleh banyak budaya untuk memberikan warna biru kepada karya seni dan hiasan mereka. Dalam pengertian ini, oksida telah digunakan: kobaltos, dan kobaltik, co₃Sama ada₄.

Sebagai tambahan kepada penggunaannya dalam pembuatan seramik, kaca dan enamel, kobalt oksida digunakan dalam penyediaan pemangkin.

Doktor

Cobalt-60 (⁶⁰CO), isotop radioaktif yang memancarkan radiasi beta (β) dan julat (γ), digunakan dalam rawatan kanser. Sinaran γ adalah radiasi elektromagnet, jadi ia mempunyai keupayaan untuk menembusi tisu dan mencapai sel -sel kanser, dengan itu membolehkan pembasmian mereka.

Sel -sel kanser adalah sel yang dibahagikan pada kelajuan tinggi, yang menjadikan mereka lebih mudah terdedah kepada radiasi pengionan yang mempengaruhi nukleus mereka, merosakkan bahan genetik.

Boleh melayani anda: baki wap cecair

Dia ⁶⁰CO, seperti radioisotop lain, digunakan dalam pensterilan bahan yang digunakan dalam amalan perubatan.

Begitu juga, kobalt digunakan dalam penjelasan implan ortopedik, bersama dengan titanium dan keluli tahan karat. Sebahagian besar pengganti pinggul, gunakan batang krom-cobalto femoral.

Tenaga alternatif

Kobalt digunakan untuk meningkatkan prestasi bateri yang boleh dicas semula, melaksanakan fungsi berguna dalam kenderaan hibrid.

Galvanplasty

Cobalt digunakan untuk menyediakan permukaan logam dengan penamat yang baik yang melindungi mereka daripada pengoksidaan. Kobalt sulfat, coso₄, Contohnya, ia adalah sebatian kobalt utama yang digunakan dalam hal ini.

Di makmal

Cobaltos Chloride, COCL₂.6H₂Atau, ia digunakan sebagai penunjuk kelembapan di desiccators. Ia adalah pepejal merah jambu yang berubah biru kerana ia menghidrat.

Kertas Biologi

Cobalt adalah sebahagian daripada tapak aktif vitamin B₁₂ (cyanocobalamine) yang terlibat dalam pematangan erythrocytes. Ketiadaannya berasal dari anemia yang dicirikan oleh penampilan dalam peredaran darah erythrocytes besar yang dikenali sebagai megaloblast.

Di mana ia berada

Kerak bumi

Kobalt diedarkan secara meluas di seluruh kerak bumi; Walaupun kepekatannya sangat rendah, menganggarkan bahawa ia merupakan 25 ppm kerak bumi. Sementara itu, dalam sistem solar bersama -sama kepekatan relatifnya ialah 4 ppm.

Ia terdapat dalam kuantiti yang kecil di kompleks nikel-hidrro, yang berasal dari bumi dan meteorit. Begitu juga, ia digabungkan dengan unsur -unsur lain di tasik, sungai, laut, tumbuh -tumbuhan dan haiwan.

Vitamin b₁₂

Di samping itu, ia adalah elemen penting untuk pemakanan ruminan dan terdapat dalam vitamin B₁₂, perlu untuk pematangan erythrocytes. Kobalt biasanya tidak terpencil, tetapi terdapat dalam mineral yang berbeza digabungkan dengan unsur -unsur lain.

Mineral

Antara mineral kobalt adalah seperti berikut: kobalit, digabungkan dengan arsenik dan sulfur; erythrita, dibentuk oleh kobalt arsenik dan terhidrat; glaucodot yang dibentuk oleh kobalt, besi, arsenik dan sulfur; dan skutterudite yang dibentuk oleh kobalt, nikel dan arsenik.

Di samping itu, mineral kobalt tambahan berikut boleh ditunjukkan: Linnaelita, enameltita dan heterogenit. Kobalt disertai dengan mineral terutamanya oleh nikel, arsenik dan besi.

Pada kebanyakan masa, kobalt tidak diekstrak dari bijih yang mengandungi itu sendiri, tetapi merupakan hasil sampingan pengekstrakan perlombongan nikel, besi, arsenik, tembaga, mangan dan perak. Proses yang kompleks diperlukan untuk mengekstrak dan mengasingkan kobalt mineral ini.

Rujukan

1. Wikipedia. (2019). Cobalt. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
2. Ke. Owen dan d. Madoc Jone. (1954). Kesan saiz bijian pada struktur kristal kobalt. Proc. Phys. SOC. B 67 456. doi.org/10.1088/0370-1301/67/6/302
3. Victor a. Peña O'Shea, Pilar Ramírez dari Kolam, Narcis Homs, Guillem Aromí, dan José L. G. besi. (2009). Pembangunan nanaparticles kobalt tertutup hexonal stabil pada suhu tinggi. Kimia Bahan 21 (23), 5637-5643. Doi: 10.1021/CM900845H.
4. Anne Marie Helmestine, Ph.D. (2 Februari 2019). Fakta kobalt dan sifat fizikal. Pemikiran. Pulih dari: Thoughtco.com
5. Editor enyclopaedia Britannica. (8 Jun, 2019). Cobalt. Encyclopædia Britannica. Pulih dari: Britannica.com
6. Mencari. (2008). Cobalt. Pulih dari: mencari.com
7. Ducksters. (2019). Unsur untuk Kanak -kanak: Kobalt. Pulih dari: itik.com