Кобалт

С Википедије, слободне енциклопедије
Кобалт
Kobalt electrolytic and 1cm3 cube.jpg
Општа својства
Име, симболкобалт, Co
Изгледтврди сјајни плавкасто сиви метал
У периодном систему
Водоник Хелијум
Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон
Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон
Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон
Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон
Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон
Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон


Co

Rh
гвожђекобалтникал
Атомски број (Z)27
Група, периодагрупа 9, периода 4
Блокd-блок
Рел. ат. маса (Ar)58,933194(4)[1]
Ел. конфигурација
по љускама
2, 8, 15, 2
Физичка својства
Тачка топљења1768 K ​(1495 °‍C, ​2723 °F)
Тачка кључања3200 K ​(2927 °‍C, ​5301 °F)
Густина при с.т.8,90 g/cm3
течно ст., на т.т.8,86 g/cm3
Топлота фузије16,06 kJ/mol
Топлота испаравања377 kJ/mol
Мол. топл. капацитет24,81 J/(mol·K)
Напон паре
P (Pa) 100 101 102
на T (K) 1790 1960 2165
P (Pa) 103 104 105
на T (K) 2423 2755 3198
Атомска својства
Електронегативност1,88
Енергије јонизације1: 760,4 kJ/mol
2: 1648 kJ/mol
3: 3232 kJ/mol
(остале)
Атомски радијус125 pm
Ковалентни радијусNiski spin: 126±3
Visoki spin: 150±7 pm
Линије боје у спектралном распону
Остало
Кристална структуразбијена хексагонална (HCP)
Hexagonal close packed кристална структура за кобалт
Брзина звука танак штап4720 m/s (на 20 °‍C)
Топл. ширење13,0 µm/(m·K) (на 25 °‍C)
Топл. водљивост100 W/(m·K)
Електрична отпорност62,4 nΩ·m (на 20 °‍C)
Магнетни распоредферомагнетичан
Јангов модул209 GPa
Модул смицања75 GPa
Модул стишљивости180 GPa
Поасонов коефицијент0,31
Мосова тврдоћа5,0
Викерсова тврдоћа1043 MPa
Бринелова тврдоћа470–3000 MPa
CAS број7440-48-4
Историја
Откриће и прва изолацијаГеорг Брандт (1735)
Главни изотопи
изо РА полуживот (t1/2) ТР ПР
56Co syn 77,27 d ε 56Fe
57Co syn 271.79 d ε 57Fe
58Co syn 70.86 d ε 58Fe
59Co 100% стабилни
60Co syn 5.2714 y β, γ 60Ni
референцеВикиподаци

Кобалт (Co, лат. cobaltum) метал је VIIIB групе са атомским бројем 27.[2] Поседује 17 изотопа чије се атомске масе налазе између 35-64. Постојан је само 59, који чини скоро 100% његовог изотопа у природи. Кобалт је октрио Георг Брандт 1735. године.

Po starijem sistemu imenovanja, ubrajao se u 8. sporednu grupu odnosno platinsko-željeznu grupu. Posebnost predstavlja atomska masa prirodnog kobalta, koja iznosi 58,93 te je tako viša od prosječne atomske mase nikla (58,69), elementa koji se nalazi nakon njega u periodnom sistemu. Ovakva posebnost također je prisutna i između argona (39,95) i kalija (39,1) kao i između telura (127,6) i joda (126,9).

Историја[уреди | уреди извор]

Руде и једињења кобалта су познати већ веома дуго и употребљавали су се претежно за бојење стакла и керамике (кобалтно плаво). У Средњем веку, његова једиwеwа су се често сматрали врло вредним рудама сребра и бакра. Међутим, пошто су се врло тешко обрађивали а због удела арсена испуштали су врло неугодне мирисе, доспели су на „зао” глас као „зачарани”. Према легенди, гномови (коболди) су појели вредно сребро а на његово мјесто оставили безвредну руду боје сребра. Поред кобалта, биле су ту и руде волфрама и никла. Ове руде су касније рудари називали погрдним именима попут „никл”, „волфрам” (у слободном преводу „вучија пена” преко латинског lupi spuma), те тако и гномова руда (коболдова руда) из чега је кобалт касније добио и име.[3] Шведски хемичар Георг Брандт је 1735. открио овај, до тада непознат елемент, те му дао данашње име.

Особине[уреди | уреди извор]

Физичке[уреди | уреди извор]

Кобалтно стакло
Кристална структура α-Co, a = 250,7 pm, c = 406,9 pm[4]

Кобалт је челично-сиви, веома тврди тешки метал, густине од 8,89 g/cm3.[5] Он је феромагнетичан са Киријевом температуром од 1150 °C[5]. Употребљава се као додатак магнетичним рудама.[6] Кобалт се јавља у две модификације: α-кобалт и β-кобалт. Испод 400 °C је стабилна α-модификација, кристализована у хексагонално-најгушћој кристалној структури у просторној групи P63/mmc и параметрима решетке a = 250,7 pm и c = 406,9 pm, као и две формулске јединице по елементарној ћелији. На температури изнад 400 °C прелази у β-облик кобалта са кубном, површински центрираном структуром и параметром решетке a = 354,4 pm.[4]

Као типични метал, кобалт доста добро проводи топлоту и електричну струју (електрична проводљивост износи 26% проводљивости бакра[7]).

Хемијске[уреди | уреди извор]

У хемијским реакцијама сличан је жељезу и никлу, пошто се стајањем пасивизира (у присуству ваздуха). Раствара се само у киселинама које длују оксидирајуће. Кобалт има електродни потенцијал од −0,277 V те спада у неплемените елементе. У једињењима се јавља претежно у оксидационим стањима +2 и +3. Међутим, у неким једињењима може се јавити и у оксидационим стањима -1, 0, +1, +4 и +5. Кобалт гради велики број углавном обојених комплекса. За разлику од ковалентних једињења, код њега је оксидацијско стање +3 много чешће и стабилније од стања +2.

Изотопи[уреди | уреди извор]

Схема распада изотопа 60Co

Познато је укупно 28 изотопа и 10 нуклеарних изомера кобалта између 47Co и 75Co. Природни кобалт се у потпуности (100%) састоји из изотопа 59Co, те је он један од 22 једноизотопских хемијских елемената.[8] Овај изотоп се може испитати помоћу НМР спектроскопије.

Нуклид 57Co распада се захватом електрона на 57Fe. При преласку на основно стање језгра-кћерке емитује гама зрачење, које има енергије од 122,06 keV (85,6 %) и 14,4 keV (9,16 %).[9] Основни вид примене изотопа 57Co је у Месбауеровој спектроскопији за разлучивање између дво- и тровалентног жељеза.

Најдуговечнији радиоактивни изотоп кобалта је 60Co (кобалт-60 са спином од 5+), који има време полураспада од 5,27 година а распада се прво бета-распадом преко побуђеног стања те затим емисијом гама-зрака (два гама кванта енергија 1,17 и 1,33 MeV[10]) прелази у основно стање нуклида (спин 0+) који се распада на 60Ni (са спином 4+). Из тог разлога 60Co се употребљава као извор гама зрачења за стерилизацију или конзервирање намирница као и за испитивање материјала (зрачењем) и у терапијама рака („кобалтна терапија”).[11] У медицини се такође могу користити и други изотопи попут 57Co или 58Co као трејсери.[5]

Изотоп 60Co се добија искључиво путем активирања 59Co помоћу неутрона. Као извор неутрона за добијање мањих количина служе изотопи који се спонтано распадају као што је 252Cf, dok se za pravljenje većih količina koriste peleti 59Co постављени у ток неутрона у нуклеарним реакторима. Настанак изотопа 60Co из 59Co pод дејством неутронског бомбардовања може се потенцијални злоупотребити и за појачавање деловања атомског оружја, код којег долази до емисије неутрона. Такво атомско оружје где је нуклеарна бојева глава окружена слојем кобалта назива се кобалтна бомба. При детонацији те бомбе настају снажни гама емитери, те околина постаје много јаче контаминирана него што би била озрачена обичном атомском бомбом.[12] Ако се изотоп 60Co не одлаже и складишти према прописима, него се истопи са обичним кобалтом те преради у металне производе и челик, може се десити да тако произведени метални или челични производи буду знатно радиоактивни.[13][14]

У Вуовом експерименту изведеном 1956. кориштен је изотоп 60Co када је помоћу парадокса паритета (парности) откривена сила слабе интеракције.[15]

Заступљеност[уреди | уреди извор]

Заступљен је у земљиној кори у количини од 20 ppm (енг. parts per million) у облику два минерала: Смалтита и кобалтита које обично прате руде бакра и никла

Једињења[уреди | уреди извор]

Несиметричне соли кобалта нпр. K3CoO4 имају јаке феромагнетске особине и користе се у електроници. Комплексна једињења карбоникла и фосфини користе се као катализатори многих органских реакција. Раствори соли кобалт (II) i (III) имају крваво-црвену, и плаву боју и користе се у производњи боја.

Биолошки значај[уреди | уреди извор]

Кобалт је активатор бројних ензима у живим организмима. Витамин B12 (утиче на количину хемоглобина и број црвених крвних зрнаца у крви), садржи у својој структури кобалт који је координативно везан са органским делом молекула и једним CN- јоном. Ипак минималне дневне потребе за кобалтом су веома мале 0,05 ppm.

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  3. ^ Joachim Heimannsberg. Brockhaus! Was so nicht im Lexikon steht. стр. 255—256. ISBN 3-7653-1551-6. 
  4. ^ а б K. Schubert (1974). „Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente”. Acta Crystallographica. B30: 193—204. doi:10.1107/S0567740874002469. 
  5. ^ а б в A. F. Holleman; E. Wiberg; N. Wiberg (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102 изд.). Berlin: de Gruyter. стр. 1681-1682. ISBN 978-3-11-017770-1. 
  6. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  7. ^ Hans Breuer (2000). dtv-Atlas Chemie. 1 (9 изд.). München: dtv. ISBN 3-423-03217-0. 
  8. ^ G. Audi; O. Bersillon; J. Blachot; A. H. Wapstra (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties” (pdf). Nuclear Physics A. 729: 3—128. 
  9. ^ Table of Isotopes decay data, na stranici Lawrence Berkeley National Laboratory, arhivirano dana 9. oktobra 2013.
  10. ^ Cobalt-60, na stranici HyperPhysics, Univerzitet države Georgia, pristupljeno 27. septembra 2017.
  11. ^ Cobalt-60 Архивирано 2005-11-30 на сајту Wayback Machine na stranici Centers for Disease Control and Prevention (CDC), Atlanta, SAD, 2004, pristupljeno 1. augusta 2015.
  12. ^ Cobalt - Lexikon der Elemente 2006, na stranici rutherford-online
  13. ^ Christian Schwägerl (17. 2. 2009). „Strahlenschrott wurde über ganz Deutschland verteilt”. Spiegel online. 
  14. ^ Contaminated Pipe Fitting from Taiwan, pristupljeno 28. septembra 2017.
  15. ^ Chien-Shiung Wu (1957). „Experimental Test of Parity Conservation in Beta Decay”. Physical Reviews. 105: 1413—1415. doi:10.1103/PhysRev.105.1413. 

Литература[уреди | уреди извор]

Спољашње везе[уреди | уреди извор]