Kobalt

Isotope van kobalt
iso	NV	halfleeftyd	VM	VE (MeV)	VP
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%	Co is stabiel met 32 neutrone
⁶⁰Co	sin	5.2714 jaar	β^-	2.824	⁶⁰Ni

Portaal

Chemie

Kobalt is 'n chemiese element in die periodieke tabel met die simbool Co en atoomgetal van 27.

Kenmerkende eienskappe

Kobalt is 'n harde ferromagnetiese silwerwit element. Die Curie-temperatuur is 1388 K met 1.6~1.7 Bohr magnetone per atoom.^[1] Dit word dikwels saam met nikkel gevind en beide hierdie elemente is kenmerkende elemente in meteoritiese yster. Soogdiere vereis klein hoeveelhede kobaltsoute in hul dieet. Kobalt-60 is 'n kunsmatig vervaardigde radioaktiewe isotoop van kobalt en is 'n belangrike radioaktiewe spoorder en middel vir die behandeling van kanker. Kobalt het 'n relatiewe deurdringbaarheid gelyk aan twee derdes dié van yster. Algemene oksidasietoestande van kobalt is +2 en +3, +1 is egter ook al waargeneem.

Kristalstruktuur

Teen kamertemperatuur kristalliseer kobalt in 'n heksagonale digpakking en het die magnesiumstruktuur wat as die A3-tipe van die strukturbericht-klassifikasie bekend is. Teen 722K ondergaan dit 'n faseoorgang na 'n kubiese digpakking en neem die koperstruktuur (A1) aan. 'n Direkte oorgang van A3 na A1 word net by He, Fe, Co, Tl, Pb en Yb aangetref en kobalt is die enigste element wat nie ook die liggamsgesentreerde A2 besit nie.

Die redes daarvoor is nie heeltemal duidelik nie. Daar is gedink dat die sterk ferromagnetiese ordening teen laer temperature die heksagonale struktuur stabiliseer, maar berekenings met die EMTO (exact muffin-tin orbitals)-teorie het dit nie bevestig nie. ^[2]

Chemiese eienskappe

Die metaal is stabiel in lug en oksideer net teen hoër temperature.^[3]

3Co(s)+4O_{2}(g)\rightarrow 2Co_{3}O_{4}(s)

2Co(s)+O_{2}(g)\xrightarrow {900C} 2CoO(s)

Dit reageer nie met stikstof nie. Dit los op in minerale sure onder vorming van waterstof en die pienk oktaëdriese ioon Co(H₂O)2+6.

Co+2H^{+}\xrightarrow {H_{2}O} H_{2}\uparrow +Co(H_{2}O)_{6}^{2+}

Met soutsuur ontstaan 'n blou tetrachlorokobaltaatioon:

Co+2H^{+}+4Cl^{-}\rightarrow CoCl_{4}^{2-}+H_{2}\uparrow

Dit vorm ander komplekse ione soos met ammoniak: Co(NH₃)2+6 (geel) en Co(NH₃)3+6 (rooi) of met tiosianaat: Co(SCN)2−4 (blou)

Oplossings van kobaltsoute en -komplekse is gewoonlik kleurryk omdat die Co²⁺ 'n [Ar]3d⁷-konfigurasie het en Co³⁺ 'n [Ar]3d⁶-konfigurasie met onvolledig gevulde d-orbitale. Dit beteken dat daar gewoonlik albei d-d-oorgange en optiese oorgange met ladingsoordrag uit die ligande kan plaasvind. Die optiese eienskappe is ingewikkeld omdat die ione ook in hoë- en in laespintoestand kan optree.^[4]

Dit verklaar ook waarom kobaltverbindings as kleurstowwe in glas of glasure gebruik word.

Aanwendings

Legerings, soos:
- Superlegerings, vir onderdele van gasturbine in stralerenjins.
- Korrosie- en slytasiebestande legerings.
- Hoëspoedstale
- Gesementeerde karbied- en diamantgereedskap.
Magnete en magnetiese stoormedia.
- Alnico magnete.
Katalisatore vir die ru-olie en chemiese nywerhede.
elektroplatering vanweë die voorkoms, hardheid en weerstand tot oksidasie.
Drogingsmiddels vir verf, vernis en ink.
Onderlaag vir glasemalje op porselein.
Pigmente (kobaltblou en kobaltgroen).
Battery-elektrodes.
Staalversterkte bande
Kobalt-60 as gammastraalbron vind verskeie toepassings:
- Dit word gebruik in radioterapie.
- Dit word gebruik vir die sterilisasie van voedsel (koue pasteurisasie).
- Dit word gebruik in industriële radiografie om strukturele foute in metaalkomponente op te spoor.

⁶⁰Co is 'n nuttige bron van gammastrale deels omdat dit in bepaalde klein hoeveelhede en op groot maat vervaardig kan word deur natuurlie kobalt eenvoudig aan neutrone in 'n reaktor bloot te stel vir 'n gegewe tyd.

Geneeskundige gebruike

Kobalt-60 is 'n radio-aktiewe metaal wat gebruik word in radioterapie. Dit straal twee soorte gammastrale uit met energieë van 1.17 MeV en 1.33 MeV. Die ⁶⁰Co bron is ongeveer 2 cm in deursnee en produseer gevolglik 'n geometriese penumbra, wat die grens van die stalingsveld vaag maak. Die metaal verpoeier ongelukkig maklik tot 'n fyn stof wat probleme veroorsaak met die beveiliging teen straling. Die ⁶⁰Co bron is nuttig vir ongeveer 5 jaar maar is selfs hierna steeds baie radio-aktief, wat veroorsaak het dat ⁶⁰Co masjiene deesdae baie minder gewild is in die Westerse wêreld waar partikelversnellers meer algemeen voorkom. Die eerste ⁶⁰Co terapie masjien (die "kobaltbom") is in Kanada gebou en gebruik. Hierdie masjien kan besigtig word by die Saskatoon Kankernavorsingsentrum besigtig word waar dit in die voorportaal uitgestal word.

Geskiedenis

Kobalt se verbindings is al sedert antieke tye bekend, waar dit gebruik was om glas 'n diep blou te kleur.

Die ontdekking van kobalt word aan George Barndt (1694–1768) toegeskryf. Die presiese datum van die ontdekking wissel volgens bron maar dit was iewers tussen 1730 en 1737 gewees. Dit was vir hom moontlik om te wys dat kobalt die bron was van die blou kleur in glase waar die kleur voorheen toegeskryf was aan bismut wat saam met die kobalt voorgekom het.

Gedurende die 19de eeu, is kobaltblou by die Norweegse Blaafarveværket (Bykans 70-80% van wêreldproduksie), geproduseer onder leiding van die Pruisiese nyweraar Benjamin Wegner.

In 1938 het John Liningood en Glenn Seaborg kobalt-60 ontdek.

Die woord kobalt is afkomstig van die Duitse woord kobold, wat bose gees beteken, so genoem deur die myners vanweë sy giftigheid en probleme wat dit veroorsaak het (dit het die ander ontginde minerale, soos Nikkel, besoedel). Ander dink weer die naam kom uit die oorspronklike Griekse woord kobalos wat 'myn' beteken.

Biologiese rol

Kobalt is in klein hoeveelhede noodsaaklike vir vele lewende organismes, insluitende die mens. 'n Konsentrasie van 0.13 tot 0.3 mg/kg kobalt in die grond het 'n opmerklike invloed op die gesondheid van weidiere. Kobalt is ook die sleutelkomponent van die vitamien kobalamien of dan vitamien B-12.

Verspreiding

Kobalt kom nie in die natuur in vrye metaalvorm voor nie. Kobalt word gewoonlik ook nie alleen gemyn nie en is geneig om as byproduk van nikkel en koper ontgin te word. Die hoofertse van kobalt is kobaltiet, eritriet, gloukodot en skutterudiet. Die wêreld se grootste vervaardigers van kobalt is die D.R.Kongo, China, Zambië, Rusland en Australië.

Verbindings

As gevolg van die vele oksidasietoestande is daar 'n oorvloedige aantal verbindings. Oksiede is antiferromagneties teen lae temperature kobalt(II)oksied CoO (Néeltemperatuur: 291 K) en kobalt(II,III)oksied Co₃O₄ (Néeltemperatuur: 40 K).

'n Belangrike verbinding wat in batterye aangewend word is litiumkobaltiet (Li_xCoO₂).

Sien ook Kategorie:Verbindings van kobalt

Isotope

Kobalt kom in die natuur in een stabiele isotoop voor, naamlik ⁵⁹Co. 22 Radio-isotope is geëien met die mees stabiele hiervan ⁶⁰Co met 'n halfleeftyd van 5.2714 jaar, ⁵⁷Co met 'n halfleeftyd van 271.79 dae en ⁵⁶Co met 'n halfleeftyd van 77.27 dae en ⁵⁸Co met 'n halfleeftyd van 70.86 dae. Die oorblywende radio-aktiewe isotope het halfleeftye wat minder is as 18 ure en die meerderheid van hierdies se halfleeftye is korter as 'n sekonde. Hierdie element het ook 4 metatoestande, waarvan almal 'n halfleeftyd van korter as 15 minute het.

Die isotope van kobalt se atoommassas wissel tussen 50 ame (⁵⁰Co) tot 73 ame (⁷³Co). Die primêre vervalmodus voor die mees algemene isotoop, ⁵⁹Co, is elektronvangs en die primêre modus daarna is betaverval. Die primêre vervalprodukte voor ⁵⁹Co is element 26 (yster) isotope en die primêre produkte daarna is isotope van element 28 (nikkel).

Voorsorgmaatreëls

Verpoeierde kobalt in sy metaalvorm verteenwoordig 'n brandgevaar. Kobaltverbindings moet met omsigtigheid gehanteer word vanweë kobalt se effense toksisiteit.

Kobalt-60 is 'n sterk gamma-straler en blootstelling aan ⁶⁰Co verteenwoordig 'n kankergevaar. Inname van ⁶⁰Co sal lei tot die opneem van die kobalt in die weefsels wat daarna baie stadig weer vrygestel word. Kobalt-60 is 'n risiko faktor tydens kernontploffings aangesien neutronstralings yster in hierdie isotoop kan omsit. Sommige kernwapens is doelbewus ontwerp om die hoeveelheid Kobalt-60 wat versprei word te verhoog; dit word ook soms in Engels na verwys as 'n "dirty bomb" of kobaltbom. Die gevare in vredestyd behels die onverskillige hantering daarvan of diefstal uit mediese radioterapeutiese eenhede.

Bronnelys

Los Alamos National Laboratory artikel oor Kobalt

Verwysings

↑ H. P. Myers en W. Sucksmith, F.R.S. (1951). "The spontaneous magnetization of cobalt". Proc. R. Soc. Lond. A. 207: 427–446.{{cite journal}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)
↑ Lizárraga, R., Pan, F., Bergqvist, L. (2017). "First Principles Theory of the hcp-fcc Phase Transition in Cobalt". Sci Rep. 7: 3778. doi:10.1038/s41598-017-03877-5.{{cite journal}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)
↑ "Cobalt". Pilgaard elements.
↑ Goodwin, H.A. Spin Crossover in Cobalt(II) Systems. In: Spin Crossover in Transition Metal Compounds II. Topics in Current Chemistry. Vol. 234. Berlin, Heidelberg: Springer. doi:10.1007/b95411.{{cite book}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)