Kobalt

kémiai elem, rendszáma 27, vegyjele Co

A kobalt (régi magyar nevén: kékleny[2] vagy kobany, latinul: Cobaltum) a periódusos rendszer kémiai eleme, az átmenetifémek közé soroljuk. Kemény, csillogó, ezüstszürke. Rendszáma 27, vegyjele Co. A 4. periódusban, a VIII. B mellékcsoportban található. Megtalálható különböző ércekben, a nagy ellenállóképességű, mágneses ötvözetek fontos alkotóeleme. Vegyületeit általában tintákhoz, festékekhez és lakkokhoz használják fel.

27 vaskobaltnikkel
-

Co

Rh
   
               
               
                                 
                                   
                                                               
                                                               
   
27
Co
Általános
Név, vegyjel, rendszám kobalt, Co, 27
Latin megnevezés cobaltum
Elemi sorozat átmenetifémek
Csoport, periódus, mező 9, 4, d
Megjelenés fémes szürke árnyalattal
Atomtömeg 58,933194(3) g/mol[1]
Elektronszerkezet [Ar] 3d7 4s2
Elektronok héjanként 2, 8, 15, 2
Fizikai tulajdonságok
Sűrűség (szobahőm.) 8,90 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on 7,75 g/cm³
Olvadáspont 1768 K
(1495 °C, 2723 °F)
Forráspont 3200 K
(2927 °C, 5301 °F)
Olvadáshő 16,06 kJ/mol
Párolgáshő 377 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 24,81 J/(mol·K)
Gőznyomás
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T/K 1790 1960 2165 2423 2755 3198
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet hexagonális
Oxidációs szám 2, 3
(amfoter oxid)
Elektronegativitás 1,88 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 760,4 kJ/mol
2.: 1648 kJ/mol
3.: 3232 kJ/mol
Atomsugár 135 pm
Atomsugár (számított) 152 pm
Kovalens sugár 126 pm
Egyebek
Fajlagos ellenállás (20 °C) 62,4 nΩ·m
Hőmérséklet-vezetési tényező (300 K) 100 W/(m·K)
Hőtágulási együttható (25 °C) 13,0 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C) 4720 m/s
Young-modulus 209 GPa
Nyírási modulus 75 GPa
Kompressziós modulus 180 GPa
Poisson-tényező 0,31
Mohs-keménység 5,0
Vickers-keménység 1043 MPa
Brinell-keménység 700 HB
CAS-szám 7440-48-4
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A kobalt izotópjai
izotóp természetes előfordulás felezési idő bomlás
mód energia (MeV) termék
56Co mest. 77,27 d ε 4,566 56Fe
57Co mest. 271,79 d ε 0,836 57Fe
58Co mest. 70,86 d ε 2,307 58Fe
59Co 100% Co stabil 32 neutronnal
60Co mest. 5,2714 év β- 2,824 60Ni
Hivatkozások

A kobalt név a német Kobold (hegyi manó) szóból származik. Korábban ugyanis kobalt ásványokból akartak rezet, ezüstöt, ónt nyerni, és a sikertelenséget a gonosz manóknak tulajdonították.[3]

Általános jellemzői szerkesztés

 
Kobalt minta

A kobalt elemi állapotában szürkés-ezüstös színű és mágneses. Azonban nem fordul elő a természetben elemi állapotban, legtöbbször vegyületeiben található meg. Kis mennyiségben sziklákban, termőföldben, vízben, növényekben és állatokban is előfordul. Curie-pontja 1388 K 1,6-1,7 Bohr-magneton per atommal. Sűrűn a nikkellel társul, mindkettő jellemző eleme a vasmeteoritoknak. Az emlősöknek szükségük van kis mennyiségű kobaltra, mivel a kobalt a B12-vitamin alapja. Vegyületei jellegzetesen bíborvörös színűek vizes közegben, illetve kristályvizes sókként. Szerves vegyületei, vagy vízmentesített sói viszont kék színűek – ez a sajátságos tulajdonság a kobalt azonosítására is felhasználható.

Kémiai reakciói szerkesztés

Reakciói levegőn szerkesztés

Szobahőmérsékleten stabil a felületén kialakult védő oxidréteg miatt. Fölös mennyiségű oxigénben hevítés hatására Co3O4, kevés oxigén hatására CoO keletkezik, nitrogénnel közvetlenül nem reagál.

 

Reakciója vízzel szerkesztés

Vízzel csak vörösizzás hőmérsékletén reagál, CoO keletkezik:

 

Reakciója halogénekkel szerkesztés

A fluor a hármas oxidációs számú CoF3-dá oxidálja, a többi halogén csak dihalogeniddé:

 
 
 
 

Reakciója savakkal szerkesztés

Híg savak a kobaltot hidrogénfejlődés kíséretében jól oldják, tömény salétromsav azonban passziválja, és ezt az állapotát jobban megtartja, mint a nikkel vagy a vas: [4]

 

 

Kobalt(II)-ion reakciói szerkesztés

A kobalt(II)-sók vizes oldata rózsaszínű, ami a [Co(H2O)6]2+ akvakomplexnek köszönhető:

 

Kloridionok jelenlétében az oldat mély kék színt ölt, ugyanis a klorokomplexe stabilabb:

 

Kén-hidrogén kobalt(II) semleges oldatából sötét színű zavarosodás alakjában kobalt(II)-szulfidot választ le. Ez a leválasztás teljessé tehető nátrium-acetáttal tompított oldatban, melegítéssel. Ammónium-szulfiddal szintén teljesen leválasztható. A kapott csapadék nem oldódik sem híg ecetsavban, sem híg sósavban, a királyvíz azonban kénkiválás mellett oldja (tartós hevítésre a kén kénsavvá oxidálódik és az oldat kitisztul):

 

 

 

Kobalt(II)-klorid oldatából a nátrium-hidroxid először kék színű bázisos kobalt(II)-kloridot választ le, mely a reagens feleslegével állás közben vagy melegítésre rózsaszínű kobalt(II)-hidroxiddá alakul. A keletkező kobalt(II)-hidroxid levegőn állva barna kobalt(III)-hidroxiddá oxidálódik:

 

 

 

Kobalt(II)ionokból kálium-cianid vörösbarna kobalt(II)-cianid csapadékot választ le, mely cianidfeleslegben oldódik:

 

 

Karbonátionok hatására kék színű bázikus kobalt(II)-karbonát válik le, mely nem oldódik karbonátfeleslegben: [5]

 

Izotópjai szerkesztés

A természetben előforduló kobalt monoizotóp, az egyetlen stabil izotóppal, az 59Co -tal. Azonban 22 radioaktív izotópját ismerjük. A legstabilabb a 60Co 5,2714 éves, a 57Co 271,79 napos, a 56Co 77,27 napos és a 58Co 70,86 napos felezési idővel. A többi izotópjának felezési ideje kevesebb 18 óránál, azonban ezekből a legtöbbnek még 1 másodpercnél is kevesebb. A kobaltizotópok atomtömege 50 ATE/u-től (50Co) 73-ig (73Co) terjed.

Előfordulása szerkesztés

A kobaltbányák termelése (2017-ben) és a tartalékok tonnában az USGS alapján[6]
Ország Kitermelés Tartalékok
  Kongói Demokratikus Köztársaság 64000 3500000
  Oroszország 5600 250000
  Ausztrália 5000 1200000
  Kanada 4300 250000
  Kuba 4200 500000
  Fülöp-szigetek 4000 280000
  Madagaszkár 3800 150000
  Pápua Új-Guinea 3200 51000
  Zambia 2900 270000
  Új-Kaledónia 2800 -
  Dél-afrikai Köztársaság 2500 29000
  Marokkó 1500
  USA 650 23000
Egyéb országok 5900 560000
Összesen 110000 7100000


Előállítása szerkesztés

Aluminontermikus úton redukálják:

 

Felhasználása szerkesztés

Jegyzetek szerkesztés

  1. Standard Atomic Weights – Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights. (Hozzáférés: 2020. november 2.)
  2. Szőkefalvi-Nagy Zoltán; Szabadváry Ferenc: A magyar kémiai szaknyelv kialakulása. A kémia története Magyarországon. Akadémiai Kiadó, 1972. (Hozzáférés: 2010. december 3.)
  3. Fülöp József: Rövid kémiai értelmező és etimológiai szótár. Celldömölk: Pauz–Westermann Könyvkiadó Kft. 1998. 80. o. ISBN 963 8334 96 7  
  4. Lengyel Béla, Szarvas Pál, Proszt János - Általános és szervetlen kémia
  5. Erdey László - Bevezetés a kémiai analízisbe I.
  6. Cobalt Statistics and Information, U.S. Geological Survey, 2018, <https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cobalt/mcs-2018-cobal.pdf>

További információk szerkesztés

Kapcsolódó szócikkek szerkesztés