Kobaltova struktura, lastnosti, aplikacije

On kobalt Gre. Je sivkasto modra trdna snov (odvisno od njenih nečistoč), ki jo najdemo po celotni zemeljski skorji; Čeprav njegova koncentracija komaj predstavlja 25 ppm ali 0,001 % istega.

Ta kovina je bistvena sled pri prehrani prepirov. Je tudi del jedra vitamina B₁₂, potrebno za zorenje eritrocitov. Vitamin b₁₂ Predstavlja strukturo, podobno strukturi hemoglobinske hemo skupine; Toda s CO namesto vere.

Kovinski kobaltni vzorec. Vir: Hi-res slike kemičnih elementov [cc do 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by/3.0)]

V naravi kobalta običajno ne najdemo čistega, ampak znotraj zapletenih matric mineralov, kot so: kobaltit, skotterdit, eritrita itd. V teh mineralih je kobalt običajno kombiniran z nikljem, železom ali arzenom.

Ime 'kobalta' prihaja iz nemškega Kobalta, ki posledično izhaja iz Kobolta, imena, ki so ga rudarji dali mineralom mineralov, ki so proizvajali modro barvanje in imeli nekaj kovin, ki so jih poznali; Menas, da je vredno omeniti, povzročil jim je zastrupitev.

Kobalt najdemo v Menasu, skupaj z nikljem, železom in bakrom, med drugimi kovinami. Zato ga ni mogoče dobiti čistega in zahteva intenzivno rafiniranje, da ga očistimo, dokler njegova uporaba ni praktična.

Odkril ga je švedski kemik Georg Brandt med letoma 1730 in 1740. Predstavljala je prvo kovino, odkrito iz prazgodovine. Brandt je dejal, da je kobalt odgovoren za modro obarvanost keramike in stekla; In ne bizmut, kot je do takrat verjel.

Kobalt ima 29 izotopov. On ⁵⁹CO je stabilen in predstavlja skoraj 100 % kobaltovih izotopov; Preostalih 28 je radioizotopov. Sem spadajo Al ⁶⁰CO, ki se uporablja pri zdravljenju raka. Je magnetni element, ki ohranja svoj magnetizem pri visoki temperaturi. Ta lastnost vam je omogočila.

[TOC]

Zgodovina

Antika

Kobalt je bil uporabljen v času kot oddaljeni kot 2.000 do 3.000 let a.C. Egipčani, Perzijci in kitajske dinastije so ga uporabili pri izdelavi svojih skulptur in keramike. Prispeval je tako modro obarvanost, ki je bila tako cenjena v umetniških delih in uporabi.

Verjetno Egipčani (1550 - 1292 a.C.) Bili so prvo mesto, ki je kobalt s tiskanjem modre barve uporabil.

Kobalt ni izoliran v Menasu, ampak v prisotnosti mineralov z nikljem, bakrom in arzenom.

Ko je poskušal bakro z nikljem, je bil proizveden arzenski oksid, zelo strupeni plin, ki je bil vzrok zastrupitve, ki so ga trpeli rudarji.

Odkritje

Kobalta je približno leta 1735 odkril švedski kemik Georg Brandt, ki je spoznal, da je kobalt natančno kovina, ki je prispevala modro obarvanost keramike in stekla.

To je bila prva kovina, odkrita od antičnih časov. Moški, saj je tokrat uporabljal številne kovine, kot so železo, baker, srebro, kositer, zlato itd ..., v mnogih primerih ni znano, ko so začeli uporabljati.

Rudarska proizvodnja

Prvo rudarsko izkoriščanje kobalta na svetu se je začelo v Evropi, prvi proizvajalec modrega kobalta je bil Norveška; Spojina glinice in kobalta, poleg sklenine (kobaltnega steklenega prahu), ki se uporablja kot pigment v keramiki in slikarstvu.

Vam lahko služi: natrijev fosfat: struktura, lastnosti, sinteza, uporaba

Prevlado v proizvodnji Cobalta se je preselilo v Nuevo Kaledonijo (1864) in Kanado (1904) v regiji Ontario za odkrivanje depozitov v teh državah.

Nato je sedanja demokratična republika Kongo (1913) postala prvi svetovni proizvajalec kobalta za odkritje velikih nahajališč v regiji Katanga. Trenutno je ta država skupaj s Kanado in Avstralijo eden glavnih proizvajalcev kobalta.

Medtem je kitajska republika prvi svetovni proizvajalec rafiniranega kobalta, saj je kovinski uvoz iz Demokratične republike Kongo za njegovo rafiniranje.

Leta 1938 sta John Livinglood in Glenn Seaborg dosegla proizvodnjo v atomskem reaktorju ⁶⁰Co; radioaktivni izotop, ki se uporablja v medicini pri zdravljenju raka.

Struktura in elektronska konfiguracija kobalta

Kobalt, tako kot druge kovine, ohranja svoje atome skupaj skozi kovinsko vez. Moč in stiskanje je takšna, da vzpostavita kovinski kristal, kjer je plima elektronov in gonilnih pasov, ki pojasnjujejo njihovo električno in toplotno prevodnost.

Mikroskopsko analizo kobaltovih kristalov bo ugotovljeno, da ima kompaktno šesterokotno strukturo; Obstajajo trikotniki atomov CO, razporejene v plaste.

Ta struktura je prisotna za večino vzorcev kobalta pri nižjih temperaturah 450 ° C. Ko pa se temperatura dvigne, se začne prehod med dvema kristalografskima fazama: kompaktni šesterokotni (HCP) in kubični osredotočeni na obraz (FCC, za kratico v angleščini: Kubik, osredotočen na obraz).

Prehod je počasen, zato vsi šesterokotni kristali ne postanejo kubični. Tako lahko pri visokih temperaturah kobalt pokaže obe kristalni strukturi; In potem njegove lastnosti prenehajo biti homogene za celotno kovino.

Kristalna zrna

Kristalna struktura ni popolnoma popolna; V njem so lahko nepravilnosti, ki definirajo kristalna zrna različnih velikosti. Manjša, kovina bo lažja ali kot da bi bila goba. Po drugi strani pa bo kovina postala trdna in trdna, ko bodo zrna velika.

Podrobnosti s kobaltom je, da ne samo zrna spreminjajo zunanji vidik kovine: tudi njena kristalna struktura. Pod 450 ° C mora prevladovati struktura HCP; Ko pa so zrna majhna, kot v gobastem kobaltu, je prevladujoča struktura FCC.

Nasprotno se zgodi, ko so zrna velika: obvlada strukturo FCC na HCP. Smiselno je, saj so velika zrna težja in med njimi izvajajo večji pritiski. Pri večjih pritiskih se atomi CO bolj stisnejo in se odločijo za sprejemanje strukture HCP.

Pri visokih temperaturah (T> 1000 ° C) se pojavijo sveže opisani prehodi; Toda v primeru gobastega kobalta postane majhen del njegovih kristalov šesterokotno, večina.

Stabilni nanokristali HCP

V španskem raziskovalnem delu (Peña O'Shea V. in zelje., 2009), pokazalo se je, da je mogoče šesterokotne kobaltne nanokristale sintetizirati, da lahko podpirajo temperature blizu 700 ° C, ne da bi trpeli prehodi na fazo FCC.

Da bi to naredili, so raziskovalci zmanjšali vzorce kobaltnih oksidov s CO in H₂, Ugotovitev, da nanokristali HCP dolgujejo stabilnost ogljikovim nano vlakni.

Vam lahko služi: klor oksid (iii): lastnosti, struktura, uporabe

Stanja elektronske konfiguracije in oksidacije

Elektronska konfiguracija kobalta je:

[AR] 3D⁷4s²

Zato lahko teorijo izgubi do devet elektronov svoje valenčne plasti; Toda to se ne zgodi (vsaj v normalnih pogojih), niti kationske oblike niso⁹⁺.

Vaša oksidacijska stanja so: -3, -1, +1, +2, +3, +4, +5, biti +2 in +3 glavna.

Lastnosti

Fizični videz

Trdna kovina, sivkasta, sivkasto modra. Polirani kobalt je srebrno bel z modrim odtenkom.

Atomska teža

58.933 g/mol.

Atomska številka

27.

Periodična tabela

To je prehodna kovina, ki spada v skupino 9 (viiib), obdobje 4.

Tališče

1.768 K (1.495 ° C, 2.723 ° F).

Vrelišče

3.200 K (2.927 ° C, 5.301 ° F).

Gostota pri sobni temperaturi

8,90 g/cm³.

Fuzijska toplota

16.06 kJ/mol.

Toplota za uparjanje

377 kJ/mol.

Molarna kalorična sposobnost

24,81 j/mol · k

Hitrost zvoka

4.720 m/s (merjeno v kovinski palici).

Trdota

5.0 na lestvici MOHS.

Magnetizem

Je eden od treh feromagnetnih elementov pri temperaturi okolice. Kobaltni magneti ohranijo svoj magnetizem pri temperaturah do 1.121 ° C (2.050 ° F).

Elektronegativnost

1,88 na lestvici Pauling.

Ionizacijska energija

Prva stopnja ionizacije: 740,4 kJ/mol.

Druga stopnja ionizacije: 1.648 kJ/mol.

Tretja stopnja ionizacije: 3.232 kJ/mol.

Atomski radio

125 popoldne.

Atomski volumen

6,7 cm³/mol.

Reakcije

Kobalt se počasi raztopi v razredčenih mineralnih kislinah. Ni neposredno v kombinaciji z vodikom ali dušikom, ampak z ogljikom, fosforjem in žveplom s segrevanjem. Veže se na kisik, ki je prisoten v vodni pari pri visokih temperaturah.

Reagira praktično s 15 m dušikovo kislino in tvori kobalt nitrat, CO (št₃)₂. Reagirate šibko s klorovodikovo kislino, da tvori kobalt klorid, COCL₂. Kobalt ne tvori hidrosov.

Oba co⁺² kot co⁺³ Tvorijo številne koordinacijske komplekse, če upoštevamo eno od kovin z največjim številom teh kompleksov.

Prijave

Zlitine

Kobaltne zlitine se uporabljajo pri proizvodnji reakcijskih motorjev in v plinskih turbinskih motorjih. Zlitina, imenovana Alinco, ki jo tvorijo aluminij, nikelj in kobalt, ima močno magnetne lastnosti. Magneti Alinco se uporabljajo v slušalkah, kompasih in mikrofonih.

Tako imenovana rezalna orodja so narejena z zlitinami estelitas, sestavljena iz kobalta, kroma in volframa. Supelaleaciones ima tališče blizu kobalta in je značilna njihova velika trdota, ki se uporablja pri izdelavi orodij za nizko razširitev.

Keramika, skulpture in steklo

Kobaltna steklena kozarca. Vir: pxhere.

Od starih časov so kobalta številne kulture uporabile za modro obarvanje njihovih umetniških in dekorativnih delih. V tem smislu so bili uporabljeni oksidi: kobaltos in kobaltik, co₃Tudi₄.

Poleg njegove uporabe pri izdelavi keramike, stekla in emajlov se pri pripravi katalizatorjev uporabljajo kobaltni oksidi.

Zdravniki

Kobalt-60 (⁶⁰CO), pri zdravljenju z rakom se uporablja radioaktivni izotop, ki oddaja sevanje beta (β) in območja (γ). Γ sevanje je elektromagnetno sevanje, zato lahko prodre v tkiva in doseže rakave celice, kar omogoča njihovo izkoreninjenje.

Rakaste celice so celice, ki so razdeljene z veliko hitrostjo, zaradi česar so bolj dovzetne za ionizirajoče sevanje, ki vplivajo na njihovo jedro, kar škodi genetskemu materialu.

Vam lahko služi: ravnovesje med tekočino in hlapom

On ⁶⁰CO se, tako kot drugi radioizotopi, uporablja pri sterilizaciji materialov, ki se uporabljajo v medicinski praksi.

Prav tako se kobalt uporablja pri izdelavi ortopedskih vsadkov, skupaj s titanom in nerjavnim jeklom. Velik del zamenjav kolkov, uporabite stebla stegnenice s Chrome-Cobalto.

Alternativna energija

Kobalt se uporablja za izboljšanje zmogljivosti polnilnih baterij, pri čemer je uporabna funkcija pri hibridnih vozilih.

Galvanoplastika

Kobalt se uporablja za zagotavljanje kovinskih površin z dobrim zaključkom, ki jih ščiti pred oksidacijo. Kobalt sulfat, coso₄, Na primer, to je glavna kobaltova spojina, ki se uporablja v zvezi s tem.

V laboratorijih

Cobaltos klorid, cocl₂.6H₂Ali pa se uporablja kot indikator vlage v eksikatorjih. To je roza trdna snov, ki spreminja modro, ko hidrira.

Biološki papir

Kobalt je del aktivnega mesta vitamina B₁₂ (cianokobalamin), ki je vključen v zorenje eritrocitov. Njegova odsotnost izvira iz anemije, za katero je značilen videz v krvnem obtoku velikih eritrocitov, znanih kot megaloblasti.

Kje je

Zemeljska skorja

Kobalt je široko razporejen po Zemljini skorji; Čeprav je njegova koncentracija zelo nizka, ocenjuje, da predstavlja 25 ppm zemeljske skorje. Medtem je v osončju skupaj njegova relativna koncentracija 4 ppm.

Najdemo ga v majhnih količinah v kompleksih nikelj-hidrorro, ki je domač po zemlji in meteoriti. Prav tako je v kombinaciji z drugimi elementi v jezerih, rekah, morjih, rastlinah in živalih.

Vitamin b₁₂

Poleg tega je bistveni element za prepirovanje in je prisoten v vitaminu B₁₂, potrebno za zorenje eritrocitov. Kobalt običajno ni izoliran, ampak ga najdemo v različnih mineralih v kombinaciji z drugimi elementi.

Minerali

Med kobaltnimi minerali so naslednji: kobaltit v kombinaciji z arzenom in žveplom; eritrita, ki jo tvori arzen in hidriran kobalt; glaukodot, ki ga tvorijo kobalt, železo, arzen in žveplo; in skotterdit, ki ga tvorijo kobalt, nikelj in arzen.

Poleg tega je mogoče navesti naslednje dodatne kobaltne minerale: Linnaelita, Enameltita in heterogenit. Kobalt spremljajo minerale predvsem z niklje, arzen in železo.

Večino časa kobalta ne izvlečemo iz rude, ki jo vsebuje sama po sebi, ampak je stranski produkt rudarskega ekstrakcije niklja, železa, arzena, bakra, mangana in srebra. Za pridobivanje in izolacijo kobalta teh mineralov je potreben kompleksen postopek.

Reference

1. Wikipedija. (2019). Kobalt. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
2. Do. Owen in d. Madoc Jone. (1954). Vpliv velikosti zrn na kristalno strukturo kobalta. Proc. Phys. Soc. B 67 456. doi.org/10.1088/0370-1301/67/6/302
3. Victor a. Peña O'Shea, Pilar Ramírez iz bazena, Narcis Homs, Guillem Aromí in José L. G. likalnik. (2009). Razvoj heksonalnih zaprtih kobaltnih nanapartiklov pri visoki temperaturi. Kemija materialov 21 (23), 5637-5643. Doi: 10.1021/cm900845H.
4. Anne Marie Helmerine, ph.D. (2. februar 2019). Kobaltova dejstva in fizikalne lastnosti. MISCECO. Okreval od: Thoughtco.com
5. Uredniki Enyclopeedia Britannica. (8. junij 2019). Kobalt. Encyclopædia Britannica. Okrevano od: Britannica.com
6. Lookchem. (2008). Kobalt. Okreval od: lookchem.com
7. Ducksters. (2019). Elementi za otroke: kobalt. Okrevano od: Ducksters.com