Struktur kobalt, sifat, aplikasi

Dia kobalt Ini adalah logam transisi yang dimiliki kelompok VIIIB dari tabel periodik dan yang simbol kimianya adalah co. Ini adalah padatan biru keabu -abuan (tergantung pada kotorannya), ditemukan di seluruh kerak bumi; Meskipun konsentrasinya hampir tidak mewakili 25 ppm atau 0,001 % dari yang sama.

Logam ini adalah jejak penting dalam nutrisi ruminansia. Itu juga bagian dari nukleus vitamin B₁₂, diperlukan untuk pematangan eritrosit. Vitamin B₁₂ Ini menyajikan struktur yang mirip dengan kelompok hemoglobin hemo; Tetapi dengan CO bukannya iman.

Sampel kobalt logam. Sumber: Gambar Hi-Res Elemen ofchemical [CC oleh 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/oleh/3.0)]

Di alam kobalt biasanya tidak ditemukan murni, tetapi dalam matriks kompleks mineral seperti: kobaltit, skutterudite, erythrita, dll. Dalam mineral ini kobalt biasanya dikombinasikan dengan nikel, besi atau arsenik.

Nama 'Cobalt' berasal dari Kobalt Jerman, yang pada gilirannya berasal dari Kobolt, nama yang diberikan para penambang kepada mineral mineral yang menghasilkan pewarnaan biru dan memiliki beberapa logam yang mereka tahu; Menas yang perlu disebutkan, menyebabkan mereka meracuni.

Kobalt ditemukan di Menas bersama dengan nikel, besi dan tembaga, di antara logam lainnya. Oleh karena itu, tidak dapat diperoleh murni, dan membutuhkan pekerjaan pemurnian yang intens untuk memurnikannya sampai penggunaannya praktis.

Itu ditemukan oleh ahli kimia Swedia Georg Brandt, antara 1730 dan 1740. Itu merupakan logam pertama yang ditemukan dari prasejarah. Brandt mengatakan bahwa kobalt bertanggung jawab atas warna biru keramik dan kaca; Dan bukan bismut, seperti yang dipercaya sampai saat itu.

Cobalt memiliki 29 isotop. Dia ⁵⁹CO stabil dan mewakili hampir 100 % isotop kobalt; 28 sisanya adalah radioisotop. Ini termasuk al ⁶⁰CO, digunakan dalam pengobatan kanker. Itu adalah elemen magnetik, menjaga magnetnya pada suhu tinggi. Properti ini telah memungkinkan Anda.

[TOC]

Sejarah

Jaman dahulu

Cobalt digunakan di waktu yang jauh seperti 2.000 hingga 3.000 tahun a.C. Orang Mesir, Persia dan Dinasti Cina menggunakannya dalam elaborasi patung dan keramik mereka. Dia menyumbangkan warna biru yang sangat dihargai dalam karya seni dan artikel penggunaan.

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

Kobalt tidak terisolasi di Menas, tetapi di hadapan mineral dengan nikel, tembaga dan arsenik.

Saat mencoba tembaga dengan nikel, arsenik oksida diproduksi, gas yang sangat beracun yang menjadi penyebab keracunan yang diderita para penambang.

Penemuan

Kobalt ditemukan, kira -kira, pada 1735 oleh ahli kimia Swedia Georg Brandt, yang menyadari bahwa kobalt, justru, adalah logam yang menyumbangkan warna biru keramik dan kaca.

Itu adalah logam pertama yang ditemukan sejak zaman kuno. Pria itu sejak saat ini menggunakan banyak logam seperti besi, tembaga, perak, timah, emas, dll ... dalam banyak kasus tidak diketahui ketika mereka mulai menggunakan.

Produksi penambangan

Eksploitasi penambangan pertama kobalt di dunia dimulai di Eropa, produsen biru kobalt pertama adalah Norwegia; Senyawa alumina dan kobalt, selain enamel (bubuk kaca kobalt), digunakan sebagai pigmen dalam keramik dan lukisan.

Dapat melayani Anda: natrium fosfat: struktur, sifat, sintesis, penggunaan

Dominan dalam produksi kobalt, pindah ke Nueva Caledonia (1864) dan Kanada (1904), di wilayah Ontario untuk penemuan deposito di negara -negara tersebut.

Selanjutnya, Republik Demokratik Kongo saat ini (1913) menjadi produsen kobalt dunia pertama untuk penemuan endapan besar di wilayah Katanga. Saat ini negara ini, bersama dengan Kanada dan Australia, adalah salah satu produsen kobalt utama.

Sementara itu, Republik Tiongkok adalah produsen kobalt olahan pertama di seluruh dunia, karena impor logam dari Republik Demokratik Kongo untuk pemurniannya.

Pada tahun 1938, John Livinglood dan Glenn Seaborg mencapai produksi dalam reaktor atom dari ⁶⁰Bersama; isotop radioaktif yang digunakan dalam pengobatan dalam pengobatan kanker.

Struktur dan konfigurasi elektronik kobalt

Kobalt, seperti logam lainnya, menjaga atom -atomnya bersama melalui ikatan logam. Kekuatan dan kompresi sedemikian rupa sehingga mereka membangun kristal logam, di mana ada gelombang elektron dan pita penggerak yang menjelaskan konduktivitas listrik dan termal mereka.

Menganalisis secara mikroskopis kristal kobalt, akan ditemukan memiliki struktur heksagonal yang ringkas; Ada segitiga atom co yang disusun dalam lapisan abab ..., membentuk prisma segitiga dengan lapisan interkalasi, yang pada gilirannya mewakili bagian keenam dari seekor segi enam.

Struktur ini hadir untuk sebagian besar sampel kobalt pada suhu lebih rendah 450ºC. Namun, ketika suhu naik, transisi antara dua fase kristalografi dimulai: compact hexagonal (HCP) dan kubik berpusat di wajah (FCC, untuk akronimnya dalam bahasa Inggris: Kubik yang berpusat pada wajah).

Transisi lambat, jadi tidak semua kristal heksagonal menjadi kubik. Dengan demikian, pada suhu tinggi kobalt dapat menunjukkan kedua struktur kristal; Dan kemudian, sifatnya berhenti menjadi homogen untuk seluruh logam.

Butiran kristal

Struktur kristal tidak sepenuhnya sempurna; Itu dapat menampung penyimpangan, yang mendefinisikan butiran kristal dengan ukuran yang berbeda. Yang lebih kecil, logam akan lebih ringan atau seolah -olah itu adalah spons. Di sisi lain, ketika butiran besar, logam akan menjadi padat dan padat.

Detail dengan kobalt adalah bahwa tidak hanya butiran memodifikasi aspek eksternal logam: juga struktur kristalnya. Di bawah 450ºC Struktur HCP harus mendominasi; Tetapi ketika butirannya kecil, seperti pada kobalt sepon, struktur dominan adalah FCCC.

Sebaliknya terjadi ketika butiran besar: Kuasai struktur FCC di hcp. Masuk akal karena biji -bijian besar lebih berat dan mengerahkan tekanan yang lebih besar di antara mereka. Pada tekanan yang lebih besar, atom CO lebih dipadatkan dan memilih untuk mengadopsi struktur HCP.

Pada suhu tinggi (t> 1000ºC), transisi yang baru dijelaskan terjadi; Tetapi dalam kasus kobalt sepon, sebagian kecil kristalnya menjadi heksagonal, sementara sebagian besar terus menjadi kubik.

Nanocrystals HCP yang stabil

Dalam karya penelitian Spanyol (Peña O'Shea V. dan kubis., 2009), ditunjukkan bahwa nanokristal kobalt heksagonal dapat disintesis mampu mendukung suhu dekat 700ºC tanpa menderita transisi ke fase FCC.

Untuk melakukan ini, para peneliti mengurangi sampel kobalt oksida dengan CO dan H₂, menemukan bahwa nanocrystals hcp berutang stabilitas mereka pada lapisan karbon nanofiber.

Dapat melayani Anda: klorin oksida (iii): sifat, struktur, penggunaan

Status konfigurasi dan oksidasi elektronik

Konfigurasi elektronik kobalt adalah:

[Ar] 3d⁷4s²

Oleh karena itu dapat kehilangan hingga sembilan elektron dari lapisan valensi; Tetapi ini tidak terjadi (setidaknya dalam kondisi normal), juga tidak bentuk kation⁹⁺.

Status oksidasi Anda adalah: -3, -1, +1, +2, +3, +4, +5, menjadi +2 dan +3 utama.

Properti

Penampilan fisik

Logam padat, berkilau, biru keabu -abuan. Kobalt yang dipoles berwarna putih perak dengan rona biru.

Berat atom

58.933 g/mol.

Nomor atom

27.

Tabel periodik

Ini adalah logam transisi yang termasuk dalam kelompok 9 (viiib), periode 4.

Titik lebur

1.768 K (1.495 ºC, 2.723 ºF).

Titik didih

3.200 K (2.927 ºC, 5.301 ºF).

Kepadatan pada suhu kamar

8,90 g/cm³.

Panas fusi

16.06 kJ/mol.

Panas penguapan

377 kJ/mol.

Kapasitas kalori molar

24.81 j/mol · k

Kecepatan suara

4.720 m/s (diukur dalam batang logam).

Kekerasan

5.0 pada skala Mohs.

Daya tarik

Ini adalah salah satu dari tiga elemen feromagnetik pada suhu sekitar. Magnet kobalt mempertahankan magnetnya pada suhu setinggi 1.121 ºC (2.050 ºF).

Elektronegativitas

1.88 pada skala Pauling.

Energi ionisasi

Ionisasi tingkat pertama: 740,4 kJ/mol.

Ionisasi Tingkat Kedua: 1.648 kJ/mol.

Ionisasi Tingkat Ketiga: 3.232 kJ/mol.

Radio atom

125 PM.

Volume atom

6,7 cm³/mol.

Reaksi

Kobalt larut perlahan dalam asam mineral encer. Itu tidak secara langsung dikombinasikan dengan hidrogen atau nitrogen, tetapi dengan karbon, fosfor dan belerang dengan pemanasan. Itu mengikat oksigen yang ada dalam uap air pada suhu tinggi.

Bereaksi secara virtual dengan asam nitrat 15 m, membentuk kobalt nitrat, CO (no₃)₂. Bereaksi lemah dengan asam klorida untuk membentuk kobalt klorida, cocl₂. Kobalt tidak membentuk hidros.

Keduanya co⁺² seperti co⁺³ Mereka membentuk banyak kompleks koordinasi, mengingat salah satu logam dengan jumlah terbesar dari kompleks ini.

Aplikasi

Paduan

Paduan kobalt digunakan dalam pembuatan mesin reaksi dan di mesin turbin gas. Paduan yang disebut Alinco, dibentuk oleh aluminium, nikel dan kobalt, memiliki sifat yang sangat magnetik. Magnet Alinco digunakan dalam headphone, kompas dan mikrofon.

Alat pemotongan yang disebut SO dibuat dengan paduan estelitas, dibentuk dengan kobalt, chrome dan tungsten. Superaleaciones memiliki titik leleh yang dekat dengan kobalt, dan ditandai dengan kekerasan besar mereka, digunakan dalam elaborasi alat ekspansi rendah.

Keramik, patung, dan kaca

Kacamata kaca kobalt. Sumber: Pxhere.

Sejak zaman kuno, kobalt telah digunakan oleh banyak budaya untuk memberikan warna biru pada karya seni dan dekoratif mereka. Dalam hal ini, oksida telah digunakan: kobaltos, dan kobaltik, co₃SALAH SATU₄.

Selain penggunaannya dalam pembuatan keramik, kaca dan enamel, kobalt oksida digunakan dalam persiapan katalis katalis.

Dokter

Cobalt-60 (⁶⁰CO), isotop radioaktif yang memancarkan radiasi beta (β) dan rentang (γ), digunakan dalam pengobatan kanker. Γ radiasi adalah radiasi elektromagnetik, sehingga memiliki kemampuan untuk menembus jaringan dan mencapai sel kanker, sehingga memungkinkan pemberantasannya.

Sel kanker adalah sel yang dibagi dengan kecepatan tinggi, yang membuatnya lebih rentan terhadap radiasi pengion yang mempengaruhi nukleus mereka, merusak bahan genetik.

Dapat melayani Anda: keseimbangan uap cair

Dia ⁶⁰CO, seperti radioisotop lainnya, digunakan dalam sterilisasi bahan yang digunakan dalam praktik medis.

Demikian juga, kobalt digunakan dalam elaborasi implan ortopedi, bersama dengan titanium dan stainless steel. Sebagian besar penggantian pinggul, gunakan batang krom-kobalto femoralis.

Energi alternatif

Cobalt digunakan untuk meningkatkan kinerja baterai yang dapat diisi ulang, melakukan fungsi yang berguna pada kendaraan hibrida.

Galvanoplasty

Cobalt digunakan untuk menyediakan permukaan logam dengan hasil akhir yang baik yang melindungi mereka dari oksidasi. Kobalt sulfat, coso₄, Misalnya, itu adalah senyawa kobalt utama yang digunakan dalam hal ini.

Di laboratorium

Kobaltos klorida, cocl₂.6h₂Atau, itu digunakan sebagai indikator kelembaban di desiccators. Itu adalah padatan merah muda yang berubah biru saat melembabkan.

Kertas Biologis

Cobalt adalah bagian dari situs aktif vitamin B₁₂ (cyanocobalamine) yang terlibat dalam pematangan eritrosit. Ketidakhadirannya berasal dari anemia yang ditandai dengan penampilan dalam sirkulasi darah eritrosit besar yang dikenal sebagai megaloblas.

Di mana letaknya

kerak bumi

Kobalt didistribusikan secara luas di seluruh kerak bumi; Meskipun konsentrasinya sangat rendah, memperkirakan bahwa ia merupakan 25 ppm dari kerak bumi. Sementara itu, dalam tata surya bersama -sama konsentrasinya adalah 4 ppm.

Itu ditemukan dalam jumlah kecil di kompleks nikel-hidrro, menjadi asli bumi dan meteorit. Demikian juga, ini dalam kombinasi dengan elemen lain di danau, sungai, laut, tanaman dan hewan.

Vitamin B₁₂

Selain itu, ini adalah elemen penting untuk nutrisi ruminansia dan hadir dalam vitamin B₁₂, diperlukan untuk pematangan eritrosit. Cobalt biasanya tidak terisolasi, tetapi ditemukan dalam mineral yang berbeda dikombinasikan dengan elemen lain.

Mineral

Di antara mineral kobalt adalah sebagai berikut: kobaltit, dalam kombinasi dengan arsenik dan belerang; erythrita, dibentuk oleh arsenik dan kobalt terhidrasi; Glaucodot yang dibentuk oleh kobalt, besi, arsenik dan belerang; dan skutterudite yang dibentuk oleh kobalt, nikel dan arsenik.

Selain itu, mineral kobalt tambahan berikut dapat diindikasikan: Linnaelita, Enameltita dan Heterogenite. Kobalt disertai dengan mineral terutama oleh nikel, arsenik dan besi.

Dalam sebagian besar waktu, kobalt tidak diekstraksi dari bijih yang mengandungnya dengan sendirinya, tetapi merupakan produk sampingan dari ekstraksi penambangan nikel, besi, arsenik, tembaga, mangan dan perak. Proses yang kompleks diperlukan untuk mengekstrak dan mengisolasi kobalt dari mineral ini.

Referensi

1. Wikipedia. (2019). Kobalt. Diperoleh dari: di.Wikipedia.org
2. KE. Owen dan d. Madoc Jone. (1954). Efek ukuran butir pada struktur kristal kobalt. Proc. Phys. Soc. B 67 456. doi.org/10.1088/0370-1301/67/6/302
3. Victor a. dari Peña O'Shea, Pilar Ramírez dari Pool, Narcis Homs, Guillem Aromí, dan José L. G. besi. (2009). Pengembangan nanapartikel kobalt tertutup heksonal 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 fisik. Thoughtco. Pulih dari: thinkco.com
5. Para editor Eeritlopaedia Britannica. (8 Juni 2019). Kobalt. Encyclopædia Britannica. Dipulihkan dari: Britannica.com
6. Lookchem. (2008). Kobalt. Dipulihkan dari: Lookchem.com
7. Ducksters. (2019). Elemen untuk Anak -anak: Kobalt. Pulih dari: Ducksters.com