Kobalt
Opšta svojstva | |||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ime, simbol | kobalt, Co | ||||||||||||||||||||||||||||||
Izgled | tvrd sjajan plavkasto siv metal | ||||||||||||||||||||||||||||||
U periodnom sistemu | |||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||
Atomski broj (Z) | 27 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Grupa, perioda | grupa 9, perioda 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Blok | d-blok | ||||||||||||||||||||||||||||||
Kategorija | prelazni metal | ||||||||||||||||||||||||||||||
Rel. at. masa (Ar) | 58,933194(4)[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||
El. konfiguracija | |||||||||||||||||||||||||||||||
po ljuskama | 2, 8, 15, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Fizička svojstva | |||||||||||||||||||||||||||||||
Tačka topljenja | 1768 K (1495 °C, 2723 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Tačka ključanja | 3200 K (2927 °C, 5301 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Gustina pri s.t. | 8,90 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||
tečno st., na t.t. | 8,86 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Toplota fuzije | 16,06 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
Toplota isparavanja | 377 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
Mol. topl. kapacitet | 24,81 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Napon pare
| |||||||||||||||||||||||||||||||
Atomska svojstva | |||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronegativnost | 1,88 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Energije jonizacije | 1: 760,4 kJ/mol 2: 1648 kJ/mol 3: 3232 kJ/mol (ostale) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Atomski radijus | 125 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
Kovalentni radijus | ↓: 126±3 ↑: 150±7 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
Spektralne linije | |||||||||||||||||||||||||||||||
Ostalo | |||||||||||||||||||||||||||||||
Kristalna struktura | zbijena heksagonalna (HCP) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Brzina zvuka tanak štap | 4720 m/s (na 20 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Topl. širenje | 13,0 µm/(m·K) (na 25 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Topl. vodljivost | 100 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Električna otpornost | 62,4 nΩ·m (na 20 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Magnetni raspored | feromagnetičan | ||||||||||||||||||||||||||||||
Jangov modul | 209 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
Modul smicanja | 75 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
Modul stišljivosti | 180 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
Poasonov koeficijent | 0,31 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Mosova tvrdoća | 5,0 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Vikersova tvrdoća | 1043 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
Brinelova tvrdoća | 470–3000 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
CAS broj | 7440-48-4 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Istorija | |||||||||||||||||||||||||||||||
Otkriće i prva izolacija | Georg Brandt (1735) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Glavni izotopi | |||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||
Kobalt (Co, lat. cobaltum) metal je VIIIB grupe sa atomskim brojem 27.[2] Poseduje 17 izotopa čije se atomske mase nalaze između 35-64. Postojan je samo 59, koji čini skoro 100% njegovog izotopa u prirodi. Kobalt je otkrio Georg Brandt 1735. godine.
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).
Istorija[uredi | uredi izvor]
Rude i jedinjenja kobalta su poznati već veoma dugo i upotrebljavali su se pretežno za bojenje stakla i keramike (kobaltno plavo). U srednjem veku, njegova jedinjenja su se često smatrali vrlo vrednim rudama srebra i bakra. Međutim, pošto su se vrlo teško obrađivali a zbog udela arsena ispuštali su vrlo neugodne mirise, dospeli su na „zao” glas kao „začarani”. Prema legendi, gnomovi (koboldi) su pojeli vredno srebro a na njegovo mjesto ostavili bezvrednu rudu boje srebra. Pored kobalta, bile su tu i rude volframa i nikla. Ove rude su kasnije rudari nazivali pogrdnim imenima poput „nikl”, „volfram” (u slobodnom prevodu „vučija pena” preko latinskog lupi spuma), te tako i gnomova ruda (koboldova ruda) iz čega je kobalt kasnije dobio i ime.[3] Švedski hemičar Georg Brandt je 1735. otkrio ovaj, do tada nepoznat element, te mu dao današnje ime.
Osobine[uredi | uredi izvor]
Fizičke[uredi | uredi izvor]
Kobalt je čelično-sivi, veoma tvrdi teški metal, gustine od 8,89 g/cm3.[5] On je feromagnetičan sa Kirijevom temperaturom od 1150 °C[5]. Upotrebljava se kao dodatak magnetičnim rudama.[6] Kobalt se javlja u dve modifikacije: α-kobalt i β-kobalt. Ispod 400 °C je stabilna α-modifikacija, kristalizovana u heksagonalno-najgušćoj kristalnoj strukturi u prostornoj grupi P63/mmc i parametrima rešetke a = 250,7 pm i c = 406,9 pm, kao i dve formulske jedinice po elementarnoj ćeliji. Na temperaturi iznad 400 °C prelazi u β-oblik kobalta sa kubnom, površinski centriranom strukturom i parametrom rešetke a = 354,4 pm.[4]
Kao tipični metal, kobalt dosta dobro provodi toplotu i električnu struju (električna provodljivost iznosi 26% provodljivosti bakra[7]).
Hemijske[uredi | uredi izvor]
U hemijskim reakcijama sličan je željezu i niklu, pošto se stajanjem pasivizira (u prisustvu vazduha). Rastvara se samo u kiselinama koje dluju oksidirajuće. Kobalt ima elektrodni potencijal od −0,277 V te spada u neplemenite elemente. U jedinjenjima se javlja pretežno u oksidacionim stanjima +2 i +3. Međutim, u nekim jedinjenjima može se javiti i u oksidacionim stanjima -1, 0, +1, +4 i +5. Kobalt gradi veliki broj uglavnom obojenih kompleksa. Za razliku od kovalentnih jedinjenja, kod njega je oksidacijsko stanje +3 mnogo češće i stabilnije od stanja +2.
Izotopi[uredi | uredi izvor]
Poznato je ukupno 28 izotopa i 10 nuklearnih izomera kobalta između 47Co i 75Co. Prirodni kobalt se u potpunosti (100%) sastoji iz izotopa 59Co, te je on jedan od 22 jednoizotopskih hemijskih elemenata.[8] Ovaj izotop se može ispitati pomoću NMR spektroskopije.
Nuklid 57Co raspada se zahvatom elektrona na 57Fe. Pri prelasku na osnovno stanje jezgra-kćerke emituje gama zračenje, koje ima energije od 122,06 keV (85,6%) i 14,4 keV (9,16%).[9] Osnovni vid primene izotopa 57Co je u Mesbauerovoj spektroskopiji za razlučivanje između dvo- i trovalentnog željeza.
Najdugovečniji radioaktivni izotop kobalta je 60Co (kobalt-60 sa spinom od 5+), koji ima vreme poluraspada od 5,27 godina a raspada se prvo beta-raspadom preko pobuđenog stanja te zatim emisijom gama-zraka (dva gama kvanta energija 1,17 i 1,33 MeV[10]) prelazi u osnovno stanje nuklida (spin 0+) koji se raspada na 60Ni (sa spinom 4+). Iz tog razloga 60Co se upotrebljava kao izvor gama zračenja za sterilizaciju ili konzerviranje namirnica kao i za ispitivanje materijala (zračenjem) i u terapijama raka („kobaltna terapija”).[11] U medicini se takođe mogu koristiti i drugi izotopi poput 57Co ili 58Co kao trejseri.[5]
Izotop 60Co se dobija isključivo putem aktiviranja 59Co pomoću neutrona. Kao izvor neutrona za dobijanje manjih količina služe izotopi koji se spontano raspadaju kao što je 252Cf, dok se za pravljenje većih količina koriste peleti 59Co postavljeni u tok neutrona u nuklearnim reaktorima. Nastanak izotopa 60Co iz 59Co pod dejstvom neutronskog bombardovanja može se potencijalni zloupotrebiti i za pojačavanje delovanja atomskog oružja, kod kojeg dolazi do emisije neutrona. Takvo atomsko oružje gde je nuklearna bojeva glava okružena slojem kobalta naziva se kobaltna bomba. Pri detonaciji te bombe nastaju snažni gama emiteri, te okolina postaje mnogo jače kontaminirana nego što bi bila ozračena običnom atomskom bombom.[12] Ako se izotop 60Co ne odlaže i skladišti prema propisima, nego se istopi sa običnim kobaltom te preradi u metalne proizvode i čelik, može se desiti da tako proizvedeni metalni ili čelični proizvodi budu znatno radioaktivni.[13][14]
U Vuovom eksperimentu izvedenom 1956. korišten je izotop 60Co kada je pomoću paradoksa pariteta (parnosti) otkrivena sila slabe interakcije.[15]
Zastupljenost[uredi | uredi izvor]
Zastupljen je u zemljinoj kori u količini od 20 ppm (eng. parts per million) u obliku dva minerala: Smaltita i kobaltita koje obično prate rude bakra i nikla
Jedinjenja[uredi | uredi izvor]
Nesimetrične soli kobalta npr. K3CoO4 imaju jake feromagnetske osobine i koriste se u elektronici. Kompleksna jedinjenja karbonikla i fosfini koriste se kao katalizatori mnogih organskih reakcija. Rastvori soli kobalt (II) i (III) imaju krvavo-crvenu, i plavu boju i koriste se u proizvodnji boja.
Biološki značaj[uredi | uredi izvor]
Kobalt je aktivator brojnih enzima u živim organizmima. Vitamin B12 (utiče na količinu hemoglobina i broj crvenih krvnih zrnaca u krvi), sadrži u svojoj strukturi kobalt koji je koordinativno vezan sa organskim delom molekula i jednim CN- jonom. Ipak minimalne dnevne potrebe za kobaltom su veoma male 0,05 ppm.
Reference[uredi | uredi izvor]
- ^ 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.
- ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6.
- ^ Joachim Heimannsberg (1996). Brockhaus! Was so nicht im Lexikon steht. стр. 255–256. ISBN 3-7653-1551-6.
- ^ а б K. Schubert (1974). „Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente”. Acta Crystallographica. B30: 193—204. doi:10.1107/S0567740874002469.
- ^ 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.
- ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga.
- ^ Hans Breuer (2000). dtv-Atlas Chemie. 1 (9 изд.). München: dtv. ISBN 3-423-03217-0.
- ^ 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. Архивирано из оригинала (pdf) 24. 07. 2013. г. Приступљено 16. 01. 2021.
- ^ Table of Isotopes decay data, na stranici Lawrence Berkeley National Laboratory, arhivirano dana 9. oktobra 2013.
- ^ Cobalt-60, na stranici HyperPhysics, Univerzitet države Georgia, pristupljeno 27. septembra 2017.
- ^ 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.
- ^ Cobalt - Lexikon der Elemente 2006 Arhivirano na sajtu Wayback Machine (1. april 2016), na stranici rutherford-online
- ^ Christian Schwägerl (17. 2. 2009). „Strahlenschrott wurde über ganz Deutschland verteilt”. Spiegel online.
- ^ Contaminated Pipe Fitting from Taiwan, pristupljeno 28. septembra 2017.
- ^ Chien-Shiung Wu (1957). „Experimental Test of Parity Conservation in Beta Decay”. Physical Reviews. 105: 1413—1415. doi:10.1103/PhysRev.105.1413.
Literatura[uredi | uredi izvor]
- Harper, E. M.; Kavlak, G.; Graedel, T. E. (2012). „Tracking the metal of the goblins: Cobalt's cycle of use”. Environmental Science & Technology. 46 (2): 1079—86. Bibcode:2012EnST...46.1079H. PMID 22142288. doi:10.1021/es201874e.
- Narendrula, R.; Nkongolo, K. K.; Beckett, P. (2012). „Comparative soil metal analyses in Sudbury (Ontario, Canada) and Lubumbashi (Katanga, DR-Congo)”. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 88 (2): 187—92. PMID 22139330. S2CID 34070357. doi:10.1007/s00128-011-0485-7.
- Pauwels, H.; Pettenati, M.; Greffié, C. (2010). „The combined effect of abandoned mines and agriculture on groundwater chemistry”. Journal of Contaminant Hydrology. 115 (1–4): 64—78. Bibcode:2010JCHyd.115...64P. PMID 20466452. doi:10.1016/j.jconhyd.2010.04.003.
- Bulut, G. (2006). „Recovery of copper and cobalt from ancient slag”. Waste Management & Research. 24 (2): 118—24. PMID 16634226. S2CID 24931095. doi:10.1177/0734242X06063350.
- Jefferson, J. A.; Escudero, E.; Hurtado, M. E.; Pando, J.; Tapia, R.; Swenson, E. R.; Prchal, J.; Schreiner, G. F.; Schoene, R. B.; Hurtado, A.; Johnson, R. J. (2002). „Excessive erythrocytosis, chronic mountain sickness, and serum cobalt levels”. Lancet. 359 (9304): 407—8. PMID 11844517. S2CID 12319751. doi:10.1016/s0140-6736(02)07594-3.
- Løvold, T. V.; Haugsbø, L. (1999). „Cobalt mining factory--diagnoses 1822-32”. Tidsskrift for den Norske Laegeforening. 119 (30): 4544—6. PMID 10827501.
- Bird, G. A.; Hesslein, R. H.; Mills, K. H.; Schwartz, W. J.; Turner, M. A. (1998). „Bioaccumulation of radionuclides in fertilized Canadian Shield lake basins”. The Science of the Total Environment. 218 (1): 67—83. Bibcode:1998ScTEn.218...67B. PMID 9718743. doi:10.1016/s0048-9697(98)00179-x.
- Nemery, B. (1990). „Metal toxicity and the respiratory tract”. The European Respiratory Journal. 3 (2): 202—19. PMID 2178966.
- Kazantzis, G. (1981). „Role of cobalt, iron, lead, manganese, mercury, platinum, selenium, and titanium in carcinogenesis”. Environmental Health Perspectives. 40: 143—61. PMC 1568837 . PMID 7023929. doi:10.1289/ehp.8140143.
- Kerfoot, E. J.; Fredrick, W. G.; Domeier, E. (1975). „Cobalt metal inhalation studies on miniature swine”. American Industrial Hygiene Association Journal. 36 (1): 17—25. PMID 1111264. doi:10.1080/0002889758507202.
Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]
- Cobalt at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
- Centers for Disease and Prevention – Cobalt
- The Cobalt Institute
- Responsible Cobalt Institute Архивирано на сајту Wayback Machine (7. март 2021)