Kobolttirakenne, ominaisuudet, sovellukset

Hän koboltti Se on siirtymämetalli, joka kuuluu jaksollisen taulukon ryhmään VIIIB ja jonka kemiallinen symboli on CO. Se on harmahtavan sininen kiinteä (sen epäpuhtauksista riippuen), joka löytyy koko maan kuoresta; Vaikka sen pitoisuus edustaa tuskin 25 ppm tai 0,001 % samasta.

Tämä metalli on välttämätön jälki märehtijöiden ravinnossa. Se on myös osa B -vitamiinin ydintä₁₂, välttämätön punasolujen kypsymiseen. B -vitamiini₁₂ Siinä on samanlainen rakenne kuin hemoglobiinihemo -ryhmässä; Mutta yhteistyöhön uskon sijasta.

Metallinen koboltinäyte. Lähde: Hi-Res-kuvat kemiallisista elementeistä [CC 3: lla.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by/3.0)]

Luonnossa koboltia ei yleensä löydy puhtaana, vaan mineraalien monimutkaisissa matriiskissa, kuten: koboltiitti, skutteruditti, erytrita jne. Näissä mineraaleissa koboltti yhdistetään yleensä nikkeli-, rauta- tai arseeniin.

'Koboltin' nimi on peräisin saksalaisesta Kobaltista, joka puolestaan ​​johdettiin Koboltista, nimestä, jonka kaivostyöläiset antoivat mineraalien mineraaleille, jotka tuottivat sinistä väritystä ja joilla oli vähän metalleja, jotka he tunsivat; Menas, joka on mainitsemisen syytä, aiheutti heille myrkytyksen.

Koboltti löytyy Menasista yhdessä nikkeli-, raudan ja kuparin kanssa, muun muassa. Siksi sitä ei voida saada puhdasta, ja se vaatii voimakasta jalostustyötä sen puhdistamiseksi, kunnes sen käyttö on käytännöllistä.

Ruotsin kemisti Georg Brandt löysi sen vuosina 1730 - 1740. Se muodosti ensimmäisen esihistorian löydetyn metallin. Brandt kertoi, että koboltti oli vastuussa keramiikan ja lasin sinisestä väristä; Eikä vismutti, kuten siihen asti uskotaan.

Koboltissa on 29 isotooppia. Hän ⁵⁹CO on vakaa ja edustaa lähes 100 % koboltti -isotooppeista; Loput 28 ovat radioisotooppeja. Näitä ovat Al ^{60 60}CO, käytetty syöpähoidossa. Se on magneettinen elementti, joka pitää magnetismin korkeassa lämpötilassa. Tämä ominaisuus on antanut sinulle.

[TOC]

Historia

Antiikki

Koboltia käytettiin aikoina yhtä kaukosäätiminä kuin 2.000 - 3.000 vuotta a.C. Egyptiläiset, persialaiset ja kiinalaiset dynastiot käyttivät sitä veistoksiensa ja keramiikansa kehittämisessä. Hän lisäsi niin arvostettua sinistä väriä taideteoksissa ja käyttöartikkeleissa.

Luultavasti egyptiläiset (1550 - 1292 a.C.) Ne olivat ensimmäinen kaupunki, joka käytti kobolttia sinisen värin tulostamiseen.

Koboltti ei ole eristetty Menasissa, vaan mineraalien läsnä ollessa nikkelin, kuparin ja arseenin kanssa.

Kun yritettiin kuparia nikkelillä, tuotettiin arseenioksidia, erittäin myrkyllinen kaasu, joka oli syynä myrkytykseen, jonka kaivostyöläiset kärsivät.

Löytö

Koboltin löysi suunnilleen vuonna 1735 ruotsalainen kemisti Georg Brandt, joka huomasi, että koboltti oli juuri metalli, joka auttoi keramiikan ja lasin sinistä väriä.

Se oli ensimmäinen metalli, joka löydettiin muinaisista ajoista lähtien. Mies käytti tästä ajasta lähtien lukuisia metalleja, kuten rautaa, kuparia, hopeaa, tinaa, kultaa jne. ... Monissa tapauksissa ei ole tietoa, kun he alkoivat käyttää.

Kaivostuotanto

Koboltin ensimmäinen kaivostoiminnan hyödyntäminen maailmassa alkoi Euroopassa, ensimmäinen koboltin sininen tuottaja on Norja; Alumiinioksidi- ja kobolttiyhdiste, emalin lisäksi (koboltti lasijauhe), jota käytetään pigmenttinä keramiikassa ja maalauksessa.

Voi palvella sinua: Natriumfosfaatti: rakenne, ominaisuudet, synteesi, käyttää

Cobaltin tuotannon enemmistö muutti Nueva Caledoniaan (1864) ja Kanadaan (1904) Ontarion alueella talletusten löytämiseksi näissä maissa.

Myöhemmin Kongon nykyisestä demokraattisesta tasavallasta (1913) tuli ensimmäisen maailman kobolttituottaja suurten talletusten löytämiselle Katangan alueella. Tällä hetkellä tämä maa on yhdessä Kanadan ja Australian kanssa yksi tärkeimmistä koboltin tuottajista.

Samaan aikaan Kiinan tasavalta on ensimmäinen puhdistetun koboltin maailmanlaajuinen tuottaja, koska Kongon demokraattisesta tasavallasta on metallia.

Vuonna 1938 John Livinglood ja Glenn Seaborg saavuttivat tuotannon atomireaktorissa ^{60 60}Co; radioaktiivinen isotooppi, jota käytetään lääketieteessä syöpähoidossa.

Koboltin rakenne ja elektroninen konfiguraatio

Koboltti, kuten muutkin metallit, pitää atomit yhdessä metallisidoksen kautta. Lujuus ja puristus on sellainen, että ne muodostavat metallisen kristallin, jossa on vuorovesi elektroneja ja ajokaistat, jotka selittävät niiden sähkö- ja lämmönjohtavuuden.

Mikroskooppisesti analysoimalla kobolttikiteitä, sillä on kompakti kuusikulmainen rakenne; ABAB -kerroksissa on järjestetty CO -atomien kolmioita ... muodostaen kolmionmuotoiset prismat interkaloiduilla kerroksilla, jotka puolestaan ​​edustavat kuusikulmion kuudennen osan.

Tätä rakennetta on läsnä useimmille koboltinäytteille alhaisemmissa lämpötiloissa 450ºC. Lämpötilan noustessa kuitenkin alkaa kahden kristallografisen vaiheen välillä: kompakti kuusikulmainen (HCP) ja kuutio, joka on keskittynyt kasvoihin (FCC, sen lyhenteen englanniksi: Kasvokuutio-A.

Siirtymä on hidasta, joten kaikista kuusikulmaisista kiteistä ei tule kuutiometriä. Siten korkeissa lämpötiloissa koboltti voi osoittaa molemmat kiteiset rakenteet; Ja sitten sen ominaisuudet lakkaavat olevan homogeeninen koko metallille.

Kiteiset jyvät

Kiteinen rakenne ei ole täysin täydellinen; Siinä voi olla epäsäännöllisyyksiä, jotka määrittelevät erikokoiset kiteiset jyvät. Pienempi, metalli on kevyempi tai ikään kuin se olisi sieni. Toisaalta, kun jyvät ovat suuria, metalli muuttuu kiinteäksi ja kiinteäksi.

Koboltin kanssa. Alle 450ºC: n alle HCP -rakenteen tulisi hallita; Mutta kun jyvät ovat pieniä, kuten sienissä koboltissa, hallitseva rakenne on FCC.

Päinvastoin tapahtuu, kun jyvät ovat suuria: hallitse FCC -rakenne HCP: ssä. Se on järkevää, koska suuret jyvät ovat raskaampia ja asettavat suurempia paineita heidän joukossaan. Suuremmissa paineissa CO -atomit tiivistetään enemmän ja päättävät omaksua HCP -rakenteen.

Korkeissa lämpötiloissa (t> 1000ºC) vasta kuvattuja siirtymiä tapahtuu; Mutta sienen koboltin tapauksessa pieni osa sen kiteistä tulee kuusikulmainen, kun taas suurin osa on edelleen kuutiometriä.

Vakaa HCP -nanokiteet

Espanjalaisessa tutkimustyössä (Peña O'Shea V. ja kaali., 2009), osoitettiin, että kuusikulmaiset koboltti -nanokiteet voidaan syntetisoida kykenemään tukemaan lämpötiloja lähellä 700ºC: ta kärsimättä siirtymiä FCC -vaiheeseen.

Tätä varten tutkijat vähensivät koboltioksidien näytteitä CO: n ja H: n kanssa₂, havaitsi, että HCP -nanokiteet olivat stabiilisuutensa velkaa hiilen nanokuitupäällysteelle.

Voi palvella sinua: kloorioksidi (III): Ominaisuudet, rakenne, käyttö

Elektroninen kokoonpano ja hapetustilat

Koboltin sähköinen kokoonpano on:

[AR] 3D⁷4S²

Siksi se voi teorian menettää jopa yhdeksän elektronia sen valenssikerroksesta; Mutta tätä ei tapahdu (ainakaan normaaleissa olosuhteissa), eikä kationimuoto⁹⁺.

Hapetustilasi ovat: -3, -1, +1, +2, +3, +4, +5, ovat +2 ja +3.

Ominaisuudet

Fyysinen ulkonäkö

Kiinteä metalli, kiiltävä, harmahtava sininen. Kiillotettu koboltti on hopeavalkoinen ja sininen sävy.

Atomipaino

58 933 g/mol.

Atominumero

27.

Jaksollinen järjestelmä

Se on siirtymämetalli, joka kuuluu ryhmälle 9 (VIIIB), jakso 4.

Sulamispiste

1.768 K (1.495 ºC, 2.723 ºF).

Kiehumispiste

3.200 K (2.927 ºC, 5.301 ºF).

Tiheys huoneenlämpötilassa

8,90 g/cm³.

Sulamislämpö

16,06 kJ/mol.

Höyrystyslämpö

377 kJ/mol.

Molaarinen kalorikapasiteetti

24,81 j/mol · k

Äänenopeus

4.720 m/s (mitattu metallitankoon).

Kovuus

5.0 MOHS -asteikolla.

Magnetismi

Se on yksi kolmesta ferromagneettisesta elementiistä ympäristön lämpötilassa. Koboltimagneetit säilyttävät magneettiansa jopa 1 lämpötiloissa.121 ºC (2.050 ºF).

Elektronegatiivisuus

1.88 Pauling -asteikolla.

Ionisaatioenergia

Ensimmäinen ionisaatiotaso: 740,4 kJ/mol.

Ionisaation toinen taso: 1.648 kJ/mol.

Kolmas ionisaation taso: 3.232 kJ/mol.

Atomiradio

Klo 125.

Atomitilavuus

6,7 cm³/mol.

Reaktiot

Koboltti liukenee hitaasti laimennettuihin mineraalihapoihin. Sitä ei yhdistetty suoraan vedyn tai typen kanssa, vaan hiilen, fosforin ja rikin kanssa kuumentamalla. Se sitoutuu vesihöyryssä esiintyvään happea korkeissa lämpötiloissa.

Reagoi käytännössä 15 M typpihapon kanssa, muodostaen koboltti -nitraatin, CO: n (ei₃-A₂. Reagoi heikosti suolahappon kanssa kobolttikloridin, cocl₂. Koboltti ei muodosta hydroksia.

Molemmat yhteistyökumppani⁺² kuten yhteistyö⁺³ Ne muodostavat lukuisia koordinaatiokomplekseja, kun otetaan huomioon yksi metallista, jolla on eniten näitä komplekseja.

Sovellukset

Seokset

Koboltti -seoksia käytetään reaktiomoottorien valmistuksessa ja kaasuturbiinimoottoreissa. Alumiinin, nikkelin ja koboltin muodostamalla ALINCOn nimellä Alinco on voimakkaasti magneettiset ominaisuudet. Alinco -magneetteja käytetään kuulokkeissa, kompassiissa ja mikrofoneissa.

SO -soittamat leikkaustyökalut on valmistettu Estelitas -seoksista, jotka on koboltti, kromi ja volframi. Superaleacioneilla on sulamispiste lähellä koboltti, ja niille on ominaista niiden suuri kovuus, jota käytetään pienten laajennustyökalujen kehittämisessä.

Keramiikka, veistokset ja lasi

Koboltilasit. Lähde: Pxhere.

Muinaisista ajoista lähtien lukuisat kulttuurit ovat käyttäneet kobolttia antamaan sininen väri heidän taideteoksilleen ja koristeellisille teoksille. Tässä mielessä on käytetty oksideja: Cobaltot ja kobaltti, CO₃JOMPIKUMPI₄.

Keramiikan, lasin ja emalien valmistuksessa sen käytön lisäksi katalyyttien valmistuksessa käytetään koboltioksideja.

Lääkärit

Koboltti-60 (^{60 60}CO), radioaktiivista isotooppia, joka säteilee beeta (β) ja etäisyys (y) säteilyä, käytetään syöpähoidossa. Γ -säteily on sähkömagneettinen säteily, joten sillä on kyky tunkeutua kudoksiin ja saavuttaa syöpäsolut, mikä mahdollistaa niiden hävittämisen.

Syöpäsolut ovat soluja, jotka on jaettu suurella nopeudella, mikä tekee niistä alttiimpia ionisoiville säteilyille, jotka vaikuttavat heidän ytimeensä, vahingoittavan geneettistä materiaalia.

Voi palvella sinua: Nestemäistä höyryn tasapainoa

Hän ^{60 60}CO, kuten muutkin radioisotoopit, käytetään lääketieteellisessä käytännössä käytettyjen materiaalien sterilointiin.

Samoin koboltti käytetään ortopedisten implanttien kehittämisessä titaanin ja ruostumattoman teräksen kanssa. Suuri osa lonkankorvauksista, käytä reisiluun kromikohdevarret.

Vaihtoehtoinen Energia

Kobolttia käytetään parantamaan ladattavien akkujen suorituskykyä, suorittamalla hyödyllinen toiminto hybridi -ajoneuvoissa.

Galvanoplastia

Koboltia käytetään metallipintojen tarjoamiseen hyvällä viimeistelyllä, joka suojaa niitä hapettumiselta. Kobolttisulfaatti, coso₄, Esimerkiksi, tässä suhteessa käytetään pääkobolttiyhdistettä.

Laboratorioissa

Koboltoskloridi, cocl₂.6H₂Tai sitä käytetään kosteuden indikaattorina kuivuajissa. Se on vaaleanpunainen kiinteä kiinteä kiinteä kiinteä kiinteä kiinteä kiinteä.

Biologinen paperi

Koboltti on osa B -vitamiinin aktiivista kohtaa₁₂ (syanokobalamiini), joka osallistuu punasolujen kypsymiseen. Sen puuttuminen on peräisin anemiasta, jolle on ominaista suurten punasolujen verenkierrossa, joka tunnetaan nimellä megaloblastit.

Missä se sijaitsee

maapallon kuori

Koboltti on levinnyt laajasti koko maan kuoressa; Vaikka sen pitoisuus on erittäin alhainen, arvioi, että se muodostaa 25 ppm maapallon kuoresta. Samaan aikaan aurinkojärjestelmässä sen suhteellinen pitoisuus on 4 ppm.

Sitä löytyy pieninä määrinä nikkeli-hydrrokomplekseissa, jotka ovat kotoisin maapallosta ja meteoriiteista. Samoin se on yhdessä muiden järvien, jokien, merien, kasvien ja eläinten elementtien kanssa.

B -vitamiini₁₂

Lisäksi se on olennainen osa märehtijöiden ravitsemusta ja on läsnä B -vitamiinissa₁₂, välttämätön punasolujen kypsymiseen. Koboltti ei yleensä ole luonteeltaan eristetty, mutta sitä löytyy eri mineraaleista yhdistettynä muihin elementteihin.

Mineraalit

Koboltti -mineraalien joukossa ovat seuraavat: koboltiitti yhdessä arseenin ja rikin kanssa; erytrita, jonka on muodostettu arseeni ja hydratoitu koboltti; koboltin, raudan, arseenin ja rikin muodostama glaucodot; ja koboltin, nikkelin ja arseenin muodostama skutteruditti.

Lisäksi seuraavat ylimääräiset kobolttimineraalit voidaan osoittaa: Linnaelita, EnaMeltita ja Heterogenite. Koboltti liittyy mineraaleihin pääasiassa nikkelin, arseenin ja raudan kautta.

Suurimman osan ajasta koboltti ei ole uutettu malmista, jotka sisältävät sitä sinänsä, vaan se on sivutuote nikkelin, raudan, arseenin, kuparin, mangaanin ja hopean louhinnan sivutuotteesta. Näiden mineraalien koboltin poimimiseksi ja eristämiseksi tarvitaan monimutkainen prosessi.

Viitteet

1. Wikipedia. (2019). Koboltti. Haettu: vuonna.Wikipedia.org
2. -Lla. Owen ja D. Madoc jone. (1954). Viljan koon vaikutus koboltin kiderakenteeseen. Proc. Fyysinen. Soc. B 67 456. doi.org/10.1088/0370-1301/67/6/302
3. Victor a. Peña O'Shea, Pilar Ramírez, uima -allas, Narcis Homs, Guillem Aromí ja José L. G. rauta. (2009). Heksonaalisten suljettujen pakattujen koboltti-nanapartikkelien kehitys korkeat lämpötilassa. Materiaalien kemia 21 (23), 5637-5643. Doi: 10.1021/cm900845h.
4. Anne Marie Helmestine, PH.D -d. (2. helmikuuta 2019). Koboltti tosiasiat ja fysikaaliset ominaisuudet. Ajatus. Toipunut: Admingco.com
5. Enyclopaedia Britannica -toimittajat. (8. kesäkuuta 2019). Koboltti. Encyclopædia britannica. Toipunut: Britannica.com
6. Lemia. (2008). Koboltti. Palautettu: Lookchem.com
7. Ankanpoika. (2019). Elementit lapsille: koboltti. Toipunut: Ducksters.com