kobalt2.pdf

strona 1/4

Kobalt

Marta Nowak 1

1. Historia odkrycia kobaltu

Kobalt jako pierwiastek został odkryty w 1735 roku przez szwedzkiego chemika George'a Brandta.

Jednak jako barwnik, tzw. błêkit kobaltowy, znany był ju¿ w staro¿ytnoœci. Pierwszym, który w niebie-

skim szkle otrzymanym w czasach staro¿ytnych znalazł kobalt, był Davy. Nie znano jednak przepisu,

jak mo¿na otrzymaæ ten barwnik, a tym bardziej wchodzący w jego skład metal. Prowadzono badania

rud, z których wytapiano takie metale, jak: cyna, srebro, miedŸ czy ołów, lecz za ka¿dym razem otrzy-

mywano szary, bezu¿yteczny proszek, a nie szukany barwnik.

Gwarkowie uwa¿ali, ¿e to zły duszek, skrzat, chochlik nazywany w jêzyku niemieckim Kobaldem,

przyczyniał siê do tego. Oni te¿ nazwali minerały i rudy, z których mimo „solidnego” metalicznego wy-

glądu nie mo¿na było otrzymaæ szukanego barwnika, słowem Kobald.

W 1443 roku w Wenecji wytwarzano niebieskie szkło, do barwienia którego u¿ywano barwnika zwa-

nego: zaffara , zaphara albo saffer . Jednak i w tym przypadku nie wiadomo było, z czego go wyrabiano.

Dopiero w 1520 roku Weidenhammer powiedział, ¿e błêkit kobaltowy wytwarzał z rud zawierających

miêdzy innymi bizmut.

W 1735 roku rudê u¿ywaną do produkcji zaffery poddał badaniu George Brandt, który wyodrêbnił

z niej nowy metal i nazwał go kobaltem. Fakt, ¿e jest to nowy metal, potwierdzili Bergman (w 1790 r.)

i Tassaert (w 1799 r.). Prawdziwe studia nad chemią związków kobaltu zapoczątkowały badania The-

narda (1802) i Prousta (1806).

2. Wystêpowanie kobaltu

Zawartoœæ kobaltu w skorupie ziemskiej wynosi 0,0025% wago-

wych. W przyrodzie wystêpuje na ogół wspólnie z niklem, a tak¿e w po-

staci związków z arsenem i siarką. Do najwa¿niejszych minerałów ko-

baltu nale¿y smaltyn (CoAs 2 ).

Kolejnymi przykładami minerałów zawierających kobalt są: kobaltyn

(CoAsS), skuterudyt (CoAs 3 ) (rys. 1). Innym przykładem związku kobal-

tu z arsenem jest erytryn Co 3 (AsO 4 ) 2 ∙ 8H 2 O.

Rys. 1. Skuterudyt CoAs 3 .

1 Mgr M. Nowak – XXVIII Liceum Ogólnokształcące w Krakowie.

Data utworzenia:

2008-12-31

strona 2/4

Kobalt wystêpuje w rudach wspólnie z Ni, Ag, Pb, Cu i Fe, których najwiêksze iloœci spotyka siê

w: Zairze, Kanadzie, Rosji (Ural), Niemczech (Saksonia) i w Czechach (Góry Kruszcowe).

Kobalt w stanie rodzimym wystêpuje w meteorytach (meteoryt zawiera 0,5–2,5% czystego kobal-

tu). Związki kobaltu wystêpują zarówno w wielu narządach (nerki, wątroba), jak i w mleku oraz w jego

przetworach (sery).

3. Właœciwoœci chemiczne i fizyczne kobaltu obrazuje poni¿sza „wizytówka”

tt. 1768 K

tw. 3143 K

r 125,3 pm

58,932 Co; [Ar] 3d 7 4s 2

Kobalt

elektroujemność:

energia jonizacji:

1,88

Co → Co + 760 KJ ∙ mol –1

Co → Co 2+ 1646 KJ ∙ mol –1

Co 2+ → Co 3+ 3232 KJ ∙ mol –1

Kobalt jest ferromagnetykiem (temperatura Curie 1121 o C; temperatura Curie to temperatura, powy¿ej

której ciała ferromagnetyczne stają siê paramagnetykiem), co sprawia, ¿e ma on właœciwoœci magne-

tyczne zbli¿one do ¿elaza.

W temperaturze pokojowej kobalt ma strukturê heksagonalną o gêstym uło¿eniu (rys. 2), która

w temperaturze ponad 417 o C przekształca siê w regularną płasko centrowaną (rys. 3).

Rys. 2. Struktura heksagonalna o gęstym ułożeniu Rys. 3. Struktura regularna płasko centrowana

Kobalt tworzy 17 izotopów, z czego w przyrodzie wystêpuje tylko jeden – izotop 59 Co, a pozostałych

16 to sztucznie otrzymane izotopy promieniotwórcze, np. 60 Co.

Data utworzenia:

2008-12-31

strona 3/4

3.1. Otrzymywanie kobaltu

Otrzymywanie kobaltu zale¿y od składu przerabianych rud, gdy¿ stosuje siê ró¿ne kombinacje metod

chemicznych, termicznych i elektrolitycznych. Produktem poœrednim w otrzymywaniu czystego kobaltu

są tlenki kobaltu, które wraz z ¿u¿lami (otrzymanymi przy pirometalurgicznej przeróbce koncentratów

polimetalicznych) przetapia siê w piecu przy zastosowaniu koksu jako reduktora.

Co 3 O 4 + 2C  3Co + 2 CO 2

3.2. Właœciwoœci chemiczne

Jak wynika z konfiguracji elektronowej atomu kobaltu, pierwiastek ten mo¿e wystêpowaæ na sied-

miu stopniach utlenienia.

Zerowy stopieñ utlenienia wystêpuje przewa¿nie w karbonylkach i cyjankach. Karbonylek Co 4 (CO) 12

zawiera klaster czterech atomów metalu i 3 mostkowe grupy CO (rys. 4).

Rys. 4. Struktura Co 4 (CO) 12

Najwa¿niejsze związki tworzy kobalt na II i III stopniu utlenienia. Do nich nale¿ą m.in. związki

kompleksowe. W kompleksach kobaltu(III) wystêpuje prawie zawsze szeœæ ligandów (np. CN – , NH 3 ,

H 2 O, OH – , Cl – ) tworzących konfiguracjê oktaedryczną. W zale¿noœci od ładunku liganda kompleks jako

całoœæ mo¿e byæ jonem ujemnym, dodatnim lub obojêtną cząsteczką (tabela 1).

Związek chemiczny lub jon Barwa

[Co(NH 3 ) 6 ] 3+

żółta

[Co(NH 3 ) 5 ∙ H 2 O] 3+

różowa

[Co(NH 3 ) 2 (H 2 O) 4 ] 3+

czerwona

[Co(NH 3 ) 5 Cl] 2+

purpurowa

[Co(NO 2 ) 4 (NH 3 ) 2 ] –

brunatna

[Co(CN) 6 ] 3–

fioletowa

[Co(NO 2 ) 6 ] 3–

żółta

Tabela 1. Kompleksy kobaltu(III)

Data utworzenia:

2008-12-31

strona 4/4

Innym związkiem, który zawiera jon kobaltu(III), jest witamina B 12 (rys. 5).

Rys. 5. Witamina B 12

Kolejną grupê związków barwnych tworzą jony kobaltu(II).

Związek chemiczny lub jon Barwa

[CoCl 4 ] 2–

niebieska

[CoBr 5 ] 3–

zielona

[Co(H 2 O) 6 ] 2–

różowa

Tabela 2. Kompleksy kobaltu(II)

W niniejszym artykule w sposób skrótowy przedstawiono najwa¿niejsze informacje dotyczące histo-

rii odkrycia, metod otrzymywania i właœciwoœci fizykochemicznych kobaltu.

Podziękowania dla Fundacji „PRO CHEMIA” przy Wydziale Chemii UJ za zgodę na przedruk artykułu

z czasopisma „Niedziałki” (źródło: „Niedziałki” 5/99(33), s. 98–100).

Data utworzenia:

2008-12-31

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: