Kobalt

Sablon:Kobalt/Táblázat A kobalt (régi magyar nevén: kékleny vagy kobany, latinul: Cobaltum) a periódusos rendszer kémiai eleme, az átmenetifémek közé soroljuk. Kemény, csillogó, ezüstszürke. Rendszáma 27, vegyjele Co. A 4. periódusban, a VIII. B mellékcsoportban található. Megtalálható különböző ércekben, a nagy ellenállóképességű, mágneses ötvözetek fontos alkotóeleme. Vegyületeit általában tintákhoz, festékekhez és lakkokhoz használják fel.

A kobalt név a német Kobold (hegyi manó) szóból származik. Korábban ugyanis kobalt ásványokból akartak rezet, ezüstöt, ónt nyerni, és a sikertelenséget a gonosz manóknak tulajdonították.

Általános jellemzői

Kobalt minta

A kobalt elemi állapotában szürkés-ezüstös színű és mágneses. Azonban nem fordul elő a természetben elemi állapotban, legtöbbször vegyületeiben található meg. Kis mennyiségben sziklákban, termőföldben, vízben, növényekben és állatokban is előfordul. Curie-pontja 1388 K 1,6-1,7 Bohr-magneton per atommal. Sűrűn a nikkellel társul, mindkettő jellemző eleme a vasmeteoritoknak. Az emlősöknek szükségük van kis mennyiségű kobaltra, mivel a kobalt a B₁₂-vitamin alapja. Vegyületei jellegzetesen bíborvörös színűek vizes közegben, illetve kristályvizes sókként. Szerves vegyületei, vagy vízmentesített sói viszont kék színűek – ez a sajátságos tulajdonság a kobalt azonosítására is felhasználható.

Kémiai reakciói

Reakciói levegőn

Szobahőmérsékleten stabil a felületén kialakult védő oxidréteg miatt. Fölös mennyiségű oxigénben hevítés hatására Co₃O₄, kevés oxigén hatására CoO keletkezik, nitrogénnel közvetlenül nem reagál.

$\mathrm{3}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}$

Reakciója vízzel

Vízzel csak vörösizzás hőmérsékletén reagál, CoO keletkezik:

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

Reakciója halogénekkel

A fluor a hármas oxidációs számú CoF₃-dá oxidálja, a többi halogén csak dihalogeniddé:

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{o}{\mathrm{F}}_{\mathrm{3}}$

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}\mathrm{B}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{B}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}{\mathrm{I}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}{\mathrm{I}}_{\mathrm{2}}$

Reakciója savakkal

Híg savak a kobaltot hidrogénfejlődés kíséretében jól oldják, tömény salétromsav azonban passziválja, és ezt az állapotát jobban megtartja, mint a nikkel vagy a vas:

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

Kobalt(II)-ion reakciói

A kobalt(II)-sók vizes oldata rózsaszínű, ami a [Co(H₂O)₆]²⁺ akvakomplexnek köszönhető:

$\mathrm{C}{\mathrm{o}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{6}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{[}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{(}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}{\mathrm{)}}_{\mathrm{6}}{\mathrm{]}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}$

Kloridionok jelenlétében az oldat mély kék színt ölt, ugyanis a klorokomplexe stabilabb:

$\mathrm{[}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{(}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}{\mathrm{)}}_{\mathrm{6}}{\mathrm{]}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{\mathrm{-}}\mathrm{\to }\mathrm{[}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{4}}{\mathrm{]}}^{\mathrm{2}\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{6}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Kén-hidrogén kobalt(II) semleges oldatából sötét színű zavarosodás alakjában kobalt(II)-szulfidot választ le. Ez a leválasztás teljessé tehető nátrium-acetáttal tompított oldatban, melegítéssel. Ammónium-szulfiddal szintén teljesen leválasztható. A kapott csapadék nem oldódik sem híg ecetsavban, sem híg sósavban, a királyvíz azonban kénkiválás mellett oldja (tartós hevítésre a kén kénsavvá oxidálódik és az oldat kitisztul):

$\mathrm{C}{\mathrm{o}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}\mathrm{+}{\mathrm{S}}^{\mathrm{2}\mathrm{-}}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{S}$

$\mathrm{C}{\mathrm{o}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{(}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{S}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}{H}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{+}}$

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{S}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{S}$

Kobalt(II)-klorid oldatából a nátrium-hidroxid először kék színű bázisos kobalt(II)-kloridot választ le, mely a reagens feleslegével állás közben vagy melegítésre rózsaszínű kobalt(II)-hidroxiddá alakul. A keletkező kobalt(II)-hidroxid levegőn állva barna kobalt(III)-hidroxiddá oxidálódik:

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{\mathrm{-}}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{)}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{\mathrm{-}}$

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{)}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{\mathrm{-}}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{\mathrm{-}}$

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{3}}$

Kobalt(II)ionokból kálium-cianid vörösbarna kobalt(II)-cianid csapadékot választ le, mely cianidfeleslegben oldódik:

$\mathrm{C}{\mathrm{o}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{N}}^{\mathrm{-}}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{N}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{N}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{C}{\mathrm{N}}^{\mathrm{-}}\mathrm{\to }\mathrm{[}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{N}{\mathrm{)}}_{\mathrm{6}}{\mathrm{]}}^{\mathrm{4}\mathrm{-}}$

Karbonátionok hatására kék színű bázikus kobalt(II)-karbonát válik le, mely nem oldódik karbonátfeleslegben:

$\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{o}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}{O}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}\mathrm{-}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{\cdot }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}+C{O}_2$

Izotópjai

A természetben előforduló kobalt monoizotóp, az egyetlen stabil izotóppal, az ⁵⁹Co -tal. Azonban 22 radioaktív izotópját ismerjük. A legstabilabb a ⁶⁰Co 5,2714 éves, a ⁵⁷Co 271,79 napos, a ⁵⁶Co 77,27 napos és a ⁵⁸Co 70,86 napos felezési idővel. A többi izotópjának felezési ideje kevesebb 18 óránál, azonban ezekből a legtöbbnek még 1 másodpercnél is kevesebb. A kobaltizotópok atomtömege 50 ATE/u-től (⁵⁰Co) 73-ig (⁷³Co) terjed.

Előfordulása

A kobaltbányák termelése (2017-ben) és a tartalékok tonnában az USGS alapján

Ország	Kitermelés	Tartalékok
Sablon:Flag	64000	3500000
Sablon:Flag	5600	250000
Sablon:Flag	5000	1200000
Sablon:Flag	4300	250000
Sablon:Flag	4200	500000
Sablon:Flag	4000	280000
Sablon:Flag	3800	150000
Sablon:Flag	3200	51000
Sablon:Flag	2900	270000
Sablon:Flag	2800	-
Sablon:Flag	2500	29000
Sablon:Flag	1500
Sablon:Flag	650	23000
Egyéb országok	5900	560000
Összesen	110000	7100000

Előállítása

Aluminontermikus úton redukálják:

$\mathrm{3}\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{8}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{\to }\mathrm{9}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{A}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

Felhasználása

• Ötvözetek
  • Szuperötvözetként, gázturbinás repülők hajtóműveinek részeként
  • Rozsdásodásálló ötvözetként
  • Gyorsacélokhoz
  • Karbidként
• Mágnesek, mágnesháttértárak
  • Al-Ni-Co mágnesként
  • Szamárium-kobalt mágnesként
• Katalizátorként
• Galvanizációban (nem oxidálódik)
• Szárító közegként festékekhez, lakkokhoz, tintákhoz
• Alapozó festésként porcelánlakkokhoz
• Színezékként (kobaltkék, kobaltzöld)
• Lítiumion-akkumulátor elektródájaként
• Acélövezetű gumiabroncsoknál

További információk

• a magyar Wikipédia kobaltot tartalmazó vegyületeinek listája

Kapcsolódó szócikkek

• Kobalt(II)-klorid
• B12-vitamin