Kobalt

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.

3   C o + 2   O 2 →   C o 3 O 4 {\displaystyle \mathrm {3\ Co+2\ O_{2}\rightarrow \ Co_{3}O_{4}} \,\!}

Reakciója vízzel

Vízzel csak vörösizzás hőmérsékletén reagál, CoO keletkezik:

  C o + H 2 O →   C o O + H 2 {\displaystyle \mathrm {\ Co+H_{2}O\rightarrow \ CoO+H_{2}} \,\!}

Reakciója halogénekkel

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

2   C o + 3   F 2 → 2   C o F 3 {\displaystyle \mathrm {2\ Co+3\ F_{2}\rightarrow 2\ CoF_{3}} \,\!} C o + C l 2 → C o C l 2 {\displaystyle \mathrm {Co+Cl_{2}\rightarrow CoCl_{2}} \,\!} C o + B r 2 → C o B r 2 {\displaystyle \mathrm {Co+Br_{2}\rightarrow CoBr_{2}} \,\!} C o + I 2 → C o I 2 {\displaystyle \mathrm {Co+I_{2}\rightarrow CoI_{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:

C o + 2   H C l → C o C l 2 + H 2 {\displaystyle \mathrm {Co+2\ HCl\rightarrow CoCl_{2}+H_{2}} \,\!}

C o + H 2 S O 4 → C o S O 4 + H 2 {\displaystyle \mathrm {Co+H_{2}SO_{4}\rightarrow CoSO_{4}+H_{2}} \,\!}

Kobalt(II)-ion reakciói

A kobalt(II)-sók vizes oldata rózsaszínű, ami a 2+ akvakomplexnek köszönhető:

C o 2 + + 6   H 2 O → 2 + {\displaystyle \mathrm {Co^{2+}+6\ H_{2}O\rightarrow ^{2+}} \,\!}

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

2 + + 4   C l − → 2 − + 6   H 2 O {\displaystyle \mathrm {^{2+}+4\ Cl^{-}\rightarrow ^{2-}+6\ H_{2}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):

C o 2 + + S 2 − → C o S {\displaystyle \mathrm {Co^{2+}+S^{2-}\rightarrow CoS} \,\!}

C o 2 + + ( N H 4 ) 2 S → C o S + 2   N H 4 + {\displaystyle \mathrm {Co^{2+}+(NH_{4})_{2}S\rightarrow CoS+2\ NH_{4}^{+}} \,\!}

C o S + 2   C l → C o C l 2 + S {\displaystyle \mathrm {CoS+2\ Cl\rightarrow CoCl_{2}+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:

C o C l 2 + O H − → C o ( O H ) C l + C l − {\displaystyle \mathrm {CoCl_{2}+OH^{-}\rightarrow Co(OH)Cl+Cl^{-}} \,\!}

C o ( O H ) C l + O H − → C o ( O H ) 2 + C l − {\displaystyle \mathrm {Co(OH)Cl+OH^{-}\rightarrow Co(OH)_{2}+Cl^{-}} \,\!}

2   C o ( O H ) 2 + O + H 2 O → 2   C o ( O H ) 3 {\displaystyle \mathrm {2\ Co(OH)_{2}+O+H_{2}O\rightarrow 2\ Co(OH)_{3}} \,\!}

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

C o 2 + + 2   C N − → C o ( C N ) 2 {\displaystyle \mathrm {Co^{2+}+2\ CN^{-}\rightarrow Co(CN)_{2}} \,\!}

C o ( C N ) 2 + 4   C N − → 4 − {\displaystyle \mathrm {Co(CN)_{2}+4\ CN^{-}\rightarrow ^{4-}} \,\!}

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

2   C o 2 + + 2   C O 3 2 − + H 2 O → C o C O 3 ⋅ C o ( O H ) 2 + C O 2 {\displaystyle \mathrm {2\ Co^{2+}+2\ CO_{3}^{2-}+H_{2}O\rightarrow CoCO_{3}\centerdot Co(OH)_{2}} +CO_{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
 Kongói Demokratikus Köztársaság 64000 3500000
 Oroszország 5600 250000
 Ausztrália 5000 1200000
 Kanada 4300 250000
 Kuba 4200 500000
 Fülöp-szigetek 4000 280000
 Madagaszkár 3800 150000
 Pápua Új-Guinea 3200 51000
 Zambia 2900 270000
 Új-Kaledónia 2800 -
 Dél-afrikai Köztársaság 2500 29000
 Marokkó 1500
 USA 650 23000
Egyéb országok 5900 560000
Összesen 110000 7100000


Előállítása

Aluminontermikus úton redukálják:

3   C o 3 O 4 + 8   A l → 9   C o + 4   A l 2 O 3 {\displaystyle \mathrm {3\ Co_{3}O_{4}+8\ Al\rightarrow 9\ Co+4\ Al_{2}O_{3}} \,\!}

Felhasználása

Jegyzetek

  1. Standard Atomic Weights – Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights. (Hozzáférés: 2020. november 2.)
  2. Szőkefalvi-Nagy Zoltán; Szabadváry Ferenc: A magyar kémiai szaknyelv kialakulása. A kémia története Magyarországon. Akadémiai Kiadó, 1972. (Hozzáférés: 2010. december 3.)
  3. Fülöp József: Rövid kémiai értelmező és etimológiai szótár. Celldömölk: Pauz–Westermann Könyvkiadó Kft. 1998. 80. o. ISBN 963 8334 96 7  
  4. Lengyel Béla, Szarvas Pál, Proszt János - Általános és szervetlen kémia
  5. Erdey László - Bevezetés a kémiai analízisbe I.
  6. Cobalt Statistics and Information, U.S. Geological Survey, 2018, <https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cobalt/mcs-2018-cobal.pdf>

További információk

Kapcsolódó szócikkek