O cobalto É um metal de transição que pertence ao grupo VIIIB da tabela periódica e cujo símbolo químico é Co. É um sólido azul acinzentado (dependendo de suas impurezas), encontrado em toda a crosta terrestre; embora sua concentração mal represente 25 ppm ou 0,001% dele.
Este metal é um oligoelemento essencial na nutrição de ruminantes. Também faz parte do núcleo da vitamina B12, necessário para a maturação dos eritrócitos. Vitamina B12 Tem uma estrutura semelhante à do grupo heme da hemoglobina; mas com Co em vez de Fe.
Na natureza, o cobalto geralmente não é encontrado puro, mas dentro de matrizes minerais complexas, como: cobaltita, skutterudita, eritrita, etc. Nestes minerais, o cobalto é geralmente combinado com níquel, ferro ou arsênico..
O nome 'cobalto' vem do alemão kobalt, que por sua vez derivou de kobolt, um nome que os mineiros deram aos minérios que produziam tintas azuis e possuíam poucos metais que conheciam; minérios que, vale ressaltar, causaram envenenamento.
O cobalto é encontrado nos minérios junto com o níquel, o ferro e o cobre, entre outros metais. Portanto, não pode ser obtido puro e requer intenso trabalho de refino para purificá-lo até que seu uso seja prático..
Foi descoberto pelo químico sueco Georg Brandt, entre 1730 e 1740. Foi o primeiro metal descoberto desde a pré-história. Brandt apontou que o cobalto era responsável pela tonalidade azul da cerâmica e do vidro; e não o bismuto, como se acreditava até então.
O cobalto tem 29 isótopos. O 59Co é estável e representa quase 100% dos isótopos de cobalto; os 28 restantes são radioisótopos. Esses incluem 60Co, usado no tratamento do câncer. É um elemento magnético, conservando seu magnetismo em altas temperaturas. Esta propriedade permitiu a formação de ligas como a chamada Alinco, usada em alto-falantes, microfones, buzinas de rádio, etc..
Índice do artigo
O cobalto foi usado já em 2.000 a 3.000 anos antes de Cristo. As dinastias egípcias, persas e chinesas o utilizaram na elaboração de suas esculturas e cerâmicas. Proporcionou a coloração azul tão apreciada em obras de arte e artigos de uso.
Os egípcios (1550 - 1292 aC) foram provavelmente os primeiros a usar o cobalto para dar ao vidro sua cor azul..
O cobalto não é isolado nos minérios, mas na presença de minerais com níquel, cobre e arsênio.
Na tentativa de fundir cobre com níquel, foi produzido óxido de arsênio, um gás muito venenoso que foi a causa do envenenamento sofrido pelos mineiros.
O cobalto foi descoberto por volta de 1735 pelo químico sueco Georg Brandt, que percebeu que o cobalto, precisamente, era o metal que contribuía para a coloração azul da cerâmica e do vidro..
Foi o primeiro metal descoberto desde os tempos antigos. Desde então, o homem utilizou inúmeros metais como ferro, cobre, prata, estanho, ouro, etc ... Em muitos casos não se sabe quando começaram a ser usados..
A primeira mineração de cobalto do mundo começou na Europa, sendo a Noruega o primeiro produtor de azul de cobalto; um composto de alumina e cobalto, além de esmalte (vidro de cobalto em pó), usado como pigmento em cerâmica e em tintas.
A preponderância da produção de cobalto mudou-se para a Nova Caledônia (1864) e Canadá (1904), na região de Ontário, devido à descoberta de depósitos nesses países..
Mais tarde, a atual República Democrática do Congo (1913) tornou-se o maior produtor mundial de cobalto devido à descoberta de grandes depósitos na região de Katanga. Atualmente este país, junto com Canadá e Austrália, é um dos principais produtores de cobalto.
Enquanto isso, a ROC é a maior produtora mundial de cobalto refinado, já que importa o metal da República Democrática do Congo para refino..
Em 1938, John Livinglood e Glenn Seaborg alcançaram a produção em um reator atômico do 60Co; isótopo radioativo usado na medicina para tratar o câncer.
O cobalto, como outros metais, mantém seus átomos unidos por meio da ligação metálica. A força e a compressão são tais que estabelecem um cristal metálico, onde há uma maré de elétrons e bandas de condução que explicam suas condutividades elétrica e térmica..
Analisando microscopicamente os cristais de cobalto, veremos que eles têm uma estrutura hexagonal compacta; existem triângulos de átomos de Co dispostos em camadas ABAB ..., formando prismas triangulares com camadas intercaladas, que por sua vez, representam a sexta parte de um hexágono.
Esta estrutura está presente para a maioria das amostras de cobalto em temperaturas abaixo de 450ºC. No entanto, quando a temperatura sobe, inicia-se uma transição entre duas fases cristalográficas: a hexagonal compacta (hcp) e a cúbica centrada na face (fcc, por sua sigla em inglês: cúbico centrado na face).
A transição é lenta, portanto, nem todos os cristais hexagonais tornam-se cúbicos. Assim, em altas temperaturas, o cobalto pode exibir ambas as estruturas cristalinas; e então, suas propriedades não são mais homogêneas para todos os metais.
A estrutura cristalina não é totalmente perfeita; pode conter irregularidades, que definem grãos cristalinos de tamanhos diferentes. Quanto menores forem, mais leve será o metal ou semelhante a uma esponja. Por outro lado, quando os grãos são grandes, o metal se torna sólido e sólido..
O detalhe com o cobalto é que não apenas os grãos modificam a aparência externa do metal: também sua estrutura cristalina. Abaixo de 450 ° C, a estrutura hcp deve predominar; mas quando os grãos são pequenos, como no cobalto esponjoso, a estrutura dominante é o fcc.
O oposto ocorre quando os grãos são grandes: a estrutura fcc domina a hcp. Faz sentido, pois os grãos grandes são mais pesados e exercem maior pressão uns sobre os outros. Em pressões mais altas, os átomos de Co compactam mais e optam por adotar a estrutura hcp.
Em altas temperaturas (T> 1000ºC), ocorrem as transições que acabamos de descrever; mas no caso do cobalto esponjoso, uma pequena porção de seus cristais torna-se hexagonal, enquanto a maioria continua a ser cúbica..
Em um trabalho de pesquisa espanhol (Peña O'shea V. et al., 2009), foi mostrado que era possível sintetizar nanocristais hexagonais de cobalto capazes de suportar temperaturas próximas a 700ºC sem passar por transições para a fase fcc..
Para fazer isso, os pesquisadores reduziram amostras de óxidos de cobalto com CO e Hdois, descobrindo que os nanocristais hcp devem sua estabilidade a um revestimento de nanofibras de carbono.
A configuração eletrônica do cobalto é:
[Ar] 3d74sdois
Ele pode, portanto, teoricamente perder até nove elétrons de sua camada de valência; mas isso não acontece (pelo menos em condições normais), nem é o cátion formado9+.
Seus estados de oxidação são: -3, -1, +1, +2, +3, +4, +5, com +2 e +3 sendo os principais.
Metal sólido, lustroso, cinza-azulado. O cobalto polido é branco prateado com um tom azulado.
58,933 g / mol.
27.
É um metal de transição que pertence ao grupo 9 (VIIIB), período 4.
1.768 K (1.495 ºC, 2.723 ºF).
3.200 K (2.927 ºC, 5.301 ºF).
8,90 g / cm3.
16,06 kJ / mol.
377 kJ / mol.
24,81 J / mol K
4.720 m / s (medido em uma haste de metal).
5,0 na escala de Mohs.
É um dos três elementos ferromagnéticos à temperatura ambiente. Os ímãs de cobalto retêm seu magnetismo em temperaturas de até 1.121ºC (2.050ºF).
1,88 na escala de Pauling.
Primeiro nível de ionização: 740,4 kJ / mol.
Segundo nível de ionização: 1.648 kJ / mol.
Terceiro nível de ionização: 3.232 kJ / mol.
125 pm.
6,7 cm3/ mol.
O cobalto se dissolve lentamente em ácidos minerais diluídos. Não se combina diretamente com hidrogênio ou nitrogênio, mas se combina com carbono, fósforo e enxofre por meio do aquecimento. Liga-se ao oxigênio presente no vapor de água em altas temperaturas.
Reage vigorosamente com ácido nítrico 15 M, formando nitrato de cobalto, Co (NO3)dois. Reage fracamente com ácido clorídrico para formar cloreto de cobalto, CoCldois. O cobalto não forma hidretos.
Ambos os Co+dois como o Co+3 formam inúmeros complexos de coordenação, sendo considerado um dos metais com maior número desses complexos.
Ligas de cobalto são usadas na fabricação de motores a jato e motores de turbina a gás. Uma liga chamada Alinco, feita de alumínio, níquel e cobalto, tem fortes propriedades magnéticas. Os ímãs Alinco são usados em aparelhos auditivos, bússolas e microfones.
As chamadas ferramentas de corte são feitas de ligas de estelite, consistindo de cobalto, cromo e tungstênio. As superligas possuem ponto de fusão próximo ao do cobalto, e caracterizam-se por sua grande dureza, sendo utilizadas na fabricação de ferramentas de baixa expansão..
Desde os tempos antigos, o cobalto tem sido usado por várias culturas para dar um tom azul a suas obras de arte e decoração. Nesse sentido, os óxidos têm sido utilizados: cobalto, CoO, e cobalto, Co3OU4.
Além de serem utilizados na fabricação de cerâmicas, vidros e esmaltes, os óxidos de cobalto são utilizados na preparação de catalisadores..
Cobalt-60 (60Co), um isótopo radioativo que emite radiação beta (β) e gama (γ), é usado no tratamento do câncer. Γ radiação é a radiação eletromagnética, por isso tem a capacidade de penetrar nos tecidos e atingir as células cancerosas, permitindo assim a sua erradicação.
As células cancerosas são células que se dividem em alta velocidade, o que as torna mais suscetíveis à radiação ionizante que atinge seu núcleo, danificando o material genético.
O 60Co, como outros radioisótopos, é usado na esterilização de materiais que são usados na prática médica..
Da mesma forma, o cobalto é utilizado na fabricação de implantes ortopédicos, juntamente com o titânio e o aço inoxidável. A maioria das substituições de quadril usa hastes femorais de cromo-cobalto..
O cobalto é usado para melhorar o desempenho das baterias recarregáveis, desempenhando um papel útil em veículos híbridos..
O cobalto é usado para dar às superfícies metálicas um bom acabamento que as protege contra a oxidação. Sulfato de Cobalto, CoSO4, por exemplo, é o principal composto de cobalto usado a este respeito.
Cloreto de cobalto, CoCldois.6hdoisOu, é usado como um indicador de umidade em dessecadores. É um sólido rosa que muda para a cor azul à medida que é hidratado.
O cobalto é parte do sítio ativo da vitamina B12 (cianocobalamina) envolvida na maturação dos eritrócitos. Sua ausência causa uma anemia caracterizada pelo aparecimento na circulação sanguínea de grandes eritrócitos conhecidos como megaloblastos.
O cobalto é amplamente distribuído por toda a crosta terrestre; embora sua concentração seja muito baixa, estima-se que constitua 25 ppm da crosta terrestre. Enquanto isso, no Sistema Solar como um todo, sua concentração relativa é de 4 ppm..
É encontrada em pequenas quantidades nos complexos de níquel-ferro, sendo nativa da Terra e de meteoritos. Da mesma forma, é encontrado em combinação com outros elementos em lagos, rios, mares, plantas e animais..
Além disso, é um elemento essencial para a nutrição de ruminantes e está presente na vitamina B12, necessário para a maturação dos eritrócitos. O cobalto geralmente não é isolado na natureza, mas é encontrado em diferentes minerais combinados com outros elementos.
Minerais de cobalto incluem o seguinte: cobaltita, em combinação com arsênio e enxofre; eritrita, composta de arsênio e cobalto hidratado; o glaucodot formado por cobalto, ferro, arsênio e enxofre; e a skutterudita formada por cobalto, níquel e arsênico.
Além disso, os seguintes minerais adicionais de cobalto podem ser observados: linnaelita, esmalte e heterogenita. O cobalto é acompanhado em minerais principalmente por níquel, arsênio e ferro.
Na maioria das vezes, o cobalto não é extraído dos minérios que o contêm, mas é um subproduto da mineração de níquel, ferro, arsênio, cobre, manganês e prata. Um processo complexo é necessário para extrair e isolar o cobalto desses minerais.
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