Kobalt

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Kobalt je namodralý, feromagnetický, tvrdý kov. Používá se v metalurgii pro zlepšování vlastností slitin při barvení skla a keramiky a je důležitý i biologicky.

Obsah 1 Základní fyzikálně - chemické vlastnosti 2 Výskyt a výroba 3 Využití, sloučeniny 3.1 Slitiny 3.2 Galvanické pokovování 3.3 Barvení skla a keramiky 3.4 Zdroj radioaktivního záření 3.5 Biologický význam

[editovat] Základní fyzikálně - chemické vlastnosti

Chemická značka Co (lat. Cobaltum)

Relativní atomová hmotnost: 58,9332 amu

Atomové číslo: 27

Hustota: 8,9 g/cm³

Tvrdost: 5 (Mohsova stupnice tvrdosti)

Teplota tání: 1 495° C, tj. 1 768 K

Teplota varu: 2 870 - 2 927 °C, tj. 3 143 - 3 200 K (různé zdroje)

Typický kovový ferromagnetický prvek modrobílé barvy. Objevil jej roku 1735 chemik George Bradnt. Patří mezi přechodné prvky, které mají valenční elektrony v d-sféře. Ve sloučeninách se vyskytuje především v mocenství Co⁺² a Co⁺³, vzácně se můžeme setkat i s Co⁺¹ a Co⁺⁴.

V silných minerálních kyselinách je kobalt rozpustný za vývoje plynného vodíku. Je poměrně dobře stálý vůči atmosferické kozori i působení vody.

[editovat] Výskyt a výroba

Oproti příbuznému niklu je zastoupení kobaltu na Zemi i ve vesmíru výrazně nižší. V zemské kůře činí průměrný obsah kobaltu kolem 25 mg/kg. V mořské vodě se jeho koncentrace pohybuje na úrovni 0,27 mikrogramu v jednom litru. Předpokládá se, že ve vesmíru připadá na jeden atom kobaltu přibližně 15 milionů atomů vodíku.

V přírodě nejsou známa naleziště rud s převažujícím množstvím kobaltu. Ten vždy pouze doprovází niklové rudy a nalezneme jej i jako doprovodný prvek v sulfidických rudách mědi nebo olova. Tvrdí se, že jméno kobalt má základ v německém pojmenování skřítků Koboltů, kteří byly spíše zlomyslní a kazili horníkům práci. Přítomnost kobaltu totiž zhoršovala kvalitu a zpracovatelnost vytěžených niklových rud a kobaltové příměsi i více ohrožovaly jejich zdraví.

Největším zásoby rud s významným podílem kobaltu jsou v Rusku, Číně , Austrálii, Demorkatické republice Kongo a Zambii.

Způsob výroby kobaltu z uvedených rud závisí na chemickém složení dané horniny a bývá obvykle poměrně komplikovaný.

[editovat] Využití, sloučeniny

Cena kobaltu je díky jeho poměrně nízkému výskytu i obtížnosti výroby dosti vysoká a v některých obdobích dosahuje burzovní cena kobaltu úrovně stříbra. Proto je především v metalurgii využíván pouze v případech, kdy se nedá nahradit některým levnějším kovem a do slitin je legován obvykle jen v relativně nízkém množství.

[editovat] Slitiny

V ocelářském průmyslu slouží kobalt jako složka speciálních nástrojových ocelí, které musí vykazovat vynikající mechanické vlastnosti – tvrdost, pevnost a odolnost. Z ocelí tohoto typu se vyrábějí nástroje a přípravky pro obrábění kovů (rychlořezná ocel), ale i např. turbiny plynových generátorů a leteckých motorů, vrtné hlavice pro geologický průzkum.

Pro výrobu velmi silných permanentních magnetů se používá typ slitin s obchodním názvem Alnico, které se skládají ze železa, kobaltu, niklu, hliníku a mědi.

Pro pacienty, kteří si nemohou dovolit uhradit běžné dentální slitiny z drahých kovů se jako levná varianta používá několik typů slitin bázi kobaltu, molybdenu, wolframu a niklu. Tento materiál velmi dobře odolává korozním vlivům, ale obtížně se zpracovává pro velmi vysokou tvrdost a vysoký bod tání.

[editovat] Galvanické pokovování

Odolnost kovového kobaltu proti vlivům prostředí (atmosférická oxidace, působení vody) znamená, že elektrolytickým vyloučením kobaltového povlaku na povrchu méně ušlechtilého kovu jej ochráníme proti korozi.

[editovat] Barvení skla a keramiky

Soli kobaltnaté i kobaltité jsou barevné, obvykle modré nebo červené. Přídavkem solí kobaltu do skloviny nebo keramické hmoty se docílí toho, že výsledný výrobek je po vytavení a vypálení trvale zbarven.

U keramických materiálů nebo porcelánu se však spíše používá tzv., glazování, kdy je primárně vypálený střep pokryt vrstvou tekuté glazury, která jako barvicí pigmenty obsahuje většinou soli různých těžkých kovů. Opětným vypálením předmětu v peci se glazura stabilizuje ve formě různých směsných oxidů, křemičitanů a dalších solí, které trvale zbarví její povrch. Protože barva glazovací směsi před vypálením je vždy jiná než po konečném tepelném zpracování, je finální vzhled výrobku vždy otázkou zkušenosti a řemeslné dovednosti keramika.

[editovat] Zdroj radioaktivního záření

Ozářením stabilního izotopu kobaltu ⁵⁹Co energetickými neutrony (např. v jaderném reaktoru) vzniká nestabilní ⁶⁰Co. Tento radioizotop se rozpadá s poločasem přibližně 5 let za uvolňování silného gama-záření. Kobalt se také z tohoto důvodu někdy používá jako svrchní plášť jaderné bomby (takzvaná kobaltová bomba), po výbuchu dochází k výše zmíněné transmutaci a zamoření oblasti radioizotopem ⁶⁰Co.

Protože ⁶⁰Co lze poměrně snadno připravit a manipulace s ním není obtížná, využívá se v medicíně jako zdroj gama-paprsků pro ozařování rakovinných nádorů a dalších tkání. Přístroj pro ozařování se nazývá kobaltové dělo a jeho podstatou je silná olověná ochranná schránka válcovitého tvaru, která propouští potřebné gama-záření pouze v úzkém paprsku určeným směrem.

Izotop ⁶⁰Co je využíván i v defektoskopii pro vyhledáváni vnitřních skrytých vad materiálů. Uvolněným zářením jsou prozařovány kovové součásti důležitých aparatur – zařízení pro jaderný průmysl, chemické reaktory pro vysoké tlaky, části kosmických raket apod. Citlivý detektor snímá množství gama paprsků, které materiálem projdou a výskyt vady (trhliny, chybného svaru) se projeví změnou intenzity měřeného záření.

Ozařování gama-paprsky slouží i k likvidaci hub, plísní a dřevokazného hmyzu v historicky cenných dřevěných předmětech, které není možno ošetřit klasickými chemickými přípravky kvůli zachování jejich vzhledu.

[editovat] Biologický význam

Stopové množství kobaltu je důležité pro řadu živých organismů včetně člověka. Koncentrace několika desetin miligramů kobaltu na kilogram půdy prokazatelně zlepšuje zdravotní stav pasoucího se dobytka. Kobalt je také součástí jednoho z důležitých členů vitaminů skupiny B, vitaminu B12.

---

Periodická tabulka chemických prvků

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

H

(přehled)

He

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

*

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

**

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Uub

Uut

Uuq

Uup

Uuh

Uus

Uuo

*Lanthanoidy

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

**Aktinoidy

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

Skupiny prvků: Kovy - Nekovy - Polokovy - Blok s - Blok p - Blok d - Blok f