Kobalt

Tlak pary
Kobalt; (cobaltum)
	železo ← kobalt → nikel
	Periodická tabuľka
	4. perióda, 9. skupina, blok d
	prechodné prvky, kovy
Vzhľad
	strieborno-sivý kov
Atómové vlastnosti
Atómová hmotnosť	58,933195 g·mol−1
Elektrónová konfigurácia	[Ar] 3d7 4s2
Atómový polomer	125 pm
Kovalentný polomer	126 pm
Kovový polomer	125 pm
Iónový polomer; pre: Co2+	72 pm
Chemické vlastnosti
Elektronegativita	1,88 (podľa Paulinga)
Ionizačná energia(e)	1: 760,4 kJ.mol−1; 2: 1 648 kJ.mol−1; 3: 3 232 kJ.mol−1
Oxidačné číslo(a)	II, III, IV, V
Št. potenciál; (Co2+/Co)	−0,277 V
Fyzikálne vlastnosti (za norm. podmienok)
Skupenstvo	pevné
Hustota	8,90 kg·dm−3
Hustota kvapaliny; (pri 1 768 K)	7,75 kg·dm−3
Teplota topenia	1 768 K (1 494,85 °C)
Teplota varu	3 200 K (2 926,85 °C)
Sk. teplo topenia	16,06 kJ·mol−1
Sk. teplo varu	377 kJ·mol−1
Tepelná kapacita	24,81 J·mol−1·K−1
Iné
Kryštálová sústava	hexagonálna
Magnetizmus	feromagnetický
Elektrický odpor	62,4 nΩ·m
Tep. vodivosť	100 W·m−1·K−1
Tep. rozťažnosť	13,0 µm·m−1·K−1
Rýchl. zvuku	4 720 m·s−1
Youngov modul	209 GPa
Pružnosť v šmyku	75 GPa
Objemová pružnosť	180 GPa
Poissonovo č.	0,31
Tvrdosť (Mohs)	5,0
Tvrdosť (Brinell)	700 MPa
Reg. číslo CAS	7440-48-4
Izotop(y) (vybrané)
Commons ponúka multimediálny obsah na tému kobalt.
	Chemický portál

Kobalt (Cobalt) je chemický prvok v Periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku Co a protónové číslo 27. Kobalt je feromagnetický, tvrdší a pevnejší ako oceľ a veľmi húževnatý. Chemickými vlastnosťami sa podobá železu a niklu.

Objavil ho v roku 1735 chemik Georg Brandt. Patrí medzi prechodné prvky, ktoré majú valenčné elektróny v d-sfére. V zlúčeninách sa vyskytuje najmä s mocnosťou Co⁺² a Co⁺³, vzácne sa môžeme stretnúť aj s Co⁺¹ a Co⁺⁴.

V silných minerálnych kyselinách je kobalt rozpustný za vzniku plynného vodíka. Je pomerne stály voči atmosférickej korózii a pôsobeniu vody.

Výskyt a výroba

Oproti príbuznému niklu je zastúpenie kobaltu na Zemi aj vo vesmíre výrazne nižšie. V zemskej kôre je priemerný obsah kobaltu okolo 25 mg/kg. V morskej vode sa jeho koncentrácia pohybuje na úrovni 0,27 mikrogramu v jednom litri. Predpokladá sa, že vo vesmíre pripadá na jeden atóm kobaltu približne 15 miliónov atómov vodíka.

V prírode nie sú známe náleziská rúd s prevažujúcim množstvom kobaltu. Ten vždy iba sprevádza niklové rudy a nájdeme ho aj ako sprievodný prvok v sulfidických rudách medi alebo olova. Tvrdí sa, že meno kobalt má základ v nemeckom pomenovaní škriatkov Koboltov, ktorí boli skôr zlomyseľní a kazili baníkom prácu. Prítomnosť kobaltu totiž zhoršovala kvalitu a spracovateľnosť vyťažených niklových rúd a kobaltové prímesi aj viac ohrozovali ich zdravie.

Najväčšie zásoby rúd s významným podielom kobaltu sú v Rusku, Číne, Austrálii, Demokratickej republike Kongo a Zambii.

Spôsob výroby kobaltu z uvedených rúd závisí na chemickom zložení danej horniny a zvyčajne býva pomerne komplikovaný.

Využitie, zlúčeniny

Cena kobaltu je vďaka jeho pomerne nízkemu výskytu aj zložitosti výroby dosť vysoká a v niektorých obdobiach dosahuje burzová cena kobaltu úroveň striebra. Preto sa najmä v metalurgii využíva iba v prípadoch, keď sa nedá nahradiť niektorým lacnejším kovom a do zliatin je legovaný iba v relatívne nízkom množstve.

Zliatiny

V oceliarskom priemysle kobalt slúži ako zložka špeciálnych nástrojových ocelí, ktoré musia vykazovať vynikajúce mechanické vlastnosti – tvrdosť, pevnosť a odolnosť. Z ocelí tohto typu sa vyrábajú nástroje a prípravky na obrábanie kovov (rýchlorezná oceľ), ale aj napr. turbíny plynových generátorov a leteckých motorov, vrtné hlavice pre geologický prieskum.

Na výrobu veľmi silných permanentných magnetov sa používa typ zliatin s obchodným názvom Alnico, ktoré sa skladajú zo železa, kobaltu, niklu, hliníka a medi.

Pre pacientov, ktorí si nemôžu dovoliť uhradiť bežné dentálne zliatiny z drahých kovov sa ako lacný variant používa niekoľko typov zliatin na báze kobaltu, molybdénu, volfrámu a niklu. Tento materiál veľmi dobre odoláva koróznym vplyvom, ale ťažko sa spracováva pre veľmi vysokú tvrdosť a vysoký bod tavenia.

Galvanické pokovovanie

Odolnosť kovového kobaltu proti vplyvom prostredia (atmosférická oxidácia, pôsobenie vody) znamená, že elektrolytickým vylučovaním kobaltového povlaku na povrchu menej ušľachtilého kovu ho ochránime proti korózii.

Farbenie skla a keramiky

Kobaltnaté a kobaltité soli sú farebné, zvyčajne modré alebo červené. Pridaním solí kobaltu do skloviny alebo keramickej hmoty sa dosiahne, že výsledný výrobok je po vytavení a vypálení trvalo zafarbený.

Pri keramických materiáloch alebo porceláne sa však skôr používa tzv., glazovanie, keď je primárne vypálený kus pokrytý vrstvou tekutej glazúry, ktorá ako farbiace pigmenty obsahuje väčšinou soli rôznych ťažkých kovov. Opätovným vypálením predmetu v peci sa glazúra stabilizuje vo forme rôznych oxidov, kremičitanov a ďalších solí, ktoré trvalo zafarbia jej povrch. Pretože farba glazovacej zmesi pred vypálením je vždy iná ako po konečnom tepelnom spracovaní, je finálny vzhľad výrobku vždy otázkou skúsenosti a remeselníckej zručnosti keramika.

Zdroj rádioaktívneho žiarenia

Ožiarením stabilného izotopu kobaltu ⁵⁹Co energetickými neutrónmi (napr. v jadrovom reaktore) vzniká nestabilný ⁶⁰Co. Tento rádioizotop sa rozpadá s polčasom približne 5 rokov pričom uvoľňuje silné gama žiarenie. Kobalt sa tiež z tohto dôvodu niekedy používa ako vrchný plášť atómovej bomby (takzvaná kobaltová bomba), po výbuchu dochádza k vyššie zmienenej transmutácii a zamoreniu oblasti rádioizotopom ⁶⁰Co.

Pretože ⁶⁰Co možno pomerne ľahko pripraviť a manipulácia s ním nie je zložitá, využíva sa v medicíne ako zdroj gama-lúčov na ožarovanie rakovinových nádorov. Prístroj na ožarovanie sa nazýva kobaltové delo a jeho podstatou je silná olovená ochranná schránka valcovitého tvaru, ktorá prepúšťa potrebné gama-žiarenie iba v úzkom lúči určeným smerom.

Izotop ⁶⁰Co sa využíva aj v defektoskopii na vyhľadávanie vnútorných skrytých chýb materiálov. Uvoľneným žiarením sú prežarované kovové súčasti dôležitých aparatúr – zariadení pre jadrový priemysel, chemické reaktory pre vysoké tlaky, časti kozmických rakiet a pod. Citlivý detektor sníma množstvo gama lúčov, ktoré prejdú materiálom a výskyt chyby (trhliny, chybného zvaru) sa prejaví zmenou intenzity meraného žiarenia.

Ožarovanie gama-lúčmi slúži aj na likvidáciu húb, plesní a drevokazného hmyzu v historicky cenných drevených predmetoch, ktoré nie je možné ošetriť klasickými chemickými prípravkami kvôli zachovaniu ich vzhľadu.

Biologický význam

Stopové množstvo kobaltu je dôležité pre veľké množstvo živých organizmov vrátane človeka. Koncentrácia niekoľkých desatín miligramu kobaltu na kilogram pôdy preukázateľne zlepšuje zdravotný stav pasúceho sa dobytka. Kobalt je tiež súčasťou jedného z dôležitých členov vitamínov skupiny B, vitamínu B12.