اطلاعات اولیه
کبالت ، عنصر شیمیایی است که با نشان Co و عدد اتمی 27 در جدول تناوبی قرار دارد.
تاریخچه
کبالت و ترکیبات آن در دوران باستان شناخته شد که برای آبی کردن رنگ شیشه از آنها استفاده می‌کردند. "George Brand" به خاطر کشف کبالت شهرت یافت. تاریخ کشف این عنصر در منابع مختلف ، متفاوت است، اما این کشف بین سالهای 1730 و 1737 اتفاق افتاده است. او موفق به اثبات این نکته شد که منبع رنگ آبی شیشه‌ها کبالت است. قبلا" بیسموت همراه کبالت را عامل رنگ آبی شیشه‌ها می‌دانستند.
در خلال قرن نوزدهم ، کبالت آبی (80 -70% کبالت جهان ) در Blaafarvaerket در نروژ ، به رهبری صنعتگر پروسی "Benjamin Wegner" تولید شد. "John Livingood" و "Glenn Seaborg" در سال 1938 کبالت 60 را کشف کردند. کلمه کبالت از واژه آلمانی kobalt یا kobold ، به معنی روح شیطان گرفته شده است. این نام را کارگران معدن به‌علت سمی و دردسرساز بودن این عنصر برای آن انتخاب کردند. ( کبالت سایر عناصر معدن را آلوده و کم عیار می‌کرد. (
پیدایش
کبالت ، بصورت فلز آزاد وجود ندارد و عموما" به‌صورت سنگ معدن یافت میشود. کبالت معمولا" به‌تنهایی استخراج نمیشود و به‌عنوان محصول جانبی فعالیتهای استخراج مس و نیکل بدست می‌آید.
سنگ معدنهای اصلی کبالت عبارتند از: کبالتیت ، اریتریت ، گلائوکودوت و اسکوترودیت. عمده‌ترین تولید کنندگان کبالت در جهان ، چین ، زامبیا ، روسیه و استرالیا هستند.
ترکیبات
به‌علت وجود حالتهای اکسیداسیون مختلف ، تعداد زیادی از ترکیبات کبالت وجود دارد. هر دو اکسید در دمای پایین ، ضدفرومغناطیس می‌باشند؛ CaO ، Co3O4 .
خصوصیات قابل توجه
کبالت ، عنصر فرومغناطیس سختی است که دارای رنگ خاکستری براقی میباشد.دمای کوری آن ، K1388 با ممنتم بور 6/1 – 7/1 در هر اتم است. این عنصر اغلب با نیکل همراه است و هر دوی آنها از اجزای مشخص فلز شهاب سنگی می‌باشند. پستانداران ، نیازمند مقدار بسیار کمی از نمکهای کبالت هستند. کبالت 60 که ایزوتوپ رادیواکتیو و مصنوعی کبالت است، یک ردیاب رادیواکتیو مهم و عامل معالج سرطان به‌شمار می‌آید. نفوذ پذیری نسبی کبالت ، دو سوم آهن است. کبالت ، فلزی عموما" دارای مخلوطی از دو ساختار شکل بلورین fcc و hcp با دمای انتقال fcc --> hcp K722 میباشد. حالات اکسیداسیون عادی کبالت ، شامل 2+ و3+ است، گرچه 1+ نیز دیده شده است.
Iron - Cobalt - Nickel
Co
Rhodium
جدول کامل
عمومی
نام, علامت اختصاری, شماره
Cobalt, Co, 27
گروه شیمیایی
فلز انتقالی
گروه, تناوب, بلوک
9 , 4 , d
جرم حجمی, سختی
8900 kg/m3, 5.0
رنگ
فلزی با ته مایه خاکستری
خواص اتمی
وزن اتمی
1 E-_ kg
شعاع اتمی calc.
1 E-_ m
شعاع کووالانسی
126 pm
شعاع واندروالس
n/a pm
ساختار الکترونی
Ar]3d74s2]
-e بازای هر سطح انرژی
2, 8, 15, 2
درجه اکسیداسیون (اکسید)
2,3 (آمفوتریک)
ساختار کریستالی
شش گوش
خواص فیزیکی
حالت ماده
جامد (فرومغناطیس)
نقطه ذوب
1768 K (2723 °F)
نقطه جوش
3200 K (5301 °F)
حجم مولی
6.67 ((scientific notation|ש»10-6 m3/mol
گرمای تبخیر
376.5 kJ/mol
گرمای هم جوشی
16.19 kJ/mol
فشار بخار
175 Pa at 1768 K
سرعت صوت
4720 m/s at 293.15 K
متفرقه
)
1.88)درجه پائولینگ(
ظرفیت گرمایی ویژه
420 J/kg*K
رسانائی الکتریکی
17.2 106/m اهم
رسانائی گرمایی
100 W/m*K
1st پتانسیل یونیزاسیون
760.4 kJ/mol
2nd پتانسیل یونیزاسیو.ن
1648 kJ/mol
3rd پتانسیل یونیزاسیون
3232 kJ/mol
4th پتانسیل یونیزاسیون
4950 kJ/mol
پایدارترین ایزوتوپها
کاربردها
آلیاژهایی از قبیل :
آلیاژهای دیرگداز ، برای قطعات توربین گاز موتورهای هواپیما.
آلیاژهای مقاوم در مقابل فرسایش و آسیب بر اثر کارکرد بالا.
فولاد ، در سرعتهای بسیار زیاد.
کاربیدهای روکشدار ( فلزات سخت هم نامیده می‌شوند ) و ابزارهای الماسه.
آهن ربا و واسطه ضبط مغناطیسی ( ازقبیل نوار کاست و ویدئو ).
کاتالیزور برای مصرف در صنایع شیمیایی و نفتی.
در آبکاری الکتریکی برای ظاهر ، استحکام و مقاوت در برابر اکسیداسیون.
عامل خشک کننده در رنگها ، جوهر و براق‌کننده‌ها.
لایه زیرین در لعابهای چینی.
رنگدانه ( کبالت آبی و سبز ).
الکترودهای باطری.
تایرهای رادیال تسمه فولادی.
کبالت –60 بعنوان منبع اشعه گاما دارای چندین کاربرد است :
در پرتو درمانی ( رادیوتراپی ) بکار می‌رود.
در استرلیزه کردن غذاها با روش تابشی ( پاستوریزه کردن سرد ) بکار می‌رود.
در رادیوگرافی صنعتی به‌منظور تشخیص عیوب ساختاری قطعات فلزات بکار می‌رود.
کاربردهای پزشکی
کبالت 60 ( Co-60) ، فلزی رادیواکتیو است که در پرتودرمانی کاربرد دارد. کبالت 60 دو اشعه X و گاما با انرژیهای 1.17MeV و 1.33MeV تولید می‌کند. منبع کبالت 60 تقریبا" به قطر 2 سانتیمتر است که نتیجه آن ، تشکیل یک نیم سایه هندسی است که لبه میدان تشعشع را نامشخص می‌کند. از ویژگیهای بد این فلز ، تولید مقدار کمی غبار رقیق است که باعث بروز مشکلاتی در حفاظت مقابل اشعه می‌گردد.
منبع کبالت 60 تقریبا" برای 5 سال مفید است، اما بعد از این مدت هم بسیار رادیواکتیو میباشد و بنابراین دستگاههای کبالت در جوامع غربی که لیناکس متداول است، کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. اولین دستگاه کبالت 60 درمانی ( بمب کبالت ) برای اولین در کانادا ساخته شد و نیز برای اولین بار در همانجا مورد استفاده قرار گرفت. در واقع اولین دستگاه در مرکز سرطانی Saskatoon به نمایش در آمده است.
نقش بیولوژیک
مقادیر کم کبالت برای بسیاری از موجودات زنده از جمله انسان ، حیاتی است. وجود 0.3 تا 0.13 قسمت در میلیون کبالت در خاک برای سلامتی حیوانات علف‌خوار مفید است. این عنصر ، جزء اصلی ویتامین کبالامین یا ویتامین B-12 میباشد.