Kobalt: struktur, sifat, kegunaan, kelimpahan

Kobalt adalah logam transisi milik golongan VIIIB tabel periodik dan yang simbol kimia Co adalah padatan biru- abu (tergantung kotoran) ditemukan di seluruh kerak bumi; meskipun konsentrasinya hampir tidak mewakili 25 ppm atau 0,001% darinya.

Logam ini merupakan unsur penting dalam nutrisi ruminansia. Kobalt juga merupakan bagian dari inti vitamin B 12 , yang diperlukan untuk pematangan eritrosit. Vitamin B 12 memiliki struktur yang mirip dengan kelompok heme hemoglobin; tapi dengan Co bukannya Faith.

sampel kobalt logam. Sumber: Gambar Hi-Res Unsur Kimia [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]

Di alam, kobalt biasanya tidak ditemukan murni, tetapi dalam matriks mineral kompleks seperti: kobalt, skutterudit, eritrit, dll. Dalam mineral ini, kobalt biasanya dikombinasikan dengan nikel, besi atau arsenik.

Nama ‘kobalt’ berasal dari kobalt Jerman, yang pada gilirannya berasal dari kobolt, nama yang diberikan penambang untuk bijih mineral yang menghasilkan pewarna biru dan memiliki sedikit logam yang mereka ketahui; Bijih yang, perlu disebutkan, menyebabkan mereka keracunan.

Cobalt ditemukan dalam bijih bersama dengan nikel, besi, dan tembaga, di antara logam lainnya. Oleh karena itu, tidak dapat diperoleh murni, dan membutuhkan pekerjaan pemurnian yang intens untuk memurnikannya sampai penggunaannya praktis.

Itu ditemukan oleh ahli kimia Swedia Georg Brandt, antara tahun 1730 dan 1740. Ini adalah logam pertama yang ditemukan sejak zaman prasejarah. Brandt menunjukkan bahwa kobalt bertanggung jawab atas warna biru keramik dan kaca; dan bukan bismut, seperti yang diyakini sampai saat itu.

Kobalt memiliki 29 isotop. 59 Co stabil dan mewakili hampir 100% dari isotop kobalt; 28 sisanya adalah radioisotop. Ini termasuk 60 Co, digunakan dalam pengobatan kanker. Ini adalah unsur magnet, melestarikan magnet pada suhu tinggi. Sifat ini memungkinkannya untuk membentuk paduan seperti yang disebut Alinco, yang digunakan dalam pengeras suara, mikrofon, klakson radio, dll.

Sejarah

Jaman dahulu

Kobalt telah digunakan sejak 2.000 hingga 3.000 tahun SM. Dinasti Mesir, Persia, dan Cina menggunakannya dalam pembuatan patung dan keramik mereka. Ini memberikan warna biru yang sangat dihargai dalam karya seni dan artikel penggunaan.

Orang Mesir (1550 – 1292 SM) mungkin adalah orang pertama yang menggunakan kobalt untuk memberi warna biru pada kaca.

Kobalt tidak diisolasi dalam bijih, tetapi di hadapan mineral dengan nikel, tembaga dan arsenik.

Ketika mencoba untuk mencairkan tembaga dengan nikel, oksida arsenik dihasilkan, gas yang sangat beracun yang menjadi penyebab keracunan yang diderita oleh para penambang.

Penemuan

Kobalt ditemukan sekitar tahun 1735 oleh ahli kimia Swedia Georg Brandt, yang menyadari bahwa kobalt, tepatnya, adalah logam yang memberikan warna biru pada keramik dan kaca.

Itu adalah logam pertama yang ditemukan sejak zaman kuno. Sejak saat itu, manusia menggunakan banyak logam seperti besi, tembaga, perak, timah, emas, dll. Dalam banyak kasus tidak diketahui kapan mulai digunakan.

produksi pertambangan

Penambangan kobalt pertama di dunia dimulai di Eropa, dengan Norwegia menjadi produsen pertama kobalt biru; senyawa alumina dan kobalt, serta enamel (gelas kobalt bubuk), digunakan sebagai pigmen dalam keramik dan cat.

Dominasi produksi kobalt pindah ke Kaledonia Baru (1864) dan Kanada (1904), di wilayah Ontario karena penemuan deposit di negara-negara tersebut.

Kemudian, Republik Demokratik Kongo (1913) menjadi produsen kobalt terkemuka di dunia karena ditemukannya deposit besar di wilayah Katanga. Saat ini negara ini, bersama dengan Kanada dan Australia, merupakan salah satu produsen kobalt utama.

Sementara itu, ROC adalah produsen kobalt olahan terkemuka di dunia, mengimpor logam dari Republik Demokratik Kongo untuk pemurnian.

Pada tahun 1938, John Livinglood dan Glenn Seaborg mencapai produksi dalam reaktor atom 60 Co ; Isotop radioaktif yang digunakan dalam pengobatan untuk mengobati kanker.

Struktur dan konfigurasi elektron kobalt

Kobalt, seperti logam lainnya, menyatukan atom-atomnya melalui ikatan logam. Gaya dan kompresi sedemikian rupa sehingga membentuk kristal logam, di mana terdapat gelombang elektron dan pita konduksi yang menjelaskan konduktivitas listrik dan termalnya.

Kristal kobalt yang dianalisis secara mikroskopis akan ditemukan memiliki struktur heksagonal yang kompak; ada segitiga atom Co diatur dalam lapisan ABAB…, membentuk prisma segitiga dengan lapisan interleaved, yang pada gilirannya mewakili seperenam dari segi enam.

Struktur ini hadir untuk sebagian besar sampel kobalt pada suhu di bawah 450ºC. Namun, ketika suhu naik, transisi dimulai antara dua fase kristalografi: heksagonal kompak (hcp) dan kubik berpusat muka (fcc ).

Transisinya lambat, jadi tidak semua kristal heksagonal berubah menjadi kubik. Jadi, pada suhu tinggi kobalt dapat menunjukkan kedua struktur kristal; dan kemudian, sifat-sifatnya tidak lagi homogen untuk semua logam.

Ukuran Manik-manik Kristal

Struktur kristal tidak sepenuhnya sempurna; itu dapat menyimpan penyimpangan, yang menentukan butiran kristal dengan ukuran berbeda. Semakin kecil, semakin ringan logam atau seperti spons. Sebaliknya, ketika butirannya besar, logam akan menjadi padat dan padat.

Detail dengan kobalt adalah bahwa tidak hanya butiran yang mengubah penampilan luar logam: juga struktur kristalnya. Di bawah 450 ° C struktur hcp harus mendominasi; tetapi ketika butirannya kecil, seperti pada kobalt sepon, struktur yang dominan adalah fcc.

Kebalikannya terjadi ketika butirannya besar: struktur fcc mendominasi hcp. Masuk akal karena biji-bijian besar lebih berat dan memberi tekanan lebih besar satu sama lain. Pada tekanan yang lebih tinggi, atom Co lebih kompak dan memilih untuk mengadopsi struktur hcp.

Pada suhu tinggi (T> 1000ºC), transisi yang baru saja dijelaskan terjadi; tetapi dalam kasus kobalt sepon, sebagian kecil kristalnya menjadi heksagonal, sedangkan sebagian besar tetap kubik.

Kristal nano hcp yang stabil

Dalam sebuah penelitian Spanyol (Peña O’shea V. et al., 2009), ditunjukkan bahwa adalah mungkin untuk mensintesis nanocrystals kobalt heksagonal yang mampu menahan suhu mendekati 700ºC tanpa mengalami transisi ke fase fcc.

Untuk melakukan hal ini, para peneliti mengurangi sampel oksida kobalt dengan CO dan H 2 , menemukan bahwa nanocrystals hcp berutang stabilitas mereka untuk lapisan nanofibers karbon.

Konfigurasi elektron dan keadaan oksidasi

Konfigurasi elektron kobalt adalah:

[Ar] 3d 7 4s 2

Oleh karena itu secara teoritis dapat kehilangan hingga sembilan elektron dari kulit valensinya; tetapi ini tidak terjadi (setidaknya dalam kondisi normal), kation Co 9+ juga tidak terbentuk .

Bilangan oksidasinya adalah: -3, -1, +1, +2, +3, +4, +5, dengan +2 dan +3 menjadi yang utama.

Sifat Kobalt

Penampilan fisik

Logam padat, berkilau, biru-abu-abu. Kobalt yang dipoles berwarna putih keperakan dengan rona kebiruan.

Berat atom

58.933 gr/mol.

Nomor atom

27.

Tabel periodik

Ini adalah logam transisi yang termasuk golongan 9 (VIIIB), periode 4.

Titik lebur

1.768 K (1.495 ° C, 2.723 ° F).

Titik didih

3.200 K (2.927 ° C, 5.301 ° F).

Kepadatan pada suhu kamar

8,90 g / cm 3 .

Panas fusi

16,06 kJ / mol.

Panas penguapan

377 kJ/mol.

Kapasitas kalori molar

24,81 J / mol K

Kecepatan suara

4.720 m / s (diukur pada batang logam).

Kekerasan

5.0 pada skala Mohs.

Daya tarik

Ini adalah salah satu dari tiga unsur feromagnetik pada suhu kamar. Magnet kobalt mempertahankan daya magnetnya pada suhu setinggi 1.121ºC (2.050ºF).

Keelektronegatifan

1,88 pada skala Pauling.

Energi ionisasi

Tingkat ionisasi pertama: 740,4 kJ / mol.

Tingkat ionisasi kedua: 1,648 kJ / mol.

Tingkat ionisasi ketiga: 3,232 kJ / mol.

Radius atom

125 pm.

Volume atom

6,7 cm 3 / mol.

Reaksi

Kobalt perlahan larut dalam asam mineral encer. Itu tidak bergabung secara langsung dengan hidrogen atau nitrogen, tetapi bergabung dengan karbon, fosfor, dan belerang melalui pemanasan. Ini mengikat oksigen yang ada dalam uap air pada suhu tinggi.

Bereaksi hebat dengan asam nitrat 15 M, membentuk kobalt nitrat, Co (NO 3 ) 2 . Bereaksi lemah dengan asam klorida untuk membentuk kobalt klorida, CoCl 2 . Cobalt tidak membentuk hidrida.

Baik Co +2 dan Co +3 membentuk banyak kompleks koordinasi, dianggap sebagai salah satu logam dengan jumlah kompleks tertinggi.

Kegunaan Kobalt

Paduan

Paduan kobalt digunakan dalam pembuatan mesin jet dan mesin turbin gas. Paduan yang disebut Alinco, terbuat dari aluminium, nikel, dan kobalt, memiliki sifat magnet yang kuat. Magnet Alinco digunakan dalam alat bantu dengar, kompas, dan mikrofon.

Alat pemotong yang disebut dibuat dengan paduan stellite, terdiri dari kobalt, kromium dan tungsten. Superalloy memiliki titik leleh yang dekat dengan kobalt, dan dicirikan oleh kekerasannya yang besar, digunakan dalam pembuatan alat ekspansi rendah.

Keramik, patung, dan kaca

Gelas gelas dengan kobalt. Sumber: Pxhere.

Sejak zaman kuno, kobalt telah digunakan oleh banyak budaya untuk memberi warna biru pada seni dan karya dekoratif mereka. Dalam pengertian ini, oksida telah digunakan: kobalt, CoO, dan kobalt, Co 3 O 4 .

Selain penggunaannya dalam pembuatan keramik, gelas dan enamel, oksida kobalt digunakan dalam pembuatan katalis.

dokter

Cobalt-60 ( 60 Co), sebuah isotop radioaktif yang memancarkan radiasi beta (β) dan gamma (γ), digunakan dalam pengobatan kanker. Radiasi adalah radiasi elektromagnetik, sehingga memiliki kemampuan untuk menembus jaringan dan mencapai sel kanker, sehingga memungkinkan pemberantasannya.

Sel kanker adalah sel yang membelah dengan kecepatan tinggi, yang membuatnya lebih rentan terhadap radiasi pengion yang mengenai nukleusnya, merusak materi genetik.

60 Co, seperti radioisotop lainnya, digunakan dalam sterilisasi bahan yang digunakan dalam praktek medis.

Demikian juga, kobalt digunakan dalam pembuatan implan ortopedi, bersama dengan titanium dan baja tahan karat. Kebanyakan penggantian pinggul menggunakan batang femoral kobalt-krom.

Energi alternatif

Cobalt digunakan untuk meningkatkan kinerja baterai isi ulang, memainkan peran yang berguna dalam kendaraan hibrida.

Elektroplating

Cobalt digunakan untuk memberikan permukaan logam dengan hasil akhir yang baik yang melindunginya dari oksidasi. Cobalt sulfate, CoSO 4 , misalnya, adalah senyawa kobalt utama yang digunakan dalam hal ini.

Di laboratorium

Cobaltous klorida, COCl 2 .6H 2 O, digunakan sebagai indikator kelembaban dalam desikator. Ini adalah padatan merah muda yang berubah menjadi warna biru saat terhidrasi.

Peran biologis

Cobalt adalah bagian dari situs aktif vitamin B 12 (cyanocobalamin) yang terlibat dalam pematangan eritrosit. Ketidakhadirannya menyebabkan anemia yang ditandai dengan munculnya eritrosit besar dalam peredaran darah yang dikenal sebagai megaloblas.

Kelimpahan Kobalt

kerak bumi

Kobalt tersebar luas di seluruh kerak bumi; meskipun konsentrasinya sangat rendah, diperkirakan merupakan 25 ppm dari kerak bumi. Sedangkan di Tata Surya secara keseluruhan konsentrasi relatifnya adalah 4 ppm.

Ini ditemukan dalam jumlah kecil di kompleks nikel-besi, yang berasal dari Bumi dan meteorit. Demikian juga, ditemukan dalam kombinasi dengan unsur-unsur lain di danau, sungai, laut, tumbuhan dan hewan.

Vitamin B 12

Selain itu, merupakan unsur penting untuk nutrisi ruminansia dan hadir dalam vitamin B 12 , yang diperlukan untuk pematangan eritrosit. Cobalt biasanya tidak diisolasi di alam, tetapi ditemukan dalam berbagai mineral yang dikombinasikan dengan unsur lain.

Mineral

Mineral kobalt meliputi: kobaltit, dalam kombinasi dengan arsenik dan belerang; eritrit, terdiri dari arsenik dan kobalt terhidrasi; glaucodot yang dibentuk oleh kobalt, besi, arsenik dan belerang; dan skutterudite yang dibentuk oleh kobalt, nikel dan arsenik.

Selain itu, mineral kobalt tambahan berikut dapat dicatat: linnaelite, enamel dan heterogenite. Cobalt disertai mineral terutama oleh nikel, arsenik dan besi.

Sebagian besar waktu, kobalt tidak diekstraksi dari bijih yang mengandungnya sendiri, tetapi merupakan produk sampingan dari penambangan nikel, besi, arsenik, tembaga, mangan, dan perak. Sebuah proses yang kompleks diperlukan untuk mengekstrak dan mengisolasi kobalt dari mineral ini.

Referensi

  1. Wikipedia. (2019). Kobalt. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
  2. A. Owen dan D. Madoc Jone. (1954). Pengaruh Ukuran Butir pada Struktur Kristal Cobalt. Prok. Phys.Soc.B 67 456.doi.org/10.1088/0370-1301/67/6/302
  3. Víctor A. de la Peña O′Shea, Pilar Ramírez de la Piscina, Narcis Homs, Guillem Aromí, dan José LG Fierro. (2009). Pengembangan Hexagonal Closed-Packed Cobalt Nanopartikel Stabil pada Suhu Tinggi. Kimia Bahan 21 (23), 5637-5643. DOI: 10.1021 / cm900845h.
  4. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (02 Februari 2019). Fakta kobalt dan sifat fisik. PikiranCo. Dipulihkan dari: thoughtco.com
  5. Redaktur Encyclopaedia Britannica. (8 Juni 2019). Kobalt. Encyclopædia Britannica. Dipulihkan dari: britannica.com
  6. Lihat kem (2008). Kobalt. Dipulihkan dari: lookchem.com
  7. bebek. (2019). Unsur untuk anak-anak: kobalt. Dipulihkan dari: ducksters.com

Disprosium: struktur, sifat, perolehan, kegunaan
Fukosa: ciri-ciri, struktur, fungsi
Kegunaan Keton — contoh, rumus, sifat, tata nama
Entalpi larutan: cara menghitung, kegunaan, dan latihan