Kobalt

scheikundig element met symbool Co en atoomnummer 27

Kobalt is een scheikundig element met symbool Co en atoomnummer 27. Het is een zilverkleurig overgangsmetaal.

Kobalt / Cobaltum
118
1H2Periodiek systeem 1314151617He
2LiBeBCNOFNe
3NaMg3456789101112AlSiPSClAr
4KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr
5RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe
6CsBaHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn
7FrRa↓↓RfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg
 
LanthanidenLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu
ActinidenAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr
Kobalt / Cobaltum
Algemeen
NaamKobalt / Cobaltum
SymboolCo
Atoomnummer27
GroepPlatinagroep
PeriodePeriode 4
BlokD-blok
ReeksOvergangsmetalen
KleurZilverkleurig
Chemische eigenschappen
Atoommassa (u)58,933
Elektronenconfiguratie[Ar]3d7 4s2
Oxidatietoestanden+2, +3
Elektronegativiteit (Pauling)1,88
Atoomstraal (pm)125
1e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1)760,41
2e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1)1648,27
3e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1)3232,28
Fysische eigenschappen
Dichtheid (kg·m−3)8900
Hardheid (Mohs)5,0
Smeltpunt (K)1768
Kookpunt (K)3373
AggregatietoestandVast
Smeltwarmte (kJ·mol−1)16,19
Verdampingswarmte (kJ·mol−1)376,50
KristalstructuurHex
Molair volume (m3·mol−1)6,61·10−6
Geluidssnelheid (m·s−1)4720
Specifieke warmte (J·kg−1·K−1)420
Elektrische weerstandΩ·cm)6,24
Warmtegeleiding (W·m−1·K−1)100
SI-eenheden en standaardtemperatuur en -druk worden gebruikt,
tenzij anders aangegeven
Portaal  Portaalicoon  Scheikunde

Geschiedenis

Ontdekking

Door de Egyptenaren, Grieken en Romeinen werden kobaltverbindingen gebruikt voor het kleuren van glas. In Perzië werd een ketting gevonden met door kobaltverbindingen gekleurde blauwe glaskralen uit ongeveer 2250 v.Chr. De Chinezen gebruikten in de tijd van de Tang- en Ming-dynastie kobaltverbindingen voor het kleuren van porselein.

Het element zelf werd omstreeks 1730 ontdekt door Georg Brandt tijdens het onderzoeken van mineralen. Deze Zweedse wetenschapper was toen in staat om aan te tonen dat kobalt zorgde voor de blauwe kleur en niet – zoals eerder aangenomen – bismut.

Naam

Het woord kobalt komt van het Duitse kobold (kabouter). Kobalterts werd vaak verward met ertsen van de metalen die men wilde delven, waardoor de teleurstelling groot was als men het ongewenste kobalt verkreeg. Kobalt trekt het giftige arseen aan en joeg daarom angst aan bij de mijnwerkers. Men geloofde dus dat kobolden uit kwaadaardigheid dit metaal in de mijnen legden.

Voorkomen

Samen met nikkel en ijzer wordt het vaak in grote hoeveelheden aangetroffen in meteorieten. Het komt ook voor in het menselijk lichaam als bestanddeel van vitamine B12, in het lichaam van een volwassene komt 1 à 2 gram kobalt voor.

In de aardkorst komt kobalt voor als cobaltiet, erythriet, skutterudiet en andere mineralen.

Eigenschappen

Het zilverkleurige kobalt is ferromagnetisch.[1]

Isotopen

Stabielste isotopen
IsoRA (%)HalveringstijdVVVE (MeV)VP
56Cosyn77,23 dβ+4,56656Fe
57Cosyn271,74 dEV0,83657Fe
58Cosyn70,86 dβ+2,30758Fe
59Co100stabiel met 32 neutronen
60Cosyn1925,1 dβ2,82460Ni

In de natuur komt één stabiele isotoop (kobalt-59) voor en een groot aantal (ruim 20) radioactieve, waarvan kobalt-60 de langste halveringstijd heeft. Het vervallen van kobalt-60 naar het stabiele nikkel-60 is de belangrijkste reden om een kerncentrale na uitgebruikname zo'n 20 tot 150 jaar te laten 'afkoelen' alvorens te beginnen met de ontmanteling.

Kobaltzouten

Kobalt komt voor in verbinding met zuurresten, om zo kobaltzouten te vormen:

Toepassingen

Kobalt wordt in een hele reeks industriële processen gebruikt:

Verder wordt de isotoop kobalt-60 toegepast bij radiotherapie en de bestraling van voedsel, medische artikelen, verpakkingsmateriaal voor de voedingsmiddelenindustrie, cosmetica, stekpotten voor tuinders en zo nog vele producten.

Als schuimstabilisator voor het schuim van bier werden kobaltzouten (kobalt(II)chloride of -sulfaat) gebruikt. De stabiliserende werking van kobalt op de schuimkraag van bier werd in 1957 in Kopenhagen ontdekt en door de Denen gepatenteerd.[3]Sommige bierfabrikanten voegden te veel kobaltverbindingen aan het bier toe om steviger schuim te verkrijgen, maar dit procedé werd gestopt toen bleek dat kobalt slechter voor de lever was dan alcohol.[3][4]

Net als in de oudheid wordt kobalt(II)oxide, beter bekend onder de triviale naam kobaltblauw, gebruikt als pigment voor glas en porselein.

Economische betekenis

Reserves

De grootste hoeveelheid kobalterts worden gedolven in de Democratische Republiek Congo. Politieke instabiliteit in dit land is van invloed op de prijs van kobalt. Andere landen waarin kobalterts wordt gedolven, zijn Turkije, China, Zambia, Rusland en Australië. Vroeger werd het erts in Europa gedolven, vooral in Saksen. Kobaltreserves in de wereld worden door de Amerikaanse regering geschat op ruim 7 miljoen ton (2017).[2]

Productie

Met uitzondering van de productie in Marokko en artisanaal gedolven kobalt in de Democratische Republiek Congo wordt het meeste kobalt gedolven als bijproduct van koper of nikkel.

De belangrijkste productielanden van kobalterts, met hun reserves (cijfers in ton kobalt)[2]

LandProductie 2016Productie 2017[5]Reserves
Australië550050001.200.000
Canada42504300250.000
Democratische Republiek Congo64000640003.500.000
Cuba42004200500.000
Filipijnen41004000280.000
Madagaskar38003900150.000
Nieuw-Caledonië33902900
Papoea-Nieuw-Guinea2190320051.000
Rusland55005600250.000
Verenigde Staten69065023.000
Zambia30002900270.000
Zuid-Afrika2300250029.000
Andere landen76005900560.000
Totaal (afgerond)111.000110.0007.100.000

Het ruwe kobalterts moet daarna nog industrieel geraffineerd worden. China was in 2017 's werelds grootste producent van geraffineerd kobalt, hoofdzakelijk uit erts, geïmporteerd uit Congo (Kinshasa). China was ook de grootste verwerker van kobalt, met bijna 80% van het verbruik in de batterijenindustrie.[2]

Per eind 2019 legt Glencore de productie stil bij de grootste kobaltmijn ter wereld in Congo.[6][7] Glencore geeft als redenen de lagere prijs van kobalt, sinds het begin van 2019 is de marktprijs met 40% gedaald. Verder zijn er nieuwe belastingregels in Congo waardoor buitenlandse mijnbouwbedrijven fors meer belasting moeten afdragen. Glencore zegt dat de Mutanda-mijn daardoor niet meer rendabel is. De mijn produceerde in 2018 zo'n 27.000 ton kobalt, dat is ongeveer een vijfde van de globale productie.[6] Glencore blijft de mijn onderhouden en later kan de productie weer herstart worden.[6][7]

Wereldmarkt

De prijs van kobalt op de wereldmarkt is aan sterke schommelingen onderhevig. De contante prijs (spot price, in tegenstelling tot termijnverkoop) kende een piek tot boven de 80.000 dollar per ton kobalt in 2008, met een terugval tot beneden de US$ 30.000 in 2015. Sedert vorig jaar zit de prijs opnieuw in de lift, vanwege de vraag naar batterijen voor elektrische auto’s.[8]

Prijsontwikkeling

in US$/ton
JaarPrijs
2000-200429.608
2005-200953.175
2010-201435.397
201529.630
201626.477
201758.642
2018[9]82.519
2019[9]37.368
2020[9]*35.274

* onvolledig jaar

Toxicologie en veiligheid

In poedervorm is kobalt brandbaar. Op een paar uitzonderingen na zijn kobaltverbindingen matig giftig. Kobalt-60 is een krachtige γ-straler en kan daardoor kankerverwekkend zijn. Kobaltchloride kan allergische reacties veroorzaken (kobaltallergie).

Leó Szilárd opperde in februari 1950 voor het eerst in het openbaar, in waarschuwende zin, de mogelijkheid van een kobaltbom. Een kernwapen met een mantel van kobalt dat een zeer sterke en langdurige radioactieve besmetting van de grond met het door bestraling tijdens de detonatie ontstaan kobalt-60 op zou leveren. Als het zich over de hele wereld zou verspreiden zou, ondanks dat dit enige tijd duurt, door de halveringstijd van ruim vijf jaar de hele wereld radioactief besmet kunnen worden. Een dergelijke bom wordt een "doomsday device" genoemd.

Fair Cobalt Alliance

In Congo (DRC) wordt een deel van de kobaltontginning uitgevoerd in artisanale mijnen (creuseurs), vaak met inzet van kinderarbeid en zonder voldoende bescherming van welke aard ook.[10] Hun kobalt wordt dan via tussenpersonen doorverkocht aan internationale handelaars. Om het hele proces eerlijker en transparanter te laten verlopen, werd in 2018 de Fair Cobalt Alliance opgericht, onder impuls van Fairphone en Signify. Mede onder druk van Apple Inc. trad al spoedig het Chinese Huayou Cobalt toe, en in augustus 2020 zelfs Glencore, waar het Belgische Umicore en ook Tesla mee samenwerkt.[11]

Externe links

Mediabestanden die bij dit onderwerp horen, zijn te vinden op de pagina Cobalt op Wikimedia Commons.