Kobolt

metalliskt grundämne

Kobolt är ett hårt, silvergrått, metalliskt grundämne med kemiskt tecken Co. Kobolt är ferromagnetiskt med en curietemperatur på 1 388 K (1 115 °C).

Kobolt
Nummer
27
Tecken
Co
Grupp
9
Period
4
Block
d

Co

Rh
JärnKoboltNickel
[Ar] 3d7 4s2
27Co

Elektrolytiskt raffinerat kobolt.
Elektrolytiskt raffinerat kobolt.
Emissionsspektrum
Emissionsspektrum
Generella egenskaper
Relativ atommassa58,933194(3)[1] u
UtseendeHård glänsande grå metall
Fysikaliska egenskaper
Densitet vid r.t.8,90 g/cm3
– flytande, vid smältpunkten8,86 g/cm3
AggregationstillståndFast
Smältpunkt1 768 K (1 495 °C)
Kokpunkt3 200 K (2 927 °C)
Molvolym6,67 × 10−6 /mol
Smältvärme17,2[2] kJ/mol
Ångbildningsvärme390[3] kJ/mol
Specifik värmekapacitet421[4] J/(kg × K)
Molär värmekapacitet24,81 J/(mol × K)
Ångtryck
Tr. (Pa)1101001 k10 k100 k
Te. (K)1 7901 9602 1652 4232 7553 198
Atomära egenskaper
Atomradie135 (152) pm
Kovalent radieLow-spin: 126 ± 3 pm
High-spin: 150 ± 7 pm
Elektronaffinitet63,7 kJ/mol
JonisationspotentialFörsta: 760,4 kJ/mol
Andra: 1 648 kJ/mol
Tredje: 3 232 kJ/mol
Fjärde: 4 950 kJ/mol
(Lista)
Arbetsfunktion5[5] eV
Elektronkonfiguration
Elektronkonfiguration[Ar] 3d7 4s2
e per skal2, 8, 15, 2
Kemiska egenskaper
Oxidationstillstånd−3, −1, +1, +2, +3, +4, +5[6]
Oxider (basicitet)(amfoterisk)
Elektronegativitet1,88 (Paulingskalan)
1,84 (Allenskalan)
Normalpotential−0,28 V (Co2+ + 2 e → Co)
Diverse
KristallstrukturHexagonal tätpackad (hcp)
Kristallstruktur
Ljudhastighet4720 m/s
Termisk expansion13 µm/(m × K) (25 °C)
Värmeledningsförmåga100 W/(m × K)
Elektrisk konduktivitet16,7 × 106 A/(V × m)
Elektrisk resistivitet62,4 × m (20 °C)
MagnetismFerromagnetisk
Youngs modul209 GPa
Skjuvmodul75 GPa
Kompressionsmodul180 GPa
Poissons konstant0,31
Mohs hårdhet5
Vickers hårdhet1043 MPa
Brinells hårdhet470–3000 MPa
Identifikation
CAS-nummer7440-48-4
Pubchem104730
RTECS-nummerGF8750000
Historia
NamnursprungFrån tyska Kobold, ”goblin”.[7][8]
UpptäcktGeorg Brandt (1732)
Stabilaste isotoper
Huvudartikel: Koboltisotoper
NuklidNFt1/2STSE (MeV)SP
56Co{syn.}77,27 aε4,56656Fe
57Co{syn.}271,79 dε0,83657Fe
58Co{syn.}70,86 dε2,30758Fe
59Co100 %
Stabil
60Co{syn.}5,2714 aβ2,82460Ni
Säkerhetsinformation
Säkerhetsdatablad: Sigma-Aldrich
Globalt harmoniserat system för klassifikation och märkning av kemikalier
GHS-märkning enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP)
08 – Hälsofarlig
Hälsofarlig
H-fraserH334, H317, H413
P-fraserP261, P280, P342+311
EU-märkning av farliga ämnen
EU-märkning enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP)
Hälsovådlig
Hälsovådlig
(Xn)
R-fraserR42/43, R53
S-fraserS(2), S22, S24, S37, S61
NFPA 704

0
2
3
SI-enheter och STP används om inget annat anges.

Historia

Det tyska namnet Kobalt användes under medeltiden för vissa malmer som inte gav metaller, utan endast giftiga ångor vid reduktion. De ansågs vara förtrollade av bergtroll, så kallade kobolder,[9] ett väsen man förr trodde bodde i underjorden och kunde påverka malmen i gruvor.[10]

Den svenske kemisten Georg Brandt isolerade kobolt på 1730-talet och visade att det är kobolt som ger den blå färgen i smalt, det pigment som länge använts bland annat för att blåfärga glas och glasyr. Tidigare trodde man att det kom från vismut.

Toxicitet

Det är ovanligt med koboltförgiftningar, men förekommer vid exponering av högre doser. Flera system i kroppen kan då påverkas, däribland hjärta och lungor.[11] Kobolt kan även vara cancerframkallande vid hög exponering.[12][13]

Användningsområden

Metallindustri

Kobolt förekommer i olika legeringar för att ge ökad brottstyrka, motstånd mot syreangrepp eller av dess magnetiska egenskaper. En vanlig legering är magnetiska alnico som bland annat används till magnet för mikrofoner och högtalare.

Kobolt används ofta i litiumjonbatterier, uppladdningsbara batterier där litiumkoboltoxid är vanligt som aktivt material i den positiva polen.[14] Inte minst den ökande tillverkningen av elbilar bidrar till en allt större efterfrågan på kobolt, och billigare alternativ söks.[15][16]

Hårdmetall

Kobolt är det vanligast förekommande ämnet att användas som bindefas, då det tillsammans med volframkarbid bildar hårdmetall.[17][18]

Strålkälla

Isotopen kobolt-60 är en kraftig strålkälla (gammastrålning) som kan användas för cancerbehandling, sterilisering av sjukhusutrustning och livsmedel, materialprovning med mera. Denna isotop kan framställas genom att bestråla "normalt" stabilt kobolt-59 med neutroner. Traditionellt har detta skett i forskningsreaktorer, men på grund av en åldrande flotta av dessa har det på senare tid (2010) även börjat utföras som en sidoprocess i kraftproducerande reaktorer.[19] Särskilda behållare med kobolt-59 förs in i härden, och kan efter en viss tid tas ut och tömmas på omvandlat kobolt-60.

Oönskad förekomst i kärnkraftverk

Processen att stabilt kobolt-59 omvandlas till radioaktivt kobolt-60 sker även oönskat i kärnkraftverk, då fragment av kobolthaltiga komponenter (till exempel ventilers glidytor) kan nötas av eller kemiskt lösas ut och följa med in i reaktorn. Framförallt för kokvattenreaktorer (BWR) har detta visat sig kunna bli en dominerande källa till stråldoser till personal, och stora ansträngningar har gjorts för att hitta ersättningsmaterial med lägre halter av kobolt, samt att anpassa kemi-parametrar i processen för att minska upplösning och transport av kobolt.[20]

Halveringstiden för kobolt-60 är cirka 5 år, vilket gör att stråldosen redan efter några decennier minskat till bråkdelar av den ursprungliga och ger helt försumbara dosbidrag i längre tidsperspektiv.

Färgpigment

Kobolt används i flera pigment, däribland koboltblått. Fram till 1900-talet var kobolts största användningsområde framställning av smalt, ett blått pigment för såväl målningsfärger som för glas och keramik.[21]

Vitamin B12

Vitaminet B12 har fått sitt namn kobalamin efter kobolt som utgör en central atom i dess sammansättning.[10] Vitamin B12 är nödvändigt för kroppens produktion av röda blodkroppar och bildandet av myelin som bidrar till nervsystemets funktion.

Kärnvapen

Teoretiskt kan kobolt tillsättas kärnvapen för att utöka den radioaktiva verkan. I en sådan så kallad koboltbomb utsätts kobolt vid detonation för strålning som gör det radioaktivt med lång halveringstid.

Förekomst

Kobolt förekommer i mineralen koboltglans, smaltit och erytrit.

Kobolt i Sverige

Tidigare har kobolt brutits i Los koboltgruva i Hälsingland och Vena koboltgruvor i Närke.[22]Andra platser för brytning av koboltmineral var Gladhammar, Tunaberg, Håkansboda (i Västmanland) och Riddarhyttan.[23]

Möjliga nya förekomster finns i Ahmavuoma, som ligger mellan Lannavaara och Lainio, nära Vittangi[24][25] och i Oviken i Bergs kommun.[26]

Se även

Källor