கோபால்ட்டு
கோபால்ட்டு (cobalt; /ˈkoʊbɒlt/ KOH-bolt அல்லது /ˈkoʊbɔːlt/ KOH-bawlt)[3] என்பது குறியீடு Co என்பதையும் அணுவெண் 27 -இனையும் கொண்ட மூலகமாகும். இது இயற்கையில் வேதியியல் இணைந்த வடிவத்தில் மட்டுமே கிடைக்கிறது. கோபால்ட்டு பூமியில் மிக அரிதாகக் கிடைக்கக் கூடிய ஒரு தனிமம் ஆகும். எரிகற்களில் கோபால்ட்டின் சேர்மானம் அதிகமுள்ளது, பொதுவாக ஆர்செனிக். கந்தகம், செம்பு, பிஸ்மத் போன்ற தனிமங்களோடு கோபால்ட் சேர்ந்து காணப்படும். பூமியின் புறவோட்டில் இதன் செழிப்பு 0.003 % மட்டுமே உள்ளது. ஜெர்மன் மொழியில் 'கோபால்ட்-kobold' என்றால் தீங்கிழைக்கும் ஒரு கெட்ட ஆவி என்று பொருள். கோபால்ட்டுச் சுரங்கங்களில் நேரும் விபத்துகளுக்கு இக்கெட்ட ஆவியே காரணம் என்று முன்னோர்கள் நம்பியதால் இப்பெயர் நிலைபெற்றது.
| கோபால்ட்டு | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
27Co | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| தோற்றம் | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
கடினமான பளபளக்கும் சாம்பல் நிற மாழை | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| பொதுப் பண்புகள் | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| பெயர், குறியீடு, எண் | கோபால்ட்டு, Co, 27 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| உச்சரிப்பு | /ˈkoʊbɒlt/ KOH-bolt[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| தனிம வகை | பிறழ்வரிசை மாழை | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| நெடுங்குழு, கிடை வரிசை, குழு | 9, 4, d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| நியம அணு நிறை (அணுத்திணிவு) | 58.933195(5) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| இலத்திரன் அமைப்பு | [Ar] 4s2 3d7 2, 8, 15, 2  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| இயற்பியற் பண்புகள் | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| நிறம் | உலோக சாம்பல் | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| நிலை | திண்மம் | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| அடர்த்தி (அ.வெ.நிக்கு அருகில்) | 8.90 g·cm−3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| திரவத்தின் அடர்த்தி உ.நி.யில் | 7.75 g·cm−3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| உருகுநிலை | 1768 K, 1495 °C, 2723 °F | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| கொதிநிலை | 3200 K, 2927 °C, 5301 °F | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| உருகலின் வெப்ப ஆற்றல் | 16.06 கி.யூல்·மோல்−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| வளிமமாக்கலின் வெப்ப ஆற்றல் | 377 கி.யூல்·மோல்−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| வெப்பக் கொண்மை | 24.81 யூல்.மோல்−1·K−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ஆவி அழுத்தம் | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| அணுப் பண்புகள் | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ஒக்சியேற்ற நிலைகள் | 5, 4, 3, 2, 1, -1[2] (ஈரியல்பு ஒக்சைட்டு) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| மின்னெதிர்த்தன்மை | 1.88 (பாலிங் அளவையில்) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| மின்மமாக்கும் ஆற்றல் (மேலும்) | 1வது: 760.4 kJ·mol−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2வது: 1648 kJ·mol−1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3வது: 3232 kJ·mol−1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| அணு ஆரம் | 125 பிமீ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| பங்கீட்டு ஆரை | 126±3 (low spin), 150±7 (high spin) pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| பிற பண்புகள் | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| படிக அமைப்பு | அறுகோண பட்டகம் | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| காந்த சீரமைவு | இரும்புக்காந்தம் | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| மின்கடத்துதிறன் | (20 °C) 62.4 nΩ·m | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| வெப்ப கடத்துத் திறன் | 100 W·m−1·K−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| வெப்ப விரிவு | (25 °C) 13.0 µm·m−1·K−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ஒலியின் வேகம் (மெல்லிய கம்பி) | (20 °C) 4720 மீ.செ−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| யங் தகைமை | 209 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| நழுவு தகைமை | 75 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| பரும தகைமை | 180 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| பாய்சான் விகிதம் | 0.31 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| மோவின் கெட்டிமை (Mohs hardness) | 5.0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| விக்கெர் கெட்டிமை | 1043 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| பிரிநெல் கெட்டிமை | 700 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS எண் | 7440-48-4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| மிக உறுதியான ஓரிடத்தான்கள் (சமதானிகள்) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| முதன்மைக் கட்டுரை: கோபால்ட்டு இன் ஓரிடத்தான் | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1735 ல் ஸ்வீடன் நாட்டு வேதியியலார் கியார்கு பிராண்ட்டு (Georg Brandt) என்பவர் கோபால்ட் தாதுவைப் பகுப்பாய்வு செய்து கோபால்ட்டைத் தனியே பிரித்தெடுத்தார். கோபால்ட்டும் நிக்கலும் இயற்கையில் இணைந்தே காணப்படுகின்றன. இவற்றைத் தனித்துப் பிரிக்கும் ஒரு வழிமுறையை 1834 -இல் சார்லஸ் ஆஸ்கின் என்பவர் கண்டுபிடித்தார். குளோரின் ஊட்டப்பட்ட சுண்ணாம்பு நீரில், நிக்கல் மற்றும் கோபால்ட் ஆக்சைடுகள் இரண்டுமே சேர்ந்து வீழ்படிவாகின்றன. இதில் பாதியளவு நீர்மத்தை எடுத்துக் கொண்டால் கோபால்ட் ஆக்சைடு மட்டுமே வீழ்படிவாகின்றது. போதிய கரைப்பான் இல்லாததால் நிக்கல் அப்படியே கரைசலில் தங்கி விடுகின்றது. வேதியியல் வினையால் ஒத்த இரு தனிமங்களைப் பிரித்தெடுக்க இவ் வழிமுறையையே இன்றைக்கும் பின்பற்றுகின்றார்கள்.
உற்பத்தி
கோபால்ட்டைட்டு, எரித்திரைட்டு, கிளௌக்கோடாட்டு, சுக்குட்டெருடைட்டு என்பன கோபால்ட்டின் முக்கிய தாதுக்கள் ஆகும். இயற்கையில் கோபால்ட் தனித்துக் கிடைப்பதில்லை. இந்த தாதுக்கள் எப்போதும் இரும்பு, நிக்கல், செம்பு, வெள்ளி போன்ற தனிமங்களுடன் கலந்தே கிடைக்கின்றன. எனவே பெரும்பாலான கோபால்ட்டு மேற்கண்ட தனிமங்களை தயாரிக்கும் போது உருவாகும் கோபால்ட்டு உடன் விளைபொருட்களை ஒடுக்க வினைக்கு உட்படுத்தி தயாரிக்கப்படுகின்றன [4][5].
கோபால்ட்டு பொதுவாக ஒரு உடன் விளை பொருளாகவே தயாரிக்கப்பட்டு உற்பத்தி செய்யப்படுவதால், சந்தைக்கு கோபால்ட்டு வழங்கல் என்பது செப்பு மற்றும் நிக்கல் சுரங்கத்தின் பொருளாதார சாத்தியக்கூறைப் பொறுத்து அமைகிறது. கோபால்ட்டின் தேவை கோரிக்கை ஆண்டுக்காண்டு உயரும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது [6].
கோபால்ட்டின் செறிவு மற்றும் பயன்படுத்தப்படும் தாதுவின் சரியான இயைபு ஆகியவற்றைப் பொறுத்து தாமிரம் மற்றும் நிக்கல் ஆகியவற்றிலிருந்து கோபால்ட்டைப் பிரிக்க பல்வேறு முறைகள் உள்ளன. தாது நுரைமிதப்பு முறையினால் அடர்ப்பிக்கப்பட்டு நன்கு தூளாக்கப்படுகிறது. இதனை காற்றில் வறுக்கும் போது தாதுவில் இருக்கும் கந்தகம், ஆர்சனிக் போன்றவை ஆவியாதல் மூலமாக நீங்குகின்றன. வறுக்கப்பட்ட தாதுவுடன் சுண்ணாம்புக் கல், மணல் ஆகியன கலக்கப்பட்டு ஒரு சிறிய ஊது உலையில் உருக்கப்படுகின்றன. தாதுவுடன் கலந்திருந்த இரும்பு, பெரசு சிலிக்கேட்டாக மாறி நீக்கப்படுகிறது. மீதமுள்ள உலோகங்கள் இரண்டு அடுக்குகளாக மிதக்கின்றன. மேல் அடுக்கில் இரும்பு, கோபால்ட்டு, நிக்கல், தாமிரம் உலோகங்கள் ஆர்சனேட்டுகளாக உள்ளன. கீழடுக்கில் வெள்ளி உள்ளது.
கோபால்ட்டு உள்ள மேல் அடுக்குடன் சோடியம் குளோரைடு சேர்க்கப்பட்டு எதிர்மின் உலையில் வறுக்கப்படுகிறது. கந்தகம் மற்றும் ஆர்சனிக் போன்றவை நீங்குகின்றன. உலோகங்கள் அவற்றின் குளோரைடுகளாக மாற்றப்படுகின்றன.
வறுக்கப்பட்ட தாதுவை நீரிலிட்டு சாறு எடுத்து அதனுடன் சோடியம் கார்பனேட்டைச் சேர்க்க வேண்டும். தாமிரம் கார்பனேட்டு உப்பாக வீழ்படிவாகி நீக்கப்படுகிறது. கரைசலில் கோபால்ட்டு மற்றும் நிக்கல் குளோரைடுகள் மட்டுமே எஞ்சியிருக்கும்.
இக்கரைசலில் சுண்ணாம்பு மற்றும் சலவைத்தூள் சேர்க்கும் போது கோபால்ட்டு ஐதராக்சைடாக மாற்றப்படுகிறது. நிக்கல் கரைசலில் எஞ்சி நிற்கும். இதை வடிகட்டி உயர் வெப்பநிலைக்கு சூடுபடுத்தினால் கோபால்ட்டு ஆக்சைடு உருவாகிறது.
கோபால்ட்டு ஆக்சைடை அலுமினோ வெப்ப ஒடுக்கமுறைக்கு உட்படுத்தினால் கோபால்ட்டு தனித்துக் கிடைக்கிறது.
கோபால்ட்டு மின்னாற்பகுப்பு முறையில் தூய்மை செய்யப்படுகிறது. தூய கோபால்ட் நாடாவை எதிர்மின் முனையாகவும், மாசு நீக்கப்படாத கோபால்ட்டை நேர்மின் முனையாகவும் வைத்து கோபால்ட்டு அமோனியம் சல்பேட்டுக் கரைசல் மின்பகுளியாக செயல்பட கரைசல் வழியாக மின்சாரம் செலுத்தப்படுகிறது. நேர்மின் முனையில் உள்ள உலோகம் மெல்ல மெல்ல கரைந்து எதிர்மின் முனையில் படிந்து சேகரமாகிறது.
கோபால்ட்டு உலோகத்தின் உலக சேமிப்பு இருப்பு 7,100,000 மெட்ரிக் டன்கள் என மதிப்பீடு செய்து அமெரிக்க நில அளவையியல் நிறுவனம் தெரிவிக்கிறது [7]. உலக கோபால்ட்டு உற்பத்தி அளவில் 63 சதவீதம் கோபால்ட்டை காங்கோ சனநாயகக் குடியரசு தயாரிக்கிறது. சுரங்கத் தயாரிப்பாளர்களால் திட்டமிடப்பட்ட முறையான விரிவாக்கங்கள் மேற்கொள்ளப்பட்டால் கோபால்ட்டு சந்தையில் காங்கோ குடியரசின் பங்கு 2025 ஆம் ஆண்டில் 73% ஆக உயரும். ஆனால் 2017 ஆம் ஆண்டு நிலவரப்படி ஒப்பிட்டால் 2030 க்குள் உலகளாவிய தேவை 47 மடங்கு அதிகமாக இருக்கலாம் எனக் கணக்கிடப்படுகிறது. 2002 ஆம் ஆண்டில் காங்கோ சுரங்கங்களில் ஏற்படுத்திய புதிய மாற்றங்களால் காங்கோ நாட்டின் செம்பு மற்றும் கோபால்ட்டு திட்டங்களில் முதலீடுகள் அதிகரித்து உற்பத்தி பெருக திட்டமிடப்பட்டுள்ளது.
பண்புகள்
தூய கோபால்ட் பிரகாசமான நீலங்கலந்த வெண்மையுடன் கூடிய பளபளப்பானது. இதன் வேதிக் குறியீடு Co ஆகும். இதன் அணுஎண் 27, அணு நிறை 58.93 அடர்த்தி 8900 கிகி/கமீ. உருகுநிலையும், கொதிலையும் முறையே 1765 K,3173 K ஆகும். கண்ணாடியோடு சிறிதளவு கோபால்ட் சேர்க்கும் போது கண்ணாடி இளம் நீல நிறம் பெறுகின்றது. இதைக் கோபால்ட் கண்ணாடி என்றே அழைப்பர். கோபால்ட் கூட்டுப் பொருட்கள் இன்றைக்கு வர்ணங்களின் உற்பத்தி வழிமுறைகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றது.காந்த முடுக்க எண் 1.6-1.7 போர் மேக்னெட்டான் ஆகும். இதனை வெப்பப்படுத்தினாலும் கூட ஹைட்ரஜன் வாயு (H2) மற்றும் நைட்ரஜன் வாயுடன் (N2)வினைபுரிவது இல்லை ஆனால் இது ஆக்சிசனுடன் வினைபுரிகிறது. சாதாரண வெப்பநிலையில் அது கனிம அமிலங்களுடன் ஈரப்பதம் மிகுந்த சூழ்நிலையில் மிகவும் மெதுவாக வினைபுரிகிறது.
பயன்கள்
1 முதல் 12 % கோபால்ட் கலந்துள்ள எஃகு அரிமானத் திற்கு எதிரான தடையையும், உயர் வெப்ப நிலையில் வலிமையையும் கொண்டுள்ளது. கோபால்ட், குரோமியம், டங்க்ஸ்டன், மாலிப்பிடினம், இரும்பு இவை ஒன்றறக் கலந்த இத்தகைய பண்புடைய கலப்பு உலோகமான ஸ்டெல்லைட் (Stellite) (விண்மீன் என்ற பொருள் தரும் ஸ்டெல்லா என்ற இலத்தீன் மொழிச் சொல்லிலிருந்து உருவாக்கப்பட்டது) உயர் வேகத் தமரூசி(துளையிடும் தண்டு-drilling bit) சக்கர இரம்பங்கள், வெட்டுங் கருவிகள் போன்றவற்றைத் தயாரிக்கப் பயன்படுகின்றது. உயர் வெப்பத்தைத் தாங்கவல்ல இக்கலப்பு உலோகம் விமான இயந்திரங்கள், சுழலியின் தகடுகள், உயரழுத்தக் கொதிகலன்கள், விரைவான வேகத்தில் தொடந்து இயங்கும் இயந்திரப் பாகங்கள் போன்றவற்றின் பயன்படும் காலத்தை அதிகரிக்கின்றது.
மின்சாரக் கார்களில் பயன்படுத்தப்படும் இலித்தியம் அயான் மின்கலங்களிலும் கோபால்ட்டு ஒரு இன்றியமையாத பொருளாக உள்ளது.
கோபால்ட்டும் குரோமியமும் சேர்ந்த ஒரு வகைக் கலப்பு உலோகம் பல்லிடுக்குகளை அடைக்கப் பயன்படுகின்றது. இது தங்கத்திற்கு இணையான தோற்றமும் கூடுதல் வலிமையும் கொண்டது. கோபால்ட் விலை மதிப்பு மிக்க பிளாட்டினத்திற்கு ஒரு மாற்றுப் பொருளாகும்.
இரும்பு, கோபால்ட், நிக்கல் இவை மூன்று மட்டும் பெரோ காந்தப் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன.[8] இவற்றுள் கோபால்ட்டின் உயரளவு கியூரி வெப்பநிலை(Curie Temperature) 1115 °C ஆகும்.[9] ஒரு கியூரி வெப்ப நிலை என்பது எந்த உயர் வெப்ப நிலையில் அது தன் காந்த்தத் தன்மையை இழக்கின்றதோ அவ் வெப்ப நிலையாகும். நிக்கலுக்கு இவ்வுயர் வெப்பநிலை 630 K, இரும்புக்கு 1040 K, கோபால்ட்டுக்கு 1400K ஆகும். கோபால்ட் மிக அதிகமாக அகக் காந்தப் புலத்தை(internal field)பெற்றிருப்பதே இதற்குக் காரணமாகும்.[10][11][12] அகக் காந்தப் புலம் திண்மத்தின் உள்ளே உள்ள காந்த அணுக்களை ஒருமுனைப் படுத்த காந்தத் தன்மை கொண்ட வட்டாரங்கள்(domains) தோன்றுகின்றன. இதனால் கோபால்ட்டை மிக எளிதாகக் காந்தமாக்கம் செய்ய செய்ய முடிவதோடு, அதன் காந்தத் தன்மையை உயர் வெப்ப நிலையிலும் கூட வலிமை மிக்க நிலைக்காந்தங்களை உருவாக்க 'அல்நிகோ' என்ற கோபால்ட் கலப்பு உலோகம் பயன்படுகிறது.
கோபால்ட் -60 ஒரு கதிரியக்க அணு எண்மமாகும் (Isotope ).இது மின்னூட்டமற்ற காமாக் கதிரை உமிழ்ந்து 5.26 ஆண்டுகள் என்ற அரை வாழ்வுக் காலத்தில் பாதியாகக் குறைகின்றது.[13] .இது புற்று நோய்ச் சிகிச்சை முறையில் பயன்தருகின்றது. அழிவாக்க மற்ற சோதனை முறையில் (Non -destructive testing) கோபால்ட்-60 பயன்படுகின்றது. உற்பத்திப் பொருட்களைச் சிறிதும் சிதைக்காமல் அப்படியே வைத்துக் கொண்டு அவற்றின் தகுதிப்பாட்டை அறியும் முறையே அழிவாக்க மற்ற சோதனை முறையாகும். விரைவில் கெட்டுப் போய்விடக் கூடிய உணவுப் பண்டங்களைப் பாதுகாத்து ஓரளவு நீண்ட காலத்திற்குச் சேமித்து வைக்கும் முறையிலும் கோபால்ட் -60 ன் கதிர் வீச்சு பயன்தருகின்றது. கோபால்ட் -60 ஒரு தடங்காட்டியாகப் பயன்படுத்தி நீண்ட நெடிய குழாய்களில் ஏற்படும் கசிவு போன்ற குறைபாடுகளை இனமறிந்து கொள்கின்றனர். வைரங்களுக்குச் செயற்கை நிறமூட்ட கோபால்ட் -60 பயன்படுகின்றது. இதன் மூலம் வெண்ணிற வைரங்களை நீலங் கலந்த பச்சை நிறமூட்ட முடியும் .
மின்னல் என்பது இரு மேகங்களுக்கிடையே அல்லது மேகத்திற்கும் பூமிக்கும் இடையே ஏற்படும் மின்னிறக்கமாகும். அப்போது வெளிப்படும் அளவற்ற ஆற்றல் பெரும்பாலும் பயனுக்கு எட்டுவதில்லை. கோபால்ட் -60 மூலம் இதைச் செய்ய முடியும் என்று செய்து காட்டியிருக்கின்றார்கள். இடி தாங்கியின் முனையில் சிறிதளவு கோபால்ட்-60 யை இட்டு வைத்தால் அதிலிருந்து வெளிப்படும் காமாக் கதிர் அதன் அருகாமையிலுள்ள காற்று வெளியை அயனியாக்கத்திற்கு உட்படுத்தி விடும். இதனால் மின்னிறக்கம் ஏற்படும் போது ஊடகத்தின் மின்தடை குறைவு காரணமாக கதிரியக்கம் ஊட்டப்பட்ட இடி தாங்கி வழியாக ஏற்படுகின்றது. இது பல நூறு மீட்டர் ஆரமுள்ள வட்டப் பரப்பில் ஏற்படும் மின்னல்களை உறிஞ்சுகிறது.
மேற்கோள்களும் குறிப்புகளும்
புற இணைப்புகள்
- Cobalt at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
- Centers for Disease and Prevention – Cobalt
- The Cobalt Institute
- Responsible Cobalt Institute பரணிடப்பட்டது 2021-03-07 at the வந்தவழி இயந்திரம்