Cobalto

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Cobalto
Aspetto
Aspetto dell'elemento
metallo grigio
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico cobalto, Co, 27
Serie metalli di transizione
Gruppo, periodo, blocco 9, 4, d
Densità 8900 kg/m3
Durezza 5,0
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 58.933195(5) amu
Raggio atomico (calc.) 135 (152) pm
Raggio covalente 126 pm
Configurazione elettronica [Ar]3d74s2
e per livello energetico 2, 8, 15, 2
Stati di ossidazione 2,3 (anfotero)
Struttura cristallina esagonale
Proprietà fisiche
Stato della materia solido (ferromagnetico)
Punto di fusione 1768 K (1495 °C)
Punto di ebollizione 3200 K (2927 °C)
Volume molare 6,67 × 10-6  m3/mol
Entalpia di vaporizzazione 376,5 kJ/mol
Calore di fusione 16,19 kJ/mol
Tensione di vapore 175 Pa a 1768 K
Velocità del suono 4720 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS 7440-48-4
Elettronegatività 1,88 (Scala di Pauling)
Calore specifico 420 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica 17,2 × 106 /(m·ohm)
Conducibilità termica 100 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione 760,4 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 1648 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 3232 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione 4950 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
56Co sintetico 77,27 giorni ε 4,566 56Fe
57Co sintetico 271,79 giorni ε 0,836 57Fe
58Co sintetico 70,86 giorni ε 2,307 58Fe
59Co 100% Co è stabile con 32 neutroni
60Co sintetico 5,2714 anni β- 2,824 60Ni
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il cobalto è l'elemento chimico di numero atomico 27. Il suo simbolo è Co.

Il nome deriva probabilmente dal greco kobalos, traducibile con folletto (ma vedi anche coboldo).

Caratteristiche[modifica | modifica sorgente]

È un elemento bianco-argenteo, ferromagnetico e molto duro. La sua temperatura di Curie è 1388 K con 1,6~1,7 magnetoni di Bohr per atomo. È associato spesso con il nichel, ed entrambi sono componenti caratteristici del ferro meteorico. I mammiferi hanno bisogno di piccole quantità di sali di cobalto nella dieta. Il 60Co, un suo isotopo radioattivo artificiale, è impiegato nel trattamento di molti tipi di tumori. Il cobalto ha una permeabilità relativa pari a due terzi di quella del ferro. Il cobalto è chimicamente inerte; a temperatura ambiente risulta stabile nei confronti dell'aria e dell'acqua; viene lentamente attaccato dagli acidi cloridrico HCl e solforico H2SO4. Il cobalto metallico è solitamente una miscela di due diverse strutture cristallografiche: hcp e fcc, con una temperatura di transizione da hcp a fcc di 722 K. La configurazione termodinamicamente stabile è pertanto quella esagonale, anche se tecnologicamente risulta facile ottenere l'allotropo cubico (ad esempio realizzando film sottili di cobalto).

Gli stati di ossidazione che il cobalto può assumere sono +2, +3 e (raramente) +1.

Applicazioni[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Bomba al cobalto (medicina).

Il cobalto ed i suoi sali trovano impiego in numerosi settori ed applicazioni.

  • Leghe metalliche, quali ad esempio
    • quelle impiegate nella realizzazione di turbine per motori d'aereo
    • leghe ad alta resistenza alla corrosione e all'usura
    • leghe per la produzione di gioielli in oro
    • acciai per utensili ad alta velocità
    • utensili in metallo duro (detti anche "come il diamante" o Widia)
  • Legante per la sinterizzazione
    • utensili diamantati ottenuti inglobando particelle di diamante in una matrice metallica mediante sinterizzazione. In questo modo si ottiene una placchetta di metallo, detta settore diamantato, capace di tagliare materiali lapidei duri quali il granito. È possibile tagliare anche materiali teneri come il marmo ma si preferisce utilizzare utensili ottenuti per deposizione elettrolitica dove il diamante viene bloccato sul supporto inglobandolo nel nichel che si deposita sul corpo dell'utensile.
  • Magneti e supporti magnetici per registrazioni, in lega con Fe (CoFe, materiale magneticamente duro a bassa rimanenza) ed in lega con Al e Ni (Alnico, materiale magneticamente duro ad alta rimanenza)
  • Catalizzatori per le industrie petrolchimica e chimica
  • Materiale di rivestimento per elettrodeposizione (galvanostegia), per il suo aspetto, la sua resistenza e la sua durezza.
  • Composti disidratanti per vernici, lacche ed inchiostri
  • Polveri per il rivestimento di porcellane e smalti
  • Pigmenti: blu cobalto e verde cobalto
  • Elettrodi per batterie d'auto
  • Per la costruzione dei catodi di particolari valvole termoioniche destinate ad usi HiFi di altissimo livello, queste particolari valvole (molto costose) hanno la particolarità unica di emettere una luce verdognola invece del solito arancione da incandescenza tipico degli altri tipi di valvole "normali".
  • È stata teorizzata la creazione della cosiddetta bomba al cobalto in cui Al momento dell'esplosione, i neutroni veloci prodotti dalla fusione termonucleare bombardano il cobalto trasmutandolo in radioattivo e disperdendolo poi nel fallout.

Il cobalto-60, radioattivo, trova impiego come sorgente di raggi gamma

Il suo uso come tracciante radioattivo è molto diffuso perché è facile da produrre; si ottiene infatti esponendo cobalto naturale ai neutroni prodotti da un reattore nucleare.

Biologia[modifica | modifica sorgente]

Il Cobalto si trova in molti organismi viventi, esseri umani compresi. Un contenuto di cobalto da 0.13 a 0.30 parti per milione nel suolo migliora nettamente la salute degli animali da cortile. Il Cobalto è un elemento fondamentale nella vitamina B12.

Cenni storici[modifica | modifica sorgente]

Il cobalto era noto fin dall'antichità per i suoi composti, che coloravano il vetro di un blu molto bello. George Brandt (1694-1768) è considerato lo scopritore del cobalto: la data della scoperta varia a seconda della fonte, ma è tra il 1730 e il 1737. Egli fu in grado di dimostrare che il cobalto era la fonte del colore blu nel vetro, che invece era in precedenza attribuito al bismuto presente insieme al cobalto. Durante il XIX secolo, il blu cobalto venne prodotto dalla norvegese Blaafarveværket (70-80% della produzione mondiale), seguita dalla produzione dell'industriale tedesco Benjamin Wegner. Nel 1938, John Livingood e Glenn Seaborg scoprirono il cobalto-60.

La parola cobalto deriva dal tedesco kobalt o kobold, cioè spirito diabolico (i minatori chiamarono così il minerale di cobalto perché è velenoso e può contaminare altri minerali, come quelli di nichel). Secondo altri può derivare dal greco kobalos, che significa folletto: è possibile che le parole kobold, goblin e cobalt abbiano tutte lo stesso etimo.

Disponibilità[modifica | modifica sorgente]

Il cobalto non si trova allo stato puro metallico, ma solo come minerale, e non viene estratto da solo ma come sottoprodotto della estrazione di rame o nichel. I più importanti minerali di cobalto sono la cobaltite, l'eritrite, il glaucodoto e la skutterudite. I maggiori produttori al mondo di cobalto sono la Repubblica Democratica del Congo, la Cina, lo Zambia, la Russia e l'Australia.

Composti[modifica | modifica sorgente]

Dati i molti stati di ossidazione, esistono in natura molti composti del cobalto. Gli ossidi sono antiferromagnetici a bassa temperatura: CoO (temperatura di Neel: 291 K) e Co3O4 (temperatura di Neel: 40 K).

Isotopi[modifica | modifica sorgente]

Il cobalto naturale è composto di un solo isotopo stabile, 59Co. Sono stati catalogati 22 radioisotopi del cobalto, di cui i più stabili sono 60Co con una emivita di 5,2714 anni, 57Co con 271,79 giorni, 56Co con 77,27 giorni e 58Co con 70,86 giorni. Tutti gli altri hanno tempi di dimezzamento di meno di 18 ore, e la maggior parte di meno di un secondo. Il cobalto ha anche 4 meta stati, tutti con emivite di meno di 15 minuti.

Il peso atomico degli isotopi di cobalto varia da 50 amu (50Co) a 73 amu (73Co). Il modo di decadimento principale prima dell'isotopo stabile più abbondante, 59Co, è la cattura elettronica, mentre oltre il 59Co il modo di decadimento più frequente è il decadimento beta. Il prodotto di decadimento più frequente prima del 59Co sono isotopi di ferro, mentre dopo di esso il decadimento dà isotopi di nichel.

Precauzioni[modifica | modifica sorgente]

Simboli di rischio chimico

nocivo
pericolo


frasi H: 334 - 317 - 413 [1]
consigli P: 261 - 280 - 342+311 [2]


Le sostanze chimiche
vanno manipolate con cautela

Avvertenze

Il cobalto metallico in polvere può infiammarsi spontaneamente all'aria. I composti del cobalto vanno maneggiati con cautela, data la loro lieve tossicità.

Il 60Co, radioattivo, è un potente emettitore di raggi gamma, pertanto l'esposizione ad esso aumenta il rischio di cancro. Ingerito, viene eliminato dai tessuti solo lentamente. Il 60Co può prodursi a partire dal nichel e dagli isotopi stabili del cobalto per effetto dell'irraggiamento neutronico sia entro i reattori nucleari, sia in caso di utilizzo di armi nucleari per i neutroni emessi da queste. Esistono (a livello prettamente teorico) armi nucleari appositamente progettate per aumentare la quantità di 60Co dispersa nell'ambiente attraverso il fall-out.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ scheda del cobalto su IFA-GESTIS
  2. ^ Sigma Aldrich; rev. del 16.12.2010

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

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