kobalt

Text hesla

kobalt [nem.], cobaltum, zn. Co — chemický prvok 9. skupiny periodickej sústavy prvkov, protónové číslo 27, relatívna atómová hmotnosť 58,933, teplota topenia 1 495 °C, teplota varu 2 927 °C, hustota 8,90 g/cm3. Striebrobiely lesklý kov s modrým alebo s ružovkastým odtieňom, ktorý je na vzduchu stály. Kovový kobalt je feromagnetický a túto vlastnosť si zachováva do 1 130 °C na rozdiel od železa alebo od niklu, ktorý ju strácajú pri 768 °C, resp. 358 °C. Kryštalizuje vo dvoch alotropických modifikáciách (→ alotropia), a to v hexagonálnej (forma α) a v kubickej (forma β), ktorá je stabilná pri teplotách nad 450 °C. Hoci sa rudy kobaltu používali na farbenie skla a dekoráciu keramiky už v staroveku, kobalt izoloval v nečistej forme švédsky chemik G. Brandt až 1735. Stal sa tak prvým kovom, ktorého objav je historicky doložený. Názov pravdepodobne pochádza z nemeckého slova Knobold (škriatok, zlý duch), ktorým nemeckí baníci označovali arzenidové rudy obsahujúce aj saflorit (Co,Fe)As2, skutterudit (smaltín) CoAs2-3 alebo kobaltit CoAsS, z ktorých sa pri spracúvaní nepodarilo izolovať žiadny kov a uvoľňovali sa z nich jedovaté pary oxidu arzenitého As4O6.

Podľa výskytu v zemskej kôre (29 g/t) je kobalt 30. prvok v poradí. Nachádza sa v mineráloch pentlandit (Fe,Ni)9S8, kobaltit CoAsS, glaukodot (Co,Fe)AsS, erytrit (kobaltový kvet) Co3(AsO4)2 · 8H2O a i. i v tzv. komplexných rudách, ktoré ho obsahujú spolu s inými kovmi (meďou, niklom, železom) a ťažia sa z magmatických (s Ni), skarnových (s Fe), hydrotermálnych (s Ni), zo stratiformných (s Cu) a zvetrávacích (s Ni) ložísk. Náleziská: Rusko (Orenburská oblasť), Čína, Austrália (Nový Južný Wales), Nová Kaledónia, Zambia, Konžská demokratická republika, Brazília, Kuba, USA. Na Slovensku sa kobalt ťažil v 19. a na začiatku 20. stor. na hydrotermálnom ložisku arzenidov v Dobšinej. Zvýšené akumulácie kobalt (a niklu) sa nachádzajú aj v kôre zvetrávania serpentinitového telesa v záp. časti Košickej kotliny.

Kobalt sa získava ako vedľajší produkt pri metalurgii iných kovov (Cu, Ni, Pb). Svetová ročná produkcia sa pohybuje okolo 50-tis. ton. V prírode sa vyskytuje jediný stabilný izotop 59Co, je však známych 25 umelo pripravených rádioaktívnych izotopov (najľahší 50Co, najťažší 75Co, ktorý má najkratšiu dobu polpremeny > 150 ns), z ktorých najväčší význam má izotop 60Co (doba polpremeny T1/2 = 5,2711 roka), ktorý je zdrojom žiarenia gama (emituje dva fotóny žiarenia gama s energiou 1,332 MeV a 1,173 MeV s veľkou prenikavosťou) a má široké použitie v nukleárnej medicíne (v rádioterapii, → kobaltová bomba; rádiochirurgii, → gamanôž; na sterilizáciu materiálov, potravín a zariadení) a v technike (priemyselná defektoskopia, meranie hustoty betónu a i.).

V zlúčeninách má atóm kobaltu najčastejšie oxidačné čísla II a III, zriedkavo I a IV, existujú aj nestabilné zlúčeniny s oxidačným číslom V, napr. Na3CoVO4. Kobalt vytvára tri oxidy: oxid kobaltnatý CoO (olivovozelený), oxid kobaltnato-kobaltitý Co3O4 (čierny) a zriedkavejšie aj oxid kobaltitý vo forme hydrátu Co2O3 · H2O (čierny). Atóm Co(II) tvorí úplnú sériu halogenidov: CoF2 (ružový), CoCl2 (modrý), CoBr2 (zelený) a CoI2 (tmavomodrý). Hydratované halogenidy majú v dôsledku zmeny koordinačnej sféry iné sfarbenie, napr. CoCl2 · 6H2O je ružový. Z kyslíkatých solí Co(II) sú najvýznamnejšie CoSO4 · nH2O, Co(CH3COO)2 · 4H2O a Co(NO3)2 · 6H2O. Atóm Co(II) vytvára veľa komplexných zlúčenín, ktoré majú najčastejšie oktaédrickú (napr. [Co(H2O)6]2+) alebo tetraédrickú (napr. [CoCl4]2−) štruktúru. Atóm Co(III) tvorí iba niekoľko nestabilných solí (napr. CoF3 · nH2O, Co2(SO4)3 · 18H2O), v ktorých sa atóm kobaltu redukuje už vodou. Naproti tomu väčšina ligandov stabilizuje komplexy Co(III) voči redukcii a počet známych koordinačných zlúčenín Co(III) prevyšuje počet komplexov iného ľubovoľného centrálneho atómu. Súvisí to aj so skutočnosťou, že v dôsledku elektrónovej konfigurácie (d6) sú komplexy Co(III) kineticky inertné, čo znamená, že substitučné reakcie prebiehajú relatívne pomaly a je možné izolovať ich medzistupne. Atóm Co(III) tvorí prednostne komplexy s N-donorovými ligandmi (NH3, etán-1,2-diamín, CN). Väčšina komplexov Co(III), napr. [Co(NH3)6]3+ a [Co(CN)6]3−, [Co(CO3)3]3−, má oktaédrickú štruktúru. Na základe štúdia komplexov Co(III) vybudoval A. Werner (Nobelova cena 1913) základy stereochémie koordinačných zlúčenín. Kovový kobalt sa používa do špeciálnych ocelí a zliatin (na ochranu proti korózii, na výrobu lopatiek turbín, motorov prúdových lietadiel, magnetických materiálov, umelých kĺbových náhrad používaných v ortopédii). Zlúčeniny kobaltu sa používajú na výrobu lítiových batérií (napr. LiCoO2), ako katalyzátory v organických technológiách (výroba polymérov, hydrogenácia oxidu uhoľnatého, rafinácia motorových palív) alebo ako modré alebo zelené pigmenty.

Kobalt je biogénny prvok dôležitý pre mnohé živočíšne organizmy vrátane človeka. V organizme sa neviaže ani nehromadí, len prechodne ukladá v pečeni; v tele človeka je asi 1 – 2 mg kobaltu na každý kilogram hmotnosti. Je centrálnym atómom v molekule vitamínu B12 (kobalamínu, → korinoidy). Zúčastňuje sa krvotvorby (stimuluje tvorbu erytropoetínu), aktivuje niektoré enzýmy, napr. dipeptidázu, a ovplyvňuje energetický metabolizmus. Nedostatok kobaltu je zriedkavý a spôsobuje anémiu; nedostatok kobaltu v pôde pastvín spôsobuje pri prežúvavcoch tzv. dánsku chorobu, ktorá sa prejavuje anémiou, chudnutím a poruchami plodnosti a laktácie. Nadbytok kobaltu je pre človeka škodlivý, prejavom dlhodobého prívodu väčších dávok sú napr. polycytémia a kardiomyopatia. Vdychovanie prachu obsahujúceho kobalt, napr. z priemyselných emisií (metalurgia, výroba karbidov, cementu, tepelné elektrárne), vyvoláva pľúcne ochorenia (prahová limitná dávka prachu kobaltu vo vzduchu je 0,5 mg/m3).

Zverejnené v marci 2017.

Kobalt [online]. Encyclopaedia Beliana, ISBN 978-80-89524-30-3. [cit. 2024-07-21 ]. Dostupné na internete: https://beliana.sav.sk/heslo/kobalt