COBALT: STRUKTUR, PROPERTI, APLIKASI - KIMIA - 2025

The kobalt adalah logam transisi milik VIIIB kelompok tabel periodik dan yang simbol kimia Co adalah biru solid - abu (tergantung kotoran) ditemukan di seluruh bumi 's kerak; meskipun konsentrasinya hampir tidak mewakili 25 ppm atau 0,001% darinya.

Logam ini merupakan elemen penting dalam nutrisi ruminansia. Ini juga merupakan bagian dari inti vitamin B ₁₂ , yang diperlukan untuk pematangan eritrosit. Vitamin B ₁₂ memiliki struktur yang mirip dengan kelompok heme hemoglobin; tapi dengan Co bukannya Faith.

Sampel kobalt logam. Sumber: Gambar Elemen Kimia Resolusi Tinggi

Di alam, kobalt biasanya tidak ditemukan murni, tetapi di dalam matriks mineral kompleks seperti: kobaltit, skutterudit, eritrit, dll. Dalam mineral ini, kobalt biasanya dikombinasikan dengan nikel, besi, atau arsen.

Nama 'kobalt' berasal dari bahasa Jerman kobalt, yang kemudian diturunkan dari kobolt, nama yang diberikan penambang untuk bijih mineral yang menghasilkan pewarna biru dan memiliki sedikit logam yang mereka ketahui; Bijih yang, patut disebutkan, menyebabkan keracunan.

Kobalt ditemukan dalam bijih bersama dengan nikel, besi, dan tembaga, di antara logam lainnya. Oleh karena itu, ia tidak dapat diperoleh secara murni, dan membutuhkan pekerjaan pemurnian yang intens untuk memurnikannya hingga dapat digunakan dengan praktis.

Ini ditemukan oleh ahli kimia Swedia Georg Brandt, antara 1730 dan 1740. Ini adalah logam pertama yang ditemukan sejak prasejarah. Brandt menunjukkan bahwa kobalt bertanggung jawab atas warna biru keramik dan kaca; dan bukan bismut, seperti yang diyakini hingga saat itu.

Cobalt memiliki 29 isotop. The ⁵⁹ Co stabil dan mewakili hampir 100% dari isotop kobalt; 28 sisanya adalah radioisotop. Ini termasuk ⁶⁰ Co, digunakan dalam pengobatan kanker. Ini adalah elemen magnet, melestarikan magnetnya pada suhu tinggi. Properti ini memungkinkannya untuk membentuk paduan seperti yang disebut Alinco, digunakan pada pengeras suara, mikrofon, tanduk radio, dll.

Sejarah

Jaman dahulu

Cobalt digunakan sejak 2.000 hingga 3.000 tahun SM. Bangsa Mesir, Persia, dan Dinasti Cina menggunakannya dalam pembuatan patung dan keramik mereka. Ini memberikan warna biru yang sangat dihargai dalam karya seni dan artikel penggunaan.

Orang Mesir (1550 - 1292 SM) mungkin adalah orang pertama yang menggunakan kobalt untuk memberi warna biru pada kaca.

Kobalt tidak diisolasi dalam bijih, tetapi dengan adanya mineral dengan nikel, tembaga, dan arsen.

Saat mencoba melebur tembaga dengan nikel, dihasilkan arsen oksida, gas yang sangat beracun yang menjadi penyebab keracunan yang diderita para penambang.

Penemuan

Kobalt ditemukan, kira-kira, pada tahun 1735 oleh ahli kimia Swedia Georg Brandt, yang menyadari bahwa kobalt, tepatnya, adalah logam yang memberikan kontribusi warna biru pada keramik dan kaca.

Itu adalah logam pertama yang ditemukan sejak zaman kuno. Sejak saat itu, manusia menggunakan banyak logam seperti besi, tembaga, perak, timah, emas, dll. Dalam banyak kasus, tidak diketahui kapan mulai digunakan.

Produksi pertambangan

Penambangan kobalt pertama di dunia dimulai di Eropa, dengan Norwegia menjadi produsen pertama biru kobalt; suatu senyawa alumina dan kobalt, serta enamel (bubuk kaca kobalt), digunakan sebagai pigmen pada keramik dan cat.

Dominasi produksi kobalt, pindah ke Kaledonia Baru (1864) dan Kanada (1904), di wilayah Ontario karena ditemukannya endapan di negara-negara tersebut.

Belakangan, Republik Demokratik Kongo (1913) saat ini menjadi produsen kobalt terbesar di dunia karena ditemukannya endapan yang besar di wilayah Katanga. Saat ini negara ini, bersama Kanada dan Australia, merupakan salah satu penghasil utama kobalt.

Sementara itu, ROC adalah produsen kobalt olahan terkemuka di dunia, yang mengimpor logam dari Republik Demokratik Kongo untuk disuling.

Pada tahun 1938, John Livinglood dan Glenn Seaborg mencapai produksi di reaktor atom ⁶⁰ Co; Isotop radioaktif yang digunakan dalam pengobatan untuk mengobati kanker.

Struktur dan konfigurasi elektron kobalt

Kobalt, seperti logam lain, menyatukan atom-atomnya melalui ikatan logam. Gaya dan kompresi sedemikian rupa sehingga membentuk kristal logam, di mana terdapat gelombang elektron dan pita konduksi yang menjelaskan konduktivitas listrik dan termalnya.

Menganalisis kristal kobalt secara mikroskopis, akan ditemukan bahwa mereka memiliki struktur heksagonal yang kompak; ada segitiga atom Co yang tersusun dalam lapisan ABAB …, membentuk prisma segitiga dengan lapisan selingan, yang pada gilirannya mewakili bagian keenam dari segi enam.

Struktur ini terdapat pada sebagian besar sampel kobalt pada suhu di bawah 450ºC. Namun, ketika suhu naik, transisi dimulai antara dua fase kristalografi: heksagonal kompak (hcp) dan kubik berpusat muka (fcc).

Transisinya lambat, jadi tidak semua kristal heksagonal berubah menjadi kubik. Jadi, pada suhu tinggi kobalt dapat memperlihatkan kedua struktur kristalin; dan kemudian sifat-sifatnya tidak lagi homogen untuk semua logam.

Ukuran manik-manik kristal

Struktur kristal tidak sepenuhnya sempurna; ia dapat menyimpan ketidakteraturan, yang menentukan butiran kristal dengan ukuran berbeda. Semakin kecil ukurannya, semakin ringan logamnya atau seperti spons. Sebaliknya bila butirannya besar maka logam tersebut akan menjadi padat dan padat.

Detail dengan kobalt adalah bahwa tidak hanya butiran yang mengubah tampilan luar logam: juga struktur kristalnya. Di bawah 450ºC, struktur hcp harus mendominasi; tetapi bila butirannya kecil, seperti pada kobalt spons, struktur dominannya adalah fcc.

Hal sebaliknya terjadi jika butiran besar: struktur fcc mendominasi hcp. Masuk akal karena butiran besar lebih berat dan memberi tekanan lebih besar satu sama lain. Pada tekanan yang lebih tinggi, atom Co lebih kompak dan memilih untuk mengadopsi struktur hcp.

Pada suhu tinggi (T> 1000ºC), transisi yang baru saja dijelaskan terjadi; tetapi dalam kasus kobalt spons, sebagian kecil kristalnya menjadi heksagonal, sementara sebagian besar terus menjadi kubik.

Kristal nano hcp stabil

Dalam penelitian Spanyol (Peña O'shea V. et al., 2009), telah ditunjukkan bahwa itu mungkin untuk mensintesis nanocrystals kobalt heksagonal mampu menahan suhu mendekati 700ºC tanpa mengalami transisi ke fase fcc.

Untuk melakukan ini, para peneliti mengurangi sampel kobalt oksida dengan CO dan H ₂ , menemukan bahwa nanocrystals hcp berutang stabilitas mereka untuk lapisan karbon nanofibers.

Konfigurasi elektronik dan bilangan oksidasi

Konfigurasi elektron kobalt adalah:

3d ⁷ 4s ²

Oleh karena itu secara teoritis dapat kehilangan hingga sembilan elektron dari kulit valensinya; tetapi ini tidak terjadi (setidaknya dalam kondisi normal), kation Co ^{9+ juga tidak terbentuk} .

Bilangan oksidasi adalah: -3, -1, +1, +2, +3, +4, +5, dengan +2 dan +3 sebagai yang utama.

Properti

Penampilan fisik

Logam padat, berkilau, biru-abu-abu. Kobalt yang dipoles berwarna putih keperakan dengan corak kebiruan.

Berat atom

58,933 g / mol.

Nomor atom

27.

Tabel periodik

Ini adalah logam transisi yang termasuk dalam kelompok 9 (VIIIB), periode 4.

Titik lebur

1.768 K (1.495 ° C, 2.723 ° F).

Titik didih

3.200 K (2.927 ° C, 5.301 ° F).

Kepadatan pada suhu kamar

8,90 g / cm ³ .

Panas fusi

16,06 kJ / mol.

Panas penguapan

377 kJ / mol.

Kapasitas kalori molar

24,81 J / mol K.

Kecepatan suara

4,720 m / s (diukur pada batang logam).

Kekerasan

5.0 pada skala Mohs.

Daya tarik

Ini adalah salah satu dari tiga elemen feromagnetik pada suhu kamar. Magnet kobalt mempertahankan magnetnya pada suhu setinggi 1.121ºC (2.050ºF).

Elektronegativitas

1,88 pada skala Pauling.

Energi ionisasi

Tingkat ionisasi pertama: 740,4 kJ / mol.

Tingkat ionisasi kedua: 1.648 kJ / mol.

Tingkat ionisasi ketiga: 3,232 kJ / mol.

Radio atom

125 malam.

Volume atom

6,7 cm ³ / mol.

Reaksi

Cobalt perlahan larut dalam asam mineral encer. Ini tidak bergabung langsung dengan hidrogen atau nitrogen, tetapi bergabung dengan karbon, fosfor, dan belerang dengan pemanasan. Ini mengikat oksigen yang ada dalam uap air pada suhu tinggi.

Bereaksi kuat dengan asam nitrat 15 M, membentuk kobalt nitrat, Co (NO ₃ ) ₂ . Bereaksi lemah dengan asam klorida membentuk kobalt klorida, CoCl ₂ . Kobalt tidak membentuk hidrida.

Baik Co ⁺² dan Co ⁺³ membentuk banyak kompleks koordinasi, yang dianggap sebagai salah satu logam dengan jumlah kompleks tertinggi.

Aplikasi

Paduan

Paduan kobalt digunakan dalam pembuatan mesin jet dan mesin turbin gas. Paduan yang disebut Alinco, terbuat dari aluminium, nikel, dan kobalt, memiliki sifat magnet yang kuat. Magnet Alinco digunakan dalam alat bantu dengar, kompas, dan mikrofon.

Alat pemotong yang disebut dibuat dengan paduan stellite, terbuat dari kobalt, kromium, dan tungsten. Superalloy memiliki titik leleh yang mendekati titik leleh kobalt, dan dicirikan oleh kekerasannya yang besar, yang digunakan dalam pembuatan alat muai rendah.

Keramik, patung dan kaca

Kacamata gelas dengan kobalt. Sumber: Pxhere.

Sejak zaman kuno, kobalt telah digunakan oleh banyak budaya untuk memberi warna biru pada karya seni dan dekoratif mereka. Dalam pengertian ini, oksida telah digunakan: kobalt, CoO, dan kobalt, Co ₃ O ₄ .

Selain penggunaannya dalam pembuatan keramik, gelas dan enamel, oksida kobalt digunakan dalam pembuatan katalis.

Dokter

Cobalt-60 ( ⁶⁰ Co), isotop radioaktif yang memancarkan radiasi beta (β) dan gamma (γ), digunakan dalam pengobatan kanker. Γ Radiasi adalah radiasi elektromagnetik, sehingga memiliki kemampuan untuk menembus jaringan dan mencapai sel kanker, sehingga memungkinkan pemberantasannya.

Sel kanker adalah sel yang membelah dengan cepat, yang membuatnya lebih rentan terhadap radiasi pengion yang menyerang nukleusnya, merusak materi genetik.

The ⁶⁰ Co, seperti radioisotop lainnya, digunakan dalam sterilisasi bahan yang digunakan dalam praktek medis.

Demikian juga, kobalt digunakan dalam pembuatan implan ortopedi, bersama dengan titanium dan baja tahan karat. Sebagian besar penggantian pinggul menggunakan batang femoralis kobalt-krom.

Energi alternatif

Cobalt digunakan untuk meningkatkan kinerja baterai isi ulang, yang berperan penting dalam kendaraan hibrida.

Elektroplating

Cobalt digunakan untuk memberikan permukaan logam dengan hasil akhir yang baik yang melindunginya dari oksidasi. Cobalt sulfate, CoSO ₄ , misalnya, adalah senyawa kobalt utama yang digunakan dalam hal ini.

Di laboratorium

Cobaltous klorida, COCl ₂ .6H ₂ O, digunakan sebagai indikator kelembaban dalam desikator. Ini adalah padatan merah muda yang berubah menjadi warna biru saat terhidrasi.

Peran biologis

Cobalt adalah bagian dari situs aktif vitamin B ₁₂ (cyanocobalamin) yang terlibat dalam pematangan eritrosit. Ketiadaannya menyebabkan anemia yang ditandai dengan munculnya eritrosit besar dalam sirkulasi darah yang dikenal sebagai megaloblas.

Di mana letaknya

kerak bumi

Cobalt tersebar luas di seluruh kerak bumi; meskipun konsentrasinya sangat rendah, diperkirakan merupakan 25 ppm dari kerak bumi. Sedangkan di Tata Surya secara keseluruhan konsentrasi relatifnya adalah 4 ppm.

Itu ditemukan dalam jumlah kecil di kompleks nikel-besi, yang berasal dari Bumi dan meteorit. Itu juga ditemukan dalam kombinasi dengan elemen lain di danau, sungai, laut, tumbuhan dan hewan.

Vitamin B

Selain itu, ini merupakan elemen penting untuk nutrisi ruminansia dan hadir dalam vitamin B ₁₂ , yang diperlukan untuk pematangan eritrosit. Kobalt biasanya tidak diisolasi di alam, tetapi ditemukan di berbagai mineral yang digabungkan dengan unsur lain.

Mineral

Mineral kobalt meliputi: kobaltit, dalam kombinasi dengan arsen dan sulfur; eritrit, dibentuk oleh arsenik dan kobalt terhidrasi; glaucodot yang dibentuk oleh kobalt, besi, arsen dan belerang; dan skutterudite yang dibentuk oleh kobalt, nikel, dan arsen.

Selain itu, mineral kobalt tambahan berikut dapat dicatat: linnaelite, enamel dan heterogenite. Kobalt mengandung mineral terutama oleh nikel, arsen dan besi.

Seringkali, kobalt tidak diekstraksi dari bijih yang mengandungnya, tetapi merupakan produk sampingan dari penambangan nikel, besi, arsen, tembaga, mangan dan perak. Diperlukan proses yang kompleks untuk mengekstraksi dan mengisolasi kobalt dari mineral ini.

Referensi

1. Wikipedia. (2019). Kobalt. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
2. A. Owen dan D. Madoc Jone. (1954). Pengaruh Ukuran Butir pada Struktur Kristal Cobalt. Proc. Fis. Soc. B 67456. doi.org/10.1088/0370-1301/67/6/302
3. Víctor A. de la Peña O′Shea, Pilar Ramírez de la Piscina, Narcis Homs, Guillem Aromí, dan José LG Fierro. (2009). Pengembangan Nanopartikel Kobalt Kemasan Tertutup Hexagonal Stabil pada Suhu Tinggi. Kimia Bahan 21 (23), 5637-5643. DOI: 10.1021 / cm900845h.
4. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (02 Februari 2019). Fakta kobalt dan sifat fisik. ThoughtCo. Diperoleh dari: thinkco.com
5. Editor Encyclopaedia Britannica. (08 Juni 2019). Kobalt. Encyclopædia Britannica. Diperoleh dari: britannica.com
6. Lookchem. (2008). Kobalt. Diperoleh dari: lookchem.com
7. Ducksters. (2019). Elemen untuk anak-anak: kobalt. Diperoleh dari: ducksters.com