Кобалт — хемиски елемент со симбол Co и атомски број 27. Како никел, кобалт е застапен во Земјината кора само во хемиски комбинирана форма, освен за малите депозити кои се наоѓаат во легури на природно метеорско железо. Слободниот елемент, произведен со редуктивно топење е тежок, блескав, сребрено-сив метал.
Сините пигменти засновани на кобалт се користат уште од стариот век за накит и бои и за давање карактеристична сина боја на стаклото, но подоцна алхемичарите сметаа дека бојата се должи на познатиот метал бизмут. Рударите долго време го користеле името руда од коболд (германски за гоблинска руда) за некои од минералите за производство на син пигмент; тие беа така именувани затоа што не беа познати метали, и испуштаа отровни гасови што содржат арсен, кога се топат. Во 1735 година, било откриено дека таквите руди можат да бидат сведени во нов метал (првиот бил откриен уште од античките времиња), и тоа било крајното именување на коболдот.
Денес, некои кобалти се произведуваат специјално од еден од големиот број метално-блескави руди, како на пример кобалтит (CoAsS). Сепак, елементот најчесто се произведува како нуспродукт од бакар и никел. Бакарниот појас во Демократска Република Конго (ДРК) и Замбија произведува најголемо количество на кобалт во светот. Само ДРК произведуваше повеќе од 50% од светското производство во 2016 година (123.000 тони), според Министерството за природни ресурси на Канада.
Кобалтот првенствено се користи во производството на магнетни легури, легури отпорни на абење и легури со висока јачина. Соединенијата кобалт силикат и кобалт(II) алуминат (CoAl2O4, кобалт син) даваат карактеристична длабока сина боја на стакло, керамика, мастила, бои и лакови. Кобалтот природно се јавува како единствен стабилен изотоп, кобалт-59. Кобалт-60 е комерцијално важен радиоизотоп, кој се користи како радиотрасер и за производство на високоенергетски гама-зраци.
Кобалтот е активен центар на група коензими наречени кобаламини. Витамин Б12, најпознатиот пример од оваа група, е неопходен витамин за сите животни. Кобалт во неорганска форма е исто така микрохралива материја за бактерии, алги и габи.
Карактеристики лево|мини|Број на електролитички рафиниран кобалт (99% чистота) отсечен од голема плоча Кобалтот е феромагнетски метал со специфична тежина од 8,9. Кириевата температура изнесува 1115 °C (2039 °F), а магнетниот момент е 1,6-1,7 Борови магнетони по атом. Кобалтот има релативна пермеабилност две третини од пермеабилноста на железото. Металниот кобалт се јавува во две кристалографски структури: зес и ткс. Идеалната транзициона температура помеѓу зес и ккс структурите е 450 °C (842 °F), но во пракса енергетската разлика помеѓу нив е толку мала што случаен пораст на двете структури е честа појава.
Кобалтот е слабо редуцирачки метал кој е заштитен од оксидација со пасивизационен оксиден филм. Тој е нападнат од халогени и сулфур. Греењето во кислородот создава Co3O4, којшто губи кислород на 900°С (1650 °F) за да се добие моноксид CoO. Металот реагира со флуор (F2) на 520К за да даде CoF3; со хлор (Cl2), бром (Br2) и јод (I2), создавајќи еквивалентни бинарни халиди. Не реагира со водороден гас (H2) или азотен гас (N2), дури и кога е загреан, но реагира со бор, јаглерод, фосфор, арсен и сулфур. На собни температури, бавно реагира со неоргански киселини, и многу бавно со влажен, но не реагира со сув воздух.
Соединенија
Честите оксидациски состојби на кобалтот ги вклучуваат +2 и +3, иако се познати и соединенијата со оксидни состојби кои се движат од -3 до +5. Честа оксидациска состојба за едноставни соединенија е +2 (кобалт (II)). Овие соли го формираат металниот аквакомплекс со розова боја [Co(H2O)6]2+ во вода. Додавањето на хлорид дава интензивна сина [CoCl4]2−. Во тест за огнот на боракс, кобалтот покажува длабоко сина и во оксидирачки и во редуцирачки оган.
Кислородни и халогени соединенија Има неколку познати оксиди на кобалт. Зелениот кобалт(II) оксид (CoO) има тесерална структура. Лесно се оксидизира со вода и кислород до кафеав кобалт(III) хидроксид (Co(OH)3). На температури од 600-700 °C, CoO оксидира до синиот кобалт(II, III) оксид (Co3O4), кој има спинелна структура. Црниот кобалт(III) оксид (Co2O3) е исто така познат. Оксидите од кобалт се антиферомагнетици при ниска температура: CoO (Неелова температура: 291 K) и Co3O4 (Неелова температура: 40 K), што е аналогно на магнетит (Fe3O4), со мешавина од +2 и +3 оксидациски состојби.
Главните халкогениди на кобалтот ги вклучуваат црниот кобалт(II) сулфиди, CoS2, кои усвојуваат структура слична на пирит, и кобалт(III) сулфид (Co2S3).
Халиди лево|мини|Кобалт(II) хлорид хексахидрат Познати се четири дихалиди на кобалт(II): кобалт(II) флуорид (CoF2, розов), кобалт(II) хлорид (CoCl2, син), кобалт(II) бромид (CoBr2, зелен), кобалт(II) јодид (CoI2 , сино-црна). Овие халиди постојат во безводни и хидрирани форми. Додека анхидридниот дихлорид е син, хидратот е црвен.
Редукциониот потенцијал на реакцијата Co3+ + e- → Co2+ е еднаков на 1,92 V, што е повеќе од оној за хлор до хлорид, 1,36 V. Следствено, кобалт(III) и хлорид ќе резултираат со намалување на кобалт(III) на кобалт(II). Бидејќи редукциониот потенцијал за флуор да флуорид е многу висок, +2,87 V, кобалт(III) флуорид е еден од ретките едноставни стабилни кобалт(III) соединенија. Кобалт(III) флуорид, кој се користи во некои флуорни реакции, енергично реагира со вода.
Координатни соединенија Како и за сите метали, молекуларните соединенија и повеќеатомските јони на кобалтот се класифицирани како координатни комплекси, односно молекули или јони кои содржат кобалт поврзан со неколку лиганди. Принципите на електронегативност и цврстина-мекост на серија лиганди може да се користат за да се објасни вообичаената оксидациска состојба на кобалтот. На пример, комплексите Co+3 се склони да имаат амино лиганди. Бидејќи фосфорот е помек од азотот, фосфинските лиганди имаат тенденција да ги прикажуваат помеките Co2+ и Co+, на пример трис(трифенилфосфин)кобалт(I) хлорид ((P(C6H5)3)3CoCl). Повеќе електронегативниот (и потежок) оксид ќе овозможи и флуоридот да може да ги стабилизира Co4+ и Co5+ дериватите, на пр. цезиум хексафлуорокобалтат (Cs2CoF6) и калиум перкобалт (K3CoO4).
Алфред Вернер, прв добитник на Нобелова награда за координатна хемија, работел со соединенија со емпириска формула [Co(NH3)6]Cl3. Еден од утврдените изомери беше кобалт(III) хексамин хлорид. Овој координатен комплекс, типичен Вернеров комплекс, се состои од централен атом на кобалт координиран од шест амински ортогонални лиганди и три хлоридни контрајони. Користењето хелантни етилендиамин лиганди на местото на амонијак дава трис(етилендиамин) кобалт(III) хлорид ([Co(ен)3]Cl3), што беше еден од првите координатни комплекси кои биле решени во оптички изомери. Комплексот постои во две форми од "пропелер со три лопатки". Овој комплекс првпат го изолирал Вернер како жолто-златни игли, со изглед на кристали.
Органометални соединенија лево|мини|Структура на тетракис (1-норборнил) кобалт (IV) Кобалтоцен е структурен аналог на фероцен, со кобалт наместо железо. Кобалтоценот е многу поосетлив на оксидација отколку фероценот. Кобалт карбонил (Co2(CO)8) е катализатор во реакциите на карбонилација и хидросилилација. Витаминот Б12 е органометално соединение пронајдено во природата и е единствениот витамин кој содржи метален атом. Пример за еден алкилкобалтов комплекс во невообичаената +4 оксидациона состојба на кобалтот е хомолептичниот комплекс тетракис(1-норборнил) кобалт(IV) (Co (1-норб)4), преоден метал-алкил комплекс, кој е значаен за неговата стабилност до β-водород елиминацијата. Исто така се познати кобалт(III) и кобалт(V) комплексите [Li(THF)4]- + [Co(1-норб)4]- и [Co(1-норб)4]+[BF4]-.
Изотопи 59Co е единствениот стабилен кобалтен изотоп и единствениот изотоп што постои во природата. Дваесет и два радиоизотопи се одликуваат; најстабилниот, 60Co има период на полураспад 5,2714 години, 57Co има 271,8 дена, 56Co има 77,27 дена, а 58Co 70,86 дена. Сите други радиоактивни изотопи на кобалтот имаат период на полураспад помал од 18 часа, а во повеќето случаи помалку од 1 секунда. Овој елемент, исто така има 4 мета состојби, од кои сите имаат полураспади пократки од 15 минути.
Изотопите на кобалт можат да имаат атомска тежина од 50 u (50Co) до 73 u (73Co). Примарниот начин на распаѓање на изотопи со вредности на атомска единица на маса помали од вредностите на најзастапениот стабилен изотоп, 59Co, е електронски зафат, а примарен начин на распаѓање на изотопи со атомска маса поголема од 59 атомски единици на маса е бета распаѓање. Примарните производи од распаѓање на изотопи помали од 59Co се изотопите на елементот 26 (железо), а продуктитеод распаѓање на изотопи поголеми од 59Co се изотопите на елементот 28 (никел).
Историја лево|мини|Кинески син и бел порцелан Кобалтните соединенија со векови се користеле за да се пренесе сина боја на стакло, глазури и керамика. Кобалт е откриен во египетската скулптура, во персискиот накит од третиот милениум п.н.е., во урнатините на Помпеја, уништени во 79 н.е., и во Кина, кои датираат од династијата Танг (618-907 година) и династијата Минг (1368-1644 година).Cobalt, Encyclopædia Britannica Online.
Кобалтот се користи за боење на стакло уште од бронзената доба. Ископувањето на бродоломот Улубурун даде инготи на сино стакло, фрлено во текот на 14 век п.н.е. Синото стакло од Египет било обоено со бакар, железо или кобалт. Најстарото стакло со кобалт-боја е од осумнаесеттата династија на Египет (1550-1292 п.н.е.). Изворот за кобалт којшто Египќаните го користеле не е познат.
Зборот кобалт е изведен од германскиот кобалт, од коболд што значи "гоблин", суеверен термин кој се користи за руда на кобалт. Првите обиди за топење на овие руди не успеа, давајќи наместо кобалт, кобалт(II) оксид. Бидејќи основните руди на кобалтот секогаш содржат арсен, топењето на рудата го оксидира арсенот во високо токсичен и испарлив арсенов оксид, додавајќи го на озлогласеноста на рудата.
Шведскиот хемичар Георг Брант (1694-1768) е заслужен за откривање на кобалт околу 1735 година, покажувајќи дека претходно бил непознат елемент, различен од бизмут и другите метали. Брант го нарече нов "полуметал".Georg Brandt first showed cobalt to be a new metal in: G. Brandt (1735) "Dissertatio de semimetallis" (Dissertation on semi-metals), Acta Literaria et Scientiarum Sveciae (Journal of Swedish literature and sciences), vol. 4, pages 1–10.See also: (1) G. Brandt (1746) "Rön och anmärkningar angäende en synnerlig färg—cobolt" (Observations and remarks concerning an extraordinary pigment—cobalt), Kongliga Svenska vetenskapsakademiens handlingar (Transactions of the Royal Swedish Academy of Science), vol. 7, pp. 119–130; (2) G. Brandt (1748) "Cobalti nova species examinata et descripta" (Cobalt, a new element examined and described), Acta Regiae Societatis Scientiarum Upsaliensis (Journal of the Royal Scientific Society of Uppsala), 1st series, vol. 3, pp. 33–41; (3) James L. Marshall and Virginia R. Marshall (Spring 2003) "Rediscovery of the Elements: Riddarhyttan, Sweden". The Hexagon (official journal of the Alpha Chi Sigma fraternity of chemists), vol. 94, no. 1, pages 3–8. Тој покажал дека соединенијата од кобалт се извор на сина боја кај стаклото, што претходно му се припишува на бизмутот пронајден со кобалт. Кобалт стана првиот метал што бил откривен после предисторискиот период. Сите други познати метали (железо, бакар, сребро, злато, цинк, жива, калај, олово и бизмут) немале регистрирани откривачи.