Кобальт как пишется в химии

Cobalt, ₂₇Co

Cobalt
Pronunciation	(listen)[1]
Appearance	hard lustrous bluish gray metal
Standard atomic weight Ar°(Co)	58.933194±0.000003 58.933±0.001 (abridged)[2]
Cobalt in the periodic table
Hydrogen Helium Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson – ↑ Co ↓ Rh iron ← cobalt → nickel
Atomic number (Z)	27
Group	group 9
Period	period 4
Block	d-block
Electron configuration	[Ar] 3d7 4s2
Electrons per shell	2, 8, 15, 2
Physical properties
Phase at STP	solid
Melting point	1768 K ​(1495 °C, ​2723 °F)
Boiling point	3200 K ​(2927 °C, ​5301 °F)
Density (near r.t.)	8.90 g/cm3
when liquid (at m.p.)	8.86 g/cm3
Heat of fusion	16.06 kJ/mol
Heat of vaporization	377 kJ/mol
Molar heat capacity	24.81 J/(mol·K)
Vapor pressure P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 1790 1960 2165 2423 2755 3198
Atomic properties
Oxidation states	−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5[3] (an amphoteric oxide)
Electronegativity	Pauling scale: 1.88
Ionization energies	1st: 760.4 kJ/mol 2nd: 1648 kJ/mol 3rd: 3232 kJ/mol (more)
Atomic radius	empirical: 125 pm
Covalent radius	Low spin: 126±3 pm High spin: 150±7 pm
Spectral lines of cobalt
Other properties
Natural occurrence	primordial
Crystal structure	​hexagonal close-packed (hcp)
Speed of sound thin rod	4720 m/s (at 20 °C)
Thermal expansion	13.0 µm/(m⋅K) (at 25 °C)
Thermal conductivity	100 W/(m⋅K)
Electrical resistivity	62.4 nΩ⋅m (at 20 °C)
Magnetic ordering	ferromagnetic
Young’s modulus	209 GPa
Shear modulus	75 GPa
Bulk modulus	180 GPa
Poisson ratio	0.31
Mohs hardness	5.0
Vickers hardness	1043 MPa
Brinell hardness	470–3000 MPa
CAS Number	7440-48-4
History
Discovery and first isolation	Georg Brandt (1735)
Main isotopes of cobalt v e
Iso­tope Decay abun­dance half-life (t1/2) mode pro­duct 56Co syn 77.27 d ε 56Fe 57Co syn 271.79 d ε 57Fe 58Co syn 70.86 d ε 58Fe 59Co 100% stable 60Co trace 5.2714 y β−, γ 60Ni
Category: Cobalt view talk edit | references

Cobalt is a chemical element with the symbol Co and atomic number 27. As with nickel, cobalt is found in the Earth’s crust only in a chemically combined form, save for small deposits found in alloys of natural meteoric iron. The free element, produced by reductive smelting, is a hard, lustrous, silver-gray metal.

Cobalt-based blue pigments (cobalt blue) have been used since ancient times for jewelry and paints, and to impart a distinctive blue tint to glass, but the color was for a long time thought to be due to the known metal bismuth. Miners had long used the name kobold ore (German for goblin ore) for some of the blue-pigment-producing minerals; they were so named because they were poor in known metals, and gave poisonous arsenic-containing fumes when smelted.^[4] In 1735, such ores were found to be reducible to a new metal (the first discovered since ancient times), and this was ultimately named for the kobold.

Today, some cobalt is produced specifically from one of a number of metallic-lustered ores, such as cobaltite (CoAsS). The element is, however, more usually produced as a by-product of copper and nickel mining. The Copperbelt in the Democratic Republic of the Congo (DRC) and Zambia yields most of the global cobalt production. World production in 2016 was 116,000 tonnes (114,000 long tons; 128,000 short tons) (according to Natural Resources Canada), and the DRC alone accounted for more than 50%.^[5]

Cobalt is primarily used in lithium-ion batteries, and in the manufacture of magnetic, wear-resistant and high-strength alloys. The compounds cobalt silicate and cobalt(II) aluminate (CoAl₂O₄, cobalt blue) give a distinctive deep blue color to glass, ceramics, inks, paints and varnishes. Cobalt occurs naturally as only one stable isotope, cobalt-59. Cobalt-60 is a commercially important radioisotope, used as a radioactive tracer and for the production of high-energy gamma rays.

Cobalt is the active center of a group of coenzymes called cobalamins. Vitamin B₁₂, the best-known example of the type, is an essential vitamin for all animals. Cobalt in inorganic form is also a micronutrient for bacteria, algae, and fungi.

Characteristics[edit]

Cobalt is a ferromagnetic metal with a specific gravity of 8.9. The Curie temperature is 1,115 °C (2,039 °F)^[6] and the magnetic moment is 1.6–1.7 Bohr magnetons per atom.^[7] Cobalt has a relative permeability two-thirds that of iron.^[8] Metallic cobalt occurs as two crystallographic structures: hcp and fcc. The ideal transition temperature between the hcp and fcc structures is 450 °C (842 °F), but in practice the energy difference between them is so small that random intergrowth of the two is common.^[9][10][11]

Cobalt is a weakly reducing metal that is protected from oxidation by a passivating oxide film. It is attacked by halogens and sulfur. Heating in oxygen produces Co₃O₄ which loses oxygen at 900 °C (1,650 °F) to give the monoxide CoO.^[12] The metal reacts with fluorine (F₂) at 520 K to give CoF₃; with chlorine (Cl₂), bromine (Br₂) and iodine (I₂), producing equivalent binary halides. It does not react with hydrogen gas (H₂) or nitrogen gas (N₂) even when heated, but it does react with boron, carbon, phosphorus, arsenic and sulfur.^[13] At ordinary temperatures, it reacts slowly with mineral acids, and very slowly with moist, but not with dry, air.^{[citation needed]}

Compounds[edit]

Common oxidation states of cobalt include +2 and +3, although compounds with oxidation states ranging from −3 to +5 are also known. A common oxidation state for simple compounds is +2 (cobalt(II)). These salts form the pink-colored metal aquo complex [Co(H
₂O)
₆]²⁺
in water. Addition of chloride gives the intensely blue [CoCl
₄]²⁻
.^[3] In a borax bead flame test, cobalt shows deep blue in both oxidizing and reducing flames.^[14]

Oxygen and chalcogen compounds[edit]

Several oxides of cobalt are known. Green cobalt(II) oxide (CoO) has rocksalt structure. It is readily oxidized with water and oxygen to brown cobalt(III) hydroxide (Co(OH)₃). At temperatures of 600–700 °C, CoO oxidizes to the blue cobalt(II,III) oxide (Co₃O₄), which has a spinel structure.^[3] Black cobalt(III) oxide (Co₂O₃) is also known.^[15] Cobalt oxides are antiferromagnetic at low temperature: CoO (Néel temperature 291 K) and Co₃O₄ (Néel temperature: 40 K), which is analogous to magnetite (Fe₃O₄), with a mixture of +2 and +3 oxidation states.^[16]

The principal chalcogenides of cobalt include the black cobalt(II) sulfides, CoS₂, which adopts a pyrite-like structure, and cobalt(III) sulfide (Co₂S₃).^{[citation needed]}

Halides[edit]

Four dihalides of cobalt(II) are known: cobalt(II) fluoride (CoF₂, pink), cobalt(II) chloride (CoCl₂, blue), cobalt(II) bromide (CoBr₂, green), cobalt(II) iodide (CoI₂, blue-black). These halides exist in anhydrous and hydrated forms. Whereas the anhydrous dichloride is blue, the hydrate is red.^[17]

The reduction potential for the reaction Co³⁺
+ e⁻ → Co²⁺
is +1.92 V, beyond that for chlorine to chloride, +1.36 V. Consequently, cobalt(III) chloride would spontaneously reduce to cobalt(II) chloride and chlorine. Because the reduction potential for fluorine to fluoride is so high, +2.87 V, cobalt(III) fluoride is one of the few simple stable cobalt(III) compounds. Cobalt(III) fluoride, which is used in some fluorination reactions, reacts vigorously with water.^[12]

Coordination compounds[edit]

As for all metals, molecular compounds and polyatomic ions of cobalt are classified as coordination complexes, that is, molecules or ions that contain cobalt linked to one or more ligands. These can be combinations of a potentially infinite variety of molecules and ions, such as:

• water H
  ₂O, as in the cation hexaaquocobalt(II) [Co(H
  ₂O)
  ₆]²⁺
  . This pink-colored complex is the predominant cation in solid cobalt sulfate CoSO
  ₄·(H
  ₂O)_x, with x = 6 or 7, as well as in water solutions thereof.
• ammonia NH
  ₃, as in cis-diaquotetraamminecobalt(III) [Co(NH
  ₃)
  ₄(H
  ₂O)
  ₂]³⁺
  , in hexol [Co(Co(NH
  ₃)
  ₄(HO)
  ₂)
  ₃]⁶⁻
  , in [Co(NO
  ₂)
  ₄(NH
  ₃)
  ₂]⁻
  (the anion of Erdmann’s salt),^[18] and in [Co(NH
  ₃)
  ₅(CO
  ₃)]⁻
  .^[18]
• carbonate [CO
  ₃]²⁻
  , as in the green triscarbonatocobaltate(III) [Co(CO
  ₃)
  ₃]³⁻
  anion.^[19][18][20]
• nitrite [NO
  ₂]⁻
  as in [Co(NO
  ₂)
  ₄(NH
  ₃)
  ₂]⁻
  .^[18]
• hydroxide [HO]⁻
  , as in hexol.
• chloride [Cl]⁻
  , as in tetrachloridocobaltate(II) CoCl
  ₄]²⁻
  .
• bicarbonate [HCO
  ₃]⁻
  , as in [Co(CO
  ₃)
  ₂(HCO
  ₃)(H
  ₂O)]³⁻
  .^[18]
• oxalate [C
  ₂O
  ₄]²⁻
  , as in trisoxalatocobaltate(III) [Co(C
  ₂O
  ₄)³⁻
  _3].^[18]

These attached groups affect the stability of oxidation states of the cobalt atoms, according to general principles of electronegativity and of the hardness–softness. For example, Co³⁺ complexes tend to have ammine ligands. Because phosphorus is softer than nitrogen, phosphine ligands tend to feature the softer Co²⁺ and Co⁺, an example being tris(triphenylphosphine)cobalt(I) chloride (P(C
₆H
₅)
₃)
₃CoCl). The more electronegative (and harder) oxide and fluoride can stabilize Co⁴⁺ and Co⁵⁺ derivatives, e.g. caesium hexafluorocobaltate(IV) (Cs₂CoF₆) and potassium percobaltate (K₃CoO₄).^[12]

Alfred Werner, a Nobel-prize winning pioneer in coordination chemistry, worked with compounds of empirical formula [Co(NH
₃)
₆]³⁺
. One of the isomers determined was cobalt(III) hexammine chloride. This coordination complex, a typical Werner-type complex, consists of a central cobalt atom coordinated by six ammine orthogonal ligands and three chloride counteranions. Using chelating ethylenediamine ligands in place of ammonia gives tris(ethylenediamine)cobalt(III) ([Co(en)
₃]³⁺
), which was one of the first coordination complexes to be resolved into optical isomers. The complex exists in the right- and left-handed forms of a «three-bladed propeller». This complex was first isolated by Werner as yellow-gold needle-like crystals.^[21][22]

Organometallic compounds[edit]

Cobaltocene is a structural analog to ferrocene, with cobalt in place of iron. Cobaltocene is much more sensitive to oxidation than ferrocene.^[23] Cobalt carbonyl (Co₂(CO)₈) is a catalyst in carbonylation and hydrosilylation reactions.^[24] Vitamin B₁₂ (see below) is an organometallic compound found in nature and is the only vitamin that contains a metal atom.^[25] An example of an alkylcobalt complex in the otherwise uncommon +4 oxidation state of cobalt is the homoleptic complex tetrakis(1-norbornyl)cobalt(IV) (Co(1-norb)₄), a transition metal-alkyl complex that is notable for its resistance to β-hydrogen elimination,^[26] in accord with Bredt’s rule. The cobalt(III) and cobalt(V) complexes [Li(THF)
₄]⁺
[Co(1-norb)
₄]⁻
and [Co(1-norb)
₄]⁺
[BF
₄]⁻
are also known.^[27]

Isotopes[edit]

⁵⁹Co is the only stable cobalt isotope and the only isotope that exists naturally on Earth. Twenty-two radioisotopes have been characterized: the most stable, ⁶⁰Co, has a half-life of 5.2714 years; ⁵⁷Co has a half-life of 271.8 days; ⁵⁶Co has a half-life of 77.27 days; and ⁵⁸Co has a half-life of 70.86 days. All the other radioactive isotopes of cobalt have half-lives shorter than 18 hours, and in most cases shorter than 1 second. This element also has 4 meta states, all of which have half-lives shorter than 15 minutes.^[28]

The isotopes of cobalt range in atomic weight from 50 u (⁵⁰Co) to 73 u (⁷³Co). The primary decay mode for isotopes with atomic mass unit values less than that of the only stable isotope, ⁵⁹Co, is electron capture and the primary mode of decay in isotopes with atomic mass greater than 59 atomic mass units is beta decay. The primary decay products below ⁵⁹Co are element 26 (iron) isotopes; above that the decay products are element 28 (nickel) isotopes.^[28]

History[edit]

Cobalt compounds have been used for centuries to impart a rich blue color to glass, glazes, and ceramics. Cobalt has been detected in Egyptian sculpture, Persian jewelry from the third millennium BC, in the ruins of Pompeii, destroyed in 79 AD, and in China, dating from the Tang dynasty (618–907 AD) and the Ming dynasty (1368–1644 AD).^[29]

Cobalt has been used to color glass since the Bronze Age. The excavation of the Uluburun shipwreck yielded an ingot of blue glass, cast during the 14th century BC.^[30][31] Blue glass from Egypt was either colored with copper, iron, or cobalt. The oldest cobalt-colored glass is from the eighteenth dynasty of Egypt (1550–1292 BC). The source for the cobalt the Egyptians used is not known.^[32][33]

The word cobalt is derived from the German kobalt, from kobold meaning «goblin», a superstitious term used for the ore of cobalt by miners. The first attempts to smelt those ores for copper or silver failed, yielding simply powder (cobalt(II) oxide) instead. Because the primary ores of cobalt always contain arsenic, smelting the ore oxidized the arsenic into the highly toxic and volatile arsenic oxide, adding to the notoriety of the ore.^[34]

Swedish chemist Georg Brandt (1694–1768) is credited with discovering cobalt circa 1735, showing it to be a previously unknown element, distinct from bismuth and other traditional metals. Brandt called it a new «semi-metal».^[35][36] He showed that compounds of cobalt metal were the source of the blue color in glass, which previously had been attributed to the bismuth found with cobalt. Cobalt became the first metal to be discovered since the pre-historical period. All other known metals (iron, copper, silver, gold, zinc, mercury, tin, lead and bismuth) had no recorded discoverers.^[37]

During the 19th century, a significant part of the world’s production of cobalt blue (a pigment made with cobalt compounds and alumina) and smalt (cobalt glass powdered for use for pigment purposes in ceramics and painting) was carried out at the Norwegian Blaafarveværket.^[38][39] The first mines for the production of smalt in the 16th century were located in Norway, Sweden, Saxony and Hungary. With the discovery of cobalt ore in New Caledonia in 1864, the mining of cobalt in Europe declined. With the discovery of ore deposits in Ontario, Canada in 1904 and the discovery of even larger deposits in the Katanga Province in the Congo in 1914, the mining operations shifted again.^[34] When the Shaba conflict started in 1978, the copper mines of Katanga Province nearly stopped production.^[40][41] The impact on the world cobalt economy from this conflict was smaller than expected: cobalt is a rare metal, the pigment is highly toxic, and the industry had already established effective ways for recycling cobalt materials. In some cases, industry was able to change to cobalt-free alternatives.^[40][41]

In 1938, John Livingood and Glenn T. Seaborg discovered the radioisotope cobalt-60.^[42] This isotope was famously used at Columbia University in the 1950s to establish parity violation in radioactive beta decay.^[43][44]

After World War II, the US wanted to guarantee the supply of cobalt ore for military uses (as the Germans had been doing) and prospected for cobalt within the U.S. border. An adequate supply of the ore was found in Idaho near Blackbird canyon in the side of a mountain. The firm Calera Mining Company started production at the site.^[45]

It has been argued that cobalt will be one of the main objects of geopolitical competition in a world running on renewable energy and dependent on batteries, but this perspective has also been criticised for underestimating the power of economic incentives for expanded production.^[46]

Occurrence[edit]

The stable form of cobalt is produced in supernovae through the r-process.^[47] It comprises 0.0029% of the Earth’s crust. Free cobalt (the native metal) is not found on Earth because of the oxygen in the atmosphere and the chlorine in the ocean. Both are abundant enough in the upper layers of the Earth’s crust to prevent native metal cobalt from forming. Except as recently delivered in meteoric iron, pure cobalt in native metal form is unknown on Earth. The element has a medium abundance but natural compounds of cobalt are numerous and small amounts of cobalt compounds are found in most rocks, soils, plants, and animals.^{[citation needed]}

In nature, cobalt is frequently associated with nickel. Both are characteristic components of meteoric iron, though cobalt is much less abundant in iron meteorites than nickel. As with nickel, cobalt in meteoric iron alloys may have been well enough protected from oxygen and moisture to remain as the free (but alloyed) metal,^[48] though neither element is seen in that form in the ancient terrestrial crust.^{[citation needed]}

Cobalt in compound form occurs in copper and nickel minerals. It is the major metallic component that combines with sulfur and arsenic in the sulfidic cobaltite (CoAsS), safflorite (CoAs₂), glaucodot ((Co,Fe)AsS), and skutterudite (CoAs₃) minerals.^[12] The mineral cattierite is similar to pyrite and occurs together with vaesite in the copper deposits of Katanga Province.^[49] When it reaches the atmosphere, weathering occurs; the sulfide minerals oxidize and form pink erythrite («cobalt glance»: Co₃(AsO₄)₂·8H₂O) and spherocobaltite (CoCO₃).^[50][51]

Cobalt is also a constituent of tobacco smoke.^[52] The tobacco plant readily absorbs and accumulates heavy metals like cobalt from the surrounding soil in its leaves. These are subsequently inhaled during tobacco smoking.^[53]

In the ocean[edit]

Cobalt is a trace metal involved in photosynthesis and nitrogen fixation detected in most ocean basins and is a limiting micronutrient for phytoplankton and cyanobacteria.^[54][55] The Co-containing complex cobalamin is only synthesized by cyanobacteria and a few archaea, so dissolved cobalt concentrations are low in the upper ocean. Like Mn and Fe, Co has a hybrid profile of biological uptake by phytoplankton via photosynthesis in the upper ocean and scavenging in the deep ocean, although most scavenging is limited by complex organic ligands.^[56][57] Co is recycled in the ocean by decaying organic matter that sinks below the upper ocean, although most is scavenged by oxidizing bacteria.^{[citation needed]}

Sources of cobalt for many ocean bodies include rivers and terrestrial runoff with some input from hydrothermal vents.^[58] In the deep ocean, cobalt sources are found lying on top of seamounts (which can be large or small) where ocean currents sweep the ocean floor to clear sediment over the span of millions of years allowing them to form as ferromanganese crusts.^[59] Although limited mapping of the seafloor has been done, preliminary investigation indicates that there is a large amount of these cobalt-rich crusts located in the Clarion Clipperton Zone,^[60] an area garnering increasing interest for deep sea mining ventures due to the mineral-rich environment within its domain. Anthropogenic input contributes as a non-natural source but in very low amounts. Dissolved cobalt (dCo) concentrations across oceans are controlled primarily by reservoirs where dissolved oxygen concentrations are low. The complex biochemical cycling of cobalt in the ocean is still not fully understood, but patterns of higher concentrations have been found in areas of low oxygen^[61] such as the Oxygen Minimum Zone (OMZ) in the Southern Atlantic Ocean.^[62]

Cobalt is considered toxic for marine environments at high concentrations.^[63] Safe concentrations fall around 18 μg/L in marine waters for plankton such as diatoms.^{[citation needed]}

Production[edit]

Cobalt mine production (2017) and reserves in tonnes according to USGS^[64]

Country	Production	Reserves
DR Congo	64,000	3,500,000
Russia	5,600	250,000
Australia	5,000	1,200,000
Canada	4,300	250,000
Cuba	4,200	500,000
Philippines	4,000	280,000
Madagascar	3,800	150,000
Papua New Guinea	3,200	51,000
Zambia	2,900	270,000
New Caledonia	2,800	—
South Africa	2,500	29,000
Morocco	1,500
United States	650	23,000
Other countries	5,900	560,000
World total	110,000	7,100,000

The main ores of cobalt are cobaltite, erythrite, glaucodot and skutterudite (see above), but most cobalt is obtained by reducing the cobalt by-products of nickel and copper mining and smelting.^[65][66]

Since cobalt is generally produced as a by-product, the supply of cobalt depends to a great extent on the economic feasibility of copper and nickel mining in a given market. Demand for cobalt was projected to grow 6% in 2017.^[67]

Primary cobalt deposits are rare, such as those occurring in hydrothermal deposits, associated with ultramafic rocks, typified by the Bou-Azzer district of Morocco. At such locations, cobalt ores are mined exclusively, albeit at a lower concentration, and thus require more downstream processing for cobalt extraction.^[68][69]

Several methods exist to separate cobalt from copper and nickel, depending on the concentration of cobalt and the exact composition of the used ore. One method is froth flotation, in which surfactants bind to ore components, leading to an enrichment of cobalt ores. Subsequent roasting converts the ores to cobalt sulfate, and the copper and the iron are oxidized to the oxide. Leaching with water extracts the sulfate together with the arsenates. The residues are further leached with sulfuric acid, yielding a solution of copper sulfate. Cobalt can also be leached from the slag of copper smelting.^[70]

The products of the above-mentioned processes are transformed into the cobalt oxide (Co₃O₄). This oxide is reduced to metal by the aluminothermic reaction or reduction with carbon in a blast furnace.^[12]

[edit]

The United States Geological Survey estimates world reserves of cobalt at 7,100,000 metric tons.^[71] The Democratic Republic of the Congo (DRC) currently produces 63% of the world’s cobalt. This market share may reach 73% by 2025 if planned expansions by mining producers like Glencore Plc take place as expected. But by 2030, global demand could be 47 times more than it was in 2017, Bloomberg New Energy Finance has estimated.^[72]

Changes that Congo made to mining laws in 2002 attracted new investments in Congolese copper and cobalt projects. Glencore’s Mutanda Mine shipped 24,500 tons of cobalt in 2016, 40% of Congo DRC’s output and nearly a quarter of global production. After oversupply, Glencore closed Mutanda for two years in late 2019.^[73][74] Glencore’s Katanga Mining project is resuming as well and should produce 300,000 tons of copper and 20,000 tons of cobalt by 2019, according to Glencore.^[67]

After hitting near-decade highs in early 2018 above US$100,000 per tonne, prices for cobalt used in the global electric battery supply chain slipped by 45% in the following 2 years. With the upsurge in Electric (EV) vehicle demand in 2020 and early 2021, cobalt prices rose to US$54,000 per tonne by March 2021.^{[citation needed]}

Cobalt is ranked as a critical mineral by the United States, Japan, Republic of Korea, the United Kingdom and the European Union.^{[citation needed]}

Democratic Republic of the Congo[edit]

In 2005, the top producer of cobalt was the copper deposits in the Democratic Republic of the Congo’s Katanga Province. Formerly Shaba province, the area had almost 40% of global reserves, reported the British Geological Survey in 2009.^[75]

Artisanal mining supplied 17% to 40% of the DRC production.^[76] Some 100,000 cobalt miners in Congo DRC use hand tools to dig hundreds of feet, with little planning and fewer safety measures, say workers and government and NGO officials, as well as The Washington Post reporters’ observations on visits to isolated mines. The lack of safety precautions frequently causes injuries or death.^[77] Mining pollutes the vicinity and exposes local wildlife and indigenous communities to toxic metals thought to cause birth defects and breathing difficulties, according to health officials.^[78]

Human rights activists have alleged, and investigative journalism reported confirmation,^[79][80] that child labor is used in mining cobalt from African artisanal mines.^[76][81] This revelation prompted cell phone maker Apple Inc., on March 3, 2017, to stop buying ore from suppliers such as Zhejiang Huayou Cobalt who source from artisanal mines in the DRC, and begin using only suppliers that are verified to meet its workplace standards.^[82][83]

There is a push globally by the EU and major car manufacturers (OEM) for global production of cobalt to be sourced and produced sustainably, responsibly and traceability of the supply chain. Mining companies are adopting and practising ESG initiatives in line with OECD Guidance and putting in place evidence of zero to low carbon footprint activities in the supply chain production of Lithium-ion batteries. These initiatives are already taking place with major mining companies, Artisanal and Small-Scale Mining companies (ASM). Car manufacturers and battery manufacturer supply chains Tesla, VW, BMW, BASF, Glencore are participating in several initiatives, such as the Responsible Cobalt Initiative and Cobalt for Development study. In 2018 BMW Group in partnership with BASF, Samsung SDI and Samsung Electronics have launched a pilot project in the DRC over one pilot mine, to improve conditions and address challenges for artisanal miners and the surrounding communities.

The political and ethnic dynamics of the region have in the past caused outbreaks of violence and years of armed conflict and displaced populations. This instability affected the price of cobalt and also created perverse incentives for the combatants in the First and Second Congo Wars to prolong the fighting, since access to diamond mines and other valuable resources helped to finance their military goals—which frequently amounted to genocide—and also enriched the fighters themselves. While DR Congo has in the 2010s not recently been invaded by neighboring military forces, some of the richest mineral deposits adjoin areas where Tutsis and Hutus still frequently clash, unrest continues although on a smaller scale and refugees still flee outbreaks of violence.^[84]

Cobalt extracted from small Congolese artisanal mining endeavors in 2007 supplied a single Chinese company, Congo DongFang International Mining. A subsidiary of Zhejiang Huayou Cobalt, one of the world’s largest cobalt producers, Congo DongFang supplied cobalt to some of the world’s largest battery manufacturers, who produced batteries for ubiquitous products like the Apple iPhones. Because of accused labour violations and environmental concerns, LG Chem subsequently audited Congo DongFang in accordance with OECD guidelines. LG Chem, which also produces battery materials for car companies, imposed a code of conduct on all suppliers that it inspects.^[85]

The Mukondo Mountain project, operated by the Central African Mining and Exploration Company (CAMEC) in Katanga Province, may be the richest cobalt reserve in the world. It produced an estimated one-third of the total global cobalt production in 2008.^[86] In July 2009, CAMEC announced a long-term agreement to deliver its entire annual production of cobalt concentrate from Mukondo Mountain to Zhejiang Galico Cobalt & Nickel Materials of China.^[87]

In February 2018, global asset management firm AllianceBernstein defined the DRC as economically «the Saudi Arabia of the electric vehicle age», due to its cobalt resources, as essential to the lithium-ion batteries that drive electric vehicles.^[88]

On March 9, 2018, President Joseph Kabila updated the 2002 mining code, increasing royalty charges and declaring cobalt and coltan «strategic metals».^[89][90]

The 2002 mining code was effectively updated on December 4, 2018.^[91]

In December 2019, International Rights Advocates, a human rights NGO, filed a landmark lawsuit against Apple, Tesla, Dell, Microsoft and Google company Alphabet for «knowingly benefiting from and aiding and abetting the cruel and brutal use of young children» in mining cobalt.^[92] The companies in question denied their involvement in child labour.^[93]

Canada[edit]

In 2017, some exploration companies were planning to survey old silver and cobalt mines in the area of Cobalt, Ontario where significant deposits are believed to lie.^[94]

Cuba[edit]

Canada’s Sherritt International processes cobalt ores in nickel deposits from the Moa mines in Cuba, and the island has several others mines in Mayari, Camaguey, and Pinar del Rio. Continued investments by Sherritt International in Cuban nickel and cobalt production while acquiring mining rights for 17–20 years made the communist country third for cobalt reserves in 2019, before Canada itself.^[95]

Applications[edit]

In 2016, 116,000 tonnes (128,000 short tons) of cobalt was used.^[5]
Cobalt has been used in the production of high-performance alloys.^[65][66] It is also used in some rechargeable batteries.

Alloys[edit]

Cobalt-based superalloys have historically consumed most of the cobalt produced.^[65][66] The temperature stability of these alloys makes them suitable for turbine blades for gas turbines and aircraft jet engines, although nickel-based single-crystal alloys surpass them in performance.^[96] Cobalt-based alloys are also corrosion- and wear-resistant, making them, like titanium, useful for making orthopedic implants that don’t wear down over time. The development of wear-resistant cobalt alloys started in the first decade of the 20th century with the stellite alloys, containing chromium with varying quantities of tungsten and carbon. Alloys with chromium and tungsten carbides are very hard and wear-resistant.^[97] Special cobalt-chromium-molybdenum alloys like Vitallium are used for prosthetic parts (hip and knee replacements).^[98] Cobalt alloys are also used for dental prosthetics as a useful substitute for nickel, which may be allergenic.^[99] Some high-speed steels also contain cobalt for increased heat and wear resistance. The special alloys of aluminium, nickel, cobalt and iron, known as Alnico, and of samarium and cobalt (samarium-cobalt magnet) are used in permanent magnets.^[100] It is also alloyed with 95% platinum for jewelry, yielding an alloy suitable for fine casting, which is also slightly magnetic.^[101]

Batteries[edit]

Lithium cobalt oxide (LiCoO₂) is widely used in lithium-ion battery cathodes. The material is composed of cobalt oxide layers with the lithium intercalated. During discharge (i.e. when not actively being charged), the lithium is released as lithium ions.^[102] Nickel-cadmium^[103] (NiCd) and nickel metal hydride^[104] (NiMH) batteries also include cobalt to improve the oxidation of nickel in the battery.^[103]
Transparency Market Research estimated the global lithium-ion battery market at $30 billion in 2015 and predicted an increase to over US$75 billion by 2024.^[105]

Although in 2018 most cobalt in batteries was used in a mobile device,^[106] a more recent application for cobalt is rechargeable batteries for electric cars. This industry has increased five-fold in its demand for cobalt, which makes it urgent to find new raw materials in more stable areas of the world.^[107] Demand is expected to continue or increase as the prevalence of electric vehicles increases.^[108] Exploration in 2016–2017 included the area around Cobalt, Ontario, an area where many silver mines ceased operation decades ago.^[107] Cobalt for electric vehicles increased 81% from the first half of 2018 to 7,200 tonnes in the first half of 2019, for a battery capacity of 46.3 GWh.^[109][110] The future of electric cars may depend on deep-sea mining, since cobalt is abundant in rocks on the seabed.^[111]

Since child and slave labor have been repeatedly reported in cobalt mining, primarily in the artisanal mines of DR Congo, technology companies seeking an ethical supply chain have faced shortages of this raw material and^[112] the price of cobalt metal reached a nine-year high in October 2017, more than US$30 a pound, versus US$10 in late 2015.^[113] After oversupply, the price dropped to a more normal $15 in 2019.^[114][115] As a reaction to the issues with artisanal cobalt mining in DR Congo a number of cobalt suppliers and their customers have formed the Fair Cobalt Alliance (FCA) which aims to end the use of child labor and to improve the working conditions of cobalt mining and processing in the DR Congo. Members of FCA include Zhejiang Huayou Cobalt, Sono Motors, the Responsible Cobalt Initiative, Fairphone, Glencore and Tesla, Inc.^[116][117]

Research is being conducted by the European Union on the possibility to eliminate cobalt requirements in lithium-ion battery production.^[118][119] As of August 2020 battery makers have gradually reduced the cathode cobalt content from 1/3 (NMC 111) to 2/10 (NMC 442) to currently 1/10 (NMC 811) and have also introduced the cobalt free LFP cathode into the battery packs of electric cars such as the Tesla Model 3.^[120][121] In September 2020, Tesla outlined their plans to make their own, cobalt-free battery cells.^[122]

Catalysts[edit]

Several cobalt compounds are oxidation catalysts. Cobalt acetate is used to convert xylene to terephthalic acid, the precursor of the bulk polymer polyethylene terephthalate. Typical catalysts are the cobalt carboxylates (known as cobalt soaps). They are also used in paints, varnishes, and inks as «drying agents» through the oxidation of drying oils.^[123][102] The same carboxylates are used to improve the adhesion between steel and rubber in steel-belted radial tires. In addition they are used as accelerators in polyester resin systems.^{[124][125][126]}

Cobalt-based catalysts are used in reactions involving carbon monoxide. Cobalt is also a catalyst in the Fischer–Tropsch process for the hydrogenation of carbon monoxide into liquid fuels.^[127] Hydroformylation of alkenes often uses cobalt octacarbonyl as a catalyst,^[128]

The hydrodesulfurization of petroleum uses a catalyst derived from cobalt and molybdenum. This process helps to clean petroleum of sulfur impurities that interfere with the refining of liquid fuels.^[102]

Pigments and coloring[edit]

Before the 19th century, cobalt was predominantly used as a pigment. It has been used since the Middle Ages to make smalt, a blue-colored glass. Smalt is produced by melting a mixture of roasted mineral smaltite, quartz and potassium carbonate, which yields a dark blue silicate glass, which is finely ground after the production.^[129] Smalt was widely used to color glass and as pigment for paintings.^[130] In 1780, Sven Rinman discovered cobalt green, and in 1802 Louis Jacques Thénard discovered cobalt blue.^[131] Cobalt pigments such as cobalt blue (cobalt aluminate), cerulean blue (cobalt(II) stannate), various hues of cobalt green (a mixture of cobalt(II) oxide and zinc oxide), and cobalt violet (cobalt phosphate) are used as artist’s pigments because of their superior chromatic stability.^[132][133]

Radioisotopes[edit]

Cobalt-60 (Co-60 or ⁶⁰Co) is useful as a gamma-ray source because it can be produced in predictable amounts with high activity by bombarding cobalt with neutrons. It produces gamma rays with energies of 1.17 and 1.33 MeV.^[28][134]

Cobalt is used in external beam radiotherapy, sterilization of medical supplies and medical waste, radiation treatment of foods for sterilization (cold pasteurization),^[135] industrial radiography (e.g. weld integrity radiographs), density measurements (e.g. concrete density measurements), and tank fill height switches. The metal has the unfortunate property of producing a fine dust, causing problems with radiation protection. Cobalt from radiotherapy machines has been a serious hazard when not discarded properly, and one of the worst radiation contamination accidents in North America occurred in 1984, when a discarded radiotherapy unit containing cobalt-60 was mistakenly disassembled in a junkyard in Juarez, Mexico.^[136][137]

Cobalt-60 has a radioactive half-life of 5.27 years. Loss of potency requires periodic replacement of the source in radiotherapy and is one reason why cobalt machines have been largely replaced by linear accelerators in modern radiation therapy.^[138] Cobalt-57 (Co-57 or ⁵⁷Co) is a cobalt radioisotope most often used in medical tests, as a radiolabel for vitamin B₁₂ uptake, and for the Schilling test. Cobalt-57 is used as a source in Mössbauer spectroscopy and is one of several possible sources in X-ray fluorescence devices.^[139][140]

Nuclear weapon designs could intentionally incorporate ⁵⁹Co, some of which would be activated in a nuclear explosion to produce ⁶⁰Co. The ⁶⁰Co, dispersed as nuclear fallout, is sometimes called a cobalt bomb.^[141]

^[142]

Other uses[edit]

• Cobalt is used in electroplating for its attractive appearance, hardness, and resistance to oxidation.^[143]
• It is also used as a base primer coat for porcelain enamels.^[144]

Biological role[edit]

Cobalt is essential to the metabolism of all animals. It is a key constituent of cobalamin, also known as vitamin B₁₂, the primary biological reservoir of cobalt as an ultratrace element.^[145][146] Bacteria in the stomachs of ruminant animals convert cobalt salts into vitamin B₁₂, a compound which can only be produced by bacteria or archaea. A minimal presence of cobalt in soils therefore markedly improves the health of grazing animals, and an uptake of 0.20 mg/kg a day is recommended because they have no other source of vitamin B₁₂.^[147]

Proteins based on cobalamin use corrin to hold the cobalt. Coenzyme B₁₂ features a reactive C-Co bond that participates in the reactions.^[148] In humans, B₁₂ has two types of alkyl ligand: methyl and adenosyl. MeB₁₂ promotes methyl (−CH₃) group transfers. The adenosyl version of B₁₂ catalyzes rearrangements in which a hydrogen atom is directly transferred between two adjacent atoms with concomitant exchange of the second substituent, X, which may be a carbon atom with substituents, an oxygen atom of an alcohol, or an amine. Methylmalonyl coenzyme A mutase (MUT) converts MMl-CoA to Su-CoA, an important step in the extraction of energy from proteins and fats.^[149]

Although far less common than other metalloproteins (e.g. those of zinc and iron), other cobaltoproteins are known besides B₁₂. These proteins include methionine aminopeptidase 2, an enzyme that occurs in humans and other mammals that does not use the corrin ring of B₁₂, but binds cobalt directly. Another non-corrin cobalt enzyme is nitrile hydratase, an enzyme in bacteria that metabolizes nitriles.^[150]

Cobalt deficiency[edit]

In humans, consumption of cobalt-containing vitamin B₁₂ meets all needs for cobalt. For cattle and sheep, which meet vitamin B₁₂ needs via synthesis by resident bacteria in the rumen, there is a function for inorganic cobalt. In the early 20th century, during the development of farming on the North Island Volcanic Plateau of New Zealand, cattle suffered from what was termed «bush sickness». It was discovered that the volcanic soils lacked the cobalt salts essential for the cattle food chain.^[151][152] The «coast disease» of sheep in the Ninety Mile Desert of the Southeast of South Australia in the 1930s was found to originate in nutritional deficiencies of trace elements cobalt and copper. The cobalt deficiency was overcome by the development of «cobalt bullets», dense pellets of cobalt oxide mixed with clay given orally for lodging in the animal’s rumen.^{[clarification needed][153][152][154]}

• 

• 

  Cobalt-deficient sheep

Health issues[edit]

Cobalt

Hazards
GHS labelling:[155]
Pictograms
Signal word	Danger
Hazard statements	H302, H317, H319, H334, H341, H350, H360F, H412
Precautionary statements	P273, P280, P301+P312, P302+P352, P305+P351+P338, P308+P313
NFPA 704 (fire diamond)	2 0 0

The LD₅₀ value for soluble cobalt salts has been estimated to be between 150 and 500 mg/kg.^[156] In the US, the Occupational Safety and Health Administration (OSHA) has designated a permissible exposure limit (PEL) in the workplace as a time-weighted average (TWA) of 0.1 mg/m³. The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) has set a recommended exposure limit (REL) of 0.05 mg/m³, time-weighted average. The IDLH (immediately dangerous to life and health) value is 20 mg/m³.^[157]

However, chronic cobalt ingestion has caused serious health problems at doses far less than the lethal dose. In 1966, the addition of cobalt compounds to stabilize beer foam in Canada led to a peculiar form of toxin-induced cardiomyopathy, which came to be known as beer drinker’s cardiomyopathy.^[158][159]

Furthermore, cobalt metal is suspected of causing cancer (i.e., possibly carcinogenic, IARC Group 2B) as per the International Agency for Research on Cancer (IARC) Monographs.^[160]

It causes respiratory problems when inhaled.^[161] It also causes skin problems when touched; after nickel and chromium, cobalt is a major cause of contact dermatitis.^[162]

References[edit]

Further reading[edit]

External links[edit]

• Cobalt at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• Centers for Disease and Prevention – Cobalt
• The Cobalt Institute
• Responsible Cobalt Institute Archived 2021-03-07 at the Wayback Machine

Cobalt, ₂₇Co

Cobalt
Pronunciation	(listen)[1]
Appearance	hard lustrous bluish gray metal
Standard atomic weight Ar°(Co)	58.933194±0.000003 58.933±0.001 (abridged)[2]
Cobalt in the periodic table
Hydrogen Helium Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson – ↑ Co ↓ Rh iron ← cobalt → nickel
Atomic number (Z)	27
Group	group 9
Period	period 4
Block	d-block
Electron configuration	[Ar] 3d7 4s2
Electrons per shell	2, 8, 15, 2
Physical properties
Phase at STP	solid
Melting point	1768 K ​(1495 °C, ​2723 °F)
Boiling point	3200 K ​(2927 °C, ​5301 °F)
Density (near r.t.)	8.90 g/cm3
when liquid (at m.p.)	8.86 g/cm3
Heat of fusion	16.06 kJ/mol
Heat of vaporization	377 kJ/mol
Molar heat capacity	24.81 J/(mol·K)
Vapor pressure P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 1790 1960 2165 2423 2755 3198
Atomic properties
Oxidation states	−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5[3] (an amphoteric oxide)
Electronegativity	Pauling scale: 1.88
Ionization energies	1st: 760.4 kJ/mol 2nd: 1648 kJ/mol 3rd: 3232 kJ/mol (more)
Atomic radius	empirical: 125 pm
Covalent radius	Low spin: 126±3 pm High spin: 150±7 pm
Spectral lines of cobalt
Other properties
Natural occurrence	primordial
Crystal structure	​hexagonal close-packed (hcp)
Speed of sound thin rod	4720 m/s (at 20 °C)
Thermal expansion	13.0 µm/(m⋅K) (at 25 °C)
Thermal conductivity	100 W/(m⋅K)
Electrical resistivity	62.4 nΩ⋅m (at 20 °C)
Magnetic ordering	ferromagnetic
Young’s modulus	209 GPa
Shear modulus	75 GPa
Bulk modulus	180 GPa
Poisson ratio	0.31
Mohs hardness	5.0
Vickers hardness	1043 MPa
Brinell hardness	470–3000 MPa
CAS Number	7440-48-4
History
Discovery and first isolation	Georg Brandt (1735)
Main isotopes of cobalt v e
Iso­tope Decay abun­dance half-life (t1/2) mode pro­duct 56Co syn 77.27 d ε 56Fe 57Co syn 271.79 d ε 57Fe 58Co syn 70.86 d ε 58Fe 59Co 100% stable 60Co trace 5.2714 y β−, γ 60Ni
Category: Cobalt view talk edit | references

Cobalt is a chemical element with the symbol Co and atomic number 27. As with nickel, cobalt is found in the Earth’s crust only in a chemically combined form, save for small deposits found in alloys of natural meteoric iron. The free element, produced by reductive smelting, is a hard, lustrous, silver-gray metal.

Cobalt-based blue pigments (cobalt blue) have been used since ancient times for jewelry and paints, and to impart a distinctive blue tint to glass, but the color was for a long time thought to be due to the known metal bismuth. Miners had long used the name kobold ore (German for goblin ore) for some of the blue-pigment-producing minerals; they were so named because they were poor in known metals, and gave poisonous arsenic-containing fumes when smelted.^[4] In 1735, such ores were found to be reducible to a new metal (the first discovered since ancient times), and this was ultimately named for the kobold.

Today, some cobalt is produced specifically from one of a number of metallic-lustered ores, such as cobaltite (CoAsS). The element is, however, more usually produced as a by-product of copper and nickel mining. The Copperbelt in the Democratic Republic of the Congo (DRC) and Zambia yields most of the global cobalt production. World production in 2016 was 116,000 tonnes (114,000 long tons; 128,000 short tons) (according to Natural Resources Canada), and the DRC alone accounted for more than 50%.^[5]

Cobalt is primarily used in lithium-ion batteries, and in the manufacture of magnetic, wear-resistant and high-strength alloys. The compounds cobalt silicate and cobalt(II) aluminate (CoAl₂O₄, cobalt blue) give a distinctive deep blue color to glass, ceramics, inks, paints and varnishes. Cobalt occurs naturally as only one stable isotope, cobalt-59. Cobalt-60 is a commercially important radioisotope, used as a radioactive tracer and for the production of high-energy gamma rays.

Cobalt is the active center of a group of coenzymes called cobalamins. Vitamin B₁₂, the best-known example of the type, is an essential vitamin for all animals. Cobalt in inorganic form is also a micronutrient for bacteria, algae, and fungi.

Characteristics[edit]

Cobalt is a ferromagnetic metal with a specific gravity of 8.9. The Curie temperature is 1,115 °C (2,039 °F)^[6] and the magnetic moment is 1.6–1.7 Bohr magnetons per atom.^[7] Cobalt has a relative permeability two-thirds that of iron.^[8] Metallic cobalt occurs as two crystallographic structures: hcp and fcc. The ideal transition temperature between the hcp and fcc structures is 450 °C (842 °F), but in practice the energy difference between them is so small that random intergrowth of the two is common.^[9][10][11]

Cobalt is a weakly reducing metal that is protected from oxidation by a passivating oxide film. It is attacked by halogens and sulfur. Heating in oxygen produces Co₃O₄ which loses oxygen at 900 °C (1,650 °F) to give the monoxide CoO.^[12] The metal reacts with fluorine (F₂) at 520 K to give CoF₃; with chlorine (Cl₂), bromine (Br₂) and iodine (I₂), producing equivalent binary halides. It does not react with hydrogen gas (H₂) or nitrogen gas (N₂) even when heated, but it does react with boron, carbon, phosphorus, arsenic and sulfur.^[13] At ordinary temperatures, it reacts slowly with mineral acids, and very slowly with moist, but not with dry, air.^{[citation needed]}

Compounds[edit]

Common oxidation states of cobalt include +2 and +3, although compounds with oxidation states ranging from −3 to +5 are also known. A common oxidation state for simple compounds is +2 (cobalt(II)). These salts form the pink-colored metal aquo complex [Co(H
₂O)
₆]²⁺
in water. Addition of chloride gives the intensely blue [CoCl
₄]²⁻
.^[3] In a borax bead flame test, cobalt shows deep blue in both oxidizing and reducing flames.^[14]

Oxygen and chalcogen compounds[edit]

Several oxides of cobalt are known. Green cobalt(II) oxide (CoO) has rocksalt structure. It is readily oxidized with water and oxygen to brown cobalt(III) hydroxide (Co(OH)₃). At temperatures of 600–700 °C, CoO oxidizes to the blue cobalt(II,III) oxide (Co₃O₄), which has a spinel structure.^[3] Black cobalt(III) oxide (Co₂O₃) is also known.^[15] Cobalt oxides are antiferromagnetic at low temperature: CoO (Néel temperature 291 K) and Co₃O₄ (Néel temperature: 40 K), which is analogous to magnetite (Fe₃O₄), with a mixture of +2 and +3 oxidation states.^[16]

The principal chalcogenides of cobalt include the black cobalt(II) sulfides, CoS₂, which adopts a pyrite-like structure, and cobalt(III) sulfide (Co₂S₃).^{[citation needed]}

Halides[edit]

Four dihalides of cobalt(II) are known: cobalt(II) fluoride (CoF₂, pink), cobalt(II) chloride (CoCl₂, blue), cobalt(II) bromide (CoBr₂, green), cobalt(II) iodide (CoI₂, blue-black). These halides exist in anhydrous and hydrated forms. Whereas the anhydrous dichloride is blue, the hydrate is red.^[17]

The reduction potential for the reaction Co³⁺
+ e⁻ → Co²⁺
is +1.92 V, beyond that for chlorine to chloride, +1.36 V. Consequently, cobalt(III) chloride would spontaneously reduce to cobalt(II) chloride and chlorine. Because the reduction potential for fluorine to fluoride is so high, +2.87 V, cobalt(III) fluoride is one of the few simple stable cobalt(III) compounds. Cobalt(III) fluoride, which is used in some fluorination reactions, reacts vigorously with water.^[12]

Coordination compounds[edit]

As for all metals, molecular compounds and polyatomic ions of cobalt are classified as coordination complexes, that is, molecules or ions that contain cobalt linked to one or more ligands. These can be combinations of a potentially infinite variety of molecules and ions, such as:

• water H
  ₂O, as in the cation hexaaquocobalt(II) [Co(H
  ₂O)
  ₆]²⁺
  . This pink-colored complex is the predominant cation in solid cobalt sulfate CoSO
  ₄·(H
  ₂O)_x, with x = 6 or 7, as well as in water solutions thereof.
• ammonia NH
  ₃, as in cis-diaquotetraamminecobalt(III) [Co(NH
  ₃)
  ₄(H
  ₂O)
  ₂]³⁺
  , in hexol [Co(Co(NH
  ₃)
  ₄(HO)
  ₂)
  ₃]⁶⁻
  , in [Co(NO
  ₂)
  ₄(NH
  ₃)
  ₂]⁻
  (the anion of Erdmann’s salt),^[18] and in [Co(NH
  ₃)
  ₅(CO
  ₃)]⁻
  .^[18]
• carbonate [CO
  ₃]²⁻
  , as in the green triscarbonatocobaltate(III) [Co(CO
  ₃)
  ₃]³⁻
  anion.^[19][18][20]
• nitrite [NO
  ₂]⁻
  as in [Co(NO
  ₂)
  ₄(NH
  ₃)
  ₂]⁻
  .^[18]
• hydroxide [HO]⁻
  , as in hexol.
• chloride [Cl]⁻
  , as in tetrachloridocobaltate(II) CoCl
  ₄]²⁻
  .
• bicarbonate [HCO
  ₃]⁻
  , as in [Co(CO
  ₃)
  ₂(HCO
  ₃)(H
  ₂O)]³⁻
  .^[18]
• oxalate [C
  ₂O
  ₄]²⁻
  , as in trisoxalatocobaltate(III) [Co(C
  ₂O
  ₄)³⁻
  _3].^[18]

These attached groups affect the stability of oxidation states of the cobalt atoms, according to general principles of electronegativity and of the hardness–softness. For example, Co³⁺ complexes tend to have ammine ligands. Because phosphorus is softer than nitrogen, phosphine ligands tend to feature the softer Co²⁺ and Co⁺, an example being tris(triphenylphosphine)cobalt(I) chloride (P(C
₆H
₅)
₃)
₃CoCl). The more electronegative (and harder) oxide and fluoride can stabilize Co⁴⁺ and Co⁵⁺ derivatives, e.g. caesium hexafluorocobaltate(IV) (Cs₂CoF₆) and potassium percobaltate (K₃CoO₄).^[12]

Alfred Werner, a Nobel-prize winning pioneer in coordination chemistry, worked with compounds of empirical formula [Co(NH
₃)
₆]³⁺
. One of the isomers determined was cobalt(III) hexammine chloride. This coordination complex, a typical Werner-type complex, consists of a central cobalt atom coordinated by six ammine orthogonal ligands and three chloride counteranions. Using chelating ethylenediamine ligands in place of ammonia gives tris(ethylenediamine)cobalt(III) ([Co(en)
₃]³⁺
), which was one of the first coordination complexes to be resolved into optical isomers. The complex exists in the right- and left-handed forms of a «three-bladed propeller». This complex was first isolated by Werner as yellow-gold needle-like crystals.^[21][22]

Organometallic compounds[edit]

Cobaltocene is a structural analog to ferrocene, with cobalt in place of iron. Cobaltocene is much more sensitive to oxidation than ferrocene.^[23] Cobalt carbonyl (Co₂(CO)₈) is a catalyst in carbonylation and hydrosilylation reactions.^[24] Vitamin B₁₂ (see below) is an organometallic compound found in nature and is the only vitamin that contains a metal atom.^[25] An example of an alkylcobalt complex in the otherwise uncommon +4 oxidation state of cobalt is the homoleptic complex tetrakis(1-norbornyl)cobalt(IV) (Co(1-norb)₄), a transition metal-alkyl complex that is notable for its resistance to β-hydrogen elimination,^[26] in accord with Bredt’s rule. The cobalt(III) and cobalt(V) complexes [Li(THF)
₄]⁺
[Co(1-norb)
₄]⁻
and [Co(1-norb)
₄]⁺
[BF
₄]⁻
are also known.^[27]

Isotopes[edit]

⁵⁹Co is the only stable cobalt isotope and the only isotope that exists naturally on Earth. Twenty-two radioisotopes have been characterized: the most stable, ⁶⁰Co, has a half-life of 5.2714 years; ⁵⁷Co has a half-life of 271.8 days; ⁵⁶Co has a half-life of 77.27 days; and ⁵⁸Co has a half-life of 70.86 days. All the other radioactive isotopes of cobalt have half-lives shorter than 18 hours, and in most cases shorter than 1 second. This element also has 4 meta states, all of which have half-lives shorter than 15 minutes.^[28]

The isotopes of cobalt range in atomic weight from 50 u (⁵⁰Co) to 73 u (⁷³Co). The primary decay mode for isotopes with atomic mass unit values less than that of the only stable isotope, ⁵⁹Co, is electron capture and the primary mode of decay in isotopes with atomic mass greater than 59 atomic mass units is beta decay. The primary decay products below ⁵⁹Co are element 26 (iron) isotopes; above that the decay products are element 28 (nickel) isotopes.^[28]

History[edit]

Cobalt compounds have been used for centuries to impart a rich blue color to glass, glazes, and ceramics. Cobalt has been detected in Egyptian sculpture, Persian jewelry from the third millennium BC, in the ruins of Pompeii, destroyed in 79 AD, and in China, dating from the Tang dynasty (618–907 AD) and the Ming dynasty (1368–1644 AD).^[29]

Cobalt has been used to color glass since the Bronze Age. The excavation of the Uluburun shipwreck yielded an ingot of blue glass, cast during the 14th century BC.^[30][31] Blue glass from Egypt was either colored with copper, iron, or cobalt. The oldest cobalt-colored glass is from the eighteenth dynasty of Egypt (1550–1292 BC). The source for the cobalt the Egyptians used is not known.^[32][33]

The word cobalt is derived from the German kobalt, from kobold meaning «goblin», a superstitious term used for the ore of cobalt by miners. The first attempts to smelt those ores for copper or silver failed, yielding simply powder (cobalt(II) oxide) instead. Because the primary ores of cobalt always contain arsenic, smelting the ore oxidized the arsenic into the highly toxic and volatile arsenic oxide, adding to the notoriety of the ore.^[34]

Swedish chemist Georg Brandt (1694–1768) is credited with discovering cobalt circa 1735, showing it to be a previously unknown element, distinct from bismuth and other traditional metals. Brandt called it a new «semi-metal».^[35][36] He showed that compounds of cobalt metal were the source of the blue color in glass, which previously had been attributed to the bismuth found with cobalt. Cobalt became the first metal to be discovered since the pre-historical period. All other known metals (iron, copper, silver, gold, zinc, mercury, tin, lead and bismuth) had no recorded discoverers.^[37]

During the 19th century, a significant part of the world’s production of cobalt blue (a pigment made with cobalt compounds and alumina) and smalt (cobalt glass powdered for use for pigment purposes in ceramics and painting) was carried out at the Norwegian Blaafarveværket.^[38][39] The first mines for the production of smalt in the 16th century were located in Norway, Sweden, Saxony and Hungary. With the discovery of cobalt ore in New Caledonia in 1864, the mining of cobalt in Europe declined. With the discovery of ore deposits in Ontario, Canada in 1904 and the discovery of even larger deposits in the Katanga Province in the Congo in 1914, the mining operations shifted again.^[34] When the Shaba conflict started in 1978, the copper mines of Katanga Province nearly stopped production.^[40][41] The impact on the world cobalt economy from this conflict was smaller than expected: cobalt is a rare metal, the pigment is highly toxic, and the industry had already established effective ways for recycling cobalt materials. In some cases, industry was able to change to cobalt-free alternatives.^[40][41]

In 1938, John Livingood and Glenn T. Seaborg discovered the radioisotope cobalt-60.^[42] This isotope was famously used at Columbia University in the 1950s to establish parity violation in radioactive beta decay.^[43][44]

After World War II, the US wanted to guarantee the supply of cobalt ore for military uses (as the Germans had been doing) and prospected for cobalt within the U.S. border. An adequate supply of the ore was found in Idaho near Blackbird canyon in the side of a mountain. The firm Calera Mining Company started production at the site.^[45]

It has been argued that cobalt will be one of the main objects of geopolitical competition in a world running on renewable energy and dependent on batteries, but this perspective has also been criticised for underestimating the power of economic incentives for expanded production.^[46]

Occurrence[edit]

The stable form of cobalt is produced in supernovae through the r-process.^[47] It comprises 0.0029% of the Earth’s crust. Free cobalt (the native metal) is not found on Earth because of the oxygen in the atmosphere and the chlorine in the ocean. Both are abundant enough in the upper layers of the Earth’s crust to prevent native metal cobalt from forming. Except as recently delivered in meteoric iron, pure cobalt in native metal form is unknown on Earth. The element has a medium abundance but natural compounds of cobalt are numerous and small amounts of cobalt compounds are found in most rocks, soils, plants, and animals.^{[citation needed]}

In nature, cobalt is frequently associated with nickel. Both are characteristic components of meteoric iron, though cobalt is much less abundant in iron meteorites than nickel. As with nickel, cobalt in meteoric iron alloys may have been well enough protected from oxygen and moisture to remain as the free (but alloyed) metal,^[48] though neither element is seen in that form in the ancient terrestrial crust.^{[citation needed]}

Cobalt in compound form occurs in copper and nickel minerals. It is the major metallic component that combines with sulfur and arsenic in the sulfidic cobaltite (CoAsS), safflorite (CoAs₂), glaucodot ((Co,Fe)AsS), and skutterudite (CoAs₃) minerals.^[12] The mineral cattierite is similar to pyrite and occurs together with vaesite in the copper deposits of Katanga Province.^[49] When it reaches the atmosphere, weathering occurs; the sulfide minerals oxidize and form pink erythrite («cobalt glance»: Co₃(AsO₄)₂·8H₂O) and spherocobaltite (CoCO₃).^[50][51]

Cobalt is also a constituent of tobacco smoke.^[52] The tobacco plant readily absorbs and accumulates heavy metals like cobalt from the surrounding soil in its leaves. These are subsequently inhaled during tobacco smoking.^[53]

In the ocean[edit]

Cobalt is a trace metal involved in photosynthesis and nitrogen fixation detected in most ocean basins and is a limiting micronutrient for phytoplankton and cyanobacteria.^[54][55] The Co-containing complex cobalamin is only synthesized by cyanobacteria and a few archaea, so dissolved cobalt concentrations are low in the upper ocean. Like Mn and Fe, Co has a hybrid profile of biological uptake by phytoplankton via photosynthesis in the upper ocean and scavenging in the deep ocean, although most scavenging is limited by complex organic ligands.^[56][57] Co is recycled in the ocean by decaying organic matter that sinks below the upper ocean, although most is scavenged by oxidizing bacteria.^{[citation needed]}

Sources of cobalt for many ocean bodies include rivers and terrestrial runoff with some input from hydrothermal vents.^[58] In the deep ocean, cobalt sources are found lying on top of seamounts (which can be large or small) where ocean currents sweep the ocean floor to clear sediment over the span of millions of years allowing them to form as ferromanganese crusts.^[59] Although limited mapping of the seafloor has been done, preliminary investigation indicates that there is a large amount of these cobalt-rich crusts located in the Clarion Clipperton Zone,^[60] an area garnering increasing interest for deep sea mining ventures due to the mineral-rich environment within its domain. Anthropogenic input contributes as a non-natural source but in very low amounts. Dissolved cobalt (dCo) concentrations across oceans are controlled primarily by reservoirs where dissolved oxygen concentrations are low. The complex biochemical cycling of cobalt in the ocean is still not fully understood, but patterns of higher concentrations have been found in areas of low oxygen^[61] such as the Oxygen Minimum Zone (OMZ) in the Southern Atlantic Ocean.^[62]

Cobalt is considered toxic for marine environments at high concentrations.^[63] Safe concentrations fall around 18 μg/L in marine waters for plankton such as diatoms.^{[citation needed]}

Production[edit]

Cobalt mine production (2017) and reserves in tonnes according to USGS^[64]

Country	Production	Reserves
DR Congo	64,000	3,500,000
Russia	5,600	250,000
Australia	5,000	1,200,000
Canada	4,300	250,000
Cuba	4,200	500,000
Philippines	4,000	280,000
Madagascar	3,800	150,000
Papua New Guinea	3,200	51,000
Zambia	2,900	270,000
New Caledonia	2,800	—
South Africa	2,500	29,000
Morocco	1,500
United States	650	23,000
Other countries	5,900	560,000
World total	110,000	7,100,000

The main ores of cobalt are cobaltite, erythrite, glaucodot and skutterudite (see above), but most cobalt is obtained by reducing the cobalt by-products of nickel and copper mining and smelting.^[65][66]

Since cobalt is generally produced as a by-product, the supply of cobalt depends to a great extent on the economic feasibility of copper and nickel mining in a given market. Demand for cobalt was projected to grow 6% in 2017.^[67]

Primary cobalt deposits are rare, such as those occurring in hydrothermal deposits, associated with ultramafic rocks, typified by the Bou-Azzer district of Morocco. At such locations, cobalt ores are mined exclusively, albeit at a lower concentration, and thus require more downstream processing for cobalt extraction.^[68][69]

Several methods exist to separate cobalt from copper and nickel, depending on the concentration of cobalt and the exact composition of the used ore. One method is froth flotation, in which surfactants bind to ore components, leading to an enrichment of cobalt ores. Subsequent roasting converts the ores to cobalt sulfate, and the copper and the iron are oxidized to the oxide. Leaching with water extracts the sulfate together with the arsenates. The residues are further leached with sulfuric acid, yielding a solution of copper sulfate. Cobalt can also be leached from the slag of copper smelting.^[70]

The products of the above-mentioned processes are transformed into the cobalt oxide (Co₃O₄). This oxide is reduced to metal by the aluminothermic reaction or reduction with carbon in a blast furnace.^[12]

[edit]

The United States Geological Survey estimates world reserves of cobalt at 7,100,000 metric tons.^[71] The Democratic Republic of the Congo (DRC) currently produces 63% of the world’s cobalt. This market share may reach 73% by 2025 if planned expansions by mining producers like Glencore Plc take place as expected. But by 2030, global demand could be 47 times more than it was in 2017, Bloomberg New Energy Finance has estimated.^[72]

Changes that Congo made to mining laws in 2002 attracted new investments in Congolese copper and cobalt projects. Glencore’s Mutanda Mine shipped 24,500 tons of cobalt in 2016, 40% of Congo DRC’s output and nearly a quarter of global production. After oversupply, Glencore closed Mutanda for two years in late 2019.^[73][74] Glencore’s Katanga Mining project is resuming as well and should produce 300,000 tons of copper and 20,000 tons of cobalt by 2019, according to Glencore.^[67]

After hitting near-decade highs in early 2018 above US$100,000 per tonne, prices for cobalt used in the global electric battery supply chain slipped by 45% in the following 2 years. With the upsurge in Electric (EV) vehicle demand in 2020 and early 2021, cobalt prices rose to US$54,000 per tonne by March 2021.^{[citation needed]}

Cobalt is ranked as a critical mineral by the United States, Japan, Republic of Korea, the United Kingdom and the European Union.^{[citation needed]}

Democratic Republic of the Congo[edit]

In 2005, the top producer of cobalt was the copper deposits in the Democratic Republic of the Congo’s Katanga Province. Formerly Shaba province, the area had almost 40% of global reserves, reported the British Geological Survey in 2009.^[75]

Artisanal mining supplied 17% to 40% of the DRC production.^[76] Some 100,000 cobalt miners in Congo DRC use hand tools to dig hundreds of feet, with little planning and fewer safety measures, say workers and government and NGO officials, as well as The Washington Post reporters’ observations on visits to isolated mines. The lack of safety precautions frequently causes injuries or death.^[77] Mining pollutes the vicinity and exposes local wildlife and indigenous communities to toxic metals thought to cause birth defects and breathing difficulties, according to health officials.^[78]

Human rights activists have alleged, and investigative journalism reported confirmation,^[79][80] that child labor is used in mining cobalt from African artisanal mines.^[76][81] This revelation prompted cell phone maker Apple Inc., on March 3, 2017, to stop buying ore from suppliers such as Zhejiang Huayou Cobalt who source from artisanal mines in the DRC, and begin using only suppliers that are verified to meet its workplace standards.^[82][83]

There is a push globally by the EU and major car manufacturers (OEM) for global production of cobalt to be sourced and produced sustainably, responsibly and traceability of the supply chain. Mining companies are adopting and practising ESG initiatives in line with OECD Guidance and putting in place evidence of zero to low carbon footprint activities in the supply chain production of Lithium-ion batteries. These initiatives are already taking place with major mining companies, Artisanal and Small-Scale Mining companies (ASM). Car manufacturers and battery manufacturer supply chains Tesla, VW, BMW, BASF, Glencore are participating in several initiatives, such as the Responsible Cobalt Initiative and Cobalt for Development study. In 2018 BMW Group in partnership with BASF, Samsung SDI and Samsung Electronics have launched a pilot project in the DRC over one pilot mine, to improve conditions and address challenges for artisanal miners and the surrounding communities.

The political and ethnic dynamics of the region have in the past caused outbreaks of violence and years of armed conflict and displaced populations. This instability affected the price of cobalt and also created perverse incentives for the combatants in the First and Second Congo Wars to prolong the fighting, since access to diamond mines and other valuable resources helped to finance their military goals—which frequently amounted to genocide—and also enriched the fighters themselves. While DR Congo has in the 2010s not recently been invaded by neighboring military forces, some of the richest mineral deposits adjoin areas where Tutsis and Hutus still frequently clash, unrest continues although on a smaller scale and refugees still flee outbreaks of violence.^[84]

Cobalt extracted from small Congolese artisanal mining endeavors in 2007 supplied a single Chinese company, Congo DongFang International Mining. A subsidiary of Zhejiang Huayou Cobalt, one of the world’s largest cobalt producers, Congo DongFang supplied cobalt to some of the world’s largest battery manufacturers, who produced batteries for ubiquitous products like the Apple iPhones. Because of accused labour violations and environmental concerns, LG Chem subsequently audited Congo DongFang in accordance with OECD guidelines. LG Chem, which also produces battery materials for car companies, imposed a code of conduct on all suppliers that it inspects.^[85]

The Mukondo Mountain project, operated by the Central African Mining and Exploration Company (CAMEC) in Katanga Province, may be the richest cobalt reserve in the world. It produced an estimated one-third of the total global cobalt production in 2008.^[86] In July 2009, CAMEC announced a long-term agreement to deliver its entire annual production of cobalt concentrate from Mukondo Mountain to Zhejiang Galico Cobalt & Nickel Materials of China.^[87]

In February 2018, global asset management firm AllianceBernstein defined the DRC as economically «the Saudi Arabia of the electric vehicle age», due to its cobalt resources, as essential to the lithium-ion batteries that drive electric vehicles.^[88]

On March 9, 2018, President Joseph Kabila updated the 2002 mining code, increasing royalty charges and declaring cobalt and coltan «strategic metals».^[89][90]

The 2002 mining code was effectively updated on December 4, 2018.^[91]

In December 2019, International Rights Advocates, a human rights NGO, filed a landmark lawsuit against Apple, Tesla, Dell, Microsoft and Google company Alphabet for «knowingly benefiting from and aiding and abetting the cruel and brutal use of young children» in mining cobalt.^[92] The companies in question denied their involvement in child labour.^[93]

Canada[edit]

In 2017, some exploration companies were planning to survey old silver and cobalt mines in the area of Cobalt, Ontario where significant deposits are believed to lie.^[94]

Cuba[edit]

Canada’s Sherritt International processes cobalt ores in nickel deposits from the Moa mines in Cuba, and the island has several others mines in Mayari, Camaguey, and Pinar del Rio. Continued investments by Sherritt International in Cuban nickel and cobalt production while acquiring mining rights for 17–20 years made the communist country third for cobalt reserves in 2019, before Canada itself.^[95]

Applications[edit]

In 2016, 116,000 tonnes (128,000 short tons) of cobalt was used.^[5]
Cobalt has been used in the production of high-performance alloys.^[65][66] It is also used in some rechargeable batteries.

Alloys[edit]

Cobalt-based superalloys have historically consumed most of the cobalt produced.^[65][66] The temperature stability of these alloys makes them suitable for turbine blades for gas turbines and aircraft jet engines, although nickel-based single-crystal alloys surpass them in performance.^[96] Cobalt-based alloys are also corrosion- and wear-resistant, making them, like titanium, useful for making orthopedic implants that don’t wear down over time. The development of wear-resistant cobalt alloys started in the first decade of the 20th century with the stellite alloys, containing chromium with varying quantities of tungsten and carbon. Alloys with chromium and tungsten carbides are very hard and wear-resistant.^[97] Special cobalt-chromium-molybdenum alloys like Vitallium are used for prosthetic parts (hip and knee replacements).^[98] Cobalt alloys are also used for dental prosthetics as a useful substitute for nickel, which may be allergenic.^[99] Some high-speed steels also contain cobalt for increased heat and wear resistance. The special alloys of aluminium, nickel, cobalt and iron, known as Alnico, and of samarium and cobalt (samarium-cobalt magnet) are used in permanent magnets.^[100] It is also alloyed with 95% platinum for jewelry, yielding an alloy suitable for fine casting, which is also slightly magnetic.^[101]

Batteries[edit]

Lithium cobalt oxide (LiCoO₂) is widely used in lithium-ion battery cathodes. The material is composed of cobalt oxide layers with the lithium intercalated. During discharge (i.e. when not actively being charged), the lithium is released as lithium ions.^[102] Nickel-cadmium^[103] (NiCd) and nickel metal hydride^[104] (NiMH) batteries also include cobalt to improve the oxidation of nickel in the battery.^[103]
Transparency Market Research estimated the global lithium-ion battery market at $30 billion in 2015 and predicted an increase to over US$75 billion by 2024.^[105]

Although in 2018 most cobalt in batteries was used in a mobile device,^[106] a more recent application for cobalt is rechargeable batteries for electric cars. This industry has increased five-fold in its demand for cobalt, which makes it urgent to find new raw materials in more stable areas of the world.^[107] Demand is expected to continue or increase as the prevalence of electric vehicles increases.^[108] Exploration in 2016–2017 included the area around Cobalt, Ontario, an area where many silver mines ceased operation decades ago.^[107] Cobalt for electric vehicles increased 81% from the first half of 2018 to 7,200 tonnes in the first half of 2019, for a battery capacity of 46.3 GWh.^[109][110] The future of electric cars may depend on deep-sea mining, since cobalt is abundant in rocks on the seabed.^[111]

Since child and slave labor have been repeatedly reported in cobalt mining, primarily in the artisanal mines of DR Congo, technology companies seeking an ethical supply chain have faced shortages of this raw material and^[112] the price of cobalt metal reached a nine-year high in October 2017, more than US$30 a pound, versus US$10 in late 2015.^[113] After oversupply, the price dropped to a more normal $15 in 2019.^[114][115] As a reaction to the issues with artisanal cobalt mining in DR Congo a number of cobalt suppliers and their customers have formed the Fair Cobalt Alliance (FCA) which aims to end the use of child labor and to improve the working conditions of cobalt mining and processing in the DR Congo. Members of FCA include Zhejiang Huayou Cobalt, Sono Motors, the Responsible Cobalt Initiative, Fairphone, Glencore and Tesla, Inc.^[116][117]

Research is being conducted by the European Union on the possibility to eliminate cobalt requirements in lithium-ion battery production.^[118][119] As of August 2020 battery makers have gradually reduced the cathode cobalt content from 1/3 (NMC 111) to 2/10 (NMC 442) to currently 1/10 (NMC 811) and have also introduced the cobalt free LFP cathode into the battery packs of electric cars such as the Tesla Model 3.^[120][121] In September 2020, Tesla outlined their plans to make their own, cobalt-free battery cells.^[122]

Catalysts[edit]

Several cobalt compounds are oxidation catalysts. Cobalt acetate is used to convert xylene to terephthalic acid, the precursor of the bulk polymer polyethylene terephthalate. Typical catalysts are the cobalt carboxylates (known as cobalt soaps). They are also used in paints, varnishes, and inks as «drying agents» through the oxidation of drying oils.^[123][102] The same carboxylates are used to improve the adhesion between steel and rubber in steel-belted radial tires. In addition they are used as accelerators in polyester resin systems.^{[124][125][126]}

Cobalt-based catalysts are used in reactions involving carbon monoxide. Cobalt is also a catalyst in the Fischer–Tropsch process for the hydrogenation of carbon monoxide into liquid fuels.^[127] Hydroformylation of alkenes often uses cobalt octacarbonyl as a catalyst,^[128]

The hydrodesulfurization of petroleum uses a catalyst derived from cobalt and molybdenum. This process helps to clean petroleum of sulfur impurities that interfere with the refining of liquid fuels.^[102]

Pigments and coloring[edit]

Before the 19th century, cobalt was predominantly used as a pigment. It has been used since the Middle Ages to make smalt, a blue-colored glass. Smalt is produced by melting a mixture of roasted mineral smaltite, quartz and potassium carbonate, which yields a dark blue silicate glass, which is finely ground after the production.^[129] Smalt was widely used to color glass and as pigment for paintings.^[130] In 1780, Sven Rinman discovered cobalt green, and in 1802 Louis Jacques Thénard discovered cobalt blue.^[131] Cobalt pigments such as cobalt blue (cobalt aluminate), cerulean blue (cobalt(II) stannate), various hues of cobalt green (a mixture of cobalt(II) oxide and zinc oxide), and cobalt violet (cobalt phosphate) are used as artist’s pigments because of their superior chromatic stability.^[132][133]

Radioisotopes[edit]

Cobalt-60 (Co-60 or ⁶⁰Co) is useful as a gamma-ray source because it can be produced in predictable amounts with high activity by bombarding cobalt with neutrons. It produces gamma rays with energies of 1.17 and 1.33 MeV.^[28][134]

Cobalt is used in external beam radiotherapy, sterilization of medical supplies and medical waste, radiation treatment of foods for sterilization (cold pasteurization),^[135] industrial radiography (e.g. weld integrity radiographs), density measurements (e.g. concrete density measurements), and tank fill height switches. The metal has the unfortunate property of producing a fine dust, causing problems with radiation protection. Cobalt from radiotherapy machines has been a serious hazard when not discarded properly, and one of the worst radiation contamination accidents in North America occurred in 1984, when a discarded radiotherapy unit containing cobalt-60 was mistakenly disassembled in a junkyard in Juarez, Mexico.^[136][137]

Cobalt-60 has a radioactive half-life of 5.27 years. Loss of potency requires periodic replacement of the source in radiotherapy and is one reason why cobalt machines have been largely replaced by linear accelerators in modern radiation therapy.^[138] Cobalt-57 (Co-57 or ⁵⁷Co) is a cobalt radioisotope most often used in medical tests, as a radiolabel for vitamin B₁₂ uptake, and for the Schilling test. Cobalt-57 is used as a source in Mössbauer spectroscopy and is one of several possible sources in X-ray fluorescence devices.^[139][140]

Nuclear weapon designs could intentionally incorporate ⁵⁹Co, some of which would be activated in a nuclear explosion to produce ⁶⁰Co. The ⁶⁰Co, dispersed as nuclear fallout, is sometimes called a cobalt bomb.^[141]

^[142]

Other uses[edit]

• Cobalt is used in electroplating for its attractive appearance, hardness, and resistance to oxidation.^[143]
• It is also used as a base primer coat for porcelain enamels.^[144]

Biological role[edit]

Cobalt is essential to the metabolism of all animals. It is a key constituent of cobalamin, also known as vitamin B₁₂, the primary biological reservoir of cobalt as an ultratrace element.^[145][146] Bacteria in the stomachs of ruminant animals convert cobalt salts into vitamin B₁₂, a compound which can only be produced by bacteria or archaea. A minimal presence of cobalt in soils therefore markedly improves the health of grazing animals, and an uptake of 0.20 mg/kg a day is recommended because they have no other source of vitamin B₁₂.^[147]

Proteins based on cobalamin use corrin to hold the cobalt. Coenzyme B₁₂ features a reactive C-Co bond that participates in the reactions.^[148] In humans, B₁₂ has two types of alkyl ligand: methyl and adenosyl. MeB₁₂ promotes methyl (−CH₃) group transfers. The adenosyl version of B₁₂ catalyzes rearrangements in which a hydrogen atom is directly transferred between two adjacent atoms with concomitant exchange of the second substituent, X, which may be a carbon atom with substituents, an oxygen atom of an alcohol, or an amine. Methylmalonyl coenzyme A mutase (MUT) converts MMl-CoA to Su-CoA, an important step in the extraction of energy from proteins and fats.^[149]

Although far less common than other metalloproteins (e.g. those of zinc and iron), other cobaltoproteins are known besides B₁₂. These proteins include methionine aminopeptidase 2, an enzyme that occurs in humans and other mammals that does not use the corrin ring of B₁₂, but binds cobalt directly. Another non-corrin cobalt enzyme is nitrile hydratase, an enzyme in bacteria that metabolizes nitriles.^[150]

Cobalt deficiency[edit]

In humans, consumption of cobalt-containing vitamin B₁₂ meets all needs for cobalt. For cattle and sheep, which meet vitamin B₁₂ needs via synthesis by resident bacteria in the rumen, there is a function for inorganic cobalt. In the early 20th century, during the development of farming on the North Island Volcanic Plateau of New Zealand, cattle suffered from what was termed «bush sickness». It was discovered that the volcanic soils lacked the cobalt salts essential for the cattle food chain.^[151][152] The «coast disease» of sheep in the Ninety Mile Desert of the Southeast of South Australia in the 1930s was found to originate in nutritional deficiencies of trace elements cobalt and copper. The cobalt deficiency was overcome by the development of «cobalt bullets», dense pellets of cobalt oxide mixed with clay given orally for lodging in the animal’s rumen.^{[clarification needed][153][152][154]}

• 

• 

  Cobalt-deficient sheep

Health issues[edit]

Cobalt

Hazards
GHS labelling:[155]
Pictograms
Signal word	Danger
Hazard statements	H302, H317, H319, H334, H341, H350, H360F, H412
Precautionary statements	P273, P280, P301+P312, P302+P352, P305+P351+P338, P308+P313
NFPA 704 (fire diamond)	2 0 0

The LD₅₀ value for soluble cobalt salts has been estimated to be between 150 and 500 mg/kg.^[156] In the US, the Occupational Safety and Health Administration (OSHA) has designated a permissible exposure limit (PEL) in the workplace as a time-weighted average (TWA) of 0.1 mg/m³. The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) has set a recommended exposure limit (REL) of 0.05 mg/m³, time-weighted average. The IDLH (immediately dangerous to life and health) value is 20 mg/m³.^[157]

However, chronic cobalt ingestion has caused serious health problems at doses far less than the lethal dose. In 1966, the addition of cobalt compounds to stabilize beer foam in Canada led to a peculiar form of toxin-induced cardiomyopathy, which came to be known as beer drinker’s cardiomyopathy.^[158][159]

Furthermore, cobalt metal is suspected of causing cancer (i.e., possibly carcinogenic, IARC Group 2B) as per the International Agency for Research on Cancer (IARC) Monographs.^[160]

It causes respiratory problems when inhaled.^[161] It also causes skin problems when touched; after nickel and chromium, cobalt is a major cause of contact dermatitis.^[162]

References[edit]

Further reading[edit]

External links[edit]

• Cobalt at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• Centers for Disease and Prevention – Cobalt
• The Cobalt Institute
• Responsible Cobalt Institute Archived 2021-03-07 at the Wayback Machine

Кобальт
Блестящий, серебристо-белый металл
Название, символ, номер	Кобальт / Cobaltum (Co), 27
Атомная масса (молярная масса)	58,933194(4) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ar] 3d7 4s2
Радиус атома	125 пм
Ковалентный радиус	116 пм
Радиус иона	(+3e) 63 (+2e) 72 пм
Электроотрицательность	1,88 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	E0(Co2+/Co) = −0,277 В
Степени окисления	3, 2, 0, −1
Энергия ионизации (первый электрон)	758,1 (7,86) кДж/моль (эВ)
Плотность (при н. у.)	8,9 г/см³
Температура плавления	1768 K
Температура кипения	3143 K
Уд. теплота плавления	15,48 кДж/моль
Уд. теплота испарения	389,1 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	24,8 Дж/(K·моль)
Молярный объём	6,7 см³/моль
Структура решётки	гексагональная
Параметры решётки	a=2,505 c=4,089 Å
Отношение c/a	1,632
Температура Дебая	385 K
Теплопроводность	(300 K) 100 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-48-4

Кобальт — химический элемент с атомным номером 27. Принадлежит к 9-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к побочной подгруппе VIII группы, или к группе VIIIB), находится в четвёртом периоде таблицы. Атомная масса элемента 58,933194(4) а. е. м.. Обозначается символом Co (от лат. Cobaltum). Простое вещество кобальт — серебристо-белый, слегка желтоватый металл с розоватым или синеватым отливом. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Co с гексагональной плотноупакованной решёткой, β-Co с кубической гранецентрированной решёткой, температура перехода α↔β 427 °C.

Происхождение названия

Название «кобальт» происходит от нем. Kobold — домовой, гном. При обжиге содержащих мышьяк кобальтовых минералов выделяется летучий ядовитый оксид мышьяка. Руда, содержащая эти минералы, получила у горняков имя горного духа Кобольда. Древние норвежцы приписывали отравления плавильщиков при переплавке серебра проделкам этого злого духа. В этом происхождение названия кобальта схоже с происхождением названия никеля.

В 1735 году шведский минералог Георг Брандт сумел выделить из этого минерала неизвестный ранее металл, который и назвал кобальтом. Он выяснил также, что соединения именно этого элемента окрашивают стекло в синий цвет — этим свойством пользовались ещё в древних Ассирии и Вавилоне.

История

Соединения кобальта известны человеку с глубокой древности. Синие кобальтовые стёкла, эмали, краски находят в гробницах Древнего Египта. Так, в гробнице Тутанхамона нашли много осколков синего кобальтового стекла; неизвестно, было ли приготовление стёкол и красок сознательным или случайным.

Первое приготовление синих красок относится к 1800 году.

Нахождение в природе

Массовая доля кобальта в земной коре 4⋅10⁻³%.

Кобальт входит в состав минералов: каролит CuCo₂S₄, линнеит Co₃S₄, кобальтин CoAsS, сферокобальтит CoCO₃, смальтин CoAs₂, скуттерудит (Co, Ni)As₃ и других. Всего известно около 30 кобальтосодержащих минералов. Кобальту сопутствуют мышьяк, железо, никель, хром, марганец и медь.

Содержание в морской воде приблизительно (1,7)⋅10⁻¹⁰%.

Месторождения

Также есть богатые месторождения в Демократической Республике Конго (6 млн т.), Австралии (1 млн т.), Кубе (500 тыс. т.), Филиппинах (290 тыс. т.), Канаде (270 тыс. т.), Замбии (270 тыс. т.), России (250 тыс. т.), а также в США, Франции и Казахстане.

Получение

Кобальт получают в основном из никелевых руд, обрабатывая их растворами серной кислоты или аммиака. Также используются методы пирометаллургии.

Для отделения от близкого по свойствам никеля используется хлор, хлорат кобальта(II) (Co(ClO₃)₂) выпадает в осадок, а соединения никеля остаются в растворе.

Стоимость металлического кобальта

Из-за политической ситуации в бассейне реки Конго в конце 1970-х годов цена на кобальт за год поднялась на 2000 %.

На 15 января 2018 года стоимость кобальта на мировом рынке, по данным London Metal Exchange, составляет 75 000 долл./т.

Физические свойства

Кобальт — твёрдый металл, существующий в двух модификациях. При температурах от комнатной до 427 °C устойчива α-модификация. При температурах от 427 °C до температуры плавления (1494 °C) устойчива β-модификация кобальта (решётка кубическая гранецентрированная). Кобальт — ферромагнетик, точка Кюри 1121 °C. Желтоватый оттенок ему придаёт тонкий слой оксидов.

Изотопы

Основная статья: Изотопы кобальта

Кобальт имеет только один стабильный изотоп — ⁵⁹Co (изотопная распространённость 100%). Известны ещё 22 радиоактивных изотопа кобальта. Искусственный изотоп кобальт-60 широко применяется как источник жесткого гамма-излучения для стерилизации, в медицине в гамма-ножах, гамма-дефектоскопии и т. п.

Химические свойства

Оксиды

• На воздухе кобальт окисляется при температуре выше 300 °C.
• Устойчивый при комнатной температуре оксид кобальта представляет собой сложный оксид Co₃O₄, имеющий структуру шпинели, в кристаллической структуре которого одна часть узлов занята ионами Co²⁺, а другая — ионами Co³⁺; разлагается с образованием CoO при температуре выше 900 °C.
• При высоких температурах можно получить α-форму или β-форму оксида CoO.
• Все оксиды кобальта восстанавливаются водородом:

 Co₃O₄ + 4H₂ → 3Co + 4H₂O

• Оксид кобальта(III) можно получить, прокаливая соединения кобальта (II), например:

 4Co(OH)₂ + O₂ → 2Co₂O₃ + 4H₂O

 

                                Минерал с кобальтом

Другие соединения

• При нагревании кобальт реагирует с галогенами, причём соединения кобальта (III) образуются только с фтором.

 2Co + 3F₂ → 2CoF₃ 

 Co + Cl₂ → CoCl₂

• С серой кобальт образует 2 различных модификации CoS. Серебристо-серую α-форму (при сплавлении порошков) и чёрную β-форму (выпадает в осадок из растворов).
• При нагревании CoS в атмосфере сероводорода получается сложный сульфид Co₉S₈.
• С другими окисляющими элементами, такими, как углерод, фосфор, азот, селен, кремний, бор, кобальт тоже образует сложные соединения, являющиеся смесями, где присутствует кобальт со степенями окисления 1, 2, 3.
• Кобальт способен растворять водород, не образуя химических соединений. Косвенным путём синтезированы два стехиометрических гидрида кобальта CoH₂ и CoH.
• Растворы солей кобальта CoSO₄, CoCl₂, Со(NO₃)₂ придают воде бледно-розовую окраску, поскольку в водных растворах ион Co²⁺ существует в виде аквакомплексов [Co(H₂O)₆]²⁺ розового цвета. Растворы солей кобальта в спиртах тёмно-синие. Многие соли кобальта нерастворимы.
• Кобальт образует комплексные соединения. В степени окисления +2 кобальт образует лабильные комплексы, в то время как в степени окисления +3 — очень инертные. Это приводит к тому, что комплексные соединения кобальта(III) практически невозможно получить путём непосредственного обмена лигандов, поскольку такие процессы идут чрезвычайно медленно. Наиболее известны аминокомплексы кобальта.

Наиболее устойчивыми комплексами являются лутеосоли (например, [Co(NH₃)₆]³⁺) жёлтого цвета и розеосоли (например, [Co(NH₃)₅H₂O]³⁺) красного или розового цвета.

• Также кобальт образует комплексы с CN⁻, NO₂⁻ и многими другими лигандами. Комплексный анион гексанитрокобальтат [Co(NO₂)₆]³⁻ образует нерастворимый осадок с катионами калия, что используется в качественном анализе.

Применение

• Специальные сплавы и стали — главное применение кобальта.
  • Легирование стали кобальтом повышает её твердость, износо- и жаростойкость. Из кобальтовых сталей создают обрабатывающий инструмент: свёрла, резцы, и т. п.
  • Сплавы кобальта и хрома получили собственное название стеллит. Они обладают высокой твёрдостью и износостойкостью. Также благодаря коррозионной стойкости и биологической нейтральности некоторые стеллиты применяются в протезировании
  • Некоторые сплавы кобальта, например, с самарием или эрбием, проявляют высокую остаточную намагниченность, то есть они пригодны для изготовления мощных жаростойких постоянных магнитов (см. Самариево-кобальтовый магнит. Также в качестве магнитов используют сплавы на основе железа и алюминия с кобальтом, например альнико.
  • Кобальт применяется при изготовлении химически стойких сплавов.
• Кобальт и его соединения применяются в никель-кадмиевых и некоторых конструкциях литий-ионных аккумуляторов.
• Соединения кобальта широко применяются для получения ряда красок и при окраске стекла и керамики. Например, тенарова синь.
• Кобальт применяется как катализатор химических реакций в нефтехимии, промышленности полимеров и других процессах.
• Силицид кобальта — отличный термоэлектрический материал, он позволяет производить термоэлектрогенераторы с высоким КПД.
• Искусственный изотоп кобальт-60 широко применяется как источник жёсткого гамма-излучения для стерилизации, в медицине в гамма-ножах, гамма-дефектоскопии, облучении продуктов питания и т. п.

Биологическая роль

Кобальт — один из микроэлементов, жизненно важных организму. Он входит в состав витамина B₁₂ (кобаламин). Кобальт задействован при кроветворении, функциях нервной системы и печени, ферментативных реакциях. Потребность человека в кобальте — 0,007—0,015 мг ежедневно. В теле человека содержится 0,2 мг кобальта на каждый килограмм массы тела. При отсутствии кобальта развивается акобальтоз.

Токсикология

Кобальт и его соединения токсичны. Известны также соединения, обладающие канцерогенным и мутагенным действием (например, сульфат).

В 1960-х годах соли кобальта использовались некоторыми пивоваренными компаниями для стабилизации пены. Регулярно выпивавшие более четырёх литров пива в день получали серьёзные побочные эффекты на сердце, и, в отдельных случаях, это приводило к смерти. Известные случаи т. н. кобальтовой кардиомиопатии в связи с употреблением пива происходили с 1964 по 1966 годы в Омахе (штат Небраска), Квебеке (Канада), Левене (Бельгия), и Миннеаполисе (штат Миннесота). С тех пор его использование в пивоварении прекращено и в настоящее время является незаконным.

ПДК пыли кобальта в воздухе 0,5 мг/м³, в питьевой воде допустимое содержание солей кобальта 0,01 мг/л.

Токсическая доза (LD50 для крыс) — 50 мг.

Особенно токсичны пары октакарбонила кобальта Co₂(СО)₈.

В Саксонии с давних времен добывали цветные металлы. Частенько горняки добывали казалось бы серебряную руду, но выплавить серебро не получалось. А при плавке руда выделяла газ, от которого травились рабочие. Такую «нечистую» руду шахтеры называли «кобольд». Считалось, что злые духи подземелий (кобольды) вредят шахтерам, прячут хорошую руду и подсовывают ядовитую.

Отсюда и происхождение названия — кобальт. В этом случае никель и наш герой — родные братья. Оба получили названия от языческих горных духов.

Кто нашел «вредного духа»

История открытия проста. Георг Брандт, шведский химик и минералог (по совместительству начальник Шведского королевского монетного двора) любил мышьяк. Не в смысле гастрономическом, а как ученый. Но в ходе исследований любимого элемента ученый нашел методы получения некоторых металлов, разработал способы получения основных кислот (серной, азотной, соляной). А еще определил, что за вредный дух мешает добывать серебро горнякам.

В руде имелся неизвестный раньше элемент, его Брандт назвал кобальтом. Еще химик выяснил, что соли найденного металла окрашивают стекло в восхитительный синий цвет.

Мартин Руланд, немецкий врач и алхимик, работавший при дворе императора Рудольфа II, в своем «Алхимическом лексиконе» писал:

 «Кобальт (Koboltum, Kobaltum) или коллет (Colletum) … черная, немного похожая по цвету на золу материя, которую можно ковать и лить, она не обладает металлическим блеском, и представляет собой вредную взвесь, уводящую (при плавке) вместе с дымом хорошую руду». Очевидно, здесь говорится о металлическом кобальте.

Свойства металла

Кобальт — элемент периодической таблицы Менделеева под номером 27. Его относят к металлам, он имеет белый или желтоватый серебристый цвет. Имеет синеватый или розоватый отлив.

Физические свойства металла:

• плотность 8,9 г/см³;
• температура плавления 1495°С;
• кипит при 2870  градусах Цельсия;

Кобальт ферромагнетик, как и два его соседа по таблице Менделеева — железо и никель.

Химические свойства металла обусловлены его степенями окисления — +2, +3, 0.

Холодная концентрированная азотная кислота пассивирует Co.

Щелочи реагируют с водными растворами солей, при этом образуется гидроксид Со(ОН)2.

Свойства атома
Название, символ, номер	Кобальт / Cobaltum (Co), 27
Атомная масса (молярная масса)	58,933194(4) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ar] 3d7 4s2
Радиус атома	125 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	116 пм
Радиус иона	(+3e) 63 (+2e) 72 пм
Электроотрицательность	1,88 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	E0(Co2+/Co) = −0,277 В
Степени окисления	3, 2, 0, −1
Энергия ионизации (первый электрон)	758,1 (7,86) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	8,9 г/см³
Температура плавления	1768 K
Температура кипения	3143 K
Уд. теплота плавления	15,48 кДж/моль
Уд. теплота испарения	389,1 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	24,8[1] Дж/(K·моль)
Молярный объём	6,7 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	гексагональная
Параметры решётки	a=2,505 c=4,089 Å
Отношение c/a	1,632
Температура Дебая	385 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 100 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-48-4

Водорастворимые соли кобальта дарят воде розовый цвет. Растворенные в ацетоне, эти соли окрашивают раствор в синий цвет.

Месторождения кобальтсодержащих руд

В природе нахождение таких руд вроде не проблема. Кобальтсодержащих минералов геологи насчитывают более 130. Вопрос в том, сколько именно металла содержит руда.

Собственно кобальтовых минералов всего около 40.

1. Скуттерит. Содержание Cо до 30%.
2. Саффлорит-лёллингит. Кобальта в руде до 29%.
3. Арсенопирит-аллоклазит. В ней искомого металла до 35%
4. Кобальтин-герсдорфит с содержанием Cо до 35%.

Но в большинстве кобальтсодержащие руды металла содержат до 3%.

Детский труд на богатейших шахтах

Конго — одна из беднейших и коррумпированных стран. Зато в ее недрах находятся бесценные сокровища. Страна занимает первое место в мире по добыче кобальта (около 60%). Добычу ведут в самодельных шахтах, практически руками и молотком. Треть из работающих в шахтах дети школьного возраста. За 12-ти часовой рабочий день малолетний работник получает 3-4 доллара США.

Остальные страны обделены этим ценным ресурсом:

• Канада — 6% мировой добычи кобальта.
• Австралия 4 %.
• Филиппины 4%.
• Куба 3%.
• Замбия 3%.
• Россия 3%.

Получение и марки кобальта

Получение нашего героя зависит от выплавки… меди и никеля. Наш герой — побочный продукт этих производств. Делается это методами пирометаллургии, выщелачиванием с последующей алюминотермией.

Марка кобальта	Вид выпуска, содержание Co
К0	не менее 99,98% Со
виталлиум	62-65% Со
стеллита	50% Со
викаллой	52% Со
К2	не менее 98,3% Со
ПК-1у	Порошок металлического кобальта, (Co не меньше 99,35%)

Выпускается в виде проволоки, слитков, полос, пластин.

Чем хорош и плох кобальт

Достоинствам нашего героя позавидуют многие металлы.

1. Отличная жаропрочность.
2. Высокие твердость и устойчивость к износу (даже при высоких температурах).
3. Устойчив к размагничиванию.

Применение металла: инструменты, краски, электроника

Использование кобальта ограничено его ценой, иначе он применялся бы гораздо шире. Но в производстве инструментальных материалах металл необходим. Знаменитый советский сплав «победит» (помните, победитовые сверла) кроме кобальта содержит вольфрам.

Продукция из кобальта и его соединений — это сплавы с особыми свойствами, сердечники электромоторов и трансформаторов.

Квантовые генераторы и усилители, печатные схемы в радиоэлектронике, авиационная и космическая промышленности — везде отметился наш герой.

Такие «специальные шпионские» чернила обычному человеку не нужны. Это был повод арестовать Мату Хари.

Синий, желтый, фиолетовый…

Декорирование керамики и стекла началось еще в античные времена. Венеция с ее знаменитыми мастерами по стеклу использовала соли кобальта для окраски стеклянных изделий в глубокий синий цвет. И не только синий. Фосфорнокислая соль имеет фиолетовый цвет; соль Фишера — желтый; сульфат кобальта ярко-розового цвета, есть соль зеленая. Все эти соли применяют в производстве масляных красок и для росписи фарфоровых изделий.

Бесценные вазы, чаши, шкатулки эпохи Мин украшают крупнейшие музеи и редкие частные коллекции. Вся эта керамика украшена голубой росписью кобальтовых красок.

От кобальтовой пушки до домика в деревне

Изотоп 60Co — источник гамма-излучения. У него довольно широкий спектр применения:

1. В медицине «кобальтовая пушка» для лучевой терапии опухолей.
2. В дефектоскопах.
3. Для уничтожения насекомых в зерне.
4. Для стерилизации инструментов.

Биологическая роль металла велика, но тут действует принцип «в капле лекарство, в ложке яд».

Наш герой — необходимый компонент витамина В-12, его недостаток вызывает болезни у людей и животных.

Препараты с кобальтом — необходимая составляющая комбикормов. Добавьте немного солей кобальта в любимый пруд, и получите хороший прирост рыбы.

Применение кобальта в электронике необходимо. Батарейки, аккумуляторы, некоторые детали электроники невозможно сделать без кобальта.

Металлический порошок используют как катализатор при синтезе бензина, производстве маргаринов и спредов.

Вперед, к электромобилю

Автомобили с ДВС морально устарели, опасны в плане экологии. В общем, пора переходить на электромобили. Мешает массовому переходу на электромобили …кобальт. Вернее, литий-ионные аккумуляторы, где этот металл нужен, причем в немалых количествах. Правда, производители аккумуляторов ищут пути к уменьшению в них содержания драгоценного металла.

Наши любимые кошки: зачем им наш герой?

Им-то он точно не нужен. Нужен их хозяевам. Дорогие наполнители для кошачьих лотков (туалетов) содержат «индикатор влажности» — цветные кусочки соли двухвалентного кобальта. Его особенность  — менять цвет с синего на розовый при увлажнении. То бишь, справила ваша кошечка малые дела в лоток, и индикаторные кусочки изменили цвет. Меняйте наполнитель.

Сплавляем металлы

В сверхлегированных никелевых сплавах наш герой занимает почетное место.

Для промышленности характеристики сплавов просто блестящие. Они бывают жаропрочными, износостойкими, сверхтвердые.

Сверхтвердые стеллитовые сплавы содержат кобальт и хром.

Как легирующая добавка наш герой входит в состав быстрорежущих инструментальных сталей, но в них целое содружество металлов:

• вольфрам 15-19%;
• кобальт 5-13%;
• хром 4%;
• ванадий 1%.

Дисперсионно закаленные сплавы нержавейки применяют для изготовления приводов, клапанов и в нефтяной промышленности.

Ферромагнитные свойства металла используют в сплавах с самарием. Кобальт-самариевые магниты имеют большую магнитную силу, чем ферритовые и могут работать при высоких температурах.

Цена металла на LME

Стоимость тонны кобальта на Лондонской бирже металлов составляет 29500,0 US$ (цена указана на 27.05.2020).

Химический элемент с атомным номером 27 Химический элемент с атомным номером 27

Кобальт, 27Co

Кобальт
Произношение	( слушайте )
Внешний вид	твердый блестящий голубовато-серый металл
Стандартный атомный вес A r, std ( Co)	58.933194 (3)
Кобальт в периодической таблице
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Йод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть (элемент) Таллий Свинец Висмут Полоний Астатин Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Калий Мейтнерий Дармштадций Рентгений Коперниций Нихоний Флеровий Московий Ливерморий Теннессин Оганессон –. ↑. Co. ↓. Rh железо ← кобальт → никель
Атомный номер (Z)	27
Gro вверх	группа 9
Период	период 4
Блок	d-блок
Категория элемента	Переходный металл
Электронная конфигурация	[Ar ] 3d 4s
Электроны на оболочку	2, 8, 15, 2
Физические свойства
Фаза при STP	твердое тело
Точка плавления	1768 K (1495 ° C, 2723 ° F)
Температура кипения	3200 K (2927 ° C, 5301 ° F)
Плотность (около rt )	8,90 г / см
в жидком состоянии (при mp )	8,86 г / см
Теплота плавления	16, 06 кДж / моль
Теплота испарения	377 кДж / моль
Молярная теплоемкость	24,81 Дж / (моль · К)
Давление пара P(Па) 1 10 100 1 k 10 k 100 k при T (K) 1790 1960 2165 2423 2755 3198
Атомные свойства
Степени окисления	−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 (амф отерный оксид)
Электроотрицательность	Шкала Полинга: 1,88
Энергии ионизации	1-я: 760,4 кДж / моль 2-й: 1648 кДж / моль 3-й: 3232 кДж / моль (подробнее )
Атомный радиус	эмпирический: 125 pm
Ковалентный радиус	Низкое вращение: 126 ± 3 пм. Высокое вращение: 150 ± 7 пм
Спектральные линии кобальта
Другие свойства
Естественное происхождение	основное
Кристаллическая структура	​гексагональная плотноупакованная (hcp)
Скорость звука тонкий стержень	4720 м / с (при 20 ° C)
Тепловое расширение	13,0 мкм / (м · K) (при 25 ° C)
Теплопроводность	100 Вт / (м · К)
Удельное электрическое сопротивление	62,4 нОм · м (при 20 ° C)
Магнитное упорядочение	ферромагнетик
Модуль Юнга	209 ГПа
Модуль сдвига	75 ГПа
Объемный модуль	180 ГПа
Коэффициент Пуассона	0,31
Твердость по Моосу	5, 0
Твердость по Виккерсу	1043 МПа
Твердость по Бринеллю	470–3000 МПа
Номер CAS	7440-48-4
История
Открытие и первая изоляция	Георг Брандт (1735)
Основные изотопы кобальта
Изотоп Содержание Период полураспада (t1/2) Режим затухания Продукт Co син 77,27 d ε Fe Co син 271,79 d ε Fe Co син 70,86 d ε Fe Co 100% стабильный Co syn 5,2714 г β, γ Ni
Категория: Кобальт. взгляд обсуждение | ссылки

Кобальт — это химический элемент с символом Coи атомным номером 27. Подобно никелю, кобальт находится в земной коре только в химически комбинированной форме, за исключением небольших отложений, обнаруженных в природных условиях метеоритного железа. свободный элемент, полученный восстановительной плавкой, представляет собой твердый, блестящий серебристо-серый металл.

синий пигмент на основе кобальта (синий кобальт ) с древних времен использовались для изготовления украшений и красок, а также для придания стеклу характерного синего оттенка, но позже считалось, что этот цвет связан с известным металлом висмутом. Горняки долгое время использовали название кобольд руда (по-немецки гоблинская руда) для некоторых полезных ископаемых, производящих синий пигмент; они были названы так потому, что были бедны известными металлами и выделялись при плавлении ядовитые мышьяк пары. В 1735 году было обнаружено, что такие руды могут быть преобразованы в новый металл (первый обнаруженный с древних времен), и в конечном итоге он был назван в честь кобольда.

Сегодня некоторое количество кобальта производится специально из одного из множества руд с металлическим блеском, таких как кобальтит (CoAsS). Однако этот элемент чаще создается как побочный продукт добычи меди и никеля. Медный пояс в Демократической системе Конго (ДРК) и Замбии дает большую часть мирового производства кобальта. Мировое производство в 2016 году составило 116 000 метрических тонн (114 000 длинных тонн; 128 000 коротких тонн) (по данным Natural Resources Canada ), и только на долю ДРК приходилось более 50%.

Кобальт в основном используется в литий-ионных батареях и при производстве магнитных, износостойких и высокопрочных сплавов. Соединения силиката кобальта и алюмината кобальта (II) (CoAl 2O4, синий кобальт) придают характерный темно-синий цвет стеклу , керамике, краски, краски и лаки. Кобальт в природе встречается только в виде одного стабильного изотопа , кобальта-59. Кобальт-60 — это коммерчески важный радиоизотоп, использование в качестве радиоактивного индикатора и для производства высокоэнергетических <105 гамма-лучей.

Кобальт является активным центром группы из коферментов, называемых кобаламинами. Витамин B 12, наиболее известный пример этого типа, является незаменимым витамином для всех животных. Кобальт в неорганической форме также является питательным микроэлементом для бактерий, водорослей и грибов.

Содержание

• 1 Характеристики
• 2 Соединения
  • 2.1 Кислород и халькогеновые соединения
  • 2.2 Галогениды
  • 2.3 Координационные соединения
  • 2.4 Металлоорганические соединения
• 3 Изотопы
• 4 История
• 5 Возникновение
• 6 Производство
• 7 Экстракция
  • 7.1 Демократическая Республика Конго
  • 7.2 Канада
• 8 Области применения
  • 8.1 Сплавы
  • 8.2 Батареи
  • 8.3 Катализаторы
  • 8.4 Пигменты и красители
  • 8.5 Радиоизотопы
  • 8.6 Другое применение
• 9 Биологическая роль
  • 9.1 Дефицит кобальта у животных
• 10 Проблемы со здоровьем
• 11 См. Также
• 12 Ссылки
• 13 Дополнительная литература
• 14 Внешние ссылки

Характеристики

Блок электролитически очищенного кобальта (чистота 99,9%), вырезанный из большой пластины

Кобальт — это ферромагнитный металл с удельным весом 8,9. Температура Кюри составляет 1115 ° C (2039 ° F), а магнитный момент составляет 1,6–1,7 магнетонов Бора на атом. Кобальт имеет относительную проницаемость , составляющую две трети от железа. Металлический кобальт встречается в виде двух кристаллографических структур : hcp и fcc. Идеальная температура между ними ГПУ и ГЦК структура составляет 450 ° C (842 ° F), но на практике разница в энергии между ними настолько мала, что их случайное срастание является обычным явлением.

Кобальт слабо восстанавливающий металл, защищенный от окисления пассивирующей оксидной пленкой. Атакуют галогены и сера. При нагревании в кислороде образует Co3O4, который теряет кислород при 900 ° C (1650 ° F) с образованием моноксида CoO. Металл реагирует с фтором (F2 ) при 520 К с образованием CoF 3 ; с хлором (Cl2 ), бромом (Br2 ) и йодом (I2 ), с получением эквивалентных бинарных галогенидов. Он не реагирует с газообразным водородом (H2 ) или газообразным азотом (N2 ) даже при нагревании, но он реагирует с бором, углеродом, фосфор, мышьяк и сера. При обычных температурах он медленно реагирует с минеральными кислотами и очень медленно с влажным, но не с сухим воздухом.

Соединения

Обычные степени окисления кобальта включают +2 и +3, хотя соединения со степенями окисления от -3 до +5 также известны. Обычная степень окисления простых соединений +2 (кобальт (II)). Эти соли образуют водный комплекс металла [Co (H. 2O). 6]. в воде) розового цвета. Добавление хлорида дает ярко-синий цвет [CoCl. 4].. В испытании на пламя с шариками буры , кобальт имеет темно-синий цвет как в окислительном, так и в восстанавливающем пламени.

Соединения кислорода и халькогена

Известно несколько оксидов кобальта. Зеленый кобальт (II) оксид (CoO) имеет структуру каменной соли. Он легко окисляется водой и кислородом до коричневого гидроксида кобальта (III) (Co (OH) 3). При температурех 600–700 ° C, CoO окисляется до синего оксида кобальта (II, III) (Co 3O4), который имеет устойчивость шпинели. Черный кобальт (III) оксид (Co 2O3) также известен. Оксиды кобальта имеют антиферромагнитные при низкой температуре : CoO (температура Нееля 291 K) и Co 3O4(температура Нееля: 40 K), аналогичный магнетиту (Fe 3O4), со смесью степеней окисления +2 и +3.

Основное значение халькогениды кобальта вкл. черный сульфиды кобальта (II), CoS 2, который принимает , подобную пириту, и сульфид кобальта (III) (Со 2S3).

Галогениды

гексагидрат хлорида кобальта (II)

Известны дигалогенида кобальта (II): фторид кобальта (II) (CoF 2, розовый), хлорид кобальта (II) (CoCl 2, синий), бромид кобальта (II) (CoBr 2, зеленый), иодид кобальта (II) (CoI 2, сине-черный). Эти галогениды существуют в безводной и гидратированной формех. В то время как безводный дихлорид синий имеет цвет, гидрат имеет красный цвет.

Потенциал восстановления для реакции Co. + e → Co. составляет +1,92 В, сверх этого для хлора до хлорида, +1,36 В. Следовательно, кобальт (III) и хлорид могут привести к восстановлению кобальта (III) до кобальта (II). Способ восстановления фтора до фторида очень высок, +2,87 В, фторид кобальта (III) является одним из немногих простых стабильных соединений кобальта (III). Фторид кобальта (III), который используется в некоторых реакциях фторирования, активно реагирует с водой.

Координационные соединения

Как и все металлы, молекулярные соединения и многоатомные ионы кобальта классифицируются как координационные комплексы, то есть молекулы или ионы, содержащие кобальт, связанные с лигандами . Принципы электроотрицательности и твердость — мягкость ряд лигандов могут быть использованы для объяснения обычного состояния окисления кобальта. Например, комплексы Со тенденцией иметь лиганды аммин. Более электроотрицательный (и более твердый) оксид, например, хлорид трис (трифенилфосфин) кобальта (I) (I) (P (C. 6H. 5). 3). 3CoCl). и фторид могут стабилизировать производные Co и Co, например гексафторокобальтат цезия (Cs 2 CoF 6) и перкобальтат калия (K3CoO 4).

Альфред Вернер, лауреат Нобелевской программы в области координационной химии, работал с соединениями эмпирической формулы [Co (NH. 3). 6].. Одним из определенных изомеров кобальт (III) гексамминхлорид. координационный комплекс, типичный комплекс типа Вернера, состоящий из центрального атома кобальта, координированного шестью ортогональными лигандами аммин и тремя противоанионами хлорида. 174>хелатирование лигандов этилендиамина вместо аммиака дает трис (этилендиамин) кобальт (III) ([Co (en). 3].), который был одним из первые координационные комплексы для разделения на оптические изомеры. Комплекс существует в правосторонней и левосторонней формех «трехлопастный винт». Этот комплекс был впервые выделен Вернером в виде игольчатых кристаллов желто-золотого цвета.

Металлоорганические соединения

Структура тетракис (1-норборнил) кобальта (IV)

Кобальтоцен — структурный аналог ферроцена с кобальтом вместо железа. Кобальтоцену гораздо более чувствителен к окислению, чем ферроцен. Карбонил кобальта (Co2(CO) 8 ) представляет собой катализатор в реакциях карбонилирования и гидросилирования. Витамин B 12 (см. ниже ) представляет собой металлорганическое соединение, встречающееся в природе, и является единственным витамином, содержащим атом металла. Примером комплекса алкилкобальта в необычной степени окисления +4 кобальта является гомолептический комплекс [de ] (Co (1-norb) 4), переходный металл-алкил комплекс, который отличается стабильностью к отщеплению β-водорода. Также известны комплексы кобальта (III) и кобальта (V) [Li (THF). 4]. [Co (1-norb). 4]. и [Co (1-norb). 4]. [BF. 4]. ]. 96>

Изотопы

Со — единственный стабильный изотоп кобальта и единственный изотоп, который существует в природе на Земле. Было охарактеризовано двадцать два радиоизотопа : самый стабильный, Co, имеет период полураспада, равный 5,2714 лет; Co имеет период полураспада 271,8 дня; Co имеет период полураспада 77,27 дней; и Co имеет период полураспада 70,86 дня. Все остальные радиоактивные изотопы кобальта имеют период полураспада менее 18 часов и в большинстве случаев менее 1 секунды. Этот элемент также имеет 4 метасостояния, у каждого из периода полураспада короче 15 минут.

Изотопы кобальта находятся в диапазоне атомной массы от 50 u (Co) до 73 u (Co). Первичная мода распада для изотопов с атомной массой меньше, чем у наиболее распространенного стабильного изотопа Со, — это захват электронов, первичная мода распада в изотопах с атомной массой больше чем 59 атомных единиц массы — это бета-распад. Продукты распада ниже Co Основные собой изотопы элемента 26 (железа ); выше, продуктами распада являются изотопы элемента 28 (никель).

История

Ранний китайский синий и белый фарфор, изготовленный ок. 1335

Соединения кобальта веками использовались для придания насыщенного синего цвета стеклу, глазури и керамике. Кобальт был обнаружен в египетской скульптуре, персидских украшениях третьего тысячелетия до нашей эры, в руинах Помпеи, разрушенных в 79 году нашей эры, и в Китае, датируемых династией Тан (618г. –907 г. н.э.) и династии Мин (1368–1644 гг.).

Кобальт использовался для окрашивания стекла с бронзового века. При раскопках кораблекрушения Улубуруна был обнаружен слиток синего стекла, отлитый в XIV веке до нашей эры. Синее стекло из Египта было окрашено медью, железом или кобальтом. Самое старое стекло цвета кобальта относится к эпохе восемнадцатой династии Египта (1550–1292 гг. До н.э.). Источник кобальта, который использовали египтяне, неизвестен.

Слово кобальт происходит от немецкого кобальта, от кобольд, что означает «гоблин», суеверный термин, используемый для руда кобальта горняками. Первые попытки переплавить эти руды на медь или никель не увенчались успехом, и вместо них был получен простой порошок (оксид кобальта (II)). Первичные руды кобальта всегда содержат мышьяк, плавление руды окисляет мышьяк в высокотоксичный и летучий оксид мышьяка, что усиливает известность руды.

Шведский химик Георгу Брандту (1694–1768) приписывают открытие кобальта около 1735 года, показывающее, что это ранее неизвестный элемент, отличный от висмута и других металлов. Брандт назвал это новым «полуметаллом». Он показал, что соединения металлического кобальта были установлены синего цвета в стекле, который ранее приписывался висмуту, обнаруженному с кобальтом. Кобальт первым металлом, обнаруженным с доисторических времен. Все другие известные металлы (железо, медь, серебро, золото, цинк, ртуть, олово, свинец и висмут) не были зарегистрированы первооткрывателями.

В 19 веке значительная часть мирового производства кобальтовый синий (краситель, изготовленный из соединений кобальта и оксида алюминия) и смальта (кобальтовое стекло, порошкообразный для использования в пигментации в керамике и живописи) был произведен на норвежском Blaafarveværket. Первые рудники по производству смальты в 16 веке были расположены в Норвегии, Швеции, Саксонии и Венгрии. С открытием кобальтовой руды в Новой Каледонии в 1864 году добыча кобальта в Европе снизилась. С открытием рудных месторождений в Онтарио, Канада в 1904 году и открытием еще более крупных месторождений в провинции Катанга в Конго в 1914 году, добыча полезных ископаемых снова сдвинулся. Когда конфликт Шаба начался в 1978 году, медные рудники провинции Катанга почти прекратили производство. Воздействие этого конфликта на мировую кобальтовую экономику было меньшим, чем ожидалось: кобальт — редкий металл, пигмент очень токсичен, и промышленность уже разработала эффективные способы утилизации кобальтовых материалов. В некоторых случаях промышленность смогла перейти на альтернативы без кобальта.

В 1938 году Джон Ливингуд и Гленн Т. Сиборг открыли радиоизотоп кобальт-60. Этот изотоп широко использовался в Колумбийском университете в 1950-х годах для установления нарушения четности при радиоактивном бета-распаде.

После Второй мировой войны США хотели гарантировать поставки кобальтовая руда для военных целей (как это делали немцы) и разведка кобальта в пределах границ США. Достаточный запас руды был обнаружен в Айдахо около каньона Блэкберд на склоне горы. Фирма Calera Mining Company начала добычу на этом месте.

Утверждалось, что кобальт будет одним из основных объектов геополитической конкуренции в мире, работающем на возобновляемых источниках энергии и зависимом от батарей, но эта перспектива также имеет подвергался критике за недооценку силы экономических стимулов для расширения производства.

Происхождение

Стабильная форма кобальта образуется в сверхновых с помощью r-процесса. Он составляет 0,0029% земной коры. Свободный кобальт (самородный металл ) не встречается на Земле из-за наличия кислорода в атмосфере и хлора в океане. Оба они достаточно распространены в верхних слоях земной коры, чтобы предотвратить образование самородного металлического кобальта. За исключением того, что недавно был доставлен в виде метеоритного железа, чистый кобальт в форме самородного металла неизвестен на Земле. Элемент имеет среднюю распространенность, но естественные соединения кобальта многочисленны, и небольшие количества соединений кобальта обнаружены в большинстве горных пород, почв, растений и животных.

В природе кобальт часто ассоциируется с никелем. Оба являются характерными компонентами метеоритного железа, хотя кобальта гораздо меньше в железных метеоритах, чем никеля. Как и в случае с никелем, кобальт в сплавах метеорного железа , возможно, был достаточно хорошо защищен от кислорода и влаги, чтобы оставаться свободным (но легированным) металлом, хотя ни один элемент не встречается в такой форме в древней земной коре.

Кобальт в сложной форме встречается в минералах меди и никеля. Это основной металлический компонент, который соединяется с серой и мышьяком в сульфидном кобальтите (CoAsS), сафлорите (CoAs 2), Минералы глаукодот ((Co, Fe) AsS) и скуттерудит (CoAs 3). Минерал каттиерит аналогичен пириту и встречается вместе с везитом в медных месторождениях провинции Катанга. Когда он достигает атмосферы, происходит выветривание ; сульфидные минералы окисляются и образуют розовый эритрит («взгляд кобальта»: Co3(AsO 4)2· 8H 2O ) и сферокобальтит (CoCO 3).

Кобальт также компонент табачного дыма. Табачное растение легко поглощает и накапливает тяжелые металлы, такие как кобальт, из окружающей почвы в своих листьях. Впоследствии они вдыхаются в течение курение табака.

Производство

Кобальтовая руда Мировая динамика производства

Производство кобальта (2017) и запасы в тоннах согласно USGS

Страна	Производство	Запасы
ДР Конго	64,000	3,500,000
Россия	5,600	250,000
Австралия	5,000	1,200,000
Канада	4,300	250,000
Куба	4,200	500,000
Филиппины	4,000	280,000
Мадагаскар	3,800	150,000
Папуа-Новая Гвинея	3,200	51,000
Замбия	2,900	270,000
Новая Каледония	2,800	—
ЮАР	2,500	29,000
Марокко	1,500
США	650	23,000
Другие страны	5,900	560,000
Всего в мире	110,000	7,100,000

Основными рудами кобальта являются кобальтит, эритрит, глаукодот и скуттерудит (см. выше), но большая часть кобальта получается путем восстановления кобальта побочных продуктов никеля и меди добычи и плавки.

Поскольку кобальт обычно производится как побочный продукт, предложение кобальта в значительной степени зависит от экономической целесообразности добычи меди и никеля на данном рынке. Согласно прогнозам, в 2017 году спрос на кобальт вырастет на 6%.

Существует несколько методов отделения кобальта от меди и никеля, в зависимости от концентрации кобальта и точного состава используемой руды. Одним из методов является пенная флотация, в которой поверхностно-активные вещества связываются с компонентами руды, что приводит к обогащению кобальтовых руд. Последующий обжиг превращает руды в сульфат кобальта, а медь и железо окисляются до оксида. При выщелачивании водой сульфат извлекается вместе с арсенатами. Остатки дополнительно выщелачивают серной кислотой, получая раствор сульфата меди. Кобальт также можно выщелачивать из шлака плавки меди.

Продукты вышеупомянутых процессов превращаются в оксид кобальта (Co 3O4). Этот оксид восстанавливается до металла алюмотермической реакцией или восстановлением углеродом в доменной печи.

Экстракция

Геологическая служба США оценивает мир запасы кобальта 7 100 000 метрических тонн. Демократическая Республика Конго (ДРК) в настоящее время производит 63% мирового кобальта. Эта доля рынка может достигнуть 73% к 2025 году, если запланированное расширение горнодобывающими компаниями, такими как Glencore Plc, состоится в соответствии с ожиданиями. Но к 2030 году мировой спрос может быть в 47 раз больше, чем был в 2017 году, по оценке Bloomberg New Energy Finance.

Изменения, внесенные Конго в законы о добыче полезных ископаемых в 2002 году, привлекли новые инвестиции в конголезские медные и кобальтовые проекты. Mutanda Mine компании Glencore отгружено 24 500 тонн кобальта в 2016 году, что составляет 40% производства Конго в ДРК и почти четверть мирового производства. После переизбытка предложения Glencore закрыла Mutanda на два года в конце 2019 года. Проект Glencore Katanga Mining также возобновляется и должен произвести к 2019 году 300 000 тонн меди и 20 000 тонн кобальта, по данным Glencore.

Демократическая Республика Конго

В 2005 году крупнейшим производителем кобальта были месторождения меди в Демократической Республике Конго в провинции Катанга. Согласно данным Британской геологической службы в 2009 г., ранее на территории провинции Шаба располагалось почти 40% мировых запасов. К 2015 г. на долю Демократической Республики Конго (ДРК) приходилось 60% мирового производства кобальта, 32 000 тонн в год. От 20 000 до 26 000 долларов за тонну. Недавний рост производства может, по крайней мере, частично быть связан с тем, насколько низко производство горнодобывающей промышленности упало во время очень жестоких гражданских войн в ДРК Конго в начале 2000-х годов, или с изменениями, внесенными страной в свой Горнодобывающий кодекс в 2002 году для поощрения иностранных и многонациональных инвестиций. привлечь ряд инвесторов, в том числе Glencore.

Artisanal Mining обеспечивала от 17% до 40% добычи в ДРК. Около 100 000 добытчиков кобальта в Конго, ДРК, используют ручные инструменты, чтобы копать сотни футов, с небольшим планированием и меньшими мерами безопасности, говорят рабочие, представители правительства и НПО, а также наблюдения журналистов The Washington Post во время визитов в изолированные мины. Отсутствие мер предосторожности часто приводит к травмам или смерти. Горнодобывающая промышленность загрязняет окрестности и подвергает местных диких животных и коренных жителей воздействию токсичных металлов, которые, как считается, вызывают врожденные дефекты и затруднения дыхания, согласно официальным данным органов здравоохранения.

утверждали правозащитники, а журналистские расследования сообщили подтверждение того, что детский труд используется при добыче кобальта из африканских кустарных рудников. Это открытие побудило производителя сотовых телефонов Apple Inc. 3 марта 2017 года прекратить закупать руду у таких поставщиков, как Zhejiang Huayou Cobalt, которые добываются на кустарных рудниках в ДРК, и начать использование только поставщиков, которые проверены на соответствие стандартам на рабочем месте.

Политическая и этническая динамика региона в прошлом вызвала вспышки насилия и годы вооруженных конфликтов и перемещенных лиц. Эта нестабильность повлияла на цену кобальта, а также создала извращенные стимулы для участников Первой и Второй войн в Конго продлевать боевые действия, поскольку доступ к алмазным рудникам и другим ценным ресурсам помогал финансировать их военные цели, которые часто равносильны геноциду, и обогатили и самих бойцов. Хотя в 2010-х годах ДР Конго не подвергалась вторжению со стороны соседних вооруженных сил, некоторые из богатейших месторождений полезных ископаемых прилегают к районам, где тутси и хуту все еще часто сталкиваются, беспорядки продолжаются, хотя и в меньшем масштабе, а беженцы все еще спасаются от вспышек насилия.

Кобальт, добытый на небольших конголезских кустарных предприятиях в 2007 году, поставлялся единственной китайской компанией Congo DongFang International Mining. Дочерняя компания Zhejiang Huayou Cobalt, одного из крупнейших в мире производителей кобальта, Congo DongFang поставляла кобальт некоторым из крупнейших мировых производителей аккумуляторов, которые производили аккумуляторы для повсеместных продуктов, таких как Apple iPhone. Таким образом, корпоративные претензии по поводу этической цепочки поставок были встречены с некоторым недоверием. Ряд наблюдателей призвали технологические корпорации и других производителей вообще избегать поставок конфликтных металлов в Центральной Африке, а не рисковать финансовой эксплуатацией, нарушениями прав человека, такими как похищения людей с целью несвободной работы, разрушение окружающей среды и жертвы насилия, бедности и токсичных условий для людей.

Проект Mukondo Mountain, управляемый Central African Mining and Exploration Company (CAMEC) в провинции Катанга, может быть самым богатым кобальтом резерв в мире. В 2008 году компания произвела примерно одну треть от общего мирового производства кобальта. В июле 2009 года CAMEC объявила о долгосрочном соглашении о поставке всей своей годовой добычи кобальтового концентрата с горы Мукондо в Zhejiang Galico Cobalt Никелевые материалы Китая.

В феврале 2018 года глобальная фирма по управлению активами AllianceBernstein определила ДРК как экономически «Саудовская Аравия эпохи электромобилей», поскольку ресурсы кобальта, необходимые для литий-ионных батарей, которые используются в электромобилях.

9 марта 2018 г. президент Джозеф Кабила обновил горнодобывающий кодекс 2002 года, увеличив роялти и объявление кобальта и колтана «стратегическими металлами».

Кодекс горнодобывающей промышленности 2002 года был фактически обновлен 4 декабря 2018 года.

В декабре 2019 года International Rights Advocates, правозащитная НПО, подала знаковый иск против Apple, Tesla, Dell, Microsoft и Google компания Alphabet за «сознательное извлечение выгоды из жестокого и жестокого использования маленьких детей, а также пособничество и подстрекательство к жестокому и жестокому использованию маленьких детей» при добыче кобальта. Эти компании отрицали свою причастность к детскому труду.

Канада

В 2017 году некоторые геологоразведочные компании планировали обследовать старые серебряные и кобальтовые рудники в районе Кобальт, Онтарио где, как полагают, лежат значительные залежи. Мэр Кобальта заявил, что жители Кобальта приветствуют новые начинания в горнодобывающей промышленности, и указал, что местная рабочая сила мирная и говорит по-английски, а хорошая инфраструктура позволит гораздо проще найти запасные части для оборудования или других материалов, чем предполагалось. найдено в зонах конфликта.

Приложения

В 2016 году было использовано 116 000 тонн кобальта. Кобальт использовался при производстве сплавов с высокими эксплуатационными характеристиками. Его также можно использовать для производства перезаряжаемых батарей, и появление электромобилей и их успех у потребителей, вероятно, во многом связаны с ростом производства в ДРК. Другими важными факторами были Горнодобывающий кодекс 2002 года, который поощрял инвестиции иностранных и транснациональных корпораций, таких как Glencore, и окончание Первой и Второй войн в Конго.

Сплавы

На основе кобальта суперсплавы исторически потребляли большую часть производимого кобальта. Температурная стабильность этих сплавов делает их пригодными для изготовления лопаток турбин газовых турбин и авиационных реактивных двигателей, хотя сплавы на основе никеля монокристаллических превосходят их по характеристикам.. Cobalt-based alloys are also corrosion — and wear-resistant, making them, like titanium, useful for making orthopedic implants that don’t wear down over time. The development of wear-resistant cobalt alloys started in the first decade of the 20th century with the stellite alloys, containing chromium with varying quantities of tungsten and carbon. Alloys with chromium and tungsten carbides are very hard and wear-resistant. Special cobalt-chromium-molybdenum alloys like Vitallium are used for prosthetic parts (hip and knee replacements). Cobalt alloys are also used for dental prosthetics as a useful substitute for nickel, which may be allergenic. Some high-speed steels also contain cobalt for increased heat and wear resistance. The special alloys of aluminium, nickel, cobalt and iron, known as Alnico, and of samarium and cobalt (samarium-cobalt magnet ) are used in permanent magnets. It is also alloyed with 95% platinum for jewelry, yielding an alloy suitable for fine casting, which is also slightly magnetic.

Batteries

Lithium cobalt oxide (LiCoO2) is widely used in lithium-ion battery cathodes. The material is composed of cobalt oxide layers with the lithium intercalated. During discharge, the lithium is released as lithium ions.Nickel-cadmium (NiCd) and nickel metal hydride (NiMH) batteries also include cobalt to improve the oxidation of nickel in the battery. Transparency Market Research estimated the global lithium-ion battery market at $30 billion in 2015 and predicted an increase to over US$75 billion by 2024.

Although in 2018 most cobalt in batteries was used in a mobile device, a more recent application for cobalt is rechargeable batteries for electric cars. This industry has increased five-fold in its demand for cobalt, which делает срочным поиск нового сырья в более стабильных регионах мира. Ожидается, что спрос будет продолжаться или расти по мере увеличения распространенности электромобилей. Геологоразведочные работы в 2016–2017 годах включали территорию вокруг Кобальта, Онтарио, район, где многие серебряные рудники прекратили работу несколько десятилетий назад. Кобальт для электромобилей увеличился на 81% с первого полугодия 2018 года до 7200 тонн в первом полугодии 2019 года при емкости батареи 46,3 ГВтч. Будущее электромобилей может зависеть от глубоководной добычи полезных ископаемых, поскольку кобальт в изобилии содержится в породах на морском дне.

Поскольку детский и рабский труд неоднократно упоминался при добыче кобальта, в первую очередь на кустарных шахтах ДР Конго технологические компании, стремящиеся к этичным цепочкам поставок, столкнулись с нехваткой этого сырья, и цена на металлический кобальт достигла девятилетнего максимума в октябре 2017 года, превысив 30 долларов США за фунт, по сравнению с 10 долларами США в конце 2015 года. упал до более обычных 15 долларов в 2019 году. В ответ на проблемы с кустарной добычей кобальта в ДР Конго ряд поставщиков кобальта и их клиенты сформировали Fair Cobalt Alliance (FCA), цель которого — положить конец использованию детского труда и улучшить условия труда при добыче и переработке кобальта в ДР Конго. Членами FCA являются Zhejiang Huayou Cobalt, Sono Motors, Responsible Cobalt Initiative, Fairphone, Glencore и Tesla, Inc.

Европейский Союз проводит исследования о возможности устранения требований к кобальту при производстве литий-ионных аккумуляторов. С августа 2020 года производители аккумуляторов постепенно снизили содержание катодного кобальта с 1/3 (NMC 111) до 2/10 (NMC 442) до 1/10 (NMC 811), а также ввели кобальт. бесплатный катод LFP в аккумуляторные батареи электромобилей, таких как Tesla Model 3. В сентябре 2020 года Tesla обрисовала в общих чертах свои планы по производству собственных аккумуляторных элементов без кобальта.

Катализаторы

Некоторые соединения кобальта являются катализаторами окисления. Ацетат кобальта используется для преобразования ксилола в терефталевую кислоту, предшественник полимера в массе полиэтилентерефталата. Типичными катализаторами являются карбоксилаты кобальта (известные как кобальтовые мыла). Они также используются в красках, лаках и чернилах в качестве «сушильных агентов» за счет окисления высыхающих масла. Те же карбоксилаты используются для улучшения адгезии между сталью и резиной в радиальных шинах со стальным ремнем. Кроме того, они используются в качестве ускорителей в системе полиэфирных смол.

Катализаторы на основе кобальта используются в реакциях с участием монооксида углерода. Кобальт также является катализатором в процессе Фишера-Тропша для гидрирования монооксида углерода в жидком топливе. Гидроформилирование алкенов часто используется октакарбонил кобальта в качестве катализатора, хотя его часто заменяют более эффективными катализаторами на основе иридия и родия, например процесс Cativa.

В гидродесульфуризации нефти используется катализатор, полученный из кобальта и молибдена. Этот процесс помогает очистить нефть от примесей серы, которые мешают переработке жидкого топлива.

Пигменты и красители

Кобальтово-синее стекло Кобальтовое стекло

До XIX века кобальт был преимущественно используется как пигмент. Он использовался со времен средневековья для изготовления смальты, стекла синего цвета. Смальту получения путем плавления смеси обожженного минерала смальтита, кварца и карбоната калия, в результате чего получается темно-синее силикатное стекло, которое после производства тонко измельчается.. Смальта широко использовалась для окрашивания стекла и в качестве пигмента для картин. В 1780 году Свен Ринман открыл зеленый кобальт, а в 1802 году Луи Жак Тенар открыл кобальтовый синий. Кобальтовые пигменты, такие как синий кобальт (алюминат кобальта), церулеан синий (станнат кобальта (II)), различные оттенки зеленого кобальта (смесь оксид кобальта (II) и оксид цинка ) и кобальтовый фиолетовый (фосфат кобальта ) используются в качестве пигментов художников из-за их превосходной хроматической стабильности. Ауреолин (желтый кобальт) теперь в степени заменен более светостойкими желтыми пигментами.

Радиоизотопы

Кобальт-60 (Co-60 или Co) полезны в качестве источника гамма-излучения, потому что они могут быть произведены в предсказуемых количествах с высокой активностью бомбардировки кобальт с нейтронами. Он излучает гамма-лучи с энергией 1,17 и 1,33 МэВ.

Кобальт используется в дистанционной лучевой терапии, стерилизации предметов медицинского назначения и медицинских отходов, лучевой обработки продукты для стерилизации (холодная пастеризация ), промышленная радиография (например, рентгенограммы целостности сварных швов), измерения плотности (например, измерения плотности бетона) и переключатели высоты заполнения резервуара. К сожалению, этот металл выделяет мелкую пыль, вызываю проблемы с радиационной защитой. Кобальт из аппаратов лучевой представляет серьезную опасность, если его не утилизировать должным образом, и одна из самых серьезных аварий с радиационным загрязнением в Северной Америке произошла в 1984 году, когда выброшенный блок лучевой терапии, использованный кобальт-60, был ошибочно разобран на свалке. в Хуаресе, Мексика. 96>

Кобальт-60 имеет период полураспада радиоактивного вещества 5,27 года. Потеря потенции требует периодической замены источника при лучевой терапии и является одной из причин, почему кобальтовые аппараты степени заменены линейными ускорителями в современной лучевой терапии. Кобальт-57 (Co-57 или Co) представляет собой радиоизотоп кобальта, который чаще всего используется в медицинских тестах в качестве радиоактивной метки для витамина B 12и для теста Шиллинга. Кобальт-57 используется в качестве источника в мессбауэровской спектроскопии и является одним из источников источников в устройствах рентгеновской флуоресценции.

В конструкции ядерного оружия могут намеренно содержаться Co, некоторые из которых были бы активированы в ядерном взрыве, чтобы произвести Ко. Ко, рассредоточенный как ядерные осадки, иногда называют кобальтовой бомбой.

Другое применение

• Кобальт используется в гальванике из-за его привлекательного внешнего вида, твердости и устойчивости к устойчивости окислению.
• Он также используется в качестве основного грунтовочного покрытия для фарфора эмали.

Биологическая роль

Кобаламин Овцы с дефицитом кобальта

Кобальт необходим для метаболизма всех животных. Он является ключевым компонентом кобаламина, также известный как витамин B 12, основной биологический резервуара кобальта как ультрамикроэлемента. Бактерии в желудках жвачных животных превращают соль кобальта в витамин B 12, соединение, которое может продуцировать только бактерии или археи. Таким образом, минимальное присутствие кобальта в почве улучшает здоровье пасущихся животных, таким образом потребление 0,20 мг / кг в день, поскольку они не имеют другого источника витамина B 12.

Белки на основе кобаламина використов коррин, чтобы удерживать кобальт. Коэнзим B 12 имеет реактивную связь C-Co, которая участвует в реакциях. У человека B 12 имеет два типа алкил лиганда : метил и аденозил. MeB 12 способствует переносу метильной (-CH 3) группы. Аденозильная версия B 12 катализирует атомы водорода непосредственно в атоме углерода, который непосредственно переносится между двумя соседними атомами с одновременным обменом вторым заместителем X, который может быть атомом углерода с заместителями, атомом кислорода, спирт или амин. Мутаза метилмалонил-кофермента А (MUT) превращает MM1-CoA в Su-CoA, что является важным этапом в извлечении энергии из белков и жиров.

Хотя гораздо реже, чем другие металлопротеины (например, цинка и железа), другие кобальтопротеины существуют помимо B 12. Эти белки включают метионинаминопептидазу 2, фермент, который встречается у людей и других млекопитающих, который использует корриновое кольцо B 12, но напрямую связывает кобальт. Другой фермент кобальта, не являющийся коррин, — это нитрилгидратаза, бактериальный фермент, который метаболизирует нитрилы.

Дефицит кобальта у животных

В начале 20-го века, во время развития сельского хозяйства на вулканический плато Северного острова в Новой Зеландии крупный рогатый скот страдал от так называемой «кустарниковой болезни». Было обнаружено, что вулканическим почвам не хватает солей кобальта, необходимой для пищевой цепи крупного рогатого скота.

«прибрежная болезнь» овец в Девяностомильной пустыне на юго-востоке из Южной Австралии в 1930-х годах было обнаружено, что его причиной является дефицит в питательных веществ микроэлементов кобальта и меди. Дефицит кобальта был преодолен путем разработки «кобальтовых пультов», плотных гранул оксида кобальта, смешанных с глиной, которые вводятся перорально для размещения в рубце.

животных

Кобальт

Опасности
GHS пиктограммы
Сигнальное слово GHS	Опасно
Краткая характеристика опасности GHS	H317, H334, H413
Меры предосторожности GHS	P261, P272, P273, P280, P285, P302 + 352, P304 + 341, P333 + 313, P342 + 311, P363, P405, P501
NFPA 704 (огненный алмаз)	0 2 0

Кобальт — незаменимый элемент для жизни в ничтожных количествах. Значение LD50 для растворимых солей кобальта оценивается в диапазоне от 150 до 500 мг / кг. В США >Управление по охране труда (OSHA) определило допустимый предел воздействия (PEL) на рабочем месте как средневзвешенное по времени (TWA) 0,1 мг / м. Национальный институт охраны труда (NIOSH) установил рекомендуемый предел воздействия (REL) 0,05 мг / м, средневзвешенный по времени. Значение IDLH (непосредственная опасность для жизни и здоровья) составляет 20 мг / м.

Однако хроническое употребление кобальта вызывает серьезные проблемы со здоровьем при дозах, намного меньших, чем смертельная доза. В 1966 году добавление соединений кобальта для стабилизации пивной пены формы в Канаде произошло индуцированной токсинами >, которая стала известна как кардиомиопатия пьющего пива.

Кроме того, металлический кобальт вызывает рак (т. Е. Возможно канцерогенный, IARC Group 2B ) согласно Международному агентству исследования по раку (МАИР) Монографии. [PDF]

При вдыхании вызывает проблемы с дыханием. Он также вызывает проблемы с кожей при прикосновении; после никеля и хрома кобальт является основной причиной контактного дерматита. С этими рисками сталкиваются добытчики кобальта.

Кобальт может эффективно поглощаться обугленными костями свиней; однако этот процесс тормозится медью и цинком, которые имеют большее сродство к костному углю.

См. также

• Колтан
• Конфликтный минерал
• Экономика Демократической Республики Конго
• Горнодобывающая промышленность Демократической Конго

Ссылки

Дополнительная литература

Внешние ссылки

На Викискладе есть средства массовой информации, связанной с Cobalt.

Искать cobalt в Викисловаре, бесплатный словарь.

• Cobalt в Периодическая таблица видео (Ноттингемский университет)
• Центры болезней и профилактики — Cobalt
• Институт кобальта
• Ответственный институт Cobalt

История кобальта

С историей открытия кобальта связано немало легенд и преданий, в средние века люди были уверены, что здесь не обошлось без вмешательства нечистой силы. Ведь недаром название кобальт происходит от немецкого Kobolt – зловредный карлик, маленький гном, который строил всяческие козни, мешая рудокопам Саксонии заниматься добычей руды и выплавкой металла. Некоторые руды, добытые в Саксонии, имели серебристый цвет и поначалу считались серебром. Но металл, получаемый из этих руд, давал ядовитые пары, которыми неоднократно были отравлены рудокопы (calorizator). В 1735 году химик из Швеции Георг Брандт выделил из «руды нечистой силы» металл серебристо-розоватого оттенка, который был назван кобольд. Впоследствии название преобразовалось в известное и привычное нам.

Общая характеристика кобальта

Кобальт является элементом IX группы IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с атомным номером 27 и атомной массой 58,9332. Признанное обозначение кобальта – Co (от латинского Cobaltum).

Нахождение в природе

Кобальт не сильно распространённый металл, скорее его можно отнести к редким, в земной коре присутствует в минимальных количествах. Насчитывается не более 30-ти минералов, в составе которых находится кобальт. Самое большое месторождение кобальта находится в Демократической Республике Конго, имеются залежи в США, Франции, Канаде и России.

Физические и химические свойства

Кобальт является твёрдым металлом серебристо-белого цвета, со слегка розоватым (реже – синим) отливом. При взаимодействии с воздухом окисление происходит при высоких температурах (300˚С и выше).

Суточная потребность в кобальте

Суточная потребность в кобальте очень невелика, обычно составляет 0,1 – 0,8 мг для здорового взрослого человека. Обычно дневную норму кобальта человек получает из пищи.

Продукты питания богатые кобальтом

Основные источники кобальта:

• фасоль и зелёный горошек
• баранья и говяжья печень
• печень трески
• морепродукты и жирные сорта рыб
• свёкла, зелёные листовые овощи
• манка, некоторые виды хлеба
• земляника
• молоко, сыры.

Признаки нехватки кобальта

Признаками нехватки в организме человека кобальта являются участившиеся заболевания системы кровообращения и эндокринной. Причиной недостатка кобальта обычной служат хронические заболевания органов пищеварения (гастрит, язва двенадцатиперстной кишки).

Применение кобальта в жизни

Кобальт нашёл широкое применение в виде сплавов – в металлургической промышленности для повышения жаропрочности стали, в производстве магнитов, как состав красителей – в изготовлении стекла и керамики.

Полезные свойства кобальта и его влияние на организм

Кобальт – один из жизненно важных микроэлементов, присутствие его в организме человека обязательно. Кобальт входит в состав витамина В12, принимает участие в синтезе ДНК и аминокислот, в расщеплении белков, жиров и углеводов. Активно влияет на обменные процессы организма, особую роль играет в кроветворении – стимулирует рост и развитие эритроцитов. Кобальт поддерживает нормальную деятельность поджелудочной железы и регуляцию активности адреналина.

Автор: Виктория Н. (специально для Calorizator.ru)
Копирование данной статьи целиком или частично запрещено.

КО́БАЛЬТ (лат. Cobaltum), Co, хи­мич. эле­мент VIII груп­пы ко­рот­кой фор­мы (9-й груп­пы длин­ной фор­мы) пе­рио­дич. сис­те­мы; ат. н. 27, ат. м. 58,933195. В при­ро­де один ста­биль­ный изо­топ ⁵⁹Co. Ис­кус­ст­вен­но по­лу­че­ны ра­дио­изо­то­пы с мас­со­вы­ми чис­ла­ми 48–75.

Историческая справка

Ок­сид СоО при­ме­ня­ли в Древ­нем Егип­те, Ва­ви­ло­не, Ки­тае для ок­ра­ши­ва­ния смаль­ты, стё­кол, эма­лей в си­ний цвет. В Зап. Ев­ро­пе на­чи­ная с 16 в. для это­го ис­поль­зо­ва­ли цаф­ру (или саф­лор), по­лу­чае­мую об­жи­гом ру­ды «ко­больд» (от нем. Ko­bold – до­мо­вой, гном; назв. бы­ло свя­зано с труд­но­стью пе­ре­ра­бот­ки ру­ды). В 1735 Г. Брандт, на­гре­вая смесь цаф­ры с уг­лём и флю­сом, вы­де­лил ме­талл, ко­то­рый на­звал «ко­роль­ком ко­боль­да». В кон. 18 в. это назв. бы­ло из­ме­не­но на «ко­бальт».

Распространённость в природе

Со­дер­жа­ние К. в зем­ной ко­ре со­став­ля­ет 4·10^–3% по мас­се, в мор­ской во­де – 0,005 мг/дм³. Наи­бо­лее важ­ные ми­не­ра­лы К.: ко­баль­тин CoAsS, шмаль­тин (смаль­тин) CoAs₂, хло­ан­тит (Co, Ni)As₂, эрит­рин Co₃(AsO₄)₂·8H₂O (см. так­же Ко­баль­то­вые ру­ды). К. со­пут­ст­ву­ет Ni, Fe, Cu, Mn в по­ли­ме­тал­лич. ру­дах. К. вхо­дит в со­став ме­тео­ри­тов, в мик­ро­ко­ли­че­ст­вах со­дер­жит­ся в тка­нях рас­те­ний и жи­вот­ных.

Свойства

Кон­фи­гу­ра­ция внеш­ней элек­трон­ной обо­лоч­ки ато­ма К. 3d⁷4s², в со­еди­не­ни­ях обыч­но про­яв­ля­ет сте­пе­ни окис­ле­ния +2, +3, ред­ко +1, +4, +5; энер­гии ио­ни­за­ции Co⁰→Co⁺→Co²⁺→Co³⁺ со­от­вет­ст­вен­но рав­ны 7,866, 17,057, 33,500 эВ; элек­тро­от­ри­ца­тель­ность по По­лин­гу 1,88; атом­ный ра­ди­ус 135 пм; ион­ные ра­диу­сы Co²⁺ 79 пм (ко­ор­ди­нац. чис­ло 6), Co³⁺ 69 пм (ко­ор­ди­нац. чис­ло 6).

К. — твёр­дый се­реб­ри­стый с ро­зо­ва­тым от­ли­вом ме­талл. При нор­маль­ном дав­ле­нии су­ще­ст­ву­ет в ви­де двух кри­стал­лич. мо­ди­фи­ка­ций: до темп-ры 427 °С ус­той­чи­ва α-мо­ди­фи­ка­ция с гек­са­го­наль­ной ре­шёт­кой; вы­ше 427 °С – β-мо­ди­фи­ка­ция с ку­би­че­ской гра­не­цен­три­ров. ре­шёт­кой; t_пл 1495 °С, t_кип 2927 °С, плот­ность 8900 кг/м³. К. — фер­ро­маг­не­тик, точ­ка Кю­ри 1121 °C.

Ком­пакт­ный К. ус­той­чив на воз­ду­хе, вы­ше 300 °С по­кры­ва­ет­ся ок­сид­ной плён­кой, тон­ко­дис­перс­ный К. пи­ро­фо­рен. К. реа­ги­ру­ет с ки­сло­ро­дом (об­ра­зу­ют­ся ко­баль­та ок­си­ды), га­ло­ге­на­ми (ди­га­ло­ге­ни­ды CoX₂, где Х – F, Cl, Br, I, и три­га­ло­ге­ни­ды CoХ₃, где Х – F, Cl), халь­ко­ге­на­ми (мо­но­халь­ко­ге­ни­ды CoХ и ди­халь­ко­ге­ни­ды CoХ₂, где Х – S, Se, Te), фос­фо­ром, мышь­я­ком и сурь­мой (со­от­вет­ст­вен­но фос­фи­ды, ар­се­ни­ды и ан­ти­мо­ни­ды слож­но­го со­ста­ва). В рас­плав­лен­ном со­стоя­нии К. взаи­мо­дей­ст­ву­ет с уг­ле­ро­дом (об­ра­зу­ет­ся кар­бид Со₂С), крем­ни­ем (си­ли­ци­ды Co₂Si, СоSi, CoSi₂), бо­ром (бо­ри­ды Сo₃B, Со₂В, СоВ). К. мед­лен­но рас­тво­ря­ет азот (об­ра­зу­ет­ся твёр­дый рас­твор с со­дер­жа­ни­ем азо­та до 0,6% по мас­се при 600 °С); со­еди­не­ния К. с азо­том – нит­ри­ды Co₃N и Co₂N – по­лу­ча­ют кос­вен­ным пу­тём. К. рас­тво­ря­ет боль­шие ко­ли­че­ст­ва во­до­ро­да (без об­ра­зо­ва­ния хи­мич. со­еди­не­ний); со­еди­не­ния К. с во­до­ро­дом – гид­ри­ды CoH и CoH₂ – по­лу­ча­ют кос­вен­ным пу­тём. При сплав­ле­нии К. с др. ме­тал­ла­ми об­ра­зу­ют­ся ин­тер­ме­тал­лич. со­еди­не­ния и твёр­дые рас­тво­ры.

К. не рас­тво­ря­ет­ся в ще­ло­чах, мед­лен­но взаи­мо­дей­ст­ву­ет с раз­бав­лен­ны­ми ми­нер. ки­сло­та­ми с об­ра­зо­ва­ни­ем со­еди­не­ний Co (II). Кон­цен­три­ров. азот­ная кис­ло­та HNO₃ на хо­ло­ду пас­си­ви­ру­ет К. за счёт фор­ми­ро­ва­ния на по­верх­но­сти ме­тал­ла не­рас­тво­ри­мой в ки­сло­тах ок­сид­ной плён­ки, при на­гре­ва­нии – окис­ля­ет с об­ра­зо­ва­ни­ем со­еди­не­ний Со (II). К. об­ра­зу­ет два ря­да со­лей – со­ли Со (II), напр. суль­фат CoSO₄, нит­рат Co (NO₃)₂, и со­ли Со (III), напр. суль­фат Co₂(SO₄)₃, нит­рат Co (NO₃)₃. Со­ли Co (II) ус­той­чивы на воз­ду­хе; вод­ные рас­тво­ры со­лей Со (II) из-за при­сут­ст­вия ак­ва­ком­плек­са [Co (H₂O)₆]²⁺ ок­ра­ше­ны в ро­зо­вый цвет. Со­ли Со (III) тер­ми­че­ски не­стой­ки, мно­гие гид­ро­ли­зу­ют­ся во­дой, яв­ля­ют­ся силь­ны­ми окис­ли­те­ля­ми. Из вод­ных рас­тво­ров со­ли К. вы­де­ля­ют­ся в ви­де кри­стал­ло­гид­ра­тов, напр. CoSO4·7Н₂О, Co₂(SO₄)₃·18Н₂О.

Су­ще­ст­ву­ет неск. ты­сяч ком­плекс­ных со­еди­не­ний К., в т. ч. ком­плек­сы, в ко­то­рых К. фор­маль­но про­яв­ля­ет сте­пень окис­ле­ния 0, — кар­бо­ни­лы, напр. ок­та­кар­бо­нил­ди­ко­бальт Со₂(CO)₈. Ком­плек­сы Co (III) бо­лее ус­той­чи­вы, чем ком­плек­сы Co (II). Мн. ком­плекс­ные со­еди­не­ния К. име­ют боль­шое прак­тич. зна­че­ние (гл. обр. в ана­ли­тич. прак­ти­ке и в гид­ро­ме­тал­лур­гии). К. об­ра­зу­ет разл. ко­баль­тор­га­ни­че­ские со­еди­не­ния.

Биологическая роль

К. — жиз­нен­но важ­ный мик­ро­эле­мент – вхо­дит в со­став ви­та­ми­на B₁₂ и его ко­фер­мент­ных форм. Су­точ­ная по­треб­ность че­ло­ве­ка в К. 7–15 мкг. При не­дос­тат­ке К. в ор­га­низ­ме раз­ви­ва­ет­ся зло­ка­че­ст­вен­ная ане­мия. К. уча­ст­ву­ет в про­цес­сах об­ме­на ве­ществ: ак­ти­ви­ру­ет кро­ве­тво­ре­ние, влия­ет на син­тез нук­леи­но­вых ки­слот, об­мен бел­ков, уг­ле­во­дов и жи­ров, уча­ст­ву­ет в окис­ли­тель­но-вос­ста­но­вит. ре­ак­ци­ях в жи­вом ор­га­низ­ме. К. вхо­дит в со­став фер­мент­ных сис­тем клу­бень­ковых бак­те­рий, осу­ще­ст­в­ляю­щих фик­са­цию ат­мо­сфер­но­го азо­та; сти­му­ли­ру­ет рост, раз­ви­тие и про­дук­тив­ность рас­те­ний. Пыль ме­тал­лич. К. ток­сич­на.

Получение

Ко­бальт­со­дер­жа­щее сы­рьё под­вер­га­ют пи­ро- и гид­ро­ме­тал­лур­ги­ческой (с ис­поль­зо­ва­ни­ем H₂SO₄ или рас­тво­ров NH₃) пе­ре­ра­бот­ке. От со­пут­ст­вую­щих эле­мен­тов К. от­де­ля­ют пу­тём фрак­ци­он­но­го окис­ле­ния и гид­ро­ли­тич. оса­ж­де­ния (уда­ле­ние Fe, Mn, As), це­мен­та­ции (уда­ле­ние Cu и Ag), а так­же экс­трак­ции. Для раз­де­ле­ния К. и ни­ке­ля К. оса­ж­да­ют дей­ст­ви­ем NaClO или Cl₂. Ме­тал­лич. К. по­лу­ча­ют вос­ста­но­вит. плав­кой Co₃O₄, об­ра­зую­ще­го­ся при про­ка­ли­ва­нии Со (ОН)₃; элек­тро­ли­зом рас­тво­ров со­лей (CoSO₄, CoCl₂), вос­ста­нов­ле­ни­ем во­до­ро­дом из ам­ми­ач­ных рас­тво­ров. Объ­ём ми­ро­во­го про­из-ва ок. 50 тыс. т/год (2005).

Применение

До 65% по­лу­чае­мо­го К. ис­поль­зу­ют как ком­по­нент разл. спла­вов – маг­ни­то­мяг­ких, маг­ни­тот­вёр­дых, вы­со­ко­проч­ных, жа­ро­стой­ких, твёр­дых, с за­дан­ным тер­мич. ко­эф. рас­ши­ре­ния и др. (см. Ко­баль­та спла­вы). Со­еди­не­ния К. — ка­та­ли­за­то­ры, пиг­мен­ты, ком­по­нен­ты стё­кол и ке­ра­ми­ки, мик­ро­удоб­ре­ния. Ра­дио­ак­тив­ный ⁶⁰Co (T_½ 5,27 го­да) – ис­точ­ник γ -из­лу­че­ния – при­ме­ня­ют в де­фек­то­ско­пах, в ра­дио­те­ра­пии зло­ка­че­ст­вен­ных опу­хо­лей.