Kobalt

Kobalt kimyasal bir elementtir. Sembolü Co ve atom numarası 27'dir. Nikel gibi kobalt da, doğal meteorik demir alaşımlarında bulunan küçük birikintiler dışında, yer kabuğunda yalnızca kimyasal olarak birleşik formda bulunur. İndirgeyici eritme yoluyla üretilen serbest element sert, parlak, gümüş rengi bir metal'dir.

Kobalt bazlı mavi pigmentler (kobalt mavisi), antik çağlardan beri takı ve boyalarda ve cama ayırt edici mavi renk tonu vermek için kullanılır.

Rengin uzun süre metal bizmut'tan kaynaklandığı düşünülüyordu. Madenciler uzun zamandır mavi pigment üreten mineral'lerin bazıları için kobold cevheri (Almanca goblin cevheri) adını kullanmışlardı. Bilinen metaller açısından zayıf oldukları ve eritildiğinde arsenik içeren zehirli dumanlar çıkardıkları için bu şekilde adlandırılmışlardı. 1735 yılında, bu tür cevherlerin yeni bir metale (antik çağlardan beri keşfedilen ilk metal) indirgenebildiği keşfedildi ve bu metale sonuçta kobold adı verildi.

Günümüzde bazı kobalt, kobaltit (CoAsS) gibi metalik parlaklığa sahip bir dizi cevherden özel olarak üretilir. Element daha çok bakır ve nikel madenciliğinin bir yan ürünü olarak üretilir.

Demokratik Kongo Cumhuriyeti (DKC) ve Zambiya'daki Bakır Kuşağı, küresel kobalt üretiminin çoğunu yapar. 2016 yılında dünya üretimi  (114.000 uzun ton; 128.000 kısa ton) idi (Kanada Doğal Kaynakları'na göre) ve tek başına DKC %50'den fazlasını üretmiştir.

Kobalt öncelikle Lityum iyon pil'lerde ve manyetik, aşınmaya dayanıklı ve yüksek mukavemetli alaşım'ların üretiminde kullanılır.

Kobalt silikat ve kobalt(II) alüminat (CoAl2O4, kobalt mavisi) bileşikleri cam'a, seramik'lere, mürekkep'lere, boya'lara ve vernik'lere belirgin  koyu bir mavi renk verir.

Kobalt doğal olarak tek kararlı izotop olan kobalt-59 olarak oluşur. Kobalt-60, radyoaktif izleyici olarak ve yüksek enerjili gama ışınlarının üretiminde kullanılan, ticari açıdan önemli bir radyoizotoptur. Kobalt ayrıca petrol endüstrisinde ham petrolün rafine edilmesinde katalizör olarak da kullanılır. Bu, yakıldığında çok kirletici ve asit yağmurlarına neden olan kükürtten arındırmak içindir.

Kobalt, kobalaminler adı verilen bir grup koenzim'in aktif merkezidir. Bu türün en bilinen örneği olan Vitamin B, tüm hayvanlar için vazgeçilmez bir vitamin'dir. İnorganik formdaki kobalt aynı zamanda bakteri, su yosunları ve mantarlar için de mikro besin'dir.

Özellikler
küçükresim|sol|alt=a sample of pure cobalt|Büyük bir plakadan kesilmiş, elektrolitik olarak rafine edilmiş bir kobalt bloğu (%99,9 saflıkta)

Kobalt, özgül ağırlığı 8,9 olan ferromanyetik bir metaldir. Curie sıcaklığı  ve manyetik momenti atom başına 1,6–1,7 Bohr magneto'ndur. Kobalt, demir'in üçte ikisi kadar göreceli geçirgenliğe sahiptir.

Metalik kobalt iki kristalografik yapı halinde oluşur: Altıgen sıkı paket (hcp) ve Yüzey merkezli kübik fcc. Hcp ve fcc yapıları arasındaki ideal geçiş sıcaklığı  ancak pratikte aralarındaki enerji farkı o kadar azdır ki ikisinin rastgele büyümesi yaygındır.

Kobalt, pasifleştirici bir oksit filmi ile oksitlenmesinden korunan zayıf indirgeyici bir metaldir. Halojen'lerin ve kükürt'ün saldırısına uğrar. Oksijen'de ısıtma, 900 °C'de (1.650 °F) oksijeni kaybederek monoksit CoO'yu veren Co3O4'ü üretir. Metal, F3'ü vermek üzere 520 K'de flor (F2) ile reaksiyona girer; klor (Cl2), brom (Br2) ve iyot (I2) ile eşdeğer ikili halojenür'ler üretir. Isıtıldığında bile hidrojen gazı (H2) veya azot gazı (N2) ile reaksiyona girmez ancak bor, karbon, fosfor, arsenik ve kükürt ile reaksiyona girer. Normal sıcaklıklarda mineral asitlerle yavaş, nemli fakat kuru olmayan havayla ise çok yavaş reaksiyona girer.

Bileşikler

Kobaltın yaygın yükseltgenme durum'ları +2 ve +3'ü içerir ancak oksidasyon durumları −3 ila +5 arasında değişen bileşikler de bilinir. Basit bileşikler için yaygın bir oksidasyon durumu +2'dir (kobalt(II)). Bu tuzlar suda pembe renkli metal su kompleksi  oluşturur. 
Klorür ilavesi yoğun mavi  verir. Boraks boncuklarında alev testi, kobalt hem oksitleyici hem de indirgeyici alevlerde koyu mavi renk gösterir.

Oksijen ve kalkojen bileşikleri
Kobaltın birkaç oksit'i bilinmektedir. Yeşil kobalt (II) oksit (CoO) kaya tuzu yapılıdır.

Su ve oksijenle kolayca kahverengi kobalt(III) hidroksite (Co(OH)3) oksitlenir.

600–700 °C sıcaklıklarda CoO, spinel yapıya sahip mavi kobalt(II, III) okside (Co3O4) oksitlenir.

Siyah kobalt(III) oksit (Co2O3) de bilinmektedir.

Kobalt oksitler düşük sıcaklık'ta antiferromanyetik'tir:CoO (Néel sıcaklığı 291 K) ve Co3O4 (Néel sıcaklığı: 40 K), +2 ve +3 oksidasyon durumlarının karışımıyla manyetit'e (Fe3O4) benzer.

Kobaltın başlıca kalkojenürleri arasında siyah kobalt(II) sülfürler, pirit benzeri bir yapı benimseyen CoS2 ve kobalt(III) sülfür (Co2S3) bulunur.

Halidler
küçükresim|sol|alt=Kobalt(II)-klorür-hekzahidratın mor güç yığını| Kobalt(II) klorür hekzahidrat

Kobalt(II)'nin dört dihalojenürü bilinmektedir: kobalt(II) florür (CoF2, pembe), kobalt(II) klorür (CoCl2, mavi), kobalt(II) bromür (CoBr2 yeşil), kobalt(II) iyodür (CoI2, Mavi-siyah). Bu halojenürler susuz ve hidratlı formlarda bulunur. Susuz diklorür mavi iken hidrat kırmızıdır.  reaksiyonunun indirgeme potansiyeli + e− →  +1,92 V'tur, klor'dan klorüre olan değer +1,36 V'un ötesindedir. Sonuç olarak kobalt(III) klorür kendiliğinden kobalt(II) klorür ve klora indirgenir. Florun florüre indirgenme potansiyeli +2,87 V kadar yüksek olduğundan, kobalt(III) florür birkaç basit kararlı kobalt(III) bileşiğinden biridir. Bazı florlama reaksiyonlarında kullanılan kobalt(III) florür su ile kuvvetli reaksiyona girer.

Koordinasyon bileşikleri
Tüm metallerde olduğu gibi, kobaltın moleküler bileşikleri ve çok atomlu iyonları, koordinasyon kompleksi'leri yani bir veya daha fazla ligand'a bağlı kobalt içeren moleküller veya iyonlar olarak sınıflandırılır. Bunlar potansiyel olarak sonsuz çeşitlilikte molekül ve iyonların kombinasyonları olabilir, örneğin:
 su , katyon hexaaquocobalt(II)'de olduğu gibi . Bu pembe renkli kompleks, x = 6 veya 7 ile katı kobalt sülfattaki . x baskın katyondur. ve bunların su çözeltileri.
 amonyak , cis-diaquotetraamminecobalt(III)’de olduğu gibi , heksolde , ’de (Erdmann tuz anyonu),Thomas P. McCutcheon and William J. Schuele (1953): "Complex Acids of Cobalt and Chromium. The Green Carbonatocobalt(III) Anion". Journal of the American Chemical Society, volume 75, issue 8, pages 1845–1846.  ve ’de.
 karbonat , yeşil triskarbonatokobaltat(III)  ‘deki gibi anyon.H. F. Bauer and W. C. Drinkard (1960): "A General Synthesis of Cobalt(III) Complexes; A New Intermediate, Na3[Co(CO3)3]·3H2O". Journal of the American Chemical Society, volume 82, issue 19, pages 5031–5032. .Fikru Tafesse, Elias Aphane, and Elizabeth Mongadi (2009): "Determination of the structural formula of sodium tris-carbonatocobaltate(III), Na3[Co(CO3)3]·3H2O by thermogravimetry". Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, volume 102, issue 1, pages 91–97. 
 nitrit  ’de olduğu gibi.
 hidroksit , heksol’deki gibi.
 klorür , tetrakloridokobaltat(II) ’deki gibi.
 bikarbonat , ’deki gibi.
 oksalat , trisoksalatokobaltat(III) ’deki gibi.

Bu bağlı gruplar, elektronegatiflik ve sertlik-yumuşaklık genel prensiplerine göre kobalt atomlarının oksidasyon durumlarının stabilitesini etkiler. Örneğin Co3+ kompleksleri amin ligandlarına sahip olma eğilimindedir. Fosfor azottan daha yumuşak olduğundan, fosfin ligandları yumuşak Co2+ ve Co+ özelliğine sahip olma eğilimindedir; bunun bir örneği tris(trifenilfosfin)kobalt(I) klorürdür (). Daha elektronegatif (ve daha sert) oksit ve florür, Co4+ ve Co5+ türevlerini stabilize edebilir; ör. sezyum heksaflorokobaltat(IV) (Cs2CoF6) ve potasyum perkobaltat (K3CoO4).

Koordinasyon kimyasında Nobel ödüllü bir öncü olan Alfred Werner, ampirik formül’lü bileşiklerle çalıştı . Belirlenen izomerlerden biri kobalt(III) hekzammin klorürdü. Tipik bir Werner tipi kompleks olan bu koordinasyon kompleksi, altı amin ortogonal ligandı ve üç klorür karşı anyonu tarafından koordine edilen merkezi bir kobalt atomundan oluşur. Amonyak yerine şelatlayıcı etilendiamin ligandlarının kullanılması tris(etilendiamin)kobalt(III) (), optik izomerlere çözülen ilk koordinasyon komplekslerinden biriydi. Kompleks, "üç kanatlı pervanenin" sağ ve sol yönlü formlarında mevcuttur. Bu kompleks ilk olarak Werner tarafından sarı-altın iğneye benzer kristaller halinde izole edildi.
Organometalik bileşikler

upright=0.9|küçükresim|Tetrakis(1-norbornil)kobalt(IV)'ün yapısı
Kobaltosen, demir yerine kobalt içeren, ferrosen'in yapısal bir analoğu'dur. Kobaltosen oksidasyona ferrosenden çok daha duyarlıdır.. Kobalt karbonil (Co2(CO)8), karbonilasyon ve hidrosililasyon reaksiyonlarında bir katalizör’dür. B12 Vitamini (aşağıya bakın) doğada bulunan organometalik bir bileşiktir ve metal atomu içeren tek vitamin’dir. Kobaltın normalde alışılmadık +4 oksidasyon durumundaki bir alkilkobalt kompleksinin bir örneği, β-hidrojen eliminasyonuna karşı direnciyle dikkat çeken bir geçiş metali-alkil kompleksi olan homoleptik kompleks tetrakis(1-norbornil)kobalt(IV) (Co(1-norb)4)'tür.. Kobalt(III) ve kobalt(V) kompleksleri  ve  da biliniyor.

Uygulamalar
Kobalt bazlı alaşımlar ayrıca korozyon’a ve aşınmaya dirençlidir bu nedenle  titanyum gibi zamanla aşınmayan ortopedik implantlar yapmak için kullanışlıdır. 
Aşınmaya dayanıklı kobalt alaşımlarının gelişimi 20. yüzyılın ilk on yılında, değişen miktarlarda tungsten ve karbon içeren krom içeren stellite alaşımlarıyla başladı. Krom ve tungsten karbür içeren alaşımlar çok serttir ve aşınmaya dayanıklıdır.

Protez parçalar (kalça ve diz protezleri) için Vitallium gibi özel kobalt-krom-molibden alaşımları kullanılır.

Kobalt alaşımları aynı zamanda diş protezlerinde, alerjik olabilen nikel yerine yararlı bir alternatif olarak kullanılır.

Bazı yüksek hız çelikleri ayrıca ısı ve aşınma direncini arttırmak için kobalt içerir. Kalıcı mıknatıs’larda, Alnico olarak bilinen alüminyum, nikel, kobalt ve demir ile samaryum ve kobaltın (samaryum-kobalt mıknatısı) özel alaşımları kullanılır. Aynı zamanda mücevherat için %95 platin ile alaşımlanarak hassas döküm için uygun ve aynı zamanda hafif manyetik olan bir alaşım elde edilir.

Kobalt iki ya da fazla bileşenli toz metallerin yapıştırılmasında ve kesici takımlarda kullanılır.

Tarihçe

Kobalt 1773 yılında Georg Brandt tarafından keşfedilmiştir. 
Üretim
küçükresim|sol|upright|alt=Kobalt cevher örneği|Kobalt cevheri
+USGS'e göre kobalt madeni üretimi (2022) ve ton cinsinden rezervler Ülke Üretim Rezervler  130.000 4.000.000 10.000 600.000 8.900 250.000 5.900 1.500.000 3.900 220.000 3.800 500.000 3.800 260.000 3.000 100.000 3.000 47.000 2.700 36.0002.30013.0002.200140.000 800 69.000 Diğer ülkeler 5.200 610.000 Dünya toplamı 190.000 8.300.000

Kobaltın ana cevherleri kobaltit, eritrit, glokodot ve skutterudittir, ancak kobaltın çoğu nikel ve bakır madenciliği ve eritme işlemlerinin kobalt yan ürünlerinin indirgenmesiyle elde edilir.

Co(OH)3 ısıtılarak Co2O3 oksidine dönüştürülür. Daha sonra bu oksit karbon ile indirgenerek saf kobalt elde edilir.

küçükresim|sol|upright=1.14|Kobalt

 İzotopları 

 Kaynakça 


Kategori:Elementler
Kategori:Besinsel mineraller
Kategori:Geçiş metalleri
Kategori:IARC 2B grubu kanserojenler
Kategori:IARC 2A grubu kanserojenler