Kobalt - Cobalt

Kobalt,  27 Co
Kobaltchips
Kobalt
Aussprache / K b ɒ l t / ( hören )Über diesen Ton
Aussehen hart glänzendes blaugraues Metall
Standardatomgewicht A r, std (Co) 58.933 194 (3)
Kobalt im Periodensystem
Wasserstoff Helium
Lithium Beryllium Bor Kohlenstoff Stickstoff Sauerstoff Fluor Neon
Natrium Magnesium Aluminium Silizium Phosphor Schwefel Chlor Argon
Kalium Kalzium Scandium Titan Vanadium Chrom Mangan Eisen Kobalt Nickel Kupfer Zink Gallium Germanium Arsen Selen Brom Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirkonium Niob Molybdän Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silber Cadmium Indium Zinn Antimon Tellur Jod Xenon
Cäsium Barium Lanthan Cer Praseodym Neodym Promethium Samarium Europa Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantal Wolfram Rhenium Osmium Iridium Platin Gold Quecksilber (Element) Thallium Das Blei Wismut Polonium Astatin Radon
Francium Radium Aktinium Thorium Protactinium Uran Neptunium Plutonium Amerika Kurium Berkelium Kalifornien Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Röntgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moskau Lebermorium Tennessine Oganesson


Co

Rh
EisenKobaltNickel
Ordnungszahl ( Z ) 27
Gruppe Gruppe 9
Zeitraum Periode 4
Block   D-Block
Elektronenkonfiguration [ Ar ] 3d 7 4s 2
Elektronen pro Schale 2, 8, 15, 2
Physikalische Eigenschaften
Phase bei  STP fest
Schmelzpunkt 1768  K ​(1495 °C, ​2723 °F)
Siedepunkt 3200 K ​(2927 °C, ​5301 °F)
Dichte (nahe  rt ) 8,90 g / cm 3
wenn flüssig (bei  mp ) 8,86 g / cm 3
Schmelzwärme 16,06  kJ/mol
Verdampfungswärme 377 kJ/mol
Molare Wärmekapazität 24,81 J/(mol·K)
Dampfdruck
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
bei  T  (K) 1790 1960 2165 2423 2755 3198
Atomare Eigenschaften
Oxidationsstufen −3, −1, 0, +1, +2 , +3 , +4, +5 (ein  amphoteres Oxid)
Elektronegativität Pauling-Skala: 1,88
Ionisierungsenergien
Atomradius empirisch: 125  pm
Kovalenter Radius Niedriger Spin: 126 ± 15 Uhr
Hoher Spin: 150 ± 19 Uhr
Farblinien in einem Spektralbereich
Spektrallinien von Kobalt
Andere Eigenschaften
Natürliches Vorkommen urtümlich
Kristallstruktur hexagonal dicht gepackten (hcp)
Hexagonale dicht gepackte Kristallstruktur für Kobalt
Schallgeschwindigkeit dünner Stab 4720 m/s (bei 20 °C)
Wärmeausdehnung 13,0 µm/(m⋅K) (bei 25 °C)
Wärmeleitfähigkeit 100 W/(m⋅K)
Elektrischer widerstand 62,4 nm (bei 20 °C)
Magnetische Bestellung ferromagnetisch
Elastizitätsmodul 209 GPa
Schubmodul 75 GPa
Schüttmodul 180 GPa
QUERKONTRAKTIONSZAHL 0,31
Mohs-Härte 5.0
Vickers-Härte 1043 MPa
Brinellhärte 470–3000 MPa
CAS-Nummer 7440-48-4
Geschichte
Entdeckung und erste Isolation Georg Brandt (1735)
Haupt Isotope von Kobalt
Isotop Fülle Halbwertszeit ( t 1/2 ) Decay-Modus Produkt
56 Co syn 77,27 Tage ε 56 Fe
57 Co syn 271,74 d ε 57 Fe
58 Co syn 70,86 Tage ε 58 Fe
59 Co 100% stabil
60 Co syn 5.2714 Jahre β , γ 60 Ni
Kategorie Kategorie: Kobalt
| Verweise

Kobalt ist ein chemisches Element mit dem Symbol Co und der Ordnungszahl 27. Wie Nickel kommt Kobalt in der Erdkruste nur in chemisch gebundener Form vor, abgesehen von kleinen Ablagerungen in Legierungen aus natürlichem Meteoriteneisen . Das durch reduktive Schmelzen hergestellte freie Element ist ein hartes, glänzendes, silbergraues Metall .

Blaupigmente auf Kobaltbasis ( Kobaltblau ) werden seit der Antike für Schmuck und Farben verwendet und um dem Glas eine charakteristische Blautönung zu verleihen, aber später wurde angenommen, dass die Farbe auf das bekannte Metall Wismut zurückzuführen ist . Bergleute verwendeten seit langem den Namen Kobold- Erz (deutsch für Kobold-Erz ) für einige der blaupigmenterzeugenden Mineralien ; sie wurden so genannt, weil sie arm an bekannten Metallen waren und beim Schmelzen giftige arsenhaltige Dämpfe freisetzten. Im Jahr 1735 wurde festgestellt, dass solche Erze zu einem neuen Metall reduzierbar waren (das erste seit der Antike entdeckte), und dieses wurde schließlich nach dem Kobold benannt .

Heute wird ein Teil des Kobalts gezielt aus einem von mehreren metallisch glänzenden Erzen wie Kobaltit (CoAsS) hergestellt. Das Element wird jedoch häufiger als Nebenprodukt des Kupfer- und Nickelabbaus hergestellt . Der Copperbelt in der Demokratischen Republik Kongo (DRC) und Sambia liefert den größten Teil der weltweiten Kobaltproduktion. Die Weltproduktion im Jahr 2016 betrug 116.000 Tonnen (114.000 Long-Tonnen; 128.000 Short-Tonnen) (laut Natural Resources Canada ), und allein auf die Demokratische Republik Kongo entfielen mehr als 50%.

Kobalt wird hauptsächlich in Lithium-Ionen-Batterien sowie bei der Herstellung von magnetischen , verschleißfesten und hochfesten Legierungen verwendet . Die Verbindungen Kobaltsilikat und Kobalt(II)aluminat (CoAl 2 O 4 , Kobaltblau) verleihen Glas , Keramik , Tinten , Farben und Lacken eine ausgeprägte tiefblaue Farbe . Kobalt kommt natürlicherweise als einziges stabiles Isotop vor , Kobalt-59. Cobalt-60 ist ein kommerziell wichtiges Radioisotop, das als radioaktiver Tracer und zur Erzeugung hochenergetischer Gammastrahlen verwendet wird .

Kobalt ist das aktive Zentrum einer Gruppe von Coenzymen, die Cobalamine genannt werden . Vitamin B 12 , das bekannteste Beispiel dieser Art, ist ein essentielles Vitamin für alle Tiere. Kobalt in anorganischer Form ist auch ein Mikronährstoff für Bakterien , Algen und Pilze .

Eigenschaften

eine Probe von reinem Cobolt
Ein Block aus elektrolytisch raffiniertem Kobalt (99,9 % Reinheit), geschnitten aus einer großen Platte

Kobalt ist ein ferromagnetisches Metall mit einem spezifischen Gewicht von 8,9. Die Curie-Temperatur beträgt 1.115 °C (2.039 °F) und das magnetische Moment beträgt 1,6-1,7 Bohr-Magnetonen pro Atom . Kobalt hat eine relative Permeabilität von zwei Dritteln der von Eisen . Metallisches Kobalt kommt in zwei kristallographischen Strukturen vor : hcp und fcc . Die ideale Übergangstemperatur zwischen den hcp- und fcc-Strukturen beträgt 450 °C (842 °F), aber in der Praxis ist der Energieunterschied zwischen ihnen so gering, dass ein zufälliges Verwachsen der beiden üblich ist.

Kobalt ist ein schwach reduzierendes Metall, das durch einen passivierenden Oxidfilm vor Oxidation geschützt ist . Es wird von Halogenen und Schwefel angegriffen . Das Erhitzen in Sauerstoff erzeugt Co 3 O 4 , das bei 900 ° C (1.650 ° F) Sauerstoff verliert, um das Monoxid CoO zu ergeben. Das Metall reagiert mit Fluor ( F 2 ) bei 520 K zu CoF 3 ; mit Chlor ( Cl 2 ), Brom ( Br 2 ) und Jod ( I 2 ), wodurch äquivalente binäre Halogenide erzeugt werden . Es reagiert nicht mit Wasserstoffgas ( H 2 ) oder Stickstoffgas ( N 2 ) , selbst wenn erhitzt, aber es reagiert mit Bor , Kohlenstoff , Phosphor , Arsen und Schwefel. Bei normalen Temperaturen reagiert es langsam mit Mineralsäuren und sehr langsam mit feuchter, aber nicht mit trockener Luft.

Verbindungen

Übliche Oxidationsstufen von Kobalt sind +2 und +3, obwohl auch Verbindungen mit Oxidationsstufen von -3 bis +5 bekannt sind. Eine übliche Oxidationsstufe für einfache Verbindungen ist +2 (Kobalt(II)). Diese Salze bilden den rosafarbenen Metall-Aquo-Komplex [Co(H
2
Ö)
6
]2+
im Wasser. Durch Zugabe von Chlorid erhält man das intensiv blaue [CoCl
4
]2−
. In einem Boraxperle Flammentest , Kobalt zeigt tiefblaue sowohl in oxidierenden und reduzierenden Flammen.

Sauerstoff- und Chalkogenverbindungen

Mehrere Oxide des Kobalts , sind bekannt. Grünes Kobalt(II) -Oxid (CoO) hat eine Steinsalzstruktur . Es wird leicht mit Wasser und Sauerstoff zu braunem Kobalt(III)-hydroxid (Co(OH) 3 ) oxidiert . Bei Temperaturen von 600–700 °C oxidiert CoO zum blauen Kobalt(II,III)-Oxid (Co 3 O 4 ), das eine Spinellstruktur aufweist. Auch schwarzes Kobalt(III)-oxid (Co 2 O 3 ) ist bekannt. Kobaltoxide sind bei niedriger Temperatur antiferromagnetisch : CoO ( Néel-Temperatur 291 K) und Co 3 O 4 (Néel-Temperatur: 40 K), analog zu Magnetit (Fe 3 O 4 ), mit einer Mischung aus +2 und +3 Oxidation Zustände.

Zu den wichtigsten Chalkogeniden von Kobalt gehören die schwarzen Kobalt(II)-Sulfide , CoS 2 , das eine Pyrit- ähnliche Struktur annimmt , und Kobalt(III)-Sulfid (Co 2 S 3 ).

Halogenide

lila Krafthaufen von Cobalt(II)-Chlorid-Hexahydrat
Kobalt(II)-chlorid-Hexahydrat

Von Kobalt(II) sind vier Dihalogenide bekannt: Kobalt(II) -Fluorid (CoF 2 , pink), Kobalt(II)-Chlorid (CoCl 2 , blau), Kobalt(II) -Bromid (CoBr 2 , grün), Kobalt(II) Jodid (CoI 2 , blau-schwarz). Diese Halogenide existieren in wasserfreier und hydratisierter Form. Während das wasserfreie Dichlorid blau ist, ist das Hydrat rot.

Das Reduktionspotential für die Reaktion Co3+
+ e Co2+
beträgt +1,92 V, darüber hinaus für Chlor zu Chlor +1,36 V. Folglich würden Kobalt(III) und Chlorid dazu führen, dass das Kobalt(III) zu Kobalt(II) reduziert wird. Da das Reduktionspotential von Fluor zu Fluorid so hoch ist, +2,87 V, ist Cobalt(III) -Fluorid eine der wenigen einfachen stabilen Cobalt(III)-Verbindungen. Kobalt(III)-fluorid, das in einigen Fluorierungsreaktionen verwendet wird, reagiert heftig mit Wasser.

Koordinationsverbindungen

Wie alle Metalle werden molekulare Verbindungen und mehratomige Ionen von Kobalt als Koordinationskomplexe klassifiziert , dh Moleküle oder Ionen, die Kobalt enthalten, das an mehrere Liganden gebunden ist . Die Prinzipien der Elektronegativität und Härte-Weichheit einer Reihe von Liganden können verwendet werden, um die übliche Oxidationsstufe von Cobalt zu erklären. Zum Beispiel neigen Co 3+ -Komplexe dazu, Amminliganden aufzuweisen. Da Phosphor weicher als Stickstoff ist, weisen Phosphinliganden tendenziell das weichere Co 2+ und Co + auf , ein Beispiel ist Tris(triphenylphosphin)cobalt(I)chlorid ( P(C
6
h
5
)
3
)
3
CoCl
). Die elektronegativer (und schwerer) -oxid und Fluorid kann Co stabilisieren 4+ und Co 5+ Derivate, zB Cäsium hexafluorocobaltate (Cs 2 CoF 6 ) und Kalium percobaltate (K 3 CoO 4 ).

Alfred Werner , ein mit dem Nobelpreis ausgezeichneter Pionier der Koordinationschemie , arbeitete mit Verbindungen der Summenformel [Co(NH
3
)
6
]3+
. Eines der ermittelten Isomere war Kobalt(III)-hexamminchlorid . Dieser Koordinationskomplex, ein typischer Werner-Komplex, besteht aus einem zentralen Cobaltatom, das von sechs orthogonalen Amminliganden und drei Chlorid- Gegenanionen koordiniert wird . Die Verwendung von chelatisierenden Ethylendiaminliganden anstelle von Ammoniak ergibt Tris(ethylendiamin)cobalt(III) ( [Co(en)
3
]3+
), der als einer der ersten Koordinationskomplexe in optische Isomere aufgespalten wurde . Der Komplex existiert in der rechts- und linkshändigen Form eines "dreiblättrigen Propellers". Dieser Komplex wurde zuerst von Werner als gelb-goldene nadelförmige Kristalle isoliert.

Organometallische Verbindungen

Struktur von Tetrakis(1-norbornyl)cobalt(IV)

Kobaltocen ist ein strukturelles Analogon zu Ferrocen , mit Kobalt anstelle von Eisen. Cobaltocen ist viel empfindlicher gegenüber Oxidation als Ferrocen. Kobaltcarbonyl ( Co 2 (CO) 8 ) ist ein Katalysator bei Carbonylierungs- und Hydrosilylierungsreaktionen . Vitamin B 12 (siehe unten ) ist eine metallorganische Verbindung, die in der Natur vorkommt und ist das einzige Vitamin , das ein Metallatom enthält. Ein Beispiel für einen Alkylcobalt-Komplex in der sonst ungewöhnlichen Oxidationsstufe +4 von Cobalt ist der homoleptische Komplex Tetrakis(1-norbornyl)cobalt(IV)  [ de ] (Co(1-norb) 4 ), ein Übergangsmetall-Alkyl-Komplex, der zeichnet sich durch seine Stabilität gegenüber der β-Wasserstoff-Eliminierung aus . Die Kobalt(III)- und Kobalt(V)-Komplexe [Li(THF)
4
]+
[Co(1-norb)
4
]
und [Co(1-norb)
4
]+
[BF
4
]
sind ebenfalls bekannt.

Isotope

59 Co ist das einzige stabile Kobaltisotop und das einzige auf der Erde natürlich vorkommende Isotop . Zweiundzwanzig Radioisotopen charakterisiert worden: die stabilste, 60 Co , hat eine Halbwertszeit von 5,2714 Jahren; 57 Co hat eine Halbwertszeit von 271,8 Tagen; 56 Co hat eine Halbwertszeit von 77,27 Tagen; und 58 Co hat eine Halbwertszeit von 70,86 Tagen. Alle anderen radioaktiven Isotope von Kobalt haben Halbwertszeiten von weniger als 18 Stunden und in den meisten Fällen kürzer als 1 Sekunde. Dieses Element hat auch 4 Meta-Zustände , die alle eine Halbwertszeit von weniger als 15 Minuten haben.

Die Isotope von Kobalt reichen im Atomgewicht von 50 u ( 50 Co) bis 73 u ( 73 Co). Der primäre Zerfallsmodus für Isotope mit atomaren Masseneinheitenwerten kleiner als der des am häufigsten vorkommenden stabilen Isotops, 59 Co, ist der Elektroneneinfang und der primäre Zerfallsmodus bei Isotopen mit einer Atommasse von mehr als 59 atomaren Masseneinheiten ist der Beta-Zerfall . Die primären Zerfallsprodukte unter 59 Co sind Isotope des Elements 26 ( Eisen ); darüber hinaus sind die Zerfallsprodukte Element 28 (Nickel) Isotope.

Geschichte

kobaltblaues chinesisches Porzellan
Frühes chinesisches blaues und weißes Porzellan, hergestellt um ca. 1335

Kobaltverbindungen werden seit Jahrhunderten verwendet, um Glas , Glasuren und Keramik eine satte blaue Farbe zu verleihen . Kobalt wurde in ägyptischen Skulpturen, persischem Schmuck aus dem dritten Jahrtausend v. Chr., in den Ruinen von Pompeji , das 79 n. Chr. zerstört wurde, und in China aus der Tang-Dynastie (618–907 n. Chr.) und der Ming-Dynastie (1368–1644) nachgewiesen ANZEIGE).

Kobalt wird seit der Bronzezeit zum Färben von Glas verwendet . Die Ausgrabung des Uluburun-Schiffswracks ergab einen Barren aus blauem Glas, der im 14. Jahrhundert v. Chr. gegossen wurde. Blaues Glas aus Ägypten wurde entweder mit Kupfer, Eisen oder Kobalt gefärbt. Das älteste kobaltfarbene Glas stammt aus der 18. Dynastie Ägyptens (1550-1292 v. Chr.). Die Quelle für das von den Ägyptern verwendete Kobalt ist nicht bekannt.

Das Wort Kobalt ist aus der deutschen abgeleitet kobalt , von kobold Bedeutung „Kobold“, abergläubischer Begriff für das verwendete Erz von Kobalt von Bergleuten. Die ersten Versuche, diese Erze zu Kupfer oder Silber zu verhütten, schlugen fehl und lieferten stattdessen einfach Pulver (Kobalt(II)-Oxid). Da die primären Kobalterze immer Arsen enthalten, oxidierte das Schmelzen des Erzes das Arsen zu dem hochgiftigen und flüchtigen Arsenoxid , was zur Bekanntheit des Erzes beiträgt.

Dem schwedischen Chemiker Georg Brandt (1694-1768) wird die Entdeckung von Kobalt um 1735 zugeschrieben, was zeigt, dass es sich um ein bisher unbekanntes Element handelt, das sich von Wismut und anderen traditionellen Metallen unterscheidet. Brandt nannte es ein neues "Halbmetall". Er zeigte, dass Verbindungen des Kobaltmetalls die Quelle der blauen Farbe im Glas waren, die zuvor dem mit Kobalt gefundenen Wismut zugeschrieben wurde . Kobalt war das erste Metall, das seit prähistorischer Zeit entdeckt wurde. Alle anderen bekannten Metalle (Eisen, Kupfer, Silber, Gold, Zink, Quecksilber, Zinn, Blei und Wismut) hatten keine registrierten Entdecker.

Im 19. Jahrhundert wurde im norwegischen Blaafarveværket ein bedeutender Teil der Weltproduktion von Kobaltblau (ein Pigment aus Kobaltverbindungen und Aluminiumoxid) und Smalt ( Kobaltglaspulver zur Verwendung für Pigmentzwecke in Keramik und Malerei) durchgeführt . Die ersten Minen zur Herstellung von Schmalz befanden sich im 16. Jahrhundert in Norwegen, Schweden, Sachsen und Ungarn. Mit der Entdeckung von Kobalterz in Neukaledonien im Jahr 1864 ging der Abbau von Kobalt in Europa zurück. Mit der Entdeckung von Erzvorkommen in Ontario , Kanada im Jahr 1904 und der Entdeckung noch größerer Vorkommen in der Provinz Katanga im Kongo im Jahr 1914, verlagerte sich der Bergbaubetrieb erneut. Als 1978 der Shaba-Konflikt begann, stellten die Kupferminen der Provinz Katanga die Produktion fast ein. Die Auswirkungen dieses Konflikts auf die Weltwirtschaft von Kobalt waren geringer als erwartet: Kobalt ist ein seltenes Metall, das Pigment ist hochgiftig und die Industrie hatte bereits effektive Möglichkeiten zum Recycling von Kobaltmaterialien etabliert. In einigen Fällen konnte die Industrie auf kobaltfreie Alternativen umsteigen.

1938 entdeckten John Livingood und Glenn T. Seaborg das Radioisotop Kobalt-60 . Dieses Isotop wurde in den 1950er Jahren bekanntermaßen an der Columbia University verwendet , um eine Paritätsverletzung beim radioaktiven Betazerfall festzustellen .

Nach dem Zweiten Weltkrieg wollten die USA die Versorgung mit Kobalterz für militärische Zwecke sicherstellen (wie es die Deutschen getan hatten) und suchten innerhalb der US-Grenze nach Kobalt. Ein ausreichender Vorrat des Erzes wurde in Idaho in der Nähe der Blackbird-Schlucht an einem Berghang gefunden. Die Firma Calera Mining Company nahm die Produktion am Standort auf.

Es wurde argumentiert, dass Kobalt eines der Hauptobjekte des geopolitischen Wettbewerbs in einer von erneuerbaren Energien betriebenen und von Batterien abhängigen Welt sein wird, aber diese Perspektive wurde auch kritisiert, weil sie die Macht wirtschaftlicher Anreize für eine Ausweitung der Produktion unterschätzt.

Auftreten

Die stabile Form von Kobalt wird in Supernovae durch den r-Prozess erzeugt . Es umfasst 0,0029% der Erdkruste . Freies Kobalt (das native Metall ) kommt aufgrund des Sauerstoffs in der Atmosphäre und des Chlors im Ozean nicht auf der Erde vor. Beide sind in den oberen Schichten der Erdkruste reichlich genug vorhanden, um die Bildung von nativem Metall-Kobalt zu verhindern. Außer kürzlich in Meteoriteneisen geliefert, ist reines Kobalt in nativer Metallform auf der Erde unbekannt. Das Element kommt in mittlerer Häufigkeit vor, aber natürliche Kobaltverbindungen sind zahlreich und geringe Mengen von Kobaltverbindungen finden sich in den meisten Gesteinen, Böden, Pflanzen und Tieren.

In der Natur wird Kobalt häufig mit Nickel in Verbindung gebracht . Beides sind charakteristische Bestandteile von meteorischem Eisen , obwohl Kobalt in Eisenmeteoriten viel weniger häufig vorkommt als Nickel. Wie bei Nickel mag Kobalt in meteorischen Eisenlegierungen gut genug vor Sauerstoff und Feuchtigkeit geschützt gewesen sein, um als freies (aber legiertes) Metall zu bleiben, obwohl keines der Elemente in dieser Form in der alten Erdkruste gesehen wird.

Kobalt in zusammengesetzter Form kommt in Kupfer- und Nickelmineralien vor. Es ist die Hauptmetallkomponente , die sich mit Schwefel und Arsen in den sulfidischen Kobaltit (CoAsS), Safflorit (CoAs 2 ), Glaucodot ( (Co,Fe)AsS ) und Skutterudit (CoAs 3 ) Mineralien verbindet. Das Mineral Cattierit ist dem Pyrit ähnlich und kommt zusammen mit Vaesit in den Kupfervorkommen der Provinz Katanga vor . Wenn es die Atmosphäre erreicht, tritt Verwitterung auf; die Sulfidmineralien oxidieren und rosa bilden Erythrit ( "Kobalt Blick": Co 3 (AsO 4 ) 2 · 8 H 2 O ) und spherocobaltite (CoCO 3 ).

Kobalt ist auch ein Bestandteil von Tabakrauch . Die Tabakpflanze nimmt leicht Schwermetalle wie Kobalt aus dem umgebenden Boden auf und reichert sie in ihren Blättern an. Diese werden anschließend beim Tabakrauchen inhaliert .

Im Ozean

Kobalt ist ein Spurenmetall, das an der Photosynthese und Stickstofffixierung beteiligt ist und in den meisten Meeresbecken nachgewiesen wird, und ist ein limitierender Mikronährstoff für Phytoplankton und Cyanobakterien. Der Co-haltige Komplex Cobalamin wird nur von Cyanobakterien und einigen Archaeen synthetisiert , daher sind die gelösten Cobaltkonzentrationen im oberen Ozean gering. Wie Mn und Fe hat Co ein hybrides Profil der biologischen Aufnahme durch Phytoplankton über die Photosynthese im oberen Ozean und das Auffangen in der Tiefsee, obwohl das meiste Auffangen durch komplexe organische Liganden begrenzt wird. Co wird im Ozean durch zerfallendes organisches Material, das unter den oberen Ozean sinkt, recycelt, obwohl das meiste von oxidierenden Bakterien aufgenommen wird.

Zu den Kobaltquellen vieler Meereskörper gehören Flüsse und terrestrischer Abfluss mit einigen Einträgen aus hydrothermalen Quellen. In der Tiefsee sind Kobaltquellen liegend auf dem gefunden Seebergen (die groß oder klein sein können) , wo die Meeresströmungen den Meeresboden zu deutlich fegen Sediment über den Zeitraum von Millionen von Jahren so dass sie als Eisenmangankruste bilden. Obwohl nur eine begrenzte Kartierung des Meeresbodens durchgeführt wurde, deuten vorläufige Untersuchungen darauf hin, dass sich eine große Menge dieser kobaltreichen Krusten in der Clarion Clipperton Zone befindet , einem Gebiet , das aufgrund der mineralreichen Umgebung in diesem Gebiet zunehmendes Interesse für Tiefseebergbauunternehmen weckt seine Domäne. Anthropogener Input trägt als nicht-natürliche Quelle bei, jedoch in sehr geringen Mengen. Die Konzentrationen von gelöstem Kobalt (dCo) in den Ozeanen werden hauptsächlich durch Reservoirs kontrolliert, in denen die Konzentrationen an gelöstem Sauerstoff niedrig sind. Der komplexe biochemische Kreislauf von Kobalt im Ozean wird immer noch etwas missverstanden, aber in Gebieten mit niedrigem Sauerstoffgehalt wie der Sauerstoffminimumzone (OMZ) im Südatlantik wurden Muster höherer Konzentrationen gefunden.

Kobalt gilt in hohen Konzentrationen als giftig für die Meeresumwelt. Unbedenkliche Konzentrationen für Plankton wie Kieselalgen liegen in Meeresgewässern um 18 μg/l . Die meisten Küstentoxizitätswerte werden durch anthropogene Einträge wie Abwasserabfluss und Verbrennung fossiler Brennstoffe beeinflusst. In Meeresfrüchten aus Küstengebieten mit höheren Spurenmetallgehalten wurden hohe Gehalte an Co und Se festgestellt. Obwohl sich Wissenschaftler der drohenden Toxizität bewusst sind, wurde im Vergleich zu anderen Spurenmetallen wie Quecksilber und Blei in kontaminierten Wassersystemen weniger Aufmerksamkeit geschenkt.

Produktion

Kobolterzprobe
Kobalterz
Cobolt-Produktion in 1000 Tonnen pro Jahr
Weltproduktionstrend
Kobaltminenproduktion (2017) und Reserven in Tonnen nach USGS
Land Produktion Reserven
 DR Kongo 64.000 3.500.000
 Russland 5.600 250.000
 Australien 5.000 1.200.000
 Kanada 4.300 250.000
 Kuba 4.200 500.000
 Philippinen 4.000 280.000
 Madagaskar 3.800 150.000
 Papua Neu-Guinea 3.200 51.000
 Sambia 2.900 270.000
 Neu-Kaledonien 2.800 -
 Südafrika 2.500 29.000
 Marokko 1.500
 Vereinigte Staaten 650 23.000
Andere Länder 5.900 560.000
Welt insgesamt 110.000 7.100.000

Die wichtigsten Erze von Kobalt sind Kobaltite , Erythrit, glaucodot und Skutterudit- (siehe oben), aber die meisten Kobalt wird durch eine Verringerung des Kobalts erhält Nebenprodukte aus Nickel und Kupfer Bergbau und Verhüttung .

Da Kobalt in der Regel als Nebenprodukt anfällt, hängt die Versorgung mit Kobalt in hohem Maße von der Wirtschaftlichkeit des Kupfer- und Nickelabbaus in einem bestimmten Markt ab. Die Nachfrage nach Kobalt soll 2017 um 6 % steigen.

Primäre Kobaltlagerstätten sind selten, wie sie in hydrothermalen Lagerstätten vorkommen , die mit ultramafischen Gesteinen verbunden sind , typisch für den Bezirk Bou-Azzer in Marokko . An solchen Standorten werden ausschließlich Kobalterze abgebaut, wenn auch in geringerer Konzentration, und erfordern daher mehr nachgelagerte Verarbeitung zur Kobaltgewinnung.

Es gibt mehrere Methoden, um Kobalt von Kupfer und Nickel zu trennen, abhängig von der Konzentration des Kobalts und der genauen Zusammensetzung des verwendeten Erzes . Eine Methode ist die Schaumflotation , bei der Tenside an Erzbestandteile binden, was zu einer Anreicherung von Kobalterzen führt. Anschließendes Rösten wandelt die Erze in Kobaltsulfat um , und das Kupfer und das Eisen werden zum Oxid oxidiert. Durch Auslaugen mit Wasser wird das Sulfat zusammen mit den Arsenaten extrahiert . Die Rückstände werden weiter mit Schwefelsäure ausgelaugt , was eine Kupfersulfatlösung ergibt. Kobalt kann auch aus der Schlacke der Kupferschmelze ausgelaugt werden .

Die Produkte der oben genannten Prozesse werden in das Kobaltoxid (Co 3 O 4 ) umgewandelt. Dieses Oxid wird durch aluminothermische Reaktion oder Reduktion mit Kohlenstoff in einem Hochofen zu Metall reduziert .

Extraktion

Der United States Geological Survey schätzt die weltweiten Kobaltreserven auf 7.100.000 Tonnen. Die Demokratische Republik Kongo (DRC) produziert derzeit 63 % des weltweiten Kobalts. Dieser Marktanteil könnte bis 2025 73 % erreichen, wenn die geplanten Expansionen von Bergbauproduzenten wie Glencore Plc wie erwartet erfolgen. Aber bis 2030 könnte die weltweite Nachfrage 47-mal höher sein als 2017, schätzt Bloomberg New Energy Finance.

Die im Jahr 2002 im Kongo vorgenommenen Änderungen der Bergbaugesetze führten zu neuen Investitionen in kongolesische Kupfer- und Kobaltprojekte. Die Mutanda-Mine von Glencore lieferte im Jahr 2016 24.500 Tonnen Kobalt, 40 % der Produktion der Demokratischen Republik Kongo und fast ein Viertel der weltweiten Produktion. Nach einem Überangebot hat Glencore Mutanda Ende 2019 für zwei Jahre geschlossen. Glencores Katanga Mining- Projekt wird ebenfalls wieder aufgenommen und soll laut Glencore bis 2019 300.000 Tonnen Kupfer und 20.000 Tonnen Kobalt produzieren.

Kobaltpreise Februar und März 2021 (USD$ pro Tonne)
Kobaltpreise 2016 bis 2021 5 Jahre (USD$ pro Tonne)

Nachdem die Preise für Kobalt, das in der globalen Lieferkette für elektrische Batterien verwendet wird, Anfang 2018 mit über 100.000 US-Dollar pro Tonne fast jahrzehntelange Höchststände erreicht hatten, sanken sie in den folgenden 2 Jahren um 45 %. Mit dem Anstieg der Nachfrage nach Elektrofahrzeugen (EV) im Laufe des Jahres 2020 und bis 2021 sind die Kobaltpreise im Januar 2021 gestiegen. über 2 Monate.

Kobalt wird von den Vereinigten Staaten, Japan, der Republik Korea, dem Vereinigten Königreich und der Europäischen Union als kritisches Mineral eingestuft.

Demokratische Republik Kongo

Im Jahr 2005 waren die Top - Hersteller von Kobalt die Kupfervorkommen in der Demokratischen Republik Kongo ‚s Provinz Katanga . Die ehemalige Provinz Shaba verfügte über fast 40% der globalen Reserven, berichtete der British Geological Survey im Jahr 2009. Bis 2015 lieferte die Demokratische Republik Kongo (DRC) 60% der weltweiten Kobaltproduktion, 32.000 Tonnen zu einem Preis von 20.000 bis 26.000 US-Dollar pro Tonne. Das jüngste Produktionswachstum könnte zumindest teilweise darauf zurückzuführen sein, wie niedrig die Bergbauproduktion während der sehr heftigen Bürgerkriege in der Demokratischen Republik Kongo Anfang der 2000er Jahre gesunken ist, oder auf die Änderungen, die das Land 2002 an seinem Bergbaugesetzbuch vornahm, um ausländische und multinationale Investitionen zu fördern, und dies tat eine Reihe von Investoren einbeziehen , darunter Glencore .

Der handwerkliche Bergbau lieferte 17% bis 40% der DRC-Produktion. Ungefähr 100.000 Kobaltbergarbeiter in der Demokratischen Republik Kongo verwenden Handwerkzeuge, um Hunderte von Metern zu graben, mit wenig Planung und weniger Sicherheitsmaßnahmen, sagen Arbeiter, Regierungs- und NGO-Beamte sowie die Beobachtungen von Reportern der Washington Post bei Besuchen in isolierten Minen. Das Fehlen von Sicherheitsvorkehrungen führt häufig zu Verletzungen oder zum Tod. Der Bergbau verschmutzt die Umgebung und setzt die einheimische Tierwelt und indigene Gemeinschaften giftigen Metallen aus, von denen angenommen wird, dass sie Geburtsfehler und Atembeschwerden verursachen, so die Gesundheitsbehörden.

Menschenrechtsaktivisten haben behauptet und der investigative Journalismus hat bestätigt, dass beim Abbau von Kobalt aus afrikanischen handwerklichen Minen Kinderarbeit eingesetzt wird . Diese Enthüllung veranlasste den Mobiltelefonhersteller Apple Inc. am 3. März 2017, Erz nicht mehr von Lieferanten wie Zhejiang Huayou Cobalt zu kaufen, die aus handwerklichen Minen in der Demokratischen Republik Kongo beziehen , und nur Lieferanten zu verwenden, die nachweislich ihre Arbeitsplatzstandards erfüllen.

Die EU und große Automobilhersteller (OEM) drängen weltweit darauf, dass die weltweite Produktion von Kobalt nachhaltig, verantwortungsbewusst und rückverfolgbar ist. Bergbauunternehmen übernehmen und praktizieren ESG- Initiativen im Einklang mit den OECD- Leitlinien und stellen Nachweise für Aktivitäten mit null bis geringem CO2-Fußabdruck in der Lieferkettenproduktion von Lithium-Ionen-Batterien bereit . Diese Initiativen finden bereits bei großen Bergbauunternehmen, Artisanal und Small-Scale Mining Companies (ASM) statt. Autohersteller und Lieferketten von Batterieherstellern Tesla, VW, BMW, BASF, Glencore beteiligen sich an mehreren Initiativen wie der Responsible Cobalt Initiative und der Studie Cobalt for Development. 2018 haben die BMW Group in Partnerschaft mit BASF, Samsung SDI und Samsung Electronics ein Pilotprojekt in der Demokratischen Republik Kongo über eine Pilotmine gestartet, um die Bedingungen zu verbessern und die Herausforderungen für handwerkliche Bergleute und die umliegenden Gemeinden zu bewältigen.

Die politische und ethnische Dynamik der Region hat in der Vergangenheit zu Gewaltausbrüchen, jahrelangen bewaffneten Konflikten und vertriebenen Bevölkerungen geführt. Diese Instabilität wirkte sich auf den Kobaltpreis aus und schuf für die Kombattanten des Ersten und Zweiten Kongokriegs auch perverse Anreize, die Kämpfe zu verlängern, da der Zugang zu Diamantenminen und anderen wertvollen Ressourcen dazu beitrug, ihre militärischen Ziele zu finanzieren – die häufig einem Völkermord gleichkamen – und auch die Kämpfer selbst bereichert. Während die DR Kongo in den 2010er Jahren noch nicht von benachbarten Streitkräften überfallen wurde, grenzen einige der reichsten Bodenschätze an Gebiete, in denen Tutsis und Hutus immer noch häufig aufeinanderprallen.

Kobalt, das 2007 aus kleinen kongolesischen handwerklichen Bergbauunternehmen gewonnen wurde, belieferte ein einzelnes chinesisches Unternehmen, Congo DongFang International Mining. Als Tochtergesellschaft von Zhejiang Huayou Cobalt , einem der weltweit größten Kobaltproduzenten, lieferte Congo DongFang Kobalt an einige der weltweit größten Batteriehersteller, die Batterien für allgegenwärtige Produkte wie die Apple iPhones produzierten . Aufgrund von beschuldigten Arbeitsverstößen und Umweltbedenken hat LG Chem anschließend Congo DongFang gemäß den OECD- Richtlinien auditiert . LG Chem, das auch Batteriematerialien für Autohersteller herstellt, hat allen Lieferanten, die es überprüft, einen Verhaltenskodex auferlegt.

Das Projekt Mukondo Mountain , das von der Central African Mining and Exploration Company (CAMEC) in der Provinz Katanga betrieben wird , ist möglicherweise das reichste Kobaltvorkommen der Welt. Es produzierte eine im Jahr 2008. Im Juli 2009 ein Drittel der gesamten weltweiten Kobaltproduktion geschätzt, CAMEC eine langfristige Vereinbarung angekündigt , seine gesamte Jahr zu liefern Produktion von Kobalt - Konzentrat aus Mukondo Mountain Zhejiang Galico Cobalt und Nickel Materialien von China.

Im Februar 2018 definierte die globale Vermögensverwaltungsgesellschaft AllianceBernstein die Demokratische Republik Kongo aufgrund ihrer Kobaltressourcen als wirtschaftlich „das Saudi-Arabien des Elektrofahrzeugzeitalters“ als unverzichtbar für die Lithium-Ionen-Batterien , die Elektrofahrzeuge antreiben .

Am 9. März 2018 aktualisierte Präsident Joseph Kabila den Bergbaukodex von 2002, erhöhte die Lizenzgebühren und erklärte Kobalt und Coltan zu „strategischen Metallen“.

Der Mining-Code von 2002 wurde am 4. Dezember 2018 effektiv aktualisiert.

Im Dezember 2019 reichte International Rights Advocates, eine Menschenrechts-NGO, eine wegweisende Klage gegen Apple , Tesla , Dell , Microsoft und das Google- Unternehmen Alphabet ein, weil sie beim Abbau von Kobalt „wissentlich von der grausamen und brutalen Nutzung von Kleinkindern profitiert und diese unterstützt und ihnen Vorschub geleistet haben“. . Die fraglichen Unternehmen bestritten ihre Beteiligung an Kinderarbeit .

Kanada

Im Jahr 2017 planten einige Explorationsunternehmen, alte Silber- und Kobaltminen im Gebiet von Cobalt, Ontario, zu untersuchen, wo vermutlich bedeutende Lagerstätten liegen.

Kanadas Sherritt International verarbeitet Kobalterze in Nickelvorkommen aus den Moa-Minen in Kuba , und die Insel verfügt über mehrere andere Minen in Mayari , Camagüey und Pinar del Rio . Die anhaltenden Investitionen von Sherritt International in die kubanische Nickel- und Kobaltproduktion und der Erwerb von Abbaurechten für 17 bis 20 Jahre machten das kommunistische Land 2019 an dritter Stelle der Kobaltreserven vor Kanada selbst.

Anwendungen

Im Jahr 2016 wurden 116.000 Tonnen Kobalt verwendet. Kobalt wurde bei der Herstellung von Hochleistungslegierungen verwendet. Es kann auch verwendet werden, um wiederaufladbare Batterien herzustellen, und das Aufkommen von Elektrofahrzeugen und ihr Erfolg bei den Verbrauchern haben wahrscheinlich viel mit der rasanten Produktion der Demokratischen Republik Kongo zu tun. Weitere wichtige Faktoren waren der Bergbaukodex von 2002, der Investitionen ausländischer und transnationaler Unternehmen wie Glencore förderte, und das Ende des Ersten und Zweiten Kongokriegs.

Legierungen

Auf Kobalt basierende Superlegierungen haben in der Vergangenheit den größten Teil des produzierten Kobalts verbraucht. Die Temperaturstabilität dieser Legierungen macht sie geeignet für die Turbinenschaufeln für Gasturbinen und Flugzeugtriebwerke , obwohl auf Nickel basierende Einkristall- Legierungen sie in der Leistung übertreffen. Legierungen auf Kobaltbasis sind auch korrosions- und verschleißbeständig, was sie wie Titan für die Herstellung orthopädischer Implantate nützlich macht , die sich im Laufe der Zeit nicht abnutzen. Die Entwicklung verschleißfester Kobaltlegierungen begann im ersten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts mit den Stellitlegierungen , die Chrom mit unterschiedlichen Anteilen an Wolfram und Kohlenstoff enthalten. Legierungen mit Chrom- und Wolframkarbiden sind sehr hart und verschleißfest. Für Prothesenteile (Hüft- und Knieersatz) werden spezielle Kobalt-Chrom- Molybdän- Legierungen wie Vitallium verwendet . Kobaltlegierungen werden auch in der Zahnprothetik als nützlicher Ersatz für Nickel verwendet, das allergen sein kann. Einige Schnellarbeitsstähle enthalten auch Kobalt für eine erhöhte Hitze- und Verschleißfestigkeit. Die speziellen Legierungen aus Aluminium, Nickel, Kobalt und Eisen, wie bekannt Alnico und Samarium und Kobalt ( Samarium-Cobalt ) in verwendete Permanentmagneten . Außerdem ist es für Schmuck mit 95 % Platin legiert , wodurch eine für den Feinguss geeignete Legierung entsteht, die zudem leicht magnetisch ist.

Batterien

Lithium-Kobalt-Oxid (LiCoO 2 ) wird häufig in Lithium-Ionen-Batteriekathoden verwendet . Das Material besteht aus Kobaltoxidschichten mit eingelagertem Lithium . Beim Entladen ( dh wenn nicht aktiv geladen wird) wird das Lithium in Form von Lithiumionen freigesetzt. Nickel-Cadmium (NiCd) und Nickel-Metallhydrid (NiMH) Batterien enthalten auch Kobalt, um die Oxidation von Nickel in der Batterie zu verbessern. Transparency Market Research schätzte den weltweiten Markt für Lithium-Ionen-Batterien im Jahr 2015 auf 30 Milliarden US-Dollar und prognostizierte einen Anstieg auf über 75 Milliarden US-Dollar bis 2024.

Obwohl im Jahr 2018 das meiste Kobalt in Batterien in einem mobilen Gerät verwendet wurde, sind wiederaufladbare Batterien für Elektroautos eine neuere Anwendung für Kobalt. Diese Industrie hat ihren Bedarf an Kobalt verfünffacht, was es dringend macht, neue Rohstoffe in stabileren Gegenden der Welt zu finden. Die Nachfrage wird voraussichtlich anhalten oder steigen, wenn die Verbreitung von Elektrofahrzeugen zunimmt. Die Exploration in den Jahren 2016–2017 umfasste das Gebiet um Cobalt, Ontario , ein Gebiet, in dem viele Silberminen vor Jahrzehnten ihren Betrieb eingestellt haben. Kobalt für Elektrofahrzeuge stieg gegenüber dem ersten Halbjahr 2018 um 81 % auf 7.200 Tonnen im ersten Halbjahr 2019 bei einer Batteriekapazität von 46,3 GWh. Die Zukunft von Elektroautos könnte vom Tiefseebergbau abhängen, da Kobalt in Gesteinen am Meeresboden reichlich vorhanden ist.

Da im Kobaltbergbau, vor allem in den handwerklichen Minen der DR Kongo, immer wieder Kinder- und Sklavenarbeit gemeldet wurde, sahen sich Technologieunternehmen auf der Suche nach einer ethischen Lieferkette mit einem Mangel an diesem Rohstoff konfrontiert und der Preis für Kobaltmetall erreichte im Oktober ein Neunjahreshoch 2017, mehr als 30 US-Dollar pro Pfund, gegenüber 10 US-Dollar Ende 2015. Nach einem Überangebot fiel der Preis 2019 auf normale 15 US-Dollar. Als Reaktion auf die Probleme mit dem handwerklichen Kobaltabbau in der DR Kongo wurden eine Reihe von Kobaltlieferanten und ihre Kunden haben die Fair Cobalt Alliance (FCA) gegründet, die sich zum Ziel gesetzt hat, den Einsatz von Kinderarbeit zu beenden und die Arbeitsbedingungen im Kobaltabbau und -verarbeitung in der DR Kongo zu verbessern. Zu den Mitgliedern der FCA gehören Zhejiang Huayou Cobalt , Sono Motors , die Responsible Cobalt Initiative , Fairphone , Glencore und Tesla, Inc.

Die Europäische Union forscht an der Möglichkeit, den Kobaltbedarf bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien zu eliminieren. Ab August 2020 haben Batteriehersteller den Kathoden-Kobalt-Gehalt schrittweise von 1/3 ( NMC 111) auf 2/10 (NMC 442) auf aktuell 1/10 (NMC 811) reduziert und auch die kobaltfreie LFP- Kathode in die Batterie eingeführt Pakete mit Elektroautos wie dem Tesla Model 3 . Im September 2020 skizzierte Tesla seine Pläne, eigene, kobaltfreie Batteriezellen herzustellen.

Katalysatoren

Mehrere Kobaltverbindungen sind Oxidationskatalysatoren. Kobaltacetat wird verwendet, um Xylol in Terephthalsäure umzuwandeln , die Vorstufe des Massenpolymers Polyethylenterephthalat . Typische Katalysatoren sind die Cobalt Carboxylate (wie Kobaltseifen bekannt). Sie werden auch in Farben, Lacken und Tinten als "Trocknungsmittel" durch die Oxidation von trocknenden Ölen verwendet . Dieselben Carboxylate werden verwendet, um die Haftung zwischen Stahl und Gummi in Radialreifen mit Stahlgürtel zu verbessern. Außerdem werden sie als Beschleuniger in Polyesterharzsystemen verwendet.

Katalysatoren auf Kobaltbasis werden in Reaktionen mit Kohlenmonoxid verwendet . Kobalt ist auch ein Katalysator im Fischer-Tropsch-Verfahren zur Hydrierung von Kohlenmonoxid zu flüssigen Kraftstoffen. Bei der Hydroformylierung von Alkenen wird häufig Kobaltoctacarbonyl als Katalysator verwendet, obwohl es oft durch effizientere Katalysatoren auf Iridium- und Rhodiumbasis, z . B. das Cativa-Verfahren, ersetzt wird .

Die Hydrodesulfurierung von Erdöl verwendet einen Katalysator, der von Kobalt und Molybdän abgeleitet ist. Dieser Prozess hilft, Erdöl von Schwefelverunreinigungen zu reinigen, die die Raffination von flüssigen Kraftstoffen stören.

Pigmente und Färbung

Regal mit blauen Glasgefäßen
Kobaltblaues Glas
blaue Glasflasche mit Hals
Kobaltfarbenes Glas

Vor dem 19. Jahrhundert wurde Kobalt überwiegend als Pigment verwendet. Es wird seit dem Mittelalter zur Herstellung von Smalt verwendet , einem blau gefärbten Glas. Smalz entsteht durch Schmelzen einer Mischung aus geröstetem Mineral Smaltit , Quarz und Kaliumcarbonat , die ein dunkelblaues Silikatglas ergibt, das nach der Herstellung fein gemahlen wird. Smalt wurde häufig zum Färben von Glas und als Pigment für Gemälde verwendet. Im Jahr 1780, Sven Rinman entdeckt Kobaltgrün , und im Jahr 1802 Louis Jacques Thénard entdeckt Kobaltblau. Kobaltpigmente wie Kobaltblau ( Kobaltaluminat ), Himmelblau (Kobalt(II)stannat), verschiedene Farbtöne von Kobaltgrün (eine Mischung aus Kobalt(II)oxid und Zinkoxid ) und Kobaltviolett ( Kobaltphosphat ) werden als Künstlerpigmente wegen ihrer überragenden Farbstabilität. Aureolin (Kobaltgelb) wird heute weitgehend durch lichtechte Gelbpigmente ersetzt.

Radioisotope

Kobalt-60 (Co-60 oder 60 Co) ist als Gammastrahlenquelle nützlich, da es in vorhersagbaren Mengen mit hoher Aktivität durch Beschuss von Kobalt mit Neutronen hergestellt werden kann . Es erzeugt Gammastrahlen mit Energien von 1,17 und 1,33  MeV .

Kobalt wird in der externen Strahlentherapie , der Sterilisation von medizinischem Material und medizinischen Abfällen, der Strahlenbehandlung von Lebensmitteln zur Sterilisation ( Kaltpasteurisierung ), der industriellen Röntgenaufnahme (zB Röntgenintegrität), Dichtemessungen (zB Betondichtemessungen) und Tankfüllhöhenschaltern verwendet . Das Metall hat die unglückliche Eigenschaft, einen feinen Staub zu erzeugen, was zu Problemen beim Strahlenschutz führt . Kobalt aus Strahlentherapiegeräten war eine ernsthafte Gefahr, wenn es nicht ordnungsgemäß entsorgt wurde, und einer der schlimmsten Unfälle mit Strahlenkontamination in Nordamerika ereignete sich 1984, als eine ausrangierte Strahlentherapieeinheit mit Kobalt-60 versehentlich auf einem Schrottplatz in Juarez, Mexiko, zerlegt wurde.

Cobalt-60 hat eine radioaktive Halbwertszeit von 5,27 Jahren. Potenzverlust erfordert in der Strahlentherapie einen regelmäßigen Austausch der Quelle und ist ein Grund dafür, dass Kobaltmaschinen in der modernen Strahlentherapie weitgehend durch Linearbeschleuniger ersetzt wurden . Kobalt-57 (Co-57 oder 57 Co) ist ein Radioisotop Kobalt am häufigsten in medizinischen Untersuchungen verwendet wird , als eine radioaktive Markierung für die Vitamin - B 12 - Aufnahme und für den Schilling - Test . Cobalt-57 wird als Quelle in der Mößbauer-Spektroskopie verwendet und ist eine von mehreren möglichen Quellen in Röntgenfluoreszenzgeräten .

Nuklearwaffendesigns könnten absichtlich 59 Co enthalten, von denen einige bei einer nuklearen Explosion aktiviert werden würden , um 60 Co zu produzieren. Das 60 Co, das als nuklearer Fallout verteilt wird , wird manchmal als Kobaltbombe bezeichnet .

Andere Verwendungen

Biologische Rolle

Kobalt ist für den Stoffwechsel aller Tiere unentbehrlich . Es ist ein wichtiger Bestandteil von Cobalamin , das auch als Vitamin B bekannt , 12 , der Primär biologische Reservoir von Kobalt als Ultraspurenelement . Bakterien in den Mägen von wiederkäuenden Tieren wandeln Kobaltsalze in Vitamin B 12 , einer Verbindung , die nur durch Bakterien oder hergestellt werden Archaea . Eine minimale Präsenz von Kobalt in Böden verbessert daher die Gesundheit von Weidetieren deutlich , und eine Aufnahme von 0,20 mg/kg pro Tag wird empfohlen, da sie keine andere Vitamin-B-Quelle haben 12 .

Auf Cobalamin basierende Proteine ​​verwenden Corrin , um das Kobalt zu halten. Coenzym B 12 weist eine reaktive C-Co-Bindung auf, die an den Reaktionen teilnimmt. Beim Menschen B 12 hat zwei Arten von Alkyl - Liganden : Methyl und Adenosyl. MeB 12 fördert die Übertragung von Methyl-(-CH 3 ) -Gruppen . Die Adenosylversion von B 12 katalysiert Umlagerungen, bei denen ein Wasserstoffatom direkt zwischen zwei benachbarten Atomen unter gleichzeitigem Austausch des zweiten Substituenten X übertragen wird, der ein Kohlenstoffatom mit Substituenten, ein Sauerstoffatom eines Alkohols oder ein Amin sein kann. Methylmalonyl-Coenzym-A-Mutase (MUT) wandelt MMl-CoA in Su-CoA um , ein wichtiger Schritt bei der Energiegewinnung aus Proteinen und Fetten.

Obwohl weitaus seltener als andere Metalloproteine (zB die von Zink und Eisen), sind neben B 12 andere Cobaltoproteine ​​bekannt . Zu diesen Proteinen gehört Methioninaminopeptidase 2 , ein Enzym, das bei Menschen und anderen Säugetieren vorkommt, das den Corrinring von B 12 nicht verwendet , sondern Kobalt direkt bindet. Ein weiteres Nicht-Corrin-Kobalt-Enzym ist Nitrilhydratase , ein Enzym in Bakterien, das Nitrile metabolisiert .

Kobaltmangel

Beim Menschen deckt die Aufnahme von kobalthaltigem Vitamin B 12 den gesamten Bedarf an Kobalt. Für Rinder und Schafe, die aufeinander trifft Vitamin B 12 Bedürfnisse über Synthese durch resident Bakterien im Pansen, gibt es eine Funktion für anorganisches Kobalt. Im frühen 20. Jahrhundert, während der Entwicklung der Landwirtschaft auf dem Nordinsel-Vulkanplateau von Neuseeland, litten Rinder an der sogenannten "Buschkrankheit". Es wurde festgestellt, dass den vulkanischen Böden die für die Nahrungskette der Rinder essentiellen Kobaltsalze fehlten. Die "Küstenkrankheit" von Schafen in der Ninety Mile Desert im Südosten von Südaustralien in den 1930er Jahren wurde als Ursache für einen Mangel an Spurenelementen Kobalt und Kupfer in der Ernährung festgestellt. Der Kobaltmangel wurde durch die Entwicklung von "Kobaltkugeln" überwunden, dichten Kobaltoxidkügelchen gemischt mit Ton, die oral zum Einbringen in den Pansen des Tieres verabreicht wurden .

Gesundheitsprobleme

Kobalt
Gefahren
GHS-Piktogramme GHS08: Gesundheitsgefahr
GHS-Signalwort Achtung
H317 , H334 , H413
P261 , P272 , P273 , P280 , P285 , P302+352 , P304+341 , P333+313 , P342+311 , P363 , P405 , P501
NFPA 704 (Feuerdiamant)
2
0
0

Der LD 50 -Wert für lösliche Kobaltsalze wird auf 150 bis 500 mg/kg geschätzt. In den USA hat die Occupational Safety and Health Administration (OSHA) einen zulässigen Expositionsgrenzwert (PEL) am Arbeitsplatz als zeitgewichteten Durchschnitt (TWA) von 0,1 mg/m 3 festgelegt . Das National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) hat einen empfohlenen Expositionsgrenzwert (REL) von 0,05 mg/m 3 , zeitgewichteter Durchschnitt, festgelegt. Der IDLH- Wert (unmittelbar gefährlich für Leben und Gesundheit) beträgt 20 mg/m 3 .

Die chronische Einnahme von Kobalt hat jedoch bei Dosen, die weit unter der tödlichen Dosis liegen, ernsthafte Gesundheitsprobleme verursacht. 1966 führte die Zugabe von Kobaltverbindungen zur Stabilisierung von Bierschaum in Kanada zu einer besonderen Form der Toxin-induzierten Kardiomyopathie , die als Biertrinker-Kardiomyopathie bekannt wurde .

Darüber hinaus steht Kobaltmetall im Verdacht, Krebs zu verursachen (dh möglicherweise krebserregend , IARC-Gruppe 2B ), gemäß den Monographien der Internationalen Agentur für Krebsforschung (IARC). [PDF]

Es verursacht Atemprobleme beim Einatmen. Es verursacht auch Hautprobleme, wenn es berührt wird; nach Nickel und Chrom ist Kobalt eine der Hauptursachen für Kontaktdermatitis . Diesen Risiken sind Kobaltbergleute ausgesetzt.

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

Externe Links