Cobalt

  • Symbol: Co
  • Ordungszahl: 27

8. Nebengruppe (Eisengruppe)

Namensbedeutung

Kobold; mittelalterliche Bergleute hielten die damals nicht verhĂŒttbaren Erze fĂŒr von Geistern verzaubert. (engl.: cobalt)

Entdeckung

Kobalt war in der Sprache der mittelalterlichen Bergleute ein Sammelbegriff fĂŒr die metallischen Anteile von Erzen, aus denen sich die damals bekannten Metall − wie zum Beispiel Eisen, Gold, Silber, Kupfer, Zinn und Blei − gewinnen ließen. Im 14. Jahrhundert wurde der Begriff fĂŒr Erze verwendet, mit denen man Glas blaufĂ€rben konnte. So wurden 'Kobalte' − in diesem Falle ein Cobaltkaliumsilicat − zur Herstellung wertvoller blauer GlĂ€ser (Smalte) benutzt, ohne daß man ihre tatsĂ€chliche Zusammensetzung kannte. Um 1660 entstanden im Erzgebirge Manufakturen, die auf die Herstellung dieser GlĂ€ser spezialisiert waren. Erst der schwedische Chemiker Georg Brandt entdeckte 1735 in Bismuterzen das Metall. Aber erst seit Anfang des 20. Jahrhunderts hat auch das Metall selbst technische Bedeutung, zum Beispiel in Legierungen Chrom und Wolfram, die sich durch große HĂ€rte auszeichnen.

Vorkommen

HĂ€ufigkeiten in % in ppm
Weltall 0,0003 3
Sonne 0,0004 4
Erdkruste 0,0028 28
Meer 0,00000001 0,00008
Mensch 0,000003 0,03

Der Anteil von Cobalt am Aufbau der Erdkruste wird mit 0,02 Gewichtsprozent angegeben. In der Natur kommt Cobalt nicht gediegen vor. Es ist meist mit anderen Erzen vergesellschaftet, und zwar mit denen von Nickel und Kupfer. In geringen Konzentration ist es praktisch allgemein verbreitet. Die bekanntesten Cobalt-Mineralien sind: Carrollit, Cobaltnickelkies (Linneit), Glanzcobalt (Cobaltit) und Speiscobalt (Smaltit). Der grĂ¶ĂŸte Förderstaat von Cobalt ist heute Zaire, an zweiter Stelle steht Kuba. Andere abbauwĂŒrdige Vorkommen befinden sich in den Vereinigten Staaten, Kanada, Sambia, Neuseeland und Australien.

Eigenschaften

Cobalt ist ein sprödes, hartes, silbrig-blaues Metall, das hexagonale oder kubisch-flÀchenzentrierte Gitterstruktur aufweist. Die Mohs'sche HÀrte des Metalls betrÀgt 5,5. An Luft und im Wasser ist es sehr bestÀndig. Von oxidierenden SÀuren wird Cobalt sehr schnell und von nichtoxidierenden langsam zersetzt. Mit anderen Metallen bildet es sehr harte Legierungen. Die bestÀndigsten Oxidationsstufe ist +2 und +3. Daneben kommen auch +5, +4, +1 vor, die aber wesentlich seltener sind. Wichtige Cobalt-Verbindungen sind: Cobalt(II)-chlorid, Cobalt(II)-oxid, Cobalt(III)-oxid und Cobalt(II)-hydroxid. Cobalt hat die ausgeprÀgte FÀhigkeit zur Komplexbildung; so ist es das Zentralion im Vitamin B12. Cobaltkomplexe zeigen intensive FÀrbungen von hellrot bis tiefblau.

Biologische Bedeutung

FĂŒr einige Organismen ist Cobalt essentiell. So ist es auch fĂŒr den Menschen lebensnotwendig, der es ĂŒber die Nahrung grĂ¶ĂŸtenteils in Form von Vitamin B12 aufnimmt. Cobaltmangel fĂŒhrt zu Blutarmut. Der Tagesbedarf liegt unter 0,3 Milligramm. Im Körper eines Erwachsenen mit einem Durchschnittsgewicht von 70 kg liegt bei 2 mg. Eine toxische Wirkung setzt bei einer Tagesdosis ĂŒber 30 mg ein. Cobaltstaub ist im Tierversuch krebserzeugend. Eine lĂ€ngere Exposition am Arbeitsplatz kann zu einer Sensibilisierung fĂŒhren. Deshalb wurde in Deutschland fĂŒr die Cobaltmetallherstellung ein TRK-Wert von 0,5 mg/mÂł festgelegt.

Isotope

Cobalt hat nur ein stabiles Isotop, das die Massenzahl 59 hat. Von den 11 Radionukliden hat Co-60 mit einer Halbwertszeit von 5,3 Jahren die lĂ€ngste Zerfallrate. Co-53 ist dagegen schon nach einigen Millisekunden zerfallen. Cobalt-60 hat ein recht breites Anwendungsfeld in der Nuklearmedizin, in der Diagnostik, in der Kerntechnik und bei der Konservierung von Lebensmitteln und GewĂŒrzen. In den 50er Jahren wurde erstmals eine Wasserstoffbombe mit Cobalt-59-Ummantelung getestet. Nach der Detonation entsteht durch Neutroneneinfang das radioaktive Cobalt-60. Durch seine intensive Gamma-Strahlung wird die Vernichtungskraft derartiger Waffen noch verstĂ€rkt.

Verwendung

Da Cobalt nicht nur in terrestrischen LagerstĂ€tten zu finden ist, sondern auch in Manganknollen am Tiefseeboden, können die abbauwĂŒrdigen Vorkommen nur schwer geschĂ€tzt werden. GegenwĂ€rtig wird eine Menge zwischen 20.000 und 40.000 Tonnen gewonnen, die im wesentlichen als Nebenprodukt der KupferverhĂŒttung anfĂ€llt. Neben der schon traditionellen Verwendung zur BlaufĂ€rbung von GlĂ€sern hat Cobalt heute vor allem als Legierungsbestandteil eine große Bedeutung. Cobalt wird zur Herstellung von Ă€ußerst temperaturbestĂ€ndigen oder magnetischen StĂ€hlen eingesetzt. Außerdem wird es in Keramiken und Katalysatoren verarbeitet.

Elementdaten

  • Cobalt (OZ: 27)
  • 8. Nebengruppe
  • Eisengruppe

Normalzustand

  • Feststoff - Metall, spröde, hart, silbrig-blau, hexagonal od. kubisch-flĂ€chenzentr.
  • CAS-Nummer: 7440-48-4
  • Kernladungszahl: 27
  • rel. Atommasse: 58,9332
  • Kernladung: 3,90

Radien

  • Atomradius: 125,3 pm
  • Ionenradius: 82 (+2) pm
  • Kovalenzradius: 116 pm
  • Konfiguration: [Ar] 3d7 4sÂČ
  • Oxidationszahlen: 3, 2, 0, -1
  • Ionisierungseng.: 7,86
  • Dichte: 8,89 g/cmÂł

ElektronegativitÀt

  • Pauling: 1,88
  • Allred & Rochow: 1,7
  • Pearson: 4,3 eV

Temperatur

  • Schmelzpunkt: 1768.0 K (1495 °C)
  • Siedepunkt: 3143.0 K (2870 °C)

NatĂŒrliche Isotope

  • Co-59: 100%

Entdeckung

  • 1737, Brandt, Schweden