Cobalto
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O cobalto (do alemão Kobold, duende) é um elemento químico , símbolo Co, número atômico 27 (27 prótons e 27 elétrons) e massa atómica 59 uma, encontrado em temperatura ambiente no estado sólido.
É um metal de transição situado no grupo 9 (8B) da Classificação Periódica dos Elementos. É utilizado para a produção de superligas usadas em turbinas de gás de aviões, ligas resistentes a corrosão, aços rápidos, carbetos e ferramentas de diamante. O Co-60, radioisótopo é usado como fonte de radiação gama em radioterapia, esterilização de alimentos ( pasteurização).
Foi descoberto em 1735 pelo sueco Georg Brandt. A origem do nome remonta da superstição dos mineiros alemães de cobalto, que acreditavam na presença de duendes nas minas.
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| Geral | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Nome, símbolo, número | Cobalto, Co, 27 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Classe , Série química | metal , metal de transição | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupo, Período, Bloco | 9 , 4 , d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidade, Dureza | 8900 kg/m3, 5.0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Cor e aparência | metálico, acinzentado |
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| Propriedades atómicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Massa atómica | 58,933195(5) uma | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio atómico (calc.) | 135 (152) picómetro | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio covalente | 126 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio de van der Waals | n/a pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuração electrónica | [Ar]3d74s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| elétrons por Nível de energia | 2, 8, 15, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estados de oxidação (óxido) | 2,3 (anfótero) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estrutura cristalina | hexagonal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propriedades físicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estado da matéria | sólido (ferromagnético) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ponto de fusão | 1768 K (2723 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ponto de ebulição | 3200 K (5301 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Volume molar | 6.67 ×10-6 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpia de vaporização | 376.5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpia de fusão | 16.19 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pressão de vapor | 175 Pa at 1768 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Velocidade do som | 4720 m/s at 293.15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Informações diversas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronegatividade | 1.88 (Escala de Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Capacidade calorífica | 420 J/(kg*K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Condutividade elétrica | 17.2 106/m ohm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Condutividade térmica | 100 W/(m*K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1st Potencial de ionização | 760.4 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2nd Potencial de ionização | 1648 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3rd Potencial de ionização | 3232 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4th Potencial de ionização | 4950 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isótopos mais estáveis | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Condições SI e CNPT excepto onde indicado | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Índice |
[editar] Características principais
O cobalto é um metal duro , ferromagnético, de coloração branca azulada. Sua temperatura de Curie é de 1388 K. Normalmente é encontrado junto com o níquel, e ambos fazem parte dos meteorítos de ferro. É um elemento químico essencial para os mamíferos em pequenas quantidades. O Co-60, um radioisótopo, é um importante traçador e agente no tratamento do câncer.
O cobalto metálico é normalmente constituído de duas formas alotrópicas com estruturas cristalinas diferentes: hexagonal e cúbica centrada nas faces, sendo a temperatura de transição entre ambas de 722 K.
Apresenta estados de oxidação baixos. Os compostos nos quais o cobato possui estado de oxidação de +4 são pouco comuns. O estado de oxidação +2 é muito frequente, assim como o +3. Também existem complexos importantes com o cobalto apresentando estado de oxidação +1.
[editar] Aplicações
- ligas metálicas: superligas usadas em turbinas de gás de aviões, ligas resistentes a corrosão, aços rápidos, carbetos e ferramentas de diamante.
- Imãs do tipo (Alnico) e em cintas magnéticas
- Catálise do petróleo e indústria química.
- Revestimentos metálicos por eletrodeposição devido ao seu aspecto, dureza e resistência a corrosão.
- Secante para pinturas: tintas e vernizes.
- Revestimento base de esmaltes vitrificados.
- Pigmentos: cobalto azul e cobalto verde.
- Eletrodos de baterias elétricas.
- Cabos de aço de pneumáticos.
- O Co-60, radioisótopo é usado como fonte de radiação gama em radioterapia, esterilização de alimentos ( pasteurização fría ) e radiografía indústrial para o controle de qualidade de metais ( detecção de fendas ).
- Empregado também na fabricação de pinos/placas para se usar no corpo-humano, como em caso de fraturas graves, devido ser pouco corrosivo e pelo fato de o corpo humano não apresentar rejeição a este material.
[editar] Papel biológico
O cobalto em pequena quantidade é um elemento químico essencial para numerosos organismos, incluindo os humanos. A presença de quantidades entre 0,13 e 0,30 ppm no solo melhora sensivelmente a saúde dos animais de pastoreio. O cobalto é um componente central da vitamina B12 ( cianocobalamina ).
[editar] História
O elemento foi descoberto por George Brandt. A data do descobrimento é incerta, variando nas diversas fontes entre 1730 e 1737. Brandt foi capaz de demonstrar que o cobalto era o responsável pela coloração azul do vidro , que previamente era atribuido ao bismuto.
O nome do elemento é proveniente do alemão kobalt ou kobold , que significa espírito maligno, chamado assim pelos mineiros devido a sua toxidade, e os problemas que ocasionava eram semelhantes aos do níquel, contaminando e degradando os elementos que se desejava extrair. Durante o século XIX, entre 70 e 80% da produção mundial de cobalto era obtido na fábrica norueguesa Blaafarveværket do industrial prussiano Benjamin Wegner.
Em 1938 John Livingood e Glenn Seaborg descobriram o cobalto-60. A primeira máquina de radioterapia, bomba de cobalto, foi construida no Canadá por uma equipe liderada por Ivan Smith e Roy Errington, utilizada num paciente em 27 de outubro de 1951. O equipamento atualmente se encontra exposto no Saskatoon Cancer Centre, na cidade de Saskatoon ( Saskatchewan ).
[editar] Abundância e obtenção
O metal não é encontrado em estado nativo, mas em diversos minerais, razão pela qual é extraido normalmente junto com outros produtos, especialmente como subproduto do níquel e do cobre. As principais minas de cobalto são a cobaltita, eritrina, cobaltocalcita e skuterudita. Os maiores produtores de cobalto são a China , Zâmbia , Rússia e Austrália.
[editar] Compostos
Devido aos vários estados de oxidação que apresenta, existem numeroso compostos de cobalto. Os óxidos CoO ( temperatura de Neel 291 K ) e Co3O4 ( temperatura de Neel 40 K ) sao ambos antiferromagnéticos a baixas temperaturas.
[editar] Isótopos
O cobalto natural contém um único isótopo estável, o Co-59. Se tem caracterizado 22 radioisótopos sendo os mais estáveis Co-60, o Co-57 e o Co-56 com meias-vidas de 5,2714 anos, 271,79 dias e 70,86 dias, respectivamente. Os demais isótopos radioativos apresentam meias vidas inferiores a 18 horas e a maioria menos de 1 segundo. O cobalto apresenta quatro metaestáveis, todos com meias vidas inferiores a 15 minutos.
A massa atómica dos isótopos do cobalto oscila entre 50 uma ( Co-50 ) e 73 uma ( Co-73 ). Os isótopos mais leves que o estável ( Co-59 ) se desintegram principalmente por captura eletrônica originando isótopos de ferro, e os mais pesado que o isótopo estável se desintegram por emissão beta originando isótopos de níquel.
O cobalto-60 é usado em radioterapia em substituição ao rádio devido ao seu menor preço. Produz dois raios gamas com energias de 1,17 MeV e 1,33 MeV e, como a fonte empregada é de uns dois centímetros de rádio provoca a aparição de zonas de penumbra dispersando a radiação em torno da direção de radiação. O metal tende a produzir um pó muito fino que dificulta a proteção frente a radiação. A fonte de Co-60 tem uma vida útil de aproximadamente 5 anos, porém superado este tempo continua sendo muito radioativo, motivo pelo qual estas fontes tem perdido, em certa medida, sua popularidade no ocidente.
[editar] Precauções
O cobalto metálico em pó finamente dividido é inflamável. Os compostos de cobalto geralmente devem ser manipulados com cuidado devido a ligeira toxidade do metal.
O Co-60 é radioativo e a exposição a sua radiação pode provocar câncer. Na ingestão de Co-60 ocorre a acumulação de alguma quantidade nos tecidos, que é eliminada muito lentamente. Numa eventual guerra nuclear , a emissão de neutrons converteria o ferro em Co-60 multiplicando os efeitos da radiação após a explosão, prolongando no tempo os efeitos da contaminação radioativa. Com este propósito se desenham algumas armas nucleares denominadas armas sujas ( do inglês dirty bomb ). Na ausência de guerra nuclear, o risco provém da inadequada manipulação ou manutenção das unidades de radioterapia.
