Cobalto

Ilcobaltoè l'elemento chimicodinumero atomico27 e il suo simbolo èCo.È il primo elemento delgruppo9delsistema periodico,facente parte delbloccod,ed è quindi unelemento di transizione.Nella vecchia nomenclatura ha costituito, insieme alferro,l'elemento precedente, e alnichel,il successivo, la triade del gruppo VIII del sistema periodico, detto anchegruppo del ferro;allo stato metallico condivide con essi ilferromagnetismo,sebbene meno spiccato che nel ferro.

Cobalto
27 Co ferro← cobalto →nichel
Aspetto
Aspetto dell'elemento metallo grigio
Linea spettrale Linea spettrale dell'elemento
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico	cobalto, Co, 27
Serie	metalli di transizione
Gruppo,periodo,blocco	9,4,d
Densità	8900kg/m³
Durezza	5,0
Configurazione elettronica	Configurazione elettronica
Termine spettroscopico	4F9/2
Proprietà atomiche
Peso atomico	58,933195(5)
Raggio atomico(calc.)	135(152)pm
Raggio covalente	126 pm
Configurazione elettronica	[Ar]3d74s2
e−perlivello energetico	2, 8, 15, 2
Stati di ossidazione	2,3 (anfotero)
Struttura cristallina	esagonale
Proprietà fisiche
Stato della materia	solido(ferromagnetico)
Punto di fusione	1 768K(1 495°C)
Punto di ebollizione	3 200 K (2 930 °C)
Volume molare	6,67×10−6m³/mol
Entalpia di vaporizzazione	376,5kJ/mol
Calore di fusione	16,19 kJ/mol
Tensione di vapore	175Paa1768K
Velocità del suono	4720m/sa 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS	7440-48-4
Elettronegatività	1,88 (Scala di Pauling)
Calore specifico	420 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica	17,2×106/(m·Ω)
Conducibilità termica	100W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione	760,4 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione	1 648 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione	3 232 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione	4 950 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP 56Co sintetico 77,27 giorni ε 4,566 56Fe 57Co sintetico 271,79 giorni ε 0,836 57Fe 58Co sintetico 70,86 giorni ε 2,307 58Fe 59Co 100% Co è stabile con 32neutroni 60Co sintetico 5,2714 anni β− 2,824 60Ni
iso:isotopo NA: abbondanza in natura TD:tempo di dimezzamento DM: modalità di decadimento DE: energia di decadimento in MeV DP: prodotto del decadimento

Il nome cobalto deriva probabilmente dal grecokobalos,traducibile confolletto(ma vedi anchecoboldo), "kobolt" in tedesco, dato dai minatori tedeschi che incolpavano i folletti di far loro trovare un metallo inutile anziché l'argento.

Caratteristiche

È un elemento bianco argento o anche blu in casi estremi,ferromagneticoe molto duro. Il cobalto metallico è solitamente una miscela di due diversestrutture cristallografiche:hcpefcc,con una temperatura di transizione dahcpafccdi 722 K. La configurazione termodinamicamente stabile è pertanto quella esagonale, anche se tecnologicamente risulta facile ottenere l'allotropocubico (ad esempio realizzandofilm sottilidi cobalto). È associato spesso con ilnichel,ed entrambi sono componenti caratteristici delferro meteorico.La suatemperatura di Curieè1233Kcon 1,6~1,7magnetoni di Bohrperatomo.Il cobalto ha unapermeabilità magnetica relativapari a due terzi di quella delferro.

Il cobalto è chimicamente inerte; atemperatura ambienterisulta stabile nei confronti dell'ariae dell'acqua;viene lentamente attaccato dagli acidicloridrico(HCl) esolforico(H₂SO₄). Glistati di ossidazioneche il cobalto può assumere sono +2, +3 e (raramente) +1.

Il⁶⁰Co, unisotopo radioattivoartificiale emettitore di raggi gamma, è impiegato nel trattamento di molti tipi ditumori.

Imammiferihanno bisogno di piccole quantità di sali di cobalto nelladieta.

Applicazioni

Il cobalto ed i suoi sali trovano impiego in numerosi settori ed applicazioni.

• Leghe metalliche,quali ad esempio
  • quelle impiegate nella realizzazione di turbine per motori d'aereo;
  • leghe ad alta resistenza alla corrosione e all'usura;
  • leghe per la produzione di gioielli in oro;
  • acciai per utensili ad alta velocità;
  • utensili in metallo duro (detti anche "come ildiamante"oWidia);
  • cromo cobalto utilizzato per protesi ortopediche
• Legante per lasinterizzazione
  • utensili diamantati ottenuti inglobando particelle di diamante in una matrice metallica mediante sinterizzazione. In questo modo si ottiene una placchetta di metallo, detta settore diamantato, capace di tagliare materiali lapidei duri quali il granito. È possibile tagliare anche materiali teneri come il marmo ma si preferisce utilizzare utensili ottenuti per deposizione elettrolitica dove il diamante viene bloccato sul supporto inglobandolo nel nichel che si deposita sul corpo dell'utensile.
• Magnetie supporti magnetici per registrazioni, in lega conFe(CoFe, materiale magneticamente duro a bassarimanenza) ed in lega conAleNi(Alnico,materiale magneticamente duro ad alta rimanenza)
• Catalizzatoriper le industrie petrolchimica e chimica
• Materiale di rivestimento per elettrodeposizione (galvanostegia), per il suo aspetto, la sua resistenza e la sua durezza.
• Composti disidratanti per vernici, lacche ed inchiostri
• Polveri per il rivestimento di porcellane e smalti
• Pigmenti:blu cobaltoeverde cobalto
• Elettrodi per batterie d'auto
• Per la costruzione dei catodi di particolari valvole termoioniche destinate ad usi HiFi di altissimo livello. Queste valvole (molto costose) hanno la particolarità unica di emettere una luce verdognola, invece del solito arancione da incandescenza tipico degli altri tipi di valvole "normali".
• È stata teorizzata la creazione della cosiddettabomba al cobaltoin cui, al momento dell'esplosione, i neutroni veloci prodotti dalla fusione termonucleare bombardano il cobalto trasmutandolo in radioattivo e disperdendolo poi nel fallout.

Ilcobalto-60,radioattivo,trova impiego come sorgente diraggi gamma

• si usa nellaradioterapia
• si usa per la sterilizzazione dei cibi tramite radiazione (pastorizzazionea freddo)
• si usa nellaradiografiaindustriale per il rilevamento di anomalie strutturali in manufatti in metallo.
• si usa per misurare il livello diacciaioliquido inlingottieranel processo dicolata continuaabbinato a unoscintillatore

Il suo uso cometracciante radioattivoè molto diffuso perché è facile da produrre; si ottiene infatti esponendo cobalto naturale aineutroniprodotti da un reattore nucleare.

• 
  Oggetti invetroal cobalto (da cui la colorazione blu)
• 
  Blu cobalto
• 
  Verde cobalto
• 
  Cobalto-60

Biologia

Il Cobalto si trova in moltiorganismi viventi,esseri umani compresi. Un contenuto di cobalto da 0,13 a 0,30parti per milionenel suolo migliora nettamente la salute degli animali da cortile. Il Cobalto è un elemento fondamentale nellavitamina B12.

Storia

Il cobalto era noto fin dall'antichità per i suoi composti che davano alvetrola tipica colorazione blu.Georg Brandt(1694-1768) è considerato lo scopritore del cobalto: la data della scoperta varia a seconda della fonte, ma è tra il1730e il1737.

Etimologia

La parola cobalto deriva dal tedescokobaltokobold,cioè spirito diabolico (i minatori chiamarono così il minerale di cobalto perché è velenoso e può contaminare altri minerali, come quelli dinichel). Secondo altri può derivare dal grecokobalos,che significafolletto:è possibile che le parolekobold,goblinecobaltabbiano tutte lo stessoetimo.

Disponibilità

Il cobalto non si trova allo stato puro metallico, ma solo come minerale, e non viene estratto da solo ma come sottoprodotto dell'estrazione dirameonichel.I più importanti minerali di cobalto sono laHeterogenite,lacobaltite,l'eritrite,ilglaucodotoe laskutterudite.

I maggiori paesi produttori al mondo di cobalto sono laRepubblica Democratica del Congo- da cui al 2023 proviene il 60% del cobalto mondialein una filiera alimentata da più di 100.000 senza diritti-, laCina,loZambia,laRussiae l'Australia.Un quadro diverso emerge analizzando le aziende che gestiscono miniere di cobalto. Secondo un reportage pubblicato dalla rivista specializzatailluminem,i principali produttori sono aziende incorporate nelRegno Unito(Glencoree Eurasian Natural Resources) e in Cina (China Molybdenum e Metorex).Azionisti cinesi controllano a loro volta le due aziende che rappresentano il 13,8% della produzione mondiale e circa il 24% della produzione prodotta da grandi aziende conosciute e attive. Le imprese incorporate nella Repubblica Democratica del Congo controllano invece solo il 3,5 per cento della produzione globale.

I maggiori produttori di cobalto nel 2019
Posizione	Paese	Produzione (tonnellate)
1	RD del Congo	100000
2	Russia	6300
3	Australia	5740
4	Filippine	5100
5	Cuba	3800
6	Madagascar	3400
7	Canada	3340
8	Papua Nuova Guinea	2910
9	Cina	2500
10	Marocco	2300

Composti

Dati i moltistati di ossidazione,esistono in natura molti composti del cobalto. Gliossidisonoantiferromagneticia bassatemperatura:CoO(temperatura di Néel:291 K) eCo₃O₄(temperatura di Néel: 40 K).

Isotopi

Il cobalto naturale è composto di un soloisotopostabile,⁵⁹Co. Sono stati catalogati 22radioisotopidel cobalto, di cui i più stabili sono⁶⁰Co con unaemivitadi 5,2714 anni,⁵⁷Co con 271,79 giorni,⁵⁶Co con 77,27 giorni e⁵⁸Co con 70,86 giorni. Tutti gli altri hanno tempi di dimezzamento di meno di 18 ore, e la maggior parte di meno di un secondo. Il cobalto ha anche 4 stati metastabili, tutti con emivite di meno di 15 minuti.

Ilnumero di massadegli isotopi di cobalto conosciuti varia da 50 (⁵⁰Co) a 73 (⁷³Co). Ilmodo di decadimentoprincipale prima dell'isotopo stabile più abbondante,⁵⁹Co, è lacattura elettronica,mentre oltre il⁵⁹Co il modo di decadimento più frequente è ildecadimento beta.Ilprodotto di decadimentopiù frequente prima del⁵⁹Co sono isotopi diferro,mentre dopo di esso il decadimento dà isotopi dinichel.

Precauzioni

Simboli di rischio chimico
pericolo
frasi H	334-317-413
frasi R	R 42/43-53
consigli P	261-280-342+311
frasi S	S 2-22-24-37-61
Le sostanze chimiche vanno manipolate con cautela
Avvertenze

Il cobalto metallico in polvere può infiammarsi spontaneamente all'aria. I composti del cobalto vanno maneggiati con cautela, data la loro lieve tossicità.

Il⁶⁰Co, radioattivo, è un potente emettitore di raggi gamma, pertanto l'esposizione ad esso aumenta il rischio di cancro. Ingerito, viene eliminato dai tessuti solo lentamente. Il⁶⁰Co può prodursi a partire dalnichele dagli isotopi stabili del cobalto per effetto dell'irraggiamento neutronico sia entro ireattori nucleari,sia in caso di utilizzo di armi nucleari per i neutroni emessi da queste. Esistono (a livello prettamente teorico)armi nucleariappositamente progettate per aumentare la quantità di⁶⁰Co dispersa nell'ambiente attraverso ilfall-out.

Bibliografia

• Francesco Borgese,Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico,Roma, CISU, 1993,ISBN88-7975-077-1.
• R. Barbucci, A. Sabatini e P. Dapporto,Tavola periodica e proprietà degli elementi,Firenze, Edizioni V. Morelli, 1998(archiviato dall'url originaleil 22 ottobre 2010).

Voci correlate

• Nitrato di cobalto
• Solfato di cobalto
• Bomba al cobalto
• Stellite

Altri progetti

Altri progetti

• Wikizionario
• Wikimedia Commons

• Wikizionariocontiene il lemma di dizionario «cobalto»
• Wikimedia Commonscontiene immagini o altri file sucobalto

Collegamenti esterni

• cobalto,suTreccani.it – Enciclopedie on line,Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
• (EN)cobalt,suEnciclopedia Britannica,Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN,FR)Cobalto,suEnciclopedia canadese.
• (EN)Cobalto,superiodic.lanl.gov,Los Alamos National Laboratory.URL consultato il 13 gennaio 2005(archiviato dall'url originaleil 12 giugno 2004).
• (EN)Cobalt,suWebElements.
• (EN)Cobalt,suEnvironmentalChemistry.
• (EN)People affected by Cobalt 60 radiation to sue for compensation,suterraper.org.URL consultato il 13 gennaio 2005(archiviato dall'url originaleil 23 ottobre 2003).
• (EN)London celebrates 50 years of Cobalt-60 Radiotherapy(PDF), sucaro-acro.ca.URL consultato il 3 ottobre 2007(archiviato dall'url originaleil 27 settembre 2007).