Cobalt

Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung
aus RL 67/548/EWG, Anh. 1
Gefahrensymbole
Gesundheitsschädlich
Xn
Gesundheits-
schädlich
R- und S-Sätze R:
  • Sensibilisierung durch Einatmen und Hautkontakt möglich.
  • Kann in Gewässern längerfristig schädliche Wirkungen haben.
S:
  • Darf nicht in die Hände von Kindern gelangen.
    (Text nur erforderlich bei Abgabe an nichtgewerbliche Endverbraucher)
  • Staub nicht einatmen.
  • Berührung mit der Haut vermeiden.
  • Geeignete Schutzhandschuhe tragen.
  • Freisetzung in die Umwelt vermeiden.
    Besondere Anweisungen einholen/Sicherheitsdatenblatt zu Rate ziehen.

Cobalt (fachsprachlich; standardsprachlich Kobalt) (von lat. cobaltum Kobold) ist ein chemisches Element mit dem Symbol Co und der Ordnungszahl 27. Cobalt ist ein ferromagnetisches Schwermetall aus der 9. Gruppe (früher 8. Nebengruppe) des Periodensystems der Elemente. Es zählt zu den Übergangsmetallen. 1735 entdeckte der schwedische Chemiker Georg Brandt das bis dahin unbekannte Element und gab ihm seinen Namen.

Eine Besonderheit der molaren Masse von Cobalt ist, dass sie größer als die des nächsten Elementes im Periodensystem (Nickel) ist.

Geschichte

Cobaltverbindungen sind schon seit sehr langer Zeit bekannt und wurden vorwiegend zum Färben von Glas und Keramik verwendet (Cobaltblau).

Cobalterze sind schon seit langer Zeit bekannt. Im Mittelalter wurden sie häufig für wertvolle Silber- und Kupfererze gehalten. Da sie sich aber nicht verarbeiten ließen und wegen des Arsengehaltes beim Erhitzen schlechte Gerüche abgaben, wurden sie als verhext angesehen. Angeblich hätten Kobolde das kostbare Silber aufgefressen und an seiner Stelle wertlosere silberfarbene Erze ausgeschieden. Neben Cobalt waren dies auch Wolfram- und Nickelerze. Diese Erze wurden von den Bergleuten dann mit Spottnamen wie Nickel,Wolfram (etwa "Wolfsspucke", lat. lupi spuma) und eben Kobolderz, also Cobalt belegt.

Erstmal dargestellt wurde Cobalt 1735 vom schwedischen Chemiker Georg Brandt.

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Cobalt, Co, 27
Serie Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block 9, 4, d
Aussehen metallisch mit einem
bläulich-gräulichen Farbton
CAS-Nummer 7440-48-4
Massenanteil an der Erdhülle 0,003 %
Physikalisch
Aggregatzustand fest
Modifikationen 2 (α/β-Cobalt)
Kristallstruktur hexagonal beziehungsweise kubisch
(Übergangstemp. hcp->fcc: ~421 °C)
Dichte 8,9 g/cm3
Mohshärte 5,0
Magnetismus ferromagnetisch
Schmelzpunkt 1768 K (1495 °C)
Siedepunkt 3200 K (2927 °C)

Vorkommen

Kobalterz

Cobalt ist ein seltenes Element mit einer Häufigkeit in der Erdkruste von ca. 0,003 %. Damit steht es in der Liste der nach Häufigkeit geordneten Elemente an 30. Stelle. Elementar kommt es nur äußerst selten in Meteoriten, sowie im Erdkern vor. In vielen Mineralen ist Cobalt vertreten, kommt jedoch meist nur in geringen Mengen vor. Das Element ist stets mit Nickel, häufig auch mit Kupfer, Silber, Eisen oder Uran vergesellschaftet. Nickel ist dabei etwa drei- bis viermal so häufig wie Cobalt. Beide Elemente sind chalkophil (schwefelliebend) und für basische und ultrabasische Magmatite charakteristisch.

Es gibt eine Reihe Cobalterze, in denen sich das Cobalt durch Verwitterung oder andere Prozesse angereichert hat. Die wichtigsten sind: Cobaltit (veraltet Kobaltglanz; CoAsS), Linneit und Siegenit (veraltet und irreführend Kobaltnickelkies ), (Co,Ni)3S4), Erythrin (veraltet Kobaltblüte), Asbolan (veraltet Erdkobalt), Skutterudit (Speiskobalt, Smaltin, CoAs3) und Heterogenit (CoOOH).

Der Cobaltgehalt der sulfidischen Erze ist aber gering (meist nur 0,1-0,3 %. Cobalt findet sich als Spurenelement in den meisten Böden.

Die Staaten mit der größten Förderung von Cobalt (2002)
RangLandFördermengen
( in t )
1 Demokratische Republik Kongo 22000
2 Sambia 8600
3 Australien 6000
4 Kanada 5600
5 Russische Föd. 5100
6 Kuba 4000
7 Marokko 1500
8 China 1400
9 Neukaledonien 1100
10 Brasilien 1000
10 Andere Länder 1200
10 Gesamt 57500

Gewinnung und Darstellung

Cobalt wird überwiegend aus Kupfer- und Nickelerzen gewonnen. Die genaue Gewinnungsart ist von der Zusammensetzung des Ausgangserzes abhängig. Zunächst wird ein Teil des vorhandenen Eisensulfids durch Rösten in Eisenoxid umgewandelt und mit Siliciumdioxid als Eisensilicat verschlackt. Es entsteht der sogenannte Rohstein, der neben Cobalt noch Nickel, Kupfer und weiteres Eisen als Sulfid oder Arsenid enthält. Durch weiteres Abrösten mit Natriumcarbonat und Natriumnitrat wird weiterer Schwefel entfernt. Dabei bildet sich aus einem Teil des Schwefels und Arsens Sulfate und Arsenate, die mit Wasser ausgelaugt werden. Es bleiben die entsprechenden Metalloxide zurück, die mit Schwefel- oder Salzsäure behandelt werden. Dabei löst sich nur Kupfer nicht, während Nickel, Cobalt und Eisen in Lösung gehen. Mit Chlorkalk kann anschließend selektiv Cobalt als Cobalthydroxid ausgefällt und damit abgetrennt werden. Durch Erhitzen wird dieses in Cobalt(II,III)-oxid (Co3O4) umgewandelt und anschließend mit Koks oder Aluminiumpulver zu Cobalt reduziert:

Anwendungen

Kobaltblaue Glasgegenstände

Als Legierungsbestandteil zur Erhöhung der Verschleiß- und Warmfestigkeit von legierten und hochlegierten Stählen und Superlegierungen, als Binderphase in Hartmetall-Sinterwerkstoffen und Diamantwerkzeugen, als Oxid, Sulfat, Hydroxid oder Carbonat in hitzefesten Farben und Pigmenten (z. B. für die Bemalung von Porzellan und Keramik), als Bestandteil von magnetischen Legierungen, als Zusatz zu Glasschmelzen, als Acetat in Trocknern für Farben und Lacke, als Katalysator (Entschwefelung/Hydrierung), als Hydroxid oder Lithium-Cobalt-Oxid (LiCoO2) in Batterien, in korrosions- bzw. verschleißfesten Legierungen und als Spurenelement für Medizin und Landwirtschaft. Seine Verwendung als Legierungselement und in Cobaltverbindungen macht es zu einem strategisch wichtigen Metall.

Das radioaktive Isotop 60Co dient als Gamma-Strahler in der Krebstherapie ("Kobaltkanone"), Sterilisation, Konservierung, Durchstrahlungsprüfung, etc. Eine mögliche militärische Anwendung wäre die Cobaltbombe als sogenannte "schmutzige Bombe", die große Flächen verstrahlen würde.

Physiologie

Cobalt ist für die menschliche Ernährung ein essentielles Spurenelement als Bestandteil von Vitamin B12 (Cobalamin), welches beim gesunden Menschen von den Darmbakterien direkt aus Cobalt-Ionen gebildet werden kann. Die benötigte Cobaltmenge ist extrem gering, nur etwa 0,2 Mikrogramm pro Tag. Während kleine Überdosen von Co-Verbindungen für den Menschen nur wenig giftig sind, führen größere Überdosen (ab etwa 25 - 30 Milligramm pro Tag) zu Haut-, Lungen-, Magenerkrankungen, Leber-, Herz-, Nierenschäden und Krebsgeschwüren.


 
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 28.05. 2018