Kobalt

Kobalt, ₂₇Co

Kobalt
Telaffuz	i/ˈkoʊbɒlt/
Görünüm	sert parlak mavimsi gri metal
Standart atom ağırlığı Ar, std(Co)	7001589331940000000♠58.933194(3)
Periyodik tablodaki Kobalt
– ↑ Co ↓ Rh Demir ← kobalt → nikel
Atom numarası (Z)	27
Grup	9. grup
Period	periyot 4
Blok	d-blok
Element kategorisi	Geçiş metali
Elektron konfigürasyonu	[Ar] 3d7 4s2
Kabuk başına elektron	2, 8, 15, 2
Fiziksel özellikler
STP de Faz	katı
Erime noktası	1768 K ​(1495 °C, ​2723 °F)
Kaynama noktası	3200 K ​(2927 °C, ​5301 °F)
Yoğunluk (r.t. yakın)	8.90 g/cm3
sıvı olduğunda ( m.p.)	8.86 g/cm3
Isı entalpisi	16.06 kJ/mol
Buharlaştırma ısı	377 kJ/mol
Molar ısı kapasitesi	24.81 J/(mol·K)
Buhar basıncı P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 1790 1960 2165 2423 2755 3198
Atom özellikleri
Oksidasyon durumları	−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 (bir amfoterik oksit)
Elektronegatiflik	Pauling ölçeği: 1.88
İyonlaşma enerjisi	1.: 760.4 kJ/mol 2.: 1648 kJ/mol 3.: 3232 kJ/mol (daha fazlası)
Atom yarıçapı	deneysel: 125 pm
Kovalent yarıçapı	Low spin: 126±3 pm High spin: 150±7 pm
kobalt spektral çizgileri
Diğer özellikler
Kristal yapı	​yakın altıgen paketleme (hcp)
Sesin hızı kalay çubuk	4720 m/s (20 °C)
Termal Genleşme	13.0 µm/(m·K) (25 °C)
Termal iletkenlik	100 W/(m·K)
Elektriksel direnç	62.4 nΩ·m (20 °C)
Manyetik sıralama	ferromanyetik
Young modülü	209 GPa
Kayma modülü	75 GPa
Bulk modülü	180 GPa
Poisson oranı	0.31
Mohs sertliği	5.0
Vickers sertliği	1043 MPa
Brinell sertliği	470–3000 MPa
CAS Numarası	7440-48-4
Tarihçe
Keşfeden ve ilk izolasyon	Georg Brandt (1735)
kobalt ana izotopları
İzo­top Bol­luk Half-life (t1/2) Bozunma modu Boz­unma 56Co syn 77.27 d ε 56Fe 57Co syn 271.79 d ε 57Fe 58Co syn 70.86 d ε 58Fe 59Co 100% kararlı 60Co syn 5.2714 y β−, γ 60Ni

Kobalt, sembolü Co ve atom numarası 27 olan kimyasal bir elementtir. Nikel gibi, kobalt da Dünya kabuğunda sadece kimyasal olarak birleştirilmiş formda bulunur, doğal meteorik demir alaşımlarında bulunan küçük tortular için tasarruf sağlar. İndirgeyici eritme ile üretilen serbest element, sert, parlak, gümüş-gri bir metaldir.

Kobalt esaslı mavi pigmentler (kobalt mavisi), antik çağlardan beri takı ve boyalar için ve cama farklı bir mavi renk tonu vermek için kullanılmıştır, ancak daha sonra rengin bilinen metal bizmutundan kaynaklandığı düşünülmüştür. Madenciler uzun zamandır mavi pigment üreten bazı mineraller için kobold cevheri (goblin cevheri için Almanca) adını kullanmışlardı; bilinen metallerde yoksul oldukları ve eritildiğinde zehirli arsenik içeren dumanlar verdikleri için böyle adlandırıldılar. 1735'te, bu tür cevherlerin yeni bir metale indirgenebildiği bulundu (ilk antik çağlardan beri keşfedildi) ve bu sonuçta kobold olarak adlandırıldı.

Bugün, bazı kobalt özellikle kobaltit (CoAsS) gibi metalik parlatılmış cevherlerden birinden üretilmektedir. Bununla birlikte element daha çok bakır ve nikel madenciliğinin bir yan ürünü olarak üretilir. Demokratik Kongo Cumhuriyeti (DRC) ve Zambiya'daki bakır kemeri, küresel kobalt üretiminin çoğunu sağlıyor. 2016 yılında dünya üretimi 116.000 tondu (Natural Resources Canada'ya göre) ve DRC tek başına %50'den fazlasını oluşturdu.

Kobalt esas olarak lityum iyon akülerde ve manyetik, aşınmaya dayanıklı ve yüksek mukavemetli alaşımların imalatında kullanılır. Kobalt silikat ve kobalt (II) alüminat (CoAl₂O₄, kobalt mavisi) bileşikleri cama, seramiklere, mürekkeplere, boyalara ve verniklere belirgin bir koyu mavi renk verir. Kobalt doğal olarak sadece bir kararlı izotop, kobalt-59 olarak ortaya çıkar. Kobalt-60, radyoaktif izleyici olarak ve yüksek enerjili gama ışınlarının üretimi için kullanılan ticari olarak önemli bir radyoizotoptur.

Kobalt, kobalaminler adı verilen bir grup koenzimin aktif merkezidir. Tipin en bilinen örneği olan B₁₂ vitamini, tüm hayvanlar için vazgeçilmez bir vitamindir. İnorganik formdaki kobalt ayrıca bakteri, yosun ve mantarlar için bir mikro besin maddesidir.

Özellikleri

Büyük bir plakadan kesilmiş bir elektrolitik rafine kobalt bloğu (%99.9 saf)

Kobalt, özgül ağırlığı 8.9 olan ferromanyetik bir metaldir. Curie sıcaklığı 1.115 °C'dir (2.039 °F) ve manyetik moment atom başına 1.6-1.7 Bohr manyetondur. Kobaltın demirin üçte ikisi nispi geçirgenliğe sahiptir. Metalik kobalt iki kristalografik yapı olarak oluşur: hcp ve fcc. Hcp ve fcc yapıları arasındaki ideal geçiş sıcaklığı 450 °C'dir (842 °F), ancak pratikte aralarındaki enerji farkı o kadar küçüktür ki ikisinin rasgele etkileşimi yaygındır.

Kobalt, pasifleştirici bir oksit filmiyle oksidasyondan korunan zayıf indirgeyici bir metaldir. Halojenler ve kükürt saldırır. Oksijenle ısıtma, monoksit CoO'yu vermek üzere 900 °C'de (1.650 °F) oksijen kaybeden Co₃O₄ üretir. Metal, CoF₃ vermek üzere 520K'da flor (F2) ile reaksiyona girer; klor (Cl₂), bromin (Br₂) ve iyot (I2) ile eşdeğer ikili halidler üretilir. Isıtıldığında bile hidrojen gazı (H2) veya azot gazı (N2) ile reaksiyona girmez, ancak bor, karbon, fosfor, arsenik ve kükürt ile reaksiyona girer. Sıradan sıcaklıklarda, yavaş yavaş mineral asitlerle, çok yavaş nemli, ancak kuru hava ile reaksiyona girmez.

Bileşikler

Kobaltın ortak oksidasyon durumları +2 ve +3 içerir, ancak −3 ila +5 arasında değişen oksidasyon durumlarına sahip bileşikler de bilinmektedir. Basit bileşikler için ortak bir oksidasyon durumu +2'dir (kobalt (II)). Bu tuzlar suda pembe renkli metal aquo kompleksini [Co(H₂O)₆]²⁺ oluşturur. Klorür ilavesi yoğun mavi verir [CoCl
4]2−
Boraks boncuk alev testinde kobalt, hem oksitleyici hem de alevleri azaltan derin mavi gösterir.

Oksijen ve kalkojen bileşikleri

Birkaç kobalt oksit bilinmektedir. Yeşil kobalt (II) oksit (CoO) rocksalt yapısına sahiptir. Su ve oksijen ile kahverengi kobalt (III) hidroksite (Co (OH)₃) kolayca oksitlenir. 600-700 °C sıcaklıklarda CoO, spinel bir yapıya sahip olan mavi kobalt (II, III) okside (Co₃O₄) oksitlenir. Siyah kobalt (III) oksit (Co₂O₃) de bilinmektedir. Kobalt oksitler düşük sıcaklıkta antiferromanyetiktir: +2 ve +3 oksidasyon durumlarının bir karışımı ile CoO (Néel sıcaklığı 291 K) ve Co₃O₄ (Néel sıcaklığı: 40 K), manyetite (Fe₃O₄) benzer.

Kobaltın ana kalkojenidleri arasında siyah kobalt (II) sülfitler, pirit benzeri bir yapı benimseyen CoS₂ ve kobalt (III) sülfür (Co₂S₃) bulunur.

Halitler

Kobalt (II) klorür hekzahidrat

Dört kobalt (II) dihalidi bilinmektedir: kobalt (II) florür (CoF₂, pembe), kobalt (II) klorür (CoCl₂, mavi), kobalt (II) bromür (CoBr₂, yeşil), kobalt (II) iyodür (CoI₂ , Mavi siyah). Bu halojenürler susuz ve hidratlanmış formlarda bulunur. Susuz diklorür mavi iken, hidrat kırmızıdır.

Co3+
+ e⁻ → Co2+
reaksiyonu için indirgeme potansiyeli +1.92 V, klordan klorüre +1.36 V'nin ötesindedir. Sonuç olarak, kobalt (III) ve klorür, kobaltın (III) kobalta (II) indirgenmesiyle sonuçlanacaktır. Florun florüre indirgeme potansiyeli çok yüksek olduğundan, +2.87 V, kobalt (III) florür, birkaç basit kararlı kobalt (III) bileşiğinden biridir. Bazı florlama reaksiyonlarında kullanılan kobalt (III) florür, su ile kuvvetli reaksiyona girer.

Koordinasyon bileşikleri

Tüm metallere gelince, moleküler bileşikler ve kobaltın çok atomlu iyonları koordinasyon kompleksleri, yani çeşitli ligandlara bağlı kobalt içeren moleküller veya iyonlar olarak sınıflandırılır. Bir dizi ligandın elektronegatifliği ve sertliği-yumuşaklığı prensipleri, kobaltın normal oksidasyon durumunu açıklamak için kullanılabilir. Örneğin Co³⁺ kompleksleri, amin ligandlarına sahip olma eğilimindedir. Fosfor azottan daha yumuşak olduğu için fosfin ligandları daha yumuşak Co²⁺ ve Co⁺ özelliklerine sahiptir, bunun bir örneği tris (trifenilfosfin) kobalt (I) klorür ((P(C₆H₅)₃)₃CoCl) 'dir. Daha elektronegatif (ve daha sert) oksit ve florür, Co⁴⁺ ve Co⁵⁺ türevlerini, örn. sezyum heksaflorokobaltat (Cs₂CoF₆) ve potasyum perkobaltat (K₃CoO₄).

Koordinasyon kimyasında Nobel ödüllü bir öncü olan Alfred Werner, ampirik formül [Co(NH₃)₆]³⁺ bileşikleriyle çalıştı. Belirlenen izomerlerden biri kobalt (III) heksammin klorürdü. Tipik bir Werner tipi kompleks olan bu koordinasyon kompleksi, altı amin dik ligand ve üç klorür karşı koordinasyonu ile koordine edilen bir merkezi kobalt atomundan oluşur. Amonyak yerine kenetleme etilendiamin ligandlarının kullanılması, optik izomerlere çözülecek ilk koordinasyon komplekslerinden biri olan tris (etilendiamin) kobalt (III) ([Co(en)₃]³⁺) verir. Kompleks, "üç palli pervanenin" sağ ve sol el formlarında bulunur. Bu kompleks ilk olarak Werner tarafından sarı-altın iğne benzeri kristaller olarak izole edilmiştir.

Organometalik bileşikler

Tetrakis (1-norbornyl) kobalt (IV) yapısı

Kobaltosen, demir yerine kobalt içeren ferrosene yapısal bir analogtur. Kobaltosen oksidasyona ferrosenden çok daha duyarlıdır. Kobalt karbonil Co₂(CO)₈ karbonilleme ve hidrosililasyon reaksiyonlarında bir katalizördür. B₁₂ vitamini, doğada bulunan organometalik bir bileşiktir ve metal atomu içeren tek vitamindir. Kobaltın diğer nadir olmayan +4 oksidasyon durumunda bir alkil kobalt kompleksine bir örnek, bir geçiş metali-alkil kompleksi olan homoleptik kompleks tetrakis (1-norbornyl) kobalt (IV) (Co(1-norb)₄) 'dir. β-hidrojen eliminasyonundaki stabilitesi ile dikkat çekicidir.

izotopları

⁵⁹Co, tek kararlı kobalt izotopudur ve Dünya'da doğal olarak bulunan tek izotoptur. Yirmi iki radyoizotop karakterize edilmiştir: en stabil ⁶⁰Co, 5.2714 yıllık bir yarı ömre sahiptir; ⁵⁷Co'nun yarılanma ömrü 271.8 gündür; ⁵⁶Co'nun yarı ömrü 77.27 gündür; ve ⁵⁸Co'nun yarı ömrü 70.86 gündür. Diğer tüm radyoaktif kobalt izotoplarının yarılanma ömürleri 18 saatten daha kısa ve çoğu durumda 1 saniyeden daha kısadır. Bu öğenin ayrıca yarı ömrü 15 dakikadan kısa olan 4 meta durumu vardır.

Kobalt izotopları atom ağırlığı 50 u (⁵⁰Co) ila 73 u (⁷³Co) arasında değişmektedir. Atom kütlesi birim değerleri en bol kararlı izotop olan ⁵⁹Co'dan daha düşük olan izotoplar için birincil bozunma modu, elektron yakalamadır ve atom kütlesi 59 atom kütle biriminden daha büyük olan izotoplarda birincil bozunma modu beta bozunmasıdır. ⁵⁹Co'nun altındaki birincil bozunma ürünleri, element 26 (demir) izotoplarıdır; bunun üzerinde çürüme ürünleri element 28 (nikel) izotoplarıdır.

Tarihçe

Kobalt bileşikleri, cam, cila ve seramiklere zengin bir mavi renk vermek için yüzyıllardır kullanılmaktadır. Kobalt, Mısır heykelinde, MÖ üçüncü binyılda Pers takılarında, MS 79'da yıkılan Pompeii kalıntılarında ve Çin'de Tang hanedanından (MS 618-907) ve Ming hanedanından (1368-1644) tespit edildi.

Kobalt, Tunç Çağı'ndan beri camı renklendirmek için kullanılmaktadır. Uluburun gemi enkazının kazısında, M.Ö. 14. yüzyılda dökülen bir mavi cam külçe elde edilmiştir. Mısır'dan gelen mavi cam, bakır, demir veya kobalt ile renklendirildi. En eski kobalt renkli cam, Mısır'ın onsekizinci hanedanından kalmadır (MÖ 1550-1292). Mısırlıların kullandığı kobaltın kaynağı bilinmiyor.

Kobalt sözcüğü, Alman kobaltından, madenciler tarafından kobalt cevheri için kullanılan batıl bir terim olan "goblin" anlamına gelen kobold'dan türetilmiştir. Bakır veya nikel için bu cevherleri eritmeye yönelik ilk girişimler başarısız oldu, bunun yerine sadece toz (kobalt (II) oksit) verdi. Kobaltın birincil cevherleri her zaman arsenik içerdiğinden, cevherin eritilmesi, arseniği yüksek derecede toksik ve uçucu arsenik okside ederek cevherin kötü şöhretine katkıda bulunur.

İsveçli kimyager Georg Brandt (1694-1768), bizmut ve diğer geleneksel metallerden farklı olarak daha önce bilinmeyen bir unsur olduğunu gösteren 1735 dolaylarında kobaltı keşfetmesiyle tanınır. Brandt buna yeni bir "yarı metal" adını verdi. Daha önce kobaltla bulunan bizmutla ilişkilendirilen kobalt metal bileşiklerinin camdaki mavi rengin kaynağı olduğunu gösterdi. Kobalt, tarih öncesi dönemden beri keşfedilen ilk metal oldu. Bilinen diğer tüm metallerde (demir, bakır, gümüş, altın, çinko, cıva, kalay, kurşun ve bizmut) kaydedilmiş bir bulucu yoktu.

19. yüzyıl boyunca, dünyadaki kobalt mavisi (kobalt bileşikleri ve alümina ile yapılmış bir boya) ve smalt (seramik ve boyada pigment amaçlı kullanım için toz haline getirilmiş kobalt cam) üretiminin önemli bir kısmı Norveç Blaafarveværket'te gerçekleştirildi. 16. yüzyılda smalt üretimi için ilk madenler Norveç, İsveç, Saksonya ve Macaristan'da bulunuyordu. 1864'te Yeni Kaledonya'da kobalt cevherinin keşfiyle, Avrupa'da kobalt madenciliği azaldı. 1904'te Ontario, Kanada'daki maden yataklarının ve 1914'te Kongo'daki Katanga Eyaletinde daha da büyük yatakların keşfiyle madencilik operasyonları yeniden değişti. Shaba çatışması 1978'de başladığında, Katanga Eyaleti bakır madenleri üretimi neredeyse durdurdu. Bu çatışmadan dünya kobalt ekonomisi üzerindeki etki beklenenden daha azdı: kobalt nadir bir metaldir, pigment çok toksiktir ve endüstri zaten kobalt malzemelerini geri dönüştürmek için etkili yollar belirlemişti. Bazı durumlarda, endüstri kobalt içermeyen alternatiflere geçebildi.

1938'de John Livingood ve Glenn T. Seaborg radyoizotop kobalt-60'ı keşfetti. Bu izotop, 1950'lerde Columbia Üniversitesi'nde radyoaktif beta bozulmasında parite ihlali oluşturmak için kullanılmıştır.

II. Dünya Savaşı'ndan sonra ABD, askeri kullanım için (Almanların yaptığı gibi) kobalt cevheri tedarikini garanti etmek istedi ve ABD sınırında kobalt olması bekleniyordu. Dağın kenarındaki Blackbird kanyonunun yakınındaki Idaho'da yeterli miktarda cevher bulundu. Calera Mining Company firması sahada üretime başladı.

Kobaltın yenilenebilir enerjiyle çalışan ve pillere bağımlı bir dünyada jeopolitik rekabetin ana nesnelerinden biri olacağı iddia edildi, ancak bu bakış açısı, genişletilmiş üretim için ekonomik teşviklerin gücünü hafife almak için eleştirildi.

Bulunuşu

Kararlı kobalt formu süpernovada/nötron yılıdızı çarpışması r-işlemi ile üretilir. Dünya kabuğunun %0.0029'unu oluşturur. Atmosferdeki oksijen ve okyanustaki klor nedeniyle Dünya'da serbest kobalt (yerli metal) bulunmaz. Her ikisi de, doğal metal kobaltın oluşmasını önlemek için Dünya kabuğunun üst katmanlarında yeterince boldur. Son zamanlarda meteorik demirde teslim edilenler dışında, doğal metal formundaki saf kobalt Dünya'da bilinmiyor. Elementin orta bolluğu vardır, ancak doğal kobalt bileşikleri sayısızdır ve çoğu kaya, toprak, bitki ve hayvanda az miktarda kobalt bileşiği bulunur.

Doğada, kobalt sıklıkla nikel ile ilişkilidir. Her ikisi de meteorik demirin karakteristik bileşenleridir, ancak kobalt demir meteoritlerinde nikele göre çok daha az miktarda bulunur. Nikelde olduğu gibi, meteorik demir alaşımlarındaki kobalt, antik karasal kabukta bu formda hiçbir element görülmese de, serbest (ancak alaşımlı) metal olarak kalmak için oksijen ve nemden yeterince korunmuş olabilir.

Üretim

Kobalt cevheri

Kobalt Dünya üretim trendi

Kobalt madeni üretimi (2017) ve Amerika Birleşik Devletleri Jeoloji Araştırmalarına göre ton rezervleri

Ülke	Üretim	Rezervler
Demokratik Kongo Cumhuriyeti	64,000	3,500,000
Rusya	5,600	250,000
Avustralya	5,000	1,200,000
Kanada	4,300	250,000
Küba	4,200	500,000
Filipinler	4,000	280,000
Madagaskar	3,800	150,000
Papua Yeni Gine	3,200	51,000
Zambiya	2,900	270,000
Yeni Kaledonya	2,800	-
Güney Afrika	2,500	29,000
Amerika Birleşik Devletleri	650	23,000
Diğer ülkeler	5,900	560,000
Dünya toplamı	110,000	7,100,000

Kobaltın ana cevherleri kobaltit, eritrit, glokodot ve skutterudittir (yukarıya bakın), ancak kobaltın çoğu nikel ve bakır madenciliği ve ergitme kobalt yan ürünlerinin azaltılmasıyla elde edilir.

Kobalt genellikle bir yan ürün olarak üretildiğinden, kobalt arzı büyük ölçüde belirli bir pazarda bakır ve nikel madenciliğinin ekonomik fizibilitesine bağlıdır. Kobalt talebinin 2017 yılında %6 artması bekleniyordu.

Kobalt konsantrasyonu ve kullanılan cevherin tam bileşimine bağlı olarak kobaltı bakır ve nikelden ayırmak için çeşitli yöntemler mevcuttur. Bir yöntem, yüzey aktif maddelerin cevher bileşenlerine bağlandığı ve kobalt cevherlerinin zenginleşmesine yol açan köpük flotasyonudur. Daha sonra kavurma cevherleri kobalt sülfata dönüştürür ve bakır ve demir okside oksitlenir. Su ile yıkanması sülfatın arsenatlar ile birlikte ekstrakte edilmesini sağlar. Kalıntılar ayrıca sülfürik asit ile yıkanır ve bir bakır sülfat çözeltisi verir. Kobalt ayrıca bakır eritme cürufundan sızabilir.

Yukarıda adı geçen işlemlerin ürünleri kobalt okside (Co₃O₄) dönüştürülür. Bu oksit, alüminotermik reaksiyonla veya bir yüksek fırında karbonla indirgenerek metale indirgenir.

Çıkarma

Amerika Birleşik Devletleri Jeoloji Araştırması, dünya kobalt rezervlerini 7.100.000 mt olarak tahmin ediyor. Demokratik Kongo Cumhuriyeti (DRC) şu anda dünya kobaltının %63'ünü üretmektedir. Glencore Plc gibi madencilik üreticilerinin planlanan genişlemeleri beklendiği gibi gerçekleşirse, bu pazar payı 2025 yılına kadar %73'e ulaşabilir. Ancak 2030 yılına kadar Bloomberg New Energy Finance, küresel talebin 2017 yılına göre 47 kat daha fazla olabileceğini tahmin etti.

Kongo'nun 2002 yılında madencilik kanunlarında yaptığı değişiklikler, Kongo bakır ve kobalt projelerine yeni yatırımlar çekti. Glencore Mutanda Madeni, 2016 yılında 24.500 ton kobalt, Kongo DRC üretiminin %40'ı ve küresel üretimin yaklaşık dörtte birini üretti. Aşırı tedarikin ardından Glencore, Mutanda'yı 2019'un sonlarında iki yıl boyunca kapattı. Glencore'a göre Glencore'un Katanga Madencilik projesi de yeniden başlıyor ve 2019 yılına kadar 300.000 ton bakır ve 20.000 ton kobalt üretmesi gerekiyor.

Uygulamalar

2016 yılında 116.000 ton kobalt kullanıldı. Yüksek performanslı alaşımların üretiminde kobalt kullanılmıştır. Şarj edilebilir piller yapmak için de kullanılabilir ve elektrikli araçların ortaya çıkması ve tüketicilerle başarılarının muhtemelen DRC'nin yükselen üretimi ile büyük ilgisi vardır. Diğer önemli faktörler Glencore gibi yabancı ve ulusötesi şirketlerin yatırımını teşvik eden 2002 Maden Kanunu ve Birinci ve İkinci Kongo Savaşlarının sona ermesiydi.

Alaşımlar

Kobalt esaslı süper alaşımlar, tarihsel olarak üretilen kobaltın çoğunu tüketmiştir. Bu alaşımların sıcaklık stabilitesi, onları gaz türbinleri ve uçak jet motorları için türbin kanatları için uygun hale getirmesine rağmen, nikel bazlı tek kristal alaşımları performanslarını aşmaktadır. Kobalt esaslı alaşımlar da korozyona ve aşınmaya karşı dayanıklıdır, bu da titanyum gibi zamanla yıpranmayan ortopedik implantlar yapmak için yararlıdır. Aşınmaya dayanıklı kobalt alaşımlarının gelişimi, 20. yüzyılın ilk on yılında, değişen miktarlarda tungsten ve karbon içeren krom içeren çelik alaşımları ile başladı. Krom ve tungsten karbür içeren alaşımlar çok sert ve aşınmaya dayanıklıdır. Protez parçalar (kalça ve diz replasmanları) için Vitallium gibi özel kobalt-krom-molibden alaşımları kullanılır. Kobalt alaşımları ayrıca alerjik olabilen nikel için yararlı bir ikame olarak diş protezleri için kullanılır. Bazı yüksek hızlı çelikler ayrıca artan ısı ve aşınma direnci için kobalt içerir. Alnico olarak bilinen özel alüminyum, nikel, kobalt ve demir alaşımları ve samaryum ve kobalt (samaryum-kobalt mıknatısı) kalıcı mıknatıslarda kullanılır. Ayrıca, takı için %95 platin ile alaşımlıdır, ayrıca hafif bir şekilde manyetik olan ince döküm için uygun bir alaşım verir.

Piller

Lityum kobalt oksit (LiCoO₂), lityum-iyon pil katotlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Malzeme, lityum ara katkılı kobalt oksit katmanlarından oluşur. Deşarj sırasında, lityum lityum iyonları olarak salınır. Nikel-kadmiyum (NiCd) ve nikel metal hidrür (NiMH) piller, pil içindeki nikelin oksidasyonunu iyileştirmek için kobalt içerir. Şeffaflık Piyasası Araştırması, 2015 yılında küresel lityum-iyon pil pazarını 30 milyar dolar olarak tahmin etmiş ve 2024 yılına kadar 75 milyar doların üzerine çıkacağını tahmin etmiştir.

2018'de pillerdeki çoğu kobalt bir mobil cihazda kullanılmasına rağmen, kobalt için daha yeni bir uygulama elektrikli otomobiller için şarj edilebilir pillerdir. Bu endüstri, kobalt talebinde beş kat arttı, bu da dünyanın daha istikrarlı bölgelerinde yeni hammaddeler bulmayı acil hale getirdi. Elektrikli araçların yaygınlığı arttıkça talebin devam etmesi veya artması beklenmektedir. 2016-2017 yıllarında yapılan araştırmalar, on beş yıl önce birçok gümüş madeninin faaliyetini durdurduğu bir alan olan Ontario, Cobalt'ın çevresindeki alanı içeriyordu. Elektrikli araçlar için kobalt, 46.3 GWh pil kapasitesi ile 2018'in ilk yarısından %81 artarak 2019'un ilk yarısında 7.200 tona yükseldi. Elektrikli arabaların geleceği derin deniz madenciliğine bağlı olabilir, çünkü deniz yatağındaki kayalarda kobalt bol miktarda bulunur.

Kobalt madenciliğinde, esas olarak DR Kongo'nun zanaatkâr madenlerinde çocuk ve köle işçiliği defalarca bildirildiğinden, etik bir tedarik zinciri arayan teknoloji şirketleri bu hammaddede kıtlıklarla karşılaştı ve kobalt metalinin fiyatı Ekim ayında dokuz yılın en yüksek seviyesine ulaştı 2017, 30 sterlinden fazla, 2015'in sonlarında 10 dolar. Aşırı arzdan sonra, fiyat 2019'da daha normal bir 15$ 'a düştü.

Katalizörler

Birkaç kobalt bileşiği oksidasyon katalizörleridir. Kobalt asetat, ksileni dökme polimer polietilen tereftalatın öncüsü olan tereftalik aside dönüştürmek için kullanılır. Tipik katalizörler kobalt karboksilatlardır (kobalt sabunları olarak bilinir). Ayrıca boya, vernik ve mürekkeplerde, kurutma yağlarının oksidasyonu yoluyla "kurutma ajanları" olarak kullanılırlar. Çelik kuşaklı radyal lastiklerde çelik ve kauçuk arasındaki yapışmayı arttırmak için aynı karboksilatlar kullanılır. Ayrıca polyester reçine sistemlerinde hızlandırıcı olarak kullanılırlar.

Kobalt esaslı katalizörler karbon monoksit içeren reaksiyonlarda kullanılır. Kobalt ayrıca Fischer-Tropsch işleminde karbon monoksitin sıvı yakıtlara hidrojenlenmesi için bir katalizördür. Alkenlerin hidroformilasyonu, katalizör olarak genellikle kobalt oktakarbonil kullanır, ancak genellikle daha verimli iridyum ve rodyum bazlı katalizörler, örn. Cativa süreci.

Pigmentler ve renklendirme

Kobalt mavi cam

19. yüzyıldan önce, kobalt ağırlıklı olarak bir pigment olarak kullanılmıştır. Ortaçağ'dan beri mavi renkli bir cam olan smalt yapmak için kullanılmıştır. Smalt, üretimden sonra ince öğütülmüş koyu mavi silikat cam veren kavrulmuş mineral smaltite, kuvars ve potasyum karbonat karışımının eritilmesiyle üretilir. Smalt, camı renklendirmek ve resimler için pigment olarak yaygın olarak kullanıldı. 1780'de Sven Rinman kobalt yeşili keşfetti ve 1802'de Louis Jacques Thénard kobalt mavisi keşfetti. Kobalt mavisi (kobalt alüminat), cerulean mavisi (kobalt (II) stannat), kobalt yeşili (kobalt (II) oksit ve çinko oksit karışımı) ve kobalt moru (kobalt fosfat karışımı) gibi kobalt pigmentleri kullanılır. Aureolin (kobalt sarısı) artık büyük oranda daha ışığa dayanıklı sarı pigmentlerle değiştirilmektedir.

Biyolojik rolü

kobalamin

Kobalt eksikliği olan koyunlar

Kobalt, tüm hayvanların metabolizması için gereklidir. Ultratrace element olarak kobaltın birincil biyolojik rezervuarı olan B₁₂ vitamini olarak da bilinen kobalaminin önemli bir bileşenidir. Geviş getiren hayvanların midelerindeki bakteriler, kobalt tuzlarını, sadece bakteri veya arkea tarafından üretilebilen bir bileşik olan B₁₂ vitaminine dönüştürür. Topraklarda minimal bir kobalt varlığı, otlayan hayvanların sağlığını önemli ölçüde iyileştirir ve başka bir B₁₂ vitamini kaynağına sahip olmadıkları için günde 0.20 mg/kg alımı önerilir.

Kobalamine dayanan proteinler, kobaltı tutmak için corrin kullanır. Koenzim B₁₂, reaksiyonlara katılan reaktif bir C-Co bağına sahiptir. İnsanlarda, B₁₂'nin iki tip alkil ligandı vardır: metil ve adenosil. MeB₁₂ metil (−CH₃) grup transferlerini destekler. B₁₂'nin adenosil versiyonu, ikame edici ile bir karbon atomu, bir alkolün oksijen atomu veya bir amin olabilen ikinci ikame edicinin (X) eşzamanlı değişimi ile bir hidrojen atomunun doğrudan iki hidrojen atomu arasında aktarıldığı yeniden düzenlemeleri katalize eder. Metilmalonil koenzim Bir mutaz (MUT), MMl-CoA'yı, proteinlerden ve yağlardan enerjinin çıkarılmasında önemli bir adım olan Su-CoA'ya dönüştürür.

Diğer metaloproteinlerden (örneğin çinko ve demirdekilerden) çok daha az yaygın olmasına rağmen, B₁₂ dışında başka kobaltoproteinler de bilinmektedir. Bu proteinler, insanlarda ve B₁₂'nin korrin halkasını kullanmayan, ancak kobaltı doğrudan bağlayan diğer memelilerde oluşan bir enzim olan metionin aminopeptidaz 2'yi içerir. Diğer bir corrin olmayan kobalt enzimi, nitrilleri metabolize eden bakterilerdeki bir enzim olan nitril hidratazdır.

Hayvanlarda kobalt eksikliği

20. yüzyılın başlarında, Yeni Zelanda'nın Kuzey Adası Volkanik Platosu'nda tarımın geliştirilmesi sırasında, sığırlar "çalı hastalığı" denilen şeyden acı çekti. Volkanik toprakların sığır besin zinciri için gerekli olan kobalt tuzlarından yoksun olduğu keşfedildi.

1930'larda Güney Avustralya'nın Güneydoğu Doksan Mile Çölü'ndeki koyunların “sahil hastalığı” nın, kobalt ve bakır eser elementlerinin beslenme eksikliklerinden kaynaklandığı bulunmuştur. Kobalt eksikliği, hayvanın rumeninde oral yoldan verilmek üzere oral yoldan verilen kil ile karıştırılmış yoğun kobalt oksit topakları olan "kobalt kurşunu" ile giderilmiştir.

Sağlık sorunları

Kobalt

Tehlikeler
GHS piktogramlar
GHS işaret kelimesi	Tehlike
GHS Tehlike bildirimleri	H317, H334, H413
GHS Önlem Açıklamaları	P261, P272, P273, P280, P285, P302+352, P304+341, P333+313, P342+311, P363, P405, P501
NFPA 704	0 2 0

Kobalt, dakikalar içinde yaşam için gerekli bir elementtir. Çözünebilir kobalt tuzları için LD₅₀ değerinin 150 ila 500 mg/kg arasında olduğu tahmin edilmektedir. ABD'de İş Sağlığı ve Güvenliği İdaresi (OSHA), işyerinde izin verilen maruz kalma sınırını (PEL) 0.1 mg/m3'lük bir zaman ağırlıklı ortalama (TWA) olarak belirlemiştir. Ulusal İş Sağlığı ve Güvenliği Enstitüsü (NIOSH), 0.05 mg/m3, zaman ağırlıklı ortalama olarak önerilen bir maruz kalma limiti (REL) belirlemiştir. IDLH (yaşam ve sağlık için tehlikeli) değeri 20 mg/m3'tür.

Bununla birlikte, kronik kobalt alımı, ölümcül dozdan çok daha düşük dozlarda ciddi sağlık sorunlarına neden olmuştur. 1966'da, Kanada'da bira köpüğünü stabilize etmek için kobalt bileşiklerinin eklenmesi, bira içicisinin kardiyomiyopatisi olarak bilinen, toksin kaynaklı kardiyomiyopati formuna yol açtı.

Ayrıca, kobalt metalin Uluslararası Kanser Araştırma Ajansı (IARC) Monograflarına göre kansere (yani muhtemelen kanserojen, IARC Grup 2B) neden olduğundan şüphelenilmektedir.

Solunduğunda solunum problemlerine neden olur. Ayrıca dokunduğunda cilt sorunlarına neden olur; nikel ve kromdan sonra kobalt, kontakt dermatitin ana nedenidir. Bu riskler kobalt madencileri tarafından karşılanıyor.

Kobalt kömürleşmiş domuzların kemikleri tarafından etkili bir şekilde emilebilir; ancak, bu işlem kemik kömürüne daha fazla afinitesi olan bakır ve çinko tarafından inhibe edilir.