Šablona:Článek dne/2021/29

Z Multimediaexpo.cz

Verze z 30. 11. 2021, 11:36

Kobalt, chemická značka Co (Cobaltum) je namodralý, feromagnetický, tvrdý kov. Používá se v metalurgii pro zlepšování vlastností slitin při barvení skla a keramiky a je důležitý i biologicky.

Typický kovový ferromagnetický prvek, stříbrolesklý s modrým nádechem. Je velmi pevný, svou tvrdostí a pevností předčí ocel. Kobalt je feromagnetický do teploty 1000 °C, nad touto teplotou své feromagnetické vlastnosti ztrácí. Bod při němž kov ztrácí feromagnetické vlastnosti se nazývá Curieův bod. Kobalt patří mezi přechodné prvky, které mají valenční elektrony v d-sféře. Ve sloučeninách se vyskytuje především v mocenství Co^+II a Co^+III, vzácně se můžeme setkat i s Co^+I, Co^+IV a od nedávna také s některými nestabilními sloučeninami v oxidačním stavu Co^+V například Na₃Co^VO₄. Kobalt se vyskytuje v přírodě ve dvou alotropických modifikacích označovaných α-Co a β-Co. První je stabilní za obyčejné teploty a kobalt v ní zaujímá těsné uspořádání v hexagonální mřížce. Druhá modifikace je stabilní nad teplotou 417 °C a kobalt v ní zaujímá uspořádání atomů v plošně centrované kubické mřížce. Přeměna mezi modifikacemi je malá, což má vliv na fyzikální vlastnosti kovu. V kompaktním stavu je kobalt vůči vzduchu i vodě stabilní. V jemně rozptýleném stavu je kobalt stejně jako železo pyroforický (je samozápalný na vzduchu). Ve zředěných kyselinách, jako je kyselina chlorovodíková, kyselina sírová a kyselina dusičná, se rozpouští, ale velmi neochotně a pomalu. V koncentrované kyselině dusičné se kobalt, stejně jako železo pouze pasivuje.

Při zahřívání shoří kobalt na vzduchu na oxid kobaltnato-kobaltitý Co₃O₄. Při zahřívání na vzduchu nad 900 °C shoří kobalt na oxid kobaltnatý CoO. Ten vzniká i při působení vodní páry na kov zahřátý do červeného žáru. Za normální teploty je kobalt málo reaktivní, ale za vyšších teplot se často za vzniku plamene slučuje s mnoha prvky. Neslučuje se však s dusíkem a vodíkem.

Oproti příbuznému niklu je zastoupení kobaltu na Zemi i ve vesmíru výrazně nižší. V zemské kůře činí průměrný obsah kobaltu kolem 25 mg/kg, čímž se zařazuje na 30. místo ve výskytu prvků na zemi. Jeho procentuální obsah odpovídá 29 ppm (parts per milion = počet částic na 1 milion částic). V mořské vodě se jeho koncentrace pohybuje na úrovni 0,27 mikrogramu v jednom litru. Předpokládá se, že ve vesmíru připadá na jeden atom kobaltu přibližně 15 milionů atomů vodíku. V přírodě nejsou známa naleziště rud s převažujícím množstvím kobaltu. Ten vždy pouze doprovází niklové rudy a nalezneme jej i jako doprovodný prvek v sulfidických rudách mědi nebo olova. Nejdůležitější nerosty kobaltu jsou smaltin CoAs₃, linnéit Co₃S₄ a kobaltin CoAsS. V ryzím stavu je možné nalézt kobalt v množství 0,5 - 2,5 % v železných meteoritech.

Největším zásoby rud s významným podílem kobaltu jsou v Rusku, Číně, Austrálii, Demokratické republice Kongo a Zambii. Například roku 2005 se vytěžilo 22 000 tun kobaltových rud.

Základ pro výrobu kobaltu tvoří tzv. míšně, které se získávají při hutnickém zpracování rud niklu, mědi a olova obsahujících arsen, kde je kobalt přítomen zejména jako arsenid. Z míšně se vyráběly oxidy kobaltu, které se používaly při výrobě kobaltových barev a nemusely být v příliš čistém stavu. Dnes se však vyrábí zejména kovový kobalt. Příprava čistého kobaltu je velmi náročná, protože největší problém činí odstranit nikl, který tvoří podstatnou část kobaltových rud. Nejčastěji se postupuje tak, že se rudy kobaltu nebo míšně pražením převedou na směs oxidů a arseničnanů, která se podle červeného zbarvení nazývá safor nebo cafra. Tato směs se rozpustí v kyselině chlorovodíkové a sulfanem se srazí měď, olovo, bismut a další těžké kovy. Po oxidaci chlorem se srazí arsen a železo uhličitanem vápenatým jako hydroxid železitý a arseničnan vápenatý. Pak se přidá chlorové vápno v takovém množství, aby se srazil jen kobalt, který se sráží přednostně před niklem. Díky toho zůstane nikl přítomen v roztoku a kobalt, který je nyní přítomen v podobě svého oxidu se může od stop niklu ještě mnohokrát přečistit. Nakonec se oxid kobaltnato-kobaltičitý redukuje uhlím nebo koksem a získá se tak kovový kobalt.

Cena kobaltu je díky jeho poměrně nízkému výskytu i obtížnosti výroby dosti vysoká a v některých obdobích dosahuje burzovní cena kobaltu úrovně stříbra. Proto je především v metalurgii využíván pouze v případech, kdy se nedá nahradit některým levnějším kovem a do slitin je legován obvykle jen v relativně nízkém množství.