Cobalto

Cobalto
Ferro ← Cobalto → Níquel     27 Co                                                                                                                                                                                                                                           ↑ Co ↓ Ródio Tabela completa • Tabela estendida
Aparência
cinza metálico Lascas de cobato puro (99,9%), refinado eletroliticamente e um cubo de alta pureza (99,8%) de 1 cm3 para comparação.
Informações gerais
Nome, símbolo, número	Cobalto, Co, 27
Série química	Metal de transição
Grupo, período, bloco	9, 4, d
Densidade, dureza	8900 kg/m3, 5
Número CAS	7440-48-4
Número EINECS
Propriedade atómicas
Massa atômica	58,933195(5) u
Raio atómico (calculado)	126 pm
Raio covalente	152 pm
Raio de Van der Waals	pm
Configuração electrónica	[Ar] 3d7 4s2
Elétrons (por nível de energia)	2, 8, 15, 2 (ver imagem)
Estado(s) de oxidação	2, 3 (anfótero)
Óxido
Estrutura cristalina	hexagonal
Propriedades físicas
Estado da matéria	sólido
Ponto de fusão	1768 K
Ponto de ebulição	3200 K
Entalpia de fusão	16,06 kJ/mol
Entalpia de vaporização	377 kJ/mol
Temperatura crítica	K
Pressão crítica	Pa
Volume molar	6,67×10−6 m3/mol
Pressão de vapor	1 Pa a 1790 K
Velocidade do som	4720 m/s a 20 °C
Classe magnética	ferromagnético
Susceptibilidade magnética
Permeabilidade magnética
Temperatura de Curie	1348 K
Diversos
Eletronegatividade (Pauling)	1,88
Calor específico	J/(kg·K)
Condutividade elétrica	S/m
Condutividade térmica	100 W/(m·K)
1º Potencial de ionização	760,4 kJ/mol
2º Potencial de ionização	1648 kJ/mol
3º Potencial de ionização	3232 kJ/mol
4º Potencial de ionização	4950 kJ/mol
5º Potencial de ionização	kJ/mol
6º Potencial de ionização	kJ/mol
7º Potencial de ionização	kJ/mol
8º Potencial de ionização	kJ/mol
9º Potencial de ionização	kJ/mol
10º Potencial de ionização	kJ/mol
Isótopos mais estáveis
iso AN Meia-vida MD Ed PD MeV 56Co sintético 77,27 d ε 4,566 56Fe 57Co sintético 271,79 d ε 0,836 57Fe 58Co sintético 70,86 d ε 2,307 58Fe 59Co 100% estável com 32 neutrões 60Co sintético 5,2714 a β−, γ, γ 2,824 60Ni
Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.

O cobalto (do alemão Kobald, duende, demônio das minas) 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 (VIIIB) 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 e esterilização de alimentos.

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 meteoritos 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 cobalto possui um 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.

Aplicações

• ligas metálicas: superligas usadas em pás de turbinas a gás, turbinas 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 preto 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 fria) e radiografia industrial para o controle de qualidade de metais (detecção de fendas).

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 ).

História

O elemento foi descoberto por Georg 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 atribuído ao bismuto.

O nome do elemento é proveniente do alemão kobalt ou kobold , que significa espírito maligno ou demônio das minas, chamado assim pelos mineiros devido a sua toxicidade, e os problemas que ocasionava eram semelhantes aos do níquel, contaminando e degradando os elementos que se desejava extrair. Uma outra possível etimologia desta palavra é atribuída aos mineiros Harz e Erzgebirgechitze, que sentiram-se logrados, já que, além de não possuir o valor esperado, este metal era nocivo à saúde e à prata (metal que ocorre junto com o cobalto); segundo a lenda, acreditavam os mineiros que um duende roubava a prata, deixando o cobalto em seu lugar.

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 construída 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).

Abundância e obtenção

O metal não é encontrado em estado nativo, mas em diversos minerais, razão pela qual é extraído normalmente junto com outros produtos, especialmente como subproduto do níquel e do cobre. Os principais minérios de cobalto são a cobaltita, eritrina, cobaltocalcita e skuterudita. Os maiores produtores de cobalto são a República Popular da China, a Zâmbia, a Rússia e a Áustria.

Compostos

Devido aos vários estados de oxidação que apresenta, existem numerosos compostos de cobalto. Os óxidos CoO ( temperatura de Néel 291 K ) e Co₃O₄ ( temperatura de Néel 40 K ) sao ambos antiferromagnéticos a baixas temperaturas.

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 raios gamas com energias de 1,17 MeV e 1,33 MeV. Como fonte para unidades de cobaltoterapia possuí uns quinze centímetros de diâmetro por dois de altura (Forma de um cilindro). Tais tipos de fonte provocam a aparição de zonas de penumbra (por causa de sua extensão)nas bordas do campo de irradiação. 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.

Precauções

O cobalto metálico em pó finamente dividido é tóxico. Os compostos de cobalto geralmente devem ser manipulados com cuidado devido à ligeira toxicidade 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 rapidamente. Numa eventual guerra nuclear , a emissão de nêutrons 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 ). A Máquina do Juízo Final, do filme Dr. Strangelove, e a lista do cobalto, da série National Kid, fazem alusão a esta bomba de cobalto. Na ausência de guerra nuclear, o risco provém da inadequada manipulação ou manutenção das unidades de radioterapia.

Ver também

• Acetato de cobre (II)
• Acetato de ferro (III)
• Azol
• Acetato de cromo (II)
• Vitamina b12

Ligações externas

• Enciclopedia Libre - Cobalto
• Los Alamos National Laboratory - Cobalto
• WebElements.com - Cobalto
• EnvironmentalChemistry.com - Cobalto
• London celebra 50 años de Radioterapia con Cobalt-60 (pdf)