27  Co
Kobalt 


Voorkomen
Wingebieden
Naam
Ontdekking
Bereiding vroeger
Bereiding nu
Toepassingen en toelichting
Verdere toepassingen

 

 

 

VOORKOMEN

0,0025 % van de aardkost (tot 16 km diepte) bestaat uit kobalt; het is het 30e element in rangorde van voorkomen.

Men treft het aan in een groot aantal mineralen. De belangrijkste zijn:

carrolliet Cu(Co,Ni)2S­4
erythrien of kobaltbloed  Co3(A­sO4)2.8H­2O
heterogeniet CoO(OH)
kobalt­iet of kobaltglans CoAsS
l­innaeÔet of kobaltkies Co3S4
saffloriet (Co,Fe)A­s2
sfero­ko­balt­ien CoCO3
skutte­ru­diet of smaltien CoAs2-3 .

 

 

 

 

 

 

 

Ook wordt kobalt gevonden (tot ruim 2 %) in man­gaanknollen - zowel in de aarde als op de zeebo­dem -, in nikkelertsen zoals kobaltnik­kelkies of siegeniet {(Co,Ni)3S4} en in koperertsen zoals carro­liet {(Cu,Co)2S4}.

 

Men neemt aan dat in het binnenste van de aarde het kobalt­gehalte veel hoger is dan in de buitenste 16 km, vanwege het feit dat het kobaltgehalte in materiaal afkomstig van meteorieten veel hoger ligt (0,5 - 2,5 %) dan het gehalte in de aardkorst.

WINGEBIEDEN

De belangrijkste wingebieden liggen in de Democratische Republiek Congo (Katanga), Zambia, de Verenigde Staten van Amerika, Cuba, Nieuw CaledoniŽ, AustraliŽ, Canada (Ontario), Rusland (Kau­kasus), Finland, Zweden, Noorwegen, Ma­rokko, Burma, Zimbab­we, IndonesiŽ en Japan.

NAAM

De naam is afgeleid van de naam voor de Oudger­maanse berggees­ten, de Kobolden. Het winnen van metaal uit kobaltertsen, die er net zo uitzagen als koper- of zilver­ertsen, bleek vanwege de primitieve winningsmethode niet mogelijk. De bergbewo­ners en mijnbouwers dachten dat dit te wijten was aan de tegen­werking van de boze (berg)­geesten. Later verbasterde de naam tot kobalt en werd gelatini­seerd tot cobalt­um.

ONTDEKKING

Kobalt werd in 1735 ontdekt door G. Brandt in bismutmi­ne­ra­len. In 1780 werd het als metaal geÔsoleerd door T. O. Bergman

Kobaltverbindingen werden overigens reeds in de Oudheid ge­bruikt door de Egyptenaren, Grieken en Romeinen om glas blauw te kleuren. In PerziŽ is een halssnoer met blauwe glaskralen gevonden uit 2250 v. Chr. 

De Chinezen gebruikten kobaltver­bin­dingen voor het kleuren van hun – beroemde – porselein, o.a. uit de Tang en Ming-dynastie.

BEREIDING VROEGER

Kobalt werd bereid door ertsen waarin kobaltverbin­dingen voorkwa­men, te reduceren met houtskool.

BEREIDING NU

Kobalt wordt bereid uit ertsen die behalve kobalt ook andere metalen, zoals nikkel, koper, ijzer  en zilver bevatten. Het merendeel wordt gewonnen als ‘bijproduct’ bij de productie van nikkel. Er zijn verscheidene productieprocessen, bijvoorbeeld:

Na roosten en een behandeling met soda en salpeterzuur, verkrijgt men oxides, waaruit door reductie een legering van de aanwezige metalen ontstaat. Bij behandeling van de legering met 20 % zwavelzuur lossen ijzer en kobalt op. Eventueel aanwezig koper kan door elektrolyse verwijderd worden. Vervolgen wordt met natriumchloraat (NaClO3) en natriumcarbonaat (Na­2CO3) eerst het ijzer verwijderd, waarna het kobalt door toevoegen van chloorkalk wordt neergeslagen als hydroxide, dat met cokes wordt gereduceerd tot het metaal.

 

Ook wordt kobalt bereid door elektro­lyse van uitgeloogde ertsen of door oplossen van kobaltverbindingen in ammoniak (NH3), gevolgd door reductie met waterstof.

 

De wereldproductie bedraagt ongeveer 27.000 ton per jaar, waarvan ca. 15 % door hergebruik. 

TOEPASSINGEN EN TOELICHTING

Gammabestralingsbron

(Oude naam: kobaltbom of kobaltkanon). Het isotoop 60Co is een krachtige gammastraler (tĹ = 5,3 jaar). Het is veel goedko­per dan radium, veroorzaakt minder ernstige bescha­di­gingen van de huid en heeft weinig schade­lijke bijwerkingen.

60Co wordt kunstmatig gemaakt (in een cyclotron) volgens de reactie:

 

 59Co + 1n  →  60Co

 

 

Het wordt gebruikt voor de behandeling van kwaadaardige gezwellen, de sterilisatie van instrumenten, de conserve­ring van voedsel en als merk­stof in de biologie, de indus­trie en de chemie.

Ook wordt het gebruikt als tracer, bij onder­zoek van leveraandoenin­gen.

 

57Co wordt gebruikt als zwakke gammabron en als tracer (gebonden aan vitamine B-12) voor de Schilling-test (on­der­zoek naar vitamine B-12 resorptie). Bloedarmoede kan worden bestreden met vitamine B-12, de enige biologiche verbinding die kobalt bevat.

 

Veiligheidsscheermes

Vanwege de grote slijtvast­heid (hard) en hoge corrosiebe­sten­digheid wordt kobalt­staal (40-60 % kobalt, met chroom, wolfraam, koolstof) of stelliet (50 - 60 % kobalt, 30 - 40 % chroom, 8 - 20 % wolfraam) gebruikt voor het vervaardigen van scheermes­jes.

 

Permanente magneet

Een aantal kobaltlegeringen hebben zeer goede magneti­sche eigenschap­pen. Zo is een magneet gemaakt van de legering Alnico (een legering met 5 - 40 % kobalt met aluminium en nikkel) 25 maal krachtiger dan een gewone staalmagneet.

Ook Co5Sm heeft onge­wone magnetische eigen­schap­pen, evenals alle verbin­dingen Co5Z, Co7Z2, Co17Z2 (waarin Z een zeldzaam aardmetaal voorstelt). Ze worden bereid door de oxiden te reduceren met calcium, bijv.:

          3 Sm2O3   + 10 Co3O4  + 49 Ca  →   6 Co5Sm   +  49 CaO        

          

 

Katalysator uitlaatgas

Kobaltoxide (Co3O4) wordt toegepast als katalysator in de uitlaat van auto's voor de volledige verbran­ding van koolstofmonooxide:

 

          2 NO + 2 CO → N2  + 2 CO2

                                                

Kobaltmolybdeensulfide (op aluminiumoxide als drager) katalyseert de reactie: 

 

         CO + H2O  → CO2 + H2

 

Pigment

Kobaltblauw (kobaltaluminaat, CoAl2O4) - eveneens bekend onder andere namen, bijvoorbeeld Thťnard's blauw - wordt gebruikt als pigmentstof voor de blauwkleu­ring van email, porselein, glas en verf en voor de blauwdruk in bankbiljetten.

Rond het begin van de achtste eeuw werd het in China gebruikt voor het kleuren van porselein. Het kan op verschillende manie­ren worden bereid, onder andere door kobaltoxide te verhitten met aluin {KAl(SO4)2.12H2O}:

 

         CoO + Al2O3  → CoAl2O4

 

Het is een helder blauwe verf­stof, zeer lichtvast en goed bestand tegen hoge tempe­ratu­ren en tegen aantasting door zuren en basen. Het bekende ‘Delfts blauw’ bevat kobaltverbindingen als pigment. 

Diverse kobaltzouten worden gebruikt voor het blauw­kleuren van aardewerk, porselein of als pigment in verf en in de kleurenfotografie, zoals:

CoSnO3, een hemelsblauw pigment voor de aquarel- en keramiekschilder­kunst, Co3O4, CoSiO3, Co3(PO4)2.8H2O, CoSO4 en kobaltviolet {Co3(PO4)2/Mg3(­PO4)2}. Kobaltviolet wordt gebruikt voor het kleuren van kunstleer. Kobaltoxide wordt in kleine hoeveelheden gebruikt om de gele ijzertint te neutraliseren; bij grotere hoeveelheden dient het als blauw pigment.

Als groen, resp. karmijnrood pigment in glas, email, porselein en verf worden kobaltgroen of Rinnemansgroen (een 'vaste oplossing' van kobalt(II)oxide en zinkoxide) en kobaltsulfaat (CoSO4) gebruikt. Als geel pigment voor aquarel- en olieverf, glas, porselein en rubber wordt kaliumhexanitrokobaltaat(III), {K3[Co(NO2)6].1,5H2O, kobaltgeel} gebruikt.

 

Weerprofeet

Een aantal kobalt(II)zouten, bijvoorbeeld kobalt(II)chloride, is met kristalwater roze tot rood gekleurd; zonder kristalwater zijn ze blauw. Het hydratatie­proces is reversibel en de kleur van het zout zal dus afhanke­lijk zijn van de luchtvochtig­heid van de omge­ving. De weerprofeet is dus bij mooi weer blauw en bij vochtig weer roze.

Het gebruik van kobaltchloride als indicator bij het droogmiddel silicagel berust op dezelfde werking.  

VERDERE TOEPASSINGEN

Toepassingen als niet-ontleedbare stof (element) of als legering: 

beitelpunt in boorwerktuigen (stelliet: 50 - 60 % Co, 30 - 40 % Cr, 8 - 20 % W)

beschermlaag voor metalen

bot- en tandprothese (64 % Co, 30 % Cr, 5 % Mo)

cassette- en videobanden 

chirurgische instrumenten (stelliet)

elektrische weerstandsdraad (Co, Fe, Cr, Al)

jet(straalvliegtuig)-, scheeps-, racemotor, gasturbine (stelliet)

katalytische hydrogenering (fijn verdeeld)

reactoren in de chemische industrie (stelliet)

slijpschijven voor diamanten

snijwerktuigen, die bij gebruik zeer warm worden, zoals kettingzagen (staal met 10 % Co)

veer van zak- en armbandhorloge (40 % Co + Cr, Ni, Mo, Mn, C, B)

 

Toepassingen als ontleedbare stof (verbinding):

autobanden (kobalt verbetert de hechting tussen rubber en staal in radiaalbanden) Co-verb.,
 bijv. –chloride en –stearaat.
batterijen LiCoO2
cassette- en videobanden Co-oxiden 
droogmiddel          voor kunstharsen en verf Co-naftenaat
                          voor verf  Co-stearaat, -oleaat, -linoleaat
droogmiddelindicator; blauw → roze CoCl2
foto­grafie, bruinkleuring (indirect groenkleuring) CoCl2
gasmaskerabsorbens voor NH3 en gifgassen CoCl2
haarverf  Co(NO3)2
inkt voor geheimschrift CoCl2
katalysator bij bereiding alkanolen en alkanalen Co3O4
katalysator bij ontzwaveling (COMOX) Co3O4 + MoO3
katalysator bij polymerisatie, PET en div. vezels div. Co-verb. 
onzichtbare inkt CoCl2
oplaadbare batterijen (ter verbetering elektrochemische eigenschappen) Co(OH)2
  LiCoO2  
pigment voor drukinkt CoC2O4
pigment voor glas, keramiek en porselein CoCl2 
  CoCO3
pigment voor papier Co2(SO4)3
schuimvormer/stabilisator voor bier CoCl2
toner in de kleurenfotografie Co3O4
veevoederadditief (voor vitamine B-12 produc­tie)  CoCl2 
CoSO4 
verfdroger of siccatiefCo(CH3COO)2
zonnecollectoren Co3O4