|  | ||||||
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 linnaeïet 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.
De belangrijkste wingebieden liggen in de Democratische Republiek Congo (Katanga), Zambia, de Verenigde Staten van Amerika, Cuba, Nieuw Caledonië, Australië, Canada (Ontario), Rusland (Kaukasus), Finland, Zweden, Noorwegen, Marokko, Burma, Zimbabwe, Indonesië en Japan.
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.
Kobalt werd in 1735 ontdekt door G. Brandt in bismutmineralen. In 1780 werd het als metaal geïsoleerd door T. O. Bergman.
Kobaltverbindingen werden overigens reeds in de Oudheid gebruikt door de Egyptenaren, Grieken en Romeinen om glas blauw te kleuren. In Perzië 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.
Kobalt werd bereid door ertsen waarin kobaltverbindingen voorkwamen, te reduceren met houtskool.
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.
Gammabestralingsbron
(Oude naam: kobaltbom of kobaltkanon). Het isotoop 60Co is een krachtige gammastraler (t½ = 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 Thénard'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.
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 siccatief Co(CH3COO)2 zonnecollectoren Co3O4