Es un metal descubierto entre los años 1730 y 1735, goza de ser el primer metal descubierto después de la prehistoria y es muy utilizado hoy en día para elaborar metales de alta resistencia para turbinas de aviones y turbinas de gas. Se empela junto al níquel y el hierro para elaborar aleaciones de gran importancia industrial.
¿Qué es?
Es un metal que podemos encontrar identificado con el numero atómico 27 en la tabla periódica y con el símbolo Co. Se encuentra en el grupo 9. Es un metal muy duro, resistente a la oxidación y conduce muy bien el calor y la electricidad.
Características del cobalto
Entre las características básicas del cobalto podemos mencionar las siguientes:
- Es un metal ferromagnético.
- Es de color blanco azulado.
- Su temperatura de Curie es de 1388 K.
- Suele encontrarse junto al níquel y ambos forman parte de los meteoritos de hierro
- Es necesario para los mamíferos.
- Es utilizado en superaleaciones de alto rendimiento.
- Es un metal de aleación, se agrega a otros para mejorar sus propiedades.
- Es muy duro y resistente al desgaste.
- El cobalto no se mezcla con la plata ni con el mercurio.
- El cobalto es más escaso que el hierro y el níquel y es más caro.
- Es un elemento químico monoisotópico.
- Tiene poca resistencia química, pero es más estable que el hierro, ya que puede mantenerse en el aire y en el agua, siempre que no se encuentre con sustancias corrosivas.
- Sus estados de oxidación son bajos, siendo los más frecuentes: +2, +3 y +1.
Propiedades físicas y químicas del cobalto
Serie química: Metales de transición.
Grupo, período, bloque: 9, 4, d.
Masa atómica: 58,933200 u.
Configuración electrónica: [Ar]3d74s2.
Dureza Mohs: 4,0.
Electrones por nivel: 2, 8, 15, 2.
Radio medio: 135 pm.
Electronegatividad: 1.88 (escala de Pauling).
Calor específico: 420 J/(K·kg)
Conductividad térmica: 100 W/(K·m)
Densidad: 8900 kg/m3.
Entalpía de fusión: 16,19 kJ/mol.
Entalpía de vaporización: 376,5 kJ/mol.
Presión de vapor: 175 Pa a 1768 K.
Punto de ebullición: 2927 ℃.
Punto de fusión: 1495 ℃.
Etimología
El nombre del cobalto proviene del alemán “Kobald” que significa duende. Esto proviene de las creencias de los mineros alemanes sobre un duende kobold que sustituía la plata y otros metales preciosos como el cobre por esta sustancia tóxica que, además, degradaba los metales que se deseaban extraer. La fundición de las menas de cobre o níquel que contenían cobalto no eran fructíferas y daban lugar al óxido de cobalto y al óxido arsénico, esta última sustancia era muy volátil y tóxica.
A su vez también proviene del griego “cobalos” nombre de una mina griega.
Historia y descubrimiento
Los compuestos de cobalto fueron conocidos por la humanidad desde hace mucho tiempo, eran empleados para lograr un azul intenso para tintar esmaltes, cerámicas y vidrio. El cobalto ha sido detectado en joyas persas y esculturas egipcias que datan de hace 3000 años antes de Cristo. En las ruinas de Pompeya, en cerámicas de la dinastía Tang y de la dinastía Ming también se encontró este metal.
Fue utilizado desde la Edad de Bronce y prueba de ello es el lingote de cristal azul encontrado en el naufragio Uluburun, este lingote data del siglo XIV a.C. Los egipcios coloreaban de azul los cristales con cobre, hierro o cobalto, aunque se desconoce cómo obtenían los compuestos de cobalto necesarios.
El cobalto fue descubierto por el químico George Brandt, aunque se desconoce la fecha, algunas fuentes aseguran que fue entre 1730 y 1737. El cobalto se diferenció rápidamente de los metales tradicionales y del bismuto, ganándose la clasificación de “semi-metal”.
Brandt logró demostrar que el color azul del vidrio se debía al cobalto y no al bismuto y fue así como el cobalto fue el primer metal descubierto desde la prehistoria, pues todos los metales ya conocidos como el hierro, plata, cobre, oro, mercurio, zinc, estaño, plomo y bismuto no contaban con un descubridor registrado.
Producción mundial
El principal productor de cobalto para el año 2005 fueron los depósitos de cobre ubicados en la provincia de Katanga en la República Democrática del Congo, este yacimiento cubrió el 40% de la demanda mundial. La situación inestable en el Congo suele influir en el precio del cobalto en el mercado.
Obtención
Existen muchos métodos para obtener el cobalto separándolo del níquel y del cobre y dependerán de la concentración de cobalto y la composición del mineral que lo contiene. Una de las etapas de separación suele ser la flotación por espuma, se emplean tensioactivos que se unen a cada componente del mineral para enriquecer la mena de cobalto.
Luego se realiza un tostado que convierte la mena en sulfato de cobalto y el cobre y el hierro se oxidan. Mediante la lixiviación con agua se extrae el sulfato y algunos arseniatos.
Los residuos son lixiviados con ácido sulfúrico y se obtiene sulfato de cobre. El cobalto es lixiviado también de la escoria proveniente de la fundición del cobre.
Todos los productos de cobalto obtenidos con los procesos anteriores son transformados en oxido de cobalto (Co3O4) y posteriormente se reducen con un proceso de reducción con carbono en un alto horno o mediante aluminotermia.
Aplicaciones
Se emplea en súper-aleaciones para las turbinas de gas empleadas en la aviación, para elaborar aleaciones resistentes a la corrosión, carburos cementados, aceros rápidos y herramientas de corte para fabricar fresadoras y herramientas de diamante.
Es utilizado en la catálisis del petróleo y la industria química, como secante para barnices, tintas y pinturas, para recubrir esmaltes vitrificados, como pigmento azul y verde, para electrodos de baterías, para imanes como el fernico, cunico, cunife y alnico, para cintas magnéticas y para los cables de acero de los neumáticos.
En el caso del Co-60 tenemos que se emplea como una fuente de radiación gamma para tratamientos de radioterapia, para esterilizar alimentos por medio de la pasteurización fría y para realizar radiografías a los metales para el control de calidad.
Compuestos
El cobalto presenta diferentes estados de oxidación, por lo que podemos encontrarnos con una gran variedad de compuestos.
Isótopos
Se conocen 22 isótopos del cobalto, siendo los más estables el Co-57, Co-56 y el Co-60, con periodos de semidesintegración de 271,79 días, 70,86 días y 5,2714 años, respectivamente. Los demás isótopos radiactivos suelen tener periodos de semidesintegración menores a 18 horas y algunos menores a 1 segundo.
El cobalto también cuenta con cuatro metaestados, con periodos de semidesintegración menores a un cuarto de hora.
El cobalto-60 es utilizado en radioterapia para sustituir el radio porque es más barato y porque el radio se descompone en radón, un gas radiactivo que es difícil de controlar para evitar la contaminación radiactiva.
El Co-60 presenta ciertos problemas también, porque se descompone en un polvo fino muy radiactivo. Cada fuente de Co-60 tiene una vida de 5 años, pero pasado ese tiempo sigue siendo radiactiva, por esta razón no se emplean mucho en occidente.
Beneficios para el organismo
El cobalto es necesario para todos los animales, es una parte importante de la cobalamina o vitamina B12, una deficiencia puede provocar anemia, aunque la anemia provocada por deficiencia de cobalto es rara, pues siempre estamos consumiendo trazas de este elemento en nuestros alimentos.
Precauciones
El cobalto metálico en polvo fino es muy inflamable y los compuestos de cobalto suelen ser tóxicos, por lo que deben manejarse con cuidado.
En el caso del Co-60 tenemos que es radiactivo y si nos exponemos a él puede provocarnos cáncer. Si lo ingerimos, se acumulará en nuestros tejidos y se eliminará con lentitud.
En el caso de una guerra nuclear, los neutrones emitidos convierten el hierro en Co-60, lo que multiplica los efectos de la radiación aun después de la explosión de las bombas y prolonga el efecto de la contaminación. Este mecanismo es utilizado por las bombas sucias o dirty bomb.
Si no existe una guerra nuclear o un bombardeo, el riesgo lo representa el inadecuado mantenimiento y manipulación de las unidades de radioterapia.
El cobalto es abundante en el planeta y en altas concentraciones puede tener graves consecuencias. Quienes trabajan con cobalto pueden estar en riesgo de presentar intoxicaciones y con ello, problemas cutáneos, respiratorios, estomacales y cardiovasculares.
El cobalto radiactivo no solo provoca cáncer, sino también reducción de los glóbulos blancos, debilitamiento del sistema inmunológico, quemaduras en la piel, perdida de pelo en la zona expuesta e infertilidad.