Cobaltul

Cobaltul face parte dintre metalele care desi sunt relativ putin raspandite in natura au un rol foarte important in tehnica. Importanta cobaltului se datoreaza in primul rand valorii sale, drept component al asa-numitelor aliaje dure: aliaje metaloceramice si aliaje de turnare de tipul stelitilor, cum si aliaje cu proprietati specifice deosebite, magnetice, refractare si antiacide. Cobaltul se intalneste foarte rar in stare nativa; in majoritatea cazurilor se gaseste in natura sub forma unor combinatii chimice - mineralele: arseniuri (smaltina, skutterudit etc.), sulfuri (linneit, cobaltipirita etc.), cobaltina; efluorescente cobaltice etc. Aceste minerale se gasesc adeseori impreuna cu minereurile de argint; avand aceeasi culoare ele sunt greu de deosebit. La reducerea argintului are loc concomitent si reducerea cobaltului, astfel ca inainte nu se putea prin metode tehnice simple sa se separe aceste metale. In Evul Mediu acest fenomen era pus pe seama unor spirite supranaturale - “Kobold" - de unde si numele minereului, iar apoi si al metalului.
Cobaltul a fost obtinut pentru prima oara in 1735. Dificultatile care se ivesc la obtinerea cobaltului se datoresc faptului ca se gaseste de obicei in concentratii foarte mici in minereuri; oxidul de cobalt trebuie obtinut prin topire, urmand apoi sa se purifice, si sa se reduca oxidul pur cu carbune, hidrogen, oxid de carbon, aluminiu etc., sau sa se dizolve oxidul de cobalt in acid si sa se separe cobaltul prin electroliza. In laborator cobaltul se poatye obtine prin reducerea oxidului de cobalt sau clorurii de cobalt cu hidrogen la 250 C; prin descompunerea oxalatului in hidrogen sau prin precipitarea cobaltului din solutii apoase de saruri ale acizilor slabi cu magneziu metalic, zinc etc.
Cobaltul tehnic se obtine de obicei in cuptoare electrice, prin reducerea oxidului de cobalt cu cocs sau cu carbune de lemn, in prezenta de carbonat de calciu care se adauga pentru a lega sulful. Cobaltul obtinut prin aceasta metoda contine pana la 12% carbon. La obtinerea cobaltului prin reducerea oxidului cu aluminiu sau cu alt metal, reducatorul impurifica cobaltul.
Cobaltul metalic se mai poate obtine prin electroliza solutiilor sarurilor sale. Cele mai bune rezulatate s-au obtinut la electroliza solutiilor de clorura de cobalt in prezenta de acid fosforic si monosolfat de sodiu.Metalul obtinut prin electroliza este impurificat cu hidrogen, uneori si cu sulf.Metalul cu cea mai inalta puritate a fost obtinut prin reducerea oxizilor de cobalt cu hidrogen. In aceste conditii se obtine prin reducerea la 500C un metal de puritate 99,86%. Productia mondiala de cobalt (cu exceptia U.R.S.S), in 1938 - 39, era de 4500 t, iar in 1945 - dupa date din strainatate - 6000 t.
Proprietatile fizice Alotropia. Datorita dificultatilor care se ivesc la obtinerea cobaltului de inalta puritate si din cauza prezentei unor transformari alotropice, cunostintele despre proprietatile fizice ale acestui metal sunt contradictorii. In cazul cobaltului s-a stabilit cu precizie existenta a doua varietati, dintre care una cu structura hexagonala cu aranjament compact este stabila dupa diferiti cercetatori pana la 360 - 492 C, iar cealalta cu retea cubica centrata in spatiu este stabila peste aceste temperaturi.
Diferenta neta care exista intre diferitii cercetatori care au determinat temperaturile de transformare ale cobaltului se datoreste influentei apreciabile pe care o exercita prezenta in metal chiar a unor cantitati foarte mici de impuritati. In literatura exista de asemenea indicatii ca trecerea formei in se efectueaza la temperaturi mult mai inalte.

Sursa: www.referatele.com

SURSA 03 referate.educativ.ro

Proprietatile chimice
Activitatea chimica. Cobaltul este un metal putin activ din punct de vedere chimic. La temperatura obisnuita este stabil la actiunea apei, aerului umed, alcaliilor si acizilor organici. Cobaltul se pasiveaza in acid azotic concentrat si se dizolva in acid azotic formand Co(No3)2. Cobaltul se dizolva cu incetul in acid sulfuric si clorhidric diluati. La temperaturi inalte, cobaltul se combina cu metaloizii si oxigenul. Cobaltul fin divizat, obtinut prin reducerea oxizilor la 250C, este piroforic.
Cobaltul si hidrogenul. Capacitatea cobaltului de a absorbi hidrogen este in functie de o serie intreaga de factoriI temperatura, conditiile in care s-a obtinut metalul etc.; astfel, cobaltul redus din bromura nu absoarbe hidrogen, in timp ce metalul obtinut prin reducere din oxizi contine cantitati diferite de gaz. Cobaltul redus la 400C contine de aproximativ 100 ori volumul de hidrogen, care poate fi extras prin incalzire la 200C in vid. O oxidare repetata, micsoreaza capacitatea cobaltului de a oclude hidrogen la reducere.
Cobaltul si hidrogenul. Cobaltul metalic se oxideaza foarte putin la temperatura obisnuita, chiar in aer foarte umed; incalzit insa la 300C incepe sa se acopere cu o pelicula subtire de oxid. Reactia de oxidare a cobaltului se accelereaza apreciabil la 900C. pulberea de cobalt metalic obtinut prin reducerea oxidului de cobalt cu hidrogen la 250C, se autoaprinde in aer si arde cu o flacara stralucitoare. Pulberea de cobalt metalic, obtinut prin reducerea oxidului de cobalt cu hidrogen la 700C, nu are proprietati piroforice.
Se cunosc patru combinatii oxigenate ale cobaltului:CoO,Co2O3,Co3O4 si CoO2.
Combinatia oxigenata inferioara a cobaltului - oxidul cobaltos CoO este o pulbere cristalina nemagnetica cu structura cubica, de culoare verde-inchisa.
Reactia de oxidare a cobaltului la oxid cobaltos este insotita de degajarea unei cantitati de caldura de 57,49 kcal/mol. Oxidul cobaltos este stabil la aer, dar incalzit in incandescenta, trece in oxidul superior. Oxidul cobaltos se topeste la 1935C.
Oxidul cobaltos poate fi obtinut prin reducerea oxidului cobaltic la temperaturi mici ( pana la 350C) in hidrogen sau prin incalzire in reductori slabi, de exemplu, amoniac gazos. Aceasta combinatie se mai poate obtine prin descompunerea carbonatului de cobalt sau oxidului cobaltic rosu in atmosfera de azot sau bioxid de carbon. Densitatea oxidului cobaltos este egala cu 5,68 g/cm³ in cazul celui obtinut prin descompunerea oxizilor superiori si 6,7 g/cm³ in cazul celui obtinut prin calcinarea sulfatului de cobalt la 1250 - 1300º C. Hidrogenul reduce oxidul cobaltos la cobalt metalic, la temperaturi peste 250ºC, iar oxidul de carbon il reduce peste 450ºC.
In industrie se utilizeaza pe scara larga proprietatea oxidului cobaltos de a da solutii solide cu alti oxizi metalici, formand oxizi complecsi de obicei cu culori vii care se intrebuinteaza la emailuri; aceste solutii solide se obtin prin calcinarea oxidului cobaltos la 1100ºC cu alumina, acid stanic, oxid de crom etc. Unii dintre acesti pigmenti au devenit foarte cunoscuti, cum este, de exemplu, albastru de cobalt, care se mai numeste albastrul lui Thenard sau ultramarin. Acest pigment se obtine prin amestecarea alaunului, sulfatului de cobalt si unei mici cantitai de sulfat de zinc. Exista de asemenea si un ‘verde turcesc’ obtinut prin incalzirea unui amestec de oxid de zinc si oxid cobaltos. Se obtine, de asemenea, un pigment rosu prin incalzirea oxidului de magneziu cu oxid cobaltos sau cu carbonat de cobalt.
Preparatul tehnic comun de cobalt utilizat la obtinerea emailurilor este oxidul cobalto-cobaltic Co3O4, obtinut prin calcinarea in aer a altor oxizi sau a azotatului de cobalt. Sub acest aspect el este o pulbere aproape neagra cu nuante profunde albastre sau verzi. Oxidul cobalto-cobaltic obtinut prin incalzirea clorurii de cobalt sau a unui amestec de oxid cobaltos cu clorura de amoniu la aer sau in oxigen se obtine sub forma unor octaedri microscopici, cu luciu metalic. Incalzit peste 1200ºC, Co3O4 se descpmpune si formeaza oxidul cobaltos CoO. Incalzit puternic in flacara unui bec de hidrogen, cat si prin incalzire la 900ºC in amestec cu carbune sau negru de fum, Co3O4 trece in cobalt metalic. Densitatea acestei combinatii este egala cu 5,8 - 6,3 g/cm³, iar reactia de formare din elemente are loc cu degajarea unei cantitati de caldura de 196,5 kcal/mol.
Hidrogenul reduce oxidul cobalto-cobaltic, incepand de la 190-200C, iar reactia are loc energic inca de la 250C. Intre 500 - 700C, hidrogenul reduce mai mult decat 90% Co3O4, dar reducerea ultimilor 10% are loc incet. Reactia de reducere a oxidului Co3O4 cu hidrogen se termina in intregime si repede la 1100C.
Oxidul de carbon reduce repede oxidul cobalto-cobaltic la 900C intre 350 - 450C reactia are loc in cateva etape; la inceput se reduc oxizii, zpoi pulberea metalica descompune oxidul de carbon conform reactiei: Co + 2Co = Co + C + CO2. La aproximativ 600C, oxidul de carbon reduce oxidul cobalto-cobaltic la CoO.
Oxidul cobaltic Co2O3 se formeaza la incalzirea azotatului de cobalt la 180C. Densitatea acestei combinatii sub forma unei pulberi negre amorfe este egala cu 5,18 g/cm3; hidrogenul il reduce la 125C in oxid cobalto-cobaltic, la 200C in oxid cobaltos, iar la 250C in cobalt metalic. Oxidul cobaltic Co2O3 se decompune la 895C.
In afara acestor trei oxizi descrisi s-a mai obtinut un bioxid de cobalt CoO2, prin precipitarea solutiilor de saruri de cobalt cu hidroxid de sodiu; acest oxid este insa atat de instabil, incat la spalare se descompune partial, iar prin incalzire la 100C se descompune complet.