Cobalt
Cobalt ist ein dem Eisen und dem Nickel ähnliches Schwermetall, das zu den Elementen der 8. Nebengruppe gehört. Es ist ein erst bei höheren Temperaturen reaktives, glänzendes, hartes Metall, das in seinen Verbindungen überwiegend in den Oxidationsstufen II und III vorliegt. Das Metall, das aus Co3O4 durch Reduktion mit Aluminium gewonnen werden kann, dient zur Herstellung korrosionsbeständiger Legierungen und Schneidwerkzeuge. Cobalt ist ein für den Menschen essenzielles Spurenelement. Es ist im Vitamin B 12 enthalten.
Eigenschaften des Elements
| Einordnung in das Periodensystem der Elemente und Eigenschaften | Atombau |
| Ordnungszahl: 27 | 27 Protonen 27 Elektronen |
| 4. Periode | 4 besetzte Elektronenschalen |
| VIII. Nebengruppe | 9 Außenelektronen |
| Elektronenkonfiguration im Grundzustand | Ar 4s23d7 |
| Elektronegativität | 1,8 |
| Ionisierungsenergie in eV | 7,86 |
| häufigste Oxidationszahlen | III, II |
| Atommasse des Elements in u | 58,93 |
| Atomradius in 10- 1 0m | 1,253 |
| Ionenradius in 10- 1 0m | 0,82 (+2); 0,64 (+3) |
| Aggregatzustand im Normalzustand | fest |
Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur
Dichte in  bei 25 °C | 8,90 |
| Härte nach Mohs und Brinell | 5,5; 129,1 · 107 |
Schallgeschwindigkeit in  | 4720 |
| Schmelztemperatur in °C | 1490 |
spezifische Schmelzwärme in  | 276,6 |
| Siedetemperatur in °C | 2900 |
| spezifische Verdampfungswärme in | 6503 |
Standardentropie S0 in  | 30 |
Wärmeleitfähigkeit in  bei 27 °C | 100 |
spezifische Wärmekapazität in  | 0,421 |
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3  | |
spez. elektrischer Widerstand in  | 0,062 4 |
| Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe) | 0,003 7 |
Cobalt
Isotope des Elements
Cobalt ist ein anisotopes Element, es kommt in der Natur nur in der Form des Isoptopes mit der Massenzahl 59 vor. Daneben sind 25 weitere künstliche radioaktive Isotope bekannt.
| Ordnungszahl Z | Massenzahl A | Atommasse in u | Häufigkeit in % |
| 27 | 59 | 58,933 189 | 100% |
Energieniveauschema
Weitere Eigenschaften
Cobalt, ein stahlgraues, glänzendes, sprödes, hartes und außerordentlich zähes und schwer zu bearbeitendes Schwermetall, zeigt bei Normaltemperatur ferromagnetische Eigenschaften. Es ist jedoch weniger magnetisch als Eisen (Cobalt gehört in die sog. Eisengruppe). Cobalt besitzt eine mittlere Schmelz- und Siedetemperatur. In Verbindungen bildet es fast alle Oxidationsstufen von I bis V, wobei die Stufe II in einfachen Verbindungen und die Stufe III in komplexen Verbindungen jeweils die Beständigste ist. Aufgrund seines relativ unedlen Charakters und der Ähnlichkeit im chemischen Verhalten zu Nickel und Eisen tritt es wie diese in seinen Verbindungen meist zwei- und dreiwertig auf. Cobalt wird von Wasser und feuchter Luft nicht angegriffen, in verdünnter Salzsäure und Schwefelsäure nur langsam. In konzentrierter Salpetersäure wird es durch Bildung einer Oxidschicht passiviert. In wässrigen Lösungen liegen stets Hexaaquakomplexe des Co(II) und Co(III) vor.
Entdeckung
Im Mittelalter wurden im Erzgebirge Cobalterze gefunden, in denen wegen ihres silbrigen Glanzes Silber vermutet wurde. Das stellte sich als Trugschluss heraus und man nannte dieses Metall Kobolt (bedeutet so viel wie täuschendes Erz). Die Entdeckung des Metalls gelang im Jahre 1735 durch den schwedischen Chemiker GEORG BRANDT (1694 - 1768) in Stockholm, Schweden. 1780 isolierte der schwedische Chemiker TORNBERN OLOF BERGMAN Cobalt erstmals und war damit in der Lage, die Eigenschaften des Metalls zu beschreiben. Reines Cobalt erhielten erst Anfang des 19. Jh. J.J. BERZELIUS, L.J. THÉNARD und J.L. PROUST.
Vorkommen/Herstellung
Cobalt gehört zu den relativ häufigen Elementen der Erde und steht in Bezug auf die Häufigkeit an Stelle 29. Das Metall tritt, abgesehen von Meteoriten, nie gediegen, sondern primär in Verbindung mit Arsen oder Schwefel in Form von Mineralien auf und ist Nebenbestandteil in vielen Eisen-, Nickel- und Kupfererzen. Wichtige Cobaltminerale sind u.a. Speiskobalt [(Co,Ni)As3] und Kobaltglanz (CoAsS). In geringen Mengen ist Cobalt weit verbreitet, jedoch gibt es nur wenige größere Lagerstätten. Die wichtigsten Lagerstätten befinden sich in Kongo, USA, Kuba, Neukaledonien, Australien, Kanada, Finnland, Marokko etc. Als Spurenelement findet sich Cobalt in den meisten Böden und Pflanzen wieder. Bei der technischen Gewinnung von Cobalt wird überwiegend auf Kupfer-, Nickel-, Cobalt- und Eisenerze zurückgegriffen. Der Cobalt-Gehalt in den Erzen liegt meist unter 0,5 %, d.h., bei der technischen Gewinnung werden die Erze nach Anreicherung durch Flotation einem Röstprozess unterworfen, wobei ein Großteil des Eisens als Silicat mit der Schlacke aus dem Ofen abfließt. Man erhält einen Rohstein oder Speise, in dem die Metalle in Form von Sulfiden und Arseniden vorliegen. In weiteren Schritten werden die Metalloxide in Säure gelöst und anschließend durch fraktionierte Fällung getrennt. Danach kommt es zur Reduktion des Cobaltoxids durch Koks.
Verwendung
Das meiste Cobalt wird produziert, um korrosionsbeständige Legierungen, Hartmetalle, Schneidemetalle sowie für Legierungen für Dauermagnete herzustellen (Widia, Superalloys, Invar). Aufgrund der Farbvielfalt der Verbindungen von Cobalt finden diese auch Anwendung in der Glasindustrie. Cobalt dient zur Herstellung korrosionsbeständiger Legierungen.
Wichtige Verbindungen
Oxide (CoO, Co3O4), Sulfide (CoS2 und Co3S4) und Halogenide (CoF3 sowie CoX2). Die Vielzahl anorganischer Komplexverbindungen wird hier nicht behandelt.
Bau
Die Alpha-Modifikation des Cobalt kristallisiert in einem hexagonalen Metallgitter.
