Cobalt

• Symbol: Co
• Ordungszahl: 27

8. Nebengruppe (Eisengruppe)

Namensbedeutung

Kobold; mittelalterliche Bergleute hielten die damals nicht verhüttbaren Erze für von Geistern verzaubert. (engl.: cobalt)

Entdeckung

Kobalt war in der Sprache der mittelalterlichen Bergleute ein Sammelbegriff für die metallischen Anteile von Erzen, aus denen sich die damals bekannten Metall − wie zum Beispiel Eisen, Gold, Silber, Kupfer, Zinn und Blei − gewinnen ließen. Im 14. Jahrhundert wurde der Begriff für Erze verwendet, mit denen man Glas blaufärben konnte. So wurden ‚Kobalte‘ − in diesem Falle ein Cobaltkaliumsilicat − zur Herstellung wertvoller blauer Gläser (Smalte) benutzt, ohne daß man ihre tatsächliche Zusammensetzung kannte. Um 1660 entstanden im Erzgebirge Manufakturen, die auf die Herstellung dieser Gläser spezialisiert waren. Erst der schwedische Chemiker Georg Brandt entdeckte 1735 in Bismuterzen das Metall. Aber erst seit Anfang des 20. Jahrhunderts hat auch das Metall selbst technische Bedeutung, zum Beispiel in Legierungen Chrom und Wolfram, die sich durch große Härte auszeichnen.

Vorkommen

Der Anteil von Cobalt am Aufbau der Erdkruste wird mit 0,02 Gewichtsprozent angegeben. In der Natur kommt Cobalt nicht gediegen vor. Es ist meist mit anderen Erzen vergesellschaftet, und zwar mit denen von Nickel und Kupfer. In geringen Konzentration ist es praktisch allgemein verbreitet. Die bekanntesten Cobalt-Mineralien sind: Carrollit, Cobaltnickelkies (Linneit), Glanzcobalt (Cobaltit) und Speiscobalt (Smaltit). Der größte Förderstaat von Cobalt ist heute Zaire, an zweiter Stelle steht Kuba. Andere abbauwürdige Vorkommen befinden sich in den Vereinigten Staaten, Kanada, Sambia, Neuseeland und Australien.

Eigenschaften

Cobalt ist ein sprödes, hartes, silbrig-blaues Metall, das hexagonale oder kubisch-flächenzentrierte Gitterstruktur aufweist. Die Mohs’sche Härte des Metalls beträgt 5,5. An Luft und im Wasser ist es sehr beständig. Von oxidierenden Säuren wird Cobalt sehr schnell und von nichtoxidierenden langsam zersetzt. Mit anderen Metallen bildet es sehr harte Legierungen. Die beständigsten Oxidationsstufe ist +2 und +3. Daneben kommen auch +5, +4, +1 vor, die aber wesentlich seltener sind. Wichtige Cobalt-Verbindungen sind: Cobalt(II)-chlorid, Cobalt(II)-oxid, Cobalt(III)-oxid und Cobalt(II)-hydroxid. Cobalt hat die ausgeprägte Fähigkeit zur Komplexbildung; so ist es das Zentralion im Vitamin B12. Cobaltkomplexe zeigen intensive Färbungen von hellrot bis tiefblau.

Biologische Bedeutung

Für einige Organismen ist Cobalt essentiell. So ist es auch für den Menschen lebensnotwendig, der es über die Nahrung größtenteils in Form von Vitamin B12 aufnimmt. Cobaltmangel führt zu Blutarmut. Der Tagesbedarf liegt unter 0,3 Milligramm. Im Körper eines Erwachsenen mit einem Durchschnittsgewicht von 70 kg liegt bei 2 mg. Eine toxische Wirkung setzt bei einer Tagesdosis über 30 mg ein. Cobaltstaub ist im Tierversuch krebserzeugend. Eine längere Exposition am Arbeitsplatz kann zu einer Sensibilisierung führen. Deshalb wurde in Deutschland für die Cobaltmetallherstellung ein TRK-Wert von 0,5 mg/m³ festgelegt.

Isotope

Cobalt hat nur ein stabiles Isotop, das die Massenzahl 59 hat. Von den 11 Radionukliden hat Co-60 mit einer Halbwertszeit von 5,3 Jahren die längste Zerfallrate. Co-53 ist dagegen schon nach einigen Millisekunden zerfallen. Cobalt-60 hat ein recht breites Anwendungsfeld in der Nuklearmedizin, in der Diagnostik, in der Kerntechnik und bei der Konservierung von Lebensmitteln und Gewürzen. In den 50er Jahren wurde erstmals eine Wasserstoffbombe mit Cobalt-59-Ummantelung getestet. Nach der Detonation entsteht durch Neutroneneinfang das radioaktive Cobalt-60. Durch seine intensive Gamma-Strahlung wird die Vernichtungskraft derartiger Waffen noch verstärkt.

Verwendung

Da Cobalt nicht nur in terrestrischen Lagerstätten zu finden ist, sondern auch in Manganknollen am Tiefseeboden, können die abbauwürdigen Vorkommen nur schwer geschätzt werden. Gegenwärtig wird eine Menge zwischen 20.000 und 40.000 Tonnen gewonnen, die im wesentlichen als Nebenprodukt der Kupferverhüttung anfällt. Neben der schon traditionellen Verwendung zur Blaufärbung von Gläsern hat Cobalt heute vor allem als Legierungsbestandteil eine große Bedeutung. Cobalt wird zur Herstellung von äußerst temperaturbeständigen oder magnetischen Stählen eingesetzt. Außerdem wird es in Keramiken und Katalysatoren verarbeitet.

Elementdaten

• Cobalt (OZ: 27)
• 8. Nebengruppe
• Eisengruppe

Normalzustand

• Feststoff – Metall, spröde, hart, silbrig-blau, hexagonal od. kubisch-flächenzentr.

• CAS-Nummer: 7440-48-4
• Kernladungszahl: 27
• rel. Atommasse: 58,9332
• Kernladung: 3,90

Radien

• Atomradius: 125,3 pm
• Ionenradius: 82 (+2) pm
• Kovalenzradius: 116 pm

• Konfiguration: [Ar] 3d7 4s²
• Oxidationszahlen: 3, 2, 0, -1
• Ionisierungseng.: 7,86
• Dichte: 8,89 g/cm³

Elektronegativität

• Pauling: 1,88
• Allred & Rochow: 1,7
• Pearson: 4,3 eV

Temperatur

• Schmelzpunkt: 1768.0 K (1495 °C)
• Siedepunkt: 3143.0 K (2870 °C)

Natürliche Isotope

• Co-59: 100%

Entdeckung

• 1737, Brandt, Schweden