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Cobalto

El cobalto es un elemento químico con el símbolo Co y el número atómico 27. Al igual que el níquel, el cobalto se encuentra en la corteza terrestre solo en forma químicamente combinada, excepto por pequeños depósitos encontrados en aleaciones de Hierro meteórico natural. El elemento libre, producido por fundición reductora, es un metal duro, lustroso, gris plateado.

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Los pigmentos azules a base de cobalto ( azul cobalto ) se han utilizado desde la antigüedad para joyas y pinturas, y para impartir un tinte azul distintivo al vidrio, pero más tarde se pensó que el color se debía al bismuto metálico conocido. Los mineros habían usado durante mucho tiempo el nombre de Mineral de kobold (en alemán, mineral de duende ) para algunos de los Minerales productores de pigmento azul;

Se llamaban así porque eran pobres en metales conocidos y daban gases venenosos que contenían arsénico cuando se fundían. En 1735, se descubrió que dichos minerales eran reducibles a un nuevo metal (el primero descubierto desde la antigüedad), y esto finalmente se llamó así por el kobold.

Hoy en día, parte del cobalto se produce específicamente a partir de uno de una serie de minerales con lustre metálico, como la cobaltita (CoAsS). Sin embargo, el elemento se produce generalmente como un subproducto de la extracción de Cobre y níquel. El cinturón de cobre en la República Democrática del Congo (RDC) y Zambia produce la mayor parte de la producción mundial de cobalto.

La producción mundial en 2016 fue de 116,000 toneladas (según Natural Resources Canada ), y solo la RDC representó más del 50%.

El cobalto se usa principalmente en baterías de iones de litio y en la fabricación de aleaciones magnéticas, resistentes al desgaste y de alta resistencia. Los compuestos silicato de cobalto y aluminato de cobalto (II) (CoAl 2 O 4, azul cobalto) dan un color azul profundo distintivo al vidrio, cerámica, tintas, pinturas y barnices.

El cobalto ocurre naturalmente como un solo isótopo estable, el cobalto-. El cobalto- es un radioisótopo de importancia comercial, utilizado como marcador radioactivo y para la producción de alta Energía.rayos gamma.

El cobalto es el centro activo de un grupo de coenzimas llamadas cobalaminas. La Vitamina B 12, el ejemplo más conocido del tipo, es una Vitamina esencial para todos los animales. El cobalto en forma inorgánica también es un micronutriente para bacterias, algas y hongos.

Características

El cobalto es un metal ferromagnético con una gravedad específica de 8.9. La temperatura de Curie es de 1,115 º C (2,039 º F) y el momento magnético es de 1,6–1,7 magnetonos de Bohr por átomo. El cobalto tiene una permeabilidad relativa de dos tercios de la del hierro. El cobalto metálico se presenta como dos estructuras cristalográficas :

Hcp y fcc.. La temperatura de transición ideal entre las estructuras hcp y fcc es de 450 º C (842 º F), pero en la práctica la diferencia de energía entre ellas es tan pequeña que el crecimiento aleatorio de ambas es común.

El cobalto es un metal débilmente reductor que está protegido de la oxidación por una película de óxido pasivante. Es atacado por halógenos y azufre. El calentamiento en oxígeno produce Co 3 O 4 que pierde oxígeno a 900 º C (1,650 º F) para dar el monóxido de CoO. El metal reacciona con flúor ( F 2 ) a 520 K para dar CoF 3;

Con cloro ( Cl 2 ), bromo ( Br 2 ) y Yodo (I 2 ), produciendo haluros binarios equivalentes. No reacciona con hidrógeno gaseoso ( H 2 ) o nitrógeno gaseoso ( N 2 ) incluso cuando se calienta, pero sí reacciona con Boro, carbono, fósforo, arsénico y azufre. A temperaturas normales, reacciona lentamente con ácidos minerales, y muy lentamente con aire húmedo, pero no con aire seco.

Compuestos

Los estados de oxidación comunes del cobalto incluyen 2 y 3, aunque también se conocen compuestos con estados de oxidación que varían de −3 a 5. Un estado de oxidación común para compuestos simples es 2 (cobalto (II)). Estas sales forman el complejo acuoso de metal de color rosa 2 en agua. La adición de Cloruro da el azul intenso [CoCl

4 ]2−

En una prueba de llama de cuentas de bórax, el cobalto muestra un azul profundo tanto en llamas oxidantes como reductoras.

Oxígeno y compuestos de calcógeno

Se conocen varios óxidos de cobalto. El óxido de cobalto verde (II) (CoO) tiene una estructura de sal de roca. Se oxida fácilmente con agua y oxígeno para formar hidróxido de cobalto (III) marrón (Co (OH) 3 ). A temperaturas de 600–700 º C, el CoO se oxida al óxido de cobalto azul (II, III) (Co 3 O 4 ), que tiene una estructura de espinela.

También se conoce el óxido de cobalto negro (III) (Co 2 O 3 ). Los óxidos de cobalto son antiferromagnéticos a baja temperatura : CoO ( temperatura de Néel K) y Co 3 O 4 (temperatura de Néel: 40 K), que es análoga a la magnetita (Fe 3 O 4 ), con una mezcla de estados de oxidación 2 y 3.

Los principales calcogenuros de cobalto incluyen los sulfuros de cobalto negro (II), CoS 2, que adopta una estructura similar a la pirita, y el sulfuro de cobalto (III) (Co 2 S 3 ).

Haluros

Se conocen cuatro dihaluros de cobalto (II): fluoruro de cobalto (II) (CoF 2, rosa), cloruro de cobalto (II) (CoCl 2, azul), bromuro de cobalto (II) (CoBr 2, verde), cobalto (II) yoduro (CoI 2, azul-negro). Estos haluros existen en formas anhidras e hidratadas. Mientras que el dicloruro anhidro es azul, el hidrato es rojo.

El potencial de reducción para la reacción Co 3

E – → Co 2

Es 1.92 V, más allá de eso para cloro a cloruro, 1.36 V. Consecuentemente, el cobalto (III) y el cloruro darían como resultado que el cobalto (III) se reduzca a cobalto (II). Debido a que el potencial de reducción de flúor a fluoruro es tan alto, 2.87 V, el fluoruro de cobalto (III) es uno de los pocos compuestos de cobalto (III) simple y estable.

El fluoruro de cobalto (III), que se usa en algunas reacciones de fluoración, reacciona vigorosamente con agua.

Compuestos de coordinación

Como para todos los metales, los compuestos moleculares y los iones poliatómicos del cobalto se clasifican como complejos de coordinación, es decir, moléculas o iones que contienen cobalto unido a varios ligandos. Los principios de electronegatividad y dureza-suavidad de una serie de ligandos pueden usarse para explicar el estado de oxidación habitual del cobalto.

Por ejemplo, los complejos de Co 3 tienden a tener ligandos de amina. Debido a que el fósforo es más blando que el nitrógeno, los ligandos de fosfina tienden a presentar el Co 2 y Co más blando, un ejemplo es el cloruro de tris (trifenilfosfina) cobalto (I) ((P (C 6 H 5 )3 ) 3 CoCl). El óxido y el fluoruro más electronegativos (y más duros) pueden estabilizar los derivados de Co 4 y Co 5, por ejemplo, hexafluorocobaltato de cesio (Cs 2 CoF 6 ) y percobaltato de potasio (K 3 CoO 4 ).

Alfred Werner, pionero ganador del premio Nobel en química de coordinación, trabajó con compuestos de fórmula empírica 3. Uno de los isómeros determinados fue el cloruro de hexammina de cobalto (III). Este complejo de coordinación, un complejo típico de tipo Werner, consiste en un átomo central de cobalto coordinado por seis ligandos ortogonales de amina y tres contraaniones de cloruro.

El uso de ligandos de etilendiamina quelantes en lugar de amoníaco da tris (etilendiamina) cobalto (III) ( 3 ), que fue uno de los primeroscomplejos de coordinación a resolver en isómeros ópticos. El complejo existe en las formas para diestros y zurdos de una «hélice de tres palas». Werner aisló por primera vez este complejo como cristales con forma de aguja de oro amarillo.

Compuestos organometálicos

El cobaltoceno es un análogo estructural del ferroceno, con cobalto en lugar de hierro. El cobaltoceno es mucho más sensible a la oxidación que el ferroceno. El carbonato de cobalto ( Co 2 (CO) 8 ) es un catalizador en las reacciones de carbonilación e hidrosililación. La vitamina B 12 (ver más abajo ) es un compuesto organometálico que se encuentra en la naturaleza y es la única vitamina que contiene un átomo de metal.Un ejemplo de un complejo de alquilcobalto en el estado de oxidación 4 de cobalto que de otro modo sería poco común es el complejo homoléptico tetrakis (1-norbornil) cobalto (IV) (Co (1-norma) 4 ), un complejo de metal de transición-alquilo que es notable por su estabilidad a la eliminación de β-hidrógeno.

Los complejos de cobalto (III) y cobalto (V) – y – también son conocido.

Isótopos

59 Co es el único isótopo de cobalto estable y el único isótopo que existe naturalmente en la Tierra. Se han caracterizado 22 radioisótopos : el más estable, el 60 Co, tiene una vida media de 5.2714 años; 57 Co tiene una vida media de 271.8 días; 56 Co tiene una vida media de 77.27 días; y 58 Co tiene una vida media de 70.86 días.

Todos los demás isótopos radiactivos de cobalto tienen vidas medias de menos de 18 horas y, en la mayoría de los casos, de menos de 1 segundo. Este elemento también tiene 4 estados meta, todos los cuales tienen vidas medias de menos de 15 minutos.

Los isótopos del cobalto varían en peso atómico de 50 u ( 50 Co) a 73 u ( 73 Co). El modo de descomposición primario para isótopos con valores de unidades de masa atómica menores que el del isótopo estable más abundante, 59 Co, es la captura de electrones y el modo de descomposición primario en isótopos con masa atómica mayor de 59 unidades de masa atómica es la desintegración beta.

Los principales productos de descomposición por debajo de 59 Co son los isótopos del elemento 26 ( hierro ); por encima de eso, los productos de descomposición son isótopos del elemento 28 (níquel).

Historia

Los compuestos de cobalto se han utilizado durante siglos para impartir un rico color azul al vidrio, los esmaltes y la cerámica. Se detectó cobalto en la escultura egipcia, las joyas persas del tercer milenio antes de Cristo, en las ruinas de Pompeya, destruidas en el 79 d. C. y en China, que datan de la dinastía Tang (618–907 d.

C.) y la dinastía Ming (1368–1644 ANUNCIO).

El cobalto se ha utilizado para colorear el vidrio desde la Edad del Bronce. La excavación del naufragio de Uluburun produjo un lingote de vidrio azul, fundido durante el siglo XIV a. C. El vidrio azul de Egipto estaba coloreado con cobre, hierro o cobalto. El vidrio de color cobalto más antiguo es de la decimoctava dinastía de Egipto (1550–1292 a.

C.). Se desconoce la fuente del cobalto que usaban los egipcios.

La palabra cobalto se deriva del kobalt alemán, de kobold que significa «duende», un término supersticioso utilizado por los mineros para el mineral de cobalto. Los primeros intentos de fundir esos minerales para cobre o níquel fallaron, produciendo simplemente polvo (óxido de cobalto (II)). Debido a que los minerales primarios de cobalto siempre contienen arsénico, fundir el mineral oxidó el arsénico en el óxido de arsénico altamente tóxico y volátil, lo que aumenta la notoriedad del mineral.

Al químico sueco Georg Brandt (1694–1768) se le atribuye el descubrimiento del cobalto alrededor de 1735, lo que demuestra que es un elemento previamente desconocido, distinto del bismuto y otros metales tradicionales. Brandt lo llamó un nuevo «semi-metal». Mostró que los compuestos de metal cobalto eran la fuente del color azul en el vidrio, que anteriormente se había atribuido al bismuto encontrado con cobalto.

El cobalto se convirtió en el primer metal descubierto desde el período prehistórico. Todos los demás metales conocidos (hierro, cobre, plata, oro, zinc, mercurio, estaño, plomo y bismuto) no tenían descubridores registrados.

Durante el siglo XIX, una parte importante de la producción mundial de azul cobalto (un tinte hecho con compuestos de cobalto y alúmina) y smalt ( vidrio de cobalto en polvo para pigmentos en cerámica y pintura) se llevó a cabo en el noruego Blaafarveværket. Las primeras minas para la producción de smalt en el siglo XVI se ubicaron en Noruega, Suecia, Sajonia y Hungría.

Con el descubrimiento de mineral de cobalto en Nueva Caledonia en 1864, la extracción de cobalto en Europa disminuyó. Con el descubrimiento de depósitos de mineral en Ontario, Canadá en 1904 y el descubrimiento de depósitos aún más grandes en elLa provincia de Katanga en el Congo en 1914, las operaciones mineras cambiaron nuevamente.

Cuando el conflicto de Shaba comenzó en 1978, las minas de cobre de la provincia de Katanga casi detuvieron la producción. El impacto en la economía mundial de cobalto de este conflicto fue menor de lo esperado: el cobalto es un metal raro, el pigmento es altamente tóxico y la industria ya había establecido formas efectivas para reciclar materiales de cobalto.

En algunos casos, la industria pudo cambiar a alternativas sin cobalto.

En 1938, John Livingood y Glenn T. Seaborg descubrieron el radioisótopo cobalto-. Este isótopo se usó en la Universidad de Columbia en la década de 1950 para establecer la violación de la paridad en la desintegración beta radiactiva.

Después de la Segunda Guerra Mundial, los EE. UU. Querían garantizar el suministro de mineral de cobalto para usos militares (como lo hacían los alemanes) y buscaron cobalto dentro de la frontera con los EE. UU. Se encontró un suministro adecuado del mineral en Idaho cerca del cañón Blackbird en la ladera de una montaña.

La firma Calera Mining Company comenzó la producción en el sitio.

Se ha argumentado que el cobalto será uno de los principales objetos de la competencia geopolítica en un mundo que funciona con energía renovable y que depende de las baterías, pero esta perspectiva también ha sido criticada por subestimar el poder de los incentivos económicos para la producción ampliada.

Ocurrencia

La forma estable de cobalto se produce en supernovas a través del proceso r. Comprende el 0.0029% de la corteza terrestre. El cobalto libre (el metal nativo ) no se encuentra en la Tierra debido al oxígeno en la atmósfera y al cloro en el océano. Ambos son lo suficientemente abundantes en las capas superiores de la corteza terrestre para evitar que se forme cobalto metálico nativo.

Excepto como se entregó recientemente en hierro meteórico, el cobalto puro en forma de metal nativo es desconocido en la Tierra. El elemento tiene una abundancia media, pero los compuestos naturales de cobalto son numerosos y se encuentran pequeñas cantidades de compuestos de cobalto en la mayoría de las rocas, suelos, plantas y animales.

En la naturaleza, el cobalto se asocia frecuentemente con el níquel. Ambos son componentes característicos del hierro meteórico, aunque el cobalto es mucho menos abundante en meteoritos de hierro que el níquel. Al igual que con el níquel, el cobalto en las aleaciones de hierro meteórico puede haber estado suficientemente protegido del oxígeno y la humedad como para permanecer como el metal libre (pero aleado), aunque ninguno de los elementos se ve en esa forma en la antigua corteza terrestre.

El cobalto en forma compuesta ocurre en minerales de cobre y níquel. Es el componente metálico principal que se combina con azufre y arsénico en los minerales de sulfuro de cobaltita (CoAsS), safflorita (CoAs 2 ), glaucodot ((Co, Fe) AsS) y skutterudita (CoAs 3 ). El mineral cattierita es similar a la pirita y se presenta junto con la vaesita en los depósitos de cobre de la provincia de Katanga.

Cuando llega a la atmósfera, ocurre la meteorización; los minerales de sulfuro se oxidan y forman rosaeritrita («mirada de cobalto»: Co 3 (AsO 4 ) 2 · 8H 2 O ) y esferocobaltita (CoCO 3 ).

El cobalto también es un componente del humo del tabaco. La planta de tabaco absorbe y acumula fácilmente metales pesados como el cobalto del suelo circundante en sus hojas. Estos se inhalan posteriormente durante el consumo de tabaco.

Producción

Los principales minerales de cobalto son cobaltita, eritrita, glaucodot y skutterudita (ver arriba), pero la mayoría del cobalto se obtiene al reducir los subproductos de cobalto de la minería y fundición de níquel y cobre.

Dado que el cobalto se produce generalmente como un subproducto, el suministro de cobalto depende en gran medida de la viabilidad económica de la extracción de cobre y níquel en un mercado determinado. Se proyecta que la demanda de cobalto crecerá un 6% en 2017.

Existen varios métodos para separar el cobalto del cobre y el níquel, según la concentración de cobalto y la composición exacta del mineral utilizado. Un método es la flotación de espuma, en la que los tensioactivos se unen a los componentes del mineral, lo que lleva a un enriquecimiento de minerales de cobalto.

El tostado posterior convierte los minerales en sulfato de cobalto, y el cobre y el hierro se oxidan al óxido. La lixiviación con agua extrae el sulfato junto con los arseniatos. Los residuos se lixivian aún más con ácido sulfúrico, dando una solución de sulfato de cobre. El cobalto también se puede lixiviar de la escoria de la fundición de cobre.

Los productos de los procesos mencionados anteriormente se transforman en el óxido de cobalto (Co 3 O 4 ). Este óxido se reduce a metal por la reacción aluminotérmica o la reducción con carbono en un alto horno.

Extracción

El Servicio Geológico de los Estados Unidos estima las reservas mundiales de cobalto en 7,100,000 toneladas métricas. La República Democrática del Congo (RDC) produce actualmente el 63% del cobalto del mundo. Esta cuota de mercado puede alcanzar el 73% para 2025 si las expansiones planificadas de productores mineros como Glencore Plc se llevan a cabo como se esperaba.

Pero para 2030, la demanda global podría ser 47 veces más de lo que era en 2017, estimó Bloomberg New Energy Finance.

Los cambios que el Congo hizo a las leyes mineras en 2002 atrajeron nuevas inversiones en proyectos congoleños de cobre y cobalto. La mina Mutanda de Glencore envió 24,500 toneladas de cobalto en 2016, el 40% de la producción de la República Democrática del Congo y casi una cuarta parte de la producción mundial.

Después del exceso de oferta, Glencore cerró Mutanda durante dos años a fines de 2019. El proyecto Katanga Mining de Glencore también se reanudará y debería producir 300,000 toneladas de cobre y 20,000 toneladas de cobalto para 2019, según Glencore.

República Democrática del Congo

En 2005, el principal productor de cobalto fueron los depósitos de cobre en la República Democrática del Congo, provincia de Katanga. Antiguamente provincia de Shaba, el área tenía casi el 40% de las reservas mundiales, informó el British Geological Survey en 2009. En 2015, la República Democrática del Congo (RDC) suministró el 60% de la producción mundial de cobalto, 32,000 toneladas a $ 20,000 a $ 26,000 por tonelada.

El reciente crecimiento de la producción podría deberse, al menos en parte, a la baja caída de la producción minera durante las guerras civiles muy violentas de la República Democrática del Congo a principios de la década de 2000, o a los cambios que el país realizó en su Código de Minería en 2002 para alentar la inversión extranjera y multinacional y lo que hizo atraer a varios inversores, incluido Glencore.

La minería artesanal suministró del 10% al 25% de la producción de la RDC. Unos 100.000 mineros de cobalto en la República Democrática del Congo usan herramientas manuales para cavar cientos de pies, con poca planificación y menos medidas de seguridad, dicen los trabajadores y funcionarios del gobierno y ONG, así como las observaciones de los periodistas del Washington Post sobre visitas a minas aisladas.

La falta de precauciones de seguridad con frecuencia causa lesiones o la muerte. La minería contamina los alrededores y expone a la vida silvestre local y las comunidades indígenas a metales tóxicos que se cree que causan defectos de nacimiento y dificultades respiratorias, según los funcionarios de salud.

Los activistas de derechos humanos han alegado, y el periodismo de investigación informó la confirmación, de que el trabajo infantil se utiliza para extraer cobalto de minas artesanales africanas. Esta revelación provocó que el fabricante de teléfonos celulares Apple Inc., el 3 de marzo de 2017, dejara de comprar mineral a proveedores como Zhejiang Huayou Cobalt que se abastecen de minas artesanales en la República Democrática del Congo, y comience a usar solo proveedores verificados para cumplir con los estándares de su lugar de trabajo.

La dinámica política y étnica de la región ha causado en el pasado brotes de violencia y años de conflicto armado y poblaciones desplazadas. Esta inestabilidad afectó el precio del cobalto y también creó incentivos perversos para los combatientes en la Primera y Segunda Guerra del Congo para prolongar los combates, ya que el acceso a las minas de diamantes y otros recursos valiosos ayudaron a financiar sus objetivos militares, que con frecuencia equivalían a genocidio, y También enriqueció a los propios luchadores.

Si bien la República Democrática del Congo en los años 2010 no ha sido invadida recientemente por las fuerzas militares vecinas, algunos de los depósitos minerales más ricos se unen a áreas donde los tutsis y los hutus aún chocan con frecuencia, los disturbios continúan aunque en menor escala y los refugiados aún huyen de los brotes de violencia.

El cobalto extraído de pequeñas empresas mineras artesanales congoleñas en 2007 suministró una sola empresa china, Congo DongFang International Mining. Una subsidiaria de Zhejiang Huayou Cobalt, uno de los productores de cobalto más grandes del mundo, Congo DongFang suministró cobalto a algunos de los fabricantes de baterías más grandes del mundo, que producían baterías para productos ubicuos como los iPhones de Apple.

Las piedades corporativas sobre una cadena de suministro ética se encontraron con cierta incredulidad. Varios observadores han pedido a las corporaciones tecnológicas y otros fabricantes que eviten el abastecimiento de metales en conflicto en África Central en lugar de arriesgarse a permitir la explotación financiera, abusos contra los derechos humanos como los secuestros.mano de obra libre, devastación ambiental y el costo humano de la violencia, la pobreza y las condiciones tóxicas.

El proyecto Mukondo Mountain, operado por la Compañía de Minería y Exploración de África Central (CAMEC) en la provincia de Katanga, puede ser la reserva de cobalto más rica del mundo. Produjo aproximadamente un tercio de la producción mundial total de cobalto en 2008. En julio de 2009, CAMEC anunció un acuerdo a largo plazo para entregar toda su producción anual de concentrado de cobalto desde Mukondo Mountain a Zhejiang Galico Cobalt & Nickel Materials de China.

En febrero de 2018, la firma global de gestión de activos AllianceBernstein definió a la RDC como económicamente «la Arabia Saudita de la era de los vehículos eléctricos», debido a sus recursos de cobalto, como esenciales para las baterías de iones de litio que conducen vehículos eléctricos.

El 9 de marzo de 2018, el presidente Joseph Kabila actualizó el código de minería de 2002, aumentando los cargos por regalías y declarando «metales estratégicos» de cobalto y coltán.

Canadá

En 2017, algunas compañías de exploración planeaban inspeccionar antiguas minas de plata y cobalto en el área de Cobalt, Ontario, donde se cree que se encuentran importantes depósitos. El alcalde de Cobalt declaró que la gente de Cobalt acogió con beneplácito los nuevos esfuerzos mineros y señaló que la fuerza laboral local es pacífica y de habla inglesa, y una buena infraestructura permitiría un suministro de piezas de repuesto para el equipo u otros suministros mucho más fácil que fueron encontrados en zonas de conflicto.

Aplicaciones

En 2016, se utilizaron 116,000 toneladas de cobalto. El cobalto se ha utilizado en la producción de aleaciones de alto rendimiento. También se puede utilizar para fabricar baterías recargables, y la llegada de los vehículos eléctricos y su éxito con los consumidores probablemente tenga mucho que ver con la creciente producción de la RDC.

Otros factores importantes fueron el Código de Minería de 2002, que alentó la inversión de corporaciones extranjeras y transnacionales como Glencore, y el final de la Primera y Segunda Guerra del Congo.

Aleaciones

Las superaleaciones a base de cobalto han consumido históricamente la mayor parte del cobalto producido. La estabilidad de la temperatura de estas aleaciones las hace adecuadas para álabes de turbinas para turbinas de gas y motores de aviones, aunque las aleaciones de un solo cristal a base de níquel las superan en rendimiento.

Las aleaciones a base de cobalto también son resistentes a la corrosión y al desgaste, lo que las hace, como el titanio, útiles para fabricar implantes ortopédicos que no se desgastan con el tiempo. El desarrollo de aleaciones de cobalto resistentes al desgaste comenzó en la primera década del siglo XX con la estellita.aleaciones, que contienen Cromo con cantidades variables de tungsteno y carbono.

Las aleaciones con cromo y carburos de tungsteno son muy duras y resistentes al desgaste. Las aleaciones especiales de cobalto-cromo- molibdeno como Vitallium se utilizan para las piezas protésicas (reemplazos de cadera y rodilla). Las aleaciones de cobalto también se usan para prótesis dentales como un sustituto útil del níquel, que puede ser alergénico.

Algunos aceros de alta velocidad también contienen cobalto para aumentar el calor y la resistencia al desgaste. Las aleaciones especiales de aluminio, níquel, cobalto y hierro, conocidas como Alnico, y de samario y cobalto ( imán de samario-cobalto ) se usan en imanes permanentes. También está aleado con 95% de platino para joyería, produciendo una aleación adecuada para fundición fina, que también es ligeramente magnética.

Baterías

El óxido de litio cobalto (LiCoO 2 ) se usa ampliamente en los cátodos de baterías de iones de litio. El material está compuesto de capas de óxido de cobalto con el litio intercalado. Durante la descarga, el litio se libera como iones de litio. Las baterías de níquel-cadmio (NiCd) e hidruro metálico de níquel (NiMH) también incluyen cobalto para mejorar la oxidación del níquel en la batería.

Transparencia Market Research estimó el mercado global de baterías de iones de litio en $ 30 mil millones en 2015 y pronosticó un aumento de más de $ 75 mil millones para 2024.

Aunque en 2018 la mayoría de las baterías de cobalto se usaron en un dispositivo móvil, una aplicación más reciente para el cobalto son las baterías recargables para automóviles eléctricos. Esta industria ha aumentado cinco veces su demanda de cobalto, lo que hace que sea urgente encontrar nuevas materias primas en áreas más estables del mundo.

Se espera que la demanda continúe o aumente a medida que aumenta la prevalencia de vehículos eléctricos. La exploración en 2016–2017 incluyó el área alrededor de Cobalt, Ontario, un área donde muchas minas de plata dejaron de funcionar hace décadas. El cobalto para vehículos eléctricos aumentó un 81% desde el primer semestre de 2018 a 7.200 toneladas en el primer semestre de 2019, para una capacidad de batería de 46,3 GWh.

El futuro de los automóviles eléctricos puede depender de la minería en aguas profundas, ya que el cobalto es abundante en las rocas del fondo marino.

Dado que el trabajo infantil y esclavo se ha informado repetidamente en la minería de cobalto, principalmente en las minas artesanales de la República Democrática del Congo, las empresas de tecnología que buscan una cadena de suministro ética se han enfrentado a la escasez de esta materia prima y el precio del metal de cobalto llegó a nueve años alto en octubre de 2017, más de US $ 30 por libra, frente a US $ 10 a fines de 2015.

Después del exceso de oferta, el precio cayó a $ 15 más normales en 2019.

Catalizadores

Varios compuestos de cobalto son catalizadores de oxidación. El acetato de cobalto se utiliza para convertir xileno en ácido tereftálico, el precursor del tereftalato de polietileno polimérico a granel. Los catalizadores típicos son los carboxilatos de cobalto (conocidos como jabones de cobalto). También se usan en pinturas, barnices y tintas como «agentes de secado» a través de la oxidación de los aceites de secado.

Los mismos carboxilatos se utilizan para mejorar la adhesión entre el acero y el caucho en los neumáticos radiales con cinturón de acero. Además, se utilizan como aceleradores en sistemas de resina de poliéster.

Los catalizadores a base de cobalto se usan en reacciones que involucran monóxido de carbono. El cobalto también es un catalizador en el proceso Fischer-Tropsch para la hidrogenación de monóxido de carbono en combustibles líquidos. La hidroformilación de alquenos a menudo usa octacarbonilo de cobalto como catalizador, aunque a menudo se reemplaza por catalizadores basados en iridio y rodio más eficientes, por ejemplo, el proceso Cativa.

La hidrodesulfuración del petróleo utiliza un catalizador derivado del cobalto y el molibdeno. Este proceso ayuda a limpiar el petróleo de impurezas de azufre que interfieren con el refinado de combustibles líquidos.

Pigmentos y colorantes

Antes del siglo XIX, el cobalto se usaba principalmente como pigmento. Se ha utilizado desde la Edad Media para hacer smalt, un vidrio de color azul. Smalt se produce al fundir una mezcla de minerales asados de smaltita, cuarzo y carbonato de potasio, que produce un vidrio de silicato azul oscuro, que se muele finamente después de la producción.

Smalt fue ampliamente utilizado para colorear el vidrio y como pigmento para pinturas. En 1780, Sven Rinman descubrió el verde cobalto, y en 1802 Louis Jacques Thénard descubrió el azul cobalto. Pigmentos de cobalto como el azul cobalto(aluminato de cobalto), azul cerúleo (estannato de cobalto (II)), varios tonos de verde cobalto (una mezcla de óxido de cobalto (II) y óxido de zinc ) y violeta de cobalto ( fosfato de cobalto ) se utilizan como pigmentos de artista debido a su calidad superior.

Estabilidad cromática La aureolina (amarillo cobalto) ahora se reemplaza en gran medida por pigmentos amarillos más resistentes a la luz.

Radioisótopos

El cobalto- (Co- o 60 Co) es útil como fuente de rayos gamma porque pueden producirse en cantidades predecibles y alta actividad bombardeando cobalto con neutrones. Produce rayos gamma con energías de 1.17 y 1.33 MeV.

El cobalto se usa en radioterapia de haz externo, esterilización de suministros médicos y desechos médicos, tratamiento de radiación de alimentos para esterilización ( pasteurización en frío ), radiografía industrial (p. Ej., Radiografías de integridad de soldadura), mediciones de densidad (p. Ej., Mediciones de densidad de concreto) y tanque Llene los interruptores de altura.

El metal tiene la desafortunada propiedad de producir un polvo fino, causando problemas con la protección contra la radiación.. El cobalto de las máquinas de radioterapia ha sido un peligro grave cuando no se desecha adecuadamente, y uno de los peores accidentes de contaminación por radiación en América del Norte ocurrió en 1984, cuando una unidad de radioterapia desechada que contenía cobalto- se desarmó por error en un depósito de chatarra en Juárez, México.

El cobalto- tiene una vida media radiactiva de 5.27 años. La pérdida de potencia requiere el reemplazo periódico de la fuente en radioterapia y es una de las razones por las que las máquinas de cobalto han sido reemplazadas en gran medida por aceleradores lineales en la radioterapia moderna. El cobalto- (Co- o 57 Co) es un radioisótopo de cobalto que se usa con mayor frecuencia en pruebas médicas, como radiomarcador para la absorción de vitamina B 12 y para la prueba de Schilling.

El cobalto- se usa como fuente en la espectroscopía de Mössbauer y es una de varias fuentes posibles en dispositivos de fluorescencia de rayos X.

Los diseños de armas nucleares podrían incorporar intencionalmente 59 Co, algunos de los cuales se activarían en una explosión nuclear para producir 60 Co. El 60 Co, disperso como efecto nuclear, a veces se llama bomba de cobalto.

Otros usos

El cobalto se utiliza en galvanoplastia por su aspecto atractivo, dureza y resistencia a la oxidación.

También se utiliza como una capa base de imprimación para esmaltes de porcelana.

Rol biológico

El cobalto es esencial para el metabolismo de todos los animales. Es un componente clave de la cobalamina, también conocida como vitamina B 12, el principal reservorio biológico del cobalto como elemento ultratraza. Las bacterias en los estómagos de los rumiantes convierten las sales de cobalto en vitamina B 12, un compuesto que solo puede ser producido por bacterias o arqueas.

Por lo tanto, una presencia mínima de cobalto en los suelos mejora notablemente la salud de los animales en pastoreo, y se recomienda una absorción de 0,20 mg / kg al día porque no tienen otra fuente de vitamina B 12.

Las proteínas basadas en cobalamina usan corrina para contener el cobalto. La coenzima B 12 presenta un enlace C-Co reactivo que participa en las reacciones. En humanos, B 12 tiene dos tipos de ligando de alquilo : metilo y adenosilo. MeB 12 promueve las transferencias de grupos metilo (-CH 3 ). La versión de adenosilo de B 12 cataliza los reordenamientos en los que un átomo de hidrógeno se transfiere directamente entre dos átomos adyacentes con el intercambio concomitante del segundo sustituyente, X, que puede ser un átomo de carbono con sustituyentes, un átomo de oxígeno de un Alcohol o una amina.

Metilmalonil coenzima A mutasa(MUT) convierte MMl-CoA en Su-CoA, un paso importante en la extracción de energía de proteínas y grasas.

Aunque son mucho menos comunes que otras metaloproteínas (por ejemplo, las de zinc y hierro), se conocen otras cobaltoproteínas además de B 12. Estas proteínas incluyen la Metionina aminopeptidasa 2, una enzima que ocurre en humanos y otros mamíferos que no utiliza el anillo de corrina de B 12, sino que se une directamente al cobalto.

Otra enzima de cobalto que no es corrina es la nitrilo hidratasa, una enzima en las bacterias que metaboliza los nitrilos.

Deficiencia de cobalto en animales

A principios del siglo XX, durante el desarrollo de la agricultura en la Meseta Volcánica de la Isla Norte de Nueva Zelanda, el ganado padecía lo que se denominó «enfermedad del arbusto». Se descubrió que los suelos volcánicos carecían de las sales de cobalto esenciales para la cadena alimentaria del ganado.

Se descubrió que la «enfermedad costera» de las ovejas en el Desierto de Noventa Millas del sudeste del sur de Australia en la década de 1930 se originó en deficiencias nutricionales de oligoelementos cobalto y cobre. La deficiencia de cobalto fue superada por el desarrollo de «balas de cobalto», gruesos gránulos de óxido de cobalto mezclados con arcilla administrados por vía oral para alojarlos en el rumen del animal.

Problemas de salud

El cobalto es un elemento esencial para la vida en pequeñas cantidades. El LD 50 valor por sales de cobalto solubles se ha estimado entre 150 y 500 mg / kg. En los Estados Unidos, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) ha designado un límite de exposición permisible (PEL) en el lugar de trabajo como un promedio ponderado en el tiempo (TWA) de 0.1 mg / m 3.

El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 0.05 mg / m 3, promedio ponderado en el tiempo. El valor IDLH (inmediatamente peligroso para la vida y la salud) es de 20 mg / m 3.

Sin embargo, la ingestión crónica de cobalto ha causado serios problemas de salud a dosis mucho menores que la dosis letal. En 1966, la adición de compuestos de cobalto para estabilizar la espuma de cerveza en Canadá condujo a una forma peculiar de miocardiopatía inducida por toxinas, que se conoció como la miocardiopatía del bebedor de cerveza.

Además, se sospecha que el metal cobalto causa cáncer (es decir, posiblemente cancerígeno, IARC Grupo 2B ) según las monografías de la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC).

Causa problemas respiratorios cuando se inhala. También causa problemas en la piel cuando se toca; Después del níquel y el cromo, el cobalto es una causa importante de dermatitis de contacto. Los mineros de cobalto enfrentan estos riesgos.

El cobalto puede ser efectivamente absorbido por los huesos de los cerdos carbonizados; sin embargo, este proceso es inhibido por el cobre y el zinc, que tienen mayores afinidades con el carbón óseo.

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