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Lexikon der Chemie: Cobalt

Cobalt, Symbol Co, chem. Element aus der VIII. Nebengruppe des Periodensystems, der Eisengruppe zugehöriges Schwermetall, Reinelement; Z 27, Atommasse 58,9332, Wertigkeit vorherrschend II, III, daneben auch -I, 0, IV, V, Härte nach Mohs 5,5, D. 8,89 g cm-3, F. 1492 °C, Kp. 3100 °C, elektrische Leitfähigkeit 16,3 Sm/mm2, Standardelektrodenpotential (Co/Co2+) -0,277 V. Der Name C. leitet sich von Kobold ab, da so im Mittelalter Erze bezeichnet wurden, die äußerlich Kupfer- oder Silbererzen glichen, jedoch bei der Verhüttung das vermutete Metall nicht lieferten.

Eigenschaften. C. ist ein stahlgraues, glänzendes, durch Härte, Festigkeit und Zähigkeit gekennzeichnetes, in zwei Modifikationen auftretendes Metall. Bei Raumtemperatur ist die hexagonale α-Form stabil, die oberhalb 417 °C kinetisch verzögert in kubisch flächenzentriertes β-C. übergeht. C. ist ferromagnetisch, die Curie-Temperatur liegt bei 1121 °C. Kompaktes C. ist bei Raumtemperatur gegenüber Luft und Wasser beständig, feinverteiltes C. dagegen pyrophor. Nichtoxidierende Säuren greifen C. nur langsam an, verd. Salpeter- und Schwefelsäure lösen es unter Wasserstoffentwicklung, während es durch konz. Salpetersäure passiviert wird. Bei erhöhter Temperatur reagiert C. mit Sauerstoff zu den Cobaltoxiden CoO und Co3O4, ebenso setzt es sich mit weiteren Nichtmetallen, wie den Halogenen, Phosphor, Schwefel, Arsen, Silicium und Bor, zu binären Verbindungen um. Mit Kohlenmonoxid bildet C. bei 200 °C und 10 MPa Dicobaltoctacarbonyl.

In seinen Verbindungen tritt C. hauptsächlich 2- und 3-wertig auf. Während Cobalt(II)-Verbindungen sowohl des komplexen als auch nichtkomplexen Typs beständig sind, bildet Cobalt(III) sehr stabile oktaedrische Komplexe, jedoch sehr unbeständige Cobalt(III)-salze. Die meist diamagnetischen Cobalt(III)-komplexe sind durch hohe kinetische Stabilität gekennzeichnet, für Cobalt(II) ist die Existenz oktaedrischer und tetraedrischer Komplexe typisch. π-Akzeptorliganden stabilisieren niedere Oxidationsstufen des C. (Cobaltcarbonyle), während π-Donorliganden, wie Fluorid oder Oxid, hohe Oxidationsstufen (+IV, +V) ermöglichen. C. ist ein lebenswichtiges Bioelement, das z. B. in Vitamin B12 das Zentralatom des Corrinringsystems bildet.

Vorkommen. C. ist am Aufbau der Erdkruste mit etwa 3,7·10-3 % beteiligt. Eine wesentliche Grundlage der Cobaltproduktion bilden cobalthaltige Kupfererze und Magnetkiese. Die wichtigsten Cobaltminerale sind Smaltin (Speiscobalt) CoAs2-3, Cobaltin (Cobaltglanz) CoAsS, Linneit (Cobaltkies) CO3S4 und Erythrin (Cobaltblüte) Co3(AsO4)·8 H2O. Als Spurenelement ist C. im Boden zu etwa 8 ppm, in der Trokkensubstanz der Pflanzen bis zu 0,2 ppm enthalten.

Gewinnung. Zur Gewinnung des C. geht man von den als Speisen bezeichneten Zwischenprodukten der Blei-, Kupfer- und Nickelgewinnung oder von Cobalterzen aus. In ihnen liegen C, Nickel und Kupfer als Sulfide oder Arsenide vor. Durch Rösten mit Soda und Salpeter bilden sich Metalloxide, die als Zaffer oder Saflor bezeichnet werden, oder Sulfate und Arsenate. Letztere werden mit Wasser ausgelaugt, die in Wasser unlöslichen Metalloxide werden mit heißer Salz- oder Schwefelsäure gelöst, die Lösung wird mit Kalkmilch und Chlorkalk fraktioniert gefällt. Man erhält schließlich Cobalt(II,III)-oxid, das – meist mit Koks – zum Metall reduziert wird:

Co3O4 + 4 C → 3 Co + 4 CO.

Verwendung. Die Hauptmenge des in der Welt erzeugten C. dient als Legierungsbestandteil (Cobaltlegierungen). Eine bedeutende Rolle spielt C. als Metallbinder in der Hartmetallherstellung. Wegen seiner Härte und Korrosionsbeständigkeit wird C. auch bei der Elektroplattierung eingesetzt. Technisch genutzte Cobaltverbindungen sind vor allem Smalte, die als Pigment in der keramischen und Glasindustrie Verwendung finden, sowie Cobaltkatalysatoren, die bei der Oxosynthese und beim Fischer-Tropsch-Verfahren angewandt werden. Das durch Beschuß von 59Co mit thermischen Neutronen im Kernreaktor erzeugte radioaktive Nuclid 60Co dient als γ-Strahler (t1/2 = 5,26 a) in der Medizin bei der Krebstherapie ("Cobaltkanone"), in der Technik zur Materialprüfung.

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