کبالت چیست؟
کبالت (Co) یک عنصر فرومغناطیس از گروه ۹ جدول تناوبی است. این فلز برای آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت و مغناطیسی استفاده می شود. از ترکیبات این فلز قرن ها برای انتقال رنگ آبی به لعاب و سرامیک استفاده می شد. کبالت در مجسمه های مصر و مهره های گردنبند ایرانی در هزاره 3 قبل از میلاد، در لیوان های شیشه ای در ویرانه های پمپئی، و در چین از اوایل سلسله تانگ (618–907 م) کشف شده است. نام کوبولد برای اولین بار (قرن شانزدهم) بر روی سنگ معادنی به کار رفته است که تصور می شود حاوی مس است. اما سرانجام مشخص شد که سنگ معدن های کبالت آرسنیک سمی هستند. سرانجام برانت (1742) تشخیص داد که رنگ آبی این سنگ معدن ها به دلیل وجود کبالت است.
| مشخصات کبالت | |
|---|---|
| عدد اتمی | 27 |
| وزن اتمی | 58.933194 |
| دمای ذوب | 1,495 °C (2,723 °F) |
| دمای جوش | 2,870 °C (5,198 °F) |
| چگالی | 8.9 gram/cm3 at 20 °C (68 °F) |
محل پیدایش و نحوه تولید
کبالت اگرچه به طور گسترده ای پراکنده است، اما فقط 0.001 درصد از پوسته زمین را تشکیل می دهد. مقادیر کم در آهن، نیکل آهن زمینی و شهابی، در جو خورشید و ستاره ها و در ترکیب با سایر عناصر موجود در آبهای طبیعی، در پوسته های فرو منگنز، در اعماق اقیانوس ها، در خاک، در گیاهان و حیوانات و مواد معدنی مانند کبالتیت، لینئیت، اسکوترودیت، اسمالتیت، هتروژنیت و اریتریت یافت می شود.
به غیر از چند مورد خاص، کانسنگ کبالت معمولا برای استخراج محتوای کبالت آن استخراج نمی شود. بلکه معمولا به عنوان محصول فرعی (by product) از کانسنگ های آهن، نیکل، مس، نقره، منگنز، روی و آرسنیک که حاوی کبالت هستند، استخراج می شود.
برای استخراج کبالت از این کانسنگ ها و تولید کنسانتره، مجموعه عملیات فرآوری پیچیده ای انجام می پذیرد. در دهه دوم قرن بیست و یکم، جمهوری دموکراتیک کنگو (DRC)، چین، کانادا و روسیه پیشروترین تولید کنندگان کبالت استخراج شده در جهان بودند. بزرگترین تولید کننده کبالت پالایش شده، چین بود، که مقدار بسیار زیادی از منابع معدنی این عنصر را از DRC وارد کرد.
خواص فیزیکی کبالت
کبالت صیقلی به رنگ سفید نقره ای با رنگ مایل به آبی کمرنگ است. دو آلوتروپ شناخته شده است: ساختار بسته شده شش ضلعی، پایدار در زیر 417 درجه سانتیگراد (783 درجه فارنهایت) و مکعب مرکز محور، در دمای بالا پایدار است. تا 1،121 درجه سانتیگراد (2050 درجه فارنهایت) فرومغناطیس است و ممکن است در مواردی که به خصوصیات مغناطیسی در دمای بالا نیاز باشد، کاربرد پیدا کند.
کبالت یکی از سه فلزی است که در دمای اتاق فرومغناطیسی هستند. این ماده به آهستگی در اسیدهای معدنی رقیق حل می شود، مستقیماً با هیدروژن یا نیتروژن ترکیب نمی شود، اما در اثر حرارت با کربن، فسفر و گوگرد ترکیب می شود. همچنین در دمای بالا توسط اکسیژن و بخار آب مورد حمله قرار می گیرد ، در نتیجه اکسید آن، CoO (الکترو پازیتیو 2+) تولید می شود.
موارد استفاده کبالت
بیشتر کبالت تولید شده برای آلیاژهای خاص استفاده می شود. درصد نسبتاً زیادی از تولید جهان به آلیاژهای مغناطیسی مانند Alnico برای آهن ربا های دائمی اختصاص می یابد. مقادیر قابل توجهی برای آلیاژهایی استفاده می شود که خواص خود را در دما های بالا حفظ می کنند و سوپر آلیاژ هایی که در نزدیکی نقاط ذوب آنها استفاده می شود (جایی که فولادها خیلی نرم می شوند) مصرف می شود.
همچنین برای آلیاژهای سخت، فولادهای ابزارآلات، آلیاژهای با انبساط کم (برای مهر و موم های شیشه به فلز) و آلیاژهای با مدول یانگ ثابت (الاستیک) (برای balance wheel یا hairspring یا به فارسی حلقه تنظیم) استفاده می شود. این فلز مناسب ترین ماتریس برای کاربید های سیمانی است.
کبالت کاملاً ریز شده خود به خود شعله ور می شود. قطعات بزرگتر در هوا نسبتاً بی اثر هستند، اما در دمای بالاتر از 300 درجه سانتیگراد (570 درجه فارنهایت) اکسیداسیون گسترده ای رخ می دهد.
