Co · Elemento 27 · Metal de transición
El azul de las vidrieras medievales y la porcelana Ming, y la mitad de los imanes que mantienen unidos los discos duros.
Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos — es una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² de cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que permite la formación de enlaces.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa cobalto entre los 118 elementos según esa propiedad.
Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.
Tamaño, a escala
Radio de 125 pm: es decir, 0,125 nm, por lo que aproximadamente 4 millones de ellos, uno al lado del otro, abarcarían un milímetro.
Intervalo térmico
Cobalto es líquido en un intervalo de 1432 K, desde 1768 K hasta 3200 K.
Dónde se encuentra
Cobalto se encuentra en el periodo 4, grupo 9. Todos los elementos del grupo 9 tienen el mismo número de electrones externos, por lo que se comportan de forma muy similar.
Otros Metales de transición
Todos los metales de transiciónLa historia
¡El cobalto es el superhéroe magnético que impulsa la revolución digital. Este lustroso metal de transición de color gris plateado es absolutamente esencial para las baterías recargables, los imanes permanentes y los motores a reacción. Llamado así por «kobold», espíritus subterráneos traviesos del folclore alemán, el cobalto pasó de ser una molestia para los mineros medievales a convertirse en uno de los elementos más estratégicamente importantes del mundo moderno. Descubierto en 1735 por el químico sueco Georg Brandt, el cobalto fue el primer metal descubierto desde la Antigüedad. Durante siglos, los mineros conocieron minerales azules misteriosos que eran difíciles de fundir y a menudo contenían arsénico, lo que los enfermaba. Atribuían estos problemas a espíritus subterráneos llamados kobolds, sin darse cuenta de que estaban tratando con un elemento completamente nuevo que finalmente impulsaría los teléfonos inteligentes y los automóviles eléctricos. Lo que hace absolutamente extraordinario al cobalto es su combinación única de propiedades magnéticas y químicas. Es uno de los únicos tres elementos ferromagnéticos (junto con el hierro y el níquel) que pueden magnetizarse permanentemente. Esto lo hace esencial para crear los imanes permanentes más potentes del mundo cuando se combina con elementos de tierras raras: imanes tan poderosos que pueden levantar automóviles y que se utilizan en turbinas eólicas y motores de vehículos eléctricos. Pero la función moderna más importante del cobalto está en las baterías recargables. Los cátodos de óxido de litio y cobalto de las baterías de iones de litio pueden almacenar enormes cantidades de energía mientras se cargan y descargan miles de veces. Tu teléfono inteligente, tu computadora portátil y tu automóvil eléctrico dependen del cobalto para almacenar y liberar energía de manera eficiente. A medida que el mundo adopta las energías renovables y los vehículos eléctricos, la demanda de cobalto se ha disparado. Hay algo preocupante: alrededor del 70% del cobalto del mundo procede de la República Democrática del Congo, a menudo de minas con malas condiciones laborales. Esto ha impulsado una investigación intensiva sobre tecnologías de baterías sin cobalto e iniciativas de abastecimiento ético.
Georg Brandt (1694-1768), químico y mineralogista sueco, descubrió el cobalto alrededor de 1735 mientras investigaba minerales de color azul procedentes de minas de cobre cercanas a Sala, Suecia. Los mineros locales llamaban «kobold» (en alemán, duende) a estos minerales problemáticos porque no contenían cobre a pesar de su apariencia y producían vapores tóxicos de arsénico al tostarse.
El análisis sistemático de Brandt reveló que el color azul procedía de un metal hasta entonces desconocido, y no del bismuto ni de otros elementos conocidos. Sus cuidadosos procedimientos químicos aislaron compuestos de cobalto y demostraron sus propiedades distintivas, estableciendo al cobalto como el primer metal descubierto mediante una investigación científica y no mediante prácticas metalúrgicas antiguas.
La producción comercial de cobalto comenzó con la fabricación de pigmento azul de cobalto en el siglo XVIII, valorado por su estabilidad y color intenso. La metalurgia moderna del cobalto se desarrolló durante la Primera Guerra Mundial, cuando las acerías Krupp de Alemania descubrieron las propiedades de superaleación del cobalto, lo que condujo a aplicaciones militares estratégicas.
Aplicaciones
El cobalto transforma los motores de turbina, que antes parecían sueños imposibles, en una realidad aeroespacial gracias a su excepcional resistencia a altas temperaturas y a la corrosión. Este metal estratégico hace posibles los motores a reacción, los implantes médicos y las baterías recargables que impulsan nuestro mundo tecnológico moderno.
Las superaleaciones basadas en cobalto mantienen su resistencia a temperaturas superiores a 1000°C, lo que permite que las palas de las turbinas de los motores a reacción y las cámaras de combustión funcionen en condiciones extremas. Las aleaciones de estelita que contienen entre 50 y 65% de cobalto proporcionan una resistencia excepcional al desgaste para herramientas de corte, asientos de válvulas y equipos industriales. Los motores de turbina de gas de los aviones comerciales dependen de superaleaciones de cobalto para componentes giratorios críticos, cuya falla podría ser catastrófica.
Los cátodos de óxido de litio y cobalto (LiCoO₂) alimentan la mayoría de los teléfonos inteligentes, computadoras portátiles y dispositivos electrónicos de consumo gracias a la capacidad del cobalto para intercalar reversiblemente iones de litio. Las baterías de los vehículos eléctricos utilizan cada vez más cátodos de níquel-cobalto-manganeso (NCM) y níquel-cobalto-aluminio (NCA), que equilibran la densidad de energía, la seguridad y el costo, al tiempo que reducen el contenido de cobalto debido a las limitaciones de suministro.
Las aleaciones de cobalto-cromo crean articulaciones artificiales de cadera y rodilla con una biocompatibilidad y una resistencia al desgaste excepcionales. Estos implantes duran entre 20 y 30 años en el cuerpo humano mientras mantienen su integridad estructural bajo un esfuerzo mecánico constante. Las aplicaciones dentales utilizan aleaciones de cobalto para prótesis parciales y aparatos de ortodoncia que requieren resistencia y resistencia a la corrosión.
Los imanes de Alnico que contienen aluminio, níquel y cobalto proporcionan estabilidad magnética a altas temperaturas para altavoces, sensores y aplicaciones industriales. Los imanes de samario-cobalto funcionan de manera fiable a temperaturas de hasta 350°C, lo que los hace esenciales para aplicaciones aeroespaciales y automotrices en las que los imanes de neodimio fallarían.
De dónde procede
25 mg/kg de la corteza terrestre · más abundante que el 75 % de los elementos
El cobalto se forma mediante procesos de captura de neutrones en estrellas masivas y durante eventos de nucleosíntesis de supernovas. El isótopo principal del cobalto, el cobalto-59, representa el punto final de la nucleosíntesis del pico del hierro, formado cuando la energía de enlace nuclear alcanza su máxima eficiencia en los núcleos estelares.
La corteza terrestre contiene solo 30 partes por millón de cobalto, lo que lo hace relativamente raro en comparación con otros metales de transición. La mayor parte del cobalto terrestre se encuentra como subproducto en minerales de níquel y cobre, en lugar de formar minerales de cobalto independientes, lo que contribuye a la concentración de la cadena de suministro y a las preocupaciones geopolíticas.
La República Democrática del Congo produce el 70% del cobalto mundial a partir de depósitos sedimentarios de cobre y cobalto en la provincia de Katanga. Estos depósitos se formaron mediante la meteorización y oxidación de minerales sulfurados, creando lateritas ricas en cobalto y zonas oxidadas. La carrollita (CuCo₂S₄) y la cobaltita (CoAsS) son minerales primarios de cobalto, aunque la mayor parte de la producción procede de minerales sulfurados mixtos.
Los nódulos de manganeso de los fondos oceánicos profundos contienen concentraciones significativas de cobalto (0.2-0.3%), lo que representa posibles recursos futuros a medida que se restrinjan los suministros terrestres. Estos nódulos se forman mediante procesos de precipitación extremadamente lentos durante millones de años en aguas profundas ricas en oxígeno.
La importancia estratégica y la concentración del suministro de cobalto impulsan amplios esfuerzos de reciclaje. El reciclaje de baterías recupera cobalto de baterías de iones de litio agotadas, mientras que el reciclaje de superaleaciones recupera cobalto de componentes aeroespaciales, logrando tasas de recuperación superiores al 95% en instalaciones avanzadas.
Manejo
Los compuestos de cobalto pueden causar efectos graves para la salud, como enfermedad pulmonar por metal duro y dermatitis alérgica de contacto. La exposición ocupacional requiere medidas de seguridad integrales debido al posible carácter cancerígeno del cobalto y a su capacidad de sensibilización respiratoria.
La inhalación de polvo de cobalto causa fibrosis pulmonar y «enfermedad pulmonar por metal duro» en trabajadores expuestos a polvos de carburo de cobalto y wolframio. La sensibilización cutánea provoca alergias al cobalto que afectan al 1-3 % de la población y causan dermatitis por joyas, cierres de ropa y exposición ocupacional.
La protección respiratoria, la ventilación por extracción localizada y la protección cutánea previenen la exposición al cobalto. La vigilancia médica, que incluye pruebas de función pulmonar y pruebas de alergia, ayuda a detectar de forma temprana los efectos sobre la salud en los trabajadores expuestos.
Respuestas rápidas
Cobalto (símbolo Co) es el elemento 27 de la tabla periódica, un Metal de transición del periodo 4, grupo 9. El azul de las vidrieras medievales y la porcelana Ming, y la mitad de los imanes que mantienen unidos los discos duros. A temperatura ambiente es un sólido.
[Ar] 3d⁷ 4s², con 4 capas ocupadas y la distribución 2, 8, 15, 2.Cobalto se funde a 1768 K (1494.9 °C) y hierve a 3200 K (2926.9 °C).
La masa atómica estándar de Cobalto es 58.933 u. Es un promedio ponderado de sus isótopos naturales, por lo que rara vez es un número entero.
Cobalto tiene una densidad de 8.9 g/cm³. El agua tiene una densidad de 1.0 g/cm³, por lo que un bloque de Cobalto es aproximadamente 8.9 veces más pesado.
Cobalto tiene una electronegatividad de Pauling de 1.88. La escala va de 0.70 (francio, el que menos atrae a los electrones) a 3.98 (flúor, el que más). Los valores de esta franja intermedia tienden a formar enlaces covalentes en lugar de enlaces fuertemente iónicos.
Cobalto fue descubierto en 1735 por Georg Brandt. Recibe su nombre de alemán kobold, «duende» — los mineros lo culpaban del mineral de mala calidad.
Cobalto constituye aproximadamente 25 mg/kg de la corteza terrestre; no es común, pero tampoco es raro.