Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos, sino una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² para cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que hace posible el enlace químico.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa cobalto entre los 118 elementos para 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
Radius 125 pm — that is 0.125 nm, so about 4000 million of them side by side would span a millimetre.
Intervalo térmico
Cobalto is liquid over a 1432 K window, from 1768 K to 3200 K.
Dónde se encuentra
La historia
¡El cobalto es el superhéroe magnético que impulsa la revolución digital. Este metal de transición brillante y de color gris plateado es absolutamente esencial para las baterías recargables, los imanes permanentes y los motores a reacción. Su nombre proviene de «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 unos misteriosos minerales azules difíciles de fundir y que a menudo contenían arsénico, lo que les provocaba enfermedades. Atribuían estos problemas a espíritus subterráneos llamados kobolds, sin darse cuenta de que estaban tratando con un elemento completamente nuevo que con el tiempo 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. Sin embargo, 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, computadora portátil y automóvil eléctrico dependen del cobalto para almacenar y liberar energía de manera eficiente. A medida que el mundo avanza hacia las energías renovables y los vehículos eléctricos, la demanda de cobalto se ha disparado. Hay un aspecto preocupante: alrededor del 70 % del cobalto mundial procede de la República Democrática del Congo, a menudo de minas con condiciones laborales deficientes. 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 a estos minerales problemáticos «kobold» (en alemán, duende) 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 desconocido hasta entonces, 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 permite fabricar motores a reacción, implantes médicos y 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 un 50 y un 65 % de cobalto ofrecen una excepcional resistencia 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, cuyo fallo podría ser catastrófico.
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 del 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, manteniendo 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 of Earth's crust · more abundant than 75% of elements
El cobalto se forma mediante procesos de captura de neutrones en estrellas masivas y durante eventos de nucleosíntesis de supernovas. El principal isótopo 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 aparece 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 por la meteorización y oxidación de minerales sulfurados, creando lateritas ricas en cobalto y zonas oxidadas. La carrolita (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 los suministros terrestres se vuelvan más limitados. Estos nódulos se forman mediante procesos de precipitación extremadamente lentos durante millones de años en aguas profundas ricas en oxígeno.
La importancia estratégica del cobalto y la concentración de su suministro impulsan amplios esfuerzos de reciclaje. El reciclaje de baterías recupera cobalto de baterías de iones de litio gastadas, mientras que el reciclaje de superaleaciones recupera cobalto de componentes aeroespaciales, alcanzando tasas de recuperación superiores al 95 % en instalaciones sofisticadas.
Manejo
Los compuestos de cobalto pueden causar efectos graves para la salud, como enfermedad pulmonar por metales duros y dermatitis alérgica de contacto. La exposición laboral 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 metales duros» 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, causando dermatitis por joyas, cierres de prendas de vestir y exposición laboral.
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 detección de alergias, ayuda a identificar de forma temprana los efectos sobre la salud en los trabajadores expuestos.
Respuestas rápidas
Cobalto (symbol Co) is element 27 on the periodic table, a metal de transición in period 4, group 9. The blue in medieval stained glass and Ming porcelain, and half of the magnets that hold hard drives together. At room temperature it is a solid.
[Ar] 3d⁷ 4s², giving 4 occupied shells holding 2, 8, 15, 2 electrons respectively.Cobalto melts at 1768 K (1494.9 °C) and boils at 3200 K (2926.9 °C).
The standard atomic weight of Cobalto is 58.933 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Cobalto has a density of 8.9 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of cobalto is about 8.9× heavier.
Cobalto has a Pauling electronegativity of 1.88. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
Cobalto was discovered in 1735 by Georg Brandt. It is named after german kobold, "goblin" — miners blamed it for bad ore.
Cobalto makes up about 25 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.