Estrutura
Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para girar. Azul e violeta marcam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.
Valores medidos
Cada barra mostra onde cobalto se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.
Fontes: massas atômicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, não medidos.
Tamanho, em escala
Radius 125 pm — that is 0.125 nm, so about 4000 million of them side by side would span a millimetre.
Faixa térmica
Cobalto is liquid over a 1432 K window, from 1768 K to 3200 K.
A história
O cobalto é o super-herói magnético que impulsiona a revolução digital. Esse metal de transição brilhante, cinza-prateado, é absolutamente essencial para baterias recarregáveis, ímãs permanentes e motores a jato. Batizado em homenagem aos “kobolds”, espíritos subterrâneos travessos do folclore alemão, o cobalto passou de incômodo para os mineiros medievais a um dos elementos mais estrategicamente importantes do mundo moderno. Descoberto em 1735 pelo químico sueco Georg Brandt, o cobalto foi o primeiro metal descoberto desde a Antiguidade. Durante séculos, os mineiros conheciam minérios azuis misteriosos, difíceis de fundir e que frequentemente continham arsénio, deixando-os doentes. Eles atribuíam esses problemas a espíritos subterrâneos chamados kobolds, sem perceber que estavam lidando com um elemento completamente novo, que acabaria por alimentar smartphones e carros elétricos. O que torna o cobalto absolutamente extraordinário é sua combinação única de propriedades magnéticas e químicas. Ele é um dos apenas três elementos ferromagnéticos (junto com o ferro e o níquel) que podem ser magnetizados permanentemente. Isso o torna essencial para criar os ímãs permanentes mais fortes do mundo quando ligado a elementos de terras raras — ímãs tão poderosos que podem levantar carros e são usados em turbinas eólicas e motores de veículos elétricos. Mas o papel moderno mais importante do cobalto está nas baterias recarregáveis. Cátodos de óxido de cobalto e lítio em baterias de íons de lítio podem armazenar enormes quantidades de energia enquanto são carregados e descarregados milhares de vezes. Seu smartphone, laptop e carro elétrico dependem do cobalto para armazenar e liberar energia com eficiência. À medida que o mundo migra para a energia renovável e os veículos elétricos, a demanda por cobalto disparou. Há algo preocupante: cerca de 70% do cobalto mundial vem da República Democrática do Congo, muitas vezes de minas com más condições de trabalho. Isso levou a pesquisas intensivas sobre tecnologias de baterias sem cobalto e iniciativas de fornecimento ético.
Georg Brandt (1694-1768), químico e mineralogista sueco, descobriu o cobalto por volta de 1735 enquanto investigava minérios de coloração azul provenientes de minas de cobre próximas a Sala, na Suécia. Os mineiros locais chamavam esses minérios problemáticos de “kobold” (em alemão, duende) porque não continham cobre, apesar de sua aparência, e produziam vapores tóxicos de arsénio quando aquecidos.
A análise sistemática de Brandt revelou que a cor azul vinha de um metal anteriormente desconhecido, e não do bismuto ou de outros elementos conhecidos. Seus cuidadosos procedimentos químicos isolaram compostos de cobalto e demonstraram suas propriedades distintas, estabelecendo o cobalto como o primeiro metal descoberto por meio de investigação científica, e não de práticas metalúrgicas antigas.
A produção comercial de cobalto começou com a fabricação de pigmento azul-cobalto no século XVIII, valorizado por sua estabilidade e cor intensa. A metalurgia moderna do cobalto se desenvolveu durante a Primeira Guerra Mundial, quando a siderúrgica Krupp, da Alemanha, descobriu as propriedades de superliga do cobalto, levando a aplicações militares estratégicas.
Aplicações
O cobalto transforma os motores de turbina de sonhos impossíveis em realidade aeroespacial por meio de sua excepcional resistência a altas temperaturas e à corrosão. Esse metal estratégico viabiliza motores a jato, implantes médicos e baterias recarregáveis que alimentam nosso mundo tecnológico moderno.
Superligas à base de cobalto mantêm sua resistência em temperaturas superiores a 1000°C, permitindo que pás de turbinas de motores a jato e câmaras de combustão operem em condições extremas. Ligas de estelite contendo 50-65% de cobalto oferecem excepcional resistência ao desgaste para ferramentas de corte, sedes de válvulas e equipamentos industriais. Motores de turbina a gás em aeronaves comerciais dependem de superligas de cobalto para componentes rotativos críticos, cuja falha poderia ser catastrófica.
Óxido de cobalto e lítio (LiCoO₂) alimenta os cátodos da maioria dos smartphones, laptops e eletrônicos de consumo por meio da capacidade do cobalto de intercalar reversivelmente íons de lítio. As baterias de veículos elétricos usam cada vez mais cátodos de níquel-cobalto-manganês (NCM) e níquel-cobalto-alumínio (NCA), que equilibram densidade de energia, segurança e custo, reduzindo o teor de cobalto devido às restrições de fornecimento.
Ligas de cobalto-crómio criam articulações artificiais de quadril e joelho com excepcional biocompatibilidade e resistência ao desgaste. Esses implantes duram 20-30 anos no corpo humano, mantendo a integridade estrutural sob estresse mecânico constante. Aplicações odontológicas utilizam ligas de cobalto em próteses parciais e aparelhos ortodônticos que exigem resistência e resistência à corrosão.
Ímãs de Alnico contendo alumínio, níquel e cobalto oferecem estabilidade magnética em altas temperaturas para alto-falantes, sensores e aplicações industriais. Ímãs de samário-cobalto operam de forma confiável em temperaturas de até 350°C, tornando-se essenciais para aplicações aeroespaciais e automotivas nas quais ímãs de neodímio falhariam.
De onde vem
25 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 75% of elements
O cobalto se forma por meio de processos de captura de neutrões em estrelas massivas e durante eventos de nucleossíntese de supernovas. O principal isótopo do cobalto, o cobalto-59, representa o ponto final da nucleossíntese do pico do ferro, formado quando a energia de ligação nuclear alcança sua eficiência máxima nos núcleos estelares.
A crosta terrestre contém apenas 30 partes por milhão de cobalto, tornando-o relativamente raro em comparação com outros metais de transição. A maior parte do cobalto terrestre ocorre como subproduto em minérios de níquel e cobre, em vez de formar minerais de cobalto independentes, contribuindo para a concentração da cadeia de fornecimento e preocupações geopolíticas.
A República Democrática do Congo produz 70% do cobalto mundial a partir de depósitos sedimentares de cobre-cobalto na Província de Katanga. Esses depósitos se formaram por meio do intemperismo e da oxidação de minérios sulfetados, criando lateritas ricas em cobalto e zonas oxidadas. Carrolita (CuCo₂S₄) e cobaltita (CoAsS) são os principais minerais de cobalto, embora a maior parte da produção venha de minérios sulfetados mistos.
Nódulos de manganés no fundo dos oceanos profundos contêm concentrações significativas de cobalto (0.2-0.3%), representando potenciais recursos futuros à medida que os suprimentos terrestres se tornam limitados. Esses nódulos se formam por processos de precipitação extremamente lentos ao longo de milhões de anos em águas profundas ricas em oxigênio.
A importância estratégica e a concentração do fornecimento de cobalto impulsionam amplos esforços de reciclagem. A reciclagem de baterias recupera cobalto de baterias de íons de lítio usadas, enquanto a reciclagem de superligas recupera cobalto de componentes aeroespaciais, alcançando taxas de recuperação superiores a 95% em instalações sofisticadas.
Manuseio
Os compostos de cobalto podem causar efeitos graves à saúde, incluindo doença pulmonar por metal duro e dermatite alérgica de contato. A exposição ocupacional exige medidas de segurança abrangentes devido ao potencial carcinogênico e à sensibilização respiratória do cobalto.
A inalação de poeira de cobalto causa fibrose pulmonar e “doença pulmonar por metal duro” em trabalhadores expostos a poeiras de carboneto de cobalto e tungsténio. A sensibilização da pele provoca alergias ao cobalto que afetam 1-3% da população, causando dermatite por joias, fechos de roupas e exposição ocupacional.
Proteção respiratória, ventilação local por exaustão e proteção da pele evitam a exposição ao cobalto. O acompanhamento médico, incluindo testes de função pulmonar e triagem de alergias, ajuda a detectar precocemente efeitos à saúde em trabalhadores expostos.
Respostas rápidas
Cobalto (symbol Co) is element 27 on the periodic table, a metal de transição 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.