Cobalto

Cobalto

El cobalto es un elemento químico de número atómico 27 y símbolo Co situado en el grupo 9 de la tabla periódica de los elementos.

Características principales

El cobalto es un metal duro, ferromagnético, de color blanco azulado. Su temperatura de Curie es de 1388 K. Normalmente se encuentra junto con níquel, y ambos suelen formar parte de los meteoritos de hierro. Es un elemento químico esencial para los mamíferos en pequeñas cantidades. El Co-60, un radioisótopo de cobalto, es un importante trazador y agente en el tratamiento del cáncer.

El cobalto metálico está comúnmente constituido de una mezcla de dos formas alotrópicas con estructuras cristalinas hexagonal y cúbica centrada en las caras siendo la temperatura de transición entre ambas de 722 K.

Presenta estados de oxidación bajos. Los compuestos en los que el cobalto tiene un estado de oxidación de +4 son poco comunes. El estado de oxidación +2 es muy frecuente, así como el +3. También existen complejos importantes con el estado de oxidación +1.

Aplicaciones

Aleaciones entre las que cabe señalar superaleaciones usadas en turbinas de gas de aviación, aleaciones resistentes a la corrosión, aceros rápidos, y carburos cementados y herramientas de diamante.

Imanes (Alnico) y cintas magnéticas.

Catálisis del petróleo e industria química.

Recubrimientos metálicos por deposición electrolítica por su aspecto, dureza y resistencia a la oxidación.

Secante para pinturas, barnices y tintas.

Recubrimiento base de esmaltes vitrifricados.

Pigmentos (cobalto azul y cobalto verde).

Electrodos de baterías eléctricas

Cables de acero de neumáticos.

El Co-60 se usa como fuente de radiación gamma en radioterapia, esterilización de alimentos (pasteurización fría) y radiografía industrial para el control de calidad de metales (detección de grietas).

Papel biológico

El cobalto en pequeñas cantidades es esencial para numerosos organismos, incluidos los humanos. La presencia de cantidades entre 0,13 y 0,30 ppm en el suelo mejora ostensiblemente la salud de los animales de pastoreo. El cobalto es un componente central de la vitamina B12 (cianocobalamina)

Historia

El elemento fue descubierto por George Brandt. La fecha del descubrimiento varía en las diversas fuentes entre 1730 y 1737. Brandt fue capaz de demostrar que el cobalto era el responsable del color azul del vidrio que previamente se atribuía al bismuto.

Su nombre proviene del alemán kobalt o kobold, espíritu maligno, llamado así por los mineros por su toxicidad y los problemas que ocasionaba ya que al igual que el níquel contaminaba y degradaba los elementos que se deseaba extraer.

Durante el siglo XIX, entre el 70 y 80% de la poducción mundial de cobalto se obtenía en la fábrica noruega Blaafarveværket del industrial prusiano BenjaminWegner.

En 1938 John Livingood y Glenn Theodore Seaborg descubrieron el cobalto-60. La primera máquina de radioterapia, bomba de cobalto, construida en Canadá por un equipo liderado por Ivan Smith y Roy Errington se utilizó en un paciente el 27 de octubre de 1951; el equipo se encuentra actualmente expuesto en el SaskatoonCancer Centre, en la ciudad de Saskatoon (Saskatchewan). Símbolo químico empleado por Dalton para el cobalto.

Abundancia y obtención

El metal no se encuentra en estado nativo sino en diversos minerales, razón por la que se extrae usualmente junto a otros productos, especialmente como subproducto del níquel y el cobre. Las principales menas de cobalto son la cobaltita, eritrina, cobaltocalcita y skuterudita. Los mayores productores de cobalto son China, Zambia, Rusia y Australia.

Compuestos

Debido a los varios estados de oxidación que presenta, existe un abundante número de compuestos de cobalto. Los óxidos CoO (temperatura de Neel 291 K) y Co3O4 (temperatura de Neel 40 K) son ambos antiferromagnéticos a baja temperatura.

Isótopos

El cobalto natural solo tiene un isótopo estable, el Co-59. Se han caracterizado 22 radioisótopos siendo los más estables el Co-60, el Co-57 y el Co-56 con vidas medias de 5,2714 años, 271,79 días y 70,86 días respectivamente. Los demás isótopos radioactivos tiene vidas medias inferiores a 18 horas y la mayoría menores de 1 segundo. El cobalto presenta además cuatro metaestados, todos ellos con vidas medias menores de 15 minutos.

La masa atómica de los isótopos del cobalto oscila entre 50 uma (Co-50) y 73 uma (Co-73). Los isótopos más ligeros que el estable (Co-59) se desintegran principalmente por captura electrónica originando isótopos de hierro, mientras que los más pesados que el isótopo estable se desintegran por emisión beta dando lugar a isótopos de níquel.

El cobalto-60 se usa en radioterapia en sustitución del radio por su menor precio. Produce dos rayos gamma con energías de 1,17 MeV y 1,33 MeV y al ser la fuente empleada de unos dos centímetros de radio provoca la aparición de zonas de penumbra dispersando la radiación en torno a la dirección de radiación. El metal tiende a producir un polvo muy fino que dificulta la protección frente a la radiación. La fuente de Co-60 tiene una vida útil de aproximadamente 5 años, pero superado ese tiempo sigue siendo muy radioactivo, por lo que estas fuentes han perdido, en cierta medida, su popularidad en occidente.

Precauciones

El cobalto metálico en polvo finamente dividido es inflamable. Los compuestos de cobalto en general deben manipularse con precaución por la ligera toxicidad del metal.

El Co-60 es radiactivo y la exposición a su radiación puede provocar cáncer. La ingestión de Co-60 conlleva la acumulación de alguna cantidad en los tejidos, cantidad que se elimina muy lentamente. En una eventual confrontación nuclear, la emisión de neutrones convertiría el hierro en Co-60 multiplicando los efectos de la radiación tras la explosión y prolongando en el tiempo los efectos de la contaminación radioactiva; con este propósito se diseñan algunas armas nucleares denominadas bombas sucias (del inglés dirtybomb). En ausencia de guerra nuclear, el riesgo proviene de la inadecuada manipulación o mantenimiento de las unidades de radioterapia.

Intoxicación

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