Cobalt

Cobalt ist ein chemisches Element, das sich im Periodensystem an 27. Stelle in der Gruppe der Übergangsmetalle befindet. Cobalt ist in reiner Form ein robustes, graues Metall, das Eisen und Nickel ähnelt. Eisen, Cobalt und Nickel sind die drei natürlich vorkommenden magnetischen Metalle.

Cobalt wurde erstmals 1735 von George Brandt in Stockholm, Schweden, als eigenständiges Metall erkannt; 35 Jahre später - 1780 - entdeckte der schwedische Chemiker und Mineraloge Torbern Olof Bergman die Zugehörigkeit des Kobalts zu den chemischen Elementen.

Das Wort Kobalt stammt vom deutschen Wort Kobold ab - ein Name für Haus- und Naturgeister, die bisweilen hinterlistig und spitzohrig agieren und nach Meinung der Bergleute das Erz verhext haben, weil es schwierig abzubauen war oder auch - durch schädliche Beimengungen wie Arsenminerale - die Gesundheit beeinträchtigte.

Übersicht: Allgemeine Daten zum Cobalt

Bezeichnung:Cobalt Andere Namen:Kobalt Symbol:Co Ordnungszahl:27 Atommasse:58,933194(3) u Periodensystem-Stellung:9. Gruppe, 4. Periode, d-Block (8. Nebengruppe). Gruppen-Zugehörigkeit:Übergangsmetalle, Cobalt-Gruppe, Eisen-Platin-Gruppe. Entdeckung:1735 - Georg Brandt (schwedischer Chemiker). Bedeutung des Namens:Kobold-Erz (spöttisch). Englischer Name:Cobalt CAS-Nummer:7440-48-4 InChI-Key:GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N

Das Cobalt-Atom

Das Co-Atom - und damit das chemische Element Cobalt - ist eindeutig durch die 27 positiv geladenen Protonen im Atomkern definiert. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Cobalt-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Cobalt-Isotope bzw. Cobalt-Nuklide zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die irdischen Cobalt-Vorkommen bestehen aus nur einem Isotop; die relative Atommasse wird mit 58,933194(3) u angegeben.

Elektronenkonfiguration

Symbol

Kurzform

[Ar] 3d⁷ 4s²

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Cobalt-Atom zu trennen.

1. IE:	7,88101 eV	2. IE:	17,084 eV	3. IE:	33,50 eV	4. IE:	51,3 eV	5. IE:	79,5 eV	6. IE:	102,0 eV
7. IE:	128,9 eV	8. IE:	157,8 eV	9. IE:	186,13 eV	10. IE:	275,4 eV	11. IE:	305 eV	12. IE:	336 eV
13. IE:	379 eV	14. IE:	411 eV	15. IE:	444 eV	16. IE:	511,96 eV	17. IE:	546,58 eV	18. IE:	1397,2 eV
19. IE:	1504,6 eV	20. IE:	1603 eV	21. IE:	1735 eV	22. IE:	1846 eV	23. IE:	1962 eV	24. IE:	2119 eV
25. IE:	2219,0 eV	26. IE:	9544,1 eV	27. IE:	10012,0 eV	28. IE:	eV	29. IE:	eV	30. IE:	eV

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Cobalt-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
7709	925,1	793,2	778,1

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p_1/2	3p_3/2	3d_3/2	3d_5/2
101	58,9	59,9

Weitere Daten

Atomradius:152 pm (berechnet)
135 pm (empirisch, nach Slater) Kovalente Radien:111 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
103 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
96 pm (in Dreifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.) Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:6,67 cm³ mol^-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ω_K: 0,388; ω_L1: 0,0012; ω_L2: 0,0077; ω_L3: 0,0077 Coster-Kronig-Übergänge:F₁₂: 0,30; F₁₃: 0,56; F₂₃: Austrittsarbeit:5,0 eV

Spektrallinien des Cobalts

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Cobalts mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Chemische Daten

Elektronegativität:1,88 nach Pauling
1,84 nach Allen
3,7305 eV nach Gosh-Gupta
4,3 eV nach PearsonElektronaffinität:0,662 26(5) eV bzw. 63,898(5) kJ mol^-1Oxidationsstufen:+2, +3 (-3, -1, +1, +4, +5)

Standardpotentiale

Normalpotential des Cobalts:

E⁰ (V)	N_ox	Name Ox.	Ox.	e^-	⇔	Red.	Name Red.	N_ox
-0,28	+ II	Cobalt(II)-Kation	Co²⁺	+ 2 e^-	⇔	Co (s)	Cobalt	0
1,42	+ IV	Cobalt(IV)-oxid	CoO₂ (s) + 4 H⁺	+ e^-	⇔	Co³⁺ + 2 H₂O	Cobalt(III)-Kation	+ III
1,82	+ III	Cobalt(III)-Kation	Co³⁺	+ e^-	⇔	Co²⁺	Cobalt(II)-Kation	+ II

Material- und physikalische Eigenschaften des Cobalts

Die nachfolgende Übersicht führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen Cobalt-Metalls auf.

Schmelzpunkt:1495 °C Schmelzenthalpie (molar):16,06 kJ mol^-1 Siedepunkt:2927 °C Verdampfungsenthalpie:382,4 kJ mol^-1 Wärmekapazität:24,81 J mol^-1 K^-1 (molar)
0,421 J g^-1 K^-1 (spezifisch) Debye-Temperatur:460 K Thermische Leitfähigkeit:100 W m^-1 K^-1 Wärmeausdehnung:13,0 μm m^-1 K^-1 bei 25 °C Elektrische Leitfähigkeit:16,7 × 10⁶ A V^-1 m^-1 Elektrischer Widerstand:62,4 nΩ m bei 20 °C Dichte:8,90 g cm^-3
8,86 g cm^-3 (flüssig, am Schmelzpunkt) Elastizitätsmodul:211 GPa, ε-Co (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):191,4 GPa 300 K Kompressibilität (isotherm):0,00522 GPa^-1 300 K Poisson-Zahl:0,31 (Querdehnzahl, dimensionslos) Kristallstruktur:hexagonal-dichteste Packung - hcp Gitterkonstanten:a = 250,7 pm, c = 406,9 pm; Z = 2 Raumgruppe:P6₃/mmc; Nr. 194 Härte:nach Mohs: 5,0
nach Vickers: 1,043 GPa
nach Brinell: 0,7 GPa
nach Brinell (neu): 1,291 GPa (geglüht) Magnetismus:ferromagnetisch Curie-Temperatur:1150 °C Schallgeschwindigkeit:4720 m s^-1 bei 20 °C Standard-Bildungsenthalpie:0 kJ mol^-1 (Feststoff, Kristall)
424,7 kJ mol^-1 (gasförmig) Gibbs Freie Enthalpie:380,3 kJ mol^-1 (gasförmig) Molare Standard-Entropie:30,0 J mol^-1 K^-1 (Feststoff, Kristall)
179,5 J mol^-1 K^-1 (gasförmig)

Bis zu einer Temperatur von etwa 450 °C liegt das Metall in der α-Modifikation (früher: ε-Co) vor und kristallisiert in der o.g. Form. Oberhalb dieser Temperatur bis zum Schmelzpunkt spricht man vom β-Cobalt (früher als α-Form bezeichnet); die Kristallstruktur ist hier kubisch-flächenzentriert (fcc) mit a = 354,4 pm.

Externe Informationsangebote

Gruppenelemente - Informationen

Übergangsmetalle
Vorlesungsskript: Anorganische Chemie. Universität Rostock - Format: PDF

Übergangsmetalle
Vorlesungsmaterialien: Chemie der Metalle. Universität Freiburg

Einzelne Verbindungen

Cobalt und Cobaltverbindungen
Chemikalien-Datenbank: physikalische und chemische Eigenschaften, Sicherheitsdatenblätter, kommerziell verfügbare Stoffen und Verbindungen; verschiedene Suchkriterien einschließlich Struktursuche

Synthese, Herstellung, Produktion

Übergangsmetalle
Skript: Gewinnung und Reinigung der Übergangsmetalle - Format: PDF

Analyse und Bestimmung

Cobalt Nachweis
Abtrennen von Cobalt und Nickel. Universität Giessen - Format: PDF

Geochemie und Biogeochemie

Cobalthaltige Minerale
Informationen zum Cobalt und den Cobaltmineralien. Mineralien Atlas

Newsarchiv

Aspirin plus Co
Metallorganische Verbindungen als neue Pharmaka? Cobalthaltiger Aspirin-Komplex mit Antitumor-Potenzial. Atikel, Jan 2009

Cobalt-Niobat: E8-Symmetrie nachgewiesen
Verborgene Symmetrie im Strukturaufbau von fester Materie beobachtet

Neue Cobalt-Katalysatoren
Cobalt: Nicht nur blaue Farbe, sondern auch ein wichtiger Katalysator.

Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 22.01.2020.

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