Eisen  Rhodium Nickel  
 Cobalt                                              27Co
 engl. Cobalt; von den Bergleuten nach den Kobolden genannt
 
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Relat. Atommasse   
Ordnungszahl    
Schmelzpunkt    
Siedepunkt    
Oxidationszahlen     
Dichte    
Härte (Mohs)     
Elektronegativität    
Elektronenkonfig.   
Natürl. Häufigkeit  
  
 
58,933194    
27    
1495 °C    
2927 °C    
5, 4, 3, 2, 1, 0, −1    
8,86 g/cm³   
5,5    
1,88 (Pauling)     
[Ar]3d74s2   
Co-59  100%   
  
 
 

     

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Wie verhält sich Cobalt im Vergleich zu Mangan, Eisen, Nickel, Kupfer wenn ein Magnet daran gehalten wird?
    
GHS-Piktogramme (Cobalt Pulver) 

GHS 02GHS 05GHS 08GHS 09Gefahr

Gefahren (H-Sätze) 
  
H 228, 302, 317, 319, 330, 334, 341, 350, 360F, 410 



CAS-Nummer

7440-48-4  




GHS-Piktogramme (Cobalt Stücke) 
  

 
Gefahren (H-Sätze) 

H EUH208
CAS-Nummer

7440-48-4  
 
 
Physikalisch-chemische Eigenschaften
Das Element Cobalt zeigt eine nahe Verwandtschaft zu Eisen und Nickel. Es ist jedoch härter und fester als Stahl und sehr zäh. Bei Raumtemperatur ist Cobalt wie Eisen und Nickel ferromagnetisch, allerdings nicht ganz so stark wie Eisen. Beim Erhitzen über seine Curie-Temperatur von 1388 Kelvin (+1114,85 °C) verliert Cobalt seine ferromagnetischen Eigenschaften. Cobalt bildet mit vielen Elementen Legierungen, die sehr korrosionsbeständig sind.


Cobalt reagiert mit 60%iger Salpetersäure
 

 
 Bei der Reaktion entsteht ein rotbraunes Gas und eine tiefrote Lösung, wenn man Wasser dazu gibt.
 

Auch in seinen chemischen Eigenschaften ähnelt Cobalt dem Eisen und dem Nickel. Es reagiert aber mit Sauerstoff weniger als Eisen und ist gegen Wasser und feuchte Luft beständig. Salzsäure und Schwefelsäure lösen das Metall langsam, verdünnte Salpetersäure löst es schnell auf. Das kompakte Metall in Form von Blech oder Stangen wird durch reine, konzentrierte Salpetersäure passiviert. Es reagiert dagegen mit 60%iger Salpetersäure unter Bildung von Stickstoffdioxid und Cobalt(II)-nitrat. Dieses bildet mit Wasser eine tiefrote Lösung. Mit Sauerstoff reagiert Cobaltpulver in Hitze zu olivgrünem Cobalt(II)-oxid:

2 Co  +  O2 reagiert zu  2 CoO      ΔHR = −476 kJ/mol 

Cobalt bildet überwiegend Verbindungen mit der Oxidationsstufe +2, etwas seltener auch mit der Oxidationsstufe +3 und sehr selten auch mit +4 oder +5. Am bekanntesten ist das Cobalt(II)-chlorid CoCl2, dessen Hexahydrat rosarote Kristalle bildet. Beim Erwärmen auf über +35 °C gibt es einen Teil des chemisch gebundenen Kristallwassers ab und färbt sich dabei blau. Das kristallwasserfreie Salz entsteht beim Überleiten von Chlor auf Cobaltpulver. Die Halogenide sind alle farbig: Cobalt(II)-fluorid ist auch im wasserfreien Zustand rosa, Cobalt(II)-bromid erscheint grün und Cobalt(II)-iodid dunkelblau. Beim Einwirken von Schwefelsäure auf Cobaltpulver oder auf Cobalt(II)-oxid entsteht Cobalt(II)-sulfat CoSO4. Typische Verbindungen mit einer höheren Oxidationszahl sind zum Beispiel das braunschwarze Cobalt(III)-oxid Co2O3 oder das schwarze Cobalt(II,III)-oxid Co3O4. Diese beiden Oxide sind im Wasser nicht löslich. Letzteres besitzt im Kristallaufbau wie auch das bekannte Pigment Cobaltbau eine Spinellstruktur. Auch die Salze Cobalt(III)-sulfat Co2(SO4)3 oder Cobalt(III)-nitrat Co(NO3)3 sind darstellbar.


Boraxperle mit Cobalt(II)-chlorid Hexahydrat
 
Boraxperle mit Cobaltsalz
 
 Die Boraxperle färbt sich in der Flamme blau.


Ein typischer Nachweis für Cobalt(II)-Ionen in einer Vorprobe erfolgt mit der Borax- oder der Phosphorsalzperle: In der Oxidationsflamme und auch in der Reduktionsflamme wird die Perle blau gefärbt. Ein möglicher chemischer Nachweis erfolgt mit Kaliumthiocyanat und einem Gemisch aus Amylalkohol und Diethylether: Das entstehende Cobalt(II)-thiocyanat bildet im Wasser und auch in organischen Lösungsmitteln eine blaue Lösung. Tropft man auf der Tüpfelplatte eine gesättigte Ammoniumthiocyanat-Lösung in Aceton auf eine essigsaure Probelösung mit Cobalt(II)-Ionen, entsteht eine blaue bis grüne Färbung.
   
Physiologie – Toxikologie 
Cobalt ist ein lebensnotwendiges Spurenelement. Es ist am Aufbau des Vitamins B12 beteiligt. Ein Mangel äußert sich in einer gestörten Blutbildung.

Der elementare Stoff in reiner Form – vor allem in Form seiner Stäube – kann beim Einatmen asthmaartige Symptome und Atembeschwerden verursachen. Auch bei der Berührung mit der Haut besteht die Gefahr von allergischen Reaktionen. Im Tierversuch erwiesen sich die Stäube als krebserzeugend. Eine krebserzeugende Wirkung beim Einatmen von Stäuben der Cobaltverbindungen Cobalt(II)-chlorid oder Cobalt(II)-nitrat wird vermutet. Cobalt kann auch die Fruchtbarkeit beeinträchtigen und genetische Defekte verursachen. Das kompakte Metall ist weniger reaktiv.
  
Vorkommen 
Häufigkeit   relativ häufig

In der Natur kommt Cobalt nur in Meteoriten elementar vor. Das wichtigste Cobalterz ist der Skutterudit (CoAs3), der fast immer zusammen mit dem sehr ähnlichen Nickelskutterudit (Ni,Co,Fe)As3 vorkommt. Weitere Cobalterze stellen der Cobaltit, der Erythrin oder einige Mineralien der Linneit-Gruppe wie der Carrollit dar. Auch der Pyrrhotin oder die in Teilen Afrikas vorkommenden Kupfer- oder Nickelerze können Cobaltverbindungen enthalten. Man findet sie zum Beispiel in der Region Katanga in der Demokratischen Republik Kongo. Weitere Lagerstätten für Cobalterze oder cobalthaltige Erze wie Pyrrhotin liegen in Kanada, Kuba, Marokko, Russland, Australien und den USA.


  Erythrin aus Marokko und Cobaltit aus Schweden

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Der Erythrin (links) ist ein rotes, toxisches Mineral, das oft knoblauchartig nach Arsenverbindungen riecht. Das Mineral Cobaltit (rechts) ist chemisch stabiler, es bildet gerne Würfel oder Oktaeder aus.
 
 
Geschichte 
Bereits die alten Babylonier, Perser, Ägypter, Griechen und Römer benutzten Cobaltverbindungen zum Färben von Gläsern. Die Ägypter betrieben schon unter Pharao Thutmosis III. (1486–1425 v. Chr.) Glashütten, in denen die Gläser blau gefärbt wurden. Als Rohstoff dienten Alaunlagerstätten bei Oasen, die mit cobalthaltigen Erzen verunreinigt waren. Ab dem 4. Jahrhundert vor Christus setzte man im alten Ägypten auch Cobaltoxid zur Schwarzfärbung von Keramikglasuren ein.

Cobalterze wurden auch im späten Mittelalter von den Bergleuten im sächsischen Erzgebirge gefördert. Aufgrund ihres silbrigen Aussehens vermuteten sie Silber in den Erzen. Da jedoch nie Silber daraus gewonnen werden konnte, nannte man die Cobalterze „Kobolt“, in Anlehnung an die Berggeister, die die Bergleute genarrt hatten. Außerdem entwickelten die Erze aufgrund ihres Arsengehalts beim Rösten einen knoblauchartigen Geruch.


Smalte
 

 
 Das blaue Glas Smalte war früher ein begehrtes Pigment.
 

Ab dem 16. Jahrhundert wurden in Sachsen, in Thüringen oder in Böhmen Blaufarbenwerke gegründet. Sie produzierten das blaue Glas Smalte und ein Vorstufengemisch, das „Zaffer“ oder auch „Safflor“ genannt wurde: Das Gemisch aus verschiedenen Cobaltoxiden entstand beim Rösten der Erze Kobaltglanz und Skutterudit. Die Firma Schindlers Blaufarbenwerk in Zschorlau ist die älteste noch heute produzierende Farbenfabrik. Sie wurde 1649 gebaut. Ab dem Ende des 17. Jahrhunderts erfolgte auch die kommerzielle Nutzung der Cobalterze im Harz, zum Beispiel bei St. Andreasberg. Im dortigen Bergbaurevier traten die Cobalterze als Begleiter der silberführenden Erze auf. Bei der Silbergewinnung entstand am Boden der Schmelze eine Schlacke, die mit Cobalt, Nickel und Arsen verunreinigt war und „Speise“ genannt wurde. Durch Umschmelzen und Erhitzen konnte man das Arsen und auch entstehendes Arsentrioxid abtrennen. Mit Oxidationsmitteln wie Chlor oder einer Bleichlauge erhielt man in der Ausfällung braunes Cobalt(III)-hydroxid, das durch Glühen zu Cobalt(III)-oxid umgewandelt wurde. [Lit. 7 und 128]

Die Entdeckung des Elements Cobalt im Jahre 1735 wird dem schwedischen Chemiker Georg Brandt (1694–1768) in Stockholm zugeschrieben. Cobalt in unreiner Form isolierte der Schwede Torbern Olof Bergman im Jahre 1780. Das Symbol Co wurde von J.J. Berzelius im Jahre 1814 eingeführt und leitet sich vom lateinischen Wort cobaltum („Kobalterz“) ab. 
  
Herstellung     
Zunächst werden die Cobalterze durch Flotation angereichert. Nach dem Rösten fließt ein Großteil des Eisens in der Schlacke ab. Der übrig bleibende „Rohstein“ enthält noch Kupfer-, Nickel- und Cobalterze in Form von Sulfiden und Arseniden. Durch das Abrösten mit Soda und Natriumnitrat entweicht ein Teil des Schwefels und des Arsens. Die verbleibenden Metalloxide werden in heißer Salzsäure gelöst und mit Chlorkalk getrennt. Das enthaltene Cobaltoxid CoO fällt als Cobalthydroxid aus und kann durch Erhitzen in Cobalt(II,III)-oxid Co3O4 umgewandelt werden. Dieses lässt sich mit Koks oder Aluminium-Pulver zu Cobalt reduzieren:  
  
Co3O4  +  2 C reagiert zu  3 Co  +  2 CO2 
  
Verwendung 
Cobalt ist ein wichtiges Legierungsmetall für korrosionsbeständige Hartmetalle in Turbinen, in chemischen Anlagen, in Düsen- und Raketentriebwerken oder in Schneidwerkzeugen wie Bohrer und Meißel. In Verbindung mit Eisen, Aluminium oder Nickel eignet es sich zur Herstellung von Dauermagneten. Cobaltverbindungen wie Cobaltoxid oder Cobaltphosphat dienen zur Herstellung von Farbpigmenten wie Smalte oder verschiedene Cobaltpigmente. Smalte dient zum Blaufärben von Glas und Keramik, während Cobaltblau vielfach in der Malerei eingesetzt wird.


Glasherz aus Cobaltglas
Glasherz 
 Cobaltsalze werden zum Färben von Glas eingesetzt.
 
 
Cobaltverbindungen
 
 Cobalt(II)-chlorid   Cobalt(II,III)-oxid   Cobaltviolett Cobaltviolett
  Cobaltblau Cobaltblau   Cobaltcoelinblau Cobaltcoelinblau


Cobalttürkis Cobalttürkis


Rinmanns Grün Rinmansgrün
Smalte Smalte

 
 
Cobaltminerale
Bieberit

Bieberit
Carrollit

Carrollit
Cobaltin

Cobaltit
Cobaltlotharmeyerit

Cobaltlotharmeyerit
Cobaltneustädtelit

Cobaltneustädtelit





Cobalttsumcorit

Cobalttsumcorit
Erythrin

Erythrin
Klinosafflorit

Klinosafflorit


Moorhouseit


Neustädtelit







Roselith
Safflorit

Safflorit
Schneebergit

Schneebergit


Skutterudit


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