kobalt.rtf

Natalia Godzisz

Rekultywacja i zagospodarowanie gruntów V rok

METALE CIĘŻKIE- KOBALT

Kobalt (Co, łac. cobaltum) - pierwiastek chemiczny należący do grupy 9 (kobaltowców) w układzie okresowym o liczbie atomowej 27 i masie atomowej 58,93. 

Jest srebrzystobiałym, błyszczącym, ciągliwym i kowalnym metalem .

-Postać: Ciało stałe, metal ciężki

-Kolor: W postaci proszku/pyłu - szary , w postaci grudy/kawałków srebrzystoszary

-Zapach: Słaby, charakterystyczny zapach

-Gęstość: 8900 kg/m3

-Rozpuszczalność w wodzie: Nierozpuszczalny

-Rozpuszczalność w innych rozpuszczalnikach: Brak danych

-Temperatura topnienia: 1495 °C

-Temperatura wrzenia: 2927 °C

-Palność: Niepalny

-Toksyczność: Toksyczne łatwo rozpuszczalne w wodzie związki

-Higroskopijność: Niehigroskopijny

Metal ten wykazuje właściwości ferromagnetyczne (nieco słabsze niż żelazo).

Ferromagnetyzm jest to zjawisko, w którym materia wykazuje własne, spontaniczne namagnesowanie. Jest jedną z najsilniejszych postaci magnetyzmu i jest odpowiedzialny za większość magnetycznych zachowań spotykanych w życiu codziennym.

Właściwościami chemicznymi zbliżony jest do żelaza i niklu, jest bardzo odporny na działanie alkaliów, rozpuszcza się natomiast w mocnych kwasach, zwłaszcza w azotowym

Posiada 26 izotopów z przedziału mas 50-75. Trwały jest tylko izotop 59, który stanowi 100% składu izotopowego naturalnego kobaltu.

Pozostałe to sztucznie otrzymane izotopy promieniotwórcze, np. 60Co.

WYSTĘPOWANIE

Na skalę przemysłową otrzymuje się go głównie z rud miedziowo-kobaltowych, których złóż w Polsce w ogóle nie ma.

Kobalt występuje w rudach wspólnie z Ni, Ag, Pb, Cu i Fe, których największe ilości spotyka się

w: Zairze, Kanadzie, Rosji (Ural), Niemczech (Saksonia) i w Czechach (Góry Kruszcowe).

Występuje w skorupie ziemskiej w ilości 20 ppm, w postaci dwóch minerałów: smaltyn i kobaltyn, które występują zwykle przy złożach siarki.

Najbogatsze poznane złoża znajdują się w Afryce.

Zambia i Demokratyczna Republika Kongo pokrywają łącznie połowę zapotrzebowania światowego na kobalt przy czym światowa roczna produkcja kobaltu jest oceniana na 40 000 t.

Kobalt w stanie rodzimym występuje w meteorytach (meteoryt zawiera 0,5–2,5% czystego kobaltu).

Zawartość kobaltu w skorupie ziemskiej wynosi 0,0025% wagowych.

W przyrodzie występuje na ogół wspólnie z niklem, a także w postaci

związków z arsenem i siarką.

Do najważniejszych minerałów kobaltu należy smaltyn (CoAs2), którego nazwa pochodzi od niebieskiego barwnika smalta – otrzymywanego z tego minerału. Jest to minerał z gromady arsenków.

Kolejnymi przykładami minerałów zawierających kobalt są: kobaltyn (Błyszcz kobaltu) (CoAsS)  – minerał z gromady siarkosoli oraz skuterudyt (CoAs3).

Innym przykładem związku kobaltu z arsenem jest erytryn Co3(AsO4)2 ∙ 8H2O.

Związki kobaltu występują zarówno w wielu narządach (nerki, wątroba), jak i w mleku oraz w jego

przetworach (sery).

WPŁYW NA ORGANIZM

Kobalt jest jednym z mikroelementów i jest obecny w centrach reaktywności kilku enzymów. Zapotrzebowanie dobowe na ten pierwiastek jest jednak bardzo małe - 0,05 ppm.

Kobalt występuje w większości tkanek, jednak największe jego ilości znajdują się w wątrobie, nerkach i kościach. 

W organizmie występuje głównie pod postacią witaminy B12, będącej kofaktorem dwóch ważnych enzymów: izomerazy metylomalonylo-CoA i reduktazy rybonukleotydowej.

Funkcja witaminy B12 a pośrednio kobaltu jest ściśle związana z syntezą kwasów nukleinowych, otoczki mielinowej komórek nerwowych.

Jony kobaltu stymulują ponadto biosyntezę erytrocytów glikoproteiny regulującej u człowieka tworzenie krwinek czerwonych.

Niedobór

Kobalt występuje dość powszechnie, rzadko więc mamy do czynienia z przypadkami jego niedoboru.

Niedobór kobaltu ściśle wiąże się z niedoborem witaminy B12 przejawia się głównie w komórkach szybko dzielących się (komórki układu krwionośnego, nabłonkowe przewodu pokarmowego) i objawia się: niedokrwistością, dezorientacją, zmiennością nastrojów, pobudzeniem, zaburzeniami widzenia, halucynacji. Może on także powodować zaburzenia procesu krzepnięcia krwi.

Niedobory kobaltu pojawiają się często u wegetarianów nie spożywających żadnych produktów mięsnych i mlecznych.

Jest konieczny dla roślin motylkowych żyjących w symbiozie z bakteriami brodawkowymi.  Niedobór u roślin powoduje zahamowanie procesu wiązania azotu przez rośliny motylkowe.

Nadmiar

Nadmiar kobaltu występuje rzadko.

Jest to jednak znany czynnik wpływający na powstawanie raka skóry i chorób serca, często może on nasilać czynność tarczycy i szpiku kostnego co powoduje nadmierną produkcję czerwonych ciałek krwi.

Kobalt odkłada się w sercu i skórze -  osoby z rakiem skóry wykazują jego stężenie w dużych ilościach

Metalu tego nie można używać jako dodatku do produktów żywnościowych.

Jednakże występuje często w gospodarstwach domowych jako skłądnik kostek zapachowych do toalety o kolorze niebieskim., płynów do mycia szyb o kolorze niebieskim, płyny do mycia naczyń, a nawet środków do płukania jamy ustnej.

Jeśli zatem zauważysz jakiś produkt o niebieskim zabarwieniu -  trzymaj się od niego z daleka. .

Obecność kobaltu wraz z wieloma innymi składnikami chemicznymi może być przyczyną takich chorób jak:  trądzik pokrywający plecy, twarz i klatkę piersiową. Należy przede wszystkim udrożnić podstawowe kanały oczyszczania jelito, wątroba i nerki.

Źródła kobaltu w pożywieniu

Największe ilości kobaltu znajdują się w wątróbce, cynaderkach, burakach, mleku, ostrygach i mięczakach. Duża ilość kobaltu nieorganicznego może występować w niektórych rodzajach piwa, do których dodaje się kobalt, w celu ograniczenia ich nadmiernego pienienia się.

Dzienne zapotrzebowanie

Zapotrzebowanie na kobalt jest niewielkie i wynosi około 2 miligramów rocznie.

Wartość najwyższego dopuszczalnego stężenia (NDS) podana w załączniku do rozporządzenia Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 17 czerwca 1998 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz.U. RP nr 79, poz. 513 z 27 czerwca 1998 r.) wynosi obecnie dla kobaltu (kobalt metaliczny - dymy i pyły) 0,05 mg/m3, a wartość najwyższego dopuszczalnego stężenia chwilowego (NDSCh) 0,2 mg/m3.

Wartość NDS kobaltu została w 1986 r. znacznie obniżona (poprzednio była dziesięciokrotnie wyższa i wynosiła 0,5 mg/m3). Zgodnie z wykazem niebezpiecznych substancji chemicznych (załącznik do rozporządzenia Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z dnia 21 sierpnia 1997 r. - Dz.U. RP załącznik do nr 105, poz. 671 z 10 września 1997 r.) kobalt został zaliczony do substancji szkodliwych (oznakowanie Xn), a rodzaje zagrożeń, jakie może powodować to uczulenie w przypadku narażenia drogą oddechową oraz w przypadku kontaktu ze skórą.

ZWIĄZKI KOBALTU

Jak wynika z konfiguracji elektronowej atomu kobaltu, pierwiastek ten może występować na siedmiu

stopniach utlenienia.

Zerowy stopień utlenienia wystpuje przeważnie w karbonylkach i cyjankach.

Karbonylek Co4(CO)12 zawiera klaster czterech atomów metalu i 3 mostkowe grupy CO.

Najważniejsze związki tworzy kobalt na II i III stopniu utlenienia. Do nich należą m.in. związki

kompleksowe. W kompleksach kobaltu(III) występuje prawie zawsze szereg ligandów (np. CN–, NH3,

H2O, OH–, Cl–) tworzących konfigurację oktaedryczną.

W zależnośći od ładunku liganda kompleks jako

całoś może być jonem ujemnym, dodatnim lub obojętną cząsteczką (tabela 1).

Do najważniejszych związków kobaltu należą: oliwkowy tlenek kobaltu(II) (dawniej kobaltawy) CoO, różowy wodorotlenek kobaltu(II) Co(OH)2, sole kobaltu(II) rozpuszczalne w wodzie: chlorek CoCl2·6H2O, azotan(V) Co(NO3)2·6H2O i siarczan(VI) CoSO4·7H2O. Nierozpuszczalny w wodzie, liliowy węglan CoCO3·6H2O. Czarny tlenek kobaltu(II) dikobaltu(III) Co3O4 jest analogonem magnetytu.

Mniej trwałe sole kobaltu(III), np. fluorek kobaltu CoF3, ałun kobaltowo-amonowy (NH4)2SO4·Co2(SO4)3·24H2O, trwałe związki kompleksowe kobaltu(III) jak np. tzw. kobaltiaki (związki z kationem [Co(NH3)6]3+ i ich pochodne).

Wielordzeniowe karbonylki kobaltu Co2(CO)8, Co6(CO)12 (silnie toksyczne).

WITAMINA B12- KOBALAMINA

Wzór sumaryczny               C63H88CoN14O14P

Witamina B12 bierze udział w przemianie węglowodanowej, białkowej, tłuszczowej i w różnorodnych procesach, zapewnia aktywność, uczestniczy w wytwarzaniu czerwonych ciałek krwi, przeciwdziała niedokrwistości, umożliwia syntezę kwasów nukleinowych w komórkach, przede wszystkim szpiku kostnego; wpływa na funkcjonowanie układu nerwowego, uczestniczy w tworzeniu otoczki mielinowej ochraniającej komórki nerwowe i neuroprzekaźników nerwowych, zapewnia dobry nastrój, równowagę psychiczną, pomaga w uczeniu się, skupieniu uwagi; odgrywa rolę przy odtwarzaniu kodu genetycznego; dzięki niej zmniejsza się poziom lipidów we krwi; wpływa na układ kostny, pobudza apetyt.

Kobalt-60 to promieniotwórczy izotop kobaltu sztucznie otrzymywany, jest wykorzystywany jako źródło promieniowania gamma między innymi do napromieniowania komórek nowotworowych, gdyż jednemu rozpadowi towarzyszy emisja dwóch kwantów gamma, a czas połowicznego rozpadu wynoszący 5,3 roku umożliwia uzyskanie dużego natężenia promieniowania z małej próbki przy możliwości pracy urządzenia do kilku lat. Urządzenie do naświetleń z użyciem radioaktywnego kobaltu, nazywa się bombą kobaltową.

Kobalt-60 ulega rozpadowi rozpadowi β −

Podczas rozpadu tego izotopu uwolnione zostają dwa kwanty gamma o energii 1,17 i 1,33 MeV.

Izotop ten odgrywa on ważną rolę w technice i medycynie. Stosuje się go również w innych dziedzinach, m.in. do sterylizacji żywności.

Zgodnie z rozporządzeniem MZ z dnia 03.07.2002 r., PN-ISO 11014-1 i Dyrektywą 91/155/EEC

Jako substancje niebezpieczne wymieniono takie związki kobaltu jak:

Azotan (V) kobaltu (II)

Działanie azotanu(V) kobaltu(II) na organizm człowieka nie jest dobrze poznane.

Wiadomym jest, że wdychanie pyłów wywołuje zadyszkę i zagęszczenia w płucach, kontakt ze skórą prowadzi do przekrwień i wysypki pęcherzykowatej.

Czynnik przypuszczalnie rakotwórczy.

Azotan(V) kobaltu(II) działa szkodliwie na organizmy zwierzęce. Jest niebezpieczny dla życia wodnego.

Siarczan (VI) kobaltu (II)

Substancja stała, niepalna. W ogniu wydzielają się toksyczne gazy, pary i dymy.

Siarczan(VI) kobaltu(II) jest substancją silnie drażniącą błony śluzowe oraz skórę. Posiada właściwości rakotwórcze.

Powoduje zmiany genetyczne.

Wywołuje alergie.

Substancja dobrze rozpuszczalna w wodzie.

Działa szkodliwie na żywe organizmy, w szczególności wodne.

Toksycznymi związkami są również karbonylki kobaltu.

ZASTOSOWANIE

Kobalt używany jest głównie do wyrobu różnych stopów, zwłaszcza tzw. stellitów, zawierających 60-65% Co.

Służą one do produkcji zaworów i pierścieni silników lotniczych, samochodowych, parowych, itp.

Stopy zawierające 45-50% kobaltu i 25-30% chromu używane są do wyrobu szybkotnących stali narzędziowych, a ponadto do pokrywania powierzchni innych metali (są bardzo twarde i odporne na korozję). Stop 75% Co i 25% Cr jest łatwy do obróbki i nie traci połysku pod działaniem roztworów słabych kwasów lub soli. Oprócz tego, kobaltu używa się do wyrobu elektrycznych grzejnych drutów oraz taśm do pieców elektrycznych.

W postaci metalicznej lub jako tlenek jest składnikiem elektrod akumulatorów litowo-jonowych, niklowo-kadmowych i niklowo-metalowo-wodorkowych.

Niesymetryczne sole kobaltu np. K3CoO4 mają silne własności ferromagnetyczne i piezoelektryczne i są wykorzystywane w elektronice.

Kompleksy karbonylkowe i fosfinowe są stosowane jako katalizatory wielu reakcji organicznych. Roztwory soli kobaltu (II) i (III) mają intensywną krwisto-czerwoną i niebieską barwę i są używane jako pigmenty farb oraz służą do barwienia ceramiki.

Metal ten używany jest w bateriach wielokrotnego ładowania wykorzystywanych we wszelkiego rodzaju przenośnej elektronice.

KOBALT W ŚRODOWISKU PRACY- ZAGROŻENIA

W warunkach przemysłowych występuje narażenie organizmów na kobalt w postaci dymów i pyłów.

Wchłaniane są one drogą oddechową wywołując głównie zatrucia przewlekłe.

W zatruciu przewlekłym najczęściej spotykanymi objawami są: kaszel, stany zapalne jamy nosowo-gardłowej, oskrzeli i płuc oraz zwłóknienie tkanki płucnej.

Ponadto obserwuje się niewydolność układu oddechowego i uszkodzenie mięśnia sercowego, obniżenie ciśnienia krwi, anemię, upośledzenie funkcji tarczycy i wiele innych.

Ostre zatrucia metalicznym kobaltem zdarzają się rzadko i sprowadzają się do silnych ataków astmy oskrzelowej.

W szczególnie ciężkich zatruciach może dojść do wymiotów bólów brzucha, osłabienie mięśni, zaburzenia w pracy nerek ( w moczu pojawia się białko).

Brak jest danych o wchłanianiu metalicznego kobaltu drogą pokarmową i przez skórę.

Wiadomo natomiast, że wchłania się on z miejsca podskórnej implantacji.

Spotykane są również skórne odczyny alergiczne, szczególnie u osób uczulonych na kobalt, objawiające się głównie wypryskiem kontaktowym na dłoniach.

Doniesienia o odległych skutkach wchłaniania metalicznego kobaltu nie są jednoznaczne, choć w świetle dotychczasowych badań nie są wykluczone.

Kobalt wchłonięty do organizmu drogą inhalacyjną wydalany jest głównie z moczem.

Około 10% wchłoniętej dawki ulega długotrwałej kumulacji, prawdopodobnie w kościach. Przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem (IARC) kobalt został zaliczony do czynników prawdopodobnie rakotwórczych dla ludzi.