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Cobalto

Cobalto

Cobalto (del alemán Kobold, duende, demonio de las minas) es un elemento químico, de símbolo Co, de número atómico 27 (27 protones y electrones 27) y masa atómica 59 u, encontrado en forma sólida a temperatura ambiente.

Es un metal de transición en el grupo 9 (VIIIB) de la Clasificación Periódica de los Elementos. Se utiliza para la producción de súper aleaciones usadas en turbinas de gas de aviones, aleaciones resistentes a la corrosión, aceros de alta velocidad, carburos y herramientas de diamante. El radioisótopo Co-60, se utiliza como una fuente de radiación gamma en la esterilización de radioterapia y esterilización de alimentos.

Características principales

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

El cobalto metálico está usualmente compuesto de dos formas alotrópicas con estructuras cristalinas diferentes: 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 cuales el cobalto posee un estado de oxidación de +4 son poco comunes. E estado de oxidación +2 es muy frecuente, así como el +3. También existen complejos importantes con el cobalto presentando estado de oxidación +1.

Historia

Los compuestos de cobalto se han utilizado durante siglos por transmitir un color azul para el vidrio y la cerámica. El cobalto fue detectado en esculturas egipcias y gemas persas del tercer milenio a.C., en las ruinas de Pompeya (destruida en el 79 a.C.) y en la China de la dinastía Tang (618-907) y de la dinastía Ming (1368-1644).

El elemento fue descubierto por Georg Brandt. La fecha de descubrimiento es incierta, variando en distintas fuentes entre 1730 y 1737. Brandt fue capaz de demostrar que el cobalto fue responsable de la coloración azul del vidrio, que previamente fue atribuido al bismuto.

El nombre del elemento viene del alemán kobalt o kobold, que significa espíritu maligno o demonio de las minas, llamada así por los mineros debido a su toxicidad, y los problemas que ocasionaban eran similares a los de níquel, contaminando y degradando los elementos que se deseaba extraer. Otra posible etimología de esta palabra se le asigna a los mineros de Harz y Erzgebirgechitze, que se sentían engañados, puesto que, además de no obtener el valor esperado, este metal era perjudicial para la salud y de la plata (metal que se presenta junto con cobalto); Según la leyenda, los mineros creían que un duende robaba la plata, dejando el cobalto en su lugar.

Durante el siglo XIX, entre el 70 y 80% de la producción mundial de cobalto se obtuvo en la fábrica industrial noruega Blaafarveværket del prusiano Benjamin Wegner.

En 1938, John Livingood y Glenn Seaborg descubrieron el cobalto-60. La primera máquina de radioterapia, la bomba de cobalto, fue construida en Canadá por un equipo dirigido por Ivan Smith y Roy Errington, utilizada en un paciente en 27 de octubre de 1951. El equipo está actualmente expuesto en el centro de cáncer de Saskatoon, en la ciudad de Saskatoon (Saskatchewan).

Abundancia y obtención

El metal no se encuentra en el estado nativo, sino en varios minerales, que normalmente se extrae junto con otros productos, especialmente como un subproducto de níquel y cobre. Los principales minerales de cobalto son cobaltita, eritrina, cobaltocalcita y escuterudita. Los mayores productores de cobalto son la República Democrática del Congo, la República Popular de China, Zambia, Rusia y Austria.

Compuestos

Debido a los varios estados de oxidación, existen numerosos compuestos de cobalto. Los óxidos CoO (temperatura de Néel 291 K) y Co3O4 (temperatura de Néel 40 K) ambos son antiferromagnéticos a bajas temperaturas.

Isótopos

El cobalto natural contiene un solo isótopo estable, el Co-59. Hay caracterizados 22 radioisótopos siendo los más estables Co-60, o Co-57 y el Co-56 con vida media de 5,2714 años, 271,79 días y 70,86 días, respectivamente. Los demás isótopos radioactivos presentan vida media inferior a 18 horas y la mayoría menos de 1 segundo. El cobalto presenta metaestables, todos con vida media inferior a 15 minutos.

La masa atómica de los isótopos de cobalto oscila entre 50 (Co-50) y 73 (Co-73). Los isótopos más ligeros que el estable (Co-59) se desintegran principalmente por captura de electrón resultando en isótopos de hierro y más pesados que el isótopo estable se desintegren por emisión beta originando isótopos de níquel.

El cobalto-60 se utiliza en la radioterapia reemplazando al radio debido a su precio más bajo. Produce rayos gamma con energías de 1,17 MeV y 1,33 MeV. Como fuente para unidades de cobaltoterapia posee unos 15 cm de diámetro por dosis de altura (forma de un cilindro). Tales tipos de fuente provocan la aparición de zonas de penumbra (por causa de su extensión) en los bordes del campo de irradiación. 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, aunque superado ese tiempo sigue siendo muy radioactivo, motivo por el cual estas fuentes han perdido, en cierta medida, su popularidad en el occidente.

Precauciones

El cobalto metálico en polvo finamente dividido es tóxico. Los compuestos de cobalto generalmente deben ser manipulados con cuidado debido a la ligera toxicidad del metal.

El Co-60 es radiactivo y la exposición a la radiación puede causar cáncer. En la ingesta de Co-60 ocurre la acumulación de una cantidad en los tejidos, que se elimina muy rápidamente. En una posible guerra nuclear, la emisión de neutrones convertiría el hierro en Co-60 multiplicando los efectos de la radiación tras la explosión, prolongando el tiempo de los efectos de la contaminación radiactiva. Para este propósito se diseñan algunas armas nucleares denominadas armas sucias.

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