Unsur Kimia Cobalt (Co)

Unsur kimia cobalt adalah unsur kimia jenis logam dengan simbol Co dan nomor atom 27. Seperti nikel, logam kobalt ditemukan di kerak bumi hanya dalam bentuk senyawa kimia nya, kecuali sebagian kecil yang ditemukan berupa logam kobalt dalam paduan meteorik dengan besi alami.

Logam murninya diproduksi melalui peleburan reduktif. Logam cobalt adalah logam keras, berkilau, dan berwarna perak keabu-abuan.

Sebagian kobal yang ada sekarang diproduksi secara khusus dari sejumlah bijih berkalori metalik, seperti misalnya cobaltite (CoAsS). Namun logam ini lebih banyak diproduksi sebagai hasil sampingan dari penambangan tembaga dan nikel.

Sabuk tembaga di Republik Demokratik Kongo (DRC), Republik Afrika Tengah dan Zambia menghasilkan sebagian besar produksi kobalt dunia. Menurut beberapa sumber (USGS, BGS, dan NRC), Zambia menyumbang lebih dari 50% produksi koballt dunia pada tahun 2016 (123.000 ton).

Unsur kimia cobalt adalah logam feromagnetik dengan berat jenis 8.9, dan momen magnetik 1,6–1,7 magneton Bohr per atom. Cobalt terutama digunakan dalam pembuatan paduan logam bersifat magnetik, logam tahan aus dan berkekuatan tinggi.

Senyawa kobalt silikat dan kobalt (II) alumina (CoAl2O4, biru kobalt) memberikan warna biru tua yang khas pada kaca, keramik, tinta, cat dan pernis.Pigmen biru berbasis kobalt (biru kobalt) telah digunakan sejak zaman kuno untuk perhiasan dan cat, dan untuk memberikan warna biru yang khas ke kaca dan porselen.

Kobalt adalah pusat aktif sekelompok koenzim yang disebut cobalamin. Vitamin B12, contoh yang paling terkenal dari jenisnya, adalah vitamin penting untuk semua hewan. Kobalt dalam bentuk anorganik juga merupakan mikronutrien untuk bakteri, alga, dan jamur.

Mirip dengan aluminium, unsur kimia cobalt adalah logam reduksi lemah yang dilindungi dari oksidasi lebih lanjut oleh lapisan oksida kobalt berupa film pasif (yang sangat rapat) di permukaan luarnya. Logam ini mudah bereaksi dengan unsur-unsur kimia golongan halogen dan belerang.

Pemanasan logam kobalt dalam ruangan yang mengandung oksigen menghasilkan senyawa Co3O4, yang kehilangan oksigen pada 900 o C, menjadi senyawa Cobalt Monoksida (CoO) CoO. Logam kobalt bereaksi dengan fluor (F2) pada 520 oK menjadi senyawa CoF3; reaksi dengan klorin (Cl2), bromin (Br2) dan yodium (I2), menghasilkan halida biner ekuivalen.

Kobalt tidak bereaksi dengan gas hidrogen (H2) atau gas nitrogen (N2) bahkan ketika dipanaskan. Pada suhu biasa, ia bereaksi lambat dengan asam mineral, dan sangat lambat pada udara yang lembab.

Senyawa – Senyawa kobalt.

Bilangan oksidasi umum kobal adalah +2 dan +3, meskipun senyawa dengan bilangan oksidasi mulai dari −3 hingga +5 juga ditemukan. Suatu keadaan oksidasi yang umum untuk senyawa sederhana adalah +2 (kobalt (II)).

Garam-garam ini membentuk kompleks aquo berwarna merah muda [Co (H2O) 6] 2+ dalam air. Penambahan klorida memberikan [CoCl4] 2−. Dalam uji nyala manik boraks, kobalt menunjukkan warna biru pada kedua oksidasi dan mengurangi nyala api.

Senyawa Cobalt dengan oksigen dan chalcogen

Beberapa oksida dari unsur kimia cobalt diketahui ada dalam struktur batuan, seperti green cobalt (II) oxide (CoO). Senyawa ini mudah teroksidasi dengan air dan oksigen menjadi warna coklat senyawa kobalt (III) hidroksida (Co (OH) 3). Pada suhu 600–700 ° C, CoO teroksidasi menjadi kobal biru (II, III) oksida (Co3O4), yang memiliki struktur spinel.

Senyawa black kobalt (III) oksida (Co2O3) juga ada. Oksida kobalt bersifat antiferromagnetik pada suhu rendah: CoO (Néel temperatur 291 o K) dan Co3O4 (suhu Néel: 40 o K), yang analog dengan magnetit (Fe3O4), dengan campuran bilangan oksidasi +2 dan +3.

Chalcogenides utama kobal termasuk sulfida kobalt (II) hitam, CoS2, yang mengadopsi struktur seperti pirit, dan kobalt (III) sulfida (Co2S3).

Senyawa organologam kobalt

Cobaltocene adalah struktur analog untuk ferrocene, dengan kobalt sebagai pengganti besi. Cobaltocene jauh lebih sensitif terhadap oksidasi daripada ferrocene. Karbonil kobalt (Co2 (CO) 8) adalah suatu katalis dalam reaksi karbonilasi dan hidrosililasi. Vitamin B12 adalah senyawa organologam yang ditemukan di alam, dan merupakan satu-satunya vitamin yang mengandung atom logam.

Kobalt di Alam

Logam kobalt murni tidak ditemukan di Bumi karena oksigen di atmosfer dan klorin di lautan. Keduanya cukup melimpah di lapisan atas kerak Bumi untuk mencegah pembentukan logam kobal. Kecuali dalam besi meteorik, kobalt murni dalam bentuk logam asli tidak ditemukan di Bumi. Unsur ini memiliki kelimpahan sedang di bumi, tetapi senyawa alami kobalt cukup banyak, dan sejumlah senyawa kobalt ditemukan di sebagian besar batuan, tanah, tumbuhan, dan hewan.

Di alam, kobalt sering dikaitkan dengan nikel.

Keduanya merupakan komponen karakteristik darri besi meteorik, meskipun kobalt jauh lebih sedikit (pada meteorit besi daripada nikel. Seperti nikel, kobalt dalam paduan besi meteorik mungkin cukup terlindungi dari oksigen dan kelembaban untuk tetap sebagai logam bebas (tetapi paduan), meskipun tidak ada unsur yang terlihat dalam bentuk seperti itu pada kerak terestrial kuno.

Kobal dalam bentuk senyawa terjadi pada mineral tembaga dan nikel.

Senyawa ini adalah komponen logam utama yang berikatan dengan sulfur dan arsen dalam kobaltite sulfida (CoAsS), safflorite (CoAs2), glaukodot ((Co, Fe) AsS), dan mineral skutterudite (CoAs3). Cattierite merupakan mineral yang mirip dengan pirit, dan terjadi bersama dengan vaesit di deposit tembaga. Ketika batuan diletakkan di atas tanah, proses pelapukan terjadi; mineral sulfida mengoksidasi dan membentuk eritrit merah muda (“pandangan kobal”: Co3 (AsO4) 2 · 8H2O) dan spherocobaltite (CoCO3).

Kobalt juga merupakan konstituen dari asap tembakau.

Pohon tembakau menyerap dan mengakumulasi logam berat seperti kobalt dari tanah di sekitarnya, yang ditumpuk di daun. Ini kemudian dihirup selama merokok tembakau.

Bijih utama kobalt adalah kobaltite, erythrite, glaucodot dan skutterudite, tetapi sebagian besar kobalt diperoleh melalui pemurnian nikel dan tembaga.

Karena kobalt umumnya diproduksi sebagai produk sampingan, pasokan kobalt sangat tergantung pada kelayakan ekonomi penambangan tembaga dan nikel di pasar tertentu. Permintaan untuk kobalt diproyeksikan tumbuh 6% pada tahun 2017.

Beberapa metode yang ada bisa digunakan untuk memisahkan kobalt dari tembaga dan nikel, yang tergantung pada konsentrasi kobal dan komposisi yang tepat dari bijih yang digunakan. Salah satu metode adalah flotasi busa, di mana surfaktan mengikat komponen bijih yang berbeda, yang mengarah ke pengayaan bijih kobalt. Pemanggangan berikutnya mengubah bijih menjadi kobalt sulfat, dan tembaga serta besi teroksidasi menjadi oksida. Leaching dengan air mengekstrak sulfat bersama dengan arsenat. Residu selanjutnya tercuci dengan asam sulfat, menghasilkan larutan tembaga sulfat. Kobalt juga dapat tercuci dari slag peleburan tembaga.

Produk dari proses yang disebutkan di atas diubah menjadi oksida kobalt (Co3O4). Oksida ini direduksi menjadi logam oleh reaksi aluminothermic atau reduksi dengan karbon dalam tanur tinggi.

Penggunaan Kobalt

1 . Paduan Logam

Paduan logam berbasis cobalt banyak digunakan dalam berbagai terapan. Stabilitas suhu paduan kobal membuat mereka cocok untuk pisau turbin pada turbin gas dan mesin jet pesawat, meskipun paduan kristal tunggal berbasis nikel mengungguli paduan kobalt dalam kinerja.

Paduan berbasis kobalt juga tahan korosi dan tahan aus, membuatnya, seperti titanium, berguna untuk membuat implan ortopedi yang tidak aus seiring waktu. Pengembangan paduan kobalt tahan aus dimulai pada dekade pertama abad ke-20 dengan paduan stellite, mengandung kromium dengan berbagai jumlah tungsten dan karbon. Paduan dengan karbida krom dan tungsten sangat keras dan tahan aus. Paduan kobalt-chromium-molybdenum khusus seperti Vitallium digunakan untuk bagian prostetik (penggantian pinggul dan lutut).

Paduan Cobalt juga digunakan untuk prosthetics gigi sebagai pengganti nikel.

Beberapa baja berkecepatan tinggi juga mengandung kobalt untuk meningkatkan ketahanan panas dan ketahanan aus. Paduan khusus dari aluminium, nikel, kobalt dan besi, yang dikenal sebagai Alnico, samarium dan kobalt (magnet samarium-kobalt) digunakan dalam magnet permanen. Paduan kobalt dengan platinum 95% digunakan untuk perhiasan, menghasilkan paduan yang cocok untuk pengecoran halus, yang juga memiliki sedikit magnet.

2 . Baterai

Lithium cobalt oxide (LiCoO2) banyak digunakan dalam katoda baterai lithium-ion. Materi ini terdiri dari lapisan oksida kobalt dengan litium interkalasi. Selama pemakaian, lithium dilepaskan sebagai ion lithium. 

Meskipun pada tahun 2018 sebagian besar kobal dalam baterai digunakan dalam perangkat seluler, aplikasi yang lebih baru untuk kobalt adalah baterai yang dapat diisi ulang untuk mobil listrik. Industri mobil/motor listrik menyebabkan meningkatnya permintaan untuk kobal dunia, hingga 5 kali lipat.

3 . Katalis

Beberapa senyawa kobalt adalah katalis dalam proses oksidasi. Kobalt asetat digunakan untuk mengubah xilena menjadi asam tereftalat, prekursor polimer polietilena tereftalat besar. Katalis tipikal adalah karboksilat kobal (dikenal sebagai sabun kobalt). Senyawa kobalt juga digunakan dalam cat, pernis, dan tinta. Karboksilat yang sama digunakan untuk meningkatkan adhesi antara baja dan karet di ban radial.

Kobalt berbasis katalis juga digunakan dalam reaksi yang melibatkan karbon monoksida. Kobalt juga merupakan katalis dalam proses Fischer – Tropsch untuk hidrogenasi karbon monoksida menjadi bahan bakar cair. Hidroformilasi alkena sering menggunakan kobalt octacarbonyl sebagai katalis, meskipun sering digantikan oleh katalis berbasis iridium dan rhodium yang lebih efisien, misalnya proses Cativa.

Hidrodesulfurisasi minyak bumi juga menggunakan katalis yang berasal dari kobalt dan molibdenum. Proses ini membantu membersihkan minyak dari kotoran sulfur yang mengganggu penyulingan bahan bakar cair.

4 . Pigmen dan Pewarna

Sebelum abad ke-19, unsur kimia cobalt sudah digunakan sebagai pigmen untuk membuat glasir, gelas berwarna biru. Smalt diproduksi dengan mencairkan campuran smaltite mineral panggang, kuarsa dan kalium karbonat, yang menghasilkan kaca silikat biru tua, yang digiling halus setelah diproduksi. Smalt secara luas digunakan untuk mewarnai kaca dan sebagai pigmen untuk lukisan. 

5 . Vitamin B12

struktur kimia vitamin B12

Struktur Kimia Cobalamin

Unsur kimia cobalt sangat penting untuk metabolisme semua hewan. Zat ini adalah konstituen kunci dari struktur kimia cobalamin, yang juga dikenal sebagai vitamin B12.

Bakteri di perut hewan ruminansia mengubah garam kobalt menjadi vitamin B12, senyawa yang hanya dapat diproduksi oleh bakteri atau archaea.

Kehadiran minimal kobalt dalam tanah karenanya sangat meningkatkan kesehatan hewan penggembalaan, dan penyerapan 0,20 mg / kg sehari dianjurkan karena mereka tidak memiliki sumber vitamin B12 lainnya.

Pada awal abad ke-20, selama pengembangan pertanian di Dataran Tinggi Vulkanik Pulau Utara di Selandia Baru, ternak menderita apa yang disebut “penyakit semak”. Ditemukan bahwa tanah vulkanik tidak memiliki garam kobalt yang penting untuk rantai makanan ternak.

Pada manusia, B12 memiliki dua jenis alkil ligan: metil dan adenosil. MeB12 mempromosikan transfer kelompok metil (−CH3).

Versi adenosyl dari B12 mengkatalisasi penataan ulang di mana atom hidrogen secara langsung ditransfer antara dua atom yang berdekatan dengan pertukaran bersamaan dari substituen kedua, X, yang mungkin merupakan atom karbon dengan substituen, sebuah atom oksigen dari alkohol, atau amina.

Methylmalonyl coenzyme A mutase (MUT) mengubah MMl-CoA menjadi Su-CoA, langkah penting dalam ekstraksi energi dari protein dan lemak.

Meskipun jauh lebih umum daripada metaloprotein lain (misalnya seng dan zat besi), kobaltrotein lain diketahui selain B12. Protein ini termasuk methionine aminopeptidase 2, enzim yang terjadi pada manusia dan mamalia lain yang tidak menggunakan cincin corrin B12, tetapi mengikat kobalt secara langsung. Enzim kobalt non-corrin lainnya adalah nitrile hydratase, enzim pada bakteri yang memetabolisme nitril.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *