kobolt

Tidligere ble kobolt brukt som koboltforbindelser til blåfarging av glass og dekorasjoner på porselen. På 1800-tallet var Blaafarveværket på Modum i Buskerud verdens største produsent av koboltblått, og eksporterte allerede på 1700-tallet blåfargen til både Japan og Kina.

Koboltforbindelser brukes også fremdeles som pigment i maling, både industrielt og i håndverks- og kunstmaling.

Kobolt ble også tidligere brukt i «usynlig blekk», i form av blått koboltklorid løst opp i en blanding av vann og glyserol. Ved oppvarming fordampet vannet, og den usynlige skriften kom tilbake som blå tekst. Denne løsningen brukes også i enkelte pyntegjenstander som skifter farge mellom blålilla og rosa avhengig av luftfuktighet, og var særlig populær på 1980-tallet.

Kobolt er et relativt vanlig metall som er mye brukt i legeringer sammen med andre metaller, dels fordi det bidrar til hardhet og styrke (blant annet ved høy temperatur), og dels fordi det er magnetisk. Ulike legeringer med kobolt brukes for eksempel i gjenstander som skal ha høy holdbarhet, som kirurgiske instrumenter og flydeler.

Kobolt inngår i høytemperaturlegeringer som koboltbaserte superlegeringer (35–70 prosent kobolt) og i mengder opptil 20 prosent i nikkelbaserte superlegeringer. Disse typene superlegeringer har meget høy styrke og korrosjonsmotstand ved høye temperaturer, og brukes blant annet innen luft- og romfart og energiproduksjon, for eksempel i gassturbiner.

Kobolt er også en viktig bestanddel i verktøymaterialer som hardlegeringer og hardmetaller. Disse materialene har sin hardhet fra en stor tetthet av harde karbidpartikler, for eksempel wolframkarbid. Kobolt inngår i grunnmassen eller bindemetallet mellom karbidene i disse metallene. Hardlegeringer benyttes blant annet i trekkeringer for tråd og i varmpresseverktøy. Hardmetallene er hardere enn hardlegeringene og benyttes i skjæreverktøy for dreiing, fresing og annen maskinering av metaller.

I mengder opptil tolv prosent blir kobolt tilsatt enkelte hurtigstål for å øke stålenes hardhet og temperaturbestandighet under hurtig maskinering av metaller (koboltstål).

• Les mer om koboltlegeringer.

På grunn av sin ferromagnetisme benyttes kobolt i magnetiske legeringer for bruk i permanentmagneter. Dette er for eksempel alnico-legeringer av aluminium, nikkel, kobolt (30–62 prosent), jern, kobber og eventuelt titan. Disse legeringene har særlig sterke magnetiske egenskaper, 17 ganger sterkere enn jern, og brukes blant annet i overflatelaget på harddisker i datamaskiner.

Kobolt-jern-legeringer med omtrent like mengder kobolt og jern er bløte magnetiske materialer (ikke-permanent magnetisme) og anvendes i elektromagneter, polsko og transformatorer.

Kobolt spiller også en sentral rolle som katalysator i kjemiske prosesser. Et viktig bruksområde er i heterogen katalyse der man fjerner svovelforbindelser fra råolje fordi disse i forbrenning av oljen vil danne svovelsyre som fører til sur nedbør når den kommer opp i atmosfæren.

Den radioaktive isotopen kobolt-60 er relativt billig å produsere og brukes i industrien til å undersøke metalldeler for skader. Innen medisin brukes den som radioaktivt sporstoff og i strålebehandling av kreft, og i næringsmiddelindustrien til å sterilisere matvarer, særlig krydder. Bestråling av krydder er nødvendig fordi råvarene kan bære med seg skadelige mikroorganismer som bakterier.

Over 40 prosent av verdens koboltproduksjon går til elektroder i oppladbare litiumionbatterier. Disse er de oppladbare batteriene som leverer den høyeste energien per vektenhet (energi = batterispenning × lagret ladning). Dette er det største bruksområdet for kobolt, og batteriene brukes blant annet i elektroniske produkter som smarttelefoner, nettbrett, datamaskiner, kamera, elektriske håndverktøy og kjøretøy.

I den negative elektroden i disse batteriene er karbon det foretrukne materialet, og den positive elektroden er en uorganisk litiumforbindelse. Denne forbindelsen er oftest et oksid eller fosfat som i tillegg til litium inneholder ett eller flere andre elementer, for eksempel kobolt i oksidiske elektroder. Ikke-oppladbare litiumbatterier har metallisk litium som positivt elektrodemateriale.

Bruken av kobolt i oksidiske elektroder går tilbake til litium-kobolt-oksid-batteriene (Li-Co-O) som ble kommersialisert i 1991, og som fortsatt er de vanligste litiumbatteriene. Kombinasjonen av litium og kobolt gir høy ladningskapasitet per vekt- og volumenhet, lav selvutladning, høy batterispenning og god syklingsstabilitet, som betyr at batteriene kan lades og utlades mange ganger uten betydelig tap av egenskaper.

Kobolt er et metall som har begrenset tilgjengelighet, og det er kostbart. Dessuten har bruk av kobolt politiske og etiske betenkeligheter på grunn av måten metallet utvinnes på i Afrika. Billigere elektroder har derfor blitt utviklet ved å erstatte noe av kobolten med nikkel, mangan og aluminium i Li-Ni-Mn-Co-O- og Li-Ni-Co-Al-O-batterier.

Disse erstatningene har i tillegg gitt batteriene jevnt over bedre egenskaper. Dette skyldes blant annet nikkels positive virkning på ladningskapasiteten (antall amperetimer, Ah) og mangans positive virkning på batterienes termiske stabilitet. Det sistnevnte reduserer brannfaren ved oppvarming under bruk. De ulike elektrodematerialene har ulike fordeler og ulemper, og de har ulike bruksområder. Li-Co-O-batteriene leverer lav effekt og brukes i små bærbare elektroniske produkter. De to sistnevnte batteritypene leverer høyere effekt og brukes i elektriske kjøretøy; Li-Ni-Mn-Co-O-batterier også i elektriske verktøy.

Rene koboltmineraler forekommer ikke i slike mengder at det i dag lønner seg å utnytte dem, men i Norge ble Modum Blaafarveværk drevet i 120 år fra 1778.

Som mineral forekommer kobolt hovedsakelig i form av sulfider og arsenider, sjeldnere som oksider. De viktigste koboltmineralene er:

• linneitt, Co₃S₄
• koboltitt, Co(Fe)AsS
• skutteruditt, CoAs₃
• speisskobolt (smaltin), Co(Ni,Fe)As₂
• erytrin, Co₃(AsO₄)2·8H₂O

Frem til slutten av 1800-tallet ble verdens behov for koboltforbindelser dekket av forekomster i Tyskland, Ungarn og Norge. I 1864 ble det gjort store funn i Ny-Caledonia. Dette førte til nedleggelse av den norske produksjonen i 1898. Rike forekomster er videre kjent i blant annet Canada, Den demokratiske republikken Kongo, Myanmar, Australia og Zambia. Det såkalte kobberbeltet i Kongo og Zambia er verdens rikeste område på kobbermalm, og det inneholder i tillegg koboltholdige mineraler. Der utvinnes nesten tre fjerdedeler av verdens forbruk av kobolt, hovedsakelig i Kongo.

Koboltrøyk og mange koboltforbindelser er giftige, og grenseverdien for koboltforurensning i arbeidsatmosfæren (beregnet som Co) ligger mellom 0,02 og 0,1 milligram per kubikkmeter.

Koboltforgiftning som følge av koboltinntak gjennom munnen fører til tap av appetitt, diaré, redusert kroppstemperatur og en sjelden gang dødsfall. Innånding av kobolt sammen med wolfram, titan og wolframkarbid kan føre til en alvorlig lungesykdom kalt hardmetall-lunge. Koboltsulfid kan muligens øke kreftrisikoen hos langvarig eksponerte personer. Den mest fryktede skaden av kobolt er sykdom i hjertemuskelen, kardiomyopati.

Allergi har opptrådt hos kobolteksponerte arbeidere, både i luftveiene i form av astma og i form av hudallergi.

På tysk betyr Kobold nisse eller bergtroll. Ordet ble brukt av tyske bergmenn i middelalderen om malmer som trass i lovende utseende ga dårlig utbytte av sølv, gull, kobber og andre ettertraktede metaller. Siden koboltmalmene på grunn av arseninnhold var giftige, mente bergmennene at de måtte være beheftet med trolldom.

Kobolt er lite reaktivt. I salter foreligger det enten som toverdig(\(\ce{Co^{2+}}\)) eller treverdig (\(\ce{Co^{3+}}\)). Ved oppvarming i luft til 300–400 °C blir metallet oksidert. Under cirka 1000 °C består oksidskallet av et indre lag av CoO og et ytre lag av Co₃O₄.

Selv om kobolt er lite reaktivt, danner det kjemiske forbindelser med nesten alle grunnstoffer. I ioniske/kovalente forbindelser er oksidasjonstrinnene +II og +III desidert viktigst. Ikke noe annet grunnstoff er kjent med så mange komplekser som treverdig kobolt.

• Les mer som koboltsulfider og koboltoksider.

Det finnes bare én stabil isotop av kobolt: kobolt-59. Det er fire kunstig fremstilte radioaktive isotoper, de to viktigste er kobolt-57 og kobolt-60.

Kobolt-60 brukes som tracer til materialprøving av sveisesømmer og støpegods, til konservering, sterilisering, også av visse matvarer, og til strålebehandling av kreft med en koboltkanon.

«Koboltbombe» er en hydrogenbombe med et hylster av kobolt. Når en slik bombe eksploderer, vil frie nøytroner omdanne kobolt-59 til kobolt-60. På grunn av intens gammastråling fra kobolt-60 og den relativt lange halveringstiden, vil store områder bli ubeboelige i lang tid.