Cobalto (Co)

O cobalto é um metal cujo símbolo é Co, tem número atômico 27 e massa atômica aproximada de 59 u.m.a (unidades de massa atômica). Encontra-se no quarto período e na família 9 da Tabela Periódica. Tal elemento foi isolado, pela primeira vez, como um metal puro pelo químico sueco Georg Brandt, no ano de 1735, com base no minério esmaltita.

 Estima-se que a humanidade se utiliza do cobalto há cerca de cinco mil anos com base na análise de cerâmicas egípcias e vidros pérsicos. Hoje em dia, os sais de cobalto ainda são utilizados na confecção de pigmentos para cerâmica, enquanto sua forma metálica é explorada na indústria metalúrgica para a produção de tipos de aço. Já os óxidos de cobalto podem ser utilizados como catalisadores na indústria química.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre cobalto
• 2 - Propriedades do cobalto
• 3 - Características do cobalto
• 4 - História do cobalto
• 5 - Aplicações do cobalto
• 6 - Obtenção do cobalto
• 7 - Precauções com o cobalto
• 8 - Exercícios resolvidos sobre cobalto

Resumo sobre cobalto

• É um metal branco acinzentado.

• Possui número atômico 27 e massa atômica de 59 u.m.a.

• Pode ocorrer nos estados de oxidação +2 e +3.

• Foi isolado pelo químico sueco Georg Brandt, em 1735.

• Muito utilizado para criação de tintas e pigmentos.

• Está presente em diversas ligas metálicas.

• Está presente na vitamina B12.

Propriedades do cobalto

• Símbolo: Co

• Classificação: metal de transição externa

• Massa atômica: 59 u.m.a

• Número atômico: 27

• Eletronegatividade: 1,88

• Isótopos: ⁵⁹Co (natural) e ⁶⁰Co (sintético)

• Ponto de fusão: 1495 ºC

• Ponto de ebulição: ~2900 ºC

• Configuração eletrônica: [Ar] 4s² 3d⁷

• Densidade: 8900 kg/m³

Características do cobalto

O cobalto é um metal branco acinzentado com propriedades magnéticas e físicas similares ao ferro e ao níquel. Pode ocorrer nos estados de oxidação +2 e +3, mas, na maioria dos casos, ocorre no estado de oxidação +2.

O cobalto é estável no ar e inerte e não reage com a água, porém pode ser atacado por ácidos.

É um elemento relativamente raro, ocorrendo na faixa de 0,001% a 0,002% da crosta terrestre, sendo considerado o 30º elemento mais abundante da crosta. Naturalmente ocorre em mais de 200 minerais, como a esmaltita e a cobaltita, mas é quase sempre encontrado combinado com outros elementos.

História do cobalto

Minérios de cobalto já vêm sendo utilizados pelos seres humanos há cerca de cinco mil anos. Foram encontrados em artefatos de cerâmica egípcia, em vidros pérsicos e em vidros e porcelanas chinesas das dinastias Tang (618-907) e Ming (1368-1644).

O nome cobalto deriva do termo mitológico alemão kobold, um espírito que poderia se materializar na forma de animais ou duendes. Ele seria brincalhão, mal-humorado ou maldoso. Um tipo de kobold era famoso por assombrar lugares subterrâneos, como minas.

O cobalto quase sempre ocorre em minerais associados a outros metais, como o cobre. Assim, minérios com cobalto, até então desconhecidos, começaram a ser utilizados na fabricação de vidros. Quando tratados com ácidos, isso lhes garantia uma cor azulada, algo que os minérios de cobre, já conhecidos, também faziam.

Contudo, quando adicionado ao vidro, esse minério também lhe garantia uma cor azulada, algo que os minérios de cobre não faziam. Como tal comportamento estava associado a algo novo e misterioso, o químico sueco Georg Brandt chamou-o de cobalt, baseado no nome kobold. Hoje em dia, esse mineral já foi determinado e denominado esmaltita.

Foi Brandt que, em 1735, conseguiu isolar o cobalto metálico da esmaltita, e, por isso, a descoberta do cobalto é creditada a ele.

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Aplicações do cobalto

As indústrias de tinta e cerâmica ainda consomem amplamente o cobalto. As indústrias de cerâmica o utilizam para a produção do pigmento branco, principalmente, mas a indústria de tintas ainda o utiliza para a confecção do pigmento tradicional azul.

Além disso, o cobalto é amplamente utilizado na produção de ligas de aço magnéticas, como a alnico (acrônimo para sua composição principal, alumínio, níquel e cobalto, além do ferro), bem como na indústria química como catalisador de reações orgânicas. Tem também importância na medicina, pois é utilizado no tratamento do câncer em radioterapias, uma vez que o isótopo cobalto-60 emite radiações ionizantes (raios γ) capazes de destruir determinadas células e impedir o seu crescimento.

Esse metal também vem sendo utilizado na produção de baterias para aparelhos recarregáveis, pois aumenta o tempo de carga e torna o produto mais seguro e estável, ao diminuir o inchaço delas e o risco de explosão. Também se espera que o cobalto substitua a platina para a produção de hidrogênio combustível a partir da água, barateando o processo.

O cobalto está presente na constituição da vitamina B12 na forma dos íons Co³⁺, e ela pode ser obtida por meio de dietas. Apesar de não existir recomendações oficiais sobre a ingestão de cobalto, existem recomendações para a ingestão dessa vitamina, uma vez que ela participa de importantes processos bioquímicos, como a síntese de aminoácidos e ácidos nucléicos, além da formação de eritrócitos.

A vitamina B12 também é importante para o tratamento de alguns casos de anemia. Como ela só é encontrada naturalmente em carnes e derivados de animais, pessoas vegetarianas ou veganas devem se preocupar com a sua suplementação.

Obtenção do cobalto

A obtenção do cobalto de suas fontes minerais depende da mineralogia e do teor desse metal no minério.

Quando o cobalto está presente em minérios lateríticos, os quais são formados pelo processo de intemperismo químico de laterização, são utilizados métodos pirometalúrgicos (em que são utilizadas altas temperaturas) e hidrometalúrgicos. Nesse último caso, o minério é dissolvido em soluções de amônia ou ácido sulfúrico e então precipitado na forma de carbonato. Tais carbonatos, agora com maior teor de cobalto, são então redissolvidos para que o cobalto metálico seja obtido por métodos eletroquímicos.

Já quando estamos falando de minérios sulfetados de cobalto, ou seja, que contêm enxofre na constituição, o processo metalúrgico utilizado para recuperação de cobalto também envolve dissolução do minério em soluções ácidas (de ácido clorídrico ou ácido sulfúrico) e básicas (amônia).

Um processo muito conhecido industrialmente para tratar esses minérios é o Sherritt-Gordon, em que minérios sulfetados de níquel e cobalto são dissolvidos em solução de amônia em alta temperatura e pressão, com a subsequente recuperação do cobalto por redução com gás hidrogênio.

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Precauções com o cobalto

Quando somos expostos a níveis agudos de cobalto no ar, seja por meio do metal puro pulverizado, seja por poeiras de sais e óxidos de cobalto, podemos ter o desenvolvimento de problemas respiratórios, como diminuição da ventilação, além de congestão, edemas e hemorragias no pulmão. Também é possível que se observe inflamações da nasofaringe, além de efeitos alérgicos, como rinite alérgica e dermatite atópica (nesse caso, quando a exposição se dá pela pele).

Já a ingestão de cobalto pode causar efeitos gastrointestinais, como náusea, vômito e diarreia, além de danos no fígado e dermatite alérgica.

A Agência Internacional de Pesquisa em Câncer classifica o cobalto e seus compostos como possíveis cancerígenos para o ser humano (Grupo 2B), afinal, estudos com animais demonstraram que o cobalto causa câncer quando colocado diretamente no músculo e na pele.

Voltando à necessidade de ingestão de vitamina B12, a ausência ou deficiência dessa vitamina em nosso organismo pode causar a anemia perniciosa, a qual causa fraqueza, diarreia, fadiga, icterícia e outros sintomas.

Exercícios resolvidos sobre cobalto

Questão 1 - (UFSM) O cobalto-60, ₂₇Co⁶⁰, utilizado em radioterapia, no tratamento de câncer, reage emitindo uma partícula β, e, com isso, transforma-se em:

A) ₂₇Co⁶¹

B) ₂₇Co⁵⁹

C) ₂₈Ni⁶⁰

D) ₂₈Ni⁶⁴

E) ₂₅Mn⁵⁶

Resolução

Alternativa C

Emitir uma partícula β é, de forma simples, dizer que ela será liberada pelo elemento em um processo radioativo. A partícula β é um elétron que surge da desintegração de um nêutron do núcleo e, sendo assim, tem massa desprezível (ou seja, 0) e carga -1. A equação para representar o processo é:

₂₇Co⁶⁰ → _-1β⁰ + _ZX^A

Em que Z é o número atômico do novo elemento formado, e A é o número de massa do novo elemento formado nesse processo.

Como em um processo radioativo devemos ter manutenção tanto da carga quanto da massa, para resolver, fazemos o sistema:

60 = 0 + A

27 = -1 + Z

Assim, A = 60 e Z = 28. Com isso, concluímos que estamos lidando com o ₂₈Ni⁶⁰, letra C.

Questão 2 - (Enem) Para garantir que produtos eletrônicos estejam armazenados de forma adequada antes da venda, algumas empresas utilizam cartões indicadores de umidade nas embalagens desses produtos. Alguns desses cartões contêm um sal de cobalto que muda de cor em presença de água, de acordo com a equação química:

CoCl₂ (s) + 6 H₂O (g) ⇋ CoCl₂.6H₂O                      (s) ΔH < 0

       (azul)                                                                     (rosa)

Como você procederia para reutilizar, num curto intervalo de tempo, um cartão que já estivesse com a coloração rosa?

A) Resfriaria no congelador.

B) Borrifaria com spray de água.

C) Envolveria com papel-alumínio.

D) Aqueceria com secador de cabelos.

E) Embrulharia em guardanapo de papel.

Resolução

Alternativa D

Por ser um equilíbrio químico, devemos entender que existe tanto uma reação no sentido direto, em que o sal de cobalto azul é o produto, quanto no sentido inverso, em que o sal de cobalto rosa é formado novamente.

Quando aparece a notação CoCl₂.6H₂O para um sal, isso significa que ele está com 6 mols de moléculas de água para cada mol de sal em sua estrutura, ou seja, está hidratado (nesse caso, hexahidratado). Se o objetivo é reutilizar um cartão que está com a coloração rosa, devemos entender que ele deve mudar sua coloração para azul quando não está úmido, mas anidro (sem água).

Para recuperar a coloração azul, o equilíbrio químico deve se deslocar para a esquerda, no sentido de consumo do CoCl₂.6H₂O e formação do CoCl₂.

Como a reação no sentido direto, de formação de CoCl₂.6H₂O, é exotérmica (olhe para a variação de entalpia negativa ao lado da reação), a reação no sentido inverso é endotérmica. Reações endotérmicas são favorecidas em relação às reações exotérmicas quando se aumenta a temperatura, pois, nesses casos, o aumento de temperatura vem com um aumento da quantidade de calor disponível.

Como, pelo princípio de Le Chatelier, a reação química busca sempre diminuir o efeito de uma ação externa para restabelecer o equilíbrio, um aumento da quantidade de calor disponível deve ser absorvido pela reação. O único sentido que pode absorver o calor disponível é o endotérmico (pois endotérmico significa absorção de calor).

Assim, para que o equilíbrio vá para o lado esquerdo (reação inversa), devemos usar um secador de cabelo, que aumenta a temperatura, letra D.

Resfriar em um congelador causa o efeito contrário do secador de cabelo, e borrifar com spray de água também desloca o equilíbrio para o lado não desejado, pois aumenta a concentração de água no meio.

Envolver com papel-alumínio ou papel não faz qualquer tipo de alteração necessária nesse sentido.

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química