Cobalt

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thumb Verre teinté de bleu par du cobalt Le Cobalt est un élément chimique, de symbole Co et de numéro atomique 27 et de masse atomique 59.
Cobalt

thumb Verre teinté de bleu par du cobalt Le Cobalt est un élément chimique, de symbole Co et de numéro atomique 27 et de masse atomique 59.

Caractéristiques notables

Il est ferromagnétique avec une température de Curie de 1388 K et avec un moment de 1.6~1.7 magnétons de Bohr (µB) par atome. Il en existe deux configurations cristallographiques hcp (hexagonal compact) et cfc (cubique à face centrée). La température critique hcp→cfc entre ces deux structures est de 722 K. Les oxydes de Cobalt sont antiferromagnétiques à basse température. CoO avec une température de Néel de 291 K et Co3O4 avec une température de Néel de 40 K.

Applications

- Dans les alliages, tel que:
- Les super-alliages, pour certaines pièces dans les turbines à gaz.
- Les alliages résistants à la corrosion
- Les carbures
- Les aciers rapides (pour la réalisation des outils de coupe).
-Alliage prothèse dentaire (couronne par exemple)
- Les aimants et médias d'enregistrement magnétique
- Comme catalyseur dans l'industrie chimique et pétrolière
- Comme agent séchant dans les peintures et les encres
- Pour certaines électrodes de batterie d'accumulateurs (électrodes positives de nickel pour accumulateurs alcalins NiCd, NiMH et NiZn, et électrodes d'accumulateurs au lithium).
- Le cobalt-60 a de nombreuses utilisations comme source de rayons bêta, en raison de sa demi-vie relativement courte (donc plus facile à éliminer) en comparaison d'autres isotopes émetteurs de telles particules :
- Pour la radiothérapie
- Dans le traitement par radiation de la nourriture pour sa stérilisation.
- Dans la radiographie industrielle pour repérer les défauts des pièces.
- Toutefois, le cobalt-60 de synthèse (produit par exposition de cobalt naturel aux rayonnements neutroniques d'un réacteur nucléaire) n'est pas totalement pur, et contient toujours d'autres isotopes radioactifs à désintégration epsilon, émetteur de rayonnement gamma dangereux car ce rayonnement hautement énergétique détruit les noyaux et les contamine en éléments radioactifs persistants. De plus l'enrichissement et la purification du cobalt-60 nécessitent des techniques de centrifugation similaires à celles utilisées pour l'enrichissement des isotopes à usage militaire, techniques hautement surveillées car stratégiques au plan international.
- Aussi, on préfère maintenant utiliser des accélérateurs d'électrons (semblables aux tubes cathodiques de nos moniteurs et téléviseurs mais à des niveaux d'accélération bien supérieurs) qui produisent des flux bien plus purs et bien mieux contrôlés de particules bêta (mais cela nécessite un équipement bien plus lourd pour son utilisation qu'une simple capsule de cobalt-60, et cette méthode est surtout utilisée en milieu industriel, et maintenant aussi en milieu médical).

Histoire

On connait le cobalt depuis l'antiquité grâce à ses composés qui colorent le verre d'un bleu intense. On attribue à Georg Brandt (1694-1768) la découverte du cobalt. La date de la découverte varie suivant les sources mais est située entre 1730 et 1737. Il a été le premier à démontrer que le cobalt était la source de la couleur bleu dans les verres, alors que l'on attibuait prècedement celle-ci au bismuth que l'on trouvait avec le cobalt. Pendant le , le bleu cobalt fut produit par la fabrique norvégienne Blaafarveværket (70-80 % de la production mondiale) dirigée par l'industriel prussien Benjamin Wegner. En 1938, John Livingood et Glenn Seaborg découvrirent le cobalt-60.

Toxicité, écotoxicité

A dose infime, c'est un oligoélément, présent dans la vitamine B 12, et utilisé contre l'anémie, car favorisant les globules rouges. Une toxicité du cobalt est cependant supposée depuis longtemps ; le mot cobalt provenant d'ailleurs de l'allemand kobalt ou kobold ; un esprit maléfique qui hantait les mines dans la tradition germanique. Le métal aurait été ainsi nommé par les mineurs car il était toxique et provoquait des problèmes ; De plus, il polluait et dégradait les autres éléments minés comme le nickel. Elle est due à ses propriété chimiques, mais aussi à ses propriétés radiotoxiques, dans des isotopes radioactifs du cobalt, dont le cobalt 60, utilisés pour la recherche et en médecine nucléaire, par exemple sous forme d'aiguilles pour tuer des cellules cancéreuses. Il peut agir en synergie avec d'autres métaux qui l'accompagnent souvent dans la nature (arsenic, et moindrement cuivre, nickel, manganèse). Dans les écosystèmes : Sa toxicité varie selon les organismes, les individus, le contexte et l'espèce chimique considérée (cobalt pur, en nanoparticule, cobalt II ou cobalt III, ou encore sels organiques et/ou inorganiques). Sa toxicité et sa mobilité pour les plantes et animaux augmente avec l'acidité du sol. Les pluies acides peuvent en accentuer la mobilité et la biodisponibilité, avec risque de bioaccumulation et bioturbation par certaines plantes, champignons et animaux. Chez l'Homme : L'exposition au cobalt peut induire des affections pulmonaires (difficultés respiratories évoluant éventuellement en asthme, ou pneumonie chez des travailleurs ayant respiré un air chargé en cobalt). Dans les années 60, certaines brasseries ajoutaient du cobalt dans leurs bières pour en stabiliser la mousse, ce qui a provoqué chez de grands buveurs de bière des nausées, vomissements et graves affections cardiaques. On n'a toutefois pas noté d'affections cardiaques chez les anémiques et femmes enceintes ayant été médicamentés au cobalt, mais des anomalies fœtales sont provoquées chez des animaux exposés en laboratoire à des taux élevés de cobalt lors de la grossesse. Il est classé comme "cancérogène possible" par le Centre international de recherche sur le cancer ; car il provoque un cancer lorsqu'il est introduit dans un muscle ou sous la peau, mais il ne semble pas être cancérogène lorsqu'inhalé par animaux exposés via l'air, la nourriture ou l'eau. Ce risque pourrait augmenter s'il s'agit de nanoparticules, mais il ne semble pas avoir fait l'objet de recherches.

Sources environnementales

Une des formes possibles de minerai de cobalt Sources naturelles : (sols, érosion, volcans, eau de mer et feux de forêt. Le taux moyen dans le sol, dans le monde est de huit ppm (parties par million), mais il varie de près de zéro à 6 450 ppm voire plus à proximité de mines (En Ontario, 16 et 17 ppm de cobalt ont été mesurés respectivement dans des parcs ruraux et de vieux parcs urbains) Sources anthropiques : (eau, air et sol, et écosystèmes sont pollués par les mines et l'industrie du cobalt, les fumées des incinérateurs et issues de la combustion du charbon et du pétrole qui en contiennent une faible proportion, de même que les gaz d'échappement des véhicules et avions. Hormis pour les travailleurs ou personnes exposées à des sources industrielles ou naturelles importantes, 99 p. 100 du cobalt que nous absorbons proviendrait de la nourriture, plutôt que de l'eau ou l'air).

Production

Ses principaux minerais se trouvent sous forme d'arséniures, de sulfures et d'oxydes. Actuellement, c'est l'Afrique qui détient l'essentiel des ressources en cobalt au niveau planétaire : la République démocratique du Congo concentre à elle seule la moitié des réserves connues. La Zambie en est le premier producteur au monde de cobalt, mais le minerai peut être fondu et raffiné dans diverses zones du monde. Le groupe UMICORE est leader mondial dans ce domaine. Chiffres de 2003, métal contenu dans les minerais et concentrés, source : L'état du monde 2005

Voir aussi

- Métaux lourds
- Élément-trace métallique (ETM)
- Bleu ==
Sujets connexes
Afrique   Alliage   Arsenic   Bioaccumulation   Biodisponibilité   Bioturbation   Bismuth   Bleu   Bleu de cobalt   Canada   Carbure   Catalyseur   Cuivre   Finlande   Georg Brandt   Isotope   Kobold   Manganèse   Masse atomique   Nanoparticule   Nickel   Numéro atomique   Radiothérapie   Russie   République démocratique du Congo   République populaire de Chine   Spin   Stérilisation (microbiologie)   Super-alliage   Turbine   Volcan   Zambie  
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