कोबाल्ट

आवर्त सारणीतील (मूलद्रव्यांच्या कोष्टकरूपाने केलेल्या विशिष्ट मांडणीतील) आठव्या गटातील एक संक्रमणी (दोन आवर्तनांच्या सीमेवरील) धातुरूप मूलद्रव्य;चिन्हCo; चांदीसारखे शुभ्र; अणुक्रमांक (अणुकेंद्रातील प्रोटॉनांची संख्या) २७; अणुभार ५८·९४; वि.गु. ८·९; वितळबिंदू १,४९५०से.; उकळबिंदू २,९०००से. समस्थानिक (अणुक्रमांक एकच पण अणुभार निरनिराळे असलेले त्याच मूलद्रव्याचे प्रकार) किरणोत्सर्गी (कण वा किरण बाहेर फेकण्याचा गुणधर्म असणारे) ५७ व ६०,स्थिर ५९; मुख्य संयुजा (अणूंची परस्परांशी संयोग पावण्याची शक्ती दर्शविणारा अंक) २ व ३; विद्युत विन्यास (इलेक्ट्रॉनांची अणूमधील मांडणी) २, ८, १५, २.

इतिहास

बॅसिल व्हॅलेंटाइन व पॅरासेल्सस (१४९३? – १५४१) यांच्या लिखाणात कोबाल्ट या शब्दाचा उल्लेख आढळतो. पण त्या पूर्वीचा निश्चित इतिहास माहीत नाही. प्राचीन काळी ईजिप्शियन, रोमन व ग्रीक लोक मातीच्या भांड्यांसाठी कोबाल्टाचे रंग वापरीत असतं. बिरीनगुकिओ यांनी १५४० मध्ये कोबाल्टाच्या अशुद्ध ऑक्साइडाचा ‘झाफेर’ या नावाने प्रथम उल्लेख केला. अ‍ॅग्रिकोला यांनी १५५६ मध्ये कोबाल्टाच्या कित्येक धातुकांचा (कच्च्या स्वरूपातील धातूच्या साठ्यांचा ) व ती कशी वापरली जातात, याचा उल्लेख केलेला आहे. ब्राँट यांनी १७४२ मध्ये कोबाल्ट धातू वेगळी काढली.

उपस्थिती

निकेल आणि /किंवा तांबे यांच्या धातुकांत कोबाल्टाची धातुके विखुरलेली असतात. त्यांपैकी मुख्य आणि महत्त्वाची म्हणजे स्माल्टाइट (CoAs2) आणि कोबाल्टाइट किंवा कोबाल्ट ग्लान्स (CoAsS) ही होत. निकेल इ. धातूंचे निष्कर्षण करून (अलग करून) राहिलेल्या उपपदार्थातून कोबाल्टाचे बरेचसे व्यापारी उत्पादन करतात. कॅनडात सडबरीजवळ तसेच उत्तर ऱ्होडेशिया आणि झाईरे (बेल्जियन काँगो) या देशांत कोबाल्टाची खनिजे आढळतात.

निष्कर्षण

कोबाल्टाची धातुके हवेत भाजली असता तिची ऑक्साइडे व आर्सेनेट यांचे मिश्रण मिळते. नंतर ते मिश्रण हायड्रोक्लोरिक अम्लामध्ये विरघळून त्या विद्रावातून हायड्रोजन सल्फाइड वायू जाऊ दिला असता तांबे, शिसे व बिस्मथ या अशुद्धींच्या सल्फाइडांचा अवक्षेप (न विरघळणारा साका) मिळतो. खाली राहिलेल्या विद्रावातून कॅल्शियम कार्बोनेटाने लोह व आर्सेनिक या अशुद्धींचे अवक्षेपण करतात (तळाशी बसवितात). त्यानंतर राहिलेल्या विद्रावातून हिशोबाने जरूर तितकेच विरंजक चूर्ण (क्लोरीनयुक्त कॅल्शियम हायड्रॉक्साइड) मिसळले म्हणजे सजल कोबाल्ट ऑक्साइडाचे अवक्षेपण होते. कोबाल्ट ऑक्साइडाचे हायड्रोजनाच्या वातावरणात ⇨क्षपणकरून कोबाल्ट धातू मिळवतात.

कोबाल्ट व निकेल विलग करण्याच्या पुष्कळ पद्धती आहेत. त्यांपैकी माँड यांची कार्बोनिल पद्धती महत्त्वाची होय. माँड पद्धतीत ३००० सें. तापमानात पाणवायूने (कार्बन मोनॉक्साइड, कार्बन डाय-ऑक्साइड व हायड्रोजन यांच्या मिश्रणाने) अपरिष्कृत (अशुद्ध) ऑक्साइडाचे क्षपण करतात. त्यामुळे मिळणाऱ्या धातु-मिश्रणावरून कार्बन मोनॉक्साइड वायू ५००– ८०० से. तापमान असताना जाऊ दिला, तर निकेलाचे वायुरूप कार्बोनिल होते व कोबाल्ट विलग होते.

गुणधर्म

शुभ्र, वर्धनशील (पत्रा तयार करता येणारी) व तन्य (ओढून तार कढता येणारी) धातू. लोखंडापेक्षा जास्त कठीण. चुंबकीय गुण लोहापेक्षा कमी पण लोह व निकेल या धातूंच्या मिश्रणाने तो पुष्कळ वाढतो. कोबाल्ट ही धातू सापेक्षतः स्थिर आहे. सामान्य तापमानाला शुष्क किंवा आर्द्र हवेत तिचे ऑक्सिडीभवनहोत नाही. रक्तोष्म (तापवून लाल केलेल्या) स्थितीतही तिचे वरकरणी ऑक्सिडीभवन होते. सर्व सौम्य अम्लांशी तिची विक्रिया होते. तीव्र नायट्रिक अम्लाने मात्र ती अक्रीय बनते. क्षारांचा (अम्लाशी विक्रिया झाल्यास लवण देणाऱ्या पदार्थांचा, अल्कलींचा) तिच्यावर परिणाम होत नाही. पण क्लोरीन, ब्रोमीन किंवा आयोडीन यांच्या संपर्कात तापविल्यावर तिची संयुगे बनतात. ऑक्साइडापासून क्षपण क्रियेने मिळविलेली सूक्ष्मकणी धातू स्वयंज्वलनशील असते. रक्तोष्म तापमानाला कोबाल्ट धातूने वाफेचे विघटन होते. अमोनियाबरोबर तिचे नायट्रोइड तयार होते; पण तापमान आणखी वाढवले तर नायट्राइडाचे अपघटन (मूळ रेणूचे तुकडे पडून लहान रेणू किंवा अणू बनणे) होऊन कोबाल्ट व नायट्रोजन मिळतो. १५०० से. तापमान व दाब वापरल्यास कोबाल्ट व कार्बन मोनॉक्साइड यांचा संयोग होतो आणि कोबाल्ट टेट्राकार्बोनिलाचे [Co (Co)4]2 नारिंगी स्फटिक मिळतात. सामान्य दाब व ६०० सें. तापमान असताना टेट्राकार्बोनिलामधून कार्बनमोनॉक्साइडाचा एक रेणू कमी होऊन काळे ट्रायकार्बोनिल तयार होते.

अभिज्ञान

(अस्तित्व ओळखणे). अल्प प्रमाणातील कोबाल्टाचे अभिज्ञान अमोनियम थायोसायनेटासारखे जटिल पदार्थ वापरून वर्णमापन पद्धतीने (रंगांची तुलना करण्याच्या पद्धतीने) सहज होते. त्याशिवाय वर्णपटमापन[ वर्णपटविज्ञान] किंवा ध्रुवणमितीया पद्धतींनीही त्याचे विश्लेषण करतात. विद्युत्‌ निक्षेप विश्लेषणाने (विद्रावातून विद्युत्प्रवाह नेऊन विद्युत्‌ अग्रावर धातू साचविण्याच्या पद्धतीने) मोठ्या प्रमाणातील कोबाल्टाचे अभिज्ञान होते. कोबाल्टाचे प्रमाण मध्यम असल्यास भारात्मक पद्धत, वर्चसमापी अनुमापन, आणवीय शोषण वर्णपटलेखन किंवा क्ष-किरण अनुस्फुरण (क्ष-किरणांचे शोषण होऊन विशिष्ट तरंगलांबीचे क्ष-किरण बाहेर पडण्याच्या) पध्दतीचा उपयोग करतात [ अनुमापन; वैश्लेषिक रसायनशास्त्र].

कोबाल्ट लवणाच्या विद्रावात अमोनियम सल्फाइड मिसळले, तर कोबाल्ट सल्फाइडाचा काळा अवक्षेप मिळतो. तो थोड्या अम्लराजात (नायट्रिक अम्ल व हायड्रोक्लोरिक अम्ल यांच्या ३ : १ या प्रमाणातील मिश्रणात) विरघळवून विद्राव विरल केला व त्यात आल्फानायट्रोसो-बीटा नॅप्थॉलाचा विद्राव घातला, तर करडा अवक्षेप मिळतो. अशाच परिस्थितीत अम्ल विद्रावात निकेलाचा अवक्षेप मिळत नाही. कोबाल्टाच्या संयुगांमुळे बोरॅक्स-मणी (टाकणखाराचा मणी) परीक्षेत मण्याला निळा रंग येतो.

उपयोग

मुख्यतः मिश्रधातूंमध्ये कोबाल्ट धातू वापरतात. या मिश्रधातूंचा कठीणपणा उच्च तापमानासही कायम राहतो. अत्यंत वेगाने वस्तू कापणारी हत्यारे करण्यासाठी हिच्या मिश्रधातूचा विशेष उपयोग होतो. टिकाऊ लोहचुंबक करण्यासाठी कोबाल्ट असलेले पोलाद वापरतात. पाळीव जनावरांच्या विशेषतः शेळ्यामेंढ्यांच्या खाद्यात अंशमात्र कोबाल्टाची जरुरी असते. ब जीवनसत्त्वात कोबाल्टाचे अणू असतात. कोबाल्ट ऑक्साइडे व सिलिकेटे यांचा उपयोग कोबाल्ट काच करण्यासाठी व मातीच्या भांड्यांना चकाकी आणण्यासाठी केला जातो. पोटॅशियम कोबाल्टी नायट्रेट (कोबाल्ट यलो) याचा रंगद्रव्य म्हणून आणि कार्बनी अम्लापासून बनलेली कोबाल्ट लवणे रंगलेप व व्हार्निश यांच्या उत्पादनात शुष्कक (सुकण्याचा वेग वाढविणारी द्रव्ये) म्हणून वापरतात.

सामान्य कोबाल्ट (५९) वर न्यूट्रॉनाचा मारा केल्यास किरणोत्सर्गी कोबाल्ट (६०) मिळते. कोबाल्ट (६०) बीटा-किरणे उत्सर्जित करते आणि त्याचे निकेल (६०) मध्ये रूपांतर होते. निकेल (६०) हे गॅमाकिरण उत्सर्जित करते. वैद्यकात, वनस्पतिक्रियाविज्ञानात व उद्योगधंद्यात कोबाल्ट (६०) हे सर्वांत स्वस्त आणि उपयुक्त असे किरणोत्सर्गी साधन आहे. त्याचा अर्धायुकाल (किरणोत्सर्गी पदार्थाची मूळची क्रियाशीलता निम्मी होण्यास लागणारा काळ) ५·३ वर्षे आहे [ अणुऊर्जेचे शांततामय उपयोग] .

संयुगे

कोबाल्टस व कोबाल्टिक या दोन्ही ऑक्साइडांपासून कोबाल्टाची संयुगे मिळतात. परंतु कोबाल्टिक ऑक्साइडापासून मिळणारी संयुगे मात्र जटिल (गुंतागुंतीची संरचना असलेल्या) संयुगांच्या स्वरूपातच स्थिर असतात. कोबाल्ट्‌स संयुगे ही या धातूची सामान्य संयुगे होत.

कोबाल्ट क्लोराइड

CoCl2. कोबाल्टस ऑक्साइड किंवा कार्बोनेट यांच्यावर हायड्रोक्लोरिक अम्लांची विक्रिया केल्याने हे संयुग मिळते. याचा विद्राव गुप्त संदेश लिहिण्यासाठी वापरत असत. सामान्य तापमान असताना याने लिहिलेली अक्षरे दिसत नाहीत कारण ते १००० से. तापमानापर्यंत (CoCl2.H2O या स्वरूपात) स्फटिकमय आणि वर्णहीन असते. पण कागद तापविला असता अक्षरांना निळा रंग येऊन ती दिसू लागतात कारण १२०० से. तापमान झाले असता त्याचे निळ्या रंगाचे अस्फटिकी संयुग बनते. तापमान खाली आले की, पुन्हा वर्णहीन स्फटिकी संयुग बनते व मजकूर अदृश्य होतो.

कोबाल्टस हायड्रॉक्साइड

Co(OH)2. कोबाल्टस लवणात सोडियम हायड्रॉक्साइडाचा विद्राव मिसळला तर याचा अवक्षेप मिळतो. हा अवक्षेप निळ्या रंगाचा असतो व तापविल्यावर किंवा तसाच ठेवला, तर त्याचा रंग गुलाबी होतो.

कोबाल्टस ऑक्साइड

CoO. हवाबंद वातावरणात कोबाल्टस हायड्रॉक्साइड, कार्बोनेट किंवा नायट्रेट १,०००० से. तापविल्यास हे संयुग मिळते. हे क्षारकीय (अम्लाशी विक्रिया होऊन लवणे देण्याचा गुणधर्म असणारे) असून मिनाकामात व मृत्तिका-उद्योगात वापरतात.

कोबाल्टो-कोबाल्टिक ऑक्साइड

Co3O4. याला ट्रायकोबाल्ट टेट्रा ऑक्साइड असेही म्हणतात. काळ्या रंगाची पूड. ६००० ते ७००० से. इतक्या तापमानास CoO तापविले म्हणजे ते ऑक्सिजन शोषून घेते व Co3O4 मिळते. कोबाल्टस नायट्रेट तापविले म्हणजे हे संयुग मिळते. काचेला निळा रंग आणण्यासाठी हे संयुग वापरतात. काचेचा पिवळसर रंग घालवून तिला शुभ्र पांढरा रंग आणण्यासाठीही हे संयुग सूक्ष्म प्रमाणात वापरतात.

कोबाल्टिक ऑक्साइड

Co2O3 याचे अस्तित्व अनिश्चित आहे.

कोबाल्ट डाय-ऑक्साइड:CoO2. कोबाल्ट्स‌ लवणाचे हायपोक्लोराइटाच्या क्षारीय विद्रावाने ऑक्सिडीकरण केल्यास हे संयुग मिळते.

कोबाल्ट कार्बोनेट

CoCO3. कोबाल्टस लवणाचा विद्राव कार्बन डाय-ऑक्साइड वायूने संतृप्त करून (अधिकात अधिक प्रमाणात विरघळवून) त्यात सोडियम बायकार्बोनेटाचा विद्राव मिसळला, तर हे गडद तांबड्या रंगाचे संयुग मिळते.

कोबाल्टाच्या मिश्रधातू

कोबाल्टाच्या उत्पादनापैकी बराच मोठा भाग त्याच्या मिश्रधातू करण्यासाठी वापरला जातो.

चुंबकीय मिश्रधातू

कोठी तापमानाला चुंबकीय गुणधर्म दाखविणाऱ्या तीन मूलद्रव्यांपैकी कोबाल्ट हे एक आहे. कोबाल्टाचे चुंबकीय गुणधर्म लोहापेक्षा बरेच कमी आहेत, पण त्याच्या व लोहाच्या पुष्कळ मिश्रधातूंचे चुंबकीय गुणधर्म नुसत्या लोहापेक्षा जास्त आहेत. कोबाल्टाच्या उत्पादनापैकी २५ टक्के उत्पादन केवळ चुंबक उत्पादनात खर्ची पडते.

चुंबकीय मिश्रधातूंत कोबाल्ट विविध प्रकारे वापरले जाते. चुंबकीय पोलादात ते ५० टक्क्यांपर्यंत असते. अल्निको(Al, Ni व Co यांची मिश्रधातू) पर्मेंडर व पर्मिनवार ह्याही त्याच्या मिश्रधातू चुंबकीय आहेत. यांशिवाय लोह-कोबाल्ट-मॉलिब्डेनम, लोह-कोबाल्ट-टंगस्टन, लोह-कोबाल्ट-व्हॅनेडियम, कोबाल्ट-निकेल-तांबे व प्लॅटिनम-कोबाल्ट ह्या मिश्रधातूंतही चुंबकीय गुणधर्म आढळतात.

उच्च तापमानसह मिश्रधातू

(उच्च तापमान सहन करू शकणाऱ्या मिश्रधातू). या प्रकारच्या मिश्रधातूंत २०–६५ टक्के कोबाल्टाबरोबर क्रोमियम, निकेल, लोह, टंगस्टन, मॉलिब्डेनम इ. धातूही असतात. या मिश्रधातूच्या निर्मितीसाठी कोबाल्टाच्या जागतिक उत्पादनापैकी २५ टक्के कोबाल्ट खर्ची पडते.

कठिनता-अभिमुखी मिश्रधातू

क्षरण प्रतिकारी (झीज होण्यास प्रतिकार करणाऱ्या मिश्रधातू) उद्योगधंद्यात अतिशय झीज होणाऱ्या किंवागंजून जाणाऱ्या भागांसाठी या मिश्रधातू वापरतात. या प्रकारच्या मिश्रधातूंत कोबाल्टाचे प्रमाण ७–६५ टक्के असते.

उच्च वेग-सह्य-पोलाद

कठीण पदार्थ बरेच खोलपर्यंत कापण्यासाठी आणि अत्यंत वेगवान हत्यारांसाठी या प्रकारच्या मिश्रधातूंचा उपयोग करतात. अशा मिश्रधातूंत २–१२ टक्के कोबाल्टाशिवाय टंगस्टन, क्रोमियम, व्हॅनेडियम, मॉलिब्डेनम या धातूही असतात.

अल्प-प्रसरणी मिश्रधातू

काही उद्योगधंद्यांत किमान किंवा नियमित प्रसरणांक (एक अंश तापमान वाढविल्यास होणारे प्रसरण) असलेल्या यंत्रभागांची जरुरी असते. लोखंडाच्या उत्पादनात नियमित प्रसरणासाठी निकेल या धातूचा उपयोग प्रामुख्याने करण्यात येतो, तथापि कोबाल्ट धातूचा वापरही निकेल धातूबरोबर काही प्रमाणात करतात. जवळजवळ शू्न्य प्रसरणांक असलेल्या मिश्रधातूतील प्रमाण ५४ टक्के कोबाल्ट, ९·५ टक्के क्रोमियम व ३६·५ टक्के लोह इतके असते.

स्प्रिंग मिश्रधातू

या प्रकारच्या धातूत ४०–५० टक्के कोबाल्ट वापरतात.

दंत व शस्त्रक्रिया मिश्रधातू : या मिश्रधातूला ‘व्हिटॅलम’ म्हणतात. त्यात ६५ टक्के कोबाल्ट, ३० टक्के क्रोमियम व ५ टक्के मॉलिब्डेनम किंवा टंगस्टन असते. ती मानवी शरीराच्या दृष्टीने विद्युत् उदासीन आहे, तिच्यामुळे ऊतकाचा (समान रचना आणि कार्य असणाऱ्या पेशींच्या समूहाचा) क्षोभ होत नाही व मानवाच्या शरीरातील स्रावांचा तीवर परिणाम होत नाही.

संदर्भ: 1. Abbott, D. Inorganic Chemistry, London, 1965.

2. Parks, G. D. Ed, Mellor's Modern InorganicChemistry, London 1961.

3. Partington, G. D. General and InorganicChemistry, London, 1966.

लेखक : भू.चिं.मिठारी

स्त्रोत : मराठी विश्वकोश