Cobalt – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Cobalt kommt in der Erdkruste nur gebunden vor und ist deutlich seltener als Eisen. Meist begleitet es Kupfer- und Nickelerze, etwa in Cobaltglanz, einem Cobalt-Arsen-Sulfid, oder in Erzen der Kupfergürtel Zentralafrikas. Fast alles Cobalt wird daher als Nebenprodukt der Kupfer- und Nickelgewinnung erzeugt. Die Demokratische Republik Kongo liefert den weitaus größten Teil der weltweiten Förderung. Weitere Produzenten sind Indonesien, Russland und Australien.

Der Name geht auf die Bergleute des Erzgebirges zurück. Sie fanden Erze, die wie Silbererz aussahen, aber beim Schmelzen kein Silber lieferten und giftige Arsendämpfe abgaben. Sie schoben dies auf den Kobold, einen boshaften Berggeist. Der schwedische Chemiker Georg Brandt wies 1735 nach, dass die blaufärbende Substanz in diesen Erzen ein neues Metall ist, und widerlegte damit den Kobold.

Heute gewinnt man Cobalt aus Erzkonzentraten, indem man sie röstet oder mit Säure auslaugt und die Metallsalze dann aus der Lösung trennt. Das Metall entsteht am Ende meist durch Elektrolyse oder Reduktion der Oxide.

Eigenschaften und Reaktionen

Cobalt steht in Periode 4 und Gruppe 9 und hat die Elektronenkonfiguration [Ar] 3d⁷ 4s². Die Elektronegativität beträgt 1,88. Das Metall hat eine Dichte von 8,86 g/cm³, schmilzt bei 1495 °C und siedet bei 2927 °C. Es ist hart, glänzend und an der Luft recht beständig. Wie Eisen und Nickel ist Cobalt ferromagnetisch, und es behält diesen Magnetismus bis zu sehr hohen Temperaturen, bis etwa elfhundert Grad Celsius, länger als jedes andere Element. Deshalb eignet es sich für Magnete, die in heißer Umgebung arbeiten.

Cobalt ist ein unedles Metall, das sich in Säuren langsam löst. In Verbindungen tritt es hauptsächlich als Cobalt(II) und Cobalt(III) auf. Cobalt(II)-Salze lösen sich in Wasser mit rosa Farbe, weil sich ein Komplex mit sechs Wassermolekülen bildet. Wasserfreies Cobalt(II)-chlorid ist dagegen blau. Auf diesem Wechsel beruhte früher das Cobaltchloridpapier, das Feuchtigkeit anzeigte; wegen der gesundheitlichen Risiken ist es heute weitgehend durch andere Indikatoren ersetzt. Besonders stabil sind Komplexe mit Cobalt(III), und an ihnen untersuchte Alfred Werner um 1900 den Aufbau von Komplexverbindungen, wofür er den Nobelpreis erhielt.

Verwendung in Alltag und Technik

Die wichtigste Anwendung sind heute wiederaufladbare Batterien. Viele Lithium-Ionen-Akkus enthalten Cobalt in der Kathode, in Smartphones oft als reines Lithiumcobaltoxid, in Autoakkus zusammen mit Nickel und Mangan oder Aluminium. Es stabilisiert die Struktur des Kathodenmaterials, sodass der Akku viele Ladezyklen übersteht. Daneben gibt es Akkutypen ohne Cobalt, etwa mit Lithium-Eisenphosphat, die bei Elektroautos an Bedeutung gewinnen.

Cobalt-Legierungen sind hitzefest und verschleißarm. Sie stecken in heißen Teilen von Flugzeugtriebwerken, in Bohrern und Schneidwerkzeugen und in Zahn- und Gelenkprothesen. Starke Dauermagnete wie Alnico oder Samarium-Cobalt-Magnete enthalten ebenfalls Cobalt. In der Erdölindustrie dienen Cobaltverbindungen als Katalysatoren, mit denen man Schwefel aus Kraftstoffen entfernt. Das radioaktive Isotop Cobalt-60 sendet energiereiche Gammastrahlung aus. Man nutzt es zur Strahlentherapie von Tumoren und zum Sterilisieren von medizinischem Material.

Für den Menschen ist Cobalt als Teil des Vitamins B12 lebensnotwendig. Im Zentrum dieses Moleküls sitzt ein Cobalt-Ion. Vitamin B12 bilden nur Mikroorganismen; Tiere nehmen es auf und speichern es, deshalb steckt es vor allem in tierischen Lebensmitteln wie Fleisch, Fisch, Eiern und Milchprodukten. Wer sich vegan ernährt, sollte es ergänzen.

Der Abbau im Kongo wird kritisiert. Ein Teil des Cobalts stammt aus kleinen, oft ungeregelten Minen, in denen laut Menschenrechtsorganisationen gefährlich gearbeitet wird und auch Kinder beschäftigt sind. Für viele Familien ist der Kleinbergbau zugleich die wichtigste Einkommensquelle, deshalb setzen Hilfsorganisationen eher auf bessere Arbeitsbedingungen als auf Boykott. In der EU müssen Batteriehersteller die Herkunft von Cobalt prüfen. Recycling von Akkus und cobaltärmere Batterien sollen die Abhängigkeit verringern.

Moleküle mit diesem Element

• Cobalt(II)-oxid CoO3D ansehen
• Cobalt(III)-hydroxid Co(OH)₃3D ansehen
• Lithiumcobalt(III)-oxid LiCoO₂3D ansehen

Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Cobalt (Co)?

Häufige Fragen