Изотопи на кобалтот

Кобалт  (₂₇Co)

Електролитски рафинирани парчиња кобалт
Општи својства
Име и симбол	кобалт (Co)
Изглед	цврст сив сјаен метал
Кобалтот во периодниот систем
– ↑ Co ↓ Rh железо ← кобалт → никел
Атомски број	27
Стандардна атомска тежина (±) (Ar)	58,933194(4)
Категорија	преоден метал
Група и блок	група 9, d-блок
Периода	IV периода
Електронска конфигурација	[Ar] 3d7 4s2
по обвивка	2, 8, 15, 2
Физички својства
Боја	металик сива
Фаза	цврста
Точка на топење	1.768 K ​(1.495 °C)
Точка на вриење	3.200 K ​(2.927 °C)
Густина близу с.т.	8,90 г/см3
кога е течен, при т.т.	8,86 г/см3
Топлина на топење	16,06 kJ/mol
Топлина на испарување	377 kJ/mol
Моларен топлински капацитет	24,81 J/(mol·K)
парен притисок P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k при T (K) 1.790 1.960 2.165 2.423 2.755 3.198
Атомски својства
Оксидациони степени	−3, −1, +1, +2, +3, +4, +5 ​(амфотерен оксид)
Електронегативност	Полингова скала: 1,88
Енергии на јонизација	I: 760,4 kJ/mol II: 1.648 kJ/mol II: 3.232 kJ/mol (повеќе)
Атомски полупречник	емпириски: 125 пм
Ковалентен полупречник	Слаб спин: 126±3 pm Силен спин: 150±7 пм
Спектрални линии на кобалт
Разни податоци
Кристална структура	​шестаголна збиена (шаз)
Брзина на звукот тенка прачка	4.720 м/с (при 20 °C)
Топлинско ширење	13,0 µм/(m·K) (при 25 °C)
Топлинска спроводливост	100 W/(m·K)
Електрична отпорност	62,4 nΩ·m (при 20 °C)
Магнетно подредување	феромагнетно
Модул на растегливост	209 GPa
Модул на смолкнување	75 GPa
Модул на збивливост	180 GPa
Поасонов сооднос	0,31
Мосова тврдост	5,0
Викерсова тврдост	1.043 MPa
Бринелова тврдост	470–3.000 MPa
CAS-број	7440-48-4
Историја
Откриен	Георг Брандт (1732)
Најстабилни изотопи
изо ПЗ полураспад РР РЕ (MeV) РП 56Co веш 77,27 д ε 4,566 56Fe 57Co веш 271,79 д ε 0,836 57Fe 58Co веш 70,86 д ε 2,307 58Fe 59Co 100 % 59Co е стабилен со 32 неутрони 60Co веш 5,2714 г β−, γ 2,824 60Ni

Природното појавување на кобалт, Co, се состои од еден стабилен изотоп, ⁵⁹Co (со тоа, кобалтот е мононуклиден елемент). Се карактеризираат 28 радиоизотопи; најстабилни се ⁶⁰Co со полураспад од 5,2714 години, ⁵⁷Co (271,811 дена), ⁵⁶Co (77,236 дена) и ⁵⁸Co (70,844 дена). Сите други изотопи имаат полураспад помал од 18 часа, а повеќето од нив имаат полураспад помал од 1 секунда. Овој елемент има и 19 мета состојби, од кои најстабилна е ^58m1Co со полураспад од 8,853 ч.

Изотопите на кобалтот се движат по атомска тежина од ⁵⁰Co до ⁷⁸Co. Главниот начин на распаѓање за изотопи со атомска маса помала од онаа на стабилниот изотоп, ⁵⁹Co, е електронски зафат, а главниот начин на распаѓање за оние со повеќе од 59 атомски масивни единици е бета распаѓање. Главните распадни производи пред ⁵⁹Co се изотопи на железо, а главните производи потоа се изотопи на никел.

Радиоизотопите можат да се произведат со различни јадрени реакции. На пример, ⁵⁷Co се произведува со циклотрон зрачење на железо. Главната реакција е (d,n) реакцијата ⁵⁶Fe + ²H → n + ⁵⁷Co.

Список на изотопи

Нуклид	Z	N	Изотопна маса (Da)	Полураспад	Распаден облик	Изведен изотоп	Спин и парност	Природна застапеност (моларен удел)
	Енергија на возбуда							Нормален сразмер	Варијантен опсег
50Co	27	23	49.98112(14)	38.8(2) ms	β+, p (70.5%)	49Mn	(6+)
					β+ (29.5%)	50Fe
					β+, 2p?	48Cr
51Co	27	24	50.970647(52)	68.8(19) ms	β+ (96.2%)	51Fe	7/2−
					β+, p (<3.8%)	50Mn
52Co	27	25	51.9631302(57)	111.7(21) ms	β+	52Fe	6+
					β+, p?	51Mn
52mCo	376(9) keV			102(5) ms	β+	52Fe	2+
					ИП?	52Co
					β+, p?	51Mn
53Co	27	26	52.9542033(19)	244.6(28) ms	β+	53Fe	7/2−#
53mCo	3174.3(9) keV			250(10) ms	β+? (~98.5%)	53Fe	(19/2−)
					p (~1.5%)	52Fe
54Co	27	27	53.94845908(38)	193.27(6) ms	β+	54Fe	0+
54mCo	197.57(10) keV			1.48(2) min	β+	54Fe	7+
55Co	27	28	54.94199642(43)	17.53(3) h	β+	55Fe	7/2−
56Co	27	29	55.93983803(51)	77.236(26) d	β+	56Fe	4+
57Co	27	30	56.93628982(55)	271.811(32) d	ЕЗ	57Fe	7/2−
58Co	27	31	57.9357513(12)	70.844(20) d	ЕЗ (85.21%)	58Fe	2+
					β+ (14.79%)	58Fe
58m1Co	24.95(6) keV			8.853(23) h	ИП	58Co	5+
					ЕЗ (0.00120%)	58Fe
58m2Co	53.15(7) keV			10.5(3) μs	ИП	58Co	4+
59Co	27	32	58.93319352(43)	Стабилен			7/2−	1.0000
60Co	27	33	59.93381554(43)	5.2714(6) y	β−	60Ni	5+
60mCo	58.59(1) keV			10.467(6) min	ИП (99.75%)	60Co	2+
					β− (0.25%)	60Ni
61Co	27	34	60.93247603(90)	1.649(5) h	β−	61Ni	7/2−
62Co	27	35	61.934058(20)	1.54(10) min	β−	62Ni	(2)+
62mCo	22(5) keV			13.86(9) min	β− (>99.5%)	62Ni	(5)+
					ИП (<0.5%)	62Co
63Co	27	36	62.933600(20)	26.9(4) s	β−	63Ni	7/2−
64Co	27	37	63.935810(21)	300(30) ms	β−	64Ni	1+
64mCo	107(20) keV			300# ms	β−?	64Ni	5+#
					ИП?	64Co
65Co	27	38	64.9364621(22)	1.16(3) s	β−	65Ni	(7/2)−
66Co	27	39	65.939443(15)	194(17) ms	β−	66Ni	(1+)
					β−, н?	65Ni
66m1Co	175.1(3) keV			824(22) ns	ИП	66Co	(3+)
66m2Co	642(5) keV			>100 μs	ИП	66Co	(8−)
67Co	27	40	66.9406096(69)	329(28) ms	β−	67Ni	(7/2−)
					β−, n?	66Ni
67mCo	491.55(11) keV			496(33) ms	ИП (>80%)	67Co	(1/2−)
					β−	67Ni
68Co	27	41	67.9445594(41)	200(20) ms	β−	68Ni	(7−)
					β−, n?	67Ni
68m1Co	150(150)# keV			1.6(3) s	β−	68Ni	(2−)
					β−, n (>2.6%)	67Ni
68m2Co	195(150)# keV			101(10) ns	ИП	68Co	(1)
69Co	27	42	68.945909(92)	180(20) ms	β−	69Ni	(7/2−)
					β−, n?	68Ni
69mCo	170(90) keV			750(250) ms	β−	69Ni	1/2−#
70Co	27	43	69.950053(12)	508(7) ms	β−	70Ni	(1+)
					β−, n?	69Ni
					β−, 2n?	68Ni
70mCo	200(200)# keV			112(7) ms	β−	70Ni	(7−)
					ИП?	70Co
					β−, n?	69Ni
					β−, 2n?	68Ni
71Co	27	44	70.95237(50)	80(3) ms	β− (97%)	71Ni	(7/2−)
					β−, n (3%)	70Ni
72Co	27	45	71.95674(32)#	51.5(3) ms	β− (<96%)	72Ni	(6−,7−)
					β−, n (>4%)	71Ni
					β−, 2n?	70Ni
72mCo	200(200)# keV			47.8(5) ms	β−	72Ni	(0+,1+)
73Co	27	46	72.95924(32)#	42.0(8) ms	β− (94%)	73Ni	(7/2−)
					β−, n (6%)	72Ni
					β−, 2n?	71Ni
74Co	27	47	73.96399(43)#	31.3(13) ms	β− (82%)	74Ni	7−#
					β−, n (18%)	73Ni
					β−, 2n?	72Ni
75Co	27	48	74.96719(43)#	26.5(12) ms	β− (>84%)	75Ni	7/2−#
					β−, n (<16%)	74Ni
					β−, 2n?	73Ni
76Co	27	49	75.97245(54)#	23(6) ms	β−	76Ni	(8−)
					β−, n?	75Ni
					β−, 2n?	74Ni
76m1Co	100(100)# keV			16(4) ms	β−	76Ni	(1−)
76m2Co	740(100)# keV			2.99(27) μs	ИП	76Co	(3+)
77Co	27	50	76.97648(64)#	15(6) ms	β−	77Ni	7/2−#
					β−, n?	76Ni
					β−, 2n?	75Ni
					β−, 3n?	74Ni
78Co	27	51	77.983 55(75)#	11# ms [>410 ns]	β−?	78Ni

Ѕвездена нуклеосинтеза на кобалт-56

Една од топлинските јадрени реакции во ѕвездите пред суперновата произведува <sup id="mw4Q">56</sup>Ni. По неговото производство, ⁵⁶Ni се распаѓа на ⁵⁶Co, а потоа ⁵⁶Co последователно се распаѓа на <sup id="mw5g">56</sup>Fe. Овие распадни реакции ја напојуваат сјајноста прикажана во светлинските криви. И распаднатите светлински криви и на радиоактивното распаѓање се очекува да бидат експоненцијални. Затоа, кривата на светлинските криви треба да даде индикација за јадрените реакции што ја напојуваат. Ова е потврдено со набљудување на болометриските криви на распаѓање на светлината за SN 1987A. Помеѓу 600 и 800 дена откако се случил SN1987A, кривата на болометриската светлина се намалила со експоненцијална стапка со вредности на полураспад од τ _1/2 = 68,6 дена до τ _1/2 = 69,6 дена. Стапката со која се намалила осветленоста тесно се совпаѓала со експоненцијалното распаѓање од ⁵⁶Co со полураспад од τ _1/2 = 77,233 дена.

Употреба на кобалтни радиоизотопи во медицината

Кобалт-57 (⁵⁷Co или Co-57) се употребува во медицински тестови; се користи како радиоознака за внесување на витамин Б₁₂. Тоа е корисно за Шилинг тестот.

Кобалт-60 (⁶⁰Co или Co-60) се користи во радиотерапија. Тој произведува два гама зраци со енергија од 1,17 MeV и 1,33 MeV. Изворот ⁶⁰Co е со пречник од околу 2 cm и како резултат на тоа создава геометриска полувумбра, што го прави нејасно работ на полето на зрачење. Металот има несреќна навика да произведува ситна прашина, што предизвикува проблеми со заштитата од радијација. Изворот ⁶⁰Co е корисен околу 5 години, но дури и по овој момент е сè уште многу радиоактивен, па затоа кобалтните машини паднале од употреба во западниот свет.

Индустриска употреба на радиоактивни изотопи

Кобалт-60 (⁶⁰Co) е корисен како извор на гама зраци бидејќи може да се произведе во предвидливи количини и поради неговата висока радиоактивност едноставно со изложување на природниот кобалт на неутрони во реакторот. Употребата на индустрискиот кобалт вклучува:

• Стерилизација на медицински материјали и медицински отпад
• Радијационен третман на храна за стерилизација (ладна пастеризација )
• Индустриска радиографија (на пример, радиографија со интегритет на заварот)
• Мерења на густина (на пр. мерења на густина на бетон)

⁵⁷Co се користи како извор во Месбауерова спектроскопија на примероците што содржат железо. Електронскиот зафат од ⁵⁷Co формира возбудена состојба на јадрото ⁵⁷Fe, кое пак се распаѓа до основната состојба со емисија на гама зраци. Мерењето на спектарот на гама-зраци дава информации за хемиската состојба на атомот на железо во примерокот.