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Als Sir Robert Walpole, Großbritanniens erster Premierminister, seinen neunen Amtssitz bezog, konnte er noch nicht ahnen, dass die Adresse bis heute zum Synonym für britische Regierungsmacht wurde: 10 Downing Street.
Man schrieb den 22. September 1735 – ein Jahr, welches auch für den weltweiten Rohstoffhandel von enormer Bedeutung war. In der schwedischen Hauptstadt Stockholm gelang es dem Chemiker Georg Brand, ein neues Element zu entdecken und zu benennen, das bis heute als sehr selten gilt: Kobalt, welches überwiegend aus Kupfer- oder Nickelerzen gewonnen wird.
Der Name leitet sich übrigens vom Kobold ab, jenem Hausgeist, der dazu neigt, die Menschen zu ärgern: Kobolde haben in frühzeitlichen Erzählungen häufig erst Silber gefuttert und dann silberfarbene Erze ausgeschieden, die komplett wertlos waren. Über den Wert des Rohstoffes gibt es dagegen keine zwei Meinungen: Kobaltstahl ist eine der härtesten Legierungen überhaupt und wird unter anderem für Bohraufsätze und Fräsen verwendet.
Aber auch für hoch beanspruchte Teile im Maschinenbau kommt es zum Einsatz; so beispielsweise in Schiffsschrauben oder Flugzeugturbinen. Seine mögliche Verwendung als Legierungselement und in Kobaltverbindungen lässt den Rohstoff zu einem strategisch äusserst wichtigen Metall werden. Es wird in manchen Katalysatoren ebenso benötigt wie in Li-Ionen Akkus; als Pigment dient es der Färbung von Porzellan oder Keramik.
In den Bergwerken weltweit wird so viel Kobalt produziert wie in der Demokratischen Republik Kongo, die mit 98.000 Tonnen (Stand 2020) alleine bereits ca. 70 Prozent des Weltmarktes abdeckt. Wenn es dagegen um die Raffinerien geht, liegt China weit vorne, die ca. 30 Prozent des Bedarfs abdecken.
Damit ist dem Element eine deutlich erfolgreichere Karriere beschienen als Sir Robert Walpole, der nach einer fehlgeschlagenen Abstimmung 1741 seinen Hut nehmen und «10 Downing Street» für seinen Nachfolger räumen musste.
Mehr über Kobalt in diesen Blogartikeln:
Schmelzpunkt: 1495 °C
Spezifisches Gewicht: 8,9 g/cm3
Farbe: blaugrau-metallisch
Siedepunkt: 2927 °C
Weltjahresproduktion ca.: 57 500 Tonnen
Massenanteil / Erdhülle: 37 ppm
Im Jahr 2021: -52,94%
Im Jahr 2022: -35,22%
Die Geschichte von Kobalt reicht weit zurück und ist geprägt von faszinierenden Entdeckungen und Aberglauben. Schon seit sehr langer Zeit sind Cobaltverbindungen bekannt und wurden vor allem für die Färbung von Glas und Keramik verwendet, insbesondere für das berühmte Cobaltblau.
Im Mittelalter stießen die Menschen auf Cobalterze, die oft mit wertvollen Silber– und Kupfererzen verwechselt wurden. Doch diese Erze bereiteten den Bergleuten große Schwierigkeiten. Sie ließen sich nicht leicht verarbeiten und beim Erhitzen verströmten sie unangenehme Gerüche aufgrund ihres Arsengehaltes. Als ob das nicht genug wäre, rankten sich auch mysteriöse Geschichten um die Erze. Man glaubte, dass Kobolde das wertvolle Silber verschlungen hätten und an seiner Stelle wertlosere, silberfarbene Erze ausgeschieden hätten. Diese vermeintlich verhexten Erze erhielten Spottnamen wie Nickel, Wolfram (auch bekannt als „Wolfsspucke“ auf Latein, lupi spuma) und eben Kobolderz, woraus schließlich der Name „Cobalt“ entstand.
Die wahre Entdeckung von Kobalt als Element erfolgte im Jahr 1735 durch den schwedischen Chemiker Georg Brandt. Während er Kobalterze verarbeitete, stieß er auf ein bis dahin unbekanntes Metall. Brandt beschrieb die Eigenschaften dieses Metalls und gab ihm den Namen „Kobalt“. Doch erst im Jahr 1780 wurde durch weitere Untersuchungen von Torbern Olof Bergman bestätigt, dass es sich bei Kobalt tatsächlich um ein Element handelt.
Diese Entdeckung markierte einen wichtigen Meilenstein in der Geschichte von Kobalt. Das Element fand zunehmend Verwendung in verschiedenen Anwendungen, vor allem in der Farbindustrie. Cobaltblau, auch bekannt als Thénards Blau oder Zaffer, wurde aufgrund seiner lebendigen blauen Farbe begehrt und fand breite Anwendung bei der Färbung von Glas und Keramik.
Heute hat Kobalt eine entscheidende Bedeutung in verschiedenen Branchen, darunter auch in der Batterieherstellung für Elektrofahrzeuge und tragbare Elektronikgeräte. Kobaltverbindungen werden in der Medizin und in der Katalyse eingesetzt. Die Geschichte von Kobalt ist eine faszinierende Reise von verhexten Erzen zu einem wichtigen Element in der modernen Technologie.
Die Entdeckung von Kobalt und seine vielseitige Verwendung haben nicht nur die Welt der Chemie und Industrie bereichert, sondern auch unser Verständnis von Elementen und Materialien erweitert. Von den geheimnisvollen Geschichten des Mittelalters bis zur Bedeutung in der modernen Technologie bleibt Kobalt ein faszinierendes Element mit einer reichen Geschichte und einer vielversprechenden Zukunft.
Cobalt ist ein seltenes Element und macht nur etwa 0,003 % der Erdkruste aus. Es belegt damit den 30. Platz in der Liste der häufigsten Elemente. In elementarer Form ist es äußerst selten und kommt nur in Meteoriten und im Erdkern vor. In vielen Mineralen ist Cobalt enthalten, jedoch meist nur in geringen Mengen. Es tritt oft in Verbindung mit Nickel, Kupfer, Silber, Eisen oder Uran auf. Nickel ist dabei etwa drei- bis viermal häufiger als Cobalt. Beide Elemente sind chalkophil, also schwefelliebend, und typisch für basische und ultrabasische Magmatite.
Es gibt verschiedene Cobalterze, in denen sich Cobalt durch Verwitterung oder andere Prozesse angereichert hat. Zu den wichtigsten gehören Cobaltit, Linneit, Siegenit, Erythrin, Asbolan, Skutterudit und Heterogenit. Der Cobaltgehalt in den sulfidischen Erzen ist jedoch gering, meist nur 0,1 bis 0,3 %.
Wichtige Erzlagerstätten befinden sich in verschiedenen Ländern, darunter Kanada, Sambia, Marokko, die Demokratische Republik Kongo, Kuba, Russland, Australien und die USA. Als Spurenelement kommt Cobalt in den meisten Böden vor.
Die Staaten mit der größten Förderung im Jahr 2020
Die Gewinnung von Kobalt erfolgt hauptsächlich aus Kupfer- und Nickelerzen. Je nach Zusammensetzung des Ausgangserzes gibt es verschiedene Verfahren. Zunächst wird ein Teil des enthaltenen Eisensulfids durch Rösten in Eisenoxid umgewandelt und verschlackt. Es entsteht der sogenannte Rohstein, der neben Kobalt auch Nickel, Kupfer und weiteres Eisen als Sulfid oder Arsenid enthält. Durch weiteres Abrösten mit Natriumcarbonat und Natriumnitrat wird Schwefel entfernt. Dabei entstehen Sulfate und Arsenate, die ausgelaugt werden. Die zurückbleibenden Metalloxide werden mit Schwefel- oder Salzsäure behandelt, wobei sich nur Kupfer nicht löst. Nickel, Cobalt und Eisen gehen in Lösung. Mit Chlorkalk wird selektiv Cobalt als Cobalthydroxid ausgefällt und abgetrennt. Durch Erhitzen wird dieses in Cobalt(II,III)-oxid (Co3O4) umgewandelt und anschließend mit Koks oder Aluminiumpulver zu Cobalt reduziert.
Kobalt ist ein stahlgraues, sehr zähes Schwermetall mit einer Dichte von 8,9 g/cm3. Es zeigt ferromagnetisches Verhalten und besitzt eine Curie-Temperatur von 1150 °C. In der Natur tritt Kobalt in zwei Modifikationen auf: α-Cobalt mit hexagonal-dichtester und β-Cobalt mit kubisch-flächenzentrierter Kugelpackung. Als typisches Metall leitet es Wärme und Strom (mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 26 % der von Kupfer).
Chemisch ähnelt Kobalt Eisen und Nickel und ist an der Luft durch Passivierung beständig. Es löst sich nur in oxidierend wirkenden Säuren. Mit einem Normalpotential von −0,277 V gehört Kobalt zu den unedlen Elementen. In Verbindungen kommt es vorwiegend in den Oxidationsstufen +II und +III vor, jedoch sind auch andere Oxidationsstufen von +I bis +V bekannt. Die Oxidationsstufe +II ist dabei in Verbindungen am stabilsten. Kobalt bildet eine Vielzahl von meist farbigen Komplexen, wobei die Oxidationsstufe +III häufiger und stabiler ist.
Die Anwendungen von Kobalt sind vielfältig und von großer Bedeutung in verschiedenen Branchen. Es wird als Legierungsbestandteil zur Erhöhung der Verschleiß- und Warmfestigkeit von Stählen und Superlegierungen eingesetzt, sowie als Binderphase in Hartmetall-Sinterwerkstoffen und Diamantwerkzeugen. Zudem findet es Verwendung als Oxid, Sulfat, Hydroxid oder Carbonat in hitzefesten Farben und Pigmenten, beispielsweise für die Bemalung von Porzellan und Keramik. Des Weiteren ist Kobalt Bestandteil von magnetischen Legierungen, wird als Acetat in Trocknern für Farben und Lacke verwendet und dient als Katalysator in Entschwefelungs- und Hydrierungsprozessen. In Form von Hydroxid oder Lithium-Cobalt-Oxid (LiCoO2) ist es ein wichtiger Bestandteil von Batterien. Aufgrund seiner Eigenschaften wird Kobalt auch in korrosions- und verschleißfesten Legierungen eingesetzt. Zudem ist es als Spurenelement in der Medizin und Landwirtschaft von Bedeutung. Die Verwendung von Kobalt als Legierungselement und in verschiedenen Verbindungen macht es zu einem strategisch wichtigen Metall.
Eine besondere Anwendung des radioaktiven Isotops 60Co ist als Gamma-Strahler, beispielsweise in der Krebstherapie („Kobaltkanone“), Sterilisation, Konservierung und Durchstrahlungsprüfung. Allerdings besteht auch die Gefahr einer militärischen Anwendung als sogenannte „schmutzige Bombe“, die große Flächen verstrahlen würde.
In der Physiologie ist Kobalt ein essentielles Spurenelement für die menschliche Ernährung, da es ein Bestandteil von Vitamin B12 (Cobalamin) ist. Gesunde Menschen können Vitamin B12 durch die direkte Bildung von Darmbakterien aus Cobalt-Ionen erhalten. Die benötigte Menge an Kobalt ist äußerst gering, nur etwa 0,2 Mikrogramm pro Tag. Kleine Überdosen von Kobaltverbindungen sind für den Menschen wenig giftig, jedoch können größere Überdosen (ab etwa 25-30 Milligramm pro Tag) zu gesundheitlichen Problemen führen, wie Haut-, Lungen-, Magen-, Leber-, Herz-, Nierenschäden und Krebsgeschwüren. Früher wurde Cobalt in Kanada dem Bier zur Schaumstabilisierung zugesetzt, was zu einer erhöhten Mortalitätsrate bei starken Biertrinkern führte, bekannt als das „kanadische Biertrinkerherz“. Heutzutage wird dem Bier jedoch kein Kobalt mehr zugesetzt.
Insgesamt ist Kobalt ein faszinierendes Element mit wichtigen Eigenschaften und breit gefächerten Anwendungen, sowohl in der Technologie als auch in der menschlichen Physiologie. Die Bedeutung von Kobalt in verschiedenen Branchen und als essenzielles Spurenelement unterstreicht seine Relevanz für Wissenschaft und Industrie.
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