コバルト

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コバルト ニッケル
-

Co

Rh
Element 1: 水素 (H),
Element 2: ヘリウム (He),
Element 3: リチウム (Li),
Element 4: ベリリウム (Be),
Element 5: ホウ素 (B),
Element 6: 炭素 (C),
Element 7: 窒素 (N),
Element 8: 酸素 (O),
Element 9: フッ素 (F),
Element 10: ネオン (Ne),
Element 11: ナトリウム (Na),
Element 12: マグネシウム (Mg),
Element 13: アルミニウム (Al),
Element 14: ケイ素 (Si),
Element 15: リン (P),
Element 16: 硫黄 (S),
Element 17: 塩素 (Cl),
Element 18: アルゴン (Ar),
Element 19: カリウム (K),
Element 20: カルシウム (Ca),
Element 21: スカンジウム (Sc),
Element 22: チタン (Ti),
Element 23: バナジウム (V),
Element 24: クロム (Cr),
Element 25: マンガン (Mn),
Element 26: 鉄 (Fe),
Element 27: コバルト (Co),
Element 28: ニッケル (Ni),
Element 29: 銅 (Cu),
Element 30: 亜鉛 (Zn),
Element 31: ガリウム (Ga),
Element 32: ゲルマニウム (Ge),
Element 33: ヒ素 (As),
Element 34: セレン (Se),
Element 35: 臭素 (Br),
Element 36: クリプトン (Kr),
Element 37: ルビジウム (Rb),
Element 38: ストロンチウム (Sr),
Element 39: イットリウム (Y),
Element 40: ジルコニウム (Zr),
Element 41: ニオブ (Nb),
Element 42: モリブデン (Mo),
Element 43: テクネチウム (Tc),
Element 44: ルテニウム (Ru),
Element 45: ロジウム (Rh),
Element 46: パラジウム (Pd),
Element 47: 銀 (Ag),
Element 48: カドミウム (Cd),
Element 49: インジウム (In),
Element 50: スズ (Sn),
Element 51: アンチモン (Sb),
Element 52: テルル (Te),
Element 53: ヨウ素 (I),
Element 54: キセノン (Xe),
Element 55: セシウム (Cs),
Element 56: バリウム (Ba),
Element 57: ランタン (La),
Element 58: セリウム (Ce),
Element 59: プラセオジム (Pr),
Element 60: ネオジム (Nd),
Element 61: プロメチウム (Pm),
Element 62: サマリウム (Sm),
Element 63: ユウロピウム (Eu),
Element 64: ガドリニウム (Gd),
Element 65: テルビウム (Tb),
Element 66: ジスプロシウム (Dy),
Element 67: ホルミウム (Ho),
Element 68: エルビウム (Er),
Element 69: ツリウム (Tm),
Element 70: イッテルビウム (Yb),
Element 71: ルテチウム (Lu),
Element 72: ハフニウム (Hf),
Element 73: タンタル (Ta),
Element 74: タングステン (W),
Element 75: レニウム (Re),
Element 76: オスミウム (Os),
Element 77: イリジウム (Ir),
Element 78: 白金 (Pt),
Element 79: 金 (Au),
Element 80: 水銀 (Hg),
Element 81: タリウム (Tl),
Element 82: 鉛 (Pb),
Element 83: ビスマス (Bi),
Element 84: ポロニウム (Po),
Element 85: アスタチン (At),
Element 86: ラドン (Rn),
Element 87: フランシウム (Fr),
Element 88: ラジウム (Ra),
Element 89: アクチニウム (Ac),
Element 90: トリウム (Th),
Element 91: プロトアクチニウム (Pa),
Element 92: ウラン (U),
Element 93: ネプツニウム (Np),
Element 94: プルトニウム (Pu),
Element 95: アメリシウム (Am),
Element 96: キュリウム (Cm),
Element 97: バークリウム (Bk),
Element 98: カリホルニウム (Cf),
Element 99: アインスタイニウム (Es),
Element 100: フェルミウム (Fm),
Element 101: メンデレビウム (Md),
Element 102: ノーベリウム (No),
Element 103: ローレンシウム (Lr),
Element 104: ラザホージウム (Rf),
Element 105: ドブニウム (Db),
Element 106: シーボーギウム (Sg),
Element 107: ボーリウム (Bh),
Element 108: ハッシウム (Hs),
Element 109: マイトネリウム (Mt),
Element 110: ダームスタチウム (Ds),
Element 111: レントゲニウム (Rg),
Element 112: コペルニシウム (Cn),
Element 113: ニホニウム (Nh),
Element 114: フレロビウム (Fl),
Element 115: モスコビウム (Mc),
Element 116: リバモリウム (Lv),
Element 117: テネシン (Ts),
Element 118: オガネソン (Og),
Cobalt has a hexagonal crystal structure
27Co
外見
銀白色
Kobalt electrolytic and 1cm3 cube.jpg
一般特性
名称, 記号, 番号 コバルト, Co, 27
分類 遷移金属
, 周期, ブロック 9, 4, d
原子量 58.933195(5) 
電子配置 [Ar] 4s2 3d7
電子殻 2, 8, 15, 2(画像
物理特性
銀白色
密度室温付近) 8.90 g/cm3
融点での液体密度 7.75 g/cm3
融点 1768 K, 1495 °C, 2723 °F
沸点 3200 K, 2927 °C, 5301 °F
融解熱 16.06 kJ/mol
蒸発熱 377 kJ/mol
熱容量 (25 °C) 24.81 J/(mol·K)
蒸気圧
圧力 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温度 (K) 1790 1960 2165 2423 2755 3198
原子特性
酸化数 5, 4 , 3, 2, 1, -1[1]
(両性酸化物)
電気陰性度 1.88(ポーリングの値)
イオン化エネルギー 第1: 760.4 kJ/mol
第2: 1648 kJ/mol
第3: 3232 kJ/mol
原子半径 125 pm
共有結合半径 126±3(低スピン), 150±7(高スピン) pm
その他
結晶構造 六方晶系
磁性 強磁性
電気抵抗率 (20 °C) 62.4 nΩ·m
熱伝導率 (300 K) 100 W/(m·K)
熱膨張率 (25 °C) 13.0 µm/(m·K)
音の伝わる速さ
(微細ロッド)
(20 °C) 4720 m/s
ヤング率 209 GPa
剛性率 75 GPa
体積弾性率 180 GPa
ポアソン比 0.31
モース硬度 5.0
ビッカース硬度 1043 MPa
ブリネル硬度 700 MPa
CAS登録番号 7440-48-4
主な同位体
詳細はコバルトの同位体を参照
同位体 NA 半減期 DM DE (MeV) DP
56Co syn 77.27 d ε 4.566 56Fe
57Co syn 271.79 d ε 0.836 57Fe
58Co syn 70.86 d ε 2.307 58Fe
59Co 100 % 中性子32個で安定
60Co syn 5.2714 y β-, γ, γ 2.824 60Ni
ケイ酸コバルトによって青くなった瓶

コバルト (: cobalt [ˈkoʊbɒlt]: cobaltum) は、原子番号27の元素元素記号Co鉄族元素の1つ。安定な結晶構造は六方最密充填構造 (hcp) で、強磁性体。純粋なものは銀白色の金属である。722 K以上で面心立方構造 (fcc) に転移する。

より酸化されにくく、塩基にも強い。

歴史[編集]

1735年スウェーデンイェオリ・ブラント (Georg Brandt) により発見[2]。コバルトという名称と元素記号は、ドイツ語で地の妖精を意味するコーボルト (kobold または kobalt) に由来する。コバルト鉱物は冶金が困難なため、16世紀頃のドイツでは、コーボルトが坑夫を困らせるために魔法をかけたものと考えられていた。

2016年に人権団体のアムネスティ・インターナショナルは、年間産出量の53%を占めるコンゴ民主共和国に積極的に投資[3]して硫酸コバルトや酸化コバルトなどコバルトの精製品の8割近くを生産している中華人民共和国の企業がコンゴで児童労働などで得たコバルトをアップルマイクロソフトサムソンソニーダイムラーフォルクスワーゲンなど多国籍企業に供給していると批判して国際的な問題となった[4][5][6]。また、中国の洛陽欒川モリブデン英語版はコンゴ最大のコバルト鉱山テンケ・フングルーメを買収しており、レアアースをめぐるレアアース貿易摩擦英語版の例もあったことからリチウム[7]とともに中国によるコバルトの独占的支配を懸念する見方も出ている[8][9][10]

産出地[編集]

この金属は、日本国内において産業上重要性が高いものの地殻存在度が低く供給構造が脆弱である。日本では国内で消費する鉱物資源の多くを他国からの輸入で支えている実情から、万一の国際情勢の急変に対する安全保障策として国内消費量の最低60分を国家備蓄すると定められている。

主要産出国は以下の通り(2011年実績)[11]

用途[編集]

合金材料[編集]

単体金属としてのコバルトの用途はほとんどないが、合金材料として重要であり工業的に利用される。初期のコバルト合金は、高速度工具鋼にコバルトを添加したコバルトハイス鋼に用いられた。また切断工具材料としてそれまでの合金に添加されることで、コバルトの需要は増していった。

ニッケルクロムモリブデンタングステン、あるいはタンタルニオブを添加したコバルト合金は高温でも磨耗しにくく、腐食にも強いため、ガスタービンジェットエンジンといった、高温で高い負荷が生ずる装置などに用いられているほか、溶鉱炉石油化学コンビナートなどでも十分に役割を果たす。

またステライトに代表される、コバルト・クロム・タングステンあるいはモリブデン炭素を使った4元系の合金は、磨耗に強く、表面強化が必要となる工業分野において幅広く利用され始めている。この合金は、鋳型として使用するほか、粉末として吹き付けることや溶射して利用することも可能であり、利用技術の発達によって、航空機の表面にコーディングすることなどをはじめ、広い分野で実用化が始まっている。

  • コバルト-モリブデン-ケイ素合金は、耐摩耗性を有し摩擦係数が小さい(滑らかな)性質を示し、ベアリングの特徴を併せ持つなど、有用な特性を持った合金も開発されている。
  • コバルト-クロム-モリブデン合金コバリオンなど)や、コバルト-クロム-タングステン-ニッケル合金は腐食しにくいため歯科医療や外科手術(人工関節)などでも使われている。
  • ニッケル-コバルト-モリブデン鋼は、非常に強い強度と高い靭性を持ち、多くの分野での応用が期待されており研究が進んでいる。

加えてコバルト合金は他にも磁気材料として鉄とともに最も重要な役割を果たしてきた。コバルトを添加することにより、磁性やキュリー値が上昇するなど磁気材料としての性能が高まる。コバルトを使った合金のひとつであるアルニコ合金はかつては最も幅広く用いられていた永久磁気材料であった。サマリウムコバルト磁石はコバルトとサマリウムの金属間化合物で、強い保磁力がある。

化合物[編集]

同位体[編集]

放射性同位体コバルト60は、γ線源として用いられる。医療分野での放射線療法ガンマ線滅菌、食品分野での食品照射ジャガイモの発芽防止)、工業分野での非破壊検査などに広く利用されている。

コバルト爆弾[編集]

コバルト爆弾とは、核開発への警告としてレオ・シラードが発表した核爆弾の一種。原子爆弾もしくは水素爆弾の周囲をコバルトで覆ったものであり、具体的にはタンパー(核反応が充分に進行しないうちに核物質が四散して爆発が不完全に終わることを防ぐ、重金属製の覆い。日本語でタンパーと称される締固め用機械とは無関係である。)にコバルトを用いる。

原子量が59であるコバルトが、核分裂反応に伴って放出される中性子を取り込むことでコバルト60が生成され、これが爆弾の爆発と共に広範囲へまき散らされる。コバルト60は半減期が約5.27年でγ線を放射するため、コバルト爆弾は放射線兵器となる。しかし、半減期の長いコバルト60による汚染は味方にも被害がおよぶうえ、被災地の占領も困難であるなどの理由から、実用化されることは無かった。

SF作品の第三次世界大戦など、核戦争で世界が破滅するジャンルには、中性子爆弾と並んでよく登場する。また、その際には爆弾自体の破壊力も非常に高く描写されており、作品によっては地球を消滅させるという設定すら盛り込まれている(1970年の映画『続・猿の惑星』など)。

出典[編集]

  1. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan. (1997), Chemistry of the Elements (2 ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann, pp. 1117–1119, ISBN 0080379419 
  2. ^ 桜井弘 『元素111の新知識』 講談社1998年、151頁。ISBN 4-06-257192-7 
  3. ^ Hon, Tracy; Jansson, Johanna; Shelton, Garth; Liu, Haifang; Burke, Christopher; Kiala, Carine (January 2010). "Evaluating China's FOCAC commitments to Africa and mapping the way ahead" . Centre for Chinese Studies, Stellenbosch University.
  4. ^ 世界のバッテリー支配狙う中国、コバルト供給牛耳る”. ウォール・ストリート・ジャーナル (2018年2月13日). 2018年6月26日閲覧。
  5. ^ コンゴ民主共和国:巨大企業 コバルト採掘での児童労働問題を放置”. アムネスティ (2017年11月29日). 2018年6月26日閲覧。
  6. ^ コンゴ民主共和国:スマートフォンの裏に児童労働”. アムネスティ (2016年1月25日). 2018年6月26日閲覧。
  7. ^ 中国のリチウム独占、永遠には続かない”. ウォール・ストリート・ジャーナル (2018年5月18日). 2018年6月26日閲覧。
  8. ^ China plays long game on cobalt and electric batteries FT
  9. ^ 中国:洛陽モリブデン集団、DRコンゴ銅・コバルト鉱山買収
  10. ^ 中国がコバルト市場を牛耳ったらどうなるか”. JBPress (2018年3月30日). 2018年6月26日閲覧。
  11. ^ 「Mineral Commodity Summaries 2012[1]」p47、USGS


関連項目[編集]

外部リンク[編集]