معلومات وحقائق حول عنصر الكوبالت

الكوبالت عنصر أزرق جميل وهو معدن انتقالي، يتموضع في منتصف الجدول الدوري.


يستخدم هذا العنصر منذ فترة طويلة بشكله غير النقي كصبغة، يظهر الآن في المغناطيسات، والتوربينات ذات التقنية العالية ،وحتى في علاج السرطان.
في شكله النقي، الكوبالت أزرق فضي وهش.






وهو يشبه الحديد والنيكل، وفقًا لوكالة حماية البيئة، ويمكن أن يكون ممغنطًا مثل الحديد.

ونتيجة لذلك، فإن بعض المغناطيسات عالية القوة مصنوعة من سبائك الكوبالت والألمنيوم أو النيكل، وفقًا للجمعية الملكية للكيمياء.
له نظير من صنع الإنسان Cobalt-60، يُستخدم عادةً في علاج السرطان.

يمكن لأشعة غاما التي يطلقها هذا النظير المشع أن تستهدف الأورام، وفقًا لجمعية أورام الدماغ الأمريكية، وخاصةً أورام الدماغ التي تحتاج إلى علاجٍ دقيق.
الحقائق


وفقًا لمخبر Jefferson National Linear Accelerator، خصائص الكوبالت هي:
• العدد الذري (عدد البروتونات في النواة): 27
• الرمز الذري (على الجدول الدوري للعناصر): Co
• الوزن الذري (متوسط كتلة الذرة): 58.933195
• الكثافة: 8.86 جرام لكل سنتيمتر مكعب
• الحالة في درجة حرارة الغرفة: صلبة
• نقطة الانصهار: 2723 درجة فهرنهايت (1495 درجة مئوية)
• نقطة الغليان: 5301 فهرنهايت (2927 درجة مئوية)
• عدد النظائر (ذرات من نفس العنصر مع عدد مختلف من النيوترونات): 8؛ 1 مستقرة
• النظائر الأكثر شيوعًا: Co-59 (وفرة طبيعية بنسبة 100٪)




تاريخ الكوبالت


تم استخدام أملاح الكوبالت لتزيين الفخار الصيني القديم بأشكال زرقاء رائعة.

اكتشفت حضارات قديمة أخرى الإمكانات الفنية للكوبالت دون معرفة المعدن الذي كانوا يستخدمونه.

وجدت دراسة واحدة عام 2014 حبات زجاجية زرقاء من الكوبالت في مقبرة دنماركية يبلغ عمرها 3400 عامًا.

وقال الباحثون أن نفس الزجاج موجود في المقابر المصرية القديمة بما في ذلك قبر الملك توت عنخ آمون.






يشير هذا الاكتشاف إلى الروابط التجارية التي تربط بين الموقعين البعيدين.

إذا وضعنا العصور القديمة جانبًا، فإن الكوبالت لم يتم اكتشافه حتى الثلاثينات من القرن الثامن عشر – وحتى في ذلك الوقت، كان الأمر قبل سنوات من موافقة المجتمع العلمي على وجود هذا المعدن الجديد.

حتى القرن الثامن عشر، كانت الأصباغ المصنوعة من الكوبالت تسمى بالإسملت_smalt أو السفلور_safflor، وكان يُعتقد أنها مصنوعة من البزموث والنحاس والحديد والزرنيخ.
ثم قام العالم السويدي جورج براندت بسحب معدن غير معروف من بعض المواد الخام من مناجم ريدارهيتان في السويد. (تمتلك عائلة براندت هذه المناجم).

وصف براندت المعدن وخصائصه، بما في ذلك مغناطيسيته، ووصف حتى ما يحدث عندما يذوب الكوبالت في الأمونيا.






(يتحول إلى اللون الأحمر، “مثل عصير الكرز”، وفقًا لملف براندت عام 1967 في مجلة الصفقات التجارية من أكاديمية كانساس للعلوم.)

وكان الاكتشاف مثيرًا للجدل، وفقًا لملف براندت، وحتى في 1760، كان براندت لا يزال يدافع عن البحث في مناقشة في أكاديمية العلوم.

سيقوم عالم سويدي توربيرن بيرغمان في نهاية المطاف بإجراء مزيد من الدراسة لتأكيد نتائج براندت في عام 1780، وفقًا لمقالة من عام 2011 في Nature Chemistry.
النظير الوحيد المستقر للكوبالت هو Co-59.
لكن يمكن أن يتكوَّن الكوبالت المشع بشكل طبيعي أيضًا.


في أغسطس 2014، أعلن فريقٌ من علماء الفيزياء الفلكية اكتشاف الكوبالت 56 في النجم_supernova SN2014J، وهو نجم ينفجر على بعد 11 مليون سنة ضوئية من الأرض.




وقال الباحثون في دورية Nature إن النجم أطلق نحو 60% من كتلة الشمس على شكل كوبالت 56.

يبلغ نصف عمر النظائر 77 يومًا ويتحول تدريجيًا إلى الحديد 56.
هل تعلم؟


• يأتي اسم الكوبالت من الكلمة الألمانية goblin، (kobold). اعتبر عمال المناجم في العصور الوسطى أن هذا العنصر مزعجًا لأن خامه أطلق أبخرة سامة عند صهره، وفقًا لما ذكرته هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS).
• الكوبالت هو عنصر غذائي أساسي للصحة، وهو يشكل الأساس للفيتامين B12، وهو مفتاح تكوين الدم وعمل الجهاز العصبي.
• يشكل الكوبالت (المطلي بالنيكل) أيضًا قشرة الحيوانات المنوية الممغنطة_MagnetoSperm، وهي روبوتات صغيرة تم تطويرها في عام 2014 حيث تهتز مثل الحيوانات المنوية استجابةً لحقل مغناطيسي.
• في عام 2010، التقط الباحثون الألمان الصور الأولى لتغيير الاهتزاز_spin في الذرة. (الاهتزاز هي خاصية تصف الزخم الزاوي للإلكترونات التي تدور حول نواة). الذرة التي استخدموها كانت ذرة الكوبالت.
• كما هو الحال في العصور القديمة، لا يزال يستخدم الكوبالت في الأصبغة اليوم. وينتج حوالي 30% من الكوبالت سنويًا لصنع السيراميك والطلاء، وفقًا لمجلة Nature Chemistry.
• يحتفظ كوبالت بمغنطته عند درجات حرارة تصل إلى 2049,8 فهرنهايت (1121 درجة مئوية) ، وفقًا لـ USGS.
البحث الحالي


رغم أن الكوبالت لا يزال يستخدم في الصبغات، إلا أنه يلعب أدوارًا متنوعة في التقنيات الحديثة.




في سبتمبر 2014، أفاد باحثون في الدنمارك بأنهم قاموا بإنشاء مادة بلورية يمكنها سحب الأكسجين من الهواء وتخزينه ثم إطلاقه حسب الحاجة.
وقال الباحثون إن 2.6 غالون فقط (10 لتر) من المادة يمكن أن تمتص كل الهواء من الغرفة.

وكما أن الحديد عنصر أساسي في الهيموغلوبين، وهي بروتينات الدم التي تحمل الأكسجين من الرئتين، فإن الكوبالت جزء أساسي من هذه المادة الجديدة.

إذا لم يكن الكوبالت المليء بالأكسجين غريبًا بما فيه الكفاية، فإن مجموعة من الباحثين الأمريكيين يعملون على دمج المعدن في عملية سلامة الأغذية.

اليوم يتم اختبار الأطعمة للكشف عن البكتيريا الخطرة باستخدام عملية مرهقة تتضمن أخذ العينة وعزل واستنبات أي بكتيريا وانتظار نموها.




خلال هذا الوقت، يجب أن توضع مجموعة الطعام التي يتم اختبارها على الرف – وهي مشكلة كبيرة خاصةً الفواكه والخضروات الطازجة.

الآن يأمل سام نوجين، عالم الغذاء في جامعة ماساشوستس أمهيرست، في التوصل إلى حل أفضل.

طوَّر نوجين وفريقه طريقة لتوصيل الجسيمات النانوية من الحديد والكوبالت إلى الجراثيم، أو الفيروسات التي تصيب البكتيريا.
تقفل العاثيات على أنواع محددة من البكتيريا، مثل الإشريكية الكولونية_E. coli.

بعد ذلك، يستخدم الباحثون مغنطيسًا لجذب جزيئات الحديد والكوبالت النانوية، التي تنزع بشكل أساسي العاثيات (والبكتيريا المحملة بها) من عينة الطعام.
(ستتم هذه العملية فقط على عينات صغيرة من أي طعام، ولن يتم إدخال الـ Phages وجسيمات النانو في مؤونة الغذاء).


بوجود الجسيمات النانوية التقليدية من أكسيد الحديد، فإن هذه العملية المغناطيسية تستغرق الليل كله، حسب ما قال نوجين لموقع Live Science.


وقال نوجين: «باستخدام الكوبالت التي لها خصائص مغناطيسية مختلفة عن أكسيد الحديد، يمكننا أن نصنع مغناطيسًا أقوى بكثير، يمكنه سحب العاثيات والبكتيريا في ثوانٍ.»

هذه العملية يمكن رؤيتها بسهولة في مقطع فيديو على يوتيوب نشره نوجين والذي يظهر الفرق بين الجسيمات النانوية التقليدية وجسيمات الحديد والكوبالت النانوية.

https://www.youtube.com/watch?v=TzIUuKshu_4
في النهاية قال نوجين، إن الفكرة هي هندسة العاثيات للمساعدة في كشف البكتيريا الخطيرة وكذلك عزلها.

تصيب العاثيات البكتيريا عن طريق حقنها بمواد وراثية خاصة بها، وتحوِّل الخلية البكتيرية إلى مصنع لمزيد من العاثيات.




ويمكن للباحثين أن ينظموا العاثيات لإجبار البكتيريا على التعبير عن جينات أو بروتينات معينة ليستطيع علماء الأغذية تحديدها لاحقًا.

في يونيو 2014، حصل نوجين وفريقه على منحة بلغت ما يقارب نصف مليون دولار من وزارة الزراعة الأمريكية لإتمام هذه التقنية.

إنهم يعملون الآن على تحسين الانفصال.

وقال نوجين: «بالنسبة لنا، يتعلق هذا كله بتكنولوجيا النانو، وما يمكننا القيام به بشكل أكثر كفاءة بسبب الحجم الصغير الذي لدينا. “إن الكوبالت يجعلنا نذهب نحو الأصغر مع الاحتفاظ بالقدرة على سحب الجسيمات بسرعة.»