코발트 원소의 성질과 이용

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코발트(Cobalt, Co) 원소의 성질과 이용

  

 

󰋯  원자번호：27

󰋯  족：9족(4주기)

󰋯  원자량：58.933

󰋯  밀도：8.90 g·cm^-3

󰋯  각 전자궤도의 전자 수：2, 8, 15, 2

󰋯  mp：1495℃ / 󰋯  bp：2927℃

 

코발트는 지각 성분의 0.003% 정도를 차지할 정도의 소량 원소이다. 이 원소는 자연계에 순수한 상태로는 존재하지 않는다. 대표적인 코발트 광석인 휘코발트석(cobaltite)은 비소와 황이 함께 섞여 있다. 오늘날 사용되는 코발트의 대부분은 콩고나 잠비아 등지의 구리와 니켈 광산에서 부산물로 얻고 있다.

 

순수한 코발트는 1739년에 스웨덴의 화학자 브란트(Georg Brandt 1694-1768)가 처음 분리했다. 코발트라는 말은 독일어 kobold (악의 도깨비)에서 유래했다. 순수한 코발트는 하늘빛 푸른색을 가지고 있어, 수천 년 전부터 색소로 사용되어 왔으며, 보석이라든가 유리, 페인트 등에 넣어 ‘코발트색’을 내도록 한다.

 

코발트규소염과 코발트알루미늄염(CoAl₂O₄)은 ‘코발트블루’라 불리는 짙은 청색을 내므로 유리, 도자기, 잉크, 페인트 제조에 쓰인다. 코발트화합물 색소들 중에는 핑크, 녹색, 청색, 군청색 등 서로 다른 색을 나타내는 것들이 있다.

 

 

코발트의 이용처

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철에 코발트를 섞으면 부식에 강한 철이 된다. ‘스텔라이트’(stellite)는 코발트와 텅스텐 및 구리의 합금이다. 이것은 대단히 단단한 동시에 고온에 잘 견디므로, 고속도 드릴이나 절단기 날 제조에 쓰인다.

 

코발트는 철처럼 자성(磁性)을 가지고 있으며, 철과 달리 훨씬 고온에서도 자력을 유지하는 성질이 있다. 그래서 생산되는 코발트의 약 4분의 1은 알니코(alnico)라 부르는 자석 제조용 합금에 쓰인다. 알루미늄, 니켈, 철, 코발트의 합금인 알니코는 산업용 강력한 자석 원료이다. 알니코는 알루미늄과 니켈의 머리글자로 만든 명사(名詞)이다.

 

자연의 코발트에 대량의 중성자를 쪼이면 방사성물질로 이름난 ‘코발트-60’이라는 동위원소가 생겨난다. 코발트-60은 X선과 같은 강력한 방사선(감마선)을 방출하므로, 이는 암 치료라든가 음식물 살균 등에 이용된다. Co-60의 반감기는 5.2년이다. 또 Co-60은 작은 용기에 담아 쉽게 운반하면서 선박 등의 철제 구조물에 균열이 있는지(마치 X선 사진처럼) 조사하는데 편리하게 이용되고 있다.

 

코발트는 인체에 필요한 미량원소의 하나로서, 비타민 B-12의 중요 성분이다. 이것이 부족하면 악성 빈혈이 일어난다.

 

현재 자연계에는 Co-60이 존재하지 않으나, 지구가 처음 생겨났을 때는 지각에 수백 톤 존재했을 것이라 한다. 왜냐하면 Fe-60이 붕괴하여 Co-60이 생기고, 이것이 붕괴하여 Ni-60이 되는데, 현재 지각 속에 Ni-60이 풍부한 것을 볼 때 과거에는 Fe-60과 Co-60이 자연 상태로 존재했을 것으로 보기 때문이다.

 

 

 

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