Cobalto

Cobalto (do alemão kobold¹) é um elemento químico presente no mineral esmaltita (CoAs₂), que é utilizado como pigmento para a tonalidade azul, há vários séculos. Deste mineral (esmaltita), o cobalto foi separado na forma metálica, apenas em 1735, por Georg Brandt.

Há registros da utilização de minérios de cobalto datados em quase cinco mil anos, como evidenciado em artefatos de cerâmica egípcia e vidros pérsios (iranianos) (Gre­enwood e Earnshaw, 1997).  Outras evidências indicam que compostos contendo cobalto também foram utilizados, na China, como corante de vidros e porcelanas, durante as dinastias Tang (618-907) e Ming (1368-1644).

O Co é o 30º elemento mais abundante da crosta terrestre, mas só é encontrado na natureza combinado a outros elementos, na forma de mais de 200 minérios (Gre­enwood e Earnshaw, 1997). No entanto, apenas alguns são de interesse comercial (esmaltita – CoAs₂, cobaltita – CoAsS, linneíta – Co₃S₄ e eritrita – Co₃(AsO₄)₂·8H₂O). Esses minérios, muitas vezes estão associados a minérios de outros elementos, tais como níquel, cobre e chumbo.

A produção mundial de cobalto metálico (cerca de 95% associada à mineração de níquel), em 2008, foi de 71800 t, originando de países como Congo (41%), Canadá (11%), Zambia (9%), Rússia (8%), China (8%), Austrália (8%), Brasil (2%) e outros (13%) (Fonseca e Silva, 2010).

No Brasil, durante o ano de 2008, foram extraídos mais de 2600 t de minérios de cobalto, no entanto, a produção de cobalto metálico não superou 1250 t, baseando-se na mineração de níquel. O Estado de Goiás foi o responsável por 97% da produção brasileira. Já os 3% restantes é obtido em Minas Gerais.

Métodos de obtenção do metal

A técnica de extração usada para refinar cobalto metálico depende de o material estar na forma de sulfetos de cobre e cobalto; sulfeto de níquel e cobalto; arseneto de níquel e cobalto e laterita, minério que contém alta concentração de óxidos de ferro e alumínio, possuindo níquel e cobalto em teor inferior a 2%. No Brasil, o cobalto é extraído, principalmente, de (a) sulfetos de níquel e cobalto e (b) laterita.

1. Sulfetos de níquel e cobalto são tratados pelo processo Sherritt-Gordon, no qual o minério é dissolvido em hidróxido de amônio (NH₄OH), a altas temperaturas e pressões de hidrogênio. Nessas condições, o níquel precipita na forma metálica. Já para facilitar a precipitação de cobalto, adiciona-se pó do metal à solução, para induzir a redução do cobalto dissolvido.
2. A laterita pode ser tratada por métodos metalúrgicos (Medeiros, 2010), no qual se separam os metais dos outros elementos. Além desse método, podem-se dissolver, previamente, os íons metálicos em solução de ácido sulfúrico e hidróxido de amônio, para posterior tratamento eletrolítico, que separa cada um dos íons metálicos, em forma reduzida (Gre­enwood e Earnshaw, 1997).

O cobalto metálico é representado pelo símbolo químico Co, possuindo número atômico 27 e massa molar 58,933 g.mol^-1. Na natureza, só é possível encontrar o isótopo ⁵⁹Co, mas sinteticamente, obtém-se o isótopo radioativo ⁶⁰Co, por bombardeamento de nêutrons.

O cobalto metálico sofre fusão a uma temperatura de 1495°C e ebulição a 3100°C, sendo um material com densidade intermediária (8,90 g.mL^-1) entre ferro (8,6 g.mL^-1) e cobre (8,95 g.mL^-1), além de apresentar características magnéticas. Na classificação periódica dos elementos químicos, o cobalto é considerado um elemento de transição, pertencente ao quarto período.

Aplicações

As indústrias de tintas e cerâmicas são as maiores consumidoras desse elemento químico, mas na indústria de cerâmicas, o seu principal uso é para fornecer a cor branca (equilibrando o tom amarelado, decorrente de impurezas de íons Fe³⁺) e não mais a cor azul, como na indústria de tintas (Gre­enwood e Earnshaw, 1997) ou em civilizações antigas. Além de ser usado como pigmento, o cobalto tem aplicações mais nobres, tais como (i) na indústria química, como catalisador² de reações orgânicas, tais como hidroformilação ³ e hidrogenação ⁴ de alquenos; (ii) na fabricação de ligas de aço magnéticas de alta magnetização, a mais conhecida é a “Alnico” ⁵ – acrônimo para a sua composição principal, que contém além do ferro: Al, Ni e Co. Já o isótopo radioativo, ⁶⁰Co⁶, é usado em radioterapia, que utiliza radiação ionizante (radiação γ, possui alto poder de penetração, assim como a radiação-X e grande capacidade de interagir com a matéria, modificando-a) para atingir determinadas células, impedindo seu crescimento ou provocando sua destruição (Cardoso, 2010).

Os íons cobalto e a vida

Os seres humanos apresentam uma grande dependência por íons Co³⁺, uma vez que a vitamina B₁₂ apresenta esse íon no centro de sua estrutura.  Essa vitamina participa de alguns importantes processos bioquímicos, tais como a síntese de aminoácidos e ácidos nucléicos e formação de eritrócitos (hemácias ou glóbulos vermelhos do sangue).

A vitamina B₁₂ é de interesse singular, quando se discute dietas vegetarianas estritas (quando só são ingeridos alimentos de origem vegetal, excluindo carnes, ovos, laticínios, etc), pois esse composto não é encontrado em vegetais, só em carnes e derivados animais (Hebert, 1988). No caso de vegetarianos estritos, a compensação da pouca ingestão de vitamina B₁₂ pode ocorrer por suplementos orais ou injeções. A ausência ou deficiência na ingestão dessa vitamina pode causar (i) a anemia perniciosa, que tem como sintomas característicos: fraqueza, fadiga, diarréia, icterícia, adormecimento e formigamento dos pés e mãos (parestesia) e (ii) lesão cerebral.

Notas

1. Kobold – É uma terminologia para “espírito”, originada na mitologia germânica, fazendo parte, atualmente, do folclore alemão. Embora um espírito seja invisível, um kobold pode se materializar na forma de um animal ou um homem pequeno, que segundo a mitologia, é um ser brincalhão, maldoso e também mal humorado. De acordo com a mitologia, um tipo especial vive e assombra lugares subterrâneos, como minas. Na época medieval, mineiros culpavam os “espíritos malvados” (kobolds) pela natureza venenosa dos minérios de cobalto e arsênio (cobaltita – CoAsS e esmaltita – CoAs₂) extraídos, a partir disso, surgiu o nome do elemento Cobalto.
2. Catalisador – Espécie que aumenta a rapidez de uma reação sem ser consumida, podendo ser recuperadas no final do processo.
3. Hidroformilação – É uma reação que transforma alquenos a aldeídos, pela incorporação de CO e H₂ (adição de H e do grupo formil, CHO) à dupla ligação do alqueno, na presença de catalisadores metálicos.
4. Hidrogenação – É uma reação que adiciona H₂ em uma insaturação (principalmente, ligação dupla ou tripla), na presença de catalisadores metálicos. A produção de margarinas, a partir do óleo de soja, é um bom exemplo de aplicação, em grande escala, da reação de hidrogenação de alquenos.
5. Alnico – Liga metálica composta por aço (ferro e carbono), contendo alumínio, níquel e cobalto. Essa liga metálica é um imã artificial bastante forte, sendo mais fraco apenas do que os imãs que contém elementos terras-raras, tais como neodímio e samário.
6. ⁶⁰Co – isótopo radioativo e artificial do cobalto, que apresenta tempo de meia-vida (tempo necessário para que metade dos átomos de uma amostra sofra decaimento radioativo, formando novos núcleos atômicos) de 5,27 anos e decai por emissão de partícula β^– e radiação γ, a ⁶⁰Ni (não radioativo). Desde 1951, este isótopo de cobalto é usado em radioterapia, em substituição/alternativa à radiação-X. Em um tratamento típico com este radioisótopo, o paciente fica exposto à radiação por apenas 2 minutos ao dia, por até 3 semanas.

Referências

CARDOSO, E. M. Aplicações da Energia Nuclear: Apostila educativa. Disponível em: http://www.cnen.gov.br/ensino/apostilas/aplica.pdf. Acesso em 21 de novembro de 2010.

FONSECA, D. S. e SILVA, C. S., disponível em: <http://www.dnpm.gov.br/mostra_arquivo.asp?IDBancoArquivoArquivo=4358> Acesso em 22 nov. 2010.

GREENWOOD, N.N. e EARNSHAW, A. Chemistry of the ele­ments. Oxford: Butterworth; Heinemann, 1997.

HEBERT, V. Vitamin B-12: plant sources, requirements and assay. American Journal of Clinical Nutrition, v.48, p.852-858, 1988.

MEDEIROS, M.A. Ferro. Química Nova na Escola. v. 23, n.3, 208-209, 2010.