Introduction
Le cobalt, élément du groupe 9 du tableau périodique, occupe une place singulière à l'intersection de l'art, de l'industrie et de la technologie moderne. Bien que relativement rare dans la croûte terrestre, son importance stratégique est immense, notamment depuis la révolution des véhicules électriques. Son nom, issu du folklore minier germanique, évoque son histoire colorée et parfois trompeuse.
Description
Le cobalt (Co) est un métal de transition, dur et cassant à température ambiante, avec un point de fusion élevé (1495°C). Il est ferromagnétique, comme le fer et le nickel, et conserve ses propriétés magnétiques jusqu'à une température très élevée (point de Curie à 1121°C), ce qui le rend précieux pour les aimants permanents. Dans la nature, on le trouve rarement à l'état natif ; il est généralement associé au nickel, au cuivre et aux minerais de fer arsenical. Les composés de cobalt les plus courants sont les oxydes, les arséniures et les sulfures. Ses ions (Co²⁺ et Co³⁺) sont à l'origine de ses célèbres couleurs : le bleu profond du tétraoxyde de tricobalt (Co₃O₄) et de l'aluminate de cobalt (bleu de cobalt), et le rose des complexes hydratés comme le chlorure de cobalt hexahydraté.
Histoire
L'utilisation du cobalt sous forme de composés colorants remonte à l'Antiquité, en Égypte, en Perse et en Chine pour colorer les verres et les céramiques en bleu. Cependant, l'élément ne fut isolé et identifié qu'au XVIIIe siècle. En 1735, le chimiste suédois Georg Brandt parvint à extraire un métal bleu-gris d'un minerai que les mineurs saxons appelaient "Kobold" (lutin ou esprit malicieux). Ces mineurs attribuaient à ces esprits la toxicité des fumées dégagées lors de la fusion des minerais d'argent contaminés par l'arsenic de cobalt, et le fait que le minerai ne produisait pas le métal précieux attendu. Brandt démontra que la couleur bleue des verres provenait de ce nouvel élément, et non du bismuth comme on le croyait, devenant ainsi le premier scientifique à découvrir un métal inconnu dans les temps historiques.
Caracteristiques
Principales caractéristiques : - **Symbole et numéro** : Co, 27. - **Masse atomique** : 58,933. - **Configuration électronique** : [Ar] 3d⁷ 4s². - **Propriétés physiques** : Métal dur, gris acier, ferromagnétique, densité de 8,9 g/cm³. - **Propriétés chimiques** : Relativement peu réactif à l'air à température ambiante, il résiste bien à la corrosion. Il existe principalement aux états d'oxydation +2 et +3, le +2 étant le plus stable en solution aqueuse. - **Isotopes** : Le cobalt-59 est le seul isotope stable. Le cobalt-60, radioactif (période de 5,27 ans), est un émetteur gamma puissant produit artificiellement et utilisé en radiothérapie, stérilisation et radiographie industrielle. - **Principaux minerais** : Cobaltite (CoAsS), Érythrite ("fleur de cobalt", un arséniate hydraté rose), et Skuttérudite.
Importance
L'importance du cobalt est multidimensionnelle. Dans l'industrie, il est crucial pour les superalliages utilisés dans les turbines à gaz des avions et les prothèses médicales en raison de sa résistance à la chaleur, à l'usure et à la corrosion. Il est au cœur de la transition énergétique comme composant essentiel des cathodes des batteries lithium-ion (types NMC et NCA) pour véhicules électriques et appareils électroniques. Ses aimants (alliages samarium-cobalt) sont indispensables dans les moteurs et générateurs haute performance. En biologie, le cobalt est le centre actif de la vitamine B12 (cobalamine), essentielle à la formation des globules rouges et au fonctionnement du système nerveux. Cependant, son extraction, concentrée majoritairement en République Démocratique du Congo, soulève d'importantes questions géopolitiques, économiques et éthiques concernant les conditions de travail et l'impact environnemental.
