Кто знает, что такое кобальт и где он применяется? Кобальт - в организме человека: характеристика свойств с фото, а таже его избыток и недостаток в организме; пречень продуктов, в которых он содержится К каким элементам относится кобальт

Кобальт (Со) - химический элемент, имеющий атомный номер 27. Атомная масса кобальта равняется 58,9332. Кобальт, распространенный в природе, состоит из 2-х стабильных нуклидов: 57Со (0,17% по массе) и 59Со (99,83% по массе). В периодической системе химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева кобальт находится в группе VIIIВ, а также вместе с никелем и железом образует в четвертом периоде в данной группе триаду близких по своим свойствам переходных металлов. Атом кобальта имеет конфигурацию двух внешних электронных слоев 3s2p6d74s2. Кобальт образует соединения по большей части в степени окисления +2 (вторая валентность), а реже образует соединения в степени окисления +3 (третья валентность), ну и крайне редко образует соединения в степенях окисления +5, +4, и +1 (соответственно, пятая, четвертая и первая валентности).

Среди трех основных ферромагнитных металлов, т.е. железа, кобальта и никеля -кобальт обладает наивысшей точкой Кюри, то есть температурой, при которой металлическое вещество утрачивает свои магнитные свойства. Для никеля точка Кюри равна температуре всего в 358°С, для железа это 770°С, и лишь у кобальта данная точка достигает отметки в 1130°С. Т.к. магниты используются самых разных условиях, в т.ч. при очень высоких температурах, кобальту было суждено стать важнейшим компонентом состава магнитных сталей.

Металлический кобальт индустриальным образом получают восстановлением окиси кобальта углем, в редких случаях окисью углерода либо углеводородами.

Большую часть получаемого промышленным путем кобальта расходуют на приготовление разных сплавов. Как и вольфрам, кобальт незаменим в металлообработке. Металл является важнейшей частью быстрорежущих инструментальных сталей. Карбид титана или вольфрама, т.е. основной компонент сверхтвердого сплава, спекают вместе с порошком кобальта. Кобальт присоединяет зерна карбидов, при этом он придает сплаву большую вязкость и уменьшает чувствительность сплава к ударам и толчкам.

Биологические свойства

Кобальт представляет собой минеральное вещество, являющееся составной частью витамина B12. Как правило, содержание кобальта измеряется в мкг (микрограммах). Кобальт незаменим для крови, а именно для красных кровяных телец. Поступление металла в организм должно происходить исключительно из пищевых источников. В организме здорового среднего человека (с массой тела 70 килограмм) содержится примерно 14 мг кобальта. Ежедневная потребность человека в кобальте составляет 40-70 мкг. Металл обычно накапливается в крови, костной ткани, селезенке, печени, яичниках, гипофизе. Кобальт содержится в хлебе и хлебобулочной выпечке, молоке, бобовых, печени, овощах.

Для живого организма выяснена главная роль солей кобальта. Они принимают участие в образовании витамина B12. Последнее время данный витамин стал привычным лечебным средством в медицинской практике, вводят его в мышцы больного, у которого в организме по каким-то причинам не достаточное количество кобальта.

Данная потребность гораздо выше у жвачных животных, к примеру, у обыкновенных дойных коров она составляет около 20 мг. Микроэлемент кобальт участвует также и в ферментативных процессах фиксации клубеньковыми бактериями атмосферного азота. Соединения кобальта в обязательном порядке входят в микроудобрения. Отсутствие кобальта способствует развитию акобальтоза.

Избыток кобальта вреден для человека. ПДК кобальтовой пыли в воздухе равен 0,5 мг/м³, допустимое содержание кобальтовых солей в питьевой воде составляет 0,01 мг/л. Крайне токсичны испарения октакарбонила кобальта - Со2(СО)8. Избыток кобальта иногда может создать нарушение метаболизма йода внутри щитовидной железы. Избыток кобальта устраняется при помощи хелатирующих препаратов, которые содержат цистеин-N, ацетил-L, симптоматические средства.

Кобальт в медицине используется, в лечении радиоактивным излучением злокачественных опухолей. На данный момент для облучения тканей, пораженных раком, применяется радиоактивный изотоп кобальта 60Со, который дает самое однородное излучение (в случаях, когда подобное лечение возможно).

Оценка уровня содержания кобальта в человеческом организме проводится по результатам анализов мочи и крови. В среднем содержание кобальта в кровяной плазме у здорового человека равняется 0,05-0,1 мкг/л, а в моче - около 0,1-1,0 мкг/л.

Причины дефицита кобальта:

-Глистная инвазия.
-Понижение функции поджелудочной железы.
-Понижение кислотности желудочного сока.
-Нарушение обмена кобальта.
-Дефицит витамина В 12 .
-Недостаточное поступление кобальта.
Повышенное содержание железа и белка в пище замедляет усвоение кобальта, а медь и цинк напротив, усиливают данный процесс.

При лечении больных с дефицитной анемией B12 применяются цианокобаламин и коамид. В последнее время были разработаны средства коррекции дефицита кобальта, основаны на его аспарагинате. В случае легкого протекания анемии, иногда эффективным может быть рацион, обогащенный витамином B 12 (сердце, печень, почки, кровяная колбаса, листовая зелень).

Учеными был найден египетский стеклянный кувшин, окрашенный солями кобальта, который относится к ХV веку до нашей эры, а еще голубые кирпичи стекловидной формы, которые также содержат кобальт.

Внутри гробницы египетского фараона Тутанхамона нашли огромное количество предметов, изготовленных из синего стекла. Как ни странно, лишь один из предметов оказался окрашен кобальтом, а все остальные были окрашены медью.

Все месторождения, богатые кобальтом, на сегодняшний день практически полностью исчерпаны.

Кобальт упоминался у Парацельса, Бирингуччо, Василия Валентина и других авторов середины XV - конца XVII веков. В "Лексиконе Алхимиков" Руланда (датированного 1612 годом) о кобальте говорятся примерно такие слова: "Кобол кобальт (от Koboltum, Kobaltum) либо коллет (от Colletum) – это металлическая материя, которая чернее железа и свинца, при нагревании растягивающаяся. Кобальт -это черная материя, чем-то похожая своим цветом на золу. Ее можно лить и ковать, в то же время она не имеет металлического блеска, она представляет собой вредную примесь, которая при плавке уводит вместе с дымом и хорошую руду". Как можно догадаться, речь здесь идет о металлическом кобальте.

В 60-х гг. соли кобальта использовали некоторые пивоваренные компании для стабилизации пены. Выпивавшие более 4-х литров пива в сутки регулярно получали сильные побочные эффекты сердца, а, в некоторых случаях, подобное приводило к летальному исходу. Существовали случаи так называемой кобальтовой кардиомиопатии, связанной с употреблением пива. Такие случаи с 64 по 66 гг. происходили в Миннеаполисе (штат Миннесота), Омахе (штат Небраска), Квебеке (Канада) и Левене (Бельгия). С того времени использование кобальта в пивоварении было прекращено, а в настоящее время добавление кобальта в пиво является незаконным.

Кобальт необходим человеческому организму для усвоения витамина В12. Металл участвует в регенерации мускулатуры и кроветворении.

История

Несколько столетий назад немецкая Саксония была крупным по тем временам центром по добыче меди, серебра и др. цветных металлов. В здешних рудниках находили руду, которая по своим внешним признакам была серебряной, но во время плавки не удавалось получить драгоценный металл. При обжиге руды выделялся ядовитый газ, который отравлял рабочих. Эти неприятности саксонцы объясняли вмешательством темной силы, коварного гнома кобольда. Он же был причиной и других опасностей, подкарауливающих в подземельях рудокопов. В то времена в Германии даже читали молитвы в церквях о спасении от духа кобольда горняков. А со временем, когда рудокопы научились отличать опасную руду от серебряной, ее стали называть «кобольд».

Шведский ученый-химик Георг Брандт в 1735 году выделил из «нечистой» руды неизвестный металл серого цвета со слабым розовым оттенком. Название «кобольд», либо «кобальт», осталось и за металлом.

В диссертации Брандта, говорилось, о том, что из кобальта можно изготавливать сафру, т.е. краску, которая придает стеклу очень красивый и глубокий синий цвет. Еще в Древнем Египте по тщательно скрываемым рецептам изготавливали синее стекло.

В средних веках Венецианская республика была европейским лидером по производству стекла. Дабы оградить секреты изготовления цветных стекол от чужих ушей, в XII в. правительство Венеции законодательно перевело все существующие стекольные фабрики на остров Мурано. О конфиденциальности технологий производства муранского стекла ходят настоящие легенды. Однажды с острова Мурано сбежал подмастерье Джиорджио Белерино, вскоре в одном немецком городке сгорела стекольная мастерская. Владельца звали Белерино, он был заколот кинжалом.

Все-таки, секреты изготовления цветного стекла распространялись и в другие государства. В 1520 году в Германии Вейденхаммер нашел метод приготовления краски для синего стекла и стал продавать ее «по дорогой цене» венецианскому правительству. Спустя 20 лет Шюрер, богемский стекольный мастер, также стал производить синюю краску из известной лишь ему одному руды. После такую краску стали изготовлять в Голландии. Писали, что стекло окрашивали «цаффером», но из чео состоял данный продукт - было секретом. Лишь спустя столетие известный ученый химик Иоганн Кункель в 1679 г. подробно описал получение краски, но по-прежнему оставалось загадкой, из какой руды ее делают, где искать эту руду и какая часть руды имеет красящее свойство.

Только исследования Брандта выяснили, что цаффер или сафр, – продукт, получаемый в результате прокаливания богатой кобальтом руды, который содержит окислы кобальта, а также окислы других металлов. Затем цаффер сплавленный с поташем и песком образовывал смальту, представляющую собой стекольную краску. В смальте содержалось немного кобальта – не более 2-7%. Зато красящее свойство окиси кобальта оказалось большим: даже 0,0001% ее в составе шихты придает голубоватый оттенок стеклу.

Один французский химик в 1737 году открыл свойство солей кобальта окрашиваться в результате нагревания. Он использовал соли как симпатические чернила. Сейчас даная особенность имеет практическое значение в технике. При помощи раствора солей кобальта метят фарфоровые тигли. В результате прогрева метка начинает четко выступать на поверхности фарфора.

Стекла, окрашенные окисью кобальта, не имеют соперников по прозрачности. Для фотохимических исследований иногда нужны стекла, не пропускающие желтые и оранжевые лучи. Данному условию на 100% отвечают кобальто-рубиновые стекла. Для этого на синее стекло, окрашенное кобальтом, накладывают нагретое, стекло, окрашенное соединениями меди в красный цвет. Известно применение кобальтовой окиси для придания красивого цвета эмалированным и фарфоровым изделиям.

Нахождение в природе

Содержание кобальта в составе земной коры составляет ничтожную долю, примерно 0,003% по массе. Но огромная часть кобальта располагается в самом центре ядра Земли, где в основном преобладают химические элементы группы железа. Кобальта в литосфере находится в среднем примерно 0,003 % по массе, соединения кобальта находятся в железных метеоритах (около 0,6%) и каменных метеоритах (около 0,08%). Ничтожно малые количества кобальта содержатся в воде мировых океанов ((1-7)·10-10 % кобальта.), а также в минеральных источниках.

Кобальт находится в составе более чем тридцати минералов, к которым относится линнеит Co3S4, карролит CuCo2SO4, кобальтин CoAsS, смальтит СоAs2, сферокобальтит CoCO3, скуттерудит CoAs3, шмальтинхлоантин (Co, Ni, Fe) As3, саффлорит (Co, Fe) As2 и многие другие. Как правило, в природе кобальту сопутствуют его соседи, элементы четвертого периода - медь, никель, марганец и железо. В морской воде содержится около (1-7)·10-10 % кобальта.

При помощи спектрального анализа ученые установили нгаличие кобальта в атмосфере Солнца, а также в атмосферах различных звезд. В природе существует два стабильных изотопа кобальта: 57Со и 59Со. Точное содержание кобальта в земной коре составляет 4*10-3%. Изредка кобальт

В ничтожно малых количествах кобальт находится в тканях растений и животных, в частности, кобальт входит в состав такого витамина, как В12 (C63H88O14N14PCo).

Металлический кобальт получают путем восстановления оксидов, комплексных соединений (Cl2, CO3), солей, окисью углерода,водородом, углеродом либо метаном (в процессе нагревания), кремне- или алюмотермическим восстановлением кобальт-оксидов, термическим разложением электролизом водных растворов солей CoSO4*7H2O, Co4(CO)12,и карбонилов Co2(CO)8, либо (NH4)2SO4*CoSO4*6H2O.

В земной коре кобальт мигрирует в магмах, холодных и горячих водах. Кобальт при магматической дифференциации накапливается в основной своей массе в верхней мантии, т.е. среднее содержание кобальта в ультраосновных породах составляет 2·10-2% . Связано с магматическими процессами также и образование ликвационных месторождений руд кобальта, как их принято называть. Кобальт, в процессе концентрации из горячих подземных вод, способен образовывать гидротермальные месторождения. В таких месторождениях кобальт связан связан с Cu, Ni, S и As.

Кобальт преимущественно рассеивается в биосфере, тем не менее, на таких участках, на которых присутствуют растения - концентраторы Кобальта, могут образовываться месторождения кобальта. В самой верхней части земной коры нашей планеты наблюдается дифференциация Кобальта: в сланцах и глинах кобальта содержится в среднем 2·10-3%, в известняках 1·10-5, в песчаниках 3·10-5. Песчаные почвы в лесных районах наиболее бедны кобальтом. В поверхностных водах мало кобальта, в мировом океане его содержание составляет всего лишь 5·10-8% . Т.к. кобальт слабый водный мигрант, металл имеет свойство легко переходить в осадки, при этом адсорбируясь гидрооксидами марганца, а также глинами и другими высокодисперсными минералами.

Применение

Подобные твердые сплавы служат не только лишь для изготовления специальных режущих инструментов. В некоторых случаях твердый сплав приходится наваривать на детали, которые подвержены сильному износу во время работы машины. Подобный сплав на основе кобальта способен повысить срок эксплуатации детали из стали от 4 до 8 раз. Добавки кобальта позволяют повысить жаропрочность сплава, обеспечивают улучшение механических и других свойств стали.

Такую способность, как сохранение магнитных свойств после неоднократного намагничивания, имеют лишь немногим металлы, в их числе и кобальт. К сплавам и сталям, из которых изготовляются магниты, предъявляются особо важные технические требования: они обязаны обладать крупной коэрцитивной силой, или говоря другими словами сопротивлением размагничиванию. Изготавливаемые магниты обязаны быть устойчивыми и в отношении температурных воздействий, устойчивыми к вибрации (это особо важно в различных моторах), должны поддаваться механической обработке.

При воздействии тепла намагниченный металл обычно теряет свои ферромагнитные свойства. Это происходит при разной температуре (точка Кюри): для железа порогом является Т = 769°C, для никеля Т = 358°C, ну а для кобальта температура достигает величины в 1121°C. В далеком 1917 году в Японии запатентовали сплав стали с высокими магнитными свойствами. Основным компонентом обновленной стали, которая получила название «японская», является кобальт в огромном количестве, вплоть до 60%. Хром вольфрам или молибден придают высокую твердость магнитной стали, ну а кобальт повышает коэрцитивную силу сплава в 3 с половиной раза. Изготовленные из такой стали магниты получаются от 3 до 4 раз компактнее и короче. Есть еще одно очень важное свойство: вольфрамовая сталь под действием вибраций теряет магнитные свойства примерно на 1/3, а кобальтовые стали всего лишь на 2-3,5%.

В автоматике, магнитные устройства кобальта применяются на каждом шагу. Лучшими магнитными материалами являются кобальтовые сплавы и стали. Свойство не размагничивания кобальта под действием высоких температур и вибраций играет немаловажную роль и космической, и для ракетной техники.

Сплавы кобальта используются в производстве сердечников электромоторов, применяются они в трансформаторах, а также в др. электротехнических устройствах. При изготовлении головок магнитной записи применяются магнитомягкие кобальтовые сплавы. Магнитотвердые кобальтовые сплавы, как PrCo5, SmCo5, и другие, имеющие большую магнитную энергию, используются в приборостроении. При изготовлении постоянных магнитов применяются сплавы, м содержанием 52 % кобальта, а также и 5-14 % ванадия либо хрома (викаллои).

Кобальт, как и некоторые соединения металла, служит катализатором. Соединения кобальта, при введении их в стекла при варке, придают красивый кобальтовый (синий) цвет стеклянным изделиям. Соединения кобальта используются в качестве пигментов многих красителей. В производстве литиевых аккумуляторов применяется кобальтат лития, который служит высокоэффективным положительным электродом. Силицид кобальта является отличным термоэлектрическим материалом, он позволяет произвести термоэлектрогенераторы с очень высоким КПД.

Используется кобальт и в медицине, в лечении радиоактивным излучением злокачественных опухолей. На данный момент для облучения тканей, пораженных раком, применяется радиоактивный изотоп кобальта 60Со, который дает самое однородное излучение (в случаях, когда подобное лечение возможно).

Производство

Кобальт является относительно редким металлом, а все богатые месторождения кобальта на сегодняшний день практически полностью исчерпаны. Именно поэтому сырье, содержащее кобальт (в основном это никелевые руды, которые содержат кобальт в качестве примеси, а вот минералы кобальта встречаются крайне редко, они, как правило, не образуют значительных для промышленного производства рудных скоплений) изначально обогащают, затем получают из данного сырья концентрат. После с целью извлечения кобальта полученный концентрат либо обрабатывают раствором серной кислоты либо раствором аммиака, или методом пирометаллургии концентрат перерабатывается в металлический или сульфидный сплав. Данный сплав после получения выщелачивается при помощи серной кислоты.

В некоторых случаях для извлечения кобальта могут проводить сернокислотное, или как его называют «кучное», выщелачивание исходной руды (при этом измельченная руда размещается в высоких кучах, которые устанавливают на специальные бетонные площадки, а сверху все это поливают выщелачивающим раствором). В процессе очистки кобальта от нежелательных сопутствующих ему примесей начинают все более широко применять экстракцию.

Наиболее сложной задачей при отделении кобальта от сопутствующих примесей является отделение кобальта от максимально близкого к металлу по своим химическим свойствам другого металла - никеля. В процессе очистки кобальта от нежелательных сопутствующих ему примесей начинают все более широко применять экстракцию. Раствор, который содержит катионы двух данных металлов, зачастую обрабатывается мощными окислителями, например, хлором дибо гипохлоритом натрия NaOCl. Реакция:

2СоСl2 + NaOCl + 4NaOH + H2O 2Co(OH)3v + 5NaCl

Завершающий этап очистки кобальта (так называемое рафинирование) осуществляется при помощи электролиза сульфатного водного раствора кобальта, в который обычно добавляется борная кислота Н3ВО3.

Co(OH)3, представляющий собой чёрный осадок, прокаливается с целью удаления воды, ну а полученный в процессе очистки оксид Со3О4 восстанавливается углеродом либо водородом. Металлический кобальт, который содержит до 2% до 3% примесей (среди них обычно никель, медь, железо), может быть легко очищен электролизом.

Металлический кобальт индустриальным образом получают восстановлением окиси кобальта углем, в редких случаях окисью углерода либо углеводородами. Для всего этого необходимо приготовить массу из 2 частей патоки, 4 частей древесного угля, 95 частей CoO, а также достаточно большого количества воды. Данную массу перемешивают с помощью месильной машины, спрессовывают в металлических формах, а затем, после предварительной просушки разрезают на кубики и вторично просушивают. После кубики обсыпают порошком угля и накаливают до температуры 1220°С в восстановительном пламени, при этом металлы обуглероживаются и восстанавливаются. В конце концов, металл сплавляют в тиглях с присутствием окиси кобальта и буры при температуре от 1800 до 2000° с целью обезуглероживания металла. В белокалильном жару получаемый кобальт сваривается с сталью, при этом железо, которое с обеих сторон покрыто кобальтом, выкатывают в предельно тонкие листы.

Употребление металлического кобальта довольно ограничено. Его расходуют для приготовления феррокобальта, а также для получения стали с примесью кобальта, ну и для получения различных сплавов с медью. Кобальт употребляется еще и для кобальтирования металлов. Основной сферой использования кобальта является изготовление красок.

Физические свойства

Кобальт представляет собой твердый металл, который существует всего в двух модификациях. На температуре от комнатной вплоть до 427 °C более устойчива α-модификация. А на температуре от 427 °C вплоть до достижения температуры плавления (а именно 1494 °C) устойчива β-модификация (кубическая решетка, гранецентрированная). Кобальт является ферромагнетиком, точка Кюри у него составляет 1121 °C. У металла желтоватый оттенок, который придает ему тончайший слой оксидов.

Кобальт. Распространенный в природе, состоит из 2-х стабильных нуклидов: 57Со (0,17% по массе) и 59Со (99,83% по массе). В периодической системе химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева кобальт находится в группе VIIIВ, а также вместе с никелем и железом образует в четвертом периоде в данной группе триаду близких по своим свойствам переходных металлов. Атом кобальта имеет конфигурацию двух внешних электронных слоев 3s2p6d74s2. Кобальт образует соединения по большей части в степени окисления +2 (вторая валентность), а реже образует соединения в степени окисления +3 (третья валентность), ну и крайне редко образует соединения в степенях окисления +5, +4, и +1 (соответственно, пятая, четвертая и первая валентности).

У нейтрального атома кобальта радиус равен 0,125 нм, а радиус ионов (у которых координационное число равно 6) составляет Со4+ — 0,064 нм, Со3+ - 0,069 нм и Со2+ - 0,082 нм. Показатели энергии последовательной ионизации атома элемента кобальт составляют 7,865, 17,06, 33,50, 53,2 и 82,2 эВ. Электроотрицательность кобальта по шкале Полинга составляет 1,88. Кобальт - это тяжелый, серебристо-белый, блестящий металл с розоватым оттенком.

Хлорид кобальта - это кобальтовая соль хлороводородной (соляной) кислоты.

Хлорид кобальта относится к классу галогенидов кобальта. Соль имеет вид парамагнитных гигроскопичных блестящих голубых гексагональных кристаллов, цвет которых при обезвоживании становится синим.

У хлорида кобальта температура кипения составляет 1049°C, а температура плавления равна 735°C (в некоторых других источниках указывается 724 °C). Молярная электропроводность хлорида кобальта при бесконечном разведении и при температуре 25 °C составляет 260,7 Cм·см²/моль. Относительная плотность вещества (для сравнения вода = 1) равна 3.356.

При температуре 770°C давление паров хлорида кобальта составляет 5.33 кПа. Хлорид хорошо растворяется в воде, этиловом и метиловом спиртах, а также в ацетоне. Не растворяется хлорид кобальта в метилацетате и пиридине. Показатели растворимости в воде: при комнатной температуре 20 °C растворимость 52,9 г/100 мл, а при пониженной температуре 7 °C растворимость составляет уже 45,0 г/100 мл

Химические свойства

Компактный кобальт устойчив на воздухе, при нагревании свыше 300°C металл покрывается оксидной пленкой, которая представляет собой высокодисперсный кобальт пирофорен. Кобальт не взаимодействует с водой, парами воды в воздухе, растворами карбоновых и щелочей кислот. Поверхность кобальта пассивирует концентрированная азотная кислота, как и поверхность железа.

Кобальт располагается между никелем и железом в электрохимическом ряду напряжений различных металлов. Он взаимодействует практически со всеми остальными элементами. При нагревании кобальт соединяется с галогенами, образует галогениды. При воздействии фтора на порошковый кобальт либо СоСl2 кобальт восстанавливается до трехвалентного и образует фторид СоF3 . При нагревании кобальт действует с фосфором, серой, селеном, углеродом, мышьяком, сурьмой, бором и кремнием, причем проявляются валентности от +1 до +6. В последствие реакции свежевосстановленного порошка кобальта с Н2S образуются сульфиды. При Т = 400 °С образуется Со3S4, при Т = 700 °С образуется СоS. Образуется сульфид и во взаимодействии кобальта и сернистого ангидрида при Т = 800 °С.

В разбавленной соляной или серной кислоте кобальт растворяется медленно, выделяя водород и образовывая хлорид СоСl2 либо сульфат СоSO4. Разбавленная азотная кислота способна растворять кобальт и выделять оксиды азота и образовывать нитрат Со(NO3)2. Концентрированная же азотная кислота просто пассивирует кобальт. Соли кобальта растворимы в воде. Щелочи осаждают из водного раствора солей гидроксид Со(ОН)2 .

Существует несколько оксидов кобальта. СоО - оксид кобальта (II) обладает важнейшими свойствами. Существует он в 2-х полиморфных модификациях: форма а- (кубическая решетка), устойчива в температуре от комнатной вплоть до 985 °C, а форма b- (кубическая решетка) существует на высоких температурах. Оксид кобальта можно получать либо в результате нагревания в инертной атмосфере гидроксоркарбоната кобальта Со(ОН)2СоСО3, либо аккуратным восстановлением Со3О4.

Если гидроксид кобальта Со(ОН)2, его нитрат Со(NO3)2, либо гидроксокарбонат прокаливать на воздухе при Т = ~700°C, образуется Со3О4(CoO·Co2O3) оксид кобальта. Данный оксид по своему химическому поведению схож с Fe3О4. Эти оксиды относительно легко восстанавливаются до свободных металлов при помощи водорода:

Со3О4 + 4Н2 = 3Со + 4Н2О.

При прокаливании Со(ОН)2, Со(NO3)2 и т. д. на Т = 300°C получается еще 1 оксид кобальта — это Со2О3. При добавлении раствора щелочи в раствор соли кобальта(II) образуется легко окисляемый осадок Со(ОН)2. При нагреве на воздухе на температурах чуть выше 100°C Со(ОН)2 переходит в СоООН.

Если воздействовать щелочью на водные растворы солей 2-валентного кобальта с сильными окислителями, образуется Со(ОН)3.

При нагреве кобальт реагирует с фтором, образуя трифторид СоF3. Если же на СоО либо СоСО3 воздействовать газообразным HF, образуется еще 1 фторид кобальта, т.е. СоF2. При нагреве кобальта, он взаимодействует с бромом и хлором, образуя, дибромид СоBr2и дихлорид СоСl2. В реакции металлического кобальта и газообразного НI на температуре 400-500°C можно произвести дииодид кобальта СоI2.

Сплавление порошка серы и кобальта дает сульфид кобальта СоS серебристо-серой окраски (b-модификация). А если сквозь раствор соли кобальта(II) пропустить электрический ток сероводорода H2S, в осадок выпадет СоS - черный сульфид кобальта (a-модификация):

CoSO4 + H2S = CoS + H2SO4

Существуют соли кобальта, растворимые в воде- хлорид СоСl2, нитрат Со(NO3)2, сульфат СоSO4 и др. Разбавленные водные растворы данных солей имеют бледно-розовый цвет. Если эти соли растворить в ацетоне или спирте, возникает темно-синий раствор. Если добавить воду к данному раствору его цвет переходит в бледно-розовый.

Кобальт в виде порошка используют в основном в качестве добавки к сталям. При этом повышается жаропрочность стали , улучшаются ее механические свойства (твердость и износоустойчивость при повышенных температурах). Данный металл входит в состав твердых сплавов , из которых изготовляется быстрорежущий инструмент. Один из основных компонентов твердого сплава - карбид вольфрама или титана - спекается в смеси с порошком металлического кобальта. Именно Co улучшает вязкость сплава и уменьшает его чувствительность к толчкам и ударам. Так, например, резец из суперкобальтовой стали (18% Co) оказался самым износоустойчивым и с лучшими режущими свойствами по сравнению с резцами из ванадиевой стали (0% Co) и кобальтовой стали (6% Co). Также кобальтовый сплав может использоваться для защиты от износа поверхностей деталей, подверженных большим нагрузкам. Твердый сплав способен увеличить срок службы стальной детали в 4-8 раз.

Также стоит отметить магнитные свойства кобальта. Данный металл способен сохранять эти свойства после однократного намагничивания. Магниты должны иметь высокое сопротивление к размагничиванию, быть устойчивыми по отношению к температуре и вибрациям, легко поддаваться механической обработке. Добавление кобальта в стали позволяет им сохранять магнитные свойства при высоких температурах и вибрациях, а также увеличивает сопротивление размагничиванию. Так, например, японская сталь, содержащая до 60% Co, имеет большую коэрцитивную силу (сопротивление размагничиванию) и всего лишь на 2-3,5% теряет магнитные свойства при вибрациях. Магнитные сплавы на основе кобальта применяют при производстве сердечников электромоторов, трансформаторов и в других электротехнических устройствах.

Стоит отметить, что кобальт также нашел применение в авиационной и космической промышленности. Кобальтовые сплавы постепенно начинают конкурировать с никелевыми, которые хорошо зарекомендовали себя и давно используются в данной отрасли промышленности. Сплавы, содержащие Co, используются в двигателях, где достигается достаточно высокая температура, в конструкциях авиационных турбин. Никелевые сплавы при высоких температурах теряют свою прочность (при температурах от 1038°С) и тем самым проигрывают кобальтовым.

В последнее время кобальт и его сплавы стали применяться при изготовлении ферритов, в производстве «печатных схем» в радиотехнической промышленности, при изготовлении квантовых генераторов и усилителей. Кобальтат лития применяется в качестве высокоэффективного положительного электрода для производства литиевых аккумуляторов. Силицид кобальта отличный термоэлектрический материал и позволяет производить термоэлектрогенераторы с высоким КПД. Соединения Co, введенные в стекла при их варке, обеспечивают красивый синий (кобальтовый) цвет стеклянных изделий.

Кобальт -- твердый металл, существующий в двух модификациях. При температурах от комнатной до 427 °C устойчива б-модификация. При температурах от 427 °C до температуры плавления (1494 °C) устойчива в-модификация кобальта (решётка кубическая гранецентрированная). Кобальт -- ферромагнетик, точка Кюри 1121 °C.

Представляет собой блестящий металл, похожий на железо, с удельным весом 8,8. Температура его плавления несколько больше, чем у никеля. Кобальт очень тягуч. Он обладает большой твердостью и прочностью, чем сталь. Он ферромагнитен и только выше 10000 переходит в модификацию, не обладающую способностью намагничиваться.

Желтоватый оттенок ему придает тонкий слой оксидов.

При обычной температуре и до 417 °С кристаллическая решетка Кобальта гексагональная плотноупакованная (с периодами а = 2,5017Е, с = 4,614Е), выше этой температуры решетка Кобальта кубическая гранецентрированная (а = 3,5370Е). Атомный радиус 1,25Е, ионные радиусы Со 2+ 0,78Е и Со 3+ 0,64Е. Плотность 8,9 г/см 3 (при 20 °С); t пл 1493°С, t кип 3100°С. Теплоемкость 0,44 кдж/(кг·К), или 0,1056 кал/(г·°С); теплопроводность 69,08 вт/(м·К), или 165 кал/(см·сек·°С) при 0-100 °С. Удельное электросопротивление 5,68·10 -8 ом·м, или 5,68·10 -6 ом·см (при О °С). Кобальт ферромагнитен, причем сохраняет ферромагнетизм от низких температур до точки Кюри, И = 1121 °С. Механические свойства Кобальта зависят от способа механической и термической обработки. Предел прочности при растяжении 500 Мн/м 2 (или 50 кгс/мм 2) для кованого и отожженного Кобальта; 242-260 Мн/м 2 для литого; 700 Мн/м 2 для проволоки. Твердость по Бринеллю 2,8 Гн/м 2 (или 280 кгс/мм 2) для наклепанного металла, 3,0 Гн/м 2 для осажденного электролизом; 1,2-1,3 Гн/м 2 для отожженного.

Химические свойства кобальта

Конфигурация внешних электронных оболочек атома Кобальта 3d 7 4s 2 . В соединениях Кобальт проявляет переменную валентность. В простых соединениях наиболее устойчив Со(П), в комплексных - Со(III). Для Со(I) и Co(IV) получены только немногочисленные комплексные соединения. При обыкновенной температуре компактный Кобальт стоек против действия воды и воздуха. Мелко раздробленный Кобальт, полученный восстановлением его оксида водородом при 250 °С (пирофорный Кобальт), на воздухе самовоспламеняется, превращаясь в СоО. Компактный Кобальт начинает окисляться на воздухе выше 300 °С; при красном калении он разлагает водяной пар: Со + Н 2 О = СоО + Н 2 . С галогенами Кобальт легко соединяется при нагревании, образуя галогениды СоХ 2 . При нагревании Кобальт взаимодействует с S, Se, P, As, Sb, С, Si, В, причем состав получающихся соединений иногда не удовлетворяет указанным выше валентным состояниям (например, Со 2 Р, Co 2 As, CoSb 2 , Со 3 С, CoSi 3). В разбавленных соляной и серной кислотах Кобальт медленно растворяется с выделением водорода и образованием соответственно хлорида СоCl 2 и сульфата CoSO 4 . Разбавленная азотная кислота растворяет Кобальт с выделением оксидов азота и образованием нитрата Co(NO 3) 2 . Концентрированная HNO 3 пассивирует Кобальт. Названные соли Со (II) хорошо растворимы в воде [при 25°С 100 г воды растворяют 52,4 г СоCl 2 , 39,3 г CoSO 4 , 136,4 г Co(NO 3) 2 ]. Едкие щелочи осаждают из растворов солей Со 2+ синий гидрооксид Со(ОН) 2 , которая постепенно буреет вследствие окисления кислородом воздуха до Со(ОН) 3 . Нагревание в кислороде при 400-500 °С переводит СоО в черную закись-окись Со 3 О 4 , или СоО·Со 2 О 3 - соединение типа шпинели. Соединение того же типа CoAl 2 О 4 или СоО·Al 2 О 3 синего цвета (тенарова синь, открытая в 1804 году Л. Ж. Тенаром) получается при прокаливании смеси СоО и Al 2 О 3 при температуре около 1000 °С

Из простых соединений Со (III) известны лишь немногие. При действии фтора на порошок Со или СоCl 2 при 300-400 °С образуется коричневый фторид CoF 3 . Комплексные соединения Со (III) весьма устойчивы и получаются легко. Например, KNO 2 осаждает из растворов солей Со (II), содержащих СН 3 СООН, желтый труднорастворимый гексанитрокобальтат (III) калия K 3 . Весьма многочисленны кобальтаммины (прежнее название кобальтиаки) - комплексные соединения Со (III), содержащие аммиак или некоторые органических амины.

Вода и воздух при обычной температуре не оказывают действия на компактный кобальт, но в мелкораздробленном состоянии он обладает пирофорными свойствами. В разбавленных кислотах, например в соляной или серной, кобальт растворяется значительно труднее, что соответствует его положению в электрохимическом ряду напряжений справа от железа (его нормальный потенциал равен -0,28 в). Разбавленная азотная кислота легко растворяет кобальт, а при действии концентрированной HNO3 он пассивируется. Образует соединения чаще всего в степени окисления +2, реже - в степени окисления +3 и очень редко в степенях окисления +1, +4 и +5.

При нагревании на воздухе Со окисляется, а при температуре белого каления сгорает до Сo 3 O 4 . При нагревании кобальт соединяется со многими другими веществами, причем реакция его с S, P, As, Sb, Sn и Zn нередко сопровождается воспламенением. При сплавлении с кремнием Со образует целый ряд соединений. При высокой температуре он соединяется также с бором, но не реагирует с азотом. Кобальт легко образует соединения с галогенами. С железом и никелем, а также с хромом и марганцем он образует твердые растворы в любых соотношениях. По отношению к углероду кобальт ведет себя так же, как железо; однако при охлаждении углеродсодержащих расплавов никогда не выделяется карбид Со 3 С (хотя, по данным Руффа, существование его в расплаве является вероятным); если содержание углерода превышает пределы существования твердого раствора, избыток углерода всегда выделяется в виде графита. При действии СН4 или СО на тонкоизмельченный металлический кобальт при слабом нагревании (ниже 225°), по данным Бара, образуется соединение Со2С, разлагающееся при более высоких температурах. Каталитическое разложение СH 4 и СО под действием кобальта происходит лишь при таких температурах, когда карбид становится неустойчивым

Co + 2HCl(разб.)+t= CoCl 2 + H 2

Co + H 2 SO 4 (разб.)+t= CoSO 4 + H 2

3Co + 8HNO 4 (разб.)+t= 3Co(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O

4Co + 4NaOH + 3O 2 +t= 4NaCoO2 + 2H 2 O

2Co + O2 +t=2CoO

Получение

Кобальт - относительно редкий металл, и богатые им месторождения в настоящее время практически исчерпаны. Поэтому кобальтсодержащее сырье (часто это никелевые руды, содержащие кобальт как примесь) сначала обогащают, получают из него концентрат.

Этот сплав затем выщелачивают серной кислотой. Иногда для извлечения кобальта проводят сернокислотное «кучное» выщелачивание исходной руды (измельченную руду размещают в высоких кучах на специальных бетонных площадках и сверху поливают эти кучи выщелачивающим раствором).

Для очистки кобальта от сопутствующих примесей все более широко применяют экстракцию.

Наиболее сложная задача при очистке кобальта от примесей - это отделение кобальта от наиболее близкого к нему по химическим свойствам никеля.

2СоСl 2 + NaClO + 4NaOH + H 2 O = 2Co(OH) 3 v + 5NaCl

Чёрный осадок Co(OH) 3 прокаливают для удаления воды, а полученный оксид Со 3 O 4 восстанавливают водородом или углеродом. Металлический кобальт, содержащий до 2-3% примесей (никель, железо, медь), может быть очищен электролизом.

Образование соединений кобальта

· При нагревании, кобальт реагирует с галогенами, причём соединения кобальта (III) образуются только с фтором. 2Co + 3F 2 > CoF 3 , но, Co + Cl 2 > CoCl 2

· С серой кобальт образует 2 различных модификации CoS. Серебристо-серую б-форму (при сплавлении порошков) и чёрную в-форму (выпадает в осадок из растворов).

· При нагревании CoS в атмосфере сероводорода получается сложный сульфид Со 9 S 8

· С другими окисляющими элементами, такими как углерод, фосфор, азот, селен, кремний, бор. кобальт тоже образует сложные соединения, являющиеся смесями где присутствует кобальт со степенями окисления 1, 2, 3.

· Кобальт способен растворять водород, не образуя химических соединений. Косвенным путем синтезированы два стехиометрических гидрида кобальта СоН 2 и СоН.

· Растворы солей кобальта CoSO 4 , CoCl 2 , Со(NO 3) 2 придают воде бледно-розовую окраску. Растворы солей кобальта в спиртах темно-синие. Многие соли кобальта нерастворимы.

· Кобальт создаёт комплексные соединения. Чаще всего на основе аммиака.

Наиболее устойчивыми комплексами являются лутеосоли 3+ жёлтого цвета.

Кобольд – злой дух из скандинавской мифологии. Жители Севера верили, что демон живет в горах и строит козни их посетителям, в частности, горнякам. Кобольд не только наносил увечья, но и губил. Особенно часто помирали плавильщики руд. Позже, ученые выяснили истинную причину смертей.

Вместе с рудами серебра в скалах Норвегии хранятся кобальтосодержащие минералы. В их состав входит мышьяк. Его летучий оксид выделяется при обжиге. Вещество токсично. Вот истинный убийца. Однако, у мышьяка уже было свое имя. Поэтому в честь Кобольда назвали связанный с ним металл. О нем и поговорим.

Химические и физические свойства кобальта

Кобальт – металл, внешне схож с железом, но темнее. Цвет элемента серебристо-белый, с розовыми или синеватыми отблесками. Разнится с железом и твердость по . Показатель кобальта – 5,5 баллов. Это чуть выше среднего. У железа твердость, напротив, немногим меньше 5-ти баллов.

По температуре плавления близок к никелю. Элемент размягчается при 1494-х градусах. Кристаллическая решетка кобальта начинает меняться при нагреве до 427-ми по шкале Цельсия. Гексагональная структура преобразуется в кубическую. До 300-от градусов металл не окисляется, будь воздух сухим или влажным.

Не вступает элемент в реакции и со щелочами, разбавленными кислотами, не взаимодействует с водой. После 300-ой отметки на шкале Цельсия кобальт начинает окисляться, покрываясь желтоватой пленкой.

От температуры зависят и ферримагнитные свойства кобальта. До 1000 градусов он способен намагничиваться произвольно. Если нагрев продолжается, металл теряет это свойство. Стоит довести температуру до 3185-ти градусов, кобальт закипит. В тонкораздробленном виде элемент способен самовоспламеняться.

Достаточно лишь контакта с воздухом. Явление называется пирофорией. В каком виде на нее способен кобальт? Цвет порошка должен быть черным. Более крупные гранулы светлее и не загораются.

Основная характеристика кобальта – тягучесть. Она превышает показатели других металлов. Тягучесть сочетается с относительной хрупкостью, уступающей, к примеру, стали. Поэтому, металл с трудом куется. Ограничивает ли это применение элемента?

Применение кобальта

В чистом виде пригождается лишь радиоактивный изотоп элемента 60 Со. Он служит источником излучения в дефектоскопах. Это приборы, просвечивающие металлические на предмет трещин и иных недочетов в них.

Медики тоже используют радиоактивный кобальт. Сплав методов ультразвуковой диагностики, терапии тоже зиждется на инструментах, в которые добавлен 27-ой элемент таблицы Менделеева.

Нужен кобальт и металлургам. Они добавляют элемент в , чтобы сделать их жаропрочными, твердыми, подходящими для инструментальной сферы. Так, составами с кобальтом покрывают детали машин.

Повышается их сопротивляемость износу и, что важно, не требуется термической обработки. Сплавы для автостроения зовут стеллитами. Кроме кобальта в них содержится 30% хрома, а так же, , вольфрам и углерод.

Сочетание никель-кобальт делает сплавы тугоплавкими и жаропрочными. Смеси применяют для связки металлических элементов при температуре до 1100 градусов Цельсия. Кроме никеля и кобальта в составы примешивают бориды и карбиды , титана, .

Дуэт железо-кобальт фигурирует в некоторых марках нержавеющей стали. Они – конструктивный материал для атомных реакторов. Чтобы сталь стала подходящей для их производства, достаточно всего 0,05% 27-го элемента.

Больше кобальта примешивают к железу при изготовлении постоянных магнитов. В качестве в сплавы добавляют никель, медь, лантан и титан. Наилучшие магнитные свойства имеют кобальтоплатиновые соединения, но они дорогостоящи.

Кобальт купить металлурги стремятся и для производства сплавов, устойчивых к воздействию кислот. Они нужны, к примеру, для нерастворимых анодов. В них 75% 27-го элемента, 13% кремния, 7% хрома и 5% марганца. По стойкости к соляной и азотной кислотам этот сплав превосходит даже платину.

Хлорид кобальта и оксид металла нашли место в химической промышленности. Вещества служат катализаторами в процессе гидоогенизации жиров. Так называют присоединение к ненасыщенным соединениям водорода. В итоге, становятся возможными синтез бензола, производство азотной кислоты, сульфата аммония и .

Оксид кобальта, так же, активно используют в лакокрасочной сфере, производстве стекла и керамики. Сплавляясь с эмалью, закись металла образует силикаты и алюмосиликаты синих тонов. Наиболее известна смальта.

Это двойной силикат калия и кобальта. Фото одного из кувшинов, найденных в гробнице Тутанхамона, интересно археологам именно, как доказательство использования солей и оксидов 27-го элемента древними египтянами. Ваза расписана узорами синего цвета. Анализ показал, что в качестве красителя использован кобальт.

Добыча кобальта

От общей массы земной коры на кобальт приходятся 0,002%. Запасы не маленькие – около 7 500 тонн, но они рассеяны. Поэтому, металл добывают, как побочный продукт переработки руд , и . Вкупе с последним элементом, как сказано в предисловии, обычно, идет мышьяк.

На непосредственно кобальтовое производство приходится всего 6%. 37% металла добывают параллельно переплавке медных руд. 57% элемента – следствие переработки никельсодержащих пород и залежей .

Чтобы выделить из них 27-ой элемент, проводят восстановление оксидов, солей и комплексных соединений кобальта. На них воздействуют углеродом, водородом. При нагревании используют метан.

Разведанных залежей кобальта должно хватить человечеству на 100 лет. С учетом океанических ресурсов, можно не испытывать дефицит элемента 2-3 столетия. На кобальт цены устанавливает Африка. В ее недрах сосредоточены 52% мировых запасов металла.

Еще 24% сокрыты в Тихоокеанском регионе. На Америку приходятся 17, а на Азию 7%. В последние годы разведаны крупные месторождения в России и Австралии. Это несколько изменило картину поставок 27-го элемента на мировой рынок.

Цена кобальта

Лондонская биржа цветных металлов. Вот где устанавливают мировые цены на кобальт. Отзывы о торгах и официальные сводки свидетельствуют, что за фунт просят около 26 000 рублей. Фунт – английская мера веса, равная 453-ем граммам. Рост стоимости 27-го элемента непрерывен начиная с 2004-го года.

С 2010-го года на Лондонской бирже начали торговать лотами по 1-ой тонне. Металл поставляется в стальных бочках по 100-500 килограммов. Весовое отклонение партии не должно превышать 2%, а содержание кобальта требуется на уровне 99,3%.

Металл успешен не только сам по себе. В тренде и цвет 27-го элемента. Не зря выпущен, к примеру, Шевроле Кобальт . Как и самородный металл, машина окрашена в серебристо-синеватый. Благородный окрас подчеркивает европейский характер машины. В базовой комплектации за нее просят около 600 000 рублей.

В эту сумму входит подогрев передних сидений. Задние складываются. Салон тканевый, в строю стеклоподъемники. Аудиоподготовка штатная. Можно купить машину, а можно почти 27 фунтов настоящего кобальта , — кому что нужнее.

Обычный человек, не связанный с химией и медициной, как правило, смутно представляет значение кобальта для своей жизнедеятельности и здоровья. Еще одна причина, по которой мы затрудняемся объяснить, что такое кобальт, - это его скудное распространение в природе. Всего 0,004% - таково содержание его в земной коре. Однако металл и его соединения активно применяют в металлургии, сельском хозяйстве и медицине. В нашей статье мы расширим представления о роли кобальта в промышленности, а также остановимся на его функциях в организме человека.

Место элемента в периодической системе

Какое же место в периодической системе занимает кобальт? Свойства химических элементов, в том числе и рассматриваемого нами металла, зависят от их положения в таблице Д. И. Менделеева. Он расположен в VIII б группе (в короткой форме таблицы - в триаде железа VIII группы). Как у железа и никеля, в его атоме на последнем энергетическом уровне находятся два электрона, что свидетельствует о принадлежности металла к d-элементам и обуславливает его основные характеристики. Металл имеет две валентности - II и III. Для него также характерно явление аллотропии, модификации металла могут иметь кубическую или гексагональную структуру.

Что такое кобальт?

Каковы же физические свойства элемента? По внешнему виду обладающий высокой твердостью и магнитными свойствами. Серебристый блеск, тягучесть и термическая устойчивость - вот еще некоторые физические признаки элемента, присущие также и двум другим его соседям по периодической системе - никелю и железу. Ни кислород, ни вода не действуют на кобальт при обычной температуре. Его соединения, например, смальта, известны с давних времен, как вещества, применяемые для получения синего витражного стекла и окрашивания керамических изделий.

Кобальт - это типичный металл, похожий своими химическими свойствами на железо. Каковы же особенности его оксидов, оснований и солей?

Соединения двухвалентного и трехвалентного кобальта

Способность образовывать комплексные соли - главный отличительный признак атомов Со (III). малоустойчивы, координационное число кобальта в них всегда равно шести. Они имеют высокую окислительную способность. Средние соли, например, CoCL 3 или Co 2 (SO 4) 3 легко переходят в соли, в которых кобальт - это уже двухвалентный металл. Безводные его соединения имеют синюю окраску, а кристаллогидраты и растворы - розовую. В отличие от других оснований, гидроксид трехвалентного кобальта при взаимодействии с хлоридной кислотой образует не соль и воду, а выделяет из нее свободный хлор. Основание двухвалентного металла в виде синего осадка получают прямой реакцией соответствующей соли со щелочью. Приведем характеристику свойств кобальта, входящего в состав твердых растворов металлов друг в друге - сплавов.

Он придает материалу исключительные технические параметры устойчивости к высоким температурам, твердости, стойкости к истиранию и коррозии. Сплавы, содержащие кобальт, применяются в оборонной промышленности, ракетостроении и в химических технологиях замкнутого цикла. В производстве инструментальных сортов стали, материалов с магнитными свойствами, как легирующую добавку, также используют кобальт. Характеристика свойств таких сплавов железа сильно отличается от обычных сортов нержавеющей стали, содержащих только хром или никель.

Применение кобальта в технике

Около трети всего получаемого в мире металла идет на производство керметов - искусственных композиционных материалов. Твердой основой в них служит карбид вольфрама, а связующим и закрепляющим компонентом выступает кобальт. Он также является стратегическим сырьем для производства турбин двигателей в самолетостроении.

В чистом виде металл практически не используется, зато применение кобальта в смеси с другими элементами (железом, медью, вольфрамом и хромом) широко распространено в различных отраслях. Сплав стеллит, содержащий до 60% кобальта, отличается повышенной жаропрочностью и твердостью, он является незаменимым материалом для изготовления резцов и сверл в инструментальном производстве. Такие как вольфрам и молибден, усиливают его характеристики. Сплав виталиум, обладающий высоким сопротивлением к пластической деформации, также содержит кобальт. соединения такова: жаропрочное и кислотоустойчивое, применяется в изготовлении химического оборудования: колонн синтеза, ректификационных аппаратов. Велика роль сплавов в противодействии различным видам коррозии, например детали и механизмы, сделанные из стеллита, противостоят разрушению при колебательных и трущихся движениях механических поверхностей в двигателях внутреннего сгорания.

Способы получения кобальта

Различные отрасли экономики требуют применения материалов, содержащих кобальт. Это способствует увеличению добычи руд и минералов, а именно: кобальтового шпейса и блеска. В состав этих горных пород входит еще и мышьяк, это вынуждает применять повышенные меры безопасности в процессах выплавки металла. Основной метод получения кобальта - пирометаллургия, используется также способ обработки руды сульфатной кислотой. Наиболее перспективными считаются залежи силикатно-оксидных руд, пирита и пентландита в Китае, России (на Кольском полуострове, в республике Тува и Красноярском крае), а также в Канаде.

Применение металла в сельском хозяйстве и медицине

Определенные важные свойства, которыми обладает микроэлемент кобальт, способствуют его применению, например, в растениеводстве для повышения вегетативной массы растений. У люцерны, люпина, клевера и других ценных кормовых трав семейства Бобовые, он включается в ферментативные реакции азотофиксации, происходящие с помощью клубеньковых бактерий. Недостаток микроэлемента проявляется такими симптомами, как обесцвечивание листовых пластинок и потеря ними способности к фотосинтезу, замедлением ростовых процессов и нарушением всего цикла развития растения. Избыточное содержание кобальта возможно вследствие нарушения норм внесения микроудобрений. Так как его соединения хорошо растворимы в воде, они сразу же поступают в ксилему и по проводящим элементам (сосудисто-волокнистым пучкам) попадают в мезофилл листа, вызывая их обесцвечивание и увядание. Наиболее чувствительны к избытку микроэлемента злаковые культуры: овес, ячмень, рис.

Биохимия о роли соединений кобальта

Отрасль биологии, изучающая живую материю на молекулярном и клеточном уровне, установила важную функцию данного химического элемента. Он входит в состав небелковой части биологически активных веществ - ферментов и гормонов. Например, кобальт в организме человека находится молекулах тироксина, вырабатываемых щитовидной железой и контролирующих процессы метаболизма. Еще один жизненно важный гормон, регулирующий уровень глюкозы в плазме крови, - инсулин. Он выделяется β-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы и также содержит соединения кобальта. Недостаточное поступление элемента в клетки и органы человека наблюдается во время перехода от смешанного питания к вегетарианству, при глистных инвазиях и заболеваниях пищеварительной системы. Как видим, кобальт - это микроэлемент, серьезно влияющий на уровень гомеостаза в человеческом организме.

Значение химического элемента в обмене веществ

Кроветворение, осуществляемое красным костным мозгом, происходит при участии кобальтсодержащих веществ - активаторов соответствующих ферментов. Один из главных витаминов группы В - цианкоболамин (В 12), участвуя в образовании эритроцитов в кроветворных органах, предохраняет организм от анемии. Правильное и сбалансированное питание, содержащее печень, говядину, морепродукты, курагу, свеклу, обеспечит необходимый уровень кобальта в организме человека (около 40 мг в сутки) и убережет его от заболеваний иммунной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем.