Кобальт де застосовується. Хто знає, що таке кобальт і де він застосовується? Добова потреба у кобальті

ТЕМА: "Кобальт - хімічний елемент"

Виконала:

Студентка біолого-хімічного

факультету Савенка О.В.

Перевірила:

Професор Максіна Н.В.

Уссурійськ, 2001р.

ПЛАН :

Елемент періодичної системи…………………………….……3

Історія відкриття…………………………………………………...3

Знаходження в природі……………………………………………...3

Отримання……………………………………………………………4

Фізичні та хімічні властивості………………………………..4

Застосування…………………………………………………………..7

Біологічна роль………………………………………………….7

Радіонуклеїд Кобальт-60…………………………………………..8

Список використаної літератури…………………………………9

Елемент періодичної системи

Назва елемента кобальт походить від латинського Сobaltum.

З, хімічний елемент з атомним номером 27. Його атомна маса 58,9332. Хімічний символелемента C вимовляється так само, як і назва самого елемента.

Природний кобальт складається з двох стабільних нуклідів: 59 (99,83% за масою) і 57 (0,17%). У періодичній системі елементів Д. І. Менделєєва кобальт входить до групи VIIIВ і разом із залізом і нікелем утворює у 4-му періоді у цій групі тріаду близьких за властивостями перехідних металів. Конфігурація двох зовнішніх електронних шарів атома кобальту 3s2p6d74s2. Утворює сполуки найчастіше у ступені окислення +2, рідше - у ступені окислення +3 і дуже рідко в ступенях окислення +1, +4 та +5.

Радіус нейтрального атомакобальту 0,125 Нм, радіус іонів (координаційне число 6) 2+ - 0,082 Нм, 3+ - 0,069 Нм і 4+ - 0,064 Нм. Енергії послідовної іонізації атома кобальту 7,865, 17,06, 33,50, 53,2 та 82,2 ЕВ. За шкалою Полінга електронегативність кобальту 1,88.

Кобальт - блискучий, сріблясто-білий, важкий металз рожевим відтінком.

Історія відкриття

З давніх-давен оксиди кобальту використовувалися для фарбування скла і емалей в глибокий синій колір. До 17 століття секрет отримання фарби із руд тримався в таємниці. Ці руди в Саксонії називали "кобольд" (нім. Kobold - домовий, злий гном, що заважав рудокопам добувати руду і виплавляти з неї метал). Честь відкриття кобальту належить шведському хімікуР. Брандт. У 1735 році він виділив з підступних «нечистих» руд новий сріблясто-білий зі слабким рожевим відтінком метал, який запропонував називати «кобольдом». Пізніше ця назва трансформувалася в кобальт.

Знаходження у природі

У земній корі вміст кобальту дорівнює 410 -3% за масою. Кобальт входить до складу понад 30 мінералів. До них відносяться кароліт CuCo 2 SO 4 , ліннеїт Co 3 S 4 , кобальтин CoAsS, сферокобальтит CoCO 3 , смальт СоАs 2 та інші. Як правило, кобальту в природі супроводжують його сусіди за 4-м періодом – нікель, залізо, мідь та марганець. У морській водіприблизно (1-7) · 10 -10% кобальту.

Отримання

Кобальт - щодо рідкісний метал, і багаті на них родовища в даний час практично вичерпані. Тому кобальтсодержащее сировину (часто це нікелеві руди, що містять кобальт як домішка) спочатку збагачують, одержують із нього концентрат. Далі для вилучення кобальту концентрат або обробляють розчинами сірчаної кислоти або аміаку, або методами пірометалургії переробляють сульфідний або металевий сплав. Цей сплав потім вилуговують сірчаною кислотою. Іноді для вилучення кобальту проводять сірчанокислотне «купне» вилуговування вихідної руди (подрібнену руду розміщують у високих купах на спеціальних бетонних майданчиках і зверху поливають ці купи вилуговуючим розчином).

Для очищення кобальту від супутніх домішок все ширше застосовують екстракцію. Найбільш складна задачапри очищенні кобальту від домішок - це відділення кобальту від найближчого до нього по хімічним властивостямнікелю. Розчин, що містить катіони цих двох металів, часто обробляють сильними окислювачами - хлором або гіпохлоритом натрію NaOCl; кобальт у своїй перетворюється на осад. Остаточне очищення (рафінування) кобальту здійснюють електролізом його сульфатного водного розчину, який зазвичай додана борна кислота Н3ВО3.

Фізичні та хімічні властивості

Кобальт - твердий метал, що існує у двох модифікаціях. При температурі від кімнатної до 427°C стійка a-модифікація ( кристалічна решіткагексагональна з параметрами а=0,2505 Нм та с=0,4089 Нм). Щільність 8,90 кг/дм3. При температурах від 427°C до температури плавлення (1494°C) стійка b-модифікація кобальту (грати кубічна гранецентрована грати). Температура кипіння кобальту становить близько 2960°C. Кобальт - феромагнетик, точка Кюрі 1121°C. Стандартний електродний потенціалЗ 0 / З 2 + -0,29 B.

На повітрі компактний кобальт є стійким, при нагріванні вище 300°C покривається оксидною плівкою (високодисперсний кобальт пірофорен). З парами води, що містяться в повітрі, водою, розчинами лугів та карбонових кислоткобальт не взаємодіє. Концентрована азотна кислотапасивує поверхню кобальту, як пасивує вона та поверхня заліза.

Відомо кілька оксидів кобальту. Оксид кобальту(II) СоО має основними властивостями. Він існує у двох поліморфних модифікаціях: a-форма (кубічні грати), стійка при температурах від кімнатної до 985°C, і існуюча при високих температурах b-форма (також кубічні грати). СоО можна отримати або нагріванням в інертній атмосфері гідроксоркарбонату кобальту Со(ОН) 2 СоСО 3 або обережним відновленням З 3 Про 4 .

Якщо нітрат кобальту (NO 3) 2 його гідроксид (ОН) 2 або гідроксокарбонат прожарити на повітрі при температурі близько 700°C, то утворюється оксид кобальту 3 Про 4 (CoO·Co 2 O 3). Цей оксид з хімічної поведінки схожий на Fe3O4. Обидва ці оксиди порівняно легко відновлюються воднем до вільних металів:

З 3 Про 4 + 4H 2 = 3С + 4H 2 O.

При прожарюванні З(NO 3) 2 , З(ОН) 2 і т. д. при 300°C виникає ще один оксид кобальту - З 2 Про 3 .

При приливанні розчину лугу до розчину солі кобальту(II) випадає осад (СО) 2 , який легко окислюється. Так, при нагріванні на повітрі при температурі трохи вище 100°C (ОН) 2 перетворюється на СоООН.

Якщо на водні розчини солей двовалентного кобальту діяти лугом у присутності сильних окислювачів, то утворюється СО(ОН) 3 .

При нагріванні кобальт реагує з фтором із утворенням трифториду СоF 3 . Якщо на СОО або СОСО 3 діяти газоподібним HF, то утворюється ще один фторид кобальту СоF 2 . При нагріванні кобальт взаємодіє з хлором і бромом з утворенням відповідно дихлориду СоСl 2 і диброміду СоBr 2 . За рахунок реакції металевого кобальту з газоподібним НI при температурах 400-500°C можна отримати дііодид кобальту СО2.

Сплавленням порошків кобальту та сірки можна приготувати сріблясто-сірий сульфід кобальту СоS (b-модифікація). Якщо через розчин солі кобальту(II) пропускати струм сірководню H 2 S, то випадає чорний осад сульфіду кобальту СоS (a-модифікація):

CoSO 4 + H 2 S = CoS + H 2 SO 4

При нагріванні CoS в атмосфері H 2 S утворюється 9 S 8 з кубічною кристалічною решіткою. Відомі й інші сульфіди кобальту, в тому числі Co 2 S 3 Co 3 S 4 і CoS 2 .

З графітом кобальт утворює карбіди 3 C і 2 С, c фосфором - фосфіди складів СО, 2 P, 3 . Кобальт реагує і з іншими неметалами, у тому числі з азотом (виникають нітриди C 3 N та Co 2 N), селеном (отримані селеніди кобальту CoSe та CoSe 2), кремнієм (відомі силіциди Co 2 Si, CoSi CoSi 2) та бором ( серед відомих боридів кобальту - З 3 В, З 2 В, СВ).

Металевий кобальт здатний поглинати значні обсяги водню, не утворюючи у своїй сполук постійного складу. Непрямим шляхом синтезовано два стехіометричні гідриди кобальту СОН 2 і СОН.

Відомі розчинні у воді солі кобальту - сульфат СоSO 4 хлорид СоСl 2 нітрат Со(NO 3) 2 та інші. Цікаво, що розведені водні розчини цих солей мають блідо-рожеве забарвлення. Якщо ж перелічені солі (у вигляді відповідних кристалогідратів) розчинити в спирті або ацетоні, то виникають темно-сині розчини. При додаванні води до цих розчинів їх забарвлення миттєво перетворюється на блідо-рожеве.

До нерозчинних сполук кобальту відносяться фосфат 3 (PO 4) 2 , силікат 2 SiO 4 і багато інших.

Для кобальту, як і для нікелю, характерне утворення комплексних сполук. Так, як ліганди при утворенні комплексів з кобальтом часто виступають молекули аміаку NH 3 . При дії аміаку на розчини солей кобальту(II) виникають амінні комплекси кобальту червоного або рожевого кольору, що містять катіони складу 2+. Ці комплекси досить нестійкі та легко розкладаються навіть водою.

Значно стабільнішими є амінні комплекси тривалентного кобальту, які можна отримати дією аміаку на розчини солей кобальту в присутності окислювачів. Так, відомі гексамінні комплекси з катіоном 3+ (ці комплекси жовтого або коричневого кольоруотримали назву лутеосолей), аквапентаммінні комплекси червоного або рожевого кольору з катіоном 3+ (так звані розеосолі) та ін. У ряді випадків ліганди навколо атома кобальту можуть мати різне просторове розташування, і тоді існують цис-і трансізомери відповідних комплексів.

15,48 кДж/моль

389,1 кДж/моль

гексагональна

(300 K) 100 Вт/(м·К)

Історія

З'єднання кобальту відомі людині з давнину, сині кобальтові стекла, емалі, фарби знаходять у гробницях Стародавнього Єгипту. Так, у гробниці Тутанхамона знайшли багато уламків синього кобальтового скла, невідомо, чи було приготування стекол та фарб свідомим чи випадковим. Перше приготування синіх фарб належить до 1800 року.

походження назви

Назва хімічного елемента кобальт походить від нього. Kobold- домовик, гном. При випаленні кобальтових мінералів, що містять миш'як, виділяється летючий отруйний оксид миш'яку. Руда, що містить ці мінерали, отримала у гірників ім'я гірського духу Кобольда. Стародавні норвежці приписували отруєння плавильників під час переплавлення срібла витівок цього злого духу. У цьому походження назви кобальту схоже з походженням назви нікелю.

Знаходження у природі

Масова частка кобальту в земній корі 4 · 10 -3%. Кобальт входить до складу мінералів: кароліт CuCo 2 S 4 , ліннеїт Co 3 S 4 , кобальтин CoAsS, сферокобальтит CoCO 3 , смальтін CoAs 2 , скуттерудит (Co, Ni) As 3 та інших. Всього відомо близько 30 кобальтовмісних мінералів. Кобальту супроводжують залізо, нікель, хром, марганець та мідь. Вміст у морській воді приблизно (1,7) · 10 -10%.

Місце народження

Найбільший постачальник кобальту - Демократична Республіка Конго. Також є багаті родовища у Канаді, США, Франції, Замбії, Казахстані, Росії.

Отримання

Кобальт отримують переважно з нікелевих руд, обробляючи їх розчинами сірчаної кислоти або аміаку. Також використовується методи пірометалургії. Для відокремлення від близького за властивостями нікелю використовується хлор, хлорат кобальту (Co(ClO 3) 2) випадає в осад, а сполуки нікелю залишаються в розчині.

Ізотопи

Кобальт має лише один стабільний ізотоп – 59 Co (ізотопна поширеність 100%). Відомі ще 22 радіоактивні ізотопи кобальту.

Фізичні властивості

Кобальт - твердий метал, що існує у двох модифікаціях. При температурі від кімнатної до 427 °C стійка α-модифікація. При температурі від 427 °C до температури плавлення (1494 °C) стійка β-модифікація кобальту (решітка кубічна гранецентрована). Кобальт - феромагнетик, точка Кюрі 1121 °C. Жовтий відтінок йому надає тонкий шар оксидів.

Хімічні властивості

Оксиди

• На повітрі кобальт окислюється за температури вище 300 °C.
• Стійкий при кімнатній температуріоксид кобальту являє собою складний оксид Co 3 O 4 , що має структуру шпинелі , кристалічній структуріякого одна частина вузлів зайнята іонами Co 2+, а інша - іонами Co 3+; розкладається з утворенням CoO за температури вище 900 °C.
• За високих температур можна отримати α-форму або β-форму оксиду CoO.
• Усі оксиди кобальту відновлюються воднем:

• Оксид кобальту (III) можна отримати, прожарюючи сполуки кобальту (II), наприклад:

Інші з'єднання

• При нагріванні кобальт реагує з галогенами, причому сполуки кобальту (III) утворюються лише з фтором.

• З сіркою кобальт утворює 2 різних модифікацій CoS. Сріблясто-сіру α-форму (при сплавленні порошків) та чорну β-форму (випадає в осад із розчинів).
• При нагріванні CoS в атмосфері сірководню виходить складний сульфід 9 S 8
• З іншими окислюючими елементами, такими, як вуглець, фосфор, азот, селен, кремній, бор. Кобальт теж утворює складні сполуки, які є сумішами, де є кобальт зі ступенями окислення 1, 2, 3.
• Кобальт здатний розчиняти водень, не утворюючи хімічних сполук. Непрямим шляхом синтезовано два стехіометричні гідриди кобальту СОН 2 і СОН.
• Розчини солей кобальту CoSO 4 CoCl 2 Со (NO 3) 2 надають воді блідо-рожеве забарвлення. Розчини солей кобальту у спиртах темно-сині. Багато солі кобальту нерозчинні.
• Кобальт утворює комплексні сполуки. У ступені окислення +2 кобальт утворює лабільні комплекси, тоді як у ступені окислення +3 - дуже інертні. Це призводить до того, що комплексні сполуки кобальту(III) практично неможливо отримати шляхом безпосереднього обміну лігандів, оскільки такі процеси йдуть надзвичайно повільно. Найбільш відомі амінокомплекси кобальту.

Найбільш стійкими комплексами є лутеосоли (наприклад, 3+) жовтого кольору та розеосолі (наприклад, 3+) червоного або рожевого кольору.

• Також кобальт утворює комплекси з CN − , NO 2 − та багатьма іншими лігандами. Комплексний аніон гексанітрокобальтат 3 утворює нерозчинний осад з катіонами калію, що використовується в якісному аналізі.

Застосування

• Легування кобальтом сталі підвищує її жароміцність, покращує механічні властивості. Зі сплавів із застосуванням кобальту створюють обробний інструмент: свердла, різці, і т. п.
• Магнітні властивості сплавів кобальту знаходять застосування в апаратурі магнітного запису, а також осердя електромоторів і трансформаторів.
• Для виготовлення постійних магнітів іноді застосовується сплав, що містить близько 50% кобальту, а також ванадій або хром.
• Кобальт застосовується як каталізатор хімічних реакцій.
• Кобальтат літію застосовується як високоефективний позитивний електрод для виробництва літієвих акумуляторів.
• Силицид кобальту - відмінний термоелектричний матеріал, що дозволяє виробляти термоелектрогенератори з високим ККД.
• Радіоактивний кобальт-60 (період напіврозпаду 5,271 року) застосовується в гамма-дефектоскопії та медицині.
• 60 З використовується як паливо .

Біологічна роль

Кобальт - один із мікроелементів, життєво важливих організму. Він входить до складу вітаміну В12 (кобаламін). Кобальт задіяний при кровотворенні, функціях нервової системита печінки, ферментативних реакціях. Потреба людини у кобальті – 0,007-0,015 мг, щодня. У тілі людини міститься 0,2 мг кобальту за кожний кілограм маси людини. За відсутності кобальту розвивається акобальтоз.

Токсикологія

Надлишок кобальту для людини шкідливий.

У 1960-х роках солі кобальту використовувалися деякими пивоварними компаніями для стабілізації піни. Ті, що регулярно випивали більше чотирьох літрів пива на день, отримували серйозні побічні ефекти на серці, і, в окремих випадках, це призводило до смерті. Відомі випадкит.з. Кобальтова кардіоміопатія у зв'язку з вживанням пива відбувалася з 1964 по 1966 роки в Омаху (штат Небраска), Квебеку (Канада), Левені (Бельгія), та Міннеаполісі (штат Міннесота). З того часу його використання у пивоварінні припинено, і в даний час є незаконним.

ГДК пилу кобальту в повітрі 0,5 мг/м³, питну водудопустиме вміст солей кобальту 0,01 мг/л.

Токсична доза (LD50 для щурів) – 50 мг.

Особливо токсичні пари октакарбонілу кобальту 2 (З) 8 .

Вартість металевого кобальту

На 20 січня 2013 р. вартість кобальту на світовому ринку становить близько 26 дол./кг.

Напишіть відгук про статтю "Кобальт"

Примітки

Посилання

Історія кобальту

З історією відкриття кобальту пов'язано чимало легенд та переказів, у середні віки люди були впевнені, що тут не обійшлося без втручання нечистої сили. Адже недарма назва кобальтпоходить від німецької Kobolt - шкідливий карлик, маленький гном, який будував усілякі підступи, заважаючи рудокопам Саксонії займатися видобутком руди та виплавкою металу. Деякі руди, здобуті Саксонії, мали сріблястий колір і спочатку вважалися сріблом. Але метал, одержуваний із цих руд, давав отруйні пари, якими неодноразово було отруєно рудокопи (calorizator). В 1735 хімік зі Швеції Георг Брандт виділив з «руди нечистої сили» метал сріблясто-рожевого відтінку, який був названий кобольд.Згодом назва перетворилася на відоме і звичне нам.

Кобальт є елементом IX групи IV періоду періодичної системи хімічних елементівД.І. Менделєєва, з атомним номером 27 та атомною масою 58,9332. Визнане позначення кобальту - Co(Від латинського Cobaltum).

Знаходження у природі

Кобальт не дуже поширений метал, швидше за його можна віднести до рідкісних, в земній корі присутній в мінімальних кількостях. Налічується не більше 30 мінералів, у складі яких знаходиться кобальт. Найбільше родовище кобальту знаходиться в Демократичній РеспубліціКонго, є поклади у США, Франції, Канаді та Росії.

Фізичні та хімічні властивості

Кобальт є твердим металом сріблясто-білого кольору, зі злегка рожевим (рідше – синім) відливом. При взаємодії з повітрям окислення відбувається за високих температур (300˚С і вище).

Добова потреба у кобальті

Добова потребау кобальті дуже невелика, зазвичай становить 0,1 – 0,8 мг для здорової дорослої людини. Зазвичай денну норму кобальту людина отримує із їжі.

Основні джерела кобальту:

• та жирні сорти риб
• , зелені листові овочі
• , деякі види хліба
• , сири.

Ознаки нестачі кобальту

Ознаками нестачі в організмі людини кобальту є захворювання системи кровообігу і ендокринної, що почастішали. Причиною нестачі кобальту звичайної є хронічне захворюванняорганів травлення (гастрит, виразка дванадцятипалої кишки)

Застосування кобальту у житті

Кобальт знайшов широке застосуванняу вигляді сплавів - у металургійній промисловості для підвищення жароміцності сталі, у виробництві магнітів, як склад барвників - у виготовленні скла та кераміки.

Кобальт - один із життєво важливих мікроелементів, присутність його в організмі людини є обов'язковою. Кобальт входить до складу, бере участь у синтезі ДНК та амінокислот, у розщепленні білків, жирів та вуглеводів. Активно впливає на обмінні процеси організму, особливу роль грає у кровотворенні – стимулює зростання та розвиток еритроцитів. Кобальт підтримує нормальну діяльність підшлункової залози та регуляцію активності адреналіну.

Кобольд – злий дух із скандинавської міфології. Жителі Півночі вірили, що демон живе в горах і будує підступи їхнім відвідувачам, зокрема гірникам. Кобольд як наносив каліцтва, а й губив. Особливо часто вмирали плавці руд. Пізніше вчені з'ясували справжню причину смертей.

Разом із рудами срібла у скелях Норвегії зберігаються кобальтовмісні мінерали. До їх складу входить миш'як. Його летючий оксид виділяється при випаленні. Речовина токсична. Ось справжній убивця. Проте, миш'як уже мав своє ім'я. Тому на честь Кобольда назвали пов'язаний із ним метал. Про нього й поговоримо.

Хімічні та Фізичні властивостікобальту

Кобальт– метал, зовні схожий із залізом, але темніше. Колір елемента сріблясто-білий, з рожевими або синіми відблисками. Різниться із залізом і твердість по . Показник кобальту – 5,5 балів. Це трохи вище за середнє. У заліза твердість, навпаки, трохи менше 5-ти балів.

За температури плавлення близький до нікелю. Елемент розм'якшується при 1494 градусах. Кристалічні грати кобальту починає змінюватися при нагріванні до 427-ми за шкалою Цельсія. Гексагональна структура перетворюється на кубічну. До 300 градусів метал не окислюється, будь повітря сухим або вологим.

Не вступає елемент реакції і з лугами, розведеними кислотами, не взаємодіє з водою. Після 300-ої позначки на шкалі Цельсія кобальт починає окислюватися, покриваючись жовтуватою плівкою.

Від температури залежать і феримагнітні властивості кобальтуДо 1000 градусів він здатний намагнічуватись довільно. Якщо нагрівання продовжується, метал втрачає цю властивість. Варто довести температуру до 3185 градусів, кобальт закипить. У тонкороздробленому вигляді елемент здатний самозайматися.

Достатньо лише контакту з повітрям. Явище називається пірофорією. В якому вигляді на неї здатний кобальт? Колірпорошку має бути чорним. Більші гранули світліші і не спалахують.

Основна характеристика кобальту- Тягучість. Вона перевищує показники інших металів. Тягучість поєднується з відносною крихкістю, що поступається, наприклад, сталі. Тому метал насилу кується. Чи обмежує це застосування елемента?

Застосування кобальту

У чистому вигляді знадобиться лише радіоактивний ізотопелемента 60 З. Він є джерелом випромінювання в дефектоскопах. Це прилади, що просвічують металеві на предмет тріщин та інших недоліків у них.

Медики теж використовують радіоактивний кобальт. СплавМетодів ультразвукової діагностики, терапії теж грунтується на інструментах, до яких додано 27-й елемент таблиці Менделєєва.

Потрібен кобальт та металургам. Вони додають елемент , щоб зробити їх жароміцними, твердими, придатними для інструментальної сфери. Так, складами із кобальтом покривають деталі машин.

Підвищується їхня опір зносу і, що важливо, не потрібно термічної обробки. Сплави для автобудування називають стеллітами. Крім кобальту в них міститься 30% хрому, а так само, вольфрам і вуглець.

Поєднання нікель-кобальтробить сплави тугоплавкими та жароміцними. Суміші застосовують для зв'язування металевих елементів за температури до 1100 градусів Цельсія. Крім нікелю і кобальту до складів домішують бориди і карбіди, титану, .

Дует залізо-кобальтфігурує у деяких марках нержавіючої сталі. Вони – конструктивний матеріал для атомних реакторів. Щоб сталь стала придатною для їх виробництва, достатньо лише 0,05% 27-го елемента.

Більше кобальту домішують до заліза під час виготовлення постійних магнітів. Як сплави додають нікель, мідь, лантан і титан. Найкращі магнітні властивостімають кобальтоплатинові сполуки, але вони дорогі.

Кобальт купитиметалурги прагнуть й у виробництва сплавів, стійких до впливу кислот. Вони необхідні, наприклад, для нерозчинних анодів. Вони 75% 27-го елемента, 13% кремнію, 7% хрому і 5% марганцю. За стійкістю до соляної та азотної кислот цей сплав перевершує навіть платину.

Хлорид кобальтуі оксид металу знайшли місце в хімічної промисловості. Речовини є каталізаторами в процесі гідоогенізації жирів. Так називають приєднання до ненасичених сполук водню. У результаті стають можливими синтез бензолу, виробництво азотної кислоти, сульфату амонію і .

Оксид кобальту, так само, активно використовують у лакофарбовій сфері, виробництві скла та кераміки. Сплавляючись з емаллю, закис металу утворює силікати та алюмосилікати синіх тонів. Найбільш відома смальта.

Це подвійний силікат калію та кобальту. Фотоодного зі глеків, знайдених у гробниці Тутанхамона, цікаво археологам саме, як доказ використання солей та оксидів 27-го елемента давніми єгиптянами. Ваза розписана візерунками. синього кольору. Аналіз показав, що як барвник використаний кобальт.

Видобуток кобальту

Від загальної маси земної корина кобальт припадає 0,002%. Запаси не малі – близько 7 500 тонн, але вони розсіяні. Тому метал видобувають, як побічний продукт переробки руд , і . Разом з останнім елементом, як сказано в передмові, як правило, йде миш'як.

На безпосередньо кобальтове виробництво припадає лише 6%. 37% металу видобувають паралельно переплаву мідних руд. 57% елемента - наслідок переробки порід і покладів, що містять нікель.

Щоб виділити з них 27 елемент, проводять відновлення оксидів, солей і комплексних сполук кобальту. Там впливають вуглецем, воднем. Під час нагрівання використовують метан.

Розвіданих покладів кобальту має вистачити людству на 100 років. З урахуванням океанічних ресурсів, можна відчувати дефіцит елемента 2-3 століття. на кобальт цінивстановлює Африку. У її надрах зосереджено 52% світових запасів металу.

Ще 24% приховано у Тихоокеанському регіоні. На Америку припадає 17, але в Азію 7%. У Останніми рокамирозвідані великі родовищав Росії та Австралії. Це дещо змінило картину постачання 27-го елемента на світовий ринок.

Ціна кобальту

Лондонська біржа кольорових металів. Ось де встановлюють світові ціни на кобальт. Відгукипро торги та офіційні зведення свідчать, що за фунт просять близько 26 000 рублів. Фунт – англійська міра ваги, що дорівнює 453-м грамам. Зростання вартості 27-го елемента безперервне починаючи з 2004-го року.

З 2010 року на Лондонській біржі почали торгувати лотами по 1-ій тоні. Метал поставляється у сталевих бочках по 100-500 кілограмів. Вагове відхилення партії має перевищувати 2%, а вміст кобальту потрібно лише на рівні 99,3%.

Метал успішний не лише сам по собі. У тренді та колір 27-го елемента. Не дарма випущено, наприклад, Шевроле Кобальт. Як і самородний метал, машина забарвлена ​​в сріблясто-синій. Шляхетне забарвлення підкреслює європейський характермашини. У базовій комплектації за неї просять близько 600 000 рублів.

У цю суму входить підігрів передніх сидінь. Задні складаються. Салон тканинний, у строю склопідйомники. Аудіопідготовка штатна. Можна придбати машину, а можна майже 27 фунтів справжнього кобальту, - Кому що потрібніше.

Кобальт - твердий метал, що існує у двох модифікаціях. При температурі від кімнатної до 427 °C стійка б-модифікація. При температурах від 427 °C до температури плавлення (1494 °C) стійка модифікація кобальту (решітка кубічна гранецентрована). Кобальт – феромагнетик, точка Кюрі 1121 °C.

Є блискучим металом, схожим на залізо, з питомою вагою 8,8. Температура його плавлення дещо більша, ніж у нікелю. Кобальт дуже тягучий. Він має більшу твердість і міцність, ніж сталь. Він феромагнітний і тільки вище 10000 переходить у модифікацію, яка не має здатності намагнічуватися.

Жовтий відтінок йому надає тонкого шару оксидів.

При звичайній температурі і до 417 °С кристалічні грати Кобальту гексагональні щільноупаковані (з періодами а = 2,5017Е, с = 4,614Е), вище цієї температури грати Кобальту кубічні гранецентровані (а = 3,5370Е). Атомний радіус 1,25Е, іонні радіуси З 2+ 0,78Е та З 3+ 0,64Е. Щільність 8,9 г/см 3 (20 °С); t пл 1493°С, t кіп 3100°С. Теплоємність 0,44 кдж/(кг·К), або 0,1056 кал/(г·°С); теплопровідність 69,08 вт/(м·К), або 165 кал/(см·сек·°С) при 0-100 °С. Питомий електроопір 5,68 · 10 -8 ом · м, або 5,68 · 10 -6 ом · см (при О ° С). Кобальт феромагнітний, причому зберігає феромагнетизм від низьких температурдо точки Кюрі, І = 1121 °С. Механічні властивостіКобальту залежать від способу механічної та термічної обробки. Межа міцності при розтягуванні 500 Мн/м 2 (або 50 кгс/мм 2) для кованого та відпаленого Кобальту; 242-260 Мн/м 2 для литого; 700 Мн/м2 для дроту. Твердість за Брінеллем 2,8 Гн/м 2 (або 280 кгс/мм 2) для наклепаного металу, 3,0 Гн/м 2 для осадженого електролізом; 1,2-1,3 Гн/м2 для відпаленого.

Хімічні властивості кобальту

Конфігурація зовнішніх електронних оболонокатома Кобальту 3d 7 4s 2 . У сполуках Кобальт виявляє змінну валентність. У простих сполуках найбільш стійкий (П), в комплексних - (III). Для Со(I) та Co(IV) отримані лише нечисленні комплексні сполуки. При звичайній температурі компактний Кобальт стійкий проти дії води та повітря. Дрібно роздроблений Кобальт, отриманий відновленням його оксиду воднем при 250 ° С (пірофорний Кобальт), на повітрі самозаймається, перетворюючись на ССО. Компактний Кобальт починає окислюватись на повітрі вище 300 ° С; при червоному жарі він розкладає водяну пару: С + Н 2 О = СО + Н 2 . З галогенами Кобальт легко з'єднується при нагріванні, утворюючи галогеніди СО2. При нагріванні Кобальт взаємодіє з S, Se, P, As, Sb, С, Si, В, причому склад сполук, що виходять, іноді не задовольняє зазначеним вище валентним станам (наприклад, З 2 Р, Co 2 As, CoSb 2 , З 3 С, CoSi 3). У розведених соляної та сірчаної кислотах Кобальт повільно розчиняється з виділенням водню та утворенням відповідно хлориду СоCl 2 та сульфату CoSO 4 . Розведена азотна кислота розчиняє Кобальт із виділенням оксидів азоту та утворенням нітрату Co(NO 3) 2 . Концентрована HNO 3 пасує Кобальт. Названі солі (II) добре розчинні у воді [при 25°С 100 г води розчиняють 52,4 г СоCl 2 , 39,3 г CoSO 4 , 136,4 г Co(NO 3) 2 ]. Їдкі луги осаджують із розчинів солей 2+ синій гідрооксид Со(ОН) 2 , яка поступово буріє внаслідок окислення киснем повітря до Со(ОН) 3 . Нагрівання в кисні при 400-500 ° С переводить СоО в чорний закис-окис С 3 Про 4 або СоО С 2 Про 3 - з'єднання типу шпинелі. З'єднання того ж типу CoAl 2 Про 4 або СоО · Al 2 Про 3 синього кольору (тенарова синь, відкрита в 1804 Л. Ж. Тенаром) виходить при прожарюванні суміші СоО і Al 2 Про 3 при температурі близько 1000 °С

З найпростіших сполук Со (III) відомі лише деякі. При дії фтору на порошок або СоCl 2 при 300-400 ° С утворюється коричневий фторид CoF 3 . Комплексні сполуки (III) дуже стійкі і виходять легко. Наприклад, KNO 2 осаджує з розчинів солей (II), що містять СН 3 СООН, жовтий важкорозчинний гексанітрокобальтат (III) калію K 3 . Дуже численні кобальтамміни ( колишня назвакобальтіаки) - комплексні сполуки (ІІІ), що містять аміак або деякі органічні аміни.

Вода і повітря при звичайній температурі не впливають на компактний кобальт, але в дрібнороздробленому стані він має пірофорні властивості. У розведених кислотах, наприклад, в соляній або сірчаній, кобальт розчиняється значно важче, що відповідає його положенню в електрохімічному рядунапруг праворуч від заліза (його нормальний потенціал дорівнює -0,28). Розведена азотна кислота легко розчиняє кобальт, а за дії концентрованої HNO3 він пасивується. Утворює сполуки найчастіше у ступені окислення +2, рідше - у ступені окислення +3 і дуже рідко в ступенях окислення +1, +4 та +5.

При нагріванні на повітрі С окислюється, а при температурі білого гартуваннязгоряє до Сo 3 O 4 . При нагріванні кобальт з'єднується з багатьма іншими речовинами, причому його реакція з S, P, As, Sb, Sn і Zn нерідко супроводжується займанням. При сплавленні з кремнієм З утворює цілий рядз'єднань. При високій температурі він з'єднується також із бором, але не реагує з азотом. Кобальт легко утворює сполуки з галогенами. З залізом і нікелем, а також з хромом та марганцем він утворює тверді розчини у будь-яких співвідношеннях. По відношенню до вуглецю кобальт поводиться так само, як залізо; проте при охолодженні вуглецевмісних розплавів ніколи не виділяється карбід С3 (хоча, за даними Руффа, існування його в розплаві є ймовірним); якщо вміст вуглецю перевищує межі існування твердого розчину, надлишок вуглецю завжди виділяється у вигляді графіту. При дії СН4 або на тонкоподрібнений металевий кобальт при слабкому нагріванні (нижче 225°), за даними Бара, утворюється з'єднання С2С, що розкладається при більш високих температурах. Каталітичне розкладання СH 4 і СО під дією кобальту відбувається лише за таких температур, коли карбід стає нестійким

Co + 2HCl (розб.) + t = CoCl 2 + H 2

Co + H 2 SO 4 (розб.) + t = CoSO 4 + H 2

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

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

2Co + O2 +t=2CoO

Отримання

Кобальт - відносно рідкісний метал, і багаті на них родовища в даний час практично вичерпані. Тому кобальтсодержащее сировину (часто це нікелеві руди, що містять кобальт як домішка) спочатку збагачують, одержують із нього концентрат.

Цей сплав потім вилуговують сірчаною кислотою. Іноді для вилучення кобальту проводять сірчанокислотне «купне» вилуговування вихідної руди (подрібнену руду розміщують у високих купах на спеціальних бетонних майданчиках і зверху поливають ці купи вилуговуючим розчином).

Для очищення кобальту від супутніх домішок все ширше застосовують екстракцію.

Найбільш складне завдання при очищенні кобальту від домішок – це відділення кобальту від найближчого до нього за хімічними властивостями нікелю.

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

Чорний осад Co(OH) 3 прожарюють для видалення води, а отриманий оксид 3 O 4 відновлюють воднем або вуглецем. Металевий кобальт, що містить до 2-3% домішок (нікель, залізо, мідь) може бути очищений електролізом.

Утворення сполук кобальту

· При нагріванні кобальт реагує з галогенами, причому сполуки кобальту (III) утворюються тільки з фтором. 2Co + 3F 2 > CoF 3 але, Co + Cl 2 > CoCl 2

· З сірою кобальт утворює 2 різні модифікації CoS. Сріблясто-сіру б-форму (при сплавленні порошків) та чорну форму(Випадає в осад з розчинів).

· При нагріванні CoS в атмосфері сірководню виходить складний сульфід 9 S 8

· З іншими окислюючими елементами, такими як вуглець, фосфор, азот, селен, кремній, бор. кобальт теж утворює складні сполуки, які є сумішами, де присутній кобальт зі ступенями окислення 1, 2, 3.

· Кобальт здатний розчиняти водень, не утворюючи хімічних сполук. Непрямим шляхом синтезовано два стехіометричні гідриди кобальту СОН 2 і СОН.

· Розчини солей кобальту CoSO 4 CoCl 2 Со (NO 3) 2 надають воді блідо-рожеве забарвлення. Розчини солей кобальту у спиртах темно-сині. Багато солі кобальту нерозчинні.

· Кобальт створює комплексні сполуки. Найчастіше на основі аміаку.

Найбільш стійкими комплексами є лутеосоли 3+ жовтого кольору.