Соли кобальта цвет. Способ получения соли кобальта (ii). Применение кобальта в технике

№27 Кобальт

Соли кобальта цвет. Способ получения соли кобальта (ii). Применение кобальта в технике

Название “кобальт” происходит от немецкого слова Kobold, что означает “карлик, охраняющий клады” (горный дух или нечистая сила), или от греческого слова kobalo, что означает “талантливый император”. Впервые термин kobelt упоминается в труде Агриколы “О горном деле и металлургии”.

Археологи нашли ожерелье из стекла, окрашенного кобальтовой синью, которое было изготовлено за 2500 лет до н.э. Красители, содержащие кобальт, применялись в Китае за 907 – 618 лет до н.э. Металлический кобальт (загрязненный) впервые был получен в 1735 году шведским химиком Г. Брандтом.

Нахождение в природе, получение:

Спектральным анализом было установлено присутствие кобальта в атмосфере Солнца и различных звезд. В природе два стабильных изотопа: 59Со и 57Со. в земной коре 4*10-3%. Кобальт изредка встречается в виде самородков, однако соединения его очень распространены.

Важнейшие минералы: карролит CuCo2S43S4; кобальтин CoAsS; скуттерудит CoAs3; шмальтинхлоантин (Co, Ni, Fe) As3; саффлорит (Co, Fe) As2.
В небольших количествах кобальт содержится в тканях животных и растений, в частности, он входит в состав витамина В12 (C63H88O14N14PCo).

Металлический кобальт получают восстановлением оксидов, солей, комплексных соединений ([Co(NH3)5Cl]Cl2, [Co(NH3)5Cl]CO3) водородом, углеродом, окисью углерода или метаном (при нагревании), алюмо- или кремнетермическим восстановлением оксидов кобальта, термическим разложением карбонилов Co2(CO)8, Co4(CO)12 и электролизом водных растворов солей CoSO4*7H2O или (NH4)2SO4*CoSO4*6H2O.

Физические свойства:

В компактном состоянии кобальт представляет собой серебристо-белый с розоватым отливом металл с плотностью 8,83 г/см3, т. пл. 1492° и т. кип. 3185°. Кобальт тверже железа (5,5 по шкале Мооса), более хрупок, чем сталь, обладает ферромагнитными свойствами (которые исчезают при температуре выше 1150°, и образуется парамагнитная модификация), тягуч и плохо поддается ковке.

Металлический кобальт известен в двух кристаллических модификациях: a-Co – с плотной гексагональной структурой и b-Co – с кубической гранецентрированной кристаллической решеткой. Пирофорный кобальт представляет собой черный порошок, который окисляется на воздухе при обычной температуре, разогреваясь при этом до белого каления. Коллоидный кобальт окрашен в золотисто-коричневый цвет.

Химические свойства:

При обычной температуре металлический кобальт в компактном состоянии устойчив к действию сухого и влажного воздуха, воды, сильных щелочей и разбавленных растворов органических кислот. При температуре выше 300°С покрывается пленкой оксидов. Кобальт-магниевый сплав энергично разлагает воду на холоду.

Порошкообразный кобальт взаимодействует при нагревании с галогенами, серой, фосфором, мышьяком, сурьмой, углеродом, кремнием, бором, но не реагирует с азотом:

Металлический кобальт медленно растворяется в разбавленных соляной и серной кислотах и быстро – в разбавленной азотной, поскольку нормальный потенциал системы Co/Co2+ равен -0,277В:

8Co + 20HNO3 + (n-10)H2O = 8Co(NO3)2*nH2O + 2NO + N2
Под действием дымящей HNO3 на холоду кобальт пассивируется. Плавиковая кислота и царская водка реагируют с кобальтом на холоду. Расплавленное едкое кали (550°С) также растворяет металлический кобальт.

Важнейшие соединения:

В соединениях кобальт проявляет степень окисления +2 и +3.
Оксид кобальта(II), CoO – амфотерный оксид, вытесняет аммиак из теплых растворов солей аммония; при сплавлении с избытком щелочи образуются кобальтиты ярко-синего цвета, в растворах – гидроксокобальтаты.

Гидроксид кобальта(II) Co(OH)2,- существует в двух модификациях, слабо растворим в воде, растворяется в теплых концентрированных растворах щелочей, минеральных кислотах и большинстве органических кислот.
Co(OH)2 катализирует окисление сульфита натрия кислородом воздуха.

Соли кобальта(II) – обычно получают при обработке CoO или Co(OH)2 различными кислотами. Соли сильных кислот в большинстве растворимы, растворы имеют кислую реакцию благодаря гидролизу. Разбавленные растворы солей содержат катион [Co(H2O)6]2+ розового цвета. Такова же окраска кристаллогидратов, безводные соли – синего цвета.

Комплексные соединения кобальта (II) довольно неустойчивы и легко окисляются до соединений кобальта (III).

Карбонилы. Известны моно- и полиядерные карбонильные соединения кобальта:

2CoI2 +8CO + 4Cu = Co2(CO)8 + 4CuI
Дигидрид кобальта (темно-серые кристаллы) устойчив под слоем эфира ниже 5°С:
CoCl2 + 2C6H5MgBr + 2H2 = CoH2 + 2C6H6 + MgBr2 + MgCl2
Соединения кобальта (III): известны многочисленные комплексные соединения кобальта (III): катионные ([Co(NH3)6]Cl3), анионные (K3[Co(CN)6], нейтральные. Для комплексов с разными лигандами возможна цис-транс изомерия.

K3[Co(NO2)6] – гексанитритокобальт(III)ат калия, нерастворим, желтый осадок, качественная реакция на соли калия (реагентом служит растворимая соль гексанитритокобальт(III)ат натрия).

Оксид кобальта(II-III), Co3O4 – сильный окислитель, растворяется в кислотах с выделением кислорода:
2Co3O4 + 6H2SO4 = 6CoSO4 + O2 + 6H2O.

Применение:

Компонент твердых жаропрочных, магнитных, коррозионностойких и др. сплавов и покрытий, для получения кобальтсодержащих катализаторов. Радиоактивный изотоп 60Co (Т1/2=5,24с) – источник g-излучений в технике и медицине.

С древности известно применение оксидов CoO и Co3O4 при изготовлении синих эмалей и для окраски в синий цвет расплавленного стекла.

Способность оксидов кобальта образовывать твердые растворы (окрашенные в синий, зеленый, розовый и другие цвета) с оксидами различных металлов обусловила их применение в керамической и стекольной промышленности.

Батракова А.В.
ХФ ТюмГУ

Источники: 1. Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия, т.2 / пер. с румынского – М.: Изд-во Мир, 1972. – 872 с.
2. Химический энциклопедический словарь/ред. И.Л.Кнунянц. – М.: Большая Российская энциклопедия, 2003. – 792 с.

Источник: http://www.kontren.narod.ru/x_el/info27.htm

22 января 1999 года открыта опытно-промышленная установка по получению солей кобальта

Соли кобальта цвет. Способ получения соли кобальта (ii). Применение кобальта в технике

Касиков А.Г., кандидат химических наук
ИХТРЭМС КНЦ РАН, Апатиты

В 1999 году вышла в свет книга владимира яковлевича познякова «страницы истории комбината «североникель», в которой «пером знающего и неравнодушного человека» зафиксирована производственно-технологическая хроника предприятия и обобщены творческие достижения коллектива за 60 лет. в послесловии к книге директор комбината «североникель» геннадий павлович мироевский написал, что «жизнь не ограничивается только историей» и перечислил основные задачи, стоящие перед предприятием в будущем. в частности, он отметил: «сейчас мы вплотную занялись кобальтом. 22 января 1999 года была открыта опытно-промышленная установка по получению солей кобальта…»

То, что кобальт вошел в перечень первоочередных задач, было связано с отсутствием на тот период собственного производства этого металла, которое было закрыто в 1996 году.

Следует отметить, что кобальтовый цех комбината «Североникель» обеспечивал лишь переработку около половины кобальтовых концентратов, и поэтому необходимо было организовывать новое современное производство. При этом встал вопрос о выборе технологии.

В результате детального рассмотрения предложенных схем за основу проекта для строительства опытно-промышленной установки (ОПУ) была принята экстракционная гидрохлоридная технология, разработанная в ИХТРЭМС КНЦ РАН.

Что касается характеристики ОПУ, то она также была дана Г.П. Мироевским: «Опытно-промышленная установка имеет ряд особенностей. Это – отечественная технология, отечественное оборудование. При ее эксплуатации нет выделения газообразного хлора. А значит, нет необходимости думать о его дальнейшей судьбе».

Действительно, большое значение выбора технологии сыграло использование в технологии нового способа вскрытия гидратных кобальтовых концентратов в соляной кислоте[1], который впервые был опробован в лаборатории «Разработки и внедрения процессов химической технологии» ИХТРЭМС.

Суть способа состоит в том, что процесс выщелачивания проводится в присутствии мелкодисперсного твердофазного восстановителя (преимущественно никеля или сплава на его основе), который способен реагировать с кислотой с выделением водорода, а также с хлором, выделяющимся при вскрытии кобальтового концентрата, содержащего Co(III). В результате взаимодействия хлора с атомарным водородом и металлом он не выделяется из раствора, что повышает безопасность производства и способствует созданию высокого хлоридного фона, необходимого для последующей экстракции кобальта.

Экстракция кобальта из концентрированных хлоридных растворов основана на извлечении этого элемента органическими смесями на основе третичных аминов в виде анионного комплекса по реакции:

2R-Cl + CoCl2- D 2R-CoCl4 + 2Cl- , где R – третичный амин.

Выбор третичных аминов обусловлен тем, что они хорошо зарекомендовали себя на практике при производстве кобальта за рубежом. Кроме того, третичные амины существенно дешевле четвертичных аммониевых оснований и производятся в России.

В связи с тем, что при выщелачивании кобальтового концентрата в раствор переходят практически все содержащиеся в нем примеси, для разработки эффективной схемы отделения от них кобальта нами были проведены лабораторные исследования по их экстракции хлоридной солью триалкиламина в разбавителе в зависимости от концентрации ионов хлора. С учетом полученных результатов в ИХТРЭМС на лабораторной экстракционной установке собственного производства (рис.1) были проведены непрерывные противоточные испытания по извлечению кобальта, на основании которых разработана технологическая схема и регламент для нового производства

Для пуска ОПУ были использованы изготовленные по чертежам, разработанным в ИХТРЭМС КНЦ РАН, титановые и полиэтиленовые экстракторы, что позволило избежать закупки дорогостоящего импортного оборудования.

Рис.1. Экстракционая лабораторная установка

На первом этапе работы ОПУ стояла задача испытать новую технологию и оборудование, а также получить первые партии пасты основного карбоната кобальта.

Через несколько недель после запуска установки был наработан раствор хлорида кобальта, а из него осажден карбонат кобальта.

Однако в первый период работа экстракционного оборудования была неустойчивой, и периодически в кобальтовых реэкстрактах находили очень высокое содержание примесей, и поэтому первая партия карбоната не отличалась высоким качеством.

Необходимо было далее совершенствовать как отдельные технологические операции, так и оборудование.

Однако это было сложной задачей, так как уже через несколько месяцев после пуска ОПУ руководство «спустило» план на карбонат кобальта, и возможность экспериментировать существенно ограничивалась.

Тем не менее, усилиями специалистов комбината «Североникель» и сотрудников ИХТРЭМС КНЦ РАН качество карбоната кобальта удалось существенно повысить.

Большое влияние на улучшение экстракционного процесса оказала замена титанового выпарного аппарата на графитовый. При выпарке растворов пары HCl постепенно «съедали» титановый выпарник, и титан переходил в раствор, где подвергался гидролизу с образованием взвеси, которая накапливалась в органической фазе и нарушала экстракционный процесс.

Решить проблему повышения качества кобальтовой соли удалось также за счет разработки нового способа получения карбоната кобальта (II) из раствора его хлорида, который обеспечивал возможность осаждения соединения, содержащего менее 0.05% Na и Cl [2].

В первый период основной карбонат кобальта на ОПУ получали в виде пасты. Однако после закупки специализированного пресса «Dieme» и установки дополнительного сушильного оборудования на комбинате стали также производить сухую соль.

Выпускаемая комбинатом продукция была довольно высокого качества и поэтому пользовалась спросом не только у отечественных производителей, но и за рубежом.

В частности, после испытаний карбоната Co(II) в цехе Химического завода ОАО «Ангарская нефтехимическая компания» в 2002 году было установлено, что фракционный и химический состав продукта, произведенного на комбинате «Североникель», является более предпочтительным, чем материал существующего поставщика, и рекомендуется к применению на заводе.

Таким образом, в итоге кропотливой работы над совершенствованием технологического процесса на комбинате «Североникель» было налажено производство высококачественного карбоната кобальта, который является одной из наиболее востребованных солей этого элемента

Следует отметить, что потребление кобальта в виде солей составляет более 30%, так как они находят применение в различных областях промышленности, а также используются в сельском хозяйстве и медицине.

Получение растворов хлорида кобальта создавало предпосылки организации на комбинате «Североникель» производства и других солей этого элемента, и, в первую очередь, сухого хлорида кобальта, который применяется при получении синего и голубого декоративного стекла, а также в качестве кормовой добавки. Кроме того, хлорид кобальта является удобным прекурсором для синтеза других соединений этого элемента, и в частности, из него по способу, разработанному в ИХТРЭМС КНЦ РАН, может быть получен синий лессирующий пигмент [3].

Наконец, в условиях комбината «Североникель» возможно было бы за счет проведения экстракционной конверсии организовать производство из хлорида кобальта других востребованных солей этого элемента. Предпосылки к этому имелись, так как на комбинат «Североникель» и в ИХТРЭМС постоянно обращались представители различных организаций с просьбой закупки больших объемов различных солей и порошка металлического кобальта. С учетом спроса на кобальтовую продукцию из карбоната кобальта в ИХТРЭМС были получены мелкодисперсные порошки кобальта и ацетат кобальта. К сожалению, руководство головного офиса «Норильский никель» не было заинтересовано в проведении исследований, направленных на расширение ассортимента кобальтовой продукции и поэтому работы в этом направлении были приостановлены

Кроме получения солей кобальта, уже в мае 2000 года на комбинате «Североникель» начались первые испытания экстракционно-электролизной схемы получения металлического кобальта, разработанной специалистами института «Гипроникель» при участии сотрудников ИХТРЭМС КНЦ РАН.

На первом этапе испытаний электроэкстракции кобальта была опробована работоспособность отдельных элементов и конструкторских решений, заложенных при проектировании опытного оборудования.

В качестве электролизера использовали блок из двух ванн, конструкция и размеры которых, в основном, соответствовали промышленным ваннам электрорафинирования никеля. Электролизер был укомплектован нерастворимыми анодами с активным покрытием и титановыми катодами.

Первый катодный осадок кобальта содержал большое количество примесей и отслаивался от титановых основ, а на поверхности металла наблюдался значительный питтинг.

В ходе испытаний стало ясно, что качество хлорида кобальта, удовлетворяющее производству карбоната, оказалось недостаточным для получения высокомарочного электролитного металла.

В результате проведения комплекса мероприятий содержание примесных элементов в растворе хлорида кобальта, поступающего на электроэкстракцию, существенно снизилось, и на втором этапе испытаний была наработана опытная партия кобальта в количестве 14 т, соответствующая по качеству основным производителям этого метала.

Получение кондиционного металла позволило поставить вопрос о расширении производства кобальта на комбинате «Североникель».

В результате чего было разработано несколько технологических регламентов и проектов для организации на Мончегорской площадке производства 650 т, 1000 т, 2500 т и даже 5000 т кобальта в год.

Все варианты оказались рентабельными, необходимо было лишь принять решение о начале финансирования строительства. Однако до сих пор этого не произошло, так как ГМК «Норильский никель» заключил контракт на поставку кобальта с американской компанией OMG сроком на 5 лет.

В соответствии с договором, подписанным в ноябре 2006 года, западной компании идет на продажу не только металлический кобальт, но и полупродукт – кобальтовый концентрат. В результате чего, до сих пор строительство нового производства так и не началось.

В период 2006-2008 г.г. продолжались исследования, направленные на повышение качества металлического кобальта. С целью уменьшения содержания меди в растворе CoCl2, поступающем на электролиз, согласно способа [4] была организована предварительная экстракционная очистка от нее растворов выщелачивания Co-концентратов.

В связи с тем, что эффективность экстракционного разделения элементов зависит не только от их экстракционной способности, но и механического уноса фаз, на комбинате «Североникель» были установлены новые высокопроизводительные экстракторы (рис.2), изготовленные в Кольском научном центре.

Рис.2. Экстрактор ЭСОТ-3.1-1.7-Д800 производства КНЦ РАН, установленный в кобальтовом производстве комбината «Североникель».

В результате проведенных мероприятий удалось значительно снизить содержание в электролитном кобальте таких примесей, как Pb, Cu и Sb и получить опытные партии особо чистого кобальта (табл.1), превосходящие по качеству ведущих зарубежных производителей.

Химический состав металлического кобальта ОПУ электроэкстракции и ведущих зарубежных производителей, мас.%

ЭлементФирма и страна-производительФирма и страна-производительФирма и страна-производительФирма и страна-производительФирма и страна-производительФирма и страна-производитель
ИНКО,Канада«Falconbridge»,НорвегияZCCM,Замбия«Sumitomo met. min.»,ЯпонияСШАОпытная партия,ОАО«Кольская ГМК»
 Co 99.9 99.95 99.65 99.8 99.9 99.97
 Ni 0.04 0.03 0.35 0.12 0.04 0.01
Cu 0.0005 0.0005 0.0015 0.0016 0.0015 0.001
 Fe 0.0025 0.0010 0.005 0.002 0.004 0.003
 Al 0.0025

Источник: https://helion-ltd.ru/ten-years-old-kobalt-pro/

Кобальт

Соли кобальта цвет. Способ получения соли кобальта (ii). Применение кобальта в технике

Кобальт Свойства атома Химические свойства Термодинамические свойства простого вещества Кристаллическая решётка простого вещества
Атомный номер 27
Внешний вид простого вещества
Атомная масса (молярная масса) 58,9332 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 125 пм
Энергия ионизации (первый электрон) 758,1 (7,86) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Ar] 3d7 4s2
Ковалентный радиус 116 пм
Радиус иона (+3e) 63 (+2e) 72 пм
Электроотрицательность (по Полингу) 1,88
Электродный потенциал 0
Степени окисления 3, 2, 0, -1
Плотность 8,9 г/см³
Молярная теплоёмкость 24,8[1] Дж/(K·моль)
Теплопроводность 100 Вт/(м·K)
Температура плавления 1 768 K
Теплота плавления 15,48 кДж/моль
Температура кипения 3143 K
Теплота испарения 389,1 кДж/моль
Молярный объём 6,7 см³/моль
Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a=2,505 c=4,089 Å
Отношение c/a 1,632
Температура Дебая 385 K
Co27
58,9332
[Ar]3d74s2
Кобальт

Кобальт — элемент побочной подгруппы восьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 27. Обозначается символом Co (лат. Cobaltum). Простое вещество кобальт (CAS-номер: 7440-48-4) — серебристо-белый, слегка желтоватый металл с розоватым или синеватым отливом. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Co с гексагональной плотноупакованной решёткой, β-Co с кубической гранецентрированной решёткой, температура перехода α↔β 427 °C.

Схема атома кобальта

Название химического элемента кобальт происходит от нем. Kobold — домовой, гном. При обжиге содержащих мышьяк кобальтовых минералов выделяется летучий ядовитый оксид мышьяка. Руда, содержащая эти минералы, получила у горняков имя горного духа Кобольда. Древние норвежцы приписывали отравления плавильщиков при переплавке серебра проделкам этого злого духа.

Вероятно, имя злого духа восходит к греческому «кобалос» — дым. Этим же словом греки называли лживых людей. В 1735 году шведский минералог Георг Бранд сумел выделить из этого минерала неизвестный ранее металл, который и назвал кобальтом.

Он выяснил также, что соединения именно этого элемента окрашивают стекло в синий цвет — этим свойством пользовались ещё в древних Ассирии и Вавилоне.

Нахождение в природе

Массовая доля кобальта в земной коре 4·10−3%. Кобальт входит в состав минералов: каролит CuCo2S4, линнеит Co3S4, кобальтин CoAsS, сферокобальтит CoCO3, смальтит CoAs2 и других. Всего известно около 30 кобальтосодержащих минералов. Кобальту сопутствуют железо, никель, марганец и медь. в морской воде приблизительно (1,7)·10−10%.

Получение

Кобальт получают в основном из никелевых руд, обрабатывая их растворами серной кислоты или аммиака. Также используется методы пирометаллургии. Для отделения от близкого по свойствам никеля используется хлор, хлорат кобальта (Co(ClO3)2) выпадает в осадок, а соединения никеля остаются в растворе.

 

Кобальт имеет только один стабильный изотоп — 59Co (изотопная распространённость 100[2] %). Известны еще 22 радиоактивных изотопа кобальта.

Физические свойства

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

Желтоватый оттенок ему придает тонкий слой оксидов.

Оксиды

  • На воздухе кобальт окисляется при температуре выше 300 °C.
  • Устойчивый при комнатной температуре оксид кобальта состоит из смеси оксидов CoO и Co2O3, поэтому в справочниках можно встретить брутто формулу Co3O4.
  • При высоких температурах можно получить α-форму или β-форму оксида CoO
  • Все оксиды кобальта восстанавливаются водородом. Со3О4 + 4Н2 → 3Со + 4Н2О.
  • Оксид кобальта (II) можно получить, прокаливая соединения кобальта (II), например: 2Со(ОН)2 + O2 → Co2O3 + Н2O.

Другие соединения

  • При нагревании, кобальт реагирует с галогенами, причём соединения кобальта (III) образуются только с фтором. Co + 3F → CoF3, но, Co + 2Cl → CoCl2
  • С серой кобальт образует 2 различных модификации CoS. Серебристо-серую α-форму (при сплавлении порошков) и черную β-форму (выпадает в осадок из растворов).
  • При нагревании CoS в атмосфере сероводорода получается сложный сульфид Со9S8
  • 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 СоН2 и СоН.
  • Растворы солей кобальта CoSO4, CoCl2, Со(NO3)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 [Co(NH3)6]3+ желтого цвета и розеосоли [Co(NH3)5H2O]3+ красного или розового цвета.

Применение

  • Легирование кобальтом стали повышает её жаропрочность, улучшает механические свойства. Из сплавов с применением кобальта создают обрабатывающий инструмент: свёрла, резцы, и.т.п.
  • Магнитные свойства сплавов кобальта находят применение в аппаратуре магнитной записи, а также сердечниках электромоторов и трансформаторов.
  • Для изготовления постоянных магнитов иногда применяется сплав, содержащий около 50 % кобальта, а также ванадий или хром.
  • Кобальт применяется как катализатор химических реакций.
  • Кобальтат лития применяется в качестве высокоэффективного положительного электрода для производства литиевых аккумуляторов.
  • Силицид кобальта отличный термоэлектрический материал и позволяет производить термоэлектрогенераторы с высоким КПД.
  • Радиоактивный кобальт-60 (период полураспада 5,271 года) применяется в гамма-дефектоскопии и медицине.
  • 60Со используется в качестве топлива в радиоизотопных источниках энергии.

Биологическая роль

Кобальт, один из микроэлементов, жизненно важных организму. Он входит в состав витамина В12 (кобаламин).

Кобальт задействован при кроветворении, функциях нервной системы и печени, ферментативных реакциях. Потребность человека в кобальте 0,007-0,015 мг, ежедневно.

В теле человека содержится 0,2 мг кобальта на каждый килограмм массы человека. При отсутствии кобальта развивается акобальтоз.

Токсикология

Избыток кобальта для человека вреден.

ПДК пыли кобальта в воздухе 0,5 мг/м³, в питьевой воде допустимое содержание солей кобальта 0,01 мг/л.

Токсическая доза (LD50 для крыс) — 50 мг. Особенно токсичны пары октакарбонила кобальта Со2(СО)8.

Источник: http://himsnab-spb.ru/article/ps/co

Кобальт – это химический элемент. Кобальт в организме человека

Соли кобальта цвет. Способ получения соли кобальта (ii). Применение кобальта в технике

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.

Каковы же физические свойства элемента? По внешнему виду это металл, 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). Эти вещества малоустойчивы, координационное число кобальта в них всегда равно шести. Они имеют высокую окислительную способность.

Средние соли, например, CoCL3 или Co2(SO4)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 легирующие элементы, как вольфрам и молибден, усиливают его характеристики.

Сплав виталиум, обладающий высоким сопротивлением к пластической деформации, также содержит кобальт. Характеристика свойств 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 (В12), 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.

Источник: https://FB.ru/article/318448/kobalt-eto-himicheskiy-element-kobalt-v-organizme-cheloveka

Законный совет
Добавить комментарий