Кобальт

27 ЖелезоКобальтНикель
Внешний вид простого вещества
Kobalt electrolytic and 1cm3 cube.jpg
Блестящий, серебристо-белый металл
Свойства атома
Имя, символ, номер

Кобальт/ Cobaltum (Co), 27

Атомная масса
(молярная масса)

58, 9332 а. е. м. (г/моль

)
Электронная конфигурация

[Ar] 3d7 4s2

Радиус атома

125 пм

Химические свойства
Ковалентный радиус

116 пм

Радиус иона

(+3e) 63 (+2e) 72 пм

Электроотрицательность

1, 88 (шкала Полинга

)
Электродный потенциал

E0(Co2+/Co) = -0, 277 В

Степени окисления

3, 2, 0, -1

Энергия ионизации
(первый электрон)

758, 1 (7, 86) кДж/моль (эВ

)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

8, 9 г/см³

Температура плавления

1 768 K

Температура кипения

3143 K

Теплота плавления

15, 48 кДж/моль

Теплота испарения

389, 1 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

24, 8[1] Дж/(K·моль

)
Молярный объём

6, 7 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

гексагональная

Параметры решётки

a=2, 505 c=4, 089 Å

Отношение c/a

1, 632

Температура Дебая

385 K

Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) 100 Вт/(м·К

)
27
Кобальт
Co
58, 933
3d74s2

Ко́бальт — элемент побочной подгруппы восьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 27. Обозначается символом Co (латCobaltum). 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[1]

.

Содержание

История

Соединения кобальта известны человеку с глубокой древности, синие кобальтовые стёкла, эмали, краски находят в гробницах Древнего Египта. Так в гробнице Тутанхамона нашли много осколков синего кобальтового стекла, не известно, было ли приготовление стёкол и красок сознательным или случайным. Первое приготовление синих красок относится к 1800 году

.

Происхождение названия

Название химического элемента кобальт происходит от немKobold — 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

.

В 1735 году шведский минералог Георг Брандт 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, смальтин CoAs2, скуттерудит (Co,  Ni)As3 и других. Всего известно около 30 кобальтосодержащих минералов. Кобальту сопутствуют железо, никель, марганец и медь. Содержание в морской воде приблизительно (1, 7)·10−10%

.

Месторождения

Самый крупный поставщик кобальта — Демократическая Республика Конго[2]. Также есть богатые месторождения в Канаде, США, Франции, Замбии, Казахстане, России

.

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

.

Изотопы

Кобальт имеет только один стабильный изотоп — 59Co (изотопная распространённость 100[3] %). Известны ещё 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 (решётка кубическая гранецентрированная). Кобальт — ферромагнетик, точка Кюри 1121 °C. Желтоватый оттенок ему придает тонкий слой оксидов

.

Химические свойства

Оксиды

\mathsf{Co_3O_4 + 4H_2 \rightarrow 3Co + 4H_2O}
  • Оксид кобальта (III) можно получить, прокаливая соединения кобальта (II), например:
\mathsf{4Co(OH)_2 + O_2 \rightarrow 2Co_2O_3 + 4H_2O}

Другие соединения

  • При нагревании, кобальт реагирует с галогенами, причём соединения кобальта (III) образуются только с фтором.
\mathsf{2Co + 3F_2 \rightarrow 2CoF_3}
\mathsf{Co + Cl_2 \rightarrow CoCl_2}

Наиболее устойчивыми комплексами являются лутеосоли [Co(NH3)6]3+ жёлтого цвета и розеосоли [Co(NH3)5H2O]3+ красного или розового цвета

.
  • Также кобальт создаёт комплексы на основе CN, NO2 и многих других.

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

.

В 1960-х годах соли кобальта использовались некоторыми пивоваренными компаниями для стабилизации пены. Регулярно выпивавшие более четырёх литров пива в день получали серьёзные побочные эффекты на сердце, и, в отдельных случаях, это приводило к смерти. Известные случаи т. н. кобальтовой кардиомиопатии в связи с употреблением пива происходили с 1964 по 1966 годы в Омахе (штат Небраска), Квебеке (Канада), Левене (Бельгия), и Миннеаполисе (штат Миннесота). С тех пор его использование в пивоварении прекращено, и в настоящее время является незаконным[4][5]

.

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

.

Стоимость

Цена кобальта[когда?] — 60-65 долл./кг.

Примечания

Ссылки

Логотип Викисловаря
В Викисловаре есть статья «кобальт»

Wikimedia Foundation. 2010.