Cobalt - proprietăți ale elementelor chimice

Cobalt (. Lat Cobaltum), Co, un element chimic al primului grup triada VIII a sistemului periodic lui Mendeleev; numărul atomic 27, masa atomica 58.9332; heavy metal de culoare argintie, cu o tentă roz. În natură, elementul este stabil izotop 59 Co; de izotopi radioactivi artificiali cruciale 60 Co.

Informații istorice. oxid de cobalt a fost folosit în vechiul Egipt, Babilon, China, pentru sticla de colorat si emailuri albastre. În același scop, în secolul al 16-lea în Europa de Vest a început să folosească tsafroy sau șofran - gri masa de pământ, care se obține prin arderea unor minereuri, care au fost numite „Kobold“. Aceste minereuri recuperate în timpul arderii de fum toxic abundent, iar din produsul din calcinarea unei Pietrosel de metal nu a reușit. mineri și metalurgiști medievale au crezut că este opera de creaturi mitice - Kobold (germană Kobold -. Brownie, gnome). In 1735 chimistul suedez G. Brandt, prin încălzire într-un cuptor cu un amestec explozie tsafry cu cărbune și flux, a fost un metal care a numit „wren Kobold.“ Curând numele a fost schimbat la „kobolt“ și apoi pe „cobalt“.

În biosferă, Cobalt cea mai mare parte disipat, cu toate acestea, în zonele în care există plante - concentratoare de cobalt, depozite de cobalt format. Crusta superioară observată Cobalt diferențierea accentuată - în argilele medii și șisturi conțin 2 x 10 -3% cobalt, în gresii 3 · 10 -5. în calcar 1 · 10 -5. Cele mai Cobalt soluri nisipoase sărace din zonele forestiere. Suprafața de cobalt apele mici, oceanele, doar 5 · 10 -8%. Fiind un Cobalt migrator apos slab devine ușor de precipitare hidroxizi de mangan adsorbit, argile și alte minerale fin divizate.

Proprietățile fizice ale cobalt. La temperatura obișnuită până la 417 ° C, rețeaua cristalină hexagonal aproape ambalate cobalt (cu perioade de a = 2.5017ÅȘi c = 4614Å), Deasupra acestei Cobalt grila de temperatura nominală centrata cubi (a = 3.5370Å). Raza atomică de 1,25ÅRazele ionice de Co 2+ 0.78Å și Co 3+ 0.64Å. Densitate 8,9 g / cm3 (la 20 ° C); punct de topire 1493 ° C, punctul de fierbere 3.100 ° C Capacitatea termică de 0,44 kJ / (kg · K) sau 0.1056 cal / (g · ° C); conductivitatea termică de 69.08 W / (m · K) sau 165 cal / (cm · sec · ° C) la 0-100 ° C rezistivitate electrică 5.68 x 10 -8 ohm-m, sau 5,68 x 10 -6 ohm · cm (la O ° C). Cobalt este feromagnetic și stochează feromagnetismului la temperaturi joase de până la punctul Curie, θ = 1121 ° C Proprietăți mecanice Cobalt depinde de metoda de tratare mecanică și termică. Rezistența la tracțiune de 500 MN / m 2 (sau 50 kgf / mm2) pentru Feronerie Cobalt și recoaptă; 242-260 MN / m 2 pentru distributie; 700 MN / m 2 pentru sârmă. Duritatea Brinell 2,8 GN / m 2 (sau 280 kgf / mm2) pentru metale călit la rece, 3,0 GN / m 2 depuse prin electroliză; 1,2-1,3 GN / m 2 pentru recopt.

Proprietățile chimice ale cobalt. Configurarea cochilii electronice externe ale atomilor Cobalt 3d 7 4s 2. In compușii cu cobalt prezintă valență variabilă. În compușii simpli Co (II) complex mai stabil - Co (III). Pentru Co (I) și Co (IV) se obțin doar câteva complexe. La temperatura normală compact montanți Cobalt împotriva acțiunii apei și a aerului. Fin divizat cobalt, un oxid obținut prin reducerea cu hidrogen la 250 ° C (Cobalt piroforice) se aprinde spontan în aer, transformându-se în CoO. Cobalt Compact începe să oxideze în aer peste 300 ° C; la căldură roșu se descompune CO abur + H2O = H2 + CoO. Cu halogeni Cobaltul este ușor de conectat cu încălzire, pentru a forma COX2 halogenuri. Când Cobalt încălzit reacționează cu S, Se, P, As, Sb, C, Si, B, și compoziția compușilor rezultați sunt uneori nu satisface stările de valență menționate mai sus (de exemplu, CO2 R, Co2 Ca, CoSb2. Co3 C, CoSi3). În acizii clorhidric și sulfuric diluat cobalt se dizolvă lent cu degajare de acid clorhidric și, respectiv, sub formă SOCI2 și CoSO4 sulfat. Acid azotic diluat se dizolvă cobalt cu eliberarea de oxizi de azot și formarea Co nitrat (NO3) 2. Concentrat HNO3 pasivizare de cobalt. Numita săruri ale Co (II) sunt ușor solubile în apă [la 25 ° C, 100 g de apă au fost dizolvate 52,4 g SOCI2. 39,3 g de CoSO4. 136,4 g Co (NO3) 2]. Sărurile alcaline caustice precipitat din hidroxid albastru soluție Co 2+ Co (OH) 2. care transforma treptat brun datorită oxidării de oxigen atmosferic la Co (OH) 3. Încălzirea în oxigen, la 400-500 ° C CoO se traduce într-un amestec de oxid O4 Co3 negru. sau CoO · Co2 O3 - compus de tip spinel. Un compus de același tip CoAl2 O4 sau CoO · albastru Al2 O3 (albastru cobalt, descoperit în 1804 de către L. J. tenară) este obținut prin calcinarea unui amestec de CoO și Al2 O3, la o temperatură de aproximativ 1000 ° C

Cu compuși simpli (IP) sunt cunoscute doar câteva. Acțiunea de fluor în pulbere sau Co SOCI2 la 300-400 ° C produs CoF3 fluorura brun. Compușii complecși de Co (III) sunt foarte stabile și pot fi obținute cu ușurință. De exemplu, KNO2 precipită din soluțiile de sare de Co (II) conținând COOH CH3, galben rar geksanitrokobaltat (III) K3 de potasiu [Co (NO2) 6]. Foarte numeroase kobaltamminy (fostă kobaltiaki) - complexe de Co (III), care conține amoniac sau anumite amine organice.

Noțiuni de bază de cobalt. Minerale Cobalt rare și nu au format o acumulare semnificativă de minereu. Principala sursă de producție industrială sunt minereuri de nichel cobalt care conțin cobalt ca impuritate. Prelucrarea acestor minereuri este foarte complex, iar metoda sa depinde de compoziția minereului. preparată în cele din urmă soluție Cobalt și clorură de nichel care conține impurități de Cu 2+. Pb 2+. Bi 3+. Acțiunea H2S este precipitat sulfurile Cu, Pb, Bi, și apoi transferat prin trecerea clorului Fe (ll) la Fe (III) și precipitat prin adăugarea de CaCO 3 Fe (OH) 3 și CaHAsO4. Nichel Cobalt separat de reacție: 2SoCl2 + NaClO + 4NaOH + H2O = 2Cor (OH) 3 ↓ + 5NaCl. Aproape toate nichel rămâne în soluție. Co negru precipitat (OH) 3 calcinată pentru a îndepărta apa; Co3 O4 oxid obținut este redus cu hidrogen sau carbon. cobalt metalic conținând până la 3,2% impurități (Ni, Fe, Cu și altele) pot fi purificați prin electroliza.

Utilizarea de cobalt. Cobalt este utilizat în principal sub formă de aliaje; astfel de aliaje de cobalt, și alte aliaje metalice, unde cobalt este elementul de aliere. aliaje de cobalt sunt utilizate ca materiale rezistente la căldură în fabricarea de magneți permanenți alt instrument de tăiere rezistente la căldură și, și. Pulverulent Cobalt și Co3 O4 servesc drept catalizatori. fluorura CoF3 este folosit ca un puternic agent de fluorurare, în special cobalt silicat albastru și cobalt și potasiu - ca vopsele în industria ceramică și sticlă. săruri de cobalt utilizată în agricultură ca și îngrășăminte micronutrienți precum și pentru hrănirea animalelor.

De la Cobalt izotop radioactiv artificial are cea mai mare valoare de 60 Co, cu un timp de înjumătățire T? = 5,27 ani, utilizat pe scară largă ca gammaizluchatel. În stadiul tehnicii se utilizează gamma-radiografie. În medicină - în principal în terapia cu radiații a tumorilor și pentru sterilizarea consumabile medicale. El este, de asemenea, folosit pentru a ucide insectele din cereale și legume, precum și pentru conservarea alimentelor. Alți izotopi radioactivi - 56 Co (? T = 77 zile), 57 de Co (270 de zile) și 58 Co (72 zile) ca mai puțin periculoasă (timp de înjumătățire scurt) a fost folosit ca trasor cu cercetarea metabolică, în special pentru studierea distribuției Cobalt în organismul animal (Cobalt radioactiv studiat permeabilitate placentară și m. p.).