Реакция кобальта с водой уравнение реакции

Кобальт

Кобальт
Блестящий, серебристо-белый металл
Название, символ, номер	Кобальт / Cobaltum (Co), 27
Атомная масса (молярная масса)	58,933194(4) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ar] 3d 7 4s 2
Радиус атома	125 пм
Ковалентный радиус	116 пм
Радиус иона	(+3e) 63 (+2e) 72 пм
Электроотрицательность	1,88 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	E 0 (Co 2+ /Co) = −0,277 В
Степени окисления	3, 2, 0, −1
Энергия ионизации (первый электрон)	758,1 (7,86) кДж/моль (эВ)
Плотность (при н. у.)	8,9 г/см³
Температура плавления	1768 K
Температура кипения	3143 K
Уд. теплота плавления	15,48 кДж/моль
Уд. теплота испарения	389,1 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	24,8 Дж/(K·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
Теплопроводность	(300 K) 100 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-48-4

Кобальт — химический элемент с атомным номером 27. Принадлежит к 9-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к побочной подгруппе VIII группы, или к группе VIIIB), находится в четвёртом периоде таблицы. Атомная масса элемента 58,933194(4) а. е. м. . Обозначается символом Co (от лат. Cobaltum ). Простое вещество кобальт — 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.

Содержание

• 1 Происхождение названия
• 2 История
• 3 Нахождение в природе
  • 3.1 Месторождения
  • 3.2 Получение
  • 3.3 Стоимость металлического кобальта
• 4 Физические свойства
  • 4.1 Изотопы
• 5 Химические свойства
  • 5.1 Оксиды
  • 5.2 Другие соединения
• 6 Применение
• 7 Биологическая роль
  • 7.1 Токсикология

Происхождение названия

Название «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. В этом происхождение названия кобальта схоже с происхождением названия никеля.

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.

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; неизвестно, было ли приготовление стёкол и красок сознательным или случайным.

Первое приготовление синих красок относится к 1800 году.

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 мышьяк, железо, никель, хром, марганец и медь.

Содержание в морской воде приблизительно (1,7)⋅10 −10 %.

Месторождения

Также есть богатые месторождения в Демократической Республике Конго (6 млн т.), Австралии (1 млн т.), Кубе (500 тыс. т.), Филиппинах (290 тыс. т.), Канаде (270 тыс. т.), Замбии (270 тыс. т.), России (250 тыс. т.), а также в США, Франции и Казахстане.

Получение

Кобальт получают в основном из никелевых руд, обрабатывая их растворами серной кислоты или аммиака. Также используются методы пирометаллургии.

Для отделения от близкого по свойствам никеля используется хлор, хлорат кобальта(II) (Co(ClO₃)₂) выпадает в осадок, а соединения никеля остаются в растворе.

Стоимость металлического кобальта

Из-за политической ситуации в бассейне реки Конго в конце 1970-х годов цена на кобальт за год поднялась на 2000 %.

На 15 января 2018 года стоимость кобальта на мировом рынке, по данным London Metal Exchange, составляет 75 000 долл./т.

Физические свойства

Кобальт — твёрдый 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 придаёт тонкий слой оксидов.

Изотопы

Кобальт имеет только один стабильный изотоп — 59 Co (изотопная распространённость 100%). Известны ещё 22 радиоактивных изотопа кобальта. Искусственный изотоп кобальт-60 широко применяется как источник жесткого гамма-излучения для стерилизации, в медицине в гамма-ножах, гамма-дефектоскопии и т. п.

Химические свойства

Оксиды

• На воздухе кобальт окисляется при температуре выше 300 °C.
• Устойчивый при комнатной температуре оксид кобальта представляет собой сложный оксид Co₃O₄, имеющий структуру шпинели, в кристаллической структуре которого одна часть узлов занята ионами Co 2+ , а другая — ионами Co 3+ ; разлагается с образованием CoO при температуре выше 900 °C.
• При высоких температурах можно получить α -форму или β -форму оксида CoO.
• Все оксиды кобальта восстанавливаются водородом:

Co₃O₄ + 4H₂ → 3Co + 4H₂O

• Оксид кобальта(III) можно получить, прокаливая соединения кобальта (II), например:

4Co(OH)₂ + O₂ → 2Co₂O₃ + 4H₂O

Минерал с кобальтом

Другие соединения

• При нагревании кобальт реагирует с галогенами, причём соединения кобальта (III) образуются только с фтором.

2Co + 3F₂ → 2CoF₃ Co + Cl₂ → CoCl₂

• С серой кобальт образует 2 различных модификации CoS. Серебристо-серую α-форму (при сплавлении порошков) и чёрную β-форму (выпадает в осадок из растворов).
• При нагревании CoS в атмосфере сероводорода получается сложный сульфид Co₉S₈.
• 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 путём синтезированы два стехиометрических гидрида кобальта CoH₂ и CoH.
• Растворы солей кобальта CoSO₄, CoCl₂, Со(NO₃)₂ придают воде бледно-розовую окраску, поскольку в водных растворах ион Co 2+ существует в виде аквакомплексов [Co(H₂O)₆] 2+ розового цвета. Растворы солей кобальта в спиртах тёмно-синие. Многие соли кобальта нерастворимы.
• Кобальт образует комплексные соединения. В степени окисления +2 кобальт образует лабильные комплексы, в то время как в степени окисления +3 — очень инертные. Это приводит к тому, что комплексные соединения кобальта(III) практически невозможно получить путём непосредственного обмена лигандов, поскольку такие процессы идут чрезвычайно медленно. Наиболее известны аминокомплексы кобальта.

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

• Также кобальт образует комплексы с CN − , NO₂ − и многими другими лигандами. Комплексный анион гексанитрокобальтат [Co(NO₂)₆] 3− образует нерастворимый осадок с катионами калия, что используется в качественном анализе.

Применение

• Специальные сплавы и стали — главное применение кобальта.
  • Легирование стали кобальтом повышает её твердость, износо- и жаростойкость. Из кобальтовых сталей создают обрабатывающий инструмент: свёрла, резцы, и т. п.
  • Сплавы кобальта и хрома получили собственное название стеллит. Они обладают высокой твёрдостью и износостойкостью. Также благодаря коррозионной стойкости и биологической нейтральности некоторые стеллиты применяются в протезировании
  • Некоторые сплавы кобальта, например, с самарием или эрбием, проявляют высокую остаточную намагниченность, то есть они пригодны для изготовления мощных жаростойких постоянных магнитов (см. Самариево-кобальтовый магнит. Также в качестве магнитов используют сплавы на основе железа и алюминия с кобальтом, например альнико.
  • Кобальт применяется при изготовлении химически стойких сплавов.
• Кобальт и его соединения применяются в никель-кадмиевых и некоторых конструкциях литий-ионных аккумуляторов.
• Соединения кобальта широко применяются для получения ряда красок и при окраске стекла и керамики. Например, тенарова синь.
• Кобальт применяется как катализатор химических реакций в нефтехимии, промышленности полимеров и других процессах.
• Силицид кобальта — отличный термоэлектрический материал, он позволяет производить термоэлектрогенераторы с высоким КПД.
• Искусственный изотоп кобальт-60 широко применяется как источник жёсткого гамма-излучения для стерилизации, в медицине в гамма-ножах, гамма-дефектоскопии, облучении продуктов питания и т. п.

Биологическая роль

Кобальт — один из микроэлементов, жизненно важных организму. Он входит в состав витамина B₁₂ (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 тела. При отсутствии кобальта развивается акобальтоз.

Токсикология

Кобальт и его соединения токсичны. Известны также соединения, обладающие канцерогенным и мутагенным действием (например, сульфат).

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.

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 Co₂(СО)₈.

• Кобальт (Co)
• Алюминат кобальта II (Co[Al₂O₄]) Метаалюминат кобальта
• Амид кобальта III (Co(NH₂)₃) Амид кобальта
• Арсенат кобальта II (Co₃(AsO₄)₂) Кобальт мышьяковокислый
• Арсениды кобальта
• Ацетат кобальта II (C₄H₆CoO₄) Кобальт уксуснокислый
• Ацетат кобальта III (C₆H₉CoO₆) Уксуснокислый кобальт
• Абиетат кобальта II (CoC₄₀H₅₈O₄) Кобальт абиетиновокислый
• Бромат кобальта II (Co(BrO₃)₂) Кобальт бромноватокислый
• Бромид кобальта II (CoBr₂) Кобальт бромистый
• Вольфрамат кобальта II (CoWO₄) Кобальт вольфрамовокислый
• Гексацианоферрат II кобальта (Co₂[Fe(CN)₆]) Гексацианоферриат кобальта
• Гексацианоферрат III кобальта (Co₃[Fe(CN)₆]₂) Гексацианоферрат кобальта
• Гидрид кобальта (CoH) Кобальт водородистый
• Гидроксид кобальта II (Co(OH)₂) Гидроокись кобальта
• Гидроксид кобальта III (Co(OH)₃) Кобальт гидроокись
• Дигидрид кобальта (CoH₂) Водородистый кобальт
• Диселенид кобальта II (CoSe₂) Селенистый кобальт
• Дисилицид кобальта (CoSi₂) Кремнистый кобальт
• Дистаннид кобальта (CoSn₂)
• Дисульфид кобальта II (CoS₂) Сернистый кобальт
• Дителлурид кобальта II (CoTe₂)
• Йодат кобальта II (Co(IO₃)₂) Кобальт йодноватокислый
• Йодид кобальта II (CoI₂) Кобальт йодистый
• Карбонат кобальта II (CoCO₃) Кобальт углекислый
• Карбонат кобальта III (Co₂(CO₃)₃) Углекислый кобальт
• Линолеат кобальта II (CoC₃₆H₆₂O₄) Кобальт линолевокислый
• Метаванадат кобальта II (Co(VO₃)₂) Кобальт ванадиевокислый
• Метагидроксид кобальта (CoO(OH)) Гидроксооксид кобальта III
• Метатитанат кобальта II (CoTiO₃) Кобальт титановокислый мета
• Молибдат кобальта II (CoMoO₄) Кобальт молибденовокислый
• Нитриды кобальта
• Нитрат кобальта II (Co(NO₃)₂) Кобальт азотнокислый
• Нитрат кобальта III (Co(NO₃)₃) Азотнокислый кобальт
• Нитрит кобальта II (Co(NO₂)₂) Кобальт азотистокислый
• Оксалат кобальта II (CoC₂O₄) Кобальт щавелевокислый
• Оксид кобальта II (CoO) Окись кобальта
• Оксид кобальта II,III (Co₃O₄)
• Оксид кобальта III (Co₂O₃)
• Оксид кобальта IV (CoO₂•H₂O) Гидрат окисла кобальта
• Олеат кобальта II (Co(C₁₈H₃₃O₂)₂) Кобальт олеиновокислый
• Пальмитат кобальта II (CoC₃₂H₆₂O₄) Кобальт пальмитиновокислый
• Перренат кобальта II (Co(ReO₄)₂) Кобальт рениевокислый
• Перхлорат кобальта II (Co(ClO₄)₂) Кобальт хлорнокислый
• Пропионат кобальта II (Co(C₂H₅COO)₂) Кобальт пропионовокислый
• Селенат кобальта II (CoSeO₄) Кобальт селеновокислый
• Селенид кобальта II (CoSe) Кобальт селенистый
• Селенит кобальта II (CoSeO₃) Кобальт селенистокислый
• Силикат кобальта II (Co₂SiO₄) Кобальт кремнекислый
• Силицид кобальта (CoSi) Кобальт кремнистый
• Станнат кобальта II (Co₂SnO₄) Кобальт оловяннокислый
• Станнид кобальта (CoSn)
• Стеарат кобальта II (CoC₃₆H₇₀O₄) Кобальт стеариновокислый
• Сульфат кобальта II (CoSO₄) Кобальт сернокислый
• Сульфат кобальта III (Co₂(SO₄)₃) Сернокислый кобальт
• Сульфат кобальта II-дикалия (K₂[Co(SO₄)₂]) Сернокислые кобальт-калий
• Сульфид кобальта
• Сульфид кобальта II (CoS) Кобальт сернистый
• Сульфит кобальта II (CoSO₃) Кобальт сернистокислый
• Сульфид кобальта II,III (Co₃S₄)
• Сульфид кобальта III (Co₂S₃)
• Теллурид кобальта II (CoTe) Кобальт теллуристый
• Тенарова синь ((Co II Al₂)O₄) Кобальтовая синь
• Тетрацианоаурат III кобальта II (Сo[Au(CN₄)]₂)
• Тиоцианат кобальта II (Co(SCN)₂) Кобальт роданистый
• Феррит кобальта II (CoFe₂O₄)
• Формиат кобальта II (Co(HCOO)₂) Кобальт муравьинокислый
• Фосфат кобальта II (Co₃(PO₄)₂) Кобальт фосфорнокислый
• Фосфиды кобальта
• Фторид кобальта II (CoF₂) Дифторид кобальта
• Фторид кобальта III (CoF₃) Трифторид кобальта
• Хлорат кобальта II (Co(ClO₃)₂) Кобальт хлорноватокислый
• Хлорид кобальта
• Хромат кобальта II (CoCrO₄) Кобальт хромовокислый
• Хромит кобальта II (CoCr₂O₄) Оксохромат кобальта
• Хлорид кобальта II (CoCl₂) Кобальт хлористый
• Хлорид кобальта III (CoCl₃) Хлористый кобальт
• Цитрат кобальта II (Co₃(C₆H₅O₇)₂) Кобальт лимоннокислый
• Цианид кобальта II (Co(CN)₂) Кобальт цианистый
• Цианид кобальта III (Co(CN)₃) Цианистый кобальт
• Цинкат кобальта II (CoZnO₂) Кобальт циркониевокислый (Турецкая зелень, зелень Ринмана)

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,
Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H₂,
W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

All Metals

Металлы и Металлургия

Алюминий

Ванадий

Вольфрам

Германий

Железо

Золото

Кобальт

Магний

Марганец

Медь

Молибден

Никель

Ниобий

Олово

Палладий

Платина

Плутоний

Свинец

Серебро

Тантал

Титан

Уран

Хром

Цинк

Цирконий

1. Металлургия России
2. О металлах
3. Кобальт
4. Химические свойства

Кобальт

Химические свойства

На воздухе компактный кобальт устойчив, при нагревании выше 300 °C покрывается оксидной пленкой (высокодисперсный кобальт пирофорен). С парами воды, содержащимися в воздухе, водой, растворами щелочей и карбоновых кислот кобальт не взаимодействует. Концентрированная азотная кислота пассивирует поверхность кобальта, как пассивирует она и поверхность железа.

В электрохимическом ряду напряжений металлов кобальт расположен между железом и никелем. Он взаимодействует почти со всеми другими элементами. Так, при нагревании кобальт легко соединяется с галогенами, образуя галогениды. При действии фтора на порошок кобальта или СоСl2 кобальт может восстановиться до 3-валентного и образовать коричневый фторид СоF3 . Также при нагревании кобальт взаимодействует с серой, селеном, фосфором, мышьяком, сурьмой, углеродом, кремнием и бором, причем проявляет валентность от +1 до +6. Сульфиды кобальта образуются в результате взаимодействия свежевосстановленного кобальтового порошка с Н₂S. При 400 °С образуется Со₃S₄, а при 700 °С — СоS. Сульфид образуется и при взаимодействии кобальта с сернистым ангидридом при 800 °С.

В разбавленных соляной и серной кислотах кобальт медленно растворяется с выделением водорода и образованием хлорида СоСl₂ или сульфата СоSO₄. Разбавленная азотная кислота растворяет кобальт с выделением оксидов азота и образованием нитрата Со(NO₃)₂. Концентрированная азотная кислота пассивирует кобальт. Все соли кобальта хорошо растворимы в воде. Едкие щелочи осаждают из водных растворов солей синий гидроксид Со(ОН)₂ .

Известно несколько оксидов кобальта. Оксид кобальта(II) СоО обладает основными свойствами. Он существует в двух полиморфных модификациях: a -форма (кубическая решетка), устойчивая при температурах от комнатной до 985°C, и существующая при высоких температурах b -форма (также кубическая решетка). СоО можно получить или нагреванием в инертной атмосфере гидроксоркарбоната кобальта Со(ОН)₂СоСО₃, или осторожным восстановлением Со₃О₄.

Если нитрат кобальта Со(NO₃)₂, его гидроксид Со(ОН)₂ или гидроксокарбонат прокалить на воздухе при температуре около 700°C, то образуется оксид кобальта Со₃О₄ (CoO·Co₂O₃). Этот оксид по химическому поведению похож на Fe₃О₄. Оба эти оксида сравнительно легко восстанавливаются водородом до свободных металлов:

При прокаливании Со(NO₃)₂, Со(ОН)₂ и т. д. при 300°C возникает еще один оксид кобальта — Со₂О₃. При приливании раствора щелочи к раствору соли кобальта(II) выпадает осадок Со(ОН)₂, который легко окисляется. Так, при нагревании на воздухе при температуре немногим выше 100°C Со(ОН)₂ превращается в СоООН.

Если на водные растворы солей двухвалентного кобальта действовать щелочью в присутствии сильных окислителей, то образуется Со(ОН)₃.

При нагревании кобальт реагирует со фтором с образованием трифторида СоF₃. Если на СоО или СоСО₃ действовать газообразным HF, то образуется еще один фторид кобальта СоF₂. При нагревании кобальт взаимодействует с хлором и бромом с образованием, соответственно, дихлорида СоСl₂ и дибромида СоBr₂. За счет реакции металлического кобальта с газообразным НI при температурах 400-500°C можно получить дииодид кобальта СоI₂.

Сплавлением порошков кобальта и серы можно приготовить серебристо-серый сульфид кобальта СоS (b-модификация). Если же через раствор соли кобальта(II) пропускать ток сероводорода H₂S, то выпадает черный осадок сульфида кобальта СоS (a-модификация):

Известны растворимые в воде соли кобальта — сульфат СоSO₄, хлорид СоСl₂, нитрат Со(NO₃)₂ и другие. Интересно, что разбавленные водные растворы этих солей имеют бледно-розовую окраску. Если же перечисленные соли (в виде соответствующих кристаллогидратов) растворить в спирте или ацетоне, то возникают темно-синие растворы. При добавлении воды к этим растворам их окраска мгновенно переходит в бледно-розовую.

К нерастворимым соединениям кобальта относятся фосфат Со₃(PO₄)₂, силикат Со₂SiO₄ и многие другие. Для кобальта, как и для никеля, характерно образование комплексных соединений. Так, в качестве лигандов при образовании комплексов с кобальтом часто выступают молекулы аммиака NH₃. При действии аммиака на растворы солей кобальта(II) возникают амминные комплексы кобальта красного или розового цвета, содержащие катионы состава [Co(NH₃)_6-n(H₂O)_n] 2+ . Эти комплексы довольно неустойчивы и легко разлагаются даже водой.

Значительно стабильнее амминные комплексы трехвалентного кобальта, которые можно получить действием аммиака на растворы солей кобальта в присутствии окислителей. Так, известны гексамминные комплексы с катионом [Co(NH₃)₆] 3+ (эти комплексы желтого или коричневого цвета получили название лутеосолей), аквапентамминные комплексы красного или розового цвета с катионом [Co(NH₃)₅H₂O] 3+ (так называемые розеосоли) и др. В ряде случаев лиганды вокруг атома кобальта могут иметь различное пространственное расположение, и тогда существуют цис- и транс-изомеры соответствующих комплексов. В качестве лигандов в комплексах кобальта могут выступать также анионы CN — , NO₂ — и другие.

При взаимодействии смеси водорода и СО с гидроксокарбонатом кобальта при повышенном давлении, а также взаимодействием под давлением СО и порошка металлического кобальта получают биядерный октакарбонил дикобальта состава Со₂(СО)₈. При его осторожном нагревании образуется карбонил Со₄(СО)₁₂. Карбонил Со₂(СО)₈ используют для получения высокодисперсного кобальта, применяемого для нанесения кобальтовых покрытий на различные материалы.

Кобальт (Co)

Кобальт — элемент побочной восьмой группы четвертого периода таблицы Менделеева, 27 — атомный номер, обозначение — Со. По внешнему виду напоминает металл серебристо-белого или слегка желтоватого цвета иногда с розоватым или синеватым отливом. Название происходит от немецкого Kobold, обозначающий — домовой, гном.

• Температура плавления — 1768 К.
• Температуру кипения — 3143 К.
• Структура решетки — гексагональная.

История открытия

Кобальт — древний элемент, ведь был известен еще в далекой древности. Люди в те древние времена научились использовать соединения кобальта. Например, эмали, краски, синие кобальтовые стекла находили даже в Египте в гробнице Тутанхамона. Ученые до сих пор спорят, что это — случайность или нет? Но факт остается фактом — синие кобальтовые стекла были открыты очень давно… 1800 год — год изготовления синих красок на основе кобальта.

Как же обнаружен был этот элемент? При обжиге кобальтовых минералов, содержащих мышьяк, выделялся, естественно, ядовитый и летучий оксид мышьяка, и люди получали отравления. Сама руда, содержащая кобальт, получила название у горняков горного духа — Кобольда. В те времена древние норвежцы не имели глубоких знаний и поэтому думали, что все отравления у плавильщиков из-за проделок этого духа.

Лишь в 1735 году Георг Брандт (шведский минералог) сумел выделить ранее неизвестный никому металл. Этому металлу было дано название — кобальт. Он выяснил, что свойства элемента окрашивать стекло в синий цвет были известны еще в древних Ассирии и Вавилоне.

Получение кобальта

Кобальт получают из кобальтовых руд. Есть три основных вида кобальтовых руд — это окисленые и сернистые руды, а также мышьяковые. К примеру, из одной тонны руды получают от 1 до 30 кг кобальта. Кстати, среди всех металлов подгруппы, кобальт самый редкий. Ведь его содержание в земной коре не больше тысячной доли процента, а мировые запасы оценивают всего в 6 млн.т.

Большая часть этих запасов сосредоточена за рубежом — Индонезии, Кубе, Марокко, Заире, Замбии, Австралии, Индонезии, Канаде, а Норильское месторождение считается самым крупнейшим месторождением в России.

Применение

Кобальт используется в различных жаропрочных сплавах для реактивных двигателей, в керамике, стекле, эмали, цветных пигментах, катализаторах и магнитах. Радиоактивный изотоп 60 Co используется в ядерной технологии и медицине. Его также используют для консервирования продуктов путем облучения и для дезинфекции медицинских изделий.

Влияние кобальта на здоровье

В организме человека содержится около 0,02 промилле этого элемента. Только очень небольшое кобальта (около 2 мкг) требуется ежедневно. Кобальт является широко распространенным элементом и поглощается человеческим телом через воздух, которым мы дышим, питьевую воду и пищу. Однако, когда кобальт находится в виде свободной молекулы, он легче усваивается растениями и животными, а иногда накапливается в их телах.

Как компонент витамина B12, кобальт необходим для здоровья человека. Поскольку он стимулирует рост красных кровяных телец, его часто используют для лечения анемии. Однако чрезмерное употребление опасно для здоровья. Вдыхание высоких концентраций приводит к повреждению легких, может возникнуть астма и пневмония. В группу людей, находящихся под угрозой, в основном входят рабочие, которым приходится работать с кобальтом на производстве.

Растения, растущие на почвах, загрязненных кобальтом, накапливают его в виде мелких частиц — в основном в фруктах и семенах.

Симптомами передозировки кобальтом являются:

• тошнота;
• нечеткость зрения;
• проблемы с сердцем;
• повреждение щитовидной железы.

Воздействие кобальта на окружающую среду

Кобальт — это естественный элемент, который можно найти в почве, воде, воздухе, а также в растениях и животных. Попадает в воздух и воду в результате ветровой и водной эрозии кобальтосодержащих грунтов и горных пород. В небольших количествах он также выделяется в результате деятельности человека — например, путем сжигания угля, добычи полезных ископаемых, переработки кобальтсодержащих руд и их использования на химических предприятиях.

Радиоактивные изотопы кобальта в природе не встречаются. Однако они выбрасываются при эксплуатации атомных электростанций и при ядерных авариях. К счастью, поскольку они имеют относительно короткий период полураспада, они не представляют особой опасности. Кобальт нельзя разрушить, он только вступает в реакцию с другими частицами и поглощается частицами почвы и отложений.

Почвы с низким содержанием кобальта дают растения с дефицитом кобальта, что также влияет на животных, которые пасутся на этих растениях. С другой стороны, избыток кобальта создает проблемы для здоровья пасущихся животных, поскольку кобальт накапливается в растениях. Однако мы, люди, как последнее звено пищевой цепи, обычно не страдаем.

Кобальт и вода

Средняя концентрация кобальта в морской воде составляет 20-80 частей на миллион и относительно сильно варьируется. В речной воде обычно около 200 ppt. В тканях устриц концентрация может доходить до 400 частей на миллиард (в пересчете на сухой вес). В растворенном состоянии кобальт в основном присутствует в виде Co 2+ , но также может быть обнаружен неионный CoCO 3.

Как и в каких соединениях кобальт реагирует с водой?

Кобальт не реагирует с водой при нормальных условиях. Однако красный металлический кобальт может реагировать с горячим паром, образуя оксид кобальта (II)

Растворимость кобальта и / или его соединений в воде

Сам кобальт имеет растворимость в воде менее 0,1 мг / л. Некоторые соединения, такие как карбонат кобальта, оксид кобальта или сульфид кобальта полностью нерастворимы в воде. Примером соединения кобальта с высокой растворимостью является хлорид кобальта (II) с содержанием 529 г / л.

Как кобальт может попасть в воду?

Кобальт встречается в некоторых минералах, таких как кобальтит, линнаит или скуттерудит. В почве он чаще всего встречается в кристаллических решетках железо-магниевых минералов. Выветривание может высвободить его в виде ионов Co 2+ , которые, в свою очередь, могут прочно интегрироваться в металлоорганические комплексы.

Кобальт также попадает в окружающую среду в результате коммерческого использования.

Какие экологические проблемы может вызвать загрязнение воды кобальтом?

Кобальт — необходимый элемент для многих организмов. Пока неясно, нужен ли он для зеленых растений. Однако это, безусловно, важный элемент для азотфиксирующей системы бобовых. Нормальные воздушно-сухие почвы содержат около 1-40 частей на миллион кобальта, а растения в среднем около 0,02-0,5 частей на миллион (в пересчете на сухое вещество).

Высокие концентрации кобальта могут вытеснять железо и медь и, таким образом, приводить к дефициту этих веществ. Допустимая концентрация элемента в почве — до 50 ppm. Большая часть кобальта, потребляемого животными, поступает не из витамина B 12, а представляет собой неорганический кобальт, связанный с компонентами пищи. Некоторые соединения кобальта, такие как оксид или сульфид кобальта, показали канцерогенное действие в экспериментах на животных. То же самое было зафиксировано и с металлической кобальтовой пылью.

В морских экосистемах кобальт также необходим цианобактериям и другим организмам для фиксации азота. Верхний предел допуска для простейших и рыб составляет около 10–100 частей на миллиард элемента. Часто встречается в воде в виде хлорида, нитрата и сульфата. Все эти соединения считаются опасными для воды.