Vstúpiť
Logopedický portál
  • Dokumenty
  • Master Class
  • Techniky
  • Začiatočníci
  • Výmena skúseností
  • Dokumenty
  • Najznámejšie výroky Josifa Stalina Život sa stal lepším a zábavnejším
  • Torzné polia: čo o nich vieme?
  • Stalik Khankishiyev: Mojej dcére diagnostikovali rakovinu
  • Štátna lekárska univerzita v Perme pomenovaná po
  • Ako sa skončí príbeh Illidana, Tyrande a Malfuriona?
  • Rochelle soľ – látka so zaujímavou históriou používania
    • Logopedický portál / Abstrakty / Ako vyzerá kobalt? Fyzikálne vlastnosti kobaltu. Kobalt je legujúci kov

    Ako vyzerá kobalt? Fyzikálne vlastnosti kobaltu. Kobalt je legujúci kov

    Ako vyzerá kobalt? Fyzikálne vlastnosti kobaltu. Kobalt je legujúci kov

    DEFINÍCIA

    kobalt je dvadsiatym siedmym prvkom periodickej tabuľky. Označenie - Co z latinského "kobaltu". Nachádza sa vo štvrtom období skupiny VIIIB. Vzťahuje sa na kovy. Jadrový náboj je 247.

    V prírode nie je kobalt široko rozšírený: obsah v zemskej kôre je asi 0,004 % (hmot.). Najčastejšie sa kobalt vyskytuje v kombinácii s arzénom vo forme minerálov kobalt korenie CoAs 2 a kobaltový lesk CoAs.

    Kobalt je tvrdý, kujný, železu podobný lesklý kov (obr. 1). Rovnako ako železo má magnetické vlastnosti. Voda a vzduch ho neovplyvňujú. V zriedených kyselinách sa rozpúšťa oveľa ťažšie ako železo.

    Ryža. 1. Kobalt. Vzhľad.

    Atómová a molekulová hmotnosť kobaltu

    Relatívna molekulová hmotnosť látky (M r) je číslo, ktoré ukazuje, koľkokrát je hmotnosť danej molekuly väčšia ako 1/12 hmotnosti atómu uhlíka a relatívna atómová hmotnosť prvku (Ar r) je koľkokrát je priemerná hmotnosť atómov chemického prvku väčšia ako 1/12 hmotnosti atómu uhlíka.

    Keďže kobalt existuje vo voľnom stave vo forme monatomických molekúl Co, hodnoty jeho atómových a molekulových hmotností sa zhodujú. Rovnajú sa 58,9332.

    Alotropia a alotropné modifikácie kobaltu

    Kobalt má dve modifikácie. Do 430 o So stabilným α-kobaltom (šesťhranná uzavretá mriežka); nad 430 o C - b-kobalt (tvárovo centrovaná kubická mriežka).

    Izotopy kobaltu

    Je známe, že kobalt sa môže v prírode vyskytovať ako jediný stabilný izotop 59Co. Hmotnostné číslo je 59, jadro atómu obsahuje dvadsaťsedem protónov a tridsaťdva neutrónov.

    Existujú umelé nestabilné izotopy kobaltu s hmotnostnými číslami od 45 do 75 a jedenásť metastabilných stavov, z ktorých najdlhší je 60 Co s polčasom rozpadu 5,2714 rokov.

    kobaltové ióny

    Elektronický vzorec zobrazujúci distribúciu kobaltových elektrónov na orbitách je nasledujúci:

    1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 7 4s 2 .

    V dôsledku chemickej interakcie sa kobalt vzdáva svojich valenčných elektrónov, t.j. je ich donorom a mení sa na kladne nabitý ión:

    Coo-2e -> Co2+;

    Coo-3e -> Co3+;

    Co 0-4e → Co 4+.

    Molekula a atóm kobaltu

    Vo voľnom stave existuje kobalt vo forme monatomických molekúl Co. Tu sú niektoré vlastnosti, ktoré charakterizujú atóm a molekulu kobaltu:

    Zliatiny kobaltu

    Kobalt sa používa hlavne v zliatinách, ktoré sa používajú ako tepelne odolné a tepelne odolné materiály. Žiaruvzdorná a tepelne odolná zliatina Vitallium obsahuje 65 % kobaltu, 28 % chrómu, 3 % volfrámu a 4 % molybdénu. Táto zliatina si zachováva vysokú pevnosť a nekoroduje pri teplotách do 800-850 o C.

    Na výrobu rezných nástrojov sa používajú stelitové tvrdé zliatiny s obsahom 40-60% kobaltu, 20-35% chrómu, 5-20: volfrámu a 1-2% uhlíka. Kobalt je tiež súčasťou keramicko-kovových tvrdých zliatin - cermetov.

    Príklady riešenia problémov

    PRÍKLAD 1

    Cvičenie Kobalt s hmotnosťou 2,95 g sa rozpustil v kyseline chlorovodíkovej a vytvorila sa kobaltová (II) soľ, cez výsledný roztok sa nechal prejsť sírovodík. Určte hmotnosť vytvorenej zrazeniny.
    Riešenie Napíšme reakčné rovnice, ktoré sú uvedené v podmienke úlohy:

    Co + 2HCl zriedený = CoCl2 + H2 (1);

    CoCl2 + H2S = CoS↓ + 2HCl (2).

    Nájdite množstvo kobaltovej látky, ktorá reagovala (molárna hmotnosť - 59 g / mol):

    n (Co) = m (Co) / M (Co);

    n(Co) = 2,95/59 = 0,044 mol.

    Podľa rovnice (1) n (Co): n (CoCl 2) \u003d 1: 1, teda n (Co) \u003d n (CoCl2) \u003d 0,044 mol. Potom bude počet mólov sulfidu kobaltnatého (precipitátu) tiež rovný 0,044 mol, pretože n (CoCl 2) : n (CoS) = 1:1. Hmotnosť sulfidu kobaltnatého (II) je (molárna hmotnosť - 91 g / mol):

    m(CoS)= n(CoS)xM(CoS);

    m (CoS) = 0,044 x 91 = 4,004 g.
    Odpoveď Hmotnosť sulfidu kobaltnatého (II) je 4,004 g

    PRÍKLAD 2

    Cvičenie Štandardný elektródový potenciál niklu je väčší ako potenciál kobaltu (EoCo2+/Coo = -0,27 V, EoNi2+/Ni0 = -0,25 V). Zmení sa tento pomer, ak zmeriame potenciál niklu v roztoku jeho iónov s koncentráciou 0,001 mol / dm 3 a potenciál kobaltu - v roztoku s koncentráciou 0,1 mol / dm 3?
    Riešenie Stanovme elektródové potenciály kobaltu a niklu za daných podmienok pomocou Nernstovej rovnice:

    E'Ni2+ / Nio \u003d Eo Ni2+ / Nio - 0,059 / n x lg (a Ni2+ / a Nio);

    E' Ni2+ / Nio \u003d -0,25 + (0,059 / 2) x lg10-3;

    E ’ Ni 2+ / Ni 0 \u003d -0,339 V.

    E'Co2+/Coo \u003d EoCo2+/Coo - 0,059 / n x lg (a Co2+ / a Coo);

    E' Co2+/Co \u003d -0,27 + (0,059/2) x lg10-1;

    E 'Co 2+ /Co o \u003d -0,307 V.
    Odpoveď Za daných podmienok je potenciál kobaltu väčší ako potenciál niklu.

    Kobalt je tvrdý kov, ktorý existuje v dvoch modifikáciách. Pri teplotách od izbovej teploty do 427 °C je b-modifikácia stabilná. Pri teplotách od 427 °C do bodu topenia (1494 °C) je β-modifikácia kobaltu stabilná (kubická mriežka centrovaná na plochu). Kobalt je feromagnetický, Curieov bod 1121 °C.

    Je to lesklý kov podobný železu so špecifickou hmotnosťou 8,8. Jeho teplota topenia je o niečo vyššia ako teplota niklu. Kobalt je veľmi tvárny. Má väčšiu tvrdosť a pevnosť ako oceľ. Je feromagnetický a len nad 10 000 ide do modifikácie, ktorá nemá schopnosť magnetizovať.

    Tenká vrstva oxidov mu dodáva žltkastý odtieň.

    Pri bežnej teplote a do 417 °C je kryštálová mriežka kobaltu šesťuholníková tesne uzavretá (s periódami a = 2,5017E, c = 4,614E), nad touto teplotou je kobaltová mriežka kubická plošne centrovaná (a = 3,5370E ). Atómový polomer 1,25E, iónové polomery Co 2+ 0,78E a Co 3+ 0,64E. Hustota 8,9 g/cm3 (pri 20 °C); tp 1493 °C, tp 3100 °C. Tepelná kapacita 0,44 kJ/(kg K), alebo 0,1056 cal/(g °C); tepelná vodivosť 69,08 W / (m K), alebo 165 cal / (cm sec ° C) pri 0-100 ° C. Elektrický odpor 5,68 10 -8 ohm m, alebo 5,68 10 -6 ohm cm (pri 0 °C). Kobalt je feromagnetický a zachováva si feromagnetizmus od nízkych teplôt až po Curieov bod, H = 1121 °C. Mechanické vlastnosti kobaltu závisia od spôsobu mechanického a tepelného spracovania. Pevnosť v ťahu 500 MN / m 2 (alebo 50 kgf / mm 2) pre kovaný a žíhaný kobalt; 242-260 MN/m 2 pre odliatok; 700 MN/m 2 pre drôt. Tvrdosť podľa Brinella 2,8 Gn / m 2 (alebo 280 kgf / mm 2) pre mechanicky spevnený kov, 3,0 Gn / m 2 pre nanesený elektrolýzou; 1,2-1,3 Gn/m2 pre žíhané.

    Chemické vlastnosti kobaltu

    Konfigurácia vonkajších elektrónových obalov atómu kobaltu je 3d 7 4s 2 . V zlúčeninách má kobalt premenlivú mocnosť. V jednoduchých zlúčeninách je najstabilnejší Co(II), v komplexných zlúčeninách Co(III). Pre Co(I) a Co(IV) sa získalo len niekoľko komplexných zlúčenín. Pri bežných teplotách je kompaktný kobalt odolný voči vode a vzduchu. Jemne rozdrvený kobalt, získaný redukciou jeho oxidu vodíkom pri 250 °C (pyroforický kobalt), sa na vzduchu samovoľne vznieti a zmení sa na CoO. Kompaktný kobalt začína oxidovať na vzduchu nad 300 °C; pri červenom teple rozkladá vodnú paru: Co + H20 \u003d CoO + H2. Kobalt sa pri zahrievaní ľahko spája s halogénmi a vytvára halogenidy COX 2. Pri zahrievaní kobalt interaguje s S, Se, P, As, Sb, C, Si, B a zloženie výsledných zlúčenín niekedy nespĺňa vyššie uvedené valenčné stavy (napríklad Co 2 P, Co 2 As, CoSb 2, Co3C, CoSi3). V zriedenej kyseline chlorovodíkovej a sírovej sa kobalt pomaly rozpúšťa s uvoľňovaním vodíka a vytváraním chloridu CoCl2 a síranu CoS04. Zriedená kyselina dusičná rozpúšťa kobalt za uvoľňovania oxidov dusíka a tvorby dusičnanov Co(NO 3) 2 . Koncentrovaná HNO 3 pasivuje kobalt. Tieto soli Co(II) sú vysoko rozpustné vo vode [pri 25 °C rozpustí 100 g vody 52,4 g CoCl2, 39,3 g CoS04, 136,4 g Co(N03)2]. Žieravými zásadami sa z roztokov solí Co 2+ vyzráža modrý hydroxid Co (OH) 2, ktorý oxidáciou vzdušným kyslíkom na Co (OH) 3 postupne hnedne. Zahrievanie v kyslíku na 400-500 °C premieňa CoO na čierny oxid-oxid Co 3 O 4 alebo CoO · Co 2 O 3 - zlúčeninu spinelového typu. Zlúčenina rovnakého typu CoAl 2 O 4 alebo CoO Al 2 O 3 modrá (thenar blue, objavená v roku 1804 L. J. Tenarom) sa získa kalcináciou zmesi CoO a Al 2 O 3 pri teplote asi 1000 °C.

    Z jednoduchých zlúčenín Co(III) je známych len niekoľko. Pôsobením fluóru na prášok Co alebo CoCl2 pri 300 - 400 ° C vzniká hnedý fluorid CoF 3. Komplexné zlúčeniny Co (III) sú veľmi stabilné a ľahko sa získavajú. Napríklad KN02 zráža žltý ťažko rozpustný hexanitrokobaltitan draselný (III) K3 z roztokov solí Co (II) obsahujúcich CH3COOH. Kobaltamíny (predtým názov kobaltiakov) sú veľmi početné - komplexné zlúčeniny Co (III) obsahujúce amoniak alebo niektoré organické amíny.

    Voda a vzduch pri bežných teplotách nemajú na kompaktný kobalt žiadny vplyv, ale v jemne rozomletom stave má samozápalné vlastnosti. V zriedených kyselinách, ako je chlorovodíková alebo sírová, sa kobalt rozpúšťa oveľa ťažšie, čomu zodpovedá jeho poloha v elektrochemickom rade napätí napravo od železa (jeho normálny potenciál je -0,28 V). Zriedená kyselina dusičná kobalt ľahko rozpúšťa, pričom sa pasivuje pôsobením koncentrovanej HNO3. Tvorí zlúčeniny najčastejšie v oxidačnom stupni +2, menej často v oxidačnom stupni +3 a veľmi zriedkavo v oxidačnom stupni +1, +4 a +5.

    Pri zahrievaní na vzduchu Co oxiduje a pri bielom teple horí na Co 3 O 4 . Pri zahrievaní sa kobalt spája s mnohými ďalšími látkami a jeho reakcia s S, P, As, Sb, Sn a Zn je často sprevádzaná vznietením. Keď sa spája s kremíkom, Co tvorí rôzne zlúčeniny. Pri vysokých teplotách sa spája aj s bórom, ale nereaguje s dusíkom. Kobalt ľahko tvorí zlúčeniny s halogénmi. So železom a niklom, ako aj s chrómom a mangánom tvorí tuhé roztoky v akomkoľvek pomere. Vo vzťahu k uhlíku sa kobalt správa rovnako ako železo; pri ochladzovaní uhlíkatých tavenín sa však karbid Co 3 C nikdy neuvoľní (hoci podľa Ruffa je jeho existencia v tavenine pravdepodobná); ak obsah uhlíka prekročí hranice existencie tuhého roztoku, prebytočný uhlík sa vždy vyzráža ako grafit. Pôsobením CH4 alebo CO na jemne rozptýlený kovový kobalt pri nízkom ohreve (pod 225°C) podľa Bara vzniká zlúčenina Co2C, ktorá sa pri vyšších teplotách rozkladá. Katalytický rozklad CH 4 a CO pôsobením kobaltu nastáva až pri takých teplotách, kedy sa karbid stáva nestabilným

    Co + 2HCl (razb.) + t \u003d CoCl2 + H2

    Co + H2S04 (razb.) + t \u003d CoSO4 + H2

    3Co + 8HNO4 (razb.) + t \u003d 3Co (NO 3) 2 + 2NO + 4H20

    4Co + 4NaOH + 302 + t= 4NaCo02 + 2H20

    2Co + 02 + t = 2CoO

    Potvrdenie

    Kobalt je pomerne vzácny kov a ložiská naň bohaté sú dnes už prakticky vyčerpané. Preto sa suroviny s obsahom kobaltu (často sú to niklové rudy obsahujúce kobalt ako prímes) najskôr obohatia a získa sa z nich koncentrát.

    Táto zliatina sa potom vylúhuje kyselinou sírovou. Niekedy sa na extrakciu kobaltu vykonáva lúhovanie pôvodnej rudy „haldy“ kyselinou sírovou (rozdrvená ruda sa ukladá do vysokých háld na špeciálne betónové plošiny a tieto haldy sa zhora zalievajú lúhovacím roztokom).

    Extrakcia sa čoraz viac využíva na čistenie kobaltu od sprievodných nečistôt.

    Najťažšou úlohou pri čistení kobaltu od nečistôt je oddelenie kobaltu od niklu, ktorý je mu chemickými vlastnosťami najbližší.

    2CoCl2 + NaClO + 4NaOH + H20 \u003d 2Co (OH) 3v + 5NaCl

    Čierna zrazenina Co(OH)3 sa kalcinuje, aby sa odstránila voda, a výsledný oxid Co304 sa redukuje vodíkom alebo uhlíkom. Kovový kobalt obsahujúci až 2-3% nečistôt (nikel, železo, meď) je možné čistiť elektrolýzou.

    Tvorba zlúčenín kobaltu

    · Pri zahrievaní kobalt reaguje s halogénmi a zlúčeniny kobaltu (III) vznikajú iba s fluórom. 2Co + 3F2 > CoF3, ale Co + Cl2 > CoCl2

    · So sírou tvorí kobalt 2 rôzne modifikácie CoS. Strieborno-šedá b-forma (keď sú prášky roztavené) a čierna b-forma (precipituje z roztokov).

    Keď sa CoS zahrieva v atmosfére sírovodíka, získa sa komplexný sulfid Co9S8

    · S ďalšími oxidačnými prvkami ako uhlík, fosfor, dusík, selén, kremík, bór. kobalt tiež tvorí komplexné zlúčeniny, čo sú zmesi, v ktorých je prítomný kobalt s oxidačnými stavmi 1, 2, 3.

    Kobalt je schopný rozpúšťať vodík bez tvorby chemických zlúčenín. Dva stechiometrické hydridy kobaltu CoH2 a CoH boli syntetizované nepriamo.

    · Roztoky kobaltových solí CoSO 4, CoCl 2, Co (NO 3) 2 dávajú vode svetloružovú farbu. Roztoky kobaltových solí v alkoholoch sú tmavomodré. Mnohé soli kobaltu sú nerozpustné.

    · Kobalt vytvára zložité zlúčeniny. Najčastejšie na báze amoniaku.

    Najstabilnejšie komplexy sú žlté luteosoli 3+.

    DEFINÍCIA

    kobalt- chemický prvok nachádzajúci sa vo štvrtej perióde v skupine VIIIB periodickej tabuľky D.I. Mendelejev.

    Poradové číslo je 27. Štruktúra atómu je znázornená na obr. 1. Kov rodiny d.

    Ryža. 1. Schéma štruktúry atómu kobaltu.

    Za normálnych podmienok je kobalt biela látka so žltkastým odtieňom, leskne sa. Schopný existovať vo forme niekoľkých modifikácií, z ktorých každá je stabilná v určitom teplotnom rozsahu. Do 430 o C je stabilný α-kobalt so šesťuholníkovou zhustenou mriežkou, nad 430 o C - β-kobalt s plošne centrovanou kubickou mriežkou.

    Molárna hmotnosť kobaltu je 58,9332 g/mol. Táto hodnota udáva pomer hmotnosti látky (m) k počtu mólov danej látky (n), označuje sa M a možno ju vypočítať podľa vzorca:

    Inými slovami, molárna hmotnosť látky je hmotnosť 1 mol danej látky, vyjadrená v g/mol alebo kkmol.

    Kobalt nemôže existovať vo forme plynu, iba vo forme pevnej látky, preto na nájdenie hodnoty jeho molárnej hmotnosti nemôžete použiť hodnotu molárneho objemu alebo vykonať výpočty pomocou Mendeleev-Clapeyronovho vzorca.

    Príklady riešenia problémov

    PRÍKLAD 1

    Cvičenie Kobalt s hmotnosťou 2,95 g sa rozpustil v kyseline chlorovodíkovej a vytvorila sa kobaltová (II) soľ, cez výsledný roztok sa nechal prejsť sírovodík. Určte hmotnosť vytvorenej zrazeniny.
    Riešenie Napíšme reakčné rovnice, ktoré sú uvedené v podmienke úlohy:

    Co + 2HCl zriedený = CoCl2 + H2 (1);

    CoCl2 + H2S = CoS↓ + 2HCl (2).

    Nájdite množstvo kobaltovej látky, ktorá reagovala (molárna hmotnosť - 59 g / mol):

    n(Co) = m(Co)/M(Co);

    n(Co) = 2,95/59 = 0,044 mol.

    Podľa rovnice (1) n (Co): n (CoCl 2) \u003d 1: 1, teda n (Co) \u003d n (CoCl2) \u003d 0,044 mol. Potom bude počet mólov sulfidu kobaltnatého (precipitátu) tiež rovný 0,044 mólu, pretože n (CoCl 2): ​​n (CoS) = 1:1. Hmotnosť sulfidu kobaltnatého (II) je (molárna hmotnosť - 91 g / mol):

    m(CoS)=n(CoS)xM(CoS);

    m (CoS) = 0,044 x 91 = 4,004 g.
    Odpoveď Hmotnosť sulfidu kobaltnatého (II) je 4,004 g

    PRÍKLAD 2

    Cvičenie Štandardný elektródový potenciál niklu je väčší ako potenciál kobaltu (E0Co2+ / Co0 \u003d -0,27 V, E0Ni2+ / Ni0 \u003d -0,25 V). Zmení sa tento pomer, ak zmeriame potenciál niklu v roztoku jeho iónov s koncentráciou 0,001 mol / dm 3 a potenciál kobaltu - v roztoku s koncentráciou 0,1 mol / dm 3?
    Riešenie Stanovme elektródové potenciály kobaltu a niklu za daných podmienok pomocou Nernstovej rovnice:

    E'Ni2+ / Nio \u003d Eo Ni2+ / Nio - 0,059 / n x lg (a Ni2+ / a Nio);

    E' Ni2+ / Nio \u003d -0,25 + (0,059 / 2) x lg10-3;

    E ’ Ni 2+ / Ni 0 \u003d -0,339 V.

    E' Co2+/Coo\u003dEoCo2+/Coo - 0,059 / n x lg (a Co2+ / a Coo);

    E'Co2+/Coo \u003d -0,27 + (0,059 / 2) x lg10-1;

    E 'Co 2+ /Co 0 \u003d -0,307 V.
    Odpoveď Za daných podmienok je potenciál kobaltu väčší ako potenciál niklu

    Bežný človek, ktorý nie je spojený s chémiou a medicínou, má spravidla hmlistú predstavu o význame kobaltu pre jeho život a zdravie. Ďalším dôvodom, prečo je pre nás ťažké vysvetliť, čo je kobalt, je jeho slabé rozšírenie v prírode. Len 0,004% - to je jeho obsah v zemskej kôre. Kov a jeho zlúčeniny sa však aktívne používajú v metalurgii, poľnohospodárstve a medicíne. V našom článku rozšírime naše chápanie úlohy kobaltu v priemysle, ako aj o jeho funkciách v ľudskom tele.

    Miesto prvku v periodickom systéme

    Aké miesto zaujíma kobalt v periodickej tabuľke? Vlastnosti chemických prvkov, vrátane kovu, ktorý uvažujeme, závisia od ich pozície v tabuľke D. I. Mendelejeva. Nachádza sa v skupine VIII b (v skrátenej forme tabuľky - v železnej triáde skupiny VIII). Rovnako ako železo a nikel, v jeho atóme na poslednej energetickej úrovni sú dva elektróny, čo naznačuje, že kov patrí k d-prvkom a určuje jeho hlavné charakteristiky. Kov má dve valencie - II a III. Vyznačuje sa tiež fenoménom alotropie, kovové modifikácie môžu mať kubickú alebo šesťuholníkovú štruktúru.

    Čo je kobalt?

    Aké sú fyzikálne vlastnosti prvku? Vo vzhľade má vysokú tvrdosť a magnetické vlastnosti. Strieborný lesk, tvárnosť a tepelná stabilita sú niektoré z fyzikálnych vlastností prvku, ktoré sú vlastné aj jeho ďalším dvom susedom v periodickom systéme – niklu a železu. Pri bežných teplotách na kobalt nepôsobí ani kyslík, ani voda. Jeho zlúčeniny, ako je smalt, sú známe už od staroveku ako látky používané na získavanie modrých vitráží a farebných keramických výrobkov.

    Kobalt je typický kov, ktorý má podobné chemické vlastnosti ako železo. Aké sú vlastnosti jeho oxidov, zásad a solí?

    Zlúčeniny dvojmocného a trojmocného kobaltu

    Schopnosť vytvárať komplexné soli je hlavným rozlišovacím znakom atómov Co (III). nestabilné, koordinačné číslo kobaltu v nich je vždy rovné šesť. Majú vysokú oxidačnú silu. Stredné soli, napríklad CoCL 3 alebo Co 2 (SO 4) 3, sa ľahko premenia na soli, v ktorých je kobalt už dvojmocným kovom. Jeho bezvodé zlúčeniny sú modrej farby a kryštalické hydráty a roztoky sú ružové. Na rozdiel od iných zásad hydroxid trojmocný kobalt pri interakcii s kyselinou chlorovodíkovou nevytvára soľ a vodu, ale uvoľňuje z nej voľný chlór. Báza dvojmocného kovu vo forme modrej zrazeniny sa získa priamou reakciou zodpovedajúcej soli s alkáliou. Uveďme popis vlastností kobaltu, ktorý je súčasťou tuhých roztokov kovov v sebe navzájom - zliatin.

    Dodáva materiálu výnimočné technické parametre odolnosti voči vysokým teplotám, tvrdosti, odolnosti proti oderu a korózii. Zliatiny obsahujúce kobalt sa používajú v obrannom priemysle, raketovej vede a v chémii s uzavretou slučkou. Pri výrobe nástrojových ocelí, materiálov s magnetickými vlastnosťami, sa kobalt používa aj ako legujúca prísada. Charakteristiky vlastností takýchto zliatin železa sú veľmi odlišné od bežných nehrdzavejúcich ocelí obsahujúcich iba chróm alebo nikel.

    Použitie kobaltu v technológii

    Asi tretina všetkého kovu vyrobeného na svete ide na výrobu cermetov – umelých kompozitných materiálov. Ako pevný základ v nich slúži karbid volfrámu a kobalt pôsobí ako väzobná a fixačná zložka. Je tiež strategickou surovinou na výrobu motorových turbín v leteckom priemysle.

    Vo svojej čistej forme sa kov prakticky nepoužíva, ale použitie kobaltu v zmesi s inými prvkami (železo, meď, volfrám a chróm) je rozšírené v rôznych priemyselných odvetviach. Stelitová zliatina s obsahom až 60% kobaltu sa vyznačuje zvýšenou tepelnou odolnosťou a tvrdosťou, je nepostrádateľným materiálom na výrobu fréz a vrtákov pri výrobe nástrojov. Ako volfrám a molybdén zlepšujú jeho vlastnosti. Zliatina Vitalium, ktorá má vysokú odolnosť proti plastickej deformácii, obsahuje aj kobalt. pripojenie je nasledovné: žiaruvzdorné a kyselinovzdorné, používané pri výrobe chemických zariadení: syntézne kolóny, destilačné prístroje. Úloha zliatin v boji proti rôznym druhom korózie je veľká, napríklad časti a mechanizmy vyrobené zo stelitu odolávajú deštrukcii pri oscilačných a trecích pohyboch mechanických povrchov v spaľovacích motoroch.

    Spôsoby získavania kobaltu

    Rôzne odvetvia hospodárstva vyžadujú používanie materiálov obsahujúcich kobalt. To prispieva k zvýšeniu ťažby rúd a minerálov, a to: kobaltového korenia a lesku. Zloženie týchto hornín zahŕňa aj arzén, ktorý si vynucuje použitie zvýšených bezpečnostných opatrení v procesoch tavenia kovov. Hlavnou metódou na získanie kobaltu je pyrometalurgia a používa sa aj spôsob úpravy rudy síranovou kyselinou. Najsľubnejšie sú ložiská silikátovo-oxidových rúd, pyritu a pentlanditu v Číne, Rusku (na polostrove Kola, v republike Tuva a na území Krasnojarsk), ako aj v Kanade.

    Využitie kovu v poľnohospodárstve a medicíne

    Určité dôležité vlastnosti, ktoré stopový prvok kobalt má, prispievajú k jeho využitiu napríklad v rastlinnej výrobe na zvýšenie vegetatívnej hmoty rastlín. V lucerne, lupine, ďateline a iných cenných kŕmnych trávach z čeľade bôbovitých je zaradený do enzymatických reakcií fixácie dusíka, ku ktorým dochádza pomocou nodulových baktérií. Nedostatok mikroelementu sa prejavuje takými príznakmi, ako je zmena farby listových čepelí a ich strata schopnosti fotosyntézy, spomalenie rastových procesov a narušenie celého vývojového cyklu rastlín. Nadmerný obsah kobaltu je možný v dôsledku porušenia noriem pre zavádzanie mikrohnojív. Keďže jeho zlúčeniny sú vysoko rozpustné vo vode, okamžite sa dostávajú do xylemu a cez vodivé prvky (cievne vláknité zväzky) vstupujú do mezofylu listov, čo spôsobuje ich odfarbenie a vädnutie. Obilniny sú najcitlivejšie na prebytok mikroelementu: ovos, jačmeň, ryža.

    Biochémia o úlohe zlúčenín kobaltu

    Odvetvie biológie, ktoré študuje živú hmotu na molekulárnej a bunkovej úrovni, stanovilo dôležitú funkciu tohto chemického prvku. Je súčasťou nebielkovinovej časti biologicky aktívnych látok – enzýmov a hormónov. Napríklad kobalt v ľudskom tele sa nachádza v molekulách tyroxínu, ktoré produkuje štítna žľaza a riadi metabolické procesy. Ďalším životne dôležitým hormónom, ktorý reguluje hladinu glukózy v krvi, je inzulín. Vylučujú ho β-bunky Langerhansových ostrovčekov pankreasu a obsahuje aj zlúčeniny kobaltu. Nedostatočný príjem prvku do ľudských buniek a orgánov sa pozoruje pri prechode zo zmiešanej výživy na vegetariánstvo, s helmintickými inváziami a chorobami tráviaceho systému. Ako vidíte, kobalt je stopový prvok, ktorý vážne ovplyvňuje úroveň homeostázy v ľudskom tele.

    Hodnota chemického prvku v metabolizme

    Hematopoéza, uskutočňovaná červenou kostnou dreňou, prebieha za účasti látok obsahujúcich kobalt - aktivátorov zodpovedajúcich enzýmov. Jeden z hlavných vitamínov B - kyanokobolamín (B 12), podieľajúci sa na tvorbe červených krviniek v krvotvorných orgánoch, chráni telo pred anémiou. Správna a vyvážená výživa, obsahujúca pečeň, hovädzie mäso, morské plody, sušené marhule, cvikla, zabezpečí potrebnú hladinu kobaltu v ľudskom tele (asi 40 mg denne) a ochráni ho pred chorobami imunitného, ​​kardiovaskulárneho a endokrinného systému.

    Ionizačná energia
    (prvý elektrón) Termodynamické vlastnosti jednoduchej látky Hustota (v n.a.) Teplota topenia Teplota varu Oud. teplo fúzie

    15,48 kJ/mol

    Oud. teplo vyparovania

    389,1 kJ/mol

    Molárna tepelná kapacita Kryštálová mriežka jednoduchej látky Mriežková štruktúra

    šesťuholníkový

    Parametre mriežky Postoj c/a Debyeho teplota Iné vlastnosti Tepelná vodivosť

    (300 K) 100 W/(m K)


    Príbeh

    Zlúčeniny kobaltu sú človeku známe už od staroveku, modré kobaltové sklá, emaily, farby sa nachádzajú v hrobkách starovekého Egypta. Takže v hrobke Tutanchamona sa našlo veľa úlomkov modrého kobaltového skla, nie je známe, či príprava pohárov a farieb bola vedomá alebo náhodná. Prvá príprava modrých farbív sa datuje do roku 1800.

    pôvod mena

    Z toho pochádza názov chemického prvku kobalt. Kobold- sušienok, trpaslík. Pražením minerálov kobaltu obsahujúcich arzén sa uvoľňuje prchavý, jedovatý oxid arzén. Ruda obsahujúca tieto minerály dostala od baníkov meno horského ducha Kobold. Starí Nóri pripisovali otravu hút pri pretavovaní striebra úskokom tohto zlého ducha. V tomto je pôvod názvu kobalt podobný ako pôvod názvu nikel.

    Byť v prírode

    Hmotnostný podiel kobaltu v zemskej kôre je 4,10 −3 %. Kobalt je zložkou minerálov: karolit CuCo 2 S 4, linneit Co 3 S 4, kobaltit CoAsS, sférokobaltit CoCO 3, smaltín CoAs 2, skutterudit (Co, Ni)As 3 a iné. Celkovo je známych asi 30 minerálov obsahujúcich kobalt. Kobalt sprevádza železo, nikel, chróm, mangán a meď. Obsah v morskej vode je približne (1,7) 10 −10 %.

    Miesto narodenia

    Najväčším dodávateľom kobaltu je Konžská demokratická republika. Bohaté náleziská sú aj v Kanade, USA, Francúzsku, Zambii, Kazachstane, Rusku.

    Potvrdenie

    Kobalt sa získava hlavne z niklových rúd úpravou roztokmi kyseliny sírovej alebo amoniaku. Používajú sa aj pyrometalurgické techniky. Na oddelenie niklu s podobnými vlastnosťami sa používa chlór, chlorečnan kobaltnatý (Co (ClO 3) 2) sa vyzráža a zlúčeniny niklu zostávajú v roztoku.

    izotopy

    Kobalt má iba jeden stabilný izotop, 59Co (100% izotopové zastúpenie). Ďalších 22 rádioaktívnych izotopov kobaltu je známych.

    Fyzikálne vlastnosti

    Kobalt je tvrdý kov, ktorý existuje v dvoch modifikáciách. Pri teplotách od izbovej teploty do 427 °C je α-modifikácia stabilná. Pri teplotách od 427 °C do bodu topenia (1494 °C) je β-modifikácia kobaltu stabilná (kubická mriežka centrovaná na plochu). Kobalt je feromagnet, Curieov bod 1121 °C. Tenká vrstva oxidov mu dodáva žltkastý odtieň.

    Chemické vlastnosti

    oxidy

    • Na vzduchu kobalt oxiduje pri teplotách nad 300 °C.
    • Oxid kobaltu stabilný pri izbovej teplote je komplexný oxid Co304 so spinelovou štruktúrou, v ktorej kryštálovej štruktúre je jedna časť uzlov obsadená iónmi Co2+ a druhá iónmi Co3+; rozkladá sa za vzniku CoO pri teplotách nad 900 °C.
    • Pri vysokých teplotách je možné získať α-formu alebo β-formu oxidu CoO.
    • Všetky oxidy kobaltu sa redukujú vodíkom:
    \mathsf(Co_3O_4 + 4H_2 \rightarrow 3Co + 4H_2O)
    • Oxid kobaltnatý (III) možno získať kalcináciou zlúčenín kobaltu (II), napríklad:
    \mathsf(4Co(OH)_2 + O_2 \rightarrow 2Co_2O_3 + 4H_2O)

    Iné spojenia

    • Pri zahrievaní kobalt reaguje s halogénmi a zlúčeniny kobaltu (III) vznikajú iba s fluórom.
    \mathsf(2Co + 3F_2 \rightarrow 2CoF_3) \mathsf(Co + Cl_2 \rightarrow CoCl_2)
    • So sírou tvorí kobalt 2 rôzne modifikácie CoS. Strieborno-šedá α-forma (keď sú prášky tavené) a čierna β-forma (precipituje z roztokov).
    • Keď sa CoS zahrieva v atmosfére sírovodíka, získa sa komplexný sulfid Co9S8
    • S ďalšími oxidačnými prvkami ako uhlík, fosfor, dusík, selén, kremík, bór. Kobalt tiež tvorí komplexné zlúčeniny, čo sú zmesi, v ktorých je prítomný kobalt s oxidačnými stavmi 1, 2, 3.
    • Kobalt je schopný rozpúšťať vodík bez tvorby chemických zlúčenín. Dva stechiometrické hydridy kobaltu CoH2 a CoH boli syntetizované nepriamo.
    • Roztoky kobaltových solí CoSO 4, CoCl 2, Co (NO 3) 2 dávajú vode svetloružovú farbu. Roztoky kobaltových solí v alkoholoch sú tmavomodré. Mnohé soli kobaltu sú nerozpustné.
    • Kobalt tvorí komplexné zlúčeniny. V oxidačnom stave +2 tvorí kobalt labilné komplexy, zatiaľ čo v oxidačnom stave +3 sú veľmi inertné. V dôsledku toho je prakticky nemožné získať komplexné zlúčeniny kobaltu priamou výmenou ligandov, pretože takéto procesy sú extrémne pomalé. Najznámejšie aminokomplexy kobaltu.

    Najstabilnejšie komplexy sú žlté luteosoli (napr. 3+) a červené alebo ružové ružové soli (napr. 3+).

    • Kobalt tiež tvorí komplexy s CN-, NO2- a mnohými ďalšími ligandami. Komplexný anión hexanitrokobaltát 3- tvorí s katiónmi draslíka nerozpustnú zrazeninu, ktorá sa používa v kvalitatívnej analýze.

    Aplikácia

    • Legovanie ocele kobaltom zvyšuje jej tepelnú odolnosť, zlepšuje mechanické vlastnosti. Zo zliatin s použitím kobaltu sa vytvára nástroj na spracovanie: vrtáky, frézy atď.
    • Magnetické vlastnosti kobaltových zliatin sa využívajú v magnetických záznamových zariadeniach, ako aj v jadrách elektromotorov a transformátorov.
    • Na výrobu permanentných magnetov sa niekedy používa zliatina obsahujúca asi 50% kobaltu, ako aj vanád alebo chróm.
    • Kobalt sa používa ako katalyzátor chemických reakcií.
    • Kobaltát lítny sa používa ako vysokovýkonná kladná elektróda na výrobu lítiových batérií.
    • Silicid kobaltu je vynikajúci termoelektrický materiál, ktorý umožňuje výrobu termoelektrických generátorov s vysokou účinnosťou.
    • Rádioaktívny kobalt-60 (polčas rozpadu 5,271 roka) sa používa v detekcii defektov v gama žiarení a v medicíne.
    • 60 Co sa používa ako palivo v .

    Biologická úloha

    Kobalt je jedným zo stopových prvkov životne dôležitých pre telo. Je súčasťou vitamínu B 12 (kobalamín). Kobalt sa podieľa na hematopoéze, funkciách nervového systému a pečene, enzymatických reakciách. Ľudská potreba kobaltu je 0,007-0,015 mg denne. Ľudské telo obsahuje 0,2 mg kobaltu na každý kilogram ľudskej hmotnosti. Pri nedostatku kobaltu vzniká akobaltóza.

    Toxikológia

    Prebytok kobaltu je pre človeka škodlivý.

    V 60. rokoch používali kobaltové soli niektoré pivovarnícke spoločnosti na stabilizáciu peny. Tí, ktorí pravidelne pili viac ako štyri litre piva denne, mali vážne vedľajšie účinky na srdce a v niektorých prípadoch to viedlo k smrti. Známe prípady tzv. kobaltová kardiomyopatia spojená s konzumáciou piva sa vyskytla v rokoch 1964 až 1966 v Omahe (Nebraska), Quebecu (Kanada), Leuvene (Belgicko) a Minneapolise (Minnesota). Jeho používanie v pivovarníctve bolo odvtedy prerušené a v súčasnosti je nezákonné.

    MPC prach kobaltu v ovzduší je 0,5 mg/m³, v pitnej vode je prípustný obsah kobaltových solí 0,01 mg/l.

    Toxická dávka (LD50 pre potkany) - 50 mg.

    Zvlášť toxické sú výpary oktakarbonylu kobaltu Co 2 (CO) 8 .

    Náklady na kovový kobalt

    K 20. januáru 2013 sú náklady na kobalt na svetovom trhu podľa údajov približne 26 USD/kg.

    Napíšte recenziu na článok "Kobalt"

    Poznámky

    Odkazy

    Súvisiace materiály:
    mapa stránok