Кобальт

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Кобальт (Co)
Атомний номер	27
Зовнішній вигляд простої речовини	твердий, в'язкий, блискучий голубувато-сірий метал
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса)	58.9332 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома	125 пм
Енергія йонізації (перший електрон)	758.1(7.86) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація	[Ar] 3d7 4s2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус	116 пм
Радіус йона	(+3e) 63 (+2e)72 пм
Електронегативність (за Полінгом)	1.88
Електродний потенціал	0
Ступені окиснення	3, 2, 0, -1
Термодинамічні властивості
Густина	8.9 г/см³
Питома теплоємність	0.456 Дж/(K моль)
Теплопровідність	100 Вт/(м К)
Температура плавлення	1768 K
Теплота плавлення	15.48 кДж/моль
Температура кипіння	3143 K
Теплота випаровування	389.1 кДж/моль
Молярний об'єм	6.7 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки	гексагональна
Період ґратки	2.510 Å
Відношення c/a	n/a
Температура Дебая	385.00 K
Періодична система елементів H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Зміст 1 Загальна характеристика 2 Історія 3 Властивості 4 Розповсюдження 5 Отримання кобальту 6 Застосування кобальту 7 Див. також 8 Література

[ред.] Загальна характеристика

Кобальт (лат. Cobaltum), (рос. кобальт, англ. cobalt, нім. Kobalt n) - Co, хімічний елемент VIII групи періодичної системи, атомний номер 27, атомна маса 58,9332. Важкий метал сріблястого кольору з рожевим відтінком. Хімічно стійкий. Густина 8,900. t_пл =1494 ^оС; t_кип = 2960 ^оС. Компактний К. стійкий на повітрі, при т-рі вище за 300 ^оС покривається плівкою СоО; тонкодисперсний К. пірофорний; феромагнітний; реаґує з разбавл. к-тами (крім HF); при кімнатній т-рі взаємодіє з галогенами (крім F₂). Утворює безперервні ряди твердих розчинів з Fe, Ir, Mn, Ni, Pd, Pt, Rh, обмежені тверді р-ни з Au, Cr, Os, Re, інтерметалічні сполуки з багатьма металами. Пил К. токсичний. ГДК 0,5 мг/м³. Вміст К. в земній корі 0,0018%. Відомо бл. 50 мінералів К., з них половина - сірчисті, арсенові і т.п. подібні сполуки (кароліт CuCo₂S₄, лінеїт Co₃S₄, кобальтит CoAsS, сафлорит (Со, Fe)As₂;, скуттерудит CoAs₃, шмальтин (Со, Ni) As₃ і інш.); рудні мінерали-носії - пірит, піротин, пентландит, халькопірит, арсенопірит. Геохімічно найбільш схожий з Fe і Ni, типовий елемент ультраосновних, частково основних і халькогенних рудних асоціацій, пов'язаних з глибинними джерелами, в яких асоціюються Fe, Ni, Cu, Ag, U, а та-кож деяких осадово-метаморфіч. утворень (Fe, Mn, Ni і інш.). Со в мікрокількостях виявлено в мор. воді, мінеральних джерелах, ґрунті, живих організмах. Застосовують при виробництві спеціальних сталей та сплавів. Радіоактивний ізотоп ⁶⁰Со - як джерело гамма-випромінювання у техніці.

[ред.] Історія

Отриманий в 1735 р швед. хіміком Г. Брандтом.

Назва металу виникла від німецького Kobold — домовик, гном. Сполуки кобальту були відомі і застосовувалися в глибокій старовині. Зберігся єгипетський скляний глек, що відноситься до XV в. до н.е., забарвлений солями кобальту, а також блакитні скловидні цеглини, що містять кобальт. У древній Ассирії, а також в Вавілоні з кобальту виготовляли лазурит - блакитну фарбу, якою обливали керамічні вироби. Ймовірно, початковим матеріалом для отримання кобальтових сполук служив тоді цафер (Zaffer) - сапфір, що містить бісмут і кобальт; звідки, мабуть, і виникли назви фарб - сафлор, шафран і інші.

[ред.] Властивості

У залежності від способу отримання кобальт може являти собою блискучий сріблясто-білий метал з червонуватим відтінком, багато в чому схожий на залізо, або чорно-синій порошок, або ж сіру губчасту і крихку масу. Його щільність становить 8,9 г/см³, температура плавлення - 1494 °С, він має феромагнітні властивості (точка Кюрі 1121 °С). При звичайній температурі на повітрі хімічно стійкий.

Хімічно стійкий. Густина 8,900. t_пл =1494 ^оС; t_кип = 2960 ^оС. Компактний К. стійкий на повітрі, при т-рі вище за 300 ^оС покривається плівкою СоО; тонкодисперсний К. пірофорний; феромагнітний; реаґує з разбавл. к-тами (крім HF); при кімнатній т-рі взаємодіє з галогенами (крім F₂). Утворює безперервні ряди твердих розчинів з Fe, Ir, Mn, Ni, Pd, Pt, Rh, обмежені тверді р-ни з Au, Cr, Os, Re, інтерметалічні сполуки з багатьма металами. Пил К. токсичний. ГДК 0,5 мг/м³.

[ред.] Розповсюдження

Вміст К. в земній корі 0,0018%. Відомо бл. 50 мінералів К., з них половина - сірчисті, арсенові і т.п. подібні сполуки (кароліт CuCo₂S₄, лінеїт Co₃S₄, кобальтит CoAsS, сафлорит (Со, Fe)As₂;, скуттерудит CoAs₃, шмальтин (Со, Ni) As₃ і інш.); рудні мінерали-носії - пірит, піротин, пентландит, халькопірит, арсенопірит. Геохімічно найбільш схожий з Fe і Ni, типовий елемент ультраосновних, частково основних і халькогенних рудних асоціацій, пов'язаних з глибинними джерелами, в яких асоціюються Fe, Ni, Cu, Ag, U, а та-кож деяких осадово-метаморфіч. утворень (Fe, Mn, Ni і інш.). Со в мікрокількостях виявлено в мор. воді, мінеральних джерелах, ґрунті, живих організмах.

[ред.] Отримання кобальту

Сировиною для отримання кобальту служать кобальтові руди. До складу руд входять такі мінерали, як кобальтит («кобальтовий блиск» - білі, рожеві зернисті агрегати, кристали, CoAsS, ), так звані «кобальтові квіти» (мінерали малинового кольору твердістю 1,5 - 2,5 і густиною 3,1 підкласу арсенатів - Co₃[AsO₄]₂·8H₂O,, крайній член ізоморфного ряду еритрин - анабергіт, Ni₃[AsO₄]₂·8H₂O, що є продуктом вивітрювання кобальтиту і арсенідів кобальту і нікелю), а також лінеїт, скутерудит, шмальтинхлоантит, пентландит. Як сировина для отримання кобальту може служити пірит (сірчаний колчедан, залізний колчедан)

Серед металів підгрупи заліза кобальт найбільш рідкісний; вміст його в земній корі не перевищує тисячної частки відсотка. Загальні світові запаси оцінюють в 6 млн. т, причому велика їх частина зосереджена в зарубіжних країнах: Заїрі, Марокко, Замбії, Австралії, Канаді, Індонезії і на Кубі. У Росії найбільшим родовищем кобальтових руд є Норільськоє, а з республік колишнього СРСР значними запасами також володіє Азербайджан (Дашкесанське родовище). Кобальт в основному добувають із мідних або нікелевих руд. Точний метод одержання залежить від складу руди. Спочатку частину наявного сульфіду міді випалюють і з оксидом кремнію переводять в шлак. Дальше обробляють і прожарюють з карбонатом і натратом натрію для видалення ще наявної сірки. Після цього залишаються оксиди які обробляють соляною або сірчаною кислотою, при чому Fe, Co, Ni переходять в розчин, який в свою чергу обробляють гіпохлоридом кальцію з випаданням в осад гідрохлориду кобальту. Осад рожарюють з утворенням Co₃O₄, який відновлюють коксом або алюмінієм:

Світове виробництво кобальту на початку ХХІ ст. становить понад 39 тис. т.

[ред.] Застосування кобальту

У чистому вигляді кобальт не застосовують, але він є найважливішим компонентом сплавів і спеціальними сталей. Це передусім магнітотверді ( магнітожорсткі ) матеріали - сполуки рідкоземельних елементів ( головним чином самарію та ербію ) з кобальтом. Також кобальт входить до складу жароміцних, затвердих корозіостійких сплавів. Сталі для виготовлення ріжучих інструментів часто містять кобальт. У ряді випадків цей метал використовують як гальванічні покриття, оскільки такі покриття є стійкішими до впливу слабих кислот, ніж хромові або нікелеві. З цієї ж причини тонким шаром кобальту іноді покривають столові ножі для захисту від впливу агресивних середовищ.

Хлорид кобальту додає скломасі синє забарвлення, тому він застосовується для виробництва синього та блакитного декоративного скла.

Оксиди кобальту знайшли своє застосування при виготовленні так званих стразів. Стразами (Strass, на ім'я винахідника, скловара і ювеліра кінця 18 ст. Ж. Страса), називають штучні камені, що виготовляються з кришталю з домішкою оксидів важких металів, за блиском й грою вони схожі на коштовні камені; підробка під коштовний камінь. Найбільшу популярність отримали стрази з безбарвного скла - під «діаманти». «Смарагди» створюються під час плавлення при добавлянні окислу хрому, «топази» - окислу заліза, «аметисти» - окислу кобальту.

[ред.] Див. також

• кобальтові руди
• Ресурси і запаси кобальту

[ред.] Література

• Мала гірнича енциклопедія: В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: «Донбас», 2004. ISBN 966-7804-14-3