|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Кобальт | (далее К)(лат. Cobaltum), Со, элемент первой триады группы периодической системы номер 27, масса 58,9332; тяжелый металл цвета с розоватым отливом. В природе элемент представлен одним устойчивым изотопом 59Со; из полученных искусственно радиоактивных изотопов важнейший 60Со.
Историческая справка. Окись К применялась в Древнем Египте, Вавилоне, Китае для окрашивания стекол и эмалей в синий цвет. Для той же цели в 16 в. в Западной Европе стали пользоваться цафрой, или сафлором, — серой землистой массой, которая получалась при обжиге некоторых руд, носивших название "кобольд". Эти руды выделяли при обжиге обильный ядовитый дым, а из продукта их обжига выплавить металл не удавалось. Средневековые рудокопы и металлурги считали это проделками мифических существ — кобольдов (от нем. Kobold — домовой, гном). В 1735 шведский химик Г. Брандт, нагревая в горне с дутьем смесь цафры с углем и флюсом, получил металл, который назвал "корольком кобольда". Вскоре это название было изменено на "кобольт", а затем на "кобальт".
Распространение в природе. Содержание К в литосфере 1,8·10-3% по массе. В земной коре он мигрирует в магмах, горячих и холодных водах. При магматической дифференциации К накапливается главным образом в верхней мантии: его среднее содержание в ультраосновных породах 2·10-2%. С магматическими процессами связано образование так называемых ликвационных месторождений руд. Концентрируясь из горячих подземных вод, К образует гидротермальные месторождения; в них Со связан с , , , . Известно около 30 минералов К (см. Кобальтовые руды).
В биосфере К преимущественно рассеивается, однако на участках, где есть растения — концентраторы К образуются месторождения. В верхней части земной коры наблюдается резкая дифференциация К — в глинах и сланцах в среднем содержится 2·10-3% К в песчаниках 3·10-5, в известняках 1·10-5. Наиболее бедны К песчаные почвы лесных районов. В поверхностных водах К мало, в Мировом океане его лишь 5·10-8%. Будучи слабым водным мигрантом, К легко переходит в осадки, адсорбируясь гидроокисями глинами и др. высокодисперсными минералами.
Физические и свойства. При обычной температуре и до 417°С решетка К гексагональная плотноупакованная (с периодами а = 2,5017  , с = 4,614  ), выше этой температуры решетка К кубическая гранецентрированная (а = 3,5370  ). радиус 1,25  , ионные радиусы 2+0,78  и 3+0,64  . Плотность 8,9 г/см3 (при 20°С): tnл 1493° Со, tкип 3100°С. Теплоемкость 0,44 кдж/(кг·К), или 0,1056 кал/(г·°С); теплопроводность 69,08 вт/(м·К), или 165 кал/(см·сек·°С) при 0—100 °С. Удельное электросопротивление 5,68·10-8 ом·м, или 5,68·10-6 ом·см (при 0°С). К ферромагнитен, причем сохраняет ферромагнетизм от низких температур до точки Q= 1121 °С (см. Ферромагнетизм). Механические свойства К зависят от способа механической и термической обработки. Предел прочности при растяжении 500 Мн/м2 (или 50 кгс/мм2) для кованого и отожженного К 242— 260 Мн/м2 для литого; 700 Мн/м2 для проволоки. Твердость по Бринеллю 2,8 Гн/м2 (или 280 кгс/мм2) для наклепанного металла, 3,0 Гн/м2 для осажденного электролизом; 1,2—1,3 Гн/м2 для отожженного.
Конфигурация внешних электронных оболочек К 3d74s2. В соединениях К проявляет переменную валентность. В простых соединениях наиболее устойчив Со (), в комплексных — Со (). Для Со () и () получены только немногочисленные комплексные соединения. При обыкновенной температуре компактный К стоек против действия воды и воздуха. Мелко раздробленный К полученный восстановлением его окиси при 250 °С (пирофорный К на воздухе самовоспламеняется, превращаясь в СоО. Компактный К начинает окисляться на воздухе выше 300 °С; при красном калении он разлагает водяной пар: Со + 2 = + 2. С галогенами К легко соединяется при нагревании, образуя галогениды СоХ2. При нагревании К взаимодействует с , , Р, , , С, , В, причем состав получающихся соединений иногда не удовлетворяет указанным выше валентным состояниям (например, Со2Р, 2, 2, Со3С, 3). В разбавленных соляной и серной кислотах К медленно растворяется с выделением и образованием соответственно 2 и сульфата 4. Разбавленная кислота растворяет К с выделением окислов и образованием нитрата (3)2. Концентрированная 3 пассивирует К (см. Пассивирование металлов). Названные соли Со () хорошо растворимы в воде (при 25 °С 100 г воды растворяют 52,4 г 2, 39,3 г 4, 136,4 г. Со (3)2). Едкие щелочи осаждают из растворов солей Со2+ синюю гидроокись Со (ОН)2, которая постепенно буреет вследствие окисления воздуха до Со (ОН)3. Нагревание в при 400—500 °С переводит в черную закись-окись 34, или ·23 — соединение типа шпинели. Соединение того же типа 24 или 23 синего цвета (тенарова синь, открытая в 1804 Л. Ж. Тенаром) получается при прокаливании смеси и 23 при температуре около 1000 °С.
Из простых соединений Со () известны лишь немногие. При действии на порошок Со или 2 при 300—400 °С образуется коричневый 3. Комплексные соединения Со () весьма устойчивы и получаются легко. Например, 2 осаждает из растворов солей Со (), содержащих 3, желтый труднорастворимый гексанитрокобальтат () 3( (2)6). Весьма многочисленны (прежнее название — комплексные соединения Со (), содержащие аммиак или некоторые органические амины.
Получение и применение. Минералы К редки и не образуют значительных рудных скоплений. Главным источником промышленного получения К служат руды никеля, содержащие К как примесь. Переработка этих руд весьма сложна, и ее способ зависит от состава руды. В конечном итоге получают раствор К и содержащий примеси 2+, 2+, 3+. Действием 2 осаждают сульфиды , , , после чего пропусканием переводят () в (lll) и добавлением СаСО3 осаждают ()3 и 4. От К отделяют по реакции: 22 + + 4+2 = 2 ()3¯+5. Почти весь остается в растворе. Черный осадок Со (ОН)3 прокаливают для удаления воды; полученный окисел 34 восстанавливают или Металлический К содержащий до 2—3% примесей (, е, и др.), может быть очищен электролизом.
К применяется главным образом в виде сплавов; таковы кобальтовые сплавы, а также сплавы на основе др. металлов, где К служит легирующим элементом. Сплавы К используют в качестве жаропрочных и жаростойких материалов, при изготовлении постоянных режущего инструмента и др. Порошкообразный К а также 34 служат катализаторами. 3 применяется как сильный агент, тенарова синь и особенно силикат К и (см. Смальта) — как краски в керамической и стекольной промышленности. Соли К применяют в сельском хозяйстве как микроудобрения, а также для подкормки животных.
С. А. Погодин.
Из искусственно радиоактивных изотопов К наибольшее значение имеет 60Со с периодом полураспада T1/2 = 5,27 года, широко используемый как гамма-излучатель. В технике его применяют для гамма-дефектоскопии. В медицине — главным образом при лучевой терапии опухолей (см. Гамма-установка) и для стерилизации медикаментов. Он служит также для уничтожения насекомых в зерне и овощах и для консервирования пищевых продуктов. Др. радиоактивные изотопы — 56 (T1/2 = 77 сут), 57Со (270 сут) и 58Со (72 сут) как менее опасные (небольшой период полураспада) используют в качестве изотопных индикаторов при исследовании обмена веществ, в частности для изучения распределения К в организме животных (с помощью радиоактивного К исследовали проницаемость плаценты и т.п.).
К в организме. Постоянно присутствуя в тканях животных и растений, К участвует в обменных процессах. В животном организме содержание К зависит от его уровня в кормовых растениях и почвах. Концентрация К в растениях пастбищ и лугов в среднем составляет 2,2·10-5—4,5·10-5% на сухое вещество. Способность к накоплению К у бобовых выше, чем у злаковых и овощных растений. В связи с высокой способностью к концентрации К морские водоросли по его содержанию мало отличаются от наземных растений, хотя в морской воде К значительно меньше, чем в почвах. Суточная потребность человека в К равна примерно 7—15 мкг и удовлетворяется за счет его поступления с пищей. Потребность животных в К зависит от их вида, возраста и продуктивности. Наиболее нуждаются в К жвачные, которым он необходим для развития симбиотической микрофлоры в желудке (главным образом в рубце). Суточная потребность в К у дойных коров составляет 7—20 мг, у овец — около 1 мг. При недостатке К в рационе снижается продуктивность животных, нарушаются обмен веществ и кроветворение, у жвачных возникают эндемичные заболевания — акобальтозы. Биологическая активность К определяется его участием в построении молекулы витамина 12 и его коферментных форм, фермента транскарбоксилазы. К необходим для проявления активности ряда ферментов. Он влияет на обмен и синтез нуклеиновых кислот, на обмен углеводов и жиров, окислительно-восстановительные реакции в животном организме. К — мощный активатор кроветворения и синтеза эритропоэтинов. К участвует в ферментных системах клубеньковых бактерий, осуществляющих фиксацию атмосферного стимулирует рост, развитие и продуктивность бобовых и растений ряда др. семейств.
Ю. И. Раецкая.
Лит.: Перельман Ф. М., в кн.: Краткая энциклопедия, т. 2, М., 1963; Некрасов Б. В., Основы общей химии, т. 3, М., 1970; Гудима Н. В., Металлургия в кн.: Справочник металлурга по цветным металлам, т. 2, М., 1947; Ястребов А. П., Действие на образование эритроцитов, в кн.: Патофизиология эритропоэза (Тр. 7 конференции Уральского Межобластного общества патофизиологов), Свердловск, 1965; Ягодин Б. А., в жизни растений, М., 1970; Trace element metabolism in animals. Proceedings of International symposium Aberdeen, Scotland, July 1969, Edin. — L., 1970; Northrop D. ., Transcarboxylase, "Journal of Biological Chemistry", 1969, v. 244, № 21, p. 5808—27. |
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
