Кобальт

Кобальт (лат. Cobaltum; Co) — элементтердің периодтық жүйесінің VIII тобындағы химиялық элемент, атомдық нөмері 27; атомдық массасы 58,933. Кобальт – күміс түсті ауыр металл, балқу t 1494°С; қайнау t 2960°С; тығыздығы 8,9 г/см3. Табиғатта тұрақты 2 изотопы (59C^o және 57C^o) және бір радиоактивті 60Со изотопы (жартылай ыдырау периоды 5 жыл) бар. Кобальт оксиді ежелгі дәуірде Мысырда, Вавилонда, Қытайда шыны мен кіреукені көк түске бояу үшін қолданылған.

27 Темір ← Кобальт → Никель Co ↓ Rh Периодическая система элементов 27Co
Жай заттың сыртқы бейнесі
Жылтыр, күміс-ақ металл
Атом қасиеті
Атауы, символ, нөмірі	Кобальт, 27
Топ типі	Ауыр металдар
Топ, период, блок	9, 4, d
Атомдық масса (молярлық масса)	58.933194(3) м. а. б. (г/моль)
Электрондық конфигурация	[Ar] 3d7 4s2
Қабықшалар бойынша электрондар	2, 8, 15, 2
Атом радиусы	125 пм
Химиялық қасиеттері
Ковалентті радиус	Төмен айналу жылдамдығы: 126±3 Жоғары айналу жылдамдығы: 150±7 пм
Ион радиусы	(+3e) 63 (+2e) 72 пм
Электртерістілігі	1,88 (Полинг шкаласы)
Электродты потенциал	E0(Co2+/Co) = −0,277 В
Тотығу дәрежелері	−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5
Иондалу энергиясы	1-ші: 760.4 кДж/моль (эВ) 2-ші: 1648 кДж/моль (эВ) 3-ші: 3232 кДж/моль (эВ)
Жай заттың термодинамикалық қасиеттері
Термодинамикалық фаза	Қатты дене
Тығыздық (қ.ж.)	8,9 г/см³
Балқу температурасы	1768 K
Қайнау температурасы	3143 K
Балқу жылуы	15,48 кДж/моль
Булану жылуы	389,1 кДж/моль
Молярлық жылусыйымдылық	24,8 Дж/(K·моль)
Молярлық көлем	6,7 см³/моль
Қаныққан бу қысымы P (Па) 1 10 100 1000 10 000 100 000 T (К) 1790 1960 2165 2423 2755 3198
Жай заттың кристаллдық торы
Тор құрылымы	Т = 427 °С дейін тығыз оралған алтыбұрышты
Тор параметрлері	a=2,505 c=4,089 Å
c/a қатынас	1,632
Дебай температурасы	445 K
Басқа да қасиеттері
Жылуөткізгіштік	(300 K) 100 Вт/(м·К)
Юнг модульі	209 ГПа
Жылжу модульі	75 ГПа
Пуассон коэффициенті	0.31
Моос қаттылығы	5.0
Виккерс қаттылығы	1043 МПа
Бринеллий қаттылығы	470–3000 МПа
CAS нөмірі	7440-48-4

Кобальтты алғаш бос күйінде 1735 жылы швед химигі Ю.Бранд алған. Негізгі минералдары: карролит, линнеит, кобальтин, скуттерудит, тағы басқа. Қалыпты температурада Кобальт су мен ауа әсеріне тұрақты. Галогендермен оңай әрекеттесіп, галогенидтер түзеді. Сұйытылған тұз және күкірт қышқылдарында Кобальт баяу еріп, сутек бөліп шығарады және хлорид CoCl2, сульфат CoSO4 түзеді. Сұйытылған азот қышқылы Кобальтты ерітеді және азот тотықтарын бөліп, нитрат Co(NO3)2 түзеді. Көміртекпен жоғары температурада әрекеттесіп, 4СoO3, Co2C типтес карбид береді.

Кремниймен жоғары температурада қосылысып, құрамы әр түрлі силицидтер, бормен түрлі боридтер, күкіртпен сульфидтер түзеді. Екі валентті Кобальт тұздары суда жақсы (25°С-та 100 г суда 52,4 г CoCl2) ериді, Кобальт шала тотық CoO және тотық Co2O3 түзеді. Со(ОН)2 және Со(ОН)3 гидрототығының негіздік қасиеті бар. Кобальттың аралас тотығы Co3O4. Өнеркәсіпте Кобальт құрамында Кобальт қоспасы бар никель кентасынан алынады. Кобальт негізінен қорытпа түрінде қолданылады. Оның қорытпалары ыстыққа төзімді материалдар ретінде пайдаланылады. Медицинада қатерлі ісіктерді емдеуде, т.б. қолданылады.

Кобальт дербес күйде жер қыртысында болмайды, метеориттерде кездеседі. Табиғатта күкіртті мышьякты қосылыстар түрінде, никельдің, темірдің сондай қосылыстармен аралас кездеседі, мысалы кобальт CoAs2, шмальтит СоАs2 . Кобальтты алу өте қиын. Өйткені ең алдымен никельмен екеуін темірден б сонан соң бірінен бірін ажырыту керек сонымен қатар бұл үш металдың қасиеттерінде көп ұқсастыық бар. Кобатльт күмістей ақ, жылтыраған металл.

Ауа мен судың әрекетіне берік. Сұйық қышқылдарға ериді. Кобальттың радиоасктивті изотопы Со – 60 бар жартылай ыдырау мерзімі 5 жыл. Бұл кобальттанте күшті түрде ү - сәулелері шығады, сондықтан металдың дефектоскопиясында (металдардың қалың қабатындағы ақауларын табу), медицинада қауіпті ісіктерді емдеуге қолданады.

Кобальттін физикалық жане химиялық қасиеттері

Таза түріндегі кобальт - қызылдау түрі бар қатты ақ металл, ол мұнымен қатар соққыланғыш, созылғыш және магнитті. Табиғи кобальт тұрақты бір изотопты Со тұрады, ал жасанды жолмен алынған радиобелсенді изотоптардың маңыздысы СО. Осының негізінде біраз аспаптар құрастырылған, өйткені ол күшті ү- сәуле шығарғыш.

Бұл изотопты медицинада әсіресе зиянды ісіктерде анықтау және емдеу үшін пайдаланады. Кобальт химиялық белсенділігі бойынша темірден гөрі әлсіздеу. Өзінің қосылыстарыңда +2 және +3 валенттілік көрсетеді. Алдын ала ұнтақтадалған кобальт қыздырғанда өздігінен тұтануы мүмкін.

Ол көміртекпен, кремниймен, бормен бірге балқытылғанда карбитті,силицитті және боридті түзеді. Гологендермен жеңіл әрекеттеседі, бірақ оттекпен тек 300 C тотығады. Кобальт сілтілермен іс жүзінде әрекеттеспейді, ал сұйытылған қышқылдарда (тұз, және күкірт, азот және қымыздық) бау ериді.

Салқында концендірленген күкірт және азот қышқылдары металлды пассивтендіреді ал қыздырса реакция жеңіл жүреді: С о +4НNO3 () = C(NO3)+ 2NO2+ 2H2O Кобальт сульфиді СоS – іс жүзінде суда ерімейтін, қара тұңба. Ол күкіртпен кобальты тікелей немесе тұздардың ертіндісінде қыздырған кезде алынады: СоСl2+ (NH4)2S= CoS + 2NH4Cl Кобальт карбанилы Co(CO)4 – ол сарғылт қызыл кристалл, тек органикалық ерткіштерде ғана ериді. Кобальттың тетракарбонилы 60 С кезінде ыдырайды Со(CO)4 көміртек оксидінің атмосферасында кобальтты қыздырумен алады. Кобальт (II) оксиді C0O – суда және сілтілерде ерімейтін көк – сұр ұнтақ. Кобальттың нитратын не карбонатына термиялық ыдыратумен, сол сияқты жоғары температура кезінде оттекпен металды тотықтырумен түзіледі.

Бұл оксид қышқылдарда жеңіл ериді де тұзар түзеді. Кобальт (ІІ) гидроксиді со(OH)2 -қызғылт – қызыл тусті тұнба, ақырын қарлыға қара ол Со(OH)3 тотыға ауысады. СО(OH)2 суда ерімейді сілтілермен кобаьт(ІІ) тұздарының ерітіндісіне әрекет еткенде түзіледі: COSO4+2NAOH=NASO4+CO(OH)2 Егер бұл реакция салқында жүрсе, онда көк, ал қыздырғанда – қызғылт түр өзгерісі алынады. Кобальт(ІІ) гидроксиді сілті артық болған тұста кешенді қосылыстар береді: 2NaOH+CO(OH)2=Na2[Co(OH)4]

Еківалентті кобальттың кейбір тұздары

Хлорлы кобальт CoCl2.6H2O қызғылт – қызыл түсті, оның қызғылты ерекшелігі бар кристаллизациялық суды жоғалтқан кезде түсі өзгереді. Мысалы, осы тұзбен өңделіп, ауада кептірілген қағаз, болжамдау гигрометр ретінде пайдаланыла алады, өйткені бұл қағаз ылғалды ауда қызара бастаиды, ал құрғақ ауада – көгереді. Егер сұйытылған кобальт хлоридінің ертіндісімен жазса, онда ондаи жазуды байқау мұмкін емес, бірақ қағазды қыздырған тұста әріптер көк болады – ол тұздың дегидратсиалну нәтижесі.

Кобальт нитраты Co(No3)2.6H2O ауда қызыл түске айналып, балқитын кристалл түрінде болып келеді.

Кобальттың купрос CoSo4.7H2O – қызғылт түсті кристаллдық тұз, ауада тұрақты жане суда жеңіл ериді. Сусыз күиде – ол қызыл кристалдар суда баяу ериді.

Көк түсті тиоц янаттың түзілуі Со(ІІ)Иондарына сапалық реакция болады: 2KNCS+CO(NCS)2=K2[Co(NCS)4]

Кобальт (ІІІ) оксиді Со2О3 – қара қоңыр түсті зат, суда ерімейді. Оны кобалбт нитратын қыздырған кезде алады. 4Co(OH)3+4H2SO4=2CoSo4+10H2O+O2 Co2 O3 катализатор ретінде және әйнекті көк түске бояу (кобальттық айнек) үшін пайдаланылады.

Кобальт (ІІІ) гидроксилді Со(ОH)3 – қоңыр–сұр зат, негіздік сипаты бар. Ауада Со(ОH)3 баяу тотыққан тұста ақырын, ал тотықтырғыштар (мысалы, NaOCl) қатынасында – тездеу түзіледі: 2Co(OH)2+NaOCl+H2O=NaCl+2C(OH)3 Co(OH)2 тотықтырғышты қышқылдармен тұз түзеді де оттекті бөледі: 4Co(OH)3+4H2SO4=4CoSo+10H2O+O2 Ал тотықсыздандырғышты қосылыстармен әрекеттескенде реакция басқаша өтеді: 2Co(OH)3+6РСl=2CoCl2+6H2O+Cl2 Кобальт, осы топшаның басқа элеметтері сияқты, кешенді қосылыстарды түзуге бейім. айталық, Кобальттың сусыз галогенидтері, тиоцянатты, сульфатты және басқа қосылыстары амиак молекуласын қосып амияктарды түзе алады. олар сумен жеңіл бұзылады: [CO(NH3)6]Cl2+2H2O = Co(OH)2+4NH3+2NH4Cl Кобальттың қолданылыуы

Кобальт – ол тез кесетін болаттың басты бес (темір, Кобальт, вольфрам, хром және ванадий) құрамдастың бірі.

Оны жоғарғы отқа төзімділігімен және химиалық енжарлығымен сипатталынатын қортпаларды (виталиум, стели және т .б.) дәиіндеу кезінде қолданылады .

Кобалттың қосылыстары көктүсті әйнекті, минералды бояуларды және кіреукелерді (эмаль) дәйындеуға жұмсалады.

Кобальттың биологиялық рөлі. Кобальт тірі ағза үшін тіршіліктік маңызды элемент. Ол қан жасау, гемоглобиннің түзілу процесіне қатынасады және В12 дәруменнің негізгі құрамдас бөлігі болып келеді.

Оның жетіспеушілігі жануарларда әр түрлі ауруларды туындатады. өсімдік массасындағы кобальттың керекті мөлшеріне жету үшін микротыңайтқыш ретінде жер қыртысына кобальт сульфаты мен хлоридты қосымша қорек ретінде береді.