>

Кобальт - в организме человека: характеристика свойств с фото, а таже его избыток и недостаток в организме; пречень продуктов, в которых он содержится. Кобальт металл Как выглядит кобальт

Кобольд – злой дух из скандинавской мифологии. Жители Севера верили, что демон живет в горах и строит козни их посетителям, в частности, горнякам. Кобольд не только наносил увечья, но и губил. Особенно часто помирали плавильщики руд. Позже, ученые выяснили истинную причину смертей.

Вместе с рудами серебра в скалах Норвегии хранятся кобальтосодержащие минералы. В их состав входит мышьяк. Его летучий оксид выделяется при обжиге. Вещество токсично. Вот истинный убийца. Однако, у мышьяка уже было свое имя. Поэтому в честь Кобольда назвали связанный с ним металл. О нем и поговорим.

Химические и физические свойства кобальта

Кобальт – металл, внешне схож с железом, но темнее. Цвет элемента серебристо-белый, с розовыми или синеватыми отблесками. Разнится с железом и твердость по . Показатель кобальта – 5,5 баллов. Это чуть выше среднего. У железа твердость, напротив, немногим меньше 5-ти баллов.

По температуре плавления близок к никелю. Элемент размягчается при 1494-х градусах. Кристаллическая решетка кобальта начинает меняться при нагреве до 427-ми по шкале Цельсия. Гексагональная структура преобразуется в кубическую. До 300-от градусов металл не окисляется, будь воздух сухим или влажным.

Не вступает элемент в реакции и со щелочами, разбавленными кислотами, не взаимодействует с водой. После 300-ой отметки на шкале Цельсия кобальт начинает окисляться, покрываясь желтоватой пленкой.

От температуры зависят и ферримагнитные свойства кобальта. До 1000 градусов он способен намагничиваться произвольно. Если нагрев продолжается, металл теряет это свойство. Стоит довести температуру до 3185-ти градусов, кобальт закипит. В тонкораздробленном виде элемент способен самовоспламеняться.

Достаточно лишь контакта с воздухом. Явление называется пирофорией. В каком виде на нее способен кобальт? Цвет порошка должен быть черным. Более крупные гранулы светлее и не загораются.

Основная характеристика кобальта – тягучесть. Она превышает показатели других металлов. Тягучесть сочетается с относительной хрупкостью, уступающей, к примеру, стали. Поэтому, металл с трудом куется. Ограничивает ли это применение элемента?

Применение кобальта

В чистом виде пригождается лишь радиоактивный изотоп элемента 60 Со. Он служит источником излучения в дефектоскопах. Это приборы, просвечивающие металлические на предмет трещин и иных недочетов в них.

Медики тоже используют радиоактивный кобальт. Сплав методов ультразвуковой диагностики, терапии тоже зиждется на инструментах, в которые добавлен 27-ой элемент таблицы Менделеева.

Нужен кобальт и металлургам. Они добавляют элемент в , чтобы сделать их жаропрочными, твердыми, подходящими для инструментальной сферы. Так, составами с кобальтом покрывают детали машин.

Повышается их сопротивляемость износу и, что важно, не требуется термической обработки. Сплавы для автостроения зовут стеллитами. Кроме кобальта в них содержится 30% хрома, а так же, , вольфрам и углерод.

Сочетание никель-кобальт делает сплавы тугоплавкими и жаропрочными. Смеси применяют для связки металлических элементов при температуре до 1100 градусов Цельсия. Кроме никеля и кобальта в составы примешивают бориды и карбиды , титана, .

Дуэт железо-кобальт фигурирует в некоторых марках нержавеющей стали. Они – конструктивный материал для атомных реакторов. Чтобы сталь стала подходящей для их производства, достаточно всего 0,05% 27-го элемента.

Больше кобальта примешивают к железу при изготовлении постоянных магнитов. В качестве в сплавы добавляют никель, медь, лантан и титан. Наилучшие магнитные свойства имеют кобальтоплатиновые соединения, но они дорогостоящи.

Кобальт купить металлурги стремятся и для производства сплавов, устойчивых к воздействию кислот. Они нужны, к примеру, для нерастворимых анодов. В них 75% 27-го элемента, 13% кремния, 7% хрома и 5% марганца. По стойкости к соляной и азотной кислотам этот сплав превосходит даже платину.

Хлорид кобальта и оксид металла нашли место в химической промышленности. Вещества служат катализаторами в процессе гидоогенизации жиров. Так называют присоединение к ненасыщенным соединениям водорода. В итоге, становятся возможными синтез бензола, производство азотной кислоты, сульфата аммония и .

Оксид кобальта, так же, активно используют в лакокрасочной сфере, производстве стекла и керамики. Сплавляясь с эмалью, закись металла образует силикаты и алюмосиликаты синих тонов. Наиболее известна смальта.

Это двойной силикат калия и кобальта. Фото одного из кувшинов, найденных в гробнице Тутанхамона, интересно археологам именно, как доказательство использования солей и оксидов 27-го элемента древними египтянами. Ваза расписана узорами синего цвета. Анализ показал, что в качестве красителя использован кобальт.

Добыча кобальта

От общей массы земной коры на кобальт приходятся 0,002%. Запасы не маленькие – около 7 500 тонн, но они рассеяны. Поэтому, металл добывают, как побочный продукт переработки руд , и . Вкупе с последним элементом, как сказано в предисловии, обычно, идет мышьяк.

На непосредственно кобальтовое производство приходится всего 6%. 37% металла добывают параллельно переплавке медных руд. 57% элемента – следствие переработки никельсодержащих пород и залежей .

Чтобы выделить из них 27-ой элемент, проводят восстановление оксидов, солей и комплексных соединений кобальта. На них воздействуют углеродом, водородом. При нагревании используют метан.

Разведанных залежей кобальта должно хватить человечеству на 100 лет. С учетом океанических ресурсов, можно не испытывать дефицит элемента 2-3 столетия. На кобальт цены устанавливает Африка. В ее недрах сосредоточены 52% мировых запасов металла.

Еще 24% сокрыты в Тихоокеанском регионе. На Америку приходятся 17, а на Азию 7%. В последние годы разведаны крупные месторождения в России и Австралии. Это несколько изменило картину поставок 27-го элемента на мировой рынок.

Цена кобальта

Лондонская биржа цветных металлов. Вот где устанавливают мировые цены на кобальт. Отзывы о торгах и официальные сводки свидетельствуют, что за фунт просят около 26 000 рублей. Фунт – английская мера веса, равная 453-ем граммам. Рост стоимости 27-го элемента непрерывен начиная с 2004-го года.

С 2010-го года на Лондонской бирже начали торговать лотами по 1-ой тонне. Металл поставляется в стальных бочках по 100-500 килограммов. Весовое отклонение партии не должно превышать 2%, а содержание кобальта требуется на уровне 99,3%.

Металл успешен не только сам по себе. В тренде и цвет 27-го элемента. Не зря выпущен, к примеру, Шевроле Кобальт . Как и самородный металл, машина окрашена в серебристо-синеватый. Благородный окрас подчеркивает европейский характер машины. В базовой комплектации за нее просят около 600 000 рублей.

В эту сумму входит подогрев передних сидений. Задние складываются. Салон тканевый, в строю стеклоподъемники. Аудиоподготовка штатная. Можно купить машину, а можно почти 27 фунтов настоящего кобальта , — кому что нужнее.

Кобальт (Со) - химический элемент, имеющий атомный номер 27. Атомная масса кобальта равняется 58,9332. Кобальт, распространенный в природе, состоит из 2-х стабильных нуклидов: 57Со (0,17% по массе) и 59Со (99,83% по массе). В периодической системе химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева кобальт находится в группе VIIIВ, а также вместе с никелем и железом образует в четвертом периоде в данной группе триаду близких по своим свойствам переходных металлов. Атом кобальта имеет конфигурацию двух внешних электронных слоев 3s2p6d74s2. Кобальт образует соединения по большей части в степени окисления +2 (вторая валентность), а реже образует соединения в степени окисления +3 (третья валентность), ну и крайне редко образует соединения в степенях окисления +5, +4, и +1 (соответственно, пятая, четвертая и первая валентности).

Среди трех основных ферромагнитных металлов, т.е. железа, кобальта и никеля -кобальт обладает наивысшей точкой Кюри, то есть температурой, при которой металлическое вещество утрачивает свои магнитные свойства. Для никеля точка Кюри равна температуре всего в 358°С, для железа это 770°С, и лишь у кобальта данная точка достигает отметки в 1130°С. Т.к. магниты используются самых разных условиях, в т.ч. при очень высоких температурах, кобальту было суждено стать важнейшим компонентом состава магнитных сталей.

Металлический кобальт индустриальным образом получают восстановлением окиси кобальта углем, в редких случаях окисью углерода либо углеводородами.

Большую часть получаемого промышленным путем кобальта расходуют на приготовление разных сплавов. Как и вольфрам, кобальт незаменим в металлообработке. Металл является важнейшей частью быстрорежущих инструментальных сталей. Карбид титана или вольфрама, т.е. основной компонент сверхтвердого сплава, спекают вместе с порошком кобальта. Кобальт присоединяет зерна карбидов, при этом он придает сплаву большую вязкость и уменьшает чувствительность сплава к ударам и толчкам.

Биологические свойства

Кобальт представляет собой минеральное вещество, являющееся составной частью витамина B12. Как правило, содержание кобальта измеряется в мкг (микрограммах). Кобальт незаменим для крови, а именно для красных кровяных телец. Поступление металла в организм должно происходить исключительно из пищевых источников. В организме здорового среднего человека (с массой тела 70 килограмм) содержится примерно 14 мг кобальта. Ежедневная потребность человека в кобальте составляет 40-70 мкг. Металл обычно накапливается в крови, костной ткани, селезенке, печени, яичниках, гипофизе. Кобальт содержится в хлебе и хлебобулочной выпечке, молоке, бобовых, печени, овощах.

Для живого организма выяснена главная роль солей кобальта. Они принимают участие в образовании витамина B12. Последнее время данный витамин стал привычным лечебным средством в медицинской практике, вводят его в мышцы больного, у которого в организме по каким-то причинам не достаточное количество кобальта.

Данная потребность гораздо выше у жвачных животных, к примеру, у обыкновенных дойных коров она составляет около 20 мг. Микроэлемент кобальт участвует также и в ферментативных процессах фиксации клубеньковыми бактериями атмосферного азота. Соединения кобальта в обязательном порядке входят в микроудобрения. Отсутствие кобальта способствует развитию акобальтоза.

Избыток кобальта вреден для человека. ПДК кобальтовой пыли в воздухе равен 0,5 мг/м³, допустимое содержание кобальтовых солей в питьевой воде составляет 0,01 мг/л. Крайне токсичны испарения октакарбонила кобальта - Со2(СО)8. Избыток кобальта иногда может создать нарушение метаболизма йода внутри щитовидной железы. Избыток кобальта устраняется при помощи хелатирующих препаратов, которые содержат цистеин-N, ацетил-L, симптоматические средства.

Кобальт в медицине используется, в лечении радиоактивным излучением злокачественных опухолей. На данный момент для облучения тканей, пораженных раком, применяется радиоактивный изотоп кобальта 60Со, который дает самое однородное излучение (в случаях, когда подобное лечение возможно).

Оценка уровня содержания кобальта в человеческом организме проводится по результатам анализов мочи и крови. В среднем содержание кобальта в кровяной плазме у здорового человека равняется 0,05-0,1 мкг/л, а в моче - около 0,1-1,0 мкг/л.

Причины дефицита кобальта:

  • -Глистная инвазия.
  • -Понижение функции поджелудочной железы.
  • -Понижение кислотности желудочного сока.
  • -Нарушение обмена кобальта.
  • -Дефицит витамина В 12 .
  • -Недостаточное поступление кобальта.
  • Повышенное содержание железа и белка в пище замедляет усвоение кобальта, а медь и цинк напротив, усиливают данный процесс.

При лечении больных с дефицитной анемией B12 применяются цианокобаламин и коамид. В последнее время были разработаны средства коррекции дефицита кобальта, основаны на его аспарагинате. В случае легкого протекания анемии, иногда эффективным может быть рацион, обогащенный витамином B 12 (сердце, печень, почки, кровяная колбаса, листовая зелень).

Учеными был найден египетский стеклянный кувшин, окрашенный солями кобальта, который относится к ХV веку до нашей эры, а еще голубые кирпичи стекловидной формы, которые также содержат кобальт.

Внутри гробницы египетского фараона Тутанхамона нашли огромное количество предметов, изготовленных из синего стекла. Как ни странно, лишь один из предметов оказался окрашен кобальтом, а все остальные были окрашены медью.

Все месторождения, богатые кобальтом, на сегодняшний день практически полностью исчерпаны.

Кобальт упоминался у Парацельса, Бирингуччо, Василия Валентина и других авторов середины XV - конца XVII веков. В "Лексиконе Алхимиков" Руланда (датированного 1612 годом) о кобальте говорятся примерно такие слова: "Кобол кобальт (от Koboltum, Kobaltum) либо коллет (от Colletum) – это металлическая материя, которая чернее железа и свинца, при нагревании растягивающаяся. Кобальт -это черная материя, чем-то похожая своим цветом на золу. Ее можно лить и ковать, в то же время она не имеет металлического блеска, она представляет собой вредную примесь, которая при плавке уводит вместе с дымом и хорошую руду". Как можно догадаться, речь здесь идет о металлическом кобальте.

В 60-х гг. соли кобальта использовали некоторые пивоваренные компании для стабилизации пены. Выпивавшие более 4-х литров пива в сутки регулярно получали сильные побочные эффекты сердца, а, в некоторых случаях, подобное приводило к летальному исходу. Существовали случаи так называемой кобальтовой кардиомиопатии, связанной с употреблением пива. Такие случаи с 64 по 66 гг. происходили в Миннеаполисе (штат Миннесота), Омахе (штат Небраска), Квебеке (Канада) и Левене (Бельгия). С того времени использование кобальта в пивоварении было прекращено, а в настоящее время добавление кобальта в пиво является незаконным.

Кобальт необходим человеческому организму для усвоения витамина В12. Металл участвует в регенерации мускулатуры и кроветворении.

История

Несколько столетий назад немецкая Саксония была крупным по тем временам центром по добыче меди, серебра и др. цветных металлов. В здешних рудниках находили руду, которая по своим внешним признакам была серебряной, но во время плавки не удавалось получить драгоценный металл. При обжиге руды выделялся ядовитый газ, который отравлял рабочих. Эти неприятности саксонцы объясняли вмешательством темной силы, коварного гнома кобольда. Он же был причиной и других опасностей, подкарауливающих в подземельях рудокопов. В то времена в Германии даже читали молитвы в церквях о спасении от духа кобольда горняков. А со временем, когда рудокопы научились отличать опасную руду от серебряной, ее стали называть «кобольд».

Шведский ученый-химик Георг Брандт в 1735 году выделил из «нечистой» руды неизвестный металл серого цвета со слабым розовым оттенком. Название «кобольд», либо «кобальт», осталось и за металлом.

В диссертации Брандта, говорилось, о том, что из кобальта можно изготавливать сафру, т.е. краску, которая придает стеклу очень красивый и глубокий синий цвет. Еще в Древнем Египте по тщательно скрываемым рецептам изготавливали синее стекло.

В средних веках Венецианская республика была европейским лидером по производству стекла. Дабы оградить секреты изготовления цветных стекол от чужих ушей, в XII в. правительство Венеции законодательно перевело все существующие стекольные фабрики на остров Мурано. О конфиденциальности технологий производства муранского стекла ходят настоящие легенды. Однажды с острова Мурано сбежал подмастерье Джиорджио Белерино, вскоре в одном немецком городке сгорела стекольная мастерская. Владельца звали Белерино, он был заколот кинжалом.

Все-таки, секреты изготовления цветного стекла распространялись и в другие государства. В 1520 году в Германии Вейденхаммер нашел метод приготовления краски для синего стекла и стал продавать ее «по дорогой цене» венецианскому правительству. Спустя 20 лет Шюрер, богемский стекольный мастер, также стал производить синюю краску из известной лишь ему одному руды. После такую краску стали изготовлять в Голландии. Писали, что стекло окрашивали «цаффером», но из чео состоял данный продукт - было секретом. Лишь спустя столетие известный ученый химик Иоганн Кункель в 1679 г. подробно описал получение краски, но по-прежнему оставалось загадкой, из какой руды ее делают, где искать эту руду и какая часть руды имеет красящее свойство.

Только исследования Брандта выяснили, что цаффер или сафр, – продукт, получаемый в результате прокаливания богатой кобальтом руды, который содержит окислы кобальта, а также окислы других металлов. Затем цаффер сплавленный с поташем и песком образовывал смальту, представляющую собой стекольную краску. В смальте содержалось немного кобальта – не более 2-7%. Зато красящее свойство окиси кобальта оказалось большим: даже 0,0001% ее в составе шихты придает голубоватый оттенок стеклу.

Один французский химик в 1737 году открыл свойство солей кобальта окрашиваться в результате нагревания. Он использовал соли как симпатические чернила. Сейчас даная особенность имеет практическое значение в технике. При помощи раствора солей кобальта метят фарфоровые тигли. В результате прогрева метка начинает четко выступать на поверхности фарфора.

Стекла, окрашенные окисью кобальта, не имеют соперников по прозрачности. Для фотохимических исследований иногда нужны стекла, не пропускающие желтые и оранжевые лучи. Данному условию на 100% отвечают кобальто-рубиновые стекла. Для этого на синее стекло, окрашенное кобальтом, накладывают нагретое, стекло, окрашенное соединениями меди в красный цвет. Известно применение кобальтовой окиси для придания красивого цвета эмалированным и фарфоровым изделиям.

Нахождение в природе

Содержание кобальта в составе земной коры составляет ничтожную долю, примерно 0,003% по массе. Но огромная часть кобальта располагается в самом центре ядра Земли, где в основном преобладают химические элементы группы железа. Кобальта в литосфере находится в среднем примерно 0,003 % по массе, соединения кобальта находятся в железных метеоритах (около 0,6%) и каменных метеоритах (около 0,08%). Ничтожно малые количества кобальта содержатся в воде мировых океанов ((1-7)·10-10 % кобальта.), а также в минеральных источниках.

Кобальт находится в составе более чем тридцати минералов, к которым относится линнеит Co3S4, карролит CuCo2SO4, кобальтин CoAsS, смальтит СоAs2, сферокобальтит CoCO3, скуттерудит CoAs3, шмальтинхлоантин (Co, Ni, Fe) As3, саффлорит (Co, Fe) As2 и многие другие. Как правило, в природе кобальту сопутствуют его соседи, элементы четвертого периода - медь, никель, марганец и железо. В морской воде содержится около (1-7)·10-10 % кобальта.

При помощи спектрального анализа ученые установили нгаличие кобальта в атмосфере Солнца, а также в атмосферах различных звезд. В природе существует два стабильных изотопа кобальта: 57Со и 59Со. Точное содержание кобальта в земной коре составляет 4*10-3%. Изредка кобальт

В ничтожно малых количествах кобальт находится в тканях растений и животных, в частности, кобальт входит в состав такого витамина, как В12 (C63H88O14N14PCo).

Металлический кобальт получают путем восстановления оксидов, комплексных соединений (Cl2, CO3), солей, окисью углерода,водородом, углеродом либо метаном (в процессе нагревания), кремне- или алюмотермическим восстановлением кобальт-оксидов, термическим разложением электролизом водных растворов солей CoSO4*7H2O, Co4(CO)12,и карбонилов Co2(CO)8, либо (NH4)2SO4*CoSO4*6H2O.

В земной коре кобальт мигрирует в магмах, холодных и горячих водах. Кобальт при магматической дифференциации накапливается в основной своей массе в верхней мантии, т.е. среднее содержание кобальта в ультраосновных породах составляет 2·10-2% . Связано с магматическими процессами также и образование ликвационных месторождений руд кобальта, как их принято называть. Кобальт, в процессе концентрации из горячих подземных вод, способен образовывать гидротермальные месторождения. В таких месторождениях кобальт связан связан с Cu, Ni, S и As.

Кобальт преимущественно рассеивается в биосфере, тем не менее, на таких участках, на которых присутствуют растения - концентраторы Кобальта, могут образовываться месторождения кобальта. В самой верхней части земной коры нашей планеты наблюдается дифференциация Кобальта: в сланцах и глинах кобальта содержится в среднем 2·10-3%, в известняках 1·10-5, в песчаниках 3·10-5. Песчаные почвы в лесных районах наиболее бедны кобальтом. В поверхностных водах мало кобальта, в мировом океане его содержание составляет всего лишь 5·10-8% . Т.к. кобальт слабый водный мигрант, металл имеет свойство легко переходить в осадки, при этом адсорбируясь гидрооксидами марганца, а также глинами и другими высокодисперсными минералами.

Применение

Большую часть получаемого промышленным путем кобальта расходуют на приготовление разных сплавов. Как и вольфрам, кобальт незаменим в металлообработке. Металл является важнейшей частью быстрорежущих инструментальных сталей. Карбид титана или вольфрама, т.е. основной компонент сверхтвердого сплава, спекают вместе с порошком кобальта. Кобальт присоединяет зерна карбидов, при этом он придает сплаву большую вязкость и уменьшает чувствительность сплава к ударам и толчкам.

Подобные твердые сплавы служат не только лишь для изготовления специальных режущих инструментов. В некоторых случаях твердый сплав приходится наваривать на детали, которые подвержены сильному износу во время работы машины. Подобный сплав на основе кобальта способен повысить срок эксплуатации детали из стали от 4 до 8 раз. Добавки кобальта позволяют повысить жаропрочность сплава, обеспечивают улучшение механических и других свойств стали.

Такую способность, как сохранение магнитных свойств после неоднократного намагничивания, имеют лишь немногим металлы, в их числе и кобальт. К сплавам и сталям, из которых изготовляются магниты, предъявляются особо важные технические требования: они обязаны обладать крупной коэрцитивной силой, или говоря другими словами сопротивлением размагничиванию. Изготавливаемые магниты обязаны быть устойчивыми и в отношении температурных воздействий, устойчивыми к вибрации (это особо важно в различных моторах), должны поддаваться механической обработке.

При воздействии тепла намагниченный металл обычно теряет свои ферромагнитные свойства. Это происходит при разной температуре (точка Кюри): для железа порогом является Т = 769°C, для никеля Т = 358°C, ну а для кобальта температура достигает величины в 1121°C. В далеком 1917 году в Японии запатентовали сплав стали с высокими магнитными свойствами. Основным компонентом обновленной стали, которая получила название «японская», является кобальт в огромном количестве, вплоть до 60%. Хром вольфрам или молибден придают высокую твердость магнитной стали, ну а кобальт повышает коэрцитивную силу сплава в 3 с половиной раза. Изготовленные из такой стали магниты получаются от 3 до 4 раз компактнее и короче. Есть еще одно очень важное свойство: вольфрамовая сталь под действием вибраций теряет магнитные свойства примерно на 1/3, а кобальтовые стали всего лишь на 2-3,5%.

В автоматике, магнитные устройства кобальта применяются на каждом шагу. Лучшими магнитными материалами являются кобальтовые сплавы и стали. Свойство не размагничивания кобальта под действием высоких температур и вибраций играет немаловажную роль и космической, и для ракетной техники.

Сплавы кобальта используются в производстве сердечников электромоторов, применяются они в трансформаторах, а также в др. электротехнических устройствах. При изготовлении головок магнитной записи применяются магнитомягкие кобальтовые сплавы. Магнитотвердые кобальтовые сплавы, как PrCo5, SmCo5, и другие, имеющие большую магнитную энергию, используются в приборостроении. При изготовлении постоянных магнитов применяются сплавы, м содержанием 52 % кобальта, а также и 5-14 % ванадия либо хрома (викаллои).

Кобальт, как и некоторые соединения металла, служит катализатором. Соединения кобальта, при введении их в стекла при варке, придают красивый кобальтовый (синий) цвет стеклянным изделиям. Соединения кобальта используются в качестве пигментов многих красителей. В производстве литиевых аккумуляторов применяется кобальтат лития, который служит высокоэффективным положительным электродом. Силицид кобальта является отличным термоэлектрическим материалом, он позволяет произвести термоэлектрогенераторы с очень высоким КПД.

Используется кобальт и в медицине, в лечении радиоактивным излучением злокачественных опухолей. На данный момент для облучения тканей, пораженных раком, применяется радиоактивный изотоп кобальта 60Со, который дает самое однородное излучение (в случаях, когда подобное лечение возможно).

Производство

Кобальт является относительно редким металлом, а все богатые месторождения кобальта на сегодняшний день практически полностью исчерпаны. Именно поэтому сырье, содержащее кобальт (в основном это никелевые руды, которые содержат кобальт в качестве примеси, а вот минералы кобальта встречаются крайне редко, они, как правило, не образуют значительных для промышленного производства рудных скоплений) изначально обогащают, затем получают из данного сырья концентрат. После с целью извлечения кобальта полученный концентрат либо обрабатывают раствором серной кислоты либо раствором аммиака, или методом пирометаллургии концентрат перерабатывается в металлический или сульфидный сплав. Данный сплав после получения выщелачивается при помощи серной кислоты.

В некоторых случаях для извлечения кобальта могут проводить сернокислотное, или как его называют «кучное», выщелачивание исходной руды (при этом измельченная руда размещается в высоких кучах, которые устанавливают на специальные бетонные площадки, а сверху все это поливают выщелачивающим раствором). В процессе очистки кобальта от нежелательных сопутствующих ему примесей начинают все более широко применять экстракцию.

Наиболее сложной задачей при отделении кобальта от сопутствующих примесей является отделение кобальта от максимально близкого к металлу по своим химическим свойствам другого металла - никеля. В процессе очистки кобальта от нежелательных сопутствующих ему примесей начинают все более широко применять экстракцию. Раствор, который содержит катионы двух данных металлов, зачастую обрабатывается мощными окислителями, например, хлором дибо гипохлоритом натрия NaOCl. Реакция:

2СоСl2 + NaOCl + 4NaOH + H2O 2Co(OH)3v + 5NaCl

Завершающий этап очистки кобальта (так называемое рафинирование) осуществляется при помощи электролиза сульфатного водного раствора кобальта, в который обычно добавляется борная кислота Н3ВО3.

Co(OH)3, представляющий собой чёрный осадок, прокаливается с целью удаления воды, ну а полученный в процессе очистки оксид Со3О4 восстанавливается углеродом либо водородом. Металлический кобальт, который содержит до 2% до 3% примесей (среди них обычно никель, медь, железо), может быть легко очищен электролизом.

Металлический кобальт индустриальным образом получают восстановлением окиси кобальта углем, в редких случаях окисью углерода либо углеводородами. Для всего этого необходимо приготовить массу из 2 частей патоки, 4 частей древесного угля, 95 частей CoO, а также достаточно большого количества воды. Данную массу перемешивают с помощью месильной машины, спрессовывают в металлических формах, а затем, после предварительной просушки разрезают на кубики и вторично просушивают. После кубики обсыпают порошком угля и накаливают до температуры 1220°С в восстановительном пламени, при этом металлы обуглероживаются и восстанавливаются. В конце концов, металл сплавляют в тиглях с присутствием окиси кобальта и буры при температуре от 1800 до 2000° с целью обезуглероживания металла. В белокалильном жару получаемый кобальт сваривается с сталью, при этом железо, которое с обеих сторон покрыто кобальтом, выкатывают в предельно тонкие листы.

Употребление металлического кобальта довольно ограничено. Его расходуют для приготовления феррокобальта, а также для получения стали с примесью кобальта, ну и для получения различных сплавов с медью. Кобальт употребляется еще и для кобальтирования металлов. Основной сферой использования кобальта является изготовление красок.

Физические свойства

Кобальт представляет собой твердый металл, который существует всего в двух модификациях. На температуре от комнатной вплоть до 427 °C более устойчива α-модификация. А на температуре от 427 °C вплоть до достижения температуры плавления (а именно 1494 °C) устойчива β-модификация (кубическая решетка, гранецентрированная). Кобальт является ферромагнетиком, точка Кюри у него составляет 1121 °C. У металла желтоватый оттенок, который придает ему тончайший слой оксидов.

Кобальт. Распространенный в природе, состоит из 2-х стабильных нуклидов: 57Со (0,17% по массе) и 59Со (99,83% по массе). В периодической системе химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева кобальт находится в группе VIIIВ, а также вместе с никелем и железом образует в четвертом периоде в данной группе триаду близких по своим свойствам переходных металлов. Атом кобальта имеет конфигурацию двух внешних электронных слоев 3s2p6d74s2. Кобальт образует соединения по большей части в степени окисления +2 (вторая валентность), а реже образует соединения в степени окисления +3 (третья валентность), ну и крайне редко образует соединения в степенях окисления +5, +4, и +1 (соответственно, пятая, четвертая и первая валентности).

У нейтрального атома кобальта радиус равен 0,125 нм, а радиус ионов (у которых координационное число равно 6) составляет Со4+ — 0,064 нм, Со3+ - 0,069 нм и Со2+ - 0,082 нм. Показатели энергии последовательной ионизации атома элемента кобальт составляют 7,865, 17,06, 33,50, 53,2 и 82,2 эВ. Электроотрицательность кобальта по шкале Полинга составляет 1,88. Кобальт - это тяжелый, серебристо-белый, блестящий металл с розоватым оттенком.

Хлорид кобальта - это кобальтовая соль хлороводородной (соляной) кислоты.

Хлорид кобальта относится к классу галогенидов кобальта. Соль имеет вид парамагнитных гигроскопичных блестящих голубых гексагональных кристаллов, цвет которых при обезвоживании становится синим.

У хлорида кобальта температура кипения составляет 1049°C, а температура плавления равна 735°C (в некоторых других источниках указывается 724 °C). Молярная электропроводность хлорида кобальта при бесконечном разведении и при температуре 25 °C составляет 260,7 Cм·см²/моль. Относительная плотность вещества (для сравнения вода = 1) равна 3.356.

При температуре 770°C давление паров хлорида кобальта составляет 5.33 кПа. Хлорид хорошо растворяется в воде, этиловом и метиловом спиртах, а также в ацетоне. Не растворяется хлорид кобальта в метилацетате и пиридине. Показатели растворимости в воде: при комнатной температуре 20 °C растворимость 52,9 г/100 мл, а при пониженной температуре 7 °C растворимость составляет уже 45,0 г/100 мл

Химические свойства

Компактный кобальт устойчив на воздухе, при нагревании свыше 300°C металл покрывается оксидной пленкой, которая представляет собой высокодисперсный кобальт пирофорен. Кобальт не взаимодействует с водой, парами воды в воздухе, растворами карбоновых и щелочей кислот. Поверхность кобальта пассивирует концентрированная азотная кислота, как и поверхность железа.

Кобальт располагается между никелем и железом в электрохимическом ряду напряжений различных металлов. Он взаимодействует практически со всеми остальными элементами. При нагревании кобальт соединяется с галогенами, образует галогениды. При воздействии фтора на порошковый кобальт либо СоСl2 кобальт восстанавливается до трехвалентного и образует фторид СоF3 . При нагревании кобальт действует с фосфором, серой, селеном, углеродом, мышьяком, сурьмой, бором и кремнием, причем проявляются валентности от +1 до +6. В последствие реакции свежевосстановленного порошка кобальта с Н2S образуются сульфиды. При Т = 400 °С образуется Со3S4, при Т = 700 °С образуется СоS. Образуется сульфид и во взаимодействии кобальта и сернистого ангидрида при Т = 800 °С.

В разбавленной соляной или серной кислоте кобальт растворяется медленно, выделяя водород и образовывая хлорид СоСl2 либо сульфат СоSO4. Разбавленная азотная кислота способна растворять кобальт и выделять оксиды азота и образовывать нитрат Со(NO3)2. Концентрированная же азотная кислота просто пассивирует кобальт. Соли кобальта растворимы в воде. Щелочи осаждают из водного раствора солей гидроксид Со(ОН)2 .

Существует несколько оксидов кобальта. СоО - оксид кобальта (II) обладает важнейшими свойствами. Существует он в 2-х полиморфных модификациях: форма а- (кубическая решетка), устойчива в температуре от комнатной вплоть до 985 °C, а форма b- (кубическая решетка) существует на высоких температурах. Оксид кобальта можно получать либо в результате нагревания в инертной атмосфере гидроксоркарбоната кобальта Со(ОН)2СоСО3, либо аккуратным восстановлением Со3О4.

Если гидроксид кобальта Со(ОН)2, его нитрат Со(NO3)2, либо гидроксокарбонат прокаливать на воздухе при Т = ~700°C, образуется Со3О4(CoO·Co2O3) оксид кобальта. Данный оксид по своему химическому поведению схож с Fe3О4. Эти оксиды относительно легко восстанавливаются до свободных металлов при помощи водорода:

Со3О4 + 4Н2 = 3Со + 4Н2О.

При прокаливании Со(ОН)2, Со(NO3)2 и т. д. на Т = 300°C получается еще 1 оксид кобальта — это Со2О3. При добавлении раствора щелочи в раствор соли кобальта(II) образуется легко окисляемый осадок Со(ОН)2. При нагреве на воздухе на температурах чуть выше 100°C Со(ОН)2 переходит в СоООН.

Если воздействовать щелочью на водные растворы солей 2-валентного кобальта с сильными окислителями, образуется Со(ОН)3.

При нагреве кобальт реагирует с фтором, образуя трифторид СоF3. Если же на СоО либо СоСО3 воздействовать газообразным HF, образуется еще 1 фторид кобальта, т.е. СоF2. При нагреве кобальта, он взаимодействует с бромом и хлором, образуя, дибромид СоBr2и дихлорид СоСl2. В реакции металлического кобальта и газообразного НI на температуре 400-500°C можно произвести дииодид кобальта СоI2.

Сплавление порошка серы и кобальта дает сульфид кобальта СоS серебристо-серой окраски (b-модификация). А если сквозь раствор соли кобальта(II) пропустить электрический ток сероводорода H2S, в осадок выпадет СоS - черный сульфид кобальта (a-модификация):

CoSO4 + H2S = CoS + H2SO4

Существуют соли кобальта, растворимые в воде- хлорид СоСl2, нитрат Со(NO3)2, сульфат СоSO4 и др. Разбавленные водные растворы данных солей имеют бледно-розовый цвет. Если эти соли растворить в ацетоне или спирте, возникает темно-синий раствор. Если добавить воду к данному раствору его цвет переходит в бледно-розовый.

Несколько сот лет назад немецкая провинция Саксония была крупным по тогдашним временам центром добычи серебра, меди и других цветных металлов. В тамошних рудниках случалось находить руду, которая по всем внешним признакам казалась серебряной, но при плавке получить из нее драгоценный металл не удавалось. Хуже того, при обжиге такой руды выделялся ядовитый газ, отравлявший рабочих. Саксонцы объясняли эти неприятности вмешательством нечистой силы, коварного подземного гнома кобольда. От него же исходили и другие опасности, подкарауливающие рудокопов в подземельях. В те времена в Германии даже читали в церквах молитвы о спасении горняков от злого духа кобольда... И со временем, когда саксонцы научились отличать «нечистую» руду от серебряной, они ее назвали «кобольд».

В 1735 г. шведский химик Георг Брандт выделил из этой «нечистой» руды серый со слабым розоватым оттенком неизвестный металл. Имя «кобольд», или «кобальт», сохранилось и за ним.

От венецианского стекла до светофоров

В диссертации Брандта, посвященной новому металлу, говорилось, в частности, о том, что из металла можно изготавливать сафру – краску, придающую стеклу глубокий и очень красивый синий цвет. Но еще в Древнем Египте было известно синее стекло, сделанное по тщательно скрываемым рецептам.

В средние века ни одно из государств Европы не могло соперничать в производстве стекла с Венецианской республикой. Чтобы оградить секреты варки цветных стекол от чужого любопытства, правительство Венеции в XII в. специальным указом перевело все стекольные фабрики на уединенный остров Мурано. О том, какими способами охранялись там секреты производства, можно составить себе некоторое представление по такой истории. Однажды с острова бежал подмастерье по имени Джиорджио Белерино, а вскоре в одном из немецких городков сгорела стекольная мастерская. Ее владелец – его звали Белерино – был заколот кинжалом...

И все-таки, несмотря на столь жестокие меры, секреты варки цветного стекла стали известны в других государствах. В 1520 г. Вейденхаммер в Германии нашел способ приготовления краски для синего стекла и по дорогой цене стал продавать ее... венецианскому правительству! Еще через 20 лет богемский стекольный мастер Шюрер тоже стал делать синюю краску из какой-то руды, известной ему одному. С его помощью такую краску стали изготовлять и в Голландии. Современники писали, что стекло окрашивается «цаффером», но что собой представлял этот продукт – никто не знал. Только через столетие (в 1679 г.) известный химик Иоганн Кункель подробно описал процесс получения краски, но оставалось неизвестным, из какой именно руды ее делают, где эту руду искать и какая ее составная часть обладает красящим свойством.

Только после исследования Брандта было выяснено, что сафр, или цаффер, – продукт прокаливания руды, богатой кобальтом, содержит окислы кобальта и множество окислов других металлов. Сплавленный затем с песком и поташем цаффер образовывал смальту, которая и представляла собой краску для стекла. Кобальта в смальте содержалось немного – всего 2...7%. Но красящая способность окиси кобальта оказалась большой: уже 0,0001% ее в шихте придает стеклу голубоватый оттенок.

Стеклоделы средних веков пользовались свойствами кобальта бессознательно, отыскав их чисто опытным путем. Разумеется, это не может даже в самой малой степени умалить в наших глазах замечательное искусство этих тружеников.

Помимо смальты, существуют и другие кобальтовые красители: синяя алюминиево-кобальтовая краска – тенарова синь; зеленая – комбинация окислов кобальта, хрома, алюминия, магния и других элементов. Краски эти красивы и достаточно стойки при высокой температуре, но не всегда имеют хорошую кроющую способность. Значение их гораздо меньше, чем смальты. Заслуживает внимания другое: изменчивость окраски соединений кобальта.

Чудеса превращения красок известны еще с XVI столетия. Профессор Базельского университета химик и врач Парацельс показывал написанную им самим картину. Она изображала зимний пейзаж – деревья и пригорки, покрытые снегом. Дав зрителям насмотреться, профессор слегка подогревал картину, и прямо на глазах у всех зимний ландшафт сменялся летним: деревья одевались листвой, на пригорках зеленела трава. Это производило впечатление чуда.

Для современного химика история с картиной Парацельса выглядит довольно просто. Такой эффект могли дать, в частности, кобальтовые краски. Хлористый кобальт, к которому добавлено соответствующее количество хлористого никеля, почти бесцветен. Но при нагревании эти соли теряют кристаллизационную воду, и цвет их меняется.

В 1737 г. один французский химик открыл свойство кобальтовых солей окрашиваться под действием тепла и использовал их в качестве симпатических чернил. Написанное ими на бумаге становится видимым только после того, как бумагу нагреют. Сейчас эта особенность солей кобальта имеет практическое значение в лабораторной технике: раствором кобальтовых солей метят фарфоровые тигли. После прогрева такая метка четко выступает на белой поверхности фарфора.

Окраска стекол соединениями кобальта имеет немаловажное значение и в наше время, хотя существуют более дешевые красители.

Для технических целей часто нужны стекла, поглощающие и пропускающие лучи определенного цвета. Такие стекла необходимы в фотографии, сигнализации, колориметрическом анализе и других случаях. Смальтой в наше время не пользуются, а употребляют непосредственно окись кобальта, которую вводят в состав шихты, загружаемой в стекловаренную печь.

Стекла, применяемые для сигнальных огней, должны давать резкий, отчетливый свет. Нужно исключить возможность ошибочного восприятия сигнала даже в условиях плохой видимости, даже при больших скоростях транспорта и несовершенстве человеческого зрения. А для этого необходимо, чтобы стекла световых сигнальных устройств пропускали только свет волны точно определенной длины.

У стекол, окрашенных окисью кобальта, нет соперников по прозрачности, а добавка в такое стекло ничтожных количеств окиси меди придает ему способность задерживать некоторые лучи красной и фиолетовой части спектра. Для фотохимических исследований бывают нужны стекла, совершенно не пропускающие желтых и оранжевых лучей. Этому условию отвечают кобальто-рубиновые стекла: на окрашенное кобальтом синее стекло накладывается нагретое стекло, окрашенное в красный цвет соединениями меди, – так называемый медный рубин. Хорошо известно применение окиси кобальта для придания красивого, очень устойчивого темно-синего цвета фарфоровым и эмалированным изделиям.

Кобальт – легирующий металл

В 1912 г. о кобальте писали: «До настоящего времени металлический кобальт с точки зрения потребления не представляет интереса. Были попытки ввести кобальт в железо и приготовить специальные стали, но последние не нашли еще никакого применения». Действительно, в начале нашего века первые попытки использовать кобальт в металлургии были неудачными. Было известно, что хром, вольфрам, ванадий придают стали высокую твердость и износоустойчивость при повышенных температурах. Сначала создалось впечатление, что кобальт для этой цели не годится – сталь плохо закаливалась, точнее, закалка проникала в изделие на очень небольшую глубину. Вольфрам, хром и ванадий, соединяясь с растворенным в стали углеродом, образуют твердые карбиды, кобальт же, как оказалось, способствует выделению углерода в виде графита. Сталь при этом обогащается несвязанным углеродом и становится хрупкой. В дальнейшем это осложнение было устранено: добавка в кобальтовую сталь небольшого количества хрома предотвращает графитизацию; такая сталь хорошо закаляется.

Теперь кобальт, как и вольфрам, незаменим в металлообработке – он служит важнейшей составной частью инструментальных быстрорежущих сталей. Вот, например, результат сравнительных испытаний трех резцов. В стали, из которой они были изготовлены, углерод, хром, ванадий, вольфрам и молибден содержались в одинаковых количествах, различие было лишь в содержании кобальта. В первой, ванадиевой, стали кобальта совсем не было, во второй, кобальтовой, его было 6%, а в третьей, суперкобальтовой, – 18%. Во всех трех опытах резцом точили стальной цилиндр. Толщина снимаемой стружки была одинаковой – 20 мм, скорость резания тоже – 14 м/мин.

Что же показал эксперимент? Ванадиевый резец затупился, пройдя 7 м, кобальтовый – 10 м, а резец из суперкобальтовой стали прошел 1000 м и остался в хорошем состоянии! Таким образом, для резкого повышения износоустойчивости и режущих свойств стали кобальт должен входить в ее состав в значительных количествах.

В 1907 г. в промышленности появились твердые сплавы, не содержащие железа, – стеллиты (от латинского слова stella – звезда). Один из лучших стеллитов содержал больше 50% кобальта. И в твердых сплавах, которые в наше время стали важнейшим материалом для металлорежущих инструментов, кобальт играет не последнюю роль. Карбид вольфрама или титана – основной компонент твердого сплава – спекается в смеси с порошком металлического кобальта. Кобальт соединяет зерна карбидов и придает всему сплаву большую вязкость, уменьшает его чувствительность к толчкам и ударам.

Твердые сплавы могут служить не только для изготовления режущих инструментов. Иногда приходится наваривать твердый сплав на поверхность деталей, подвергающихся сильному износу при работе машины. Такой сплав на кобальтовой основе может повысить срок службы стальной детали в 4...8 раз.

Магнитные свойства

Способность сохранять магнитные свойства после однократного намагничивания свойственна лишь немногим металлам, в том числе и кобальту. К сталям и сплавам, из которых изготовляют магниты, предъявляют очень важное техническое требование: они должны обладать большой коэрцитивной силой, иначе – сопротивлением размагничиванию. Магниты должны быть устойчивы и по отношению к температурным воздействиям, к вибрации (что особенно важно в моторах), легко поддаваться механической обработке.

Под действием тепла намагниченный металл теряет ферромагнитные свойства. Температура, при которой это происходит (точка Кюри), разная: для железа – это 769°C, для никеля – всего 358°C, а для кобальта достигает 1121°C. Еще в 1917 г. в Японии был запатентован состав стали с улучшенными магнитными свойствами. Главным компонентом новой стали, получившей название японской, был кобальт в очень большом количестве – до 60%. Вольфрам, молибден или хром придают магнитной стали высокую твердость, а кобальт повышает ее коэрцитивную силу в 3,5 раза. Магниты из такой стали получаются в 3...4 раза короче и компактнее. И еще одно важное свойство: если вольфрамовая сталь теряет под действием вибраций свои магнитные свойства почти на треть, то кобальтовые – всего на 2...3,5%.

В современной технике, особенно в автоматике, магнитные устройства применяются буквально на каждом шагу. Лучшие магнитные материалы – это кобальтовые стали и сплавы. Кстати, свойство кобальта не размагничиваться под действием вибраций и высоких температур имеет немаловажное значение и для ракетной и космической техники.

Современные требования к постоянным магнитам чрезвычайно разнообразны. И одно из главных – это минимальный вес при максимальной «силе». В последние десятилетия были изобретены такие магниты. Это сплавы, названные «магнико» и «альнико» – по начальным буквам названий металлов, из которых они состоят: первый из магния, никеля и кобальта, второй – из алюминия, никеля и кобальта. В таких магнитах совсем нет железа – металла, само название которого мы привыкли со школьной скамьи считать неотделимым от ферромагнетизма. Свойства этих сплавов кажутся необычайными: магнит весом 100...200 г удерживает груз в 20...30 кг! Очень сильные постоянные магниты получаются также из интерметаллических соединений кобальта с некоторыми редкоземельными элементами (например, SmCо 5 и др.).

Кобальт и живая природа

Прежде чем рассказывать о том, почему кобальтом интересуются не только инженеры, но и агрономы, и медики, несколько слов об одной не совсем обычной службе элемента №27. Еще во время первой мировой войны, когда милитаристы делали первые попытки применения отравляющих веществ, возникла необходимость найти вещества, поглощающие угарный газ. Это было нужно еще и потому, что сплошь и рядом происходили случаи отравления орудийной прислуги угарным газом, выделяемым при стрельбе.

В конце концов, была составлена масса из окислов марганца, меди, серебра, кобальта, названная гопкалитом, защищающая от угарного газа, который в ее присутствии окисляется уже при комнатной температуре и превращается в нетоксичную углекислоту. Гопкалит – это катализатор; он только способствует реакции окисления 2CO + О 2 → 2CO 2 , не входя в состав конечных продуктов.

А теперь – о кобальте в живой природе.

В некоторых районах разных стран, в том числе и нашей, печальной известностью пользовалось заболевание скота, иногда называемое сухоткой. Животные теряли аппетит и худели, их шерсть переставала блестеть, слизистые оболочки становились бледными. Резко падало количество красных кровяных телец (эритроцитов) в крови, резко снижалось содержание гемоглобина. Возбудителя болезни найти не могли, однако ее распространенность создавала полное впечатление эпизоотии. В Австрии и Швеции неизвестную болезнь называли болотной, кустарниковой, прибрежной. Если в район, пораженный болезнью, завозили здоровых животных, то через год-два они тоже заболевали. Но и то же время скот, вывезенный из района «эпидемий», не заражал общающихся с ним животных и сам вскоре выздоравливал. Так было и в Новой Зеландии, и в Австралии, и в Англии, и в других странах. Это обстоятельство заставило искать причину болезни в корме. И когда после кропотливых исследований она была, наконец, установлена, болезнь получила название, точно определяющее эту причину, – акобальтоз...

Сталкивались с акобальтозом, с отсутствием (или недостатком) кобальта в организме, и наши ученые.

Однажды в Академию наук Латвийской ССР пришло письмо, где сообщалось, что в районе одного из болот неподалеку от Риги скот поражен сухоткой, но у лесника, живущего там же, все коровы упитанны и дают много молока. К леснику отправился профессор Я.М. Берзинь. Оказалось, что раньше коровы лесника тоже болели, но потом он стал добавлять им в корм мелассу (кормовую патоку – отход сахарного завода), и животные выздоровели. Исследование показало, что в килограмме патоки содержится 1,5 мг кобальта. Это гораздо больше, чем в растениях, растущих на болотистых почвах. Серия опытов на больных сухоткой баранах рассеяла все сомнения отсутствие микроколичеств кобальта в пище – вот причина страшной болезни. В настоящее время на заводах Ленинграда и Риги для добавок в корм скоту изготовляют специальные таблетки, предохраняющие от заболевания сухоткой в тех районах, где количество микроэлемента кобальта в почвах недостаточно для полноценного питания животных.

Известно, что человеческому организму необходимо железо: оно входит в состав гемоглобина крови, с помощью которого организм усваивает кислород при дыхании. Известно также, что зеленым растениям нужен магний, так как он входит в состав хлорофилла. А кобальт – какую роль играет он в организме?

Есть и такая болезнь – злокачественное малокровие. Резко уменьшается число эритроцитов, снижается гемоглобин... Развитие болезни ведет к смерти. В поисках средства от этого недуга врачи обнаружили, что сырая печень, употребляемая в пищу, задерживает развитие малокровия. После многолетних исследований из печени удалось выделить вещество, способствующее появлению красных кровяных шариков. Еще восемь лет потребовалось для того, чтобы выяснить его химическое строение. За эту работу английской исследовательнице Дороти Кроуфут-Ходжкин присуждена в 1964 г. Нобелевская премия по химии. Вещество это получило название витамина B 12 . Оно содержит 4% кобальта.

Таким образом, выяснена основная роль солей кобальта для живого организма – они участвуют в синтезе витамина B 12 . В последние годы этот витамин стал привычным в медицинской практике лечебным средством, которое вводят в мышцы больного, в чьем организме по той или иной причине не хватает кобальта.

И еще одна служба кобальта в медицине – это лечение злокачественных опухолей радиоактивным излучением. Сейчас во всем мире для облучения пораженных раком тканей применяют (в тех случаях, когда такое лечение вообще возможно) радиоактивный изотоп кобальта – 60 Со, дающий наиболее однородное излучение.

В аппарате для облучения глубокозалегающих злокачественных опухолей, «кобальтовой пушке» ГУТ-400 (гамма-установка терапевтическая), количество кобальта-60 соответствует по своей активности 400 г радия. Это очень большая величина, такого количества радия нет ни в одной лаборатории. Но именно высокая активность позволяет предпринимать попытки лечения опухолей, расположенных в глубине организма больного.

Радиоактивный кобальт используется не только в лечебных целях. Установки, подобные медицинской «пушке», применяют в промышленности для контроля уровня растворов в аппаратах, работающих при высоких температурах и давлениях, и во многих других случаях.

Кобальт в космосе

Рассказывая о том или ином металле, нельзя не упомянуть о том, какое он имеет отношение к сверхскоростным, высотным и космическим полетам. В этих отраслях техники к применяемым материалам предъявляют высочайшие требования. Приходится считаться не только с прочностью, весом и другими «обыденными» величинами. Нужно учитывать условия: разряженность атмосферы и космический вакуум, а с другой стороны, сильный аэродинамический разогрев, возможность резких температурных перепадов, тепловых ударов.

Казалось бы, «сверхскоростные» конструкции нужно делать из наиболее тугоплавких материалов, таких, как вольфрам, молибден, тантал. Эти металлы, конечно, играют видную роль, но не следует забывать, что и у них есть недостатки, ограничивающие возможности применения. При высоких температурах они сравнительно легко окисляются. Обработка их затруднительна. Наконец, они дороги. Поэтому их применяют, когда другими материалами нельзя обойтись, а во многих узлах вместо них работают сплавы на никелевой или кобальтовой основе.

Самое широкое применение в авиационной и космической технике получили сплавы на основе никеля. Когда одного известного металловеда спросили, как он создает высокотемпературные сплавы, он ответил: «Я просто заменяю в сталях железо на никель».

В тех же целях применяют сплавы на основе кобальта. Большая распространенность никелевых сплавов объясняется в основном их большей изученностью и меньшей стоимостью. Эксплуатационные же свойства сплавов на основе никеля и кобальта практически идентичны. Но «механизмы прочности» разные. Высокая прочность никелевых сплавов с титаном и алюминием объясняется образованием фазы-упрочнителя состава Ni 3 Al(Ti); чем больше в сплаве титана и алюминия, тем выше его механические свойства. Но при высоких температурах эксплуатации частицы фазы-упрочнителя переходят в раствор, и тогда сплав довольно быстро разупрочняется.

Кобальтовые же сплавы своей жаропрочностью обязаны образованию тугоплавких карбидов. Эти карбиды не растворяются в твердом растворе. Они обладают и малой диффузионной подвижностью. Правда, преимущества таких сплавов перед никелевыми проявляются лишь при температурах от 1038°C и выше. Последнее не должно смущать: известно, что чем выше температура, развивающаяся в двигателе, тем больше его эффективность. Кобальтовые сплавы хороши именно для наиболее эффективных высокотемпературных двигателей.

В конструкциях авиационных турбин применяют кобальтовые сплавы, которые содержат от 20 до 27% хрома. Этим достигается высокая «окалиностойкость» материала, позволяющая обходиться без защитных покрытий. Хром, кстати, единственный элемент, увеличивающий стойкость кобальта против окисления и одновременно его прочность при высокой температуре.

В лабораторных условиях сопоставляли свойства никелевых и кобальтовых сплавов под действием переменных температурных нагрузок (теплового удара). Испытания показали, что кобальтовые сплавы более «ударостойки». Не удивительно поэтому, что специалисты по космической технике все больше внимания уделяют сплавам элемента №27.Это, если можно так выразиться, интерес с перспективой. Попробуем объяснить, что это значит, хотя бы на одном примере.

Все привычнее становятся полеты человека в космос. Но пока на экранах своих телевизоров мы видим лишь ракеты, получающие энергию в результате реакции окисления тех или иных топлив. Вряд ли этот вид «энергоснабжения» можно считать единственным и на будущее. Поднимутся ракеты, тягу которых создадут иные силы. В процессе разработки находятся электротермические, плазменные, ионные ракеты...

Важной составной частью двигательной установки любой из таких систем станет, по-видимому, электрогенератор. Электрогенератор большой мощности. Но, как мы знаем, мощные генераторы и весят много, и размеры имеют солидные. Как такую махину поместить на «транспортабельной установке»? Или – что практически более приемлемо – как сделать достаточно мощный и в то же время достаточно легкий генератор? Нужны оптимальные конструкции и оптимальные материалы для них.

В разрабатываемых проектах предусмотрен, в частности, атомный реактор с утилизацией тепла в паровой турбине. Крутить эту турбину будет не водяной пар, а ртутный (или пары щелочных металлов). В трубчатом бойлере тепло ядерной реакции испарит ртуть; ртутный пар, пройдя турбину и сделав свое дело, пойдет в конденсатор, где снова станет жидкостью, а затем опять, совершая круговорот, отправится в бойлер.

Такие аппараты должны работать без остановок, без осмотра и какого-либо ремонта не менее 10 тыс. часов, т.е. больше года. Судя по публикациям, бойлеры экспериментальных американских генераторов SNAP-2 и SNAP-8 сделаны из кобальтовых сплавов. Эти сплавы применили потому, что они жаропрочны, не подвержены амальгамации (не реагируют с ртутью), коррозионно-устойчивы.

Дело есть и на Земле...

Мы рассказали далеко не во всех областях применения кобальта. Совершенно не упомянули, например, о том, что электролитические кобальтовые покрытия во многих отношениях превосходят никелевые. Получить кобальтовое покрытие нужной толщины (причем равномерной толщины!) можно не за час, как никелевое, а всего за 4 минуты. Кобальтовые покрытия более тверды, поэтому защитный слой кобальта можно сделать тоньше, чем соответствующий слой никеля.

Русским ученым Федотьевым был в свое время исследован кобальтовый сплав (до 75% кобальта), предназначенный для замены платиновых электродов гальванических ванн. Оказалось, что этот сплав не только не уступает драгоценному металлу, но и превосходит его по нерастворимости в крепких кислотах, а обходится несравненно дешевле.

Мы не замечаем, что кобальт окружает нас в нашей повседневной жизни, в быту, конкретнее – в эмалированных кастрюлях, причем не только синего цвета. Широко известный ныне процесс эмалирования жести рождался в муках. Эмаль накладывалась, но держалась плохо и отскакивала от основного металла при нагреве, толчке, а то и без всяких видимых причин. Лишь тогда, когда стали наносить эмаль в два слоя (грунт и эмаль), с содержанием в первом слое всего лишь 0,6% кобальта, покрытие стало удерживаться прочно. Объясняется же это тем, что в процессе нагрева окислы кобальта восстанавливаются железом до металла; этот кобальт при дальнейшем нагреве диффундирует в железо, образуя с ним твердый сплав. Мы сказали лишь о кастрюле, а сколько эмалированной посуды используется в медицине, фармацевтической, химической промышленности. И везде кобальт, всего лишь 0,6%.

Использование кобальта, его сплавов и соединений ширится с каждым днем. В последнее время, например, они стали нужны для изготовления ферритов, в производстве «печатных схем» в радиотехнической промышленности, при изготовлении квантовых генераторов и усилителей. Это металл с большим настоящим и большим будущим.

Немного статистики

Интересны цифры, которые дают некоторое представление о том, на что расходуется кобальт в промышленно-развитых странах Запада. Вот сведения статистики за последние годы (в%):

Магнитные сплавы 27
Жаропрочные материалы 21,5
Краски и лаки 13
Износоустойчивые и коррозионностойкие сплавы для химической и металлургической промышленности 8,5
Керамика и эмали 7
Сплавы с низким коэффициентом расширения для контрольно-измерительных приборов, сплавы с низким модулем упругости для пружин и т.п. 7
Стали с высоким пределом текучести (в самолето- и ракетостроении) 6,5
Порошок металлического кобальта для изготовления твердых сплавов 4
Катализаторы в химических производствах и микроэлементы в сельском хозяйстве (в животноводстве) 3
Быстрорежущие стали 2,5

Приведенные цифры относятся к началу 70-х годов, но вряд ли за последние годы здесь что-то существенно изменилось. Ультрановых областей применения элемент №27 в эти годы не нашел. Известно, что в 1975 г. в США спрос на кобальт по сравнению с 1974 г. упал почти на четверть. Впрочем, экономический кризис отразился подобным образом на производстве и потреблении многих металлов.

В мире, по американским данным, в 1975 г. было получено более 20 тыс. т кобальта. Перед началом второй мировой войны производство кобальта едва превышало 3 тыс. т. Крупнейший поставщик кобальта на мировой рынок – республика Заир. Достаточно богаты кобальтом недра Канады, США, Франции, Замбии. В Советском Союзе кобальтовые руды есть на Урале, в Казахстане, в Восточной Сибири. Кобальтсодержащие медно-никелевые руды есть на Кольском полуострове и в районе Норильска.

Будущее, надо думать, откроет нам еще не одно ценное свойство элемента №27.

К вопросу об имени

Относительно вредоносности существ, по имени которых получил свое название кобальт, имеется мнение, диаметрально противоположное приведенному в статье об элементе №27. Ознакомьтесь со следующим документом:

Кобольдам добрым мы родня;
Хирурги гор, свой труд ценя.
Сверлим мы их по мере сил, –
Пускаем кровь из рудных жил;
Металлы грудой копим мы.
И кличем ласково из тьмы.
Чтоб бодрость путнику вдохнуть:
«Счастливый путь! Счастливый путь!»

Эта вполне положительная служебная характеристика дана подземным гномам достаточно авторитетным знатоком немецкого средневековья – Иоганном Вольфгангом Гёте. Вы можете найти ее во второй части «Фауста».

В гробнице Тутанхамона

Уже в глубокой древности люди умели изготовлять цветные стекла и смальты, в том числе и синие. Остатки посуды, мозаики, украшений из синего стекла, археологи находят во многих центрах древних цивилизаций.

Однако в большинстве случаев – об этом непреложно свидетельствуют результаты химического анализа – эти стекла окрашены соединениями меди, а не кобальта. Например, в гробнице египетского фараона Тутанхамона было найдено множество предметов из синего стекла. Но только один из них оказался окрашенным кобальтом, все остальные – медью.

Удивляться тут, разумеется, нечему – медные минералы встречаются на нашей планете гораздо чаще кобальтовых.

Учитель и ученик

Георг Брандт, открывший кобальт, начал заниматься химией чуть ли не с детства, помогая своему отцу – сначала аптекарю, а затем управляющему металлургическими предприятиями – ставить опыты.

Свои студенческие годы Брандт провел в голландском городе Лейдене. Здесь он изучал медицину и химию под руководством знаменитого химика, ботаника и врача Германа Бургаве.

Бургаве первым среди ученых применил в своих исследованиях лупу и термометр. Его лекции пользовались широчайшей популярностью – на них бывал даже русский царь Петр I. Немало сделал Бургаве для того, чтобы опровергнуть различные домыслы алхимиков, в этом он проявлял редкостное упорство. Например, желая доказать, что вопреки утверждениям алхимиков ртуть при длительном нагревании не превращается в твердое тело, Бургаве нагревал ртуть в замкнутом сосуде в течение... 15 лет.

Проучившись в Лейдене 3 года, Брандт направился в Реймс, где получил диплом доктора медицины, затем в Гарц для изучения горного дела и металлургии. Только после этого он вернулся в Швецию.

Важнейшие свои исследования Брандт провел и лаборатории Монетного двора. (Между прочим, и в России одна из первых химических лабораторий находилась при Монетном дворе.) Брандт изучал мышьяк и его соединения, соду и поваренную соль; организовал производство шведской латуни на базе местного цинка. Но наибольшую славу Брандту принесло, конечно, открытие кобальта.

Из дневника первооткрывателя

«Так же, как есть шесть видов металлов, есть – я доказал это достоверными экспериментами... – шесть видов полуметаллов... Я имел счастье быть первооткрывателем нового полуметалла, названного кобальт регулус, который ранее путали с висмутом...»

Энергия ионизации
(первый электрон) Термодинамические свойства простого вещества Плотность (при н. у.) Температура плавления Температура кипения Уд. теплота плавления

15,48 кДж/моль

Уд. теплота испарения

389,1 кДж/моль

Молярная теплоёмкость Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки

гексагональная

Параметры решётки Отношение c /a Температура Дебая Прочие характеристики Теплопроводность

(300 K) 100 Вт/(м·К)


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.

Происхождение названия

Название химического элемента 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 .

Нахождение в природе

Массовая доля кобальта в земной коре 4·10 −3 %. Кобальт входит в состав минералов: каролит CuCo 2 S 4 , линнеит Co 3 S 4 , кобальтин CoAsS, сферокобальтит CoCO 3 , смальтин CoAs 2 , скуттерудит (Co, Ni)As 3 и других. Всего известно около 30 кобальтосодержащих минералов. Кобальту сопутствуют железо , никель , хром , марганец и медь . Содержание в морской воде приблизительно (1,7)·10 −10 %.

Месторождения

Самый крупный поставщик кобальта - Демократическая Республика Конго . Также есть богатые месторождения в Канаде, США, Франции, Замбии, Казахстане, России.

Получение

Кобальт получают в основном из никелевых руд, обрабатывая их растворами серной кислоты или аммиака. Также используется методы пирометаллургии . Для отделения от близкого по свойствам никеля используется хлор , хлорат кобальта (Co(ClO 3) 2) выпадает в осадок, а соединения никеля остаются в растворе.

Изотопы

Кобальт имеет только один стабильный изотоп - 59 Co (изотопная распространённость 100 %). Известны ещё 22 радиоактивных изотопа кобальта.

Физические свойства

Кобальт - твердый 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 придает тонкий слой оксидов .

Химические свойства

Оксиды

  • На воздухе кобальт окисляется при температуре выше 300 °C.
  • Устойчивый при комнатной температуре оксид кобальта представляет собой сложный оксид Co 3 O 4 , 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:
\mathsf{Co_3O_4 + 4H_2 \rightarrow 3Co + 4H_2O}
  • Оксид кобальта (III) можно получить, прокаливая соединения кобальта (II), например:
\mathsf{4Co(OH)_2 + O_2 \rightarrow 2Co_2O_3 + 4H_2O}

Другие соединения

  • При нагревании кобальт реагирует с галогенами, причём соединения кобальта (III) образуются только с фтором.
\mathsf{2Co + 3F_2 \rightarrow 2CoF_3} \mathsf{Co + Cl_2 \rightarrow CoCl_2}
  • 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 Со 9 S 8
  • 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 СоН 2 и СоН.
  • Растворы солей кобальта CoSO 4 , CoCl 2 , Со(NO 3) 2 придают воде бледно-розовую окраску. Растворы солей кобальта в спиртах темно-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, 3+) жёлтого цвета и розеосоли (например, 3+) красного или розового цвета.

  • Также кобальт образует комплексы с CN − , NO 2 − и многими другими лигандами. Комплексный анион гексанитрокобальтат 3- образует нерастворимый осадок с катионами калия, что используется в качественном анализе.

Применение

  • Легирование кобальтом стали повышает её жаропрочность, улучшает механические свойства. Из сплавов с применением кобальта создают обрабатывающий инструмент: свёрла, резцы, и т. п.
  • Магнитные свойства сплавов кобальта находят применение в аппаратуре магнитной записи, а также сердечниках электромоторов и трансформаторов.
  • Для изготовления постоянных магнитов иногда применяется сплав, содержащий около 50 % кобальта, а также ванадий или хром .
  • Кобальт применяется как катализатор химических реакций.
  • Кобальтат лития применяется в качестве высокоэффективного положительного электрода для производства литиевых аккумуляторов.
  • Силицид кобальта - отличный термоэлектрический материал, он позволяет производить термоэлектрогенераторы с высоким КПД.
  • Радиоактивный кобальт-60 (период полураспада 5,271 года) применяется в гамма-дефектоскопии и медицине.
  • 60 Со используется в качестве топлива в .

Биологическая роль

Кобальт - один из микроэлементов, жизненно важных организму. Он входит в состав витамина В 12 (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 человека. При отсутствии кобальта развивается акобальтоз .

Токсикология

Избыток кобальта для человека вреден.

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 Со 2 (СО) 8 .

Стоимость металлического кобальта

На 20 января 2013 г. стоимость кобальта на мировом рынке, по данным , составляет около 26 долл./кг.

Напишите отзыв о статье "Кобальт"

Примечания

Ссылки

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Кобальт - двадцать седьмой элемент Периодической таблицы. Обозначение - Co от латинского «cobaltum». Расположен в четвертом периоде, VIIIB группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 247.

В природе кобальт мало распространен: содержание в земной коре составляет около 0,004% (масс.). Чаще всего кобальт встречается в соединении с мышьяком в виде минералов кобальтовый шпейс CoAs 2 и кобальтовый блеск CoAs.

Кобальт - твердый, тягучий, похожий на железо блестящий металл (рис. 1). Как и железо, он обладает магнитными свойствами. Вода и воздух на него не действуют. В разбавленных кислотах растворяется значительно труднее, чем железо.

Рис. 1. Кобальт. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса кобальта

Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии кобальт существует в виде одноатомных молекул Co, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 58,9332.

Аллотропия и аллотропные модификации кобальта

Кобальт имеет две модификации. До 430 o С устойчив α-кобальт (гексагональная плотноупакованная решетка); выше 430 o С — b-кобальт (гранецентрированная кубическая решетка).

Изотопы кобальта

Известно, что в природе кобальт может находиться в виде единственного стабильного изотопа 59 Co. Массовое число равно 59, ядро атома содержит двадцать семь протонов и тридцать два нейтрона.

Существуют искусственные нестабильные изотопы кобальта с массовыми числами от 45-ти до 75-ти и одиннадцати мета стабильных состояний, среди которых наиболее долгоживущим является 60 Co с периодом полураспада равным 5,2714 лет.

Ионы кобальта

Электронная формула, демонстрирующая распределение по орбиталям электронов кобальта выглядит следующим образом:

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

В результате химического взаимодействия кобальт отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Cо 0 -2e → Cо 2+ ;

Cо 0 -3e → Cо 3+ ;

Cо 0 -4e → Cо 4+ .

Молекула и атом кобальта

В свободном состоянии кобальт существует в виде одноатомных молекул Cо. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу кобальта:

Сплавы кобальта

Кобальт применяется главным образом в сплавах, которые используются в качестве жаропрочных и жаростойких материалов. Жаропрочный и жаростойкий сплав виталлиум содержит 65% кобальта, 28% хрома, 3% вольфрама и 4% молибдена. Этот сплав сохраняет высокую прочность и не подается коррозии при температурах до 800-850 o С.

Твердые сплавы стеллиты, содержащие 40-60% кобальта, 20-35% хрома, 5-20: вольфрама и 1-2% углерода, применяются для изготовления режущего инструмента. Кобальт входит также в состав керамикометаллических твердых сплавов - керметов.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание Кобальт массой 2,95 г растворили в соляной кислоте, при этом образовалась соль кобальта (II), через полученный раствор пропустили сероводород. Определите массу образовавшегося осадка.
Решение Запишем уравнения реакций, о которых говорится в условии задачи:

Co + 2HCl dilute = CoCl 2 + H 2 (1);

CoCl 2 + H 2 S = CoS↓ + 2HCl (2).

Найдем количество вещества кобальта, вступившего в реакцию (молярная масса - 59 г/моль):

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

n (Co) = 2,95 / 59 = 0,044 моль.

Согласно уравнению (1) n (Co) : n (CoCl 2) = 1:1, следовательно, n (Co) = n (CoCl 2) = 0,044 моль. Тогда, количество моль сульфида кобальта (II) (осадок) также будет равно 0,044 моль, поскольку n (CoCl 2) : n (CoS) = 1:1. Масса сульфида кобальта (II) равна (молярная масса - 91 г/моль):

m (CoS)= n (CoS)×M (CoS);

m (CoS)= 0,044 × 91 = 4,004 г.
Ответ Масса сульфида кобальта (II) равна 4,004 г

ПРИМЕР 2

Задание Стандартный электродный потенциал никеля больше, чем кобальта (E o Co 2+ /Co 0 = -0,27 В, E o Ni 2+ /Ni 0 = -0,25 В). Изменится ли это соотношение, если измерить потенциал никеля в растворе его ионов с концентрацией 0,001 моль/дм 3 , а потенциал кобальта - в растворе с концентрацией 0,1 моль/дм 3 ?
Решение Определим электродные потенциалы кобальта и никеля в заданных условиях используя уравнение Нернста:

E ’ Ni 2+ / Ni 0 = E o Ni 2+ / Ni 0 - 0,059/n × lg (a Ni 2+ / a Ni 0);

E ’ Ni 2+ / Ni 0 = -0,25 + (0,059/2) × lg10 -3 ;

E ’ Ni 2+ / Ni 0 = -0,339 В.

E ’ Co 2+ /Co o = E o Co 2+ /Co o - 0,059/n × lg (a Co 2+ / a Co o);

E ’ Co 2+ /Co o = -0,27 + (0,059/2) × lg10 -1 ;

E ’ Co 2+ /Co o = -0,307 В.
Ответ В заданных условиях потенциал кобальта больше, чем потенциал никеля.