кобальт что это за металл

Кобальт (Co, Cobaltum)

История кобальта

С историей открытия кобальта связано немало легенд и преданий, в средние века люди были уверены, что здесь не обошлось без вмешательства нечистой силы. Ведь недаром название кобальт происходит от немецкого Kobolt – зловредный карлик, маленький гном, который строил всяческие козни, мешая рудокопам Саксонии заниматься добычей руды и выплавкой металла. Некоторые руды, добытые в Саксонии, имели серебристый цвет и поначалу считались серебром. Но металл, получаемый из этих руд, давал ядовитые пары, которыми неоднократно были отравлены рудокопы (calorizator). В 1735 году химик из Швеции Георг Брандт выделил из «руды нечистой силы» металл серебристо-розоватого оттенка, который был назван кобольд. Впоследствии название преобразовалось в известное и привычное нам.

Общая характеристика кобальта

Кобальт является элементом IX группы IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с атомным номером 27 и атомной массой 58,9332. Признанное обозначение кобальта – Co (от латинского Cobaltum).

Нахождение в природе

Кобальт не сильно распространённый металл, скорее его можно отнести к редким, в земной коре присутствует в минимальных количествах. Насчитывается не более 30-ти минералов, в составе которых находится кобальт. Самое большое месторождение кобальта находится в Демократической Республике Конго, имеются залежи в США, Франции, Канаде и России.

Физические и химические свойства

Кобальт является твёрдым металлом серебристо-белого цвета, со слегка розоватым (реже – синим) отливом. При взаимодействии с воздухом окисление происходит при высоких температурах (300˚С и выше).

Суточная потребность в кобальте

Суточная потребность в кобальте очень невелика, обычно составляет 0,1 – 0,8 мг для здорового взрослого человека. Обычно дневную норму кобальта человек получает из пищи.

Продукты питания богатые кобальтом

Основные источники кобальта:

Признаки нехватки кобальта

Признаками нехватки в организме человека кобальта являются участившиеся заболевания системы кровообращения и эндокринной. Причиной недостатка кобальта обычной служат хронические заболевания органов пищеварения (гастрит, язва двенадцатиперстной кишки).

Применение кобальта в жизни

Кобальт нашёл широкое применение в виде сплавов – в металлургической промышленности для повышения жаропрочности стали, в производстве магнитов, как состав красителей – в изготовлении стекла и керамики.

Полезные свойства кобальта и его влияние на организм

Кобальт – один из жизненно важных микроэлементов, присутствие его в организме человека обязательно. Кобальт входит в состав витамина В12, принимает участие в синтезе ДНК и аминокислот, в расщеплении белков, жиров и углеводов. Активно влияет на обменные процессы организма, особую роль играет в кроветворении – стимулирует рост и развитие эритроцитов. Кобальт поддерживает нормальную деятельность поджелудочной железы и регуляцию активности адреналина.

Источник

КОБАЛЬТ — щедрый подарок горных духов

В Саксонии с давних времен добывали цветные металлы. Частенько горняки добывали казалось бы серебряную руду, но выплавить серебро не получалось. А при плавке руда выделяла газ, от которого травились рабочие. Такую «нечистую» руду шахтеры называли «кобольд». Считалось, что злые духи подземелий (кобольды) вредят шахтерам, прячут хорошую руду и подсовывают ядовитую.

Отсюда и происхождение названия — кобальт. В этом случае никель и наш герой — родные братья. Оба получили названия от языческих горных духов.

Кто нашел «вредного духа»

История открытия проста. Георг Брандт, шведский химик и минералог (по совместительству начальник Шведского королевского монетного двора) любил мышьяк. Не в смысле гастрономическом, а как ученый. Но в ходе исследований любимого элемента ученый нашел методы получения некоторых металлов, разработал способы получения основных кислот (серной, азотной, соляной). А еще определил, что за вредный дух мешает добывать серебро горнякам.

В руде имелся неизвестный раньше элемент, его Брандт назвал кобальтом. Еще химик выяснил, что соли найденного металла окрашивают стекло в восхитительный синий цвет.

Мартин Руланд, немецкий врач и алхимик, работавший при дворе императора Рудольфа II, в своем «Алхимическом лексиконе» писал:

«Кобальт (Koboltum, Kobaltum) или коллет (Colletum) … черная, немного похожая по цвету на золу материя, которую можно ковать и лить, она не обладает металлическим блеском, и представляет собой вредную взвесь, уводящую (при плавке) вместе с дымом хорошую руду». Очевидно, здесь говорится о металлическом кобальте.

Свойства металла

Кобальт — элемент периодической таблицы Менделеева под номером 27. Его относят к металлам, он имеет белый или желтоватый серебристый цвет. Имеет синеватый или розоватый отлив.

Физические свойства металла:

Кобальт ферромагнетик, как и два его соседа по таблице Менделеева — железо и никель.

Химические свойства металла обусловлены его степенями окисления — +2, +3, 0.

Холодная концентрированная азотная кислота пассивирует Co.

Щелочи реагируют с водными растворами солей, при этом образуется гидроксид Со(ОН)2.

Водорастворимые соли кобальта дарят воде розовый цвет. Растворенные в ацетоне, эти соли окрашивают раствор в синий цвет.

Месторождения кобальтсодержащих руд

В природе нахождение таких руд вроде не проблема. Кобальтсодержащих минералов геологи насчитывают более 130. Вопрос в том, сколько именно металла содержит руда.

Собственно кобальтовых минералов всего около 40.

Но в большинстве кобальтсодержащие руды металла содержат до 3%.

Детский труд на богатейших шахтах

Конго — одна из беднейших и коррумпированных стран. Зато в ее недрах находятся бесценные сокровища. Страна занимает первое место в мире по добыче кобальта (около 60%). Добычу ведут в самодельных шахтах, практически руками и молотком. Треть из работающих в шахтах дети школьного возраста. За 12-ти часовой рабочий день малолетний работник получает 3-4 доллара США.

Остальные страны обделены этим ценным ресурсом:

Получение и марки кобальта

Получение нашего героя зависит от выплавки… меди и никеля. Наш герой — побочный продукт этих производств. Делается это методами пирометаллургии, выщелачиванием с последующей алюминотермией.

Выпускается в виде проволоки, слитков, полос, пластин.

Чем хорош и плох кобальт

Достоинствам нашего героя позавидуют многие металлы.

Применение металла: инструменты, краски, электроника

Использование кобальта ограничено его ценой, иначе он применялся бы гораздо шире. Но в производстве инструментальных материалах металл необходим. Знаменитый советский сплав «победит» (помните, победитовые сверла) кроме кобальта содержит вольфрам.

Продукция из кобальта и его соединений — это сплавы с особыми свойствами, сердечники электромоторов и трансформаторов.

Квантовые генераторы и усилители, печатные схемы в радиоэлектронике, авиационная и космическая промышленности — везде отметился наш герой.

Такие «специальные шпионские» чернила обычному человеку не нужны. Это был повод арестовать Мату Хари.

Синий, желтый, фиолетовый…

Декорирование керамики и стекла началось еще в античные времена. Венеция с ее знаменитыми мастерами по стеклу использовала соли кобальта для окраски стеклянных изделий в глубокий синий цвет. И не только синий. Фосфорнокислая соль имеет фиолетовый цвет; соль Фишера — желтый; сульфат кобальта ярко-розового цвета, есть соль зеленая. Все эти соли применяют в производстве масляных красок и для росписи фарфоровых изделий.

Бесценные вазы, чаши, шкатулки эпохи Мин украшают крупнейшие музеи и редкие частные коллекции. Вся эта керамика украшена голубой росписью кобальтовых красок.

От кобальтовой пушки до домика в деревне

Изотоп 60Co — источник гамма-излучения. У него довольно широкий спектр применения:

Биологическая роль металла велика, но тут действует принцип «в капле лекарство, в ложке яд».

Наш герой — необходимый компонент витамина В-12, его недостаток вызывает болезни у людей и животных.

Препараты с кобальтом — необходимая составляющая комбикормов. Добавьте немного солей кобальта в любимый пруд, и получите хороший прирост рыбы.

Применение кобальта в электронике необходимо. Батарейки, аккумуляторы, некоторые детали электроники невозможно сделать без кобальта.

Металлический порошок используют как катализатор при синтезе бензина, производстве маргаринов и спредов.

Вперед, к электромобилю

Автомобили с ДВС морально устарели, опасны в плане экологии. В общем, пора переходить на электромобили. Мешает массовому переходу на электромобили …кобальт. Вернее, литий-ионные аккумуляторы, где этот металл нужен, причем в немалых количествах. Правда, производители аккумуляторов ищут пути к уменьшению в них содержания драгоценного металла.

Наши любимые кошки: зачем им наш герой?

Им-то он точно не нужен. Нужен их хозяевам. Дорогие наполнители для кошачьих лотков (туалетов) содержат «индикатор влажности» — цветные кусочки соли двухвалентного кобальта. Его особенность — менять цвет с синего на розовый при увлажнении. То бишь, справила ваша кошечка малые дела в лоток, и индикаторные кусочки изменили цвет. Меняйте наполнитель.

Сплавляем металлы

В сверхлегированных никелевых сплавах наш герой занимает почетное место.

Для промышленности характеристики сплавов просто блестящие. Они бывают жаропрочными, износостойкими, сверхтвердые.

Сверхтвердые стеллитовые сплавы содержат кобальт и хром.

Как легирующая добавка наш герой входит в состав быстрорежущих инструментальных сталей, но в них целое содружество металлов:

Дисперсионно закаленные сплавы нержавейки применяют для изготовления приводов, клапанов и в нефтяной промышленности.

Ферромагнитные свойства металла используют в сплавах с самарием. Кобальт-самариевые магниты имеют большую магнитную силу, чем ферритовые и могут работать при высоких температурах.

Цена металла на LME

Стоимость тонны кобальта на Лондонской бирже металлов составляет 29500,0 US$ (цена указана на 27.05.2020).

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

Источник

Кобальт — металл, востребованный в промышленности и необходимый организму

Кобальт, Co — металл, простой элемент таблицы Менделеева. Как и никель, назван в честь злобных духов немецких горняков кобольдов (гномов), из-за проделок которых, по мнению суеверных рудокопов, руды при обработке выделяли удушающий дым.

Впервые кобальт был получен в 1735-м году, но с самим веществом человечество имело дело с давних пор. В Древнем Египте, Китае, Вавилоне, Ассирии умели выплавлять стекло и эмаль ярко-синего «кобальтового» цвета, используя секретные ингредиенты из руд, как теперь известно, содержавших этот металл.

Кобальт встречается почти в тридцати различных минералах как сопутствующий элемент никеля, железа, меди, хрома, марганца. Месторождений, богатых Co, мало, и они почти все уже выработаны, поэтому добывают металл, чаще всего, из никелевых руд, в которых он присутствует как примесь.

Свойства

Тяжелый твердый металл серебристого цвета с оттенками розового, желтого, голубого цветов. Тверже железа, тягучий, но хрупкий. Существует в двух вариантах кристаллической решетки. Ферромагнетик. В виде мелкодисперсионного порошка самовоспламеняется на воздухе.

В химических соединениях проявляет различную валентность, наиболее распространены соединения Co (II) и Co (III). В нормальных условиях устойчив к кислороду, воде, щелочам, слабым кислотам. Концентрированная азотная кислота образует на поверхности металла стойкую оксидную пленку и дальше реакция не идет.

При нагревании кобальт вступает в реакции с водой, кислородом, галогенами, серой, мышьяком, фосфором, углеродом, азотом, кремнием, водородом, селеном.

Взаимодействие с неконцентрированными кислотами приводит к образованию водорастворимых солей: хлорида, нитрата, сульфата кобальта. Кобальт (III) образует устойчивые комплексные соединения, содержащие молекулы аммиака и некоторых других органических аминов.

Воздействие на организм

Относится к веществам, необходимым для нормального функционирования человеческого организма. Участвует в кроветворении, в работе печени, поджелудочной железы, нервной и иммунной системы, обменных процессов; входит в состав молекулы витамина В12; необходим для существования микрофлоры кишечника. Растениям он нужен для фиксации азота, добываемого из воздуха.

Человеку, животным и растениям кобальт требуется в микродозах. Обычно суточную норму человек получает с пищей. Недостаток и избыток кобальта вызывают заболевания.

Пары и пыль соединений кобальта, попавшие в органы дыхания человека, способны вызвать отравление. Его симптомами являются кровотечение, отек легких, повышенное давление, сбои в работе сердца и щитовидной железы. В этом случае требуется врачебная помощь. Для предотвращения отравлений на производствах следует следовать технике безопасности, применять средства защиты органов дыхания и кожи.

Применение

— В металлургии для получения термостойких, тугоплавких, особо твердых, износостойких, устойчивых к коррозии и воздействию кислот сталей и сплавов. Такие стали и сплавы используются для производства режущих скоростных инструментов, анодов, покрытий в машиностроении, конструкционных элементов атомных реакторов.
— Сплавы с магнитными свойствами идут на изготовление различных электротехнических и электронных приборов, головок для магнитной записи, постоянных магнитов.
— В химической промышленности хлорид кобальта используется как катализатор в органическом синтезе бензола, в производстве соды, азотной кислоты, сульфата аммония. В качестве катализатора применяют и порошковый реактив.
— В аналитической химии как индикатор некоторых соединений.
— Оксид и другие соединения Co востребованы в изготовлении стекол и керамики, эмалей, пигментов, красителей, лакокрасочной продукции.
— В сельском хозяйстве, ветеринарии и фармацевтике — элемент микроудобрений, кормовых добавок для скота, животных, пчел, некоторых лекарств для людей.
— Изотоп 60Со очень важен как источник гамма-излучения. Он применяется в дефектоскопах; в установках для лечения злокачественных опухолей; для стерилизации лекарств, продуктов питания, инструментов; для уничтожения вредителей в зерно- и овощехранилищах; как топливо в радиоизотопных батареях (например, для космических аппаратов). Короткоживущие изотопы 56Co, 57Со, 58Со применяются в медицинских исследованиях как изотопные метки.

Источник

Кобальт – чем интересен и где используется металл

Название этого элемента восходит к немецким сказкам. Его свойства оценили производители особо прочных сталей и декораторы.

Что представляет собой

Кобальт – это сверкающий сизовато-серый металл. Покрывается оксидной пленкой на воздухе, становясь желтоватым. Плотный, твердый, вязкий.

По классификации его относят к металлам «тяжелой» группы.

Международное обозначение – Co.

Как был открыт

У химического элемента и термина «кобальт» интересная, даже мистическая, аура.

Элементарный кобальт

Наука

Официальная история открытия начинается со Швеции первой трети 18 века. Ученый Георг Брандт вычленил из руды серый с розоватостью металл, окрестив его кобольдом (кобальтом).

Заодно убедился, что синий цвет стекломассы – заслуга именно этого элемента.

Древний мир

Хотя о таком свойстве металла кобальт знали еще жители Древнего Египта, Месопотамии и Вавилона. Они наловчились окрашивать минералы: изготовление «бирюзы», «сапфиров» процветало.

Кобальтовое стекло найдено в гробницах египетских фараонов и ассирийской знати.

Почти промышленного уровня достигла эта технология в Китае. С 7 века здесь совершенствуется декорирование фарфора такими красками.

Европейский фольклор

Происхождение названия металла имеет немецкие корни. Кобольдами называют персонажей немецкого фольклора – жителей подземелий, коварных карликов-гномов. Они якобы постоянно строили козни саксонским рудокопам.

Руда, принимаемая за серебряную, не всегда оказывалась таковой после выплавки. К тому же процесс получения сопровождался выбросом ядовитых паров, которыми травились люди. Всю вину перекладывали на гномов.

Такую руду, «серебряную обманку», именовали кобольдом.

Минералоги предполагают, что в виду имелись кобальтовые минералы с мышьяком в составе либо сульфиды металла.

Первые в Европе кобальтовые красители изготовили в 1800 году.

Нахождение в природе

Самородный металл кобальт на планете не встречается. Форма нахождения в природе – руда либо минералы.

Их три десятка: каролит, кобальтин, смальтит, сферокобальтит, другие.

Массовое содержание металла кобальт в земной коре – 4х10-3%. Морская вода беднее на семь порядков (в 10 миллионов раз).

Физико-химические характеристики

Важные для человека физические свойства металла – высокая температура плавления, кипения, плотность, твердость, препятствование размагничиванию.

Благодаря им изделия из металлического кобальта отличают достоинства:

Такие характеристики сохраняются в условиях повышенных температур и перегрузок.

При обычной температуре на воздухе химические свойства металла не проявляются.

Для окисления требуется более 300°C, для разложения до оксида – значение втрое больше. При высоких температурах взаимодействует почти со всеми группами химических элементов.

Месторождения, добыча

Количество месторождений руд на планете исчисляется единицами.

Три пятых мировых запасов сырья (6 млн. тонн) приходится на одну страну мира – Конго. Государство располагается в Центральной Африке.

Другие страны с богатыми резервами (тыс. тонн):

Беднее залежи у Франции, Казахстана, США.

Добыча ведется карьерным способом.

Технология получения

Металл извлекают из руды, преимущественно никелевой. На нее воздействуют растворенным аммиаком либо серной кислотой.

Применяется электролиз и дополнительное рафинирование (для получения более чистого продукта).

Номенклатура марок металла

Металлургическая промышленность выпускает два вида продуктов из сырья – катодный металлический кобальт и порошок. Из них получают разные марки кобальта (стали).

Кобальт металлический

Идет на марки стали К0, К1, К1А, К1Ау. Из сырья выплавляют слитки, прокатывают листы для нужд химической, электротехнической промышленности.

Слитки и чушки кобальтовые К1АУ

Содержание Co колеблется от 99,98% (для К0) до 98,3% для К2.

Кобальт порошковый

Исходник для стали марки ПК-1у. Металлический продукт содержит как минимум 99,35% Co. Это порошковая масса, сформированная методом электролиза. Из нее делают аккумуляторы, гальванопокрытия, катализаторы, присадки.

Кобальт порошковый

Основные производители продукции из кобальта в России – «Норильский никель» и «Кольская ГМК».

Как используется

Применение кобальта незаменимо в суровых условиях: запредельные механические нагрузки, аномально высокие температуры, угроза размагничивания.

Почти весь продукт забирает промышленный комплекс. Слитки, пластины, проволока, порошок выпускаются из чистого металла, сплавов и соединений.

Сплавы

Металл добавляют к сплавам, чтобы сделать тверже. Для этого металлический порошок кобальта спекают с карбидами титана либо вольфрама.

Ассортимент из сплавов широк:

Новейшие направления использования кобальта – электроника и радиотехника. Из металла и сплавов получают компоненты печатных плат для квантовых генераторов и усилителей.

Металл

Металлический порошок кобальта добавляют к сталям для повышения жаропрочности, твердости, других кондиций.

Соединения

Соединения металла обеспечивают премиальные характеристики продукции из них:

Самое красивое применение Co-соединений – бытовой стеклянный ассортимент. Мелкая пластика, вазы, конфетницы, фужеры, фруктовницы великолепны.

Синий цвет, создаваемый добавкой порошка металла к расплавленной стекломассе, так и назвали – кобальтовым.

Другие формы

Изотоп металла искусственного происхождения кобальт-60 востребован как источник γ-излучения (гамма-нож, гамма-дефектоскопия, стерилизация).

Значение для человека

Металл кобальт – один из критически важных для человека микроэлементов.

Жизненные процессы

Он задействован в ряде процессов организма:

Им регулируется уровень адреналина.

Кобальт поддерживает метаболизм, процесс кроветворения.

Питание

Источник поступления микроэлемента в организм – продукты питания.

Входит в состав цианокобаламина (витамина B12).

Симптомы дефицита

Человеку средней комплекции необходимо 0,39 – 0,76 мг вещества ежесуточно.

О дефиците сигнализируют следующие факторы:

Усваивать кобальт мешают хронические заболевания ЖКТ (гастрит, язва двенадцатиперстной кишки).

Предостережение

О том, что кобальт и его соединения токсичны, рудокопы Саксонии знали еще пятьсот лет назад.

Наука это подтвердила, уточнив список. Канцерогенами и мутагенами признаны сульфаты металла.

Тем не менее, полвека назад некоторые пивовары использовали соли металла, чтобы плотная пена подольше «украшала» поверхность напитка в кружке. Фанаты пива получали проблемы с сердцем, иногда умирали. Подобные случаи фиксировались в Бельгии, США, Канаде. С тех пор применение таких ингредиентов официально запрещено. Другой вопрос – выполняется ли запрет.

Предельно допустимое содержание кобальта в питьевой воде – 0,01 мг на литр, пыли в воздухе – 0,51 мг на кубометр.

Смертельная доза, проверенная на крысах, – 50 мг.

Особо токсичны пары октакарбонила.

Единственный недостаток металла – дороговизна. Цену определяет ситуация на мировых рынках плюс обстановка в центре Африканского континента.

В 1970-х годах, когда в Африке было неспокойно, стоимость металла за пару лет взлетала в 20 раз.

Источник