КОБАЛЬТ
(лат. Cobaltum), Co,
хим. элемент первой триады VIII группы периодич. системы Менделеева; ат.
номер 27, ат. масса 58,9332; тяжёлый металл серебристого цвета с розоватым
отливом. В природе элемент представлен одним устойчивым изотопом 59Со;из
полученных искусственно радиоактивных изотопов важнейший 60Со.
Историческая справка. Окись К. применялась
в Древнем Египте, Вавилоне, Китае для окрашивания стёкол и эмалей в синий
цвет. Для той же цели в 16 в. в Зап. Европе стали пользоваться цафрой,
или сафлором,- серой землистой массой, к-рая получалась при обжиге нек-рых
руд, носивших назв. "кобольд". Эти руды выделяли при обжиге обильный ядовитый
дым, а из продукта их обжига выплавить металл не удавалось. Средневековые
рудокопы и металлурги считали это проделками мифич. существ - кобольдов
(от нем. Kobold - домовой, гном). В 1735 швед, химик Г. Брандт,
нагревая в горне с дутьём смесь цафры с углем и флюсом, получил металл,
к-рый назвал "корольком кобольда". Вскоре это название было изменено на
"кобольт", а затем на "кобальт".
Распространение в природе. Содержание
К. в литосфере ,8-10-3 % по массе. В земной коре он мигрирует
в магмах, горячих и холодных водах. При магматич. дифференциации К. накапливается
гл. обр. в верх, мантии: его среднее содержание в ультраосновных породах
2-10-2 % . С магматич. процессами связано образование т. н.
ликвационных месторождений кобальтовых руд. Концентрируясь из горячих подземных
вод, К. образует гидротермальные месторождения; в них Со связан с Ni, As,
S, Си. Известно ок. 30 минералов К. (см. Кобальтовые руды).
В биосфере К. преим. рассеивается,
однако на участках, где есть растения - концентраторы К., образуются кобальтовые
месторождения. В верх, части земной коры наблюдается резкая дифференциация
К.- в глинах и сланцах в среднем содержится 2-10-3% К., в песчаниках
3-10-5, в известняках 1-10-5. Наиболее бедны К. песчаные
почвы лесных районов. В поверхностных водах К. мало, в Мировом океане его
лишь 5 • 10-8 % . Будучи слабым водным мигрантом, К.
легко переходит в осадки, адсорбируясь гидроокисями марганца, глинами и
др. высокодисперсными минералами.
Физические и химические свойства.
Конфигурация внеш. электронных оболочек
Из простых соединений Со(1П) известны
Получение и применение. Минералы
К. применяется гл. обр. в виде сплавов;
Из искусственно радиоактивных изотопов
К. в организме. Постоянно присутствуя
А
Б
В
Г
Д
Е
Ё
Ж
З
И
Й
К
Л
М
Н
О
П
Р
С
Т
У
Ф
Х
Ц
Ч
Ш
Щ
Ъ
Ы
Ь
Э
Ю
Я
При обычной темп-ре и до 417 °С кристаллич. решётка К. гексагональная плотноупакованная
(с периодами а = 2,5017 А, с = 4,614 А), выше этой
темп-ры решётка К. кубич. гранецентрированная (а = 3,5370 А). Ат.
радиус 1,25А, ионные радиусы Со2+0,78А и Соа+0,64А.
Плотность 8,9 г/см3 (при 20 °С); f
0,1056 кал/(г'°С); теплопроводность 69,08 вт/(м-К),
или 165 кал/(см-сек-°С) при 0-100 °С. Уд. электросопротивление
5,68-10-8ом-м, или 5,68-10-в ом-см
(при
О °С). К. ферромагнитен, причём сохраняет ферромагнетизм от низких
темп-р до точки Кюри, 0 = 1121 °С (см. Ферромагнетизм). Механич.
свойства К. зависят от способа механич. и термич. обработки. Предел прочности
при растяжении 500 Мн/м2 (или 50 кгс/мм2)
для
кованого и отожжённого К.; 242260 Ми/м2 для литого; 700
Мк/м2 для проволоки. Твёрдость по Бринеллю 2,8 Гн/м2
(или
280 кгс/мм2) для наклёпанного металла, 3,0 Гн/м2для
осаждённого электролизом; 1,2 - 1,3 Гн/м2для отожжённого.
атома К. 3 d'4s2. В соединениях К. проявляет переменную
валентность. В простых соединениях наиболее устойчив Со(П), в комплексных
- Со(Ш). Для Со(1) и Co(IV) получены только немногочисл. комплексные
соединения. При обыкновенной темп-ре компактный К. стоек против действия
воды и воздуха. Мелко раздробленный К., полученный восстановлением его
окиси водородом при 250 °С (пирофорный К.), на воздухе самовоспламеняется,
превращаясь в СоО. Компактный К. начинает окисляться на воздухе выше 300
°С; при красном калении он разлагает водяной пар: Со + + Н
не удовлетворяет указанным выше валентным состояниям (напр., Со
соответственно хлорида СоС1
Co(NO
в воде [при 25 °С 100 г воды растворяют 52,4 г СоСЬ, 39,3
г
CoSO
СозО
Соединение
того же типа СоА1
СоО и А1
лишь немногие. При действии фтора на порошок Со или СоСЬ при 300-400 °С
образуется коричневый фторид CoF
(III) калия K
содержащие аммиак или нек-рые органич. амины.
К. редки и не образуют значительных рудных скоплений. Гл. источником пром.
получения К. служат руды никеля, содержащие К. как примесь. Переработка
этих руд весьма сложна, и её способ зависит от состава руды. В конечном
итоге получают раствор хлоридов К. и никеля, содержащий примеси Cu2+,
Pb2+, Bi3+. Действием H
добавлением СаСОз осаждают Fe(OH)
Металлич.
К.,
содержащий до 2-3% примесей (Ni, Fc, Си и др.), может быть очищен
электролизом.
таковы кобальтовые сплавы, а также сплавы на основе др. металлов,
где К. служит легирующим элементом. Сплавы К. используют в качестве жаропрочных
и жаростойких материалов, при изготовлении постоянных магнитов, режущего
инструмента и др. Порошкообразный К., а также СозО
керамической и стекольной промышленности. Соли К. применяют в с. х-ве как
микроудобрения,
а
также для подкормки животных. С. А. Погодин.
К. наибольшее значение имеет 6°Со с периодом полураспада Т1/
для гамма-дефектоскопии. В медицине - гл. обр. при лучевой терапии опухолей
(см. Гамма-установка) и для стерилизации медикаментов. Он служит
также для уничтожения насекомых в зерне и овощах и для консервирования
пищ. продуктов. Др. радиоактивные изотопы - 56Со(Г1/
как
менее опасные (небольшой период полураспада) используют в качестве
изотопных
индикаторов при исследовании обмена веществ, в частности для изучения
распределения К. в организме животных (с помощью радиоактивного К. исследовали
проницаемость плаценты и т. п.).
в тканях животных и растений, К. участвует в обменных процессах. В животном
организме содержание К. зависит от его уровня в кормовых растениях и почвах.
Концентрация К. ъ растениях пастбищ и лугов в среднем составляет
2,2- 10-5-4,5-10-=% на сухое вещество. Способность к накоплению
К. у бобовых выше, чем у злаковых и овощных растений. В связи с высокой
способностью к концентрации К. мор. водоросли по его содержанию мало отличаются
от наземных растений, хотя в мор. воде К. значительно меньше, чем в почвах.
Суточная потребность человека в К. равна примерно 7-15 мкг и удовлетворяется
за счёт его поступления с пищей. Потребность животных в К. зависит от их
вида, возраста и продуктивности. Наиболее нуждаются в К. жвачные, к-рым
он необходим для развития симбиотической микрофлоры в желудке (гл. обр.
в рубце). Суточная потребность в К. у дойных коров составляет 7-20
мг,
у
овец - ок. 1 мг. При недостатке К. в рационе снижается продуктивность
животных, нарушаются обмен веществ и кроветворение, у жвачных возникают
эндемичные заболевания - акобальтозы. Биол. активность К. определяется
его участием в построении молекулы витамина Bi
ряда ферментов. Он влияет на обмен белка и синтез нуклеиновых кислот, на
обмен углеводов и жиров, окислительновосстановительные реакции в животном
организме. К.- мощный активатор кроветворения и синтеза эритропоэтинов.
К.
участвует в ферментных системах клубеньковых бактерий, осуществляющих фиксацию
атмосферного азота; стимулирует рост, развитие и продуктивность бобовых
и растений ряда др. семейств. Ю. И. Раецпая. Лит.: Перельман Ф.
М., Кобальт, в кн.: Краткая химическая энциклопедия, т. 2, М., 1963; Некрасов
Б. В., Основы общей химии, т. 3, М., 1970; Г у д и м а Н. В., Металлургия
кобальта, в кн.: Справочник металлурга по цветным металлам, т. 2, М., 1947;
Ястребов А. П., Действие кобальта на образование эритроцитов, в кн.: Патофизиология
эритропоэза (Тр. 7 конференции Уральского Межобластного об-ва патофизиологов),
Свердловск, 1965; Ягодин Б. А., Кобальт в жизни растений, М., 1970; Trace
element metabolism in animals. Proceedings of International symposium Aberdeen,
Scotland, July 1969, Edin.- L., 1970; N о г t h г о p D. В., Transcarboxylase,
"Journal of Biological Chemistry", 1969, v. 244, Ma 21, p. 5808-27.