Կոբալտ

Կոբալտ (լատին․՝ Cobaltum)՝ քիմիական տարր է, որի նշանն է Co, պարբերական համակարգի 8-րդ խմբի առաջին եռյակի քիմիական տարր։ Կարգահամարը 27 է, ատոմական զանգվածը՝ 58,9332: Կոբալտը վարդագույն երանգով արծաթագույն, ծանր մետաղ է։ Ունի մեկ կայուն իզոտոպ՝ ⁵⁹Co (տարածվածությամբ՝100^[3] %), արհեստական ռադիոակտիվ իզոտոպներից արժեքավոր է ⁶⁰Co(T_1/2= = 5,27 տարի)։

27 Երկաթ ← Կոբալտ → Նիկել Քիմիական տարրերի պարբերական համակարգ 27Co
Փայլուն արծաթա-սպիտակ մետաղ
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ	Կոբալտ/ Cobaltum (Co), Co, 27
Խումբ, պարբերություն, բլոկ	8, 4, d
Ատոմային զանգված (մոլային զանգված)	58,933195(5)[1] զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա	[Ar] 3d7 4s2
Ատոմի շառավիղ	125 պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտ շառավիղ	116 պմ
Իոնի շառավիղ	(+3e) 63 (+2e) 72 պմ
Էլեկտրաբացասականություն	1,88 (Պոլինգի սանդղակ)
Էլեկտրոդային պոտենցիալ	E0(Co2+/Co) = -0,277 В
Օքսիդացման աստիճաններ	3, 2, 0, -1
Իոնացման էներգիա (առաջին էլեկտրոն)	758,1 (7,86) կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Հալման ջերմաստիճան	1768 Կ
Եռման ջերմաստիճան	3143 K
Գոլորշիացման տեսակարար ջերմունակություն	389,1 կՋ/մոլ
Մոլյար ջերմունակություն	24,8[2] Ջ/(Կ·մոլ)
Մոլային ծավալ	6,7 սմ³/մոլ
Պարզ նյութի բյուրեղային ցանց
Բյուրեղացանցի կառուցվածք	վեցանկյուն
Բյուրեղացանցի տվյալներ	a=2,505 c=4,089
C/a հարաբերություն	1,632
Դեբայի ջերմաստիճան	385 Կ
Այլ հատկություններ
Ջերմահաղորդականություն	(300 Կ) 100 Վտ/(մ·Կ)
CAS համար	CAS գրանցման համար?

27	Կոբալտ
Co 58,933
3d74s2

Միարժեք և քառարժեք կոբալտի համար ստացված են միայն քիչ թվով կոմպլեքս միացություններ։ Սովորական ջերմաստիճանում հոծ կոբալտը կայուն է ջրի և օդի ազդեցության նկատմամբ։ α-Co ունի վեցանկյուն բյուրեղացանցի կառուցվածք, β-Co բյուրեղացանցը խորանարդ է, ջերմաստիճանային անցումը՝ α↔β, 427 °C:

Պատմություն

Հին Եգիպտոսում, Բաբելոնում և Չինաստանում կոբալտի օքսիդը կիրառվում էր ապակին և արծնը կապույտ ներկելու համար։ Նույն նպատակով 16-րդ դարում Արևմտյան Եվրոպայում օգտագործվում էր քրքումաներկը, որն ստանում էին «կոբոլդ» կոչվող հանքանյութերի ջերմային մշակմամբ, որի ընթացքում անջատվում էր մեծ քանակությամբ թունավոր ծուխ, իսկ ջերմային մշակման նյութերից չէր հաջողվում մետաղ ձուլել։

Միջնադարյան հանքափորներն ու մետաղագործներն պյդ երևույթը համարում էին առասպելական էակների՝ կոբոլդների (գերմ.՝ Kobold - տան ոգի, գնոս) արարքներ։ 1735 թվականին շվեդ, քիմիկոս Գ. Բրանդը քրքումաներկի, քարածխի և ֆլյուսի խառնուրդը հնոցում տաքացնելով ստացավ մետաղ և անվանեց «կոբոլդի ձուլահատիկ»։

Հետագայում այն վերանվանվեց «կոբոլտ», ապա՝ «կոբալտ»։ Կոբալտի պարունակությունը երկրակեղևում 1,8•10⁻³% է (ըստ զանգվածի)։ Կոբալտի միներալները (թվով 30 հատ) հազվագյուտ են և չեն առաջացնում նշանակալի հանքակուտակումներ։

Բնության մեջ

Երկրակեղևում կոբալտի պարունակությունն ըստ զանգվածի հավասար է 4•10⁻³ %։ Հայտնի է կոբալտ պարունակող շուրջ 30 հանքանյութ, որոնցից են՝ կոբալտինը CoAsS, լինեիտը Co₃S₄, սմալտինը CoAs₂ և այլն։ Ծովի ջրում պարունակությունը մոտ (1,7)•10⁻¹⁰ % է։ Կոբալտի ամենահարուստ հանքերը գտնվում են Կոնգոյի Դեմոկրատական Հանրապետությունում^[4]։

Ստացում

Կոբալտի արդյունաբերական ստացման հիմնական աղբյուրը նիկելի հանքանյութերն են, որոնցում այն գտնվում է խառնուրդի ձևով։ Այդ հանքանյութերի մշակումը շատ բարդ է և դրա եղանակը կախված է հանքանյութի բաղադրությունից։ Նիկելից կոբալտից անջատում են ըստ ռեակցիայի։

${\displaystyle {\mathsf {2CoCl_{2}+NaClO+4NaOH+H_{2}O\rightarrow 2Co(OH)_{4}+5NaCl}}}$

Համարյա ամբողջ նիկելը մնում է լուծույթում։ Ջուրը հեռացնելու համար Co(OH)₃-ը սև նստվածքը շիկացնում են։ Ստացված Co₃O₄ օքսիդը վերականգնում են ջրածնով կամ ածխածնով։ 2-3 % խառնուրդներ (Ni, Fe, Cu ևն) պարունակող կոբալտը կարելի է մաքրել էլեկտրոլիզով։

Ֆիզիկական հատկությունները

Կոբալտը մետաղ է։ Օքսիդների բարակ շերտից ստանում է դեղնավուն երանգ։ Կոբալտը գոյություն ունի երկու ձևափոխությունների տեսքով։ Սենյակայինից մինչև 427 °C ջերմաստիճանը կայուն է α-ձևափոխությունը, 427 °C-ից մինչև հալման 1494 °C ջերմաստիճանը՝ β-ձևափոխությունը։ Կոբալտն ունի ֆերոմագնիսական հատկություն։

Քիմիական հատկություններ

Արտադրությունը 2005 թվականին

Համաշխարհային արտադրությունը

Մանրացրած կոբալտը, որն ստացվում է 250 °C-ում նրա օքսիդը ջրածնով վերականգնելիս (հրակիր կոբալտ), օդում ինքնաբոցավառվում է՝ փոխարկվելով CoO-ի։ Հոծ կոբալտը սկսում է օքսիդանալ միայն 300 °C-ից բարձր։ Կարմիր շիկացման ջերմաստիճանում կոբալտը քայքայում է ջրային գոլորշին՝

${\displaystyle {\mathsf {Co+H_{2}O\rightarrow CoO+H_{2}}}}$

Տաքացնելիս կոբալտը հեշտությամբ է միանում հալոգեններին՝ առաջացնելով հալոգենիդներ՝ CoX₂։ Նույն պայմաններում փոխազդում է ծծմբի, սելենի, ֆոսֆորի, զառիկի, ածխածնի, սիլիցիումի, բորի և այլ տարրերի հետ, ընդ որում ստացված նյութերի բաղադրությունը երբեմն չի համապատասխանում վերը հիշատակված արժեքային վիճակներին (օրինակ, Co₃P, Co₂As, Co₃C և այլն)։

${\displaystyle {\mathsf {2Co+3F_{2}\rightarrow 2CoF_{3}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Co+Cl_{2}\rightarrow CoCl_{2}}}}$

Նոսր աղաթթվի և ծծմբական թթվի հետ դանդաղ է փոխազդում, դուրս է մղում ջրածին և առաջացնում, համապատասխանաբար, քլորիդ՝ CoCl₂, և սուլֆատ՝ CoSO₄, իսկ նոսր ազոտական թթվի հետ՝ ազոտի օքսիդներ և նիտրատ։

${\displaystyle {\mathsf {Co_{3}O_{4}+4H_{2}\rightarrow 3Co+4H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {4Co(OH)_{2}+O_{2}\rightarrow 2Co_{2}O_{3}+4H_{2}O}}}$

Խիտ HNO₃-ը պասսիվացնում է կոբալտ։ Cօ²⁺-ի աղերի լուծույթներից ալկալիները նստեցնում են կապույտ հիդրօքսիդը՝ Co(OH)₂, որն աստիճանաբար մգանում է օդի թթվածնով մինչև Co(OH)₃ օքսիդանալու պատճառով։ 400-500 °C-ում թթվածնում CoO-ն տաքացնելիս առաջացնում է սև ենթօքսիդ-օքսիդ՝ Co₃O₄, կամ CoO•Co₂O₃։

Կիրառություն

«Կոբալտի կապույտ» գույնի ապակեղեն։

• Հնագույն ժամանակներից կոբալտից ստեղծված գունանյութերը (կոբալտի կապույտ) օգտագործվել են զարդեղենների արտադրությունում և ապակիներ գունավորելու համար։
• Կոբալտն օգտագործվում է պողպատի լեգիրացման համար, ինչի շնորհիվ մեծանում է վերջինիս ջերմակայունությունը, բարելավվում են մեխանիկական հատկությունները։ Կոբալտ պարունակող համաձուլվածքներից պատրաստում են մշակող գործիքներ՝ շաղափներ, կտրիչներ և այլն։
• Քիմիական ռեակցիաներում օգտագործվում է որպես կատալիզատոր։
• Լիթիումի կոբալտիտը կուտակիչների արտադրության ժամանակ օգտագործվում է որպես բարձր արդյունավետության դրական էլեկտրոդ։
• Բժշկության մեջ ռադիոակտիվ ⁶⁰Co-ը, որի կիսատրոհման պարբերությունը 5 271 տարի է, օգտագործվում է գամմա-դեֆեկտասկոպիա կատարելու ժամանակ։

Կենսաբանական դեր

Կոբալտը բոլոր կենդանիների համար ունի էական նշանակություն։ Այն կոբալամինի հիմնական բաղկացուցիչն է, որը հայտնի է նաև որպես B₁₂ վիտամին։ Կոբալտը մասնակցում է արյունաստեղծմանը, նյարդային համակարգի և լյարդի գործունեությանը։ Մարդու օրական կոբալտի պահանջը կազմում է 0.007-0.015 մգ։ Մարդու մարմինը պարունակում է իր քաշի յուրաքանչյուր կիլոգրամի հաշվարկով 0.2 մգ կոբալտ։

Օրգանիզմում

Մշտապես գտնվելով կենդանիների և բույսերի հյուսվածքներում կոբալտը մասնակցում է նյութափոխանակության պրոցեսներին։ Կոբալտի նկատմամբ մարդու օրական պահանջը 7-15 մկգ է, կենդանիներինը կախված է նրանց տեսակից, տարիքից և մթերատվությունից։

Կերաբաժնում կոբալտի անբավարարությունը նվազեցնում է կենդանիների մթերատվությունը, խախտվում է նյութափոխանակությունը և արյունաստեղծումը, առաջանում որոճողների ակոբալտոզ։ Կոբալտը ազդում է սպիտակուցների, ածխաջրերի, ճարպերի նյութափոխանակության, նուկլեինաթթուների սինթեզի, կենդանի օրգանիզմում օքսիդավերականգնման ռեակցիաների վրա։ Կոբալտի արյունաստեղծումը և էրիտրոպոետինների սինթեզն ակտիվացնող հզոր միջոց է։

Տես նաև

• Պարբերական աղյուսակ

Ծանոթագրություններ

1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report). — Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — С. 1047-1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02
2. Химическая энциклопедия: в 5 т / Кнунянц И. Л.. — Москва: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 414. — 671 с. — 100 000 экз.
3. Կաղապար:Справочник:Nubase2003
4. Мировая добыча кобальта по странам

Գրականություն

• M. Binnewies: Allgemeine und Anorganische Chemie (1.Auflage). Spektrum Verlag., Heidelberg 2004, ISBN 3-8274-0208-5.
• Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente – das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
• A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1681–1695.

Արտաքին հղումներ

• Կոբալտը Webelements-ում
• Կոբալտը քիմիական տարրերի հայտնի հանարգիտարանում
• Mineralienatlas:Kobalt (Wiki)
• The Cobalt Development Institute Արխիվացված 2011-11-06 Wayback Machine

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 5, էջ 500)։