Подгруппа кобальта

Подгру́ппа ко́бальта — химические элементы 9-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элементы побочной подгруппы VIII группы)^[1]. В группу входят кобальт Co, родий Rh и иридий Ir. На основании электронной конфигурации атома к этой же группе относится и искусственно синтезированный элемент мейтнерий Mt, впервые полученный в 1982 в Центре исследования тяжёлых ионов (нем. Gesellschaft für Schwerionenforschung, GSI), Дармштадт, Германия^[2][3] в результате реакции ²⁰⁹Bi+⁵⁸Fe → ²⁶⁶Mt+n. Мейтнерий назван в честь австрийского физика Лизы Мейтнер. Название утверждено ИЮПАК в 1997 году^[4].

Группа →	9
↓ Период
4	27 Кобальт Co 58,9332 3d74s2
5	45 Родий Rh 102,9055 4d85s1
6	77 Иридий Ir 192,217 4f145d76s2
7	109 Мейтнерий Mt (278) 5f146d77s2

Свойства

Два элемента группы — родий и иридий — относятся к семейству платиновых металлов. Как и в других группах, члены 9 группы элементов проявляют закономерности электронной конфигурации, особенно внешних оболочек, хотя, как ни странно, родий не следует этому тренду. Тем не менее, у элементов этой группы тоже проявляется сходство физических свойств и химического поведения:

Атомный номер	Химический элемент	Электронная оболочка	Атомный радиус, нм	p, г/см³	tпл, °C	tкип, °C	ЭО
27	кобальт	2, 8, 15, 2	0,125	8,9	1495	2960	1,88
45	родий	2, 8, 18, 16, 1	0,134	12,41	1963	3727	2,28
77	иридий	2, 8, 18, 32, 15, 2	0,136	22,57	2447	4380	2,20
109	мейтнерий	2, 8, 18, 32, 32, 15, 2

Некоторые свойства элементов 9 группы

Кобальт является ферромагнетиком, его точка Кюри 1121 °C. Родий — благородный металл, по химической стойкости в большинстве коррозионных сред превосходит платину. Иридий — металл, который не взаимодействует с кислотами и их смесями (например, царской водкой) как при нормальной, так и при повышенной температурах ^[5].

История

Соединения кобальта известны человеку с глубокой древности, синие кобальтовые стёкла, эмали, краски находят в гробницах Древнего Египта. В 1735 году шведский минералог Георг Бранд сумел выделить из этого минерала неизвестный ранее металл, который он назвал кобальтом. Он выяснил также, что соединения именно этого элемента окрашивают стекло в синий цвет — этим свойством пользовались ещё в древних Ассирии и Вавилоне.

Родий открыт в Англии в 1803 году Уильямом Гайдом Волластоном. Название произошло от др.-греч. ῥόδον — роза, типичные соединения родия имеют глубокий тёмно-красный цвет.

Иридий был открыт в 1803 году английским химиком С. Теннантом одновременно с осмием, которые в качестве примесей присутствовали в природной платине, доставленной из Южной Америки. Название (др.-греч. ἶρις — радуга) получил благодаря разнообразной окраске своих солей.

Распространение в природе и биосфере

Массовая доля кобальта в земной коре 4⋅10⁻³%. Всего известно около 30 кобальтосодержащих минералов. Содержание в морской воде приблизительно (1,7)⋅10⁻¹⁰%. Родий содержится в платиновых рудах, в некоторых золотых песках Южной Америки и других стран. Содержание в земной коре родия и иридия — 10⁻¹¹ %.

Кобальт — один из микроэлементов, жизненно важных организму. Он входит в состав витамина В₁₂ (кобаламин). Кобальт участвует в 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.

Избыток кобальта для человека тоже вреден.

Применение

Легирование стали кобальтом повышает её жаропрочность, улучшает механические свойства. Из сплавов с применением кобальта создают обрабатывающие инструменты: свёрла, резцы, и.т.п. Магнитные свойства сплавов кобальта находят применение в аппаратуре магнитной записи, а также в 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 и позволяет производить термоэлектрогенераторы с высоким КПД. Радиоактивный кобальт-60 (период полураспада 5,271 года) применяется в гамма-дефектоскопии и медицине. ⁶⁰Со используется в качестве топлива в радиоизотопных источниках энергии.

Фотографии

• 
  Кобальт чистотой 99,9%, полученный электролизом. Твёрдый металл.
• 
  Порошковый спрессованный переплавленный родий чистотой 99,99%. Серебристо-серый твёрдый металл.
• 
  Кристаллы иридия. Серебристый металл.

См. также

• Металлы платиновой группы

Примечания

1. Таблица Менделеева Архивировано 17 мая 2008 года. на сайте ИЮПАК
2. G. Münzenberg et al. Observation of one correlated α-decay in the reaction ⁵⁸Fe on ²⁰⁹Bi → ²⁶⁷109 // Zeitschrift für Physik A. — 1982. — Т. 309, № 1. — С. 89-90. (недоступная ссылка)
3. G. Münzenberg et al. Evidence for element 109 from one correlated decay sequence following the fusion of ⁵⁸Fe with ²⁰⁹Bi // Zeitschrift für Physik A. — 1984. — Т. 315, № 2. — С. 145-158. (недоступная ссылка)
4. Commission on Nomenclature of Inorganic Chemistry. Names and symbols of transfermium elements (IUPAC Recommendations 1997) // Pure and Applied Chemistry. — 1997. — Т. 69, № 12. — С. 2471-2473. Архивировано 16 июля 2007 года.
5. [www.chemister.ru/Chemie/records.htm Книга рекордов Гиннесса для химических веществ.]

Литература

• Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — М.: Высшая школа, 2001. — ISBN 5-06-003363-5.
• Лидин Р. А. Справочник по общей и неорганической химии. — М.: КолосС, 2008. — ISBN 978-5-9532-0465-1.
• Некрасов Б. В. Основы общей химии. — М.: Лань, 2004. — ISBN 5-8114-0501-4.
• Спицын В. И., Мартыненко Л. И. Неорганическая химия. — М.: МГУ, 1991, 1994.
• Турова Н. Я. Неорганическая химия в таблицах. Учебное пособие. — М.: ЧеРо, 2002. — ISBN 5-88711-168-2.
• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan. (1997), Chemistry of the Elements (2nd ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0080379419
• F. Albert Cotton, Carlos A. Murillo, and Manfred Bochmann, (1999), Advanced inorganic chemistry. (6th ed.), New York: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5
• Housecroft, C. E. Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Prentice Hall, ISBN 978-0131755536