Кобальт — элемент побочной восьмой группы четвертого периода таблицы Менделеева, 27 — атомный номер, обозначение — Со. По внешнему виду напоминает металл серебристо-белого или слегка желтоватого цвета иногда с розоватым или синеватым отливом. Название происходит от немецкого Kobold, обозначающий — домовой, гном.
- Температура плавления — 1768 К.
- Температуру кипения — 3143 К.
- Структура решетки — гексагональная.
История открытия
Кобальт — древний элемент, ведь был известен еще в далекой древности. Люди в те древние времена научились использовать соединения кобальта. Например, эмали, краски, синие кобальтовые стекла находили даже в Египте в гробнице Тутанхамона. Ученые до сих пор спорят, что это — случайность или нет? Но факт остается фактом — синие кобальтовые стекла были открыты очень давно… 1800 год — год изготовления синих красок на основе кобальта.
Как же обнаружен был этот элемент? При обжиге кобальтовых минералов, содержащих мышьяк, выделялся, естественно, ядовитый и летучий оксид мышьяка, и люди получали отравления. Сама руда, содержащая кобальт, получила название у горняков горного духа — Кобольда. В те времена древние норвежцы не имели глубоких знаний и поэтому думали, что все отравления у плавильщиков из-за проделок этого духа.
Лишь в 1735 году Георг Брандт (шведский минералог) сумел выделить ранее неизвестный никому металл. Этому металлу было дано название — кобальт. Он выяснил, что свойства элемента окрашивать стекло в синий цвет были известны еще в древних Ассирии и Вавилоне.
Получение кобальта
Кобальт получают из кобальтовых руд. Есть три основных вида кобальтовых руд — это окисленые и сернистые руды, а также мышьяковые. К примеру, из одной тонны руды получают от 1 до 30 кг кобальта. Кстати, среди всех металлов подгруппы, кобальт самый редкий. Ведь его содержание в земной коре не больше тысячной доли процента, а мировые запасы оценивают всего в 6 млн.т.
Большая часть этих запасов сосредоточена за рубежом — Индонезии, Кубе, Марокко, Заире, Замбии, Австралии, Индонезии, Канаде, а Норильское месторождение считается самым крупнейшим месторождением в России.
Применение
Кобальт используется в различных жаропрочных сплавах для реактивных двигателей, в керамике, стекле, эмали, цветных пигментах, катализаторах и магнитах. Радиоактивный изотоп 60 Co используется в ядерной технологии и медицине. Его также используют для консервирования продуктов путем облучения и для дезинфекции медицинских изделий.
Влияние кобальта на здоровье
В организме человека содержится около 0,02 промилле этого элемента. Только очень небольшое кобальта (около 2 мкг) требуется ежедневно. Кобальт является широко распространенным элементом и поглощается человеческим телом через воздух, которым мы дышим, питьевую воду и пищу. Однако, когда кобальт находится в виде свободной молекулы, он легче усваивается растениями и животными, а иногда накапливается в их телах.
Как компонент витамина B12, кобальт необходим для здоровья человека. Поскольку он стимулирует рост красных кровяных телец, его часто используют для лечения анемии. Однако чрезмерное употребление опасно для здоровья. Вдыхание высоких концентраций приводит к повреждению легких, может возникнуть астма и пневмония. В группу людей, находящихся под угрозой, в основном входят рабочие, которым приходится работать с кобальтом на производстве.
Растения, растущие на почвах, загрязненных кобальтом, накапливают его в виде мелких частиц — в основном в фруктах и семенах.
Симптомами передозировки кобальтом являются:
- тошнота;
- нечеткость зрения;
- проблемы с сердцем;
- повреждение щитовидной железы.
Воздействие кобальта на окружающую среду
Кобальт — это естественный элемент, который можно найти в почве, воде, воздухе, а также в растениях и животных. Попадает в воздух и воду в результате ветровой и водной эрозии кобальтосодержащих грунтов и горных пород. В небольших количествах он также выделяется в результате деятельности человека — например, путем сжигания угля, добычи полезных ископаемых, переработки кобальтсодержащих руд и их использования на химических предприятиях.
Радиоактивные изотопы кобальта в природе не встречаются. Однако они выбрасываются при эксплуатации атомных электростанций и при ядерных авариях. К счастью, поскольку они имеют относительно короткий период полураспада, они не представляют особой опасности. Кобальт нельзя разрушить, он только вступает в реакцию с другими частицами и поглощается частицами почвы и отложений.
Почвы с низким содержанием кобальта дают растения с дефицитом кобальта, что также влияет на животных, которые пасутся на этих растениях. С другой стороны, избыток кобальта создает проблемы для здоровья пасущихся животных, поскольку кобальт накапливается в растениях. Однако мы, люди, как последнее звено пищевой цепи, обычно не страдаем.
Кобальт и вода
Средняя концентрация кобальта в морской воде составляет 20-80 частей на миллион и относительно сильно варьируется. В речной воде обычно около 200 ppt. В тканях устриц концентрация может доходить до 400 частей на миллиард (в пересчете на сухой вес). В растворенном состоянии кобальт в основном присутствует в виде Co 2+ , но также может быть обнаружен неионный CoCO 3.
Как и в каких соединениях кобальт реагирует с водой?
Кобальт не реагирует с водой при нормальных условиях. Однако красный металлический кобальт может реагировать с горячим паром, образуя оксид кобальта (II)
Растворимость кобальта и / или его соединений в воде
Сам кобальт имеет растворимость в воде менее 0,1 мг / л. Некоторые соединения, такие как карбонат кобальта, оксид кобальта или сульфид кобальта полностью нерастворимы в воде. Примером соединения кобальта с высокой растворимостью является хлорид кобальта (II) с содержанием 529 г / л.
Как кобальт может попасть в воду?
Кобальт встречается в некоторых минералах, таких как кобальтит, линнаит или скуттерудит. В почве он чаще всего встречается в кристаллических решетках железо-магниевых минералов. Выветривание может высвободить его в виде ионов Co 2+ , которые, в свою очередь, могут прочно интегрироваться в металлоорганические комплексы.
Кобальт также попадает в окружающую среду в результате коммерческого использования.
Какие экологические проблемы может вызвать загрязнение воды кобальтом?
Кобальт — необходимый элемент для многих организмов. Пока неясно, нужен ли он для зеленых растений. Однако это, безусловно, важный элемент для азотфиксирующей системы бобовых. Нормальные воздушно-сухие почвы содержат около 1-40 частей на миллион кобальта, а растения в среднем около 0,02-0,5 частей на миллион (в пересчете на сухое вещество).
Высокие концентрации кобальта могут вытеснять железо и медь и, таким образом, приводить к дефициту этих веществ. Допустимая концентрация элемента в почве — до 50 ppm. Большая часть кобальта, потребляемого животными, поступает не из витамина B 12, а представляет собой неорганический кобальт, связанный с компонентами пищи. Некоторые соединения кобальта, такие как оксид или сульфид кобальта, показали канцерогенное действие в экспериментах на животных. То же самое было зафиксировано и с металлической кобальтовой пылью.
В морских экосистемах кобальт также необходим цианобактериям и другим организмам для фиксации азота. Верхний предел допуска для простейших и рыб составляет около 10–100 частей на миллиард элемента. Часто встречается в воде в виде хлорида, нитрата и сульфата. Все эти соединения считаются опасными для воды.
