Кобальт

КОБАЛЬТ, Со (от нем. Kobold — домовой, гном * а. соbalt; н. Kobalt; ф. соbalt; и. соbalto), — химический элемент VIII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 27, атомная масса 58,9332. Природный кобальт состоит из 2 стабильных изотопов ⁵⁹Со (99,83%) и ⁵⁷Со (0,17%). Важнейший из искусственных радиоактивных изотопов ⁶⁰Со. Получен в 1735 шведским химиком Г. Брандтом.

Характеристики кобальта

Кобальт — бледно-жёлтый с розоватым или синеватым отливом металл. Кристаллическая решётка ниже 430°С гексагональная плотноупакованная, выше — гранецентрированная кубическая. Плотность 8900 кг/м³; t плавления 1494°С; t кипения 2960°С; модуль упругости (19,6-20,6)•10¹⁰ Па; температурный коэффициент линейного расширения 12,08•10^-6 К^-1 при 0°С; Cp (температура 20°С) 24,8 Дж/(моль•К); D Нпл 0,277 МДж/кг; коэффициент теплопроводности l 69,08 Вт/(м•К) при 20°С; удельное сопротивление r=5,68•10^-8 Ом•м; работа выхода 4,41 эВ; ферромагнитен, точка Кюри 1121°С. Степень окисления +2 и +3. Компактный кобальт устойчив на воздухе, выше 300°С покрывается плёнкой СоO; тонкодисперсный кобальт пирофорен; реагирует с разбавленными кислотами (кроме HF); при комнатной температуре взаимодействует с галогенами (кроме F2), при нагревании до 300-500°С — с S, Р, As. Образует непрерывные ряды твёрдых растворов с Fe, Ir, Mn, Ni, Pd, Pt, Rh, органические твёрдые растворы с Au, Cr, Os, Re, интерметаллические соединения со многими металлами. Пыль кобальта токсична: ПДК 0,5 мг/м³.

Химические свойства

Содержание кобальта в земной коре 0,0018%. Известно около 50 минералов кобальта, из них около 1/2 — сернистые, мышьяковистые и им подобные соединения карролит CuСо₂S₄, линнеит Со₃S₄, кобальтин СоAsS, саффлорит (Со, Fe) As₂, скуттерудит СоAs₃, шмальтин (Со, Ni) As₃ и др.; рудные минералы-носители — пирит, пирротин, пентландит, халькопирит, арсенопирит. Геохимически наиболее сходен с Fe и Ni, типичный элемент ультраосновных, отчасти основные горные породы и халькогенидных рудных ассоциаций, связанных с глубинными источниками, в которых ассоциируются Fe, Ni, Cu, Ag, U, а также некоторых осадочно-метаморфических образований (Fe, Mn, Ni и др.).

Кобальт в природе

Кобальт в микроколичествах обнаружен в морской воде, минеральных источниках, почве, растительных и живых организмах. Об основных генетических типах месторождений и методах обогащения см. в ст. Кобальтовые руды. Попутное извлечение кобальта возможно при переработке кобальтсодержащих руд железорудных магнетитовых месторождений, обогащённых сульфидной составляющей; железо-марганцевых океанических конкреций. Металлический кобальт получают восстановительной плавкой с углём, электролизом растворов сульфата или хлорида кобальта, восстановлением водородом под давлением из аммиачных растворов гидроксиды и аммиачные растворы — продукты гидрометаллургической или комбинированной (пиро- и гидрометаллургической) переработки руд. Отделяется кобальт от сопутствующих металлов путём фракционного окисления и гидролитического осаждения, а также экстракцией.

Применение и использование

Кобальт применяется главным образом в производстве жаропрочных, магнитных, сверхтвёрдых, коррозийно-стойких и других сплавов и покрытий. На основе кобальта изготовляют катализаторы для органического синтеза. Радиоактивный изотоп ⁶⁰Со (ТЅ, 5,24 года) — источник g-излучений в технике и медицине ("кобальтовая пушка"). Соединения кобальта используются при получении стойких эмалей и красок, керамики и стекла, в производстве химикалий.