En vanlig människa som inte är förknippad med kemi och medicin har som regel en vag uppfattning om kobolts betydelse för hans liv och hälsa. En annan anledning till att vi har svårt att förklara vad kobolt är är dess knappa utbredning i naturen. Endast 0,004% - detta är dess innehåll i jordskorpan. Men metallen och dess föreningar används aktivt inom metallurgi, jordbruk och medicin. I vår artikel kommer vi att utöka vår förståelse av kobolts roll i industrin, samt uppehålla oss vid dess funktioner i människokroppen.
Plats för ett element i det periodiska systemet
Vilken plats upptar kobolt i det periodiska systemet? Egenskaperna hos kemiska element, inklusive metallen vi överväger, beror på deras position i tabellen för D. I. Mendeleev. Den ligger i grupp VIII b (i den korta formen av tabellen - i järntriaden i grupp VIII). Liksom järn och nickel, i sin atom vid den sista energinivåntvå elektroner, vilket indikerar att metallen tillhör d-element och bestämmer dess huvudsakliga egenskaper. Metallen har två valenser - II och III. Det kännetecknas också av fenomenet allotropi, metallmodifieringar kan ha en kubisk eller hexagonal struktur.
Vad är kobolt?
Vilka är elementets fysiska egenskaper? Utseendemässigt är det en metall med hög hårdhet och magnetiska egenskaper. Silverglans, formbarhet och termisk stabilitet är några av de fysiska egenskaperna hos elementet, som också är inneboende i dess andra två grannar i det periodiska systemet - nickel och järn. Varken syre eller vatten verkar på kobolt vid vanliga temperaturer. Dess föreningar, som sm alt, har länge varit kända som ämnen som används för att producera blåmålat glas och färgkeramik.
Kobolt är en typisk metall som liknar järn i sina kemiska egenskaper. Vilka egenskaper har dess oxider, baser och s alter?
Föreningar av tvåvärd och trevärd kobolt
Förmågan att bilda komplexa s alter är den huvudsakliga utmärkande egenskapen hos Co(III)-atomer. Dessa ämnen är instabila, koordinationstalet för kobolt i dem är alltid lika med sex. De har en hög oxidationsförmåga. Medelstora s alter, t.ex. CoCL3 eller Co2(SO4)3 förvandlas lätt till s alter, i vilka kobolt redan är en tvåvärd metall. Dess vattenfria föreningar har en blå färg och kristallina hydrater och lösningar -rosa. Till skillnad från andra baser bildar trevärd kobolthydroxid, när den interagerar med s altsyra, inte s alt och vatten, utan frigör fritt klor från det. Basen av den tvåvärda metallen i form av en blå fällning erhålls genom direkt reaktion av motsvarande s alt med en alkali. Låt oss ge en beskrivning av egenskaperna hos kobolt, som är en del av de fasta lösningarna av metaller i varandra - legeringar.
Det ger materialet exceptionella tekniska parametrar med hög temperaturbeständighet, hårdhet, nötnings- och korrosionsbeständighet. Legeringar som innehåller kobolt används inom försvarsindustrin, raketvetenskap och inom kemi med sluten krets. Vid tillverkning av verktygskvaliteter av stål, material med magnetiska egenskaper, används kobolt också som en legeringstillsats. Egenskaperna hos dessa järnlegeringar skiljer sig mycket från konventionella rostfria stål som endast innehåller krom eller nickel.
Användning av kobolt i teknik
Ungefär en tredjedel av all metall som produceras i världen går till tillverkning av cermets - konstgjorda kompositmaterial. Volframkarbid fungerar som en fast bas i dem, och kobolt fungerar som en bindande och fixerande komponent. Det är också en strategisk råvara för tillverkning av motorturbiner inom flygindustrin.
I sin rena form används metallen praktiskt taget inte, men användningen av kobolt i blandning med andra grundämnen (järn, koppar, volfram och krom) är utbredd i olikaindustrier. Stellitelegeringen, som innehåller upp till 60 % kobolt, kännetecknas av ökad värmebeständighet och hårdhet, det är ett oumbärligt material för tillverkning av fräsar och borrar i verktygstillverkning. Legeringselement som volfram och molybden förbättrar dess prestanda. Vitaliumlegering, som har hög motståndskraft mot plastisk deformation, innehåller också kobolt. Egenskaperna för föreningens egenskaper är som följer: värmebeständig och syrabeständig, den används vid tillverkning av kemisk utrustning: synteskolonner, destillationsapparat. Legeringarnas roll för att motverka olika typer av korrosion är stor, till exempel delar och mekanismer gjorda av stellit motstår förstörelse under oscillerande och gnidande rörelser av mekaniska ytor i förbränningsmotorer.
Metoder för att få fram kobolt
Olika sektorer av ekonomin kräver användning av material som innehåller kobolt. Detta bidrar till en ökning av utvinningen av malmer och mineraler, nämligen: koboltkrydda och glans. Sammansättningen av dessa bergarter inkluderar också arsenik, vilket tvingar användningen av ökade säkerhetsåtgärder i processerna för metallsmältning. Huvudmetoden för att erhålla kobolt är pyrometallurgi, och metoden för att behandla malmen med sulfatsyra används också. De mest lovande är fyndigheter av silikatoxidmalmer, pyrit och pentlandit i Kina, Ryssland (på Kolahalvön, i Republiken Tuva och Krasnoyarsk-territoriet), samt i Kanada.
Användningen av metall i jordbruket ochmedicin
Vissa viktiga egenskaper hos spårämnet kobolt bidrar till dess användning, till exempel i växtodling för att öka den vegetativa massan av växter. I alfalfa, lupin, klöver och andra värdefulla fodergräs av baljväxtfamiljen ingår det i de enzymatiska reaktionerna av kvävefixering, som sker med hjälp av knölbakterier. Bristen på ett mikroelement manifesteras av sådana symtom som missfärgning av bladblad och deras förlust av förmågan till fotosyntes, saktar ner tillväxtprocesser och störningar av hela växtutvecklingscykeln. Överdrivet innehåll av kobolt är möjligt på grund av brott mot normerna för införande av mikrogödselmedel. Eftersom dess föreningar är mycket lösliga i vatten, kommer de omedelbart in i xylemet och genom de ledande elementen (kärlfibrösa buntar) kommer de in i bladets mesofyll, vilket orsakar deras missfärgning och vissning. Spannmålsgrödor är mest känsliga för ett överskott av ett mikroelement: havre, korn, ris.
Biokemi om koboltföreningarnas roll
Biologin som studerar levande materia på molekylär och cellulär nivå har etablerat den viktiga funktionen hos detta kemiska element. Det är en del av icke-proteindelen av biologiskt aktiva substanser - enzymer och hormoner. Till exempel finns kobolt i människokroppen i tyroxinmolekyler som produceras av sköldkörteln och kontrollerar metaboliska processer. Ett annat viktigt hormon som reglerar blodsockernivåerna är insulin. Det utsöndras av β-cellerna i de Langerhanska öarna i bukspottkörteln och innehåller även koboltföreningar. Otillräckligt utbudelement i mänskliga celler och organ observeras under övergången från blandad näring till vegetarianism, med helminthic invasioner och sjukdomar i matsmältningssystemet. Som du kan se är kobolt ett spårämne som allvarligt påverkar nivån av homeostas i människokroppen.
Vikten av ett kemiskt element i ämnesomsättningen
Hematopoiesis, utförd av den röda benmärgen, sker med deltagande av kobolth altiga ämnen - aktivatorer av motsvarande enzymer. En av de viktigaste B-vitaminerna - cyanokobolamin (B12), som deltar i bildandet av röda blodkroppar i de hematopoetiska organen, skyddar kroppen från anemi. Korrekt och balanserad näring, innehållande lever, nötkött, skaldjur, torkade aprikoser, rödbetor, kommer att ge den nödvändiga nivån av kobolt i människokroppen (cirka 40 mg per dag) och skydda den från sjukdomar i immunsystemet, kardiovaskulära och endokrina systemen.
