En almindelig person, der ikke er forbundet med kemi og medicin, har som regel en vag idé om kobolts betydning for sit liv og helbred. En anden grund til, at vi har svært ved at forklare, hvad kobolt er, er dens sparsomme udbredelse i naturen. Kun 0,004% - dette er dens indhold i jordskorpen. Men metallet og dets forbindelser bruges aktivt i metallurgi, landbrug og medicin. I vores artikel vil vi udvide vores forståelse af kobolts rolle i industrien, samt dvæle ved dets funktioner i den menneskelige krop.
Placering af et grundstof i det periodiske system
Hvilken plads indtager kobolt i det periodiske system? Egenskaberne af kemiske elementer, herunder det metal, vi overvejer, afhænger af deres placering i tabellen af D. I. Mendeleev. Den er placeret i gruppe VIII b (i den korte form af tabellen - i jerntriaden i gruppe VIII). Ligesom jern og nikkel, i sit atom på det sidste energiniveau erto elektroner, hvilket indikerer, at metallet tilhører d-elementer og bestemmer dets hovedkarakteristika. Metallet har to valenser - II og III. Det er også karakteriseret ved fænomenet allotropi, metalmodifikationer kan have en kubisk eller sekskantet struktur.
Hvad er kobolt?
Hvad er grundstoffets fysiske egenskaber? I udseende er det et metal med høj hårdhed og magnetiske egenskaber. Sølvfarvet glans, formbarhed og termisk stabilitet er nogle af grundstoffets fysiske egenskaber, som også er iboende i dets to andre naboer i det periodiske system - nikkel og jern. Hverken ilt eller vand virker på kobolt ved almindelige temperaturer. Dets forbindelser, såsom sm alt, har længe været kendt som stoffer, der bruges til at fremstille blå farvet glas og farvekeramik.
Cob alt er et typisk metal, der i kemiske egenskaber ligner jern. Hvad er egenskaberne ved dets oxider, baser og s alte?
Forbindelser af divalent og trivalent kobolt
Evnen til at danne komplekse s alte er det vigtigste kendetegn ved Co(III)-atomer. Disse stoffer er ustabile, koordinationstallet for kobolt i dem er altid lig med seks. De har en høj oxidationsevne. Mellemstore s alte, f.eks. CoCL3 eller Co2(SO4)3 omdannes let til s alte, hvori kobolt allerede er et divalent metal. Dets vandfrie forbindelser har en blå farve og krystallinske hydrater og opløsninger -lyserød. I modsætning til andre baser danner trivalent kobolthydroxid, når det interagerer med s altsyre, ikke s alt og vand, men frigiver frit klor fra det. Basen af det divalente metal i form af et blåt bundfald opnås ved direkte reaktion af det tilsvarende s alt med en alkali. Lad os give en beskrivelse af egenskaberne ved kobolt, som er en del af de faste opløsninger af metaller i hinanden - legeringer.
Det giver materialet ekstraordinære tekniske parametre for høj temperaturbestandighed, hårdhed, slid- og korrosionsbestandighed. Legeringer indeholdende kobolt bruges i forsvarsindustrien, raketvidenskab og i lukket kredsløbskemi. Ved fremstilling af værktøjskvaliteter af stål, materialer med magnetiske egenskaber, anvendes kobolt også som legeringsadditiv. Egenskaberne af disse jernlegeringer er meget forskellige fra konventionelle rustfrit stål, der kun indeholder krom eller nikkel.
Brug af kobolt i teknik
Omkring en tredjedel af alt metal, der produceres i verden, går til produktion af cermets - kunstige kompositmaterialer. Wolframcarbid tjener som en fast base i dem, og kobolt fungerer som en bindende og fikserende komponent. Det er også et strategisk råmateriale til produktion af motorturbiner i flyindustrien.
I sin rene form bruges metallet praktisk t alt ikke, men brugen af kobolt i blanding med andre grundstoffer (jern, kobber, wolfram og krom) er udbredt i div.industrier. Stellite-legeringen, der indeholder op til 60% kobolt, er kendetegnet ved øget varmebestandighed og hårdhed; det er et uundværligt materiale til fremstilling af fræsere og boremaskiner i værktøjsproduktion. Legeringselementer som wolfram og molybdæn forbedrer dens ydeevne. Vitalium-legering, som har en høj modstand mod plastisk deformation, indeholder også kobolt. Det karakteristiske ved forbindelsens egenskaber er som følger: varmebestandigt og syrebestandigt, det bruges til fremstilling af kemisk udstyr: syntesekolonner, destillationsapparat. Legeringernes rolle i at modvirke forskellige typer af korrosion er stor, for eksempel dele og mekanismer lavet af stellit modstår ødelæggelse under oscillerende og gnidningsbevægelser af mekaniske overflader i forbrændingsmotorer.
Metoder til at opnå kobolt
Forskellige sektorer af økonomien kræver brug af materialer, der indeholder kobolt. Dette bidrager til en stigning i udvindingen af malme og mineraler, nemlig: koboltkrydderi og -glans. Sammensætningen af disse sten omfatter også arsen, som tvinger brugen af øgede sikkerhedsforanst altninger i processerne med metalsmeltning. Hovedmetoden til opnåelse af kobolt er pyrometallurgi, og metoden til behandling af malmen med sulfatsyre bruges også. De mest lovende er forekomster af silikatoxidmalm, pyrit og pentlandit i Kina, Rusland (på Kola-halvøen, i Republikken Tuva og Krasnoyarsk-territoriet) samt i Canada.
Brugen af metal i landbruget ogmedicin
Visse vigtige egenskaber ved sporelementet kobolt bidrager til dets anvendelse, for eksempel i afgrødeproduktion for at øge den vegetative masse af planter. I lucerne, lupin, kløver og andre værdifulde fodergræsser af bælgplantefamilien indgår det i de enzymatiske reaktioner af nitrogenfiksering, som opstår ved hjælp af knudebakterier. Manglen på et mikroelement manifesteres af sådanne symptomer som misfarvning af blade og deres tab af evnen til fotosyntese, sænkning af vækstprocesser og forstyrrelse af hele planteudviklingscyklussen. Overdreven indhold af kobolt er muligt på grund af overtrædelse af normerne for indførelse af mikrogødning. Da dets forbindelser er meget opløselige i vand, kommer de straks ind i xylemet og gennem de ledende elementer (vaskulære-fibrøse bundter) kommer de ind i bladets mesofyl, hvilket forårsager deres misfarvning og visnen. Kornafgrøder er mest følsomme over for et overskud af et mikroelement: havre, byg, ris.
Biokemi om rollen af koboltforbindelser
Biologiens gren, der studerer levende stof på molekylært og cellulært niveau, har etableret den vigtige funktion af dette kemiske element. Det er en del af ikke-proteindelen af biologisk aktive stoffer - enzymer og hormoner. For eksempel findes kobolt i den menneskelige krop i thyroxinmolekyler produceret af skjoldbruskkirtlen og kontrollerer metaboliske processer. Et andet vigtigt hormon, der regulerer blodsukkerniveauet, er insulin. Det udskilles af β-cellerne i de Langerhanske øer i bugspytkirtlen og indeholder også koboltforbindelser. Utilstrækkelig forsyningelement i menneskelige celler og organer observeres under overgangen fra blandet ernæring til vegetarisme, med helminthiske invasioner og sygdomme i fordøjelsessystemet. Som du kan se, er kobolt et sporstof, der alvorligt påvirker niveauet af homeostase i den menneskelige krop.
Betydningen af et kemisk element i stofskiftet
Hæmatopoiesis, udført af den røde knoglemarv, sker med deltagelse af koboltholdige stoffer - aktivatorer af de tilsvarende enzymer. Et af de vigtigste B-vitaminer - cyanocobolamin (B12), der deltager i dannelsen af røde blodlegemer i de hæmatopoietiske organer, beskytter kroppen mod anæmi. Korrekt og afbalanceret ernæring, der indeholder lever, oksekød, fisk og skaldyr, tørrede abrikoser, rødbeder, vil give det nødvendige niveau af kobolt i menneskekroppen (ca. 40 mg pr. dag) og beskytte det mod sygdomme i immunsystemet, kardiovaskulære og endokrine systemer.
