Краткие сведения о кобальте

11

Образовательное учреждение

РЕФЕРАТ

Тема:

Краткие сведения о кобальте

Выполнил: .

Проверил: .

20___ г.

Содержание

Введение

1. Происхождение названия

2. Нахождение в природе

3. Получение

4. Изотопы

5.Физические свойства

6. Химические свойства

7. Применение

8. Биологическая роль

9. Токсикология

Заключение

Список литературы

Введение

Комбальт -- элемент побочной подгруппы восьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 27. Обозначается символом Co (лат. Cobaltum). Простое вещество кобальт (CAS-номер: 7440-48-4) -- серебристо-белый, слегка желтоватый металл с розоватым или синеватым отливом. Существует в двух кристаллических модификациях: б-Co с гексагональной плотноупакованной решёткой, в-Co с кубической гранецентрированной решёткой, температура перехода б-в 427 °C[1].

Свойства атома

Атомная масса (молярная масса) 58,9332 а. е. м. (г/моль)

Радиус атома 125 пм

Энергия ионизации

(первый электрон) 758,1 (7,86) кДж/моль (эВ)

Электронная конфигурация [Ar] 3d7 4s2

Химические свойства:

Ковалентный радиус 116 пм

Радиус иона (+3e) 63 (+2e) 72 пм

Электроотрицательность (по Полингу) 1,88

Электродный потенциал 0

Степени окисления 3, 2, 0, -1

Термодинамические свойства простого вещества:

Плотность 8,9 г/см?

Молярная теплоёмкость 24,8[1] Дж/(K·моль)

Теплопроводность 100 Вт/(м·K)

Температура плавления 1 768 K

Теплота плавления 15,48 кДж/моль

Температура кипения 3143 K

Теплота испарения 389,1 кДж/моль

Молярный объём 6,7 см?/моль

Кристаллическая решётка простого вещества:

Структура решётки гексагональная

Параметры решётки a=2,505 c=4,089 A

Отношение c/a 1,632

Температура Дебая 385 K

1. Происхождение названия

Название химического элемента кобальт происходит от нем. Kobold -- домовой, гном. При обжиге содержащих мышьяк кобальтовых минералов выделяется летучий ядовитый оксид мышьяка. Руда, содержащая эти минералы, получила у горняков имя горного духа Кобольда. Древние норвежцы приписывали отравления плавильщиков при переплавке серебра проделкам этого злого духа. Вероятно, имя злого духа восходит к греческому «кобалос» -- дым. Этим же словом греки называли лживых людей.

В 1735 году шведский минералог Георг Бранд сумел выделить из этого минерала неизвестный ранее металл, который и назвал кобальтом. Он выяснил также, что соединения именно этого элемента окрашивают стекло в синий цвет -- этим свойством пользовались ещё в древних Ассирии и Вавилоне.

2. Нахождение в природе

Массовая доля кобальта в земной коре 4·10?3%. Кобальт входит в состав минералов: каролит CuCo2S4, линнеит Co3S4, кобальтин CoAsS, сферокобальтит CoCO3, смальтит CoAs2 и других. Всего известно около 30 кобальтосодержащих минералов. Кобальту сопутствуют железо, никель, марганец и медь. Содержание в морской воде приблизительно (1,7)·10?10%.

3. Получение

Кобальт получают в основном из никелевых руд, обрабатывая их растворами серной кислоты или аммиака. Также используется методы пирометаллургии. Для отделения от близкого по свойствам никеля используется хлор, хлорат кобальта (Co(ClO3)2) выпадает в осадок, а соединения никеля остаются в растворе.

4. Изотопы

Кобальт имеет только один стабильный изотоп -- 59Co (изотопная распространённость 100[2] %). Известны еще 22 радиоактивных изотопа кобальта.

5. Физические свойства

Кобальт -- твердый металл, существующий в двух модификациях. При температурах от комнатной до 427 °C устойчива б-модификация. При температурах от 427 °C до температуры плавления (1494 °C) устойчива в-модификация кобальта (решетка кубическая гранецентрированная). Кобальт -- ферромагнетик, точка Кюри 1121 °C.

Желтоватый оттенок ему придает тонкий слой оксидов.

6. Химические свойства

Оксиды: На воздухе кобальт окисляется при температуре выше 300 °C.

Устойчивый при комнатной температуре оксид кобальта состоит из смеси оксидов CoO и Co2O3, поэтому в справочниках можно встретить брутто формулу Co3O4.

При высоких температурах можно получить б-форму или в-форму оксида CoO

Все оксиды кобальта восстанавливаются водородом. Со3О4 + 4Н2 > 3Со + 4Н2О.

Оксид кобальта (II) можно получить, прокаливая соединения кобальта (II), например: 2Со(ОН)2 + O2 > Co2O3 + Н2O.

Другие соединения: При нагревании, кобальт реагирует с галогенами, причём соединения кобальта (III) образуются только с фтором. Co + 3F > CoF3, но, Co + 2Cl > CoCl2

С серой кобальт образует 2 различных модификации CoS. Серебристо-серую б-форму (при сплавлении порошков) и черную в-форму (выпадает в осадок из растворов).

При нагревании CoS в атмосфере сероводорода получается сложный сульфид Со9S8

С другими окисляющими элементами, такими как углерод, фосфор, азот, селен, кремний, бор. кобальт тоже образует сложные соединения, являющиеся смесями где присутствует кобальт со степенями окисления 1, 2, 3.

Кобальт способен растворять водород, не образуя химических соединений. Косвенным путем синтезированы два стехиометрических гидрида кобальта СоН2 и СоН.

Растворы солей кобальта CoSO4, CoCl2, Со(NO3)2 придают воде бледно-розовую окраску. Растворы солей кобальта в спиртах темно-синие. Многие соли кобальта нерастворимы.

Кобальт создаёт комплексные соединения. Чаще всего на основе аммиака.

Наиболее устойчивыми комплексами являются лутеосоли [Co(NH3)6]3+ желтого цвета и розеосоли [Co(NH3)5H2O]3+ красного или розового цвета.

Также кобальт создаёт комплексы на основе CN?, NO2? и многих других.

Хлорид кобальта

Ионные комплексы кобальта

7. Применение

Легирование кобальтом стали повышает её жаропрочность, улучшает механические свойства. Из сплавов с применением кобальта создают обрабатывающий инструмент: свёрла, резцы, и.т.п.

Магнитные свойства сплавов кобальта находят применение в аппаратуре магнитной записи, а также 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.

8. Биологическая роль

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

9. Токсикология

Избыток кобальта для человека вреден.

ПДК пыли кобальта в воздухе 0,5 мг/м?, в питьевой воде допустимое содержание солей кобальта 0,01 мг/л.

Токсическая доза (LD50 для крыс) -- 50 мг.

Особенно токсичны пары октакарбонила кобальта Со2(СО)8.

Заключение

Как индивидуальный представитель периодической системы химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева, элемент характеризуется уникальными химическими и физическими свойствами

Элемент имеет большое народнохозяйственное значение и играет большую роль в мировой культуре

Список литературы

^ 1 2 Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. -- Москва: Советская энциклопедия, 1990. -- Т. 2. -- С. 414. -- 671 с. -- 100 000 экз.

^ G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A.H. Wapstra. The Nubase evaluation of nuclear and decay properties. Nuclear Physics A 729 (2003), pages 3-128.