Co какой элемент

На подуровне ‘s’ может находиться до 2 электронов, на ‘s’ — до 6, на ‘d’ — до 10 и на ‘f’ до 14

Кобальт имеет 27 электронов, заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:

2 электрона на 1s-подуровне

2 электрона на 2s-подуровне

6 электронов на 2p-подуровне

2 электрона на 3s-подуровне

6 электронов на 3p-подуровне

2 электрона на 4s-подуровне

7 электронов на 3d-подуровне

Степень окисления кобальта

Атомы кобальта в соединениях имеют степени окисления 5, 4, 3, 2, 1, 0, -1.

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении: связь в молекуле между атомами основана на разделении электронов, таким образом, если у атома виртуально увеличивается заряд, то степень окисления отрицательная (электроны несут отрицательный заряд), если заряд уменьшается, то степень окисления положительная.

Гальванический элемент

Источник: k-tree.ru

Кобальт – характеристика элемента таблицы Менделеева

Кобальт (Co) — переходный металл с d-блоком, обладающий характерным голубовато-белым цветом. Согласно перечню периодической таблицы Д.И. Менделеева, занимает 27 позицию (находится между Железом и Никелем). Следует отметить много общих химических и физических свойств Кобальта с этими двумя элементами. Природная структура Кобальта — стабильный изотоп (59Co), но существует также искусственный изотоп (60Co), являющийся источником гамма-излучения.

• 1 Подробнее относительно химического элемента Co
• 2 Исторические сведения по элементу и практика применения
• 3 Геохимическая характеристика химического элемента Кобальт
• 4 Кобальт как естественный химический элемент
• 5 Биологическое применение и степень токсичности

Подробнее относительно химического элемента Co

Этому химическому элементу присущи две основные степени окисления (2+, 3+). Обычная степень окисления простых соединений — Co2 +. В зависимости от геометрии и окружающей среды, ко-ионные радиусы варьируются в диапазоне 56 — 90 мкм.

Кобальт является переходным, совместимым, сидерофильным (халькофилом и литофилом) веществом. Этот элемент имеет высокую температуру плавления, достигающую значения 1495°C, плюс является ферромагнитным.

Для структуры металла характерной является электроотрицательность на уровне 1,88 по шкале Полинга, показывающая первый потенциал ионизации 7,88 эВ.

Исторические сведения по элементу и практика применения

Минерал упоминается историей бронзового века. Тогда в основном применялся для обработки стекла и керамики с целью получения оригинальной расцветки. Название, по всей видимости, исходит от немецкого «kobald» (гоблин, злой дух) и греческого «cobalos» (мой). Как чистый металл впервые получен в 1735 году шведским химиком Георгом Брандтом.

ВАЛЕНТНОСТЬ. Графические формулы веществ | Химия | TutorOnline

Минерал пользовался низким спросом до начала двадцатого века, до момента появления кобальт-хромовых сплавов. Увеличение спроса отметилось на значительном уровне после Второй мировой войны. Причиной явилось применение Кобальта высокой чистоты в конструкциях реактивных двигателей и газовых турбин.

Далее спрос лишь увеличивался. На современном этапе широкое использование Кобальта отмечается в качестве важного компонента материалов, применяемых в высокотехнологичных отраслях промышленности, включая:

• аккумуляторные батареи,
• суперсплавы,
• катализаторы.

Будучи переходным металлом, как и железо, Кобальт допускает намагничивание, поэтому широко применяется для изготовления магнитов. Легирование алюминием и никелем способствует созданию особенно мощных магнитов. Кобальтовые сплавы применяются в конструкциях реактивных турбин, а также в системах газотурбинных генераторов для обеспечения свойств термостойкости.

Металл применяется в гальванике по причине привлекательного внешнего вида, высокой степени твёрдости, стойкости на окисление. Следовательно, достаточно высока стойкость такого металла и относительно коррозии. Соли Кобальта на протяжении длительного времени применялись для получения ярких синих цветов:

• красок,
• фарфора,
• стекла,
• керамики.

Это один из тех химических элементов, что выступают критически важными металлами для чистой энергии. Применяется активно в структуре литий-ионных батарей.

На каждый выпускаемый с конвейера современный электромобиль затрачивается не менее 9,5 кг металла.

Искусственный радионуклид (60Co) находит активное применение в лечебной практике злокачественных опухолей, выступая индикаторным компонентом лучевой терапии.

Геохимическая характеристика химического элемента Кобальт

Минерал часто ассоциируется с рудами:

• Никеля (Ni),
• Серебра (Ag),
• Свинца (Pb),
• Меди (Cu),
• Ферромагнезиалов,

из которых, чаще всего, получается как побочный продукт. Основные рудные месторождения обнаружены в Катанге (Демократическая Республика Конго). Вместе с тем, недавние открытия свидетельствуют о присутствии Кобальта в центральной части Тихого океана. Между тем, горнодобывающая и металлургическая деятельность в этом направлении сопровождается существенным загрязнением почвы, воды, прилегающей инфраструктуры.

Кобальт образует ряд минералов:

• Кобальтит (CoAsS),
• Скуттерудит (CoAs3-x),
• Эритрит (Co3 (AsO4) 2,8H2O),
• Сферокобальтит (CoCO3),
• Гетерогенит (CoO (OH)).

Химический элемент широко распространён в магматических, осадочных породах и минералах. Кобальт также присутствует в структуре обнаруженных остатков метеоритов. Средний показатель содержания в земной коре составляет примерно 25–30 частей на миллион. Однако, несмотря на широкое распространение, этот химический элемент занимает лишь 33-е место по содержанию и встречается реже, чем все другие переходные металлы, за исключением скандия.

В процессе дифференциации базальтовой магмы большая часть химического элемента попадает в ферромагнезиальные минералы. Содержание кобальта в этих минералах зависит от общего количества узлов решетки (Fe-Mg) и не зависит от соотношения (Fe/Mg). Кобальт прочно связан с Магнием (Mg) в составе гранитных пород и ведёт себя аналогично Магнию в отношении распределения между метаморфическими минералами. Определение, как Кобальта, так и Магния выглядит избирательным при более низких степенях метаморфизма.

Кобальт как естественный химический элемент

Это тот естественный химический элемент, что встречаются в составе воздуха, почвы, растений, воды. Средняя концентрация в открытом океане крайне низкая (~ 40 пмоль/кг), что частично отражает короткое время пребывания элемента. Простое соединение (Co2 +) является основным водным организмом для морской среды.

Существует масса предположений относительно способа поглощения Кобальта глубоководными марганцевыми конкрециями и корками. Минерал, как правило, связан с оксигидроксидами Марганца или Железа. Кобальт способен замещать обменное простое соединение (Co2 +) в морских манганатах, после чего окисляться до соединения (Co3 +) через Марганец (Mn4 +). Вместе с тем соединение (Co3 +) способно заменять соединение (Fe3 +) в минералах оксигидроксида железа.

Также отмечается присутствие в составе бёрнессита в виде Co (II) при pH 7 и Co (III) выше pH 8. Состав и химия Кобальта в воде в земных средах в настоящее время является важным направлением исследований, поскольку состав раствора имеет критическое влияние на биологическую активность в окружающей среде. Несмотря на отсутствие всеобъемлющих данных о водных концентрациях в почвенных поровых водах, грунтовых и поверхностных водах, естественные концентрации химического элемента варьируются в основном от 0,006 мг/л до 0,43 мг/л.

Этот химический элемент считается умеренно подвижным с активностью в 10 раз меньшей, чем у Натрия. Химия демонстрирует преобладание степени окисления Co (II) в водной фазе земных сред, в первую очередь из-за чрезвычайно низкой растворимости Co (III). Нет единого мнения о важности комплексообразования Co (II) в фазе раствора в земных средах. Как нет такого мнения и о природе основных связывающих неорганических и органических лигандов.

Кинетика комплексообразования Со (II) и диссоциации от природных органических комплексообразующих лигандов такова, что видообразование, вероятно, значительно отличается от оценок, основанных на расчетах термодинамического равновесия. В результате точное понимание биодоступности, токсичности и транспорта в наземных водных средах достигается только тогда, когда термодинамика согласуется с кинетикой реакции.

Биологическое применение и степень токсичности

Кобальт является важным микроэлементом жизни. Этот элемент играет важную роль в биохимических реакциях, необходимых для жизнедеятельности, особенно в коферменте кобаламине (ко-хелатированный на четыре атома азота в центре порфириноподобной структуры). Кобаламин имеет сложную биохимию, и существует ряд кобаламин-зависимых ферментов.

Кобаламинзависимые ферменты влияют на образование узелков и фиксацию N2 у бобовых растений. Ферменты допустимо использовать для снабжения сельскохозяйственных культур азотом. Дефицит кобальта влияет на развитие, функцию и азот-фиксацию узелков.

Кобаламин, также называемый витамином B-12, необходим для здоровья, питания и роста человека и животных. Необходимая сумма очень небольшая. Потребление Кобальта с пищей оценивается в пределах 5–40 мг/день среди населения в целом.

Понимание факторов, влияющих на поглощение элемента растениями в различных типах почв, имеет значение для качества пищевых продуктов и возможного восстановления загрязненных участков. Соответствующие педогенные (почвообразующие) процессы, способствующие поглощению металла из почвы растениями, включают:

• общие, экстрагируемые и обменные концентрации элемента в почве;
• pH и другие химические параметры почвы;
• микробные изменения;
• антропогенные факторы.

В почвах химический элемент фиксируется оксидами Магния в неэкстрагируемой форме, и биодоступность обратно пропорциональна содержанию Магния в почве. Высокое и частое воздействие Кобальта способно влиять на нервную систему и вызвать аксонопатию. Хроническое вдыхание кобальтовой пыли способно приводить к диффузно-воспалительным реакциям слизистой оболочки бронхов и хроническим заболеваниям дыхательных путей.

В больших дозах некоторые формы Кобальта являются канцерогенными. Некоторые виды растений, также называемые металлофитами, адаптировались к естественным и загрязненным почвам, богатым кобальтом. Среди этих металлофитов некоторые способны накапливать металл в побегах растений (> 300 ppm, без симптомов токсичности и задержки роста).

При помощи информации: ResearchGate

Источник: zetsila.ru

Кобальт

Кобальт — серебристо-белый, с некоторым желтоватым оттенком, металл. В таблице Менделеева кобальт обозначается символом Co.

История кобальта

Искусные стекольные и гончарные мастера древности при выделке своих художественных изделий пользовались синей краской. В витринах Британского национального музея в Лондоне хранятся уникальные коллекции синих стекол, найденные археологами при раскопках памятников древней культуры в Египте и Ассиро-Вавилонии.

Ученых уже давно интересовал вопрос о природе этой любопытной синей краски, которая не утратила своих сильнокрасящих свойств в течение тысячелетий. Ряд специальных исследований, произведенных химиками, показал, что синие стекла, происходящие из Египта и Ассиро-Вавилонии, содержат соединения редкого элемента кобальта. Однако ученым так и не удалось окончательно разгадать, была ли известна древним мастерам способность окиси кобальта давать глубокое синее окрашивание, или они пользовались этим красящим материалом случайно, как и многими другими стойкими красками.

Неоднократно делались также попытки раскрыть тайну античных мастеров путем самого тщательного изучения синих стекол более позднего происхождения — александрийских, византийских и римских — в надежде найти в них присутствие кобальта. Но каково было удивление исследователей, когда они установили, что синяя краска этих стекол обусловлена наличием в них не кобальта, а меди. Не найдено было также кобальта в роскошных стеклянных и глиняных художественных изделиях, окрашенных в синий цвет, доставленных прославленным путешественником Марко Поло в Европу из стран азиатского материка.

Ремесленники средневековья совсем не применяли кобальта для окраски в синий цвет разнообразных изделий из стекла. В то время слово кобальт было ругательным именем для различных минералов, сопровождающих серебряные руды старинных месторождений в районе Саксонско-Богемского кряжа. Ненависть горняков и плавильщиков к кобальтy историки горного дела и металлурги объясняют тем, что его присутствие в шихте значительно затрудняло и удорожало проплавку серебряных руд.

Передовые ученые своей эпохи Агрикола, Парацельс и Василий Валентин упоминают, что «Cobold» — имя злого духа, который якобы обитает в недрах земли, расстраивает труд горняков и причиняет им всевозможные бедствия.

«Дух» ненавистного кобальта много столетий веял над рудниками Германии, и именем злого духа называли даже минералы, не содержащие кобальта, например, мышьяковистые руды, неблагоприятные свойства которых усугублялись, выделением ядовитых газов при их добыче и металлургической обработке.

Только в XVI столетии, когда добыча серебра из месторождений Саксонско-Богемского кряжа получила значительное развитие, были обнаружены сильные красящие свойства окиси кобальта. Но это новое интересное открытие около двух столетий держали в строжайшем секрете. Лишь узкий круг избранных владел секретом полезного использования красящих свойств кобальта.

Сохранились указания, что в 1533 году стекольный мастер Шюрер, проживавший в Богемии, успешно приготовлял кобальтовую синюю краску для окраски керамических изделий. Скоро голландские купцы заинтересовались новой красивой краской и с помощью Шюрера организовали ее производство у себя на родине. Первая саксонская мельница для размола кобальтовой краски была построена близ Аннаберга в 1649 году.

Теперь, когда кобальту была открыта широкая дорога в промышленность, его соединения начали быстро внедряться в качестве ценных красок для стекол, глазури, фарфора, эмалей и ряда других продуктов керамики.

Химические свойства кобальта

Но какова же природа кобальта, и не является ли он смесью некоторых «земель», к которым пионеры теоретической химии относили большинство известных им минеральных видов?

Над научной расшифровкой этой задачи много потрудился швед Брандт, который в своей диссертации (написанной в 1735 г.) «О полуметаллах» впервые сообщил, что висмут, полученный из кобальто-висмутовых руд, не чист, а содержит кобальт, который может быть отделен механическим путем. Эта первая попытка разгадать природу кобальтовых руд была подхвачена учеными в различных странах.

На рубеже XIX в. продукция соединений кобальта исчислялась уже сотнями тонн в год. В науку вошли исследования Бергмана, составившего в 1787 году довольно полное описание химических свойств кобальта, отличающих его от никеля.

Из таблицы периодической системы элементов можно узнать, что порядковое число кобальта равно 27, а его атомный вес 58,94. В этой таблице кобальт стоит между железом и никелем, что соответствует непрерывному закономерному изменению свойств элементов в периодической системе Д. И. Менделеева. Постепенно ученым удалось установить, что по своим физическим и химическим свойствам кобальт больше приближается к никелю, чем к железу.

Некоторые характерные химические свойства кобальта как бы заранее предопределили его практическое использование в технике.

Кобальт — металл, который достаточно устойчив против разрушительного действия атмосферных агентов. При обыкновенной температуре он мало поддается действию воды и воздуха. Значительно легче окисляется мелкораздробленный кобальт, но и в этом случае образующаяся на поверхности металла пленка окислов предохраняет его от дальнейшего окисления. Однако с повышением температуры этот процесс заметно активизируется. Единственной кислотой, быстро растворяющей кобальт при комнатной температуре, является азотная.

В своей автобиографии Генри Бессемер пространно рассказывает, что он переплавил не одну сотню мешков русских медных монет. Это было еще тогда, когда все помыслы молодого и инициативного Генри были сосредоточены на том, чтобы получить тончайший пылевидный материал (так называемый «китайский порошок») для позолоты различных предметов. Бессемер установил, что лучшее сырье для получения «золотой» пыли, дающей сверкающие золотистые оттенки и искристые переливы – русская медная монета. В русских копейках, привлекших внимание предприимчивого Бессемера присутствовал кобальт.

Применение кобальта

Многочисленны по составу и оттенкам технические сорта, изготовляемых в наши дни, красок из кобальта. Широким распространением пользуются красивые и очень прочные краски под названием смальта и окислы кобальта. Это незаменимый материал для окраски некоторых стекол, эмалей и изделий из керамики.

Особенность синих кобальтовых стекол заключается в том, что они прозрачны для красного света. Именно на этом свойстве и основано их применение в химическом анализе в качестве световых фильтров для определения окраски пламени. Получила широкое распространение турецкая зелень, которую применяют для окраски фарфора.

В малярном деле и в производстве керамике применяется небесно-голубая краска, единственная краска, обладающая хорошей кроющей способностью. Для акварельных и малярных красок в керамике применяется желтая краска, или соль Фишера. Окислы кобальта приобрели большое значение в технике эмалирования жести и в производстве лаков.

Выдающаяся роль принадлежит кобальту в новейших сверхтвердых и магнитных сплавах. Кобальтовые твердые сплавы (сюда относятся кобальтовые легированные стали) завоевали важные области применения в металлообрабатывающей промышленности. Ценные свойства обеспечивают им распространение в разных отраслях индустрии. Вот далеко не полный арсенал изделий, содержащих кобальт: фрезы, сверла, измерительные приборы, штампы, части молотов, шестеренки, зубчатки, валы, подшипники и т. д.

Источник: www.alto-lab.ru