Հասարակ մարդը, ով կապված չէ քիմիայի և բժշկության հետ, որպես կանոն, աղոտ պատկերացում ունի իր կյանքի և առողջության համար կոբալտի կարևորության մասին։ Մեկ այլ պատճառ, թե ինչու մենք դժվարանում ենք բացատրել, թե ինչ է կոբալտը, նրա սակավ բաշխումն է բնության մեջ: Ընդամենը 0,004% - սա դրա պարունակությունն է երկրի ընդերքում: Այնուամենայնիվ, մետաղը և դրա միացությունները ակտիվորեն օգտագործվում են մետաղագործության, գյուղատնտեսության և բժշկության մեջ: Մեր հոդվածում մենք կընդլայնենք մեր պատկերացումները արդյունաբերության մեջ կոբալտի դերի մասին, ինչպես նաև կանդրադառնանք նրա գործառույթներին մարդու մարմնում:
տարրի տեղը Պարբերական աղյուսակում
Ի՞նչ տեղ է զբաղեցնում կոբալտը պարբերական համակարգում. Քիմիական տարրերի հատկությունները, ներառյալ մետաղը, որը մենք դիտարկում ենք, կախված են Դ. Ի. Մենդելեևի աղյուսակում նրանց դիրքից: Այն գտնվում է VIII բ խմբում (աղյուսակի կարճ ձևով՝ VIII խմբի երկաթյա եռյակում)։ Երկաթի և նիկելի նման, նրա ատոմում գտնվում են էներգիայի վերջին մակարդակումերկու էլեկտրոն, ինչը ցույց է տալիս, որ մետաղը պատկանում է d-տարրերին և որոշում է դրա հիմնական բնութագրերը: Մետաղն ունի երկու վալենտություն՝ II և III։ Բնորոշվում է նաև ալոտրոպիայի երևույթով, մետաղների փոփոխությունները կարող են ունենալ խորանարդ կամ վեցանկյուն կառուցվածք։
Ի՞նչ է կոբալտը:
Որո՞նք են տարրի ֆիզիկական հատկությունները: Արտաքին տեսքով այն բարձր կարծրությամբ և մագնիսական հատկություններով մետաղ է։ Արծաթափայլ փայլը, ճկունությունը և ջերմային կայունությունը տարրի ֆիզիկական առանձնահատկություններից են, որոնք նույնպես բնորոշ են պարբերական համակարգի նրա մյուս երկու հարևաններին՝ նիկելին և երկաթին: Ո՛չ թթվածինը, ո՛չ ջուրը սովորական ջերմաստիճանում չեն գործում կոբալտի վրա։ Դրա միացությունները, օրինակ՝ սեմալտը, վաղուց հայտնի են որպես նյութեր, որոնք օգտագործվում են կապույտ վիտրաժներ և գունավոր կերամիկա արտադրելու համար։
Կոբալտը տիպիկ մետաղ է, որն իր քիմիական հատկություններով նման է երկաթին: Որո՞նք են դրա օքսիդները, հիմքերը և աղերը:
Երկվալենտ և եռարժեք կոբալտի միացություններ
Բարդ աղեր առաջացնելու ունակությունը Co (III) ատոմների հիմնական տարբերակիչ հատկանիշն է: Այս նյութերը անկայուն են, դրանցում կոբալտի կոորդինացիոն թիվը միշտ հավասար է վեցի։ Նրանք ունեն բարձր օքսիդացման ուժ։ Միջին աղեր, օրինակ՝ CoCL3 կամ Co2(SO4)3 հեշտությամբ վերածվում է աղերի, որոնցում կոբալտն արդեն երկվալենտ մետաղ է: Նրա անջուր միացություններն ունեն կապույտ գույն, իսկ բյուրեղային հիդրատները և լուծույթները.վարդագույն. Ի տարբերություն այլ հիմքերի, եռավալենտ կոբալտի հիդրօքսիդը, աղաթթվի հետ փոխազդեցության ժամանակ, չի առաջացնում աղ և ջուր, այլ ազատում է նրանից ազատ քլոր։ Երկվալենտ մետաղի հիմքը՝ կապույտ նստվածքի տեսքով, ստացվում է համապատասխան աղի ուղղակի ռեակցիայի արդյունքում ալկալիի հետ։ Եկեք նկարագրենք կոբալտի հատկությունները, որը մետաղների՝ համաձուլվածքների պինդ լուծույթների մաս է կազմում։
Այն նյութին տալիս է բարձր ջերմաստիճանի դիմադրության, կարծրության, քայքայման և կոռոզիոն դիմադրության բացառիկ տեխնիկական պարամետրեր: Կոբալտ պարունակող համաձուլվածքներն օգտագործվում են պաշտպանական արդյունաբերության, հրթիռային գիտության և փակ ցիկլով քիմիայի մեջ։ Գործիքների պողպատի, մագնիսական հատկություններով նյութերի արտադրության մեջ կոբալտը նույնպես օգտագործվում է որպես համաձուլվածքային հավելում։ Այս երկաթի համաձուլվածքների հատկությունները շատ տարբեր են սովորական չժանգոտվող պողպատներից, որոնք պարունակում են միայն քրոմ կամ նիկել:
Կոբալտի օգտագործումը ճարտարագիտության մեջ
Աշխարհում արտադրվող ամբողջ մետաղի մոտ մեկ երրորդը ուղղվում է կերամետաների՝ արհեստական կոմպոզիտային նյութերի արտադրությանը: Վոլֆրամի կարբիդը նրանց մեջ ծառայում է որպես ամուր հիմք, իսկ կոբալտը հանդես է գալիս որպես կապող և ամրացնող բաղադրիչ։ Այն նաև ռազմավարական հումք է օդանավերի արդյունաբերության մեջ շարժիչային տուրբինների արտադրության համար։
Իր մաքուր տեսքով մետաղը գործնականում չի օգտագործվում, սակայն կոբալտի օգտագործումը այլ տարրերի (երկաթ, պղինձ, վոլֆրամ և քրոմ) խառնուրդի մեջ տարածված է տարբեր տեսակներիարդյունաբերություններ. Ստելիտային համաձուլվածքը, որը պարունակում է մինչև 60% կոբալտ, բնութագրվում է բարձր ջերմակայունությամբ և կարծրությամբ, այն անփոխարինելի նյութ է գործիքների արտադրության մեջ կտրիչների և գայլիկոնի արտադրության համար: Լեգիրման տարրերը, ինչպիսիք են վոլֆրամը և մոլիբդենը, բարձրացնում են դրա արդյունավետությունը: Կոբալտ է պարունակում նաև Վիտալիումի համաձուլվածքը, որն ունի բարձր դիմադրություն պլաստիկ դեֆորմացմանը։ Միացության հատկությունների բնութագիրը հետևյալն է՝ ջերմակայուն և թթվակայուն, այն օգտագործվում է քիմիական սարքավորումների արտադրության մեջ՝ սինթեզի սյուներ, թորման ապարատներ։ Համաձուլվածքների դերը տարբեր տեսակի կոռոզիային հակազդելու գործում մեծ է, օրինակ՝ ներքին այրման շարժիչներում մեխանիկական մակերևույթների տատանողական և քսող շարժումների ժամանակ ստելիտից պատրաստված մասերն ու մեխանիզմները դիմադրում են ոչնչացմանը։
Կոբալտի ստացման եղանակներ
Տնտեսության տարբեր ոլորտներ պահանջում են կոբալտ պարունակող նյութերի օգտագործում։ Սա նպաստում է հանքաքարերի և օգտակար հանածոների արդյունահանման ավելացմանը, մասնավորապես՝ կոբալտի համեմունք և փայլ: Այս ապարների բաղադրությունը ներառում է նաև մկնդեղ, որը ստիպում է ավելի մեծ անվտանգության միջոցներ կիրառել մետաղների ձուլման գործընթացներում։ Կոբալտի ստացման հիմնական մեթոդը պիրոմետալուրգիան է, օգտագործվում է նաև հանքաքարը սուլֆատաթթվով մշակելու եղանակը։ Առավել խոստումնալից են սիլիկատ-օքսիդի հանքաքարերի, պիրիտի և պենտլանդիտի հանքավայրերը Չինաստանում, Ռուսաստանում (Կոլայի թերակղզում, Տուվայի Հանրապետությունում և Կրասնոյարսկի երկրամասում), ինչպես նաև Կանադայում:
Մետաղի օգտագործումը գյուղատնտեսության մեջ ևբժշկություն
Կոբալտի հետագծային տարրի որոշ կարևոր հատկություններ նպաստում են դրա օգտագործմանը, օրինակ՝ բուսաբուծության մեջ՝ բույսերի վեգետատիվ զանգվածը մեծացնելու նպատակով: Առվույտի, լյուպինի, երեքնուկի և հատիկաընդեղենի ընտանիքի այլ արժեքավոր կերային խոտերի մեջ այն ընդգրկված է ազոտի ֆիքսման ֆերմենտային ռեակցիաներում, որոնք առաջանում են հանգուցային բակտերիաների օգնությամբ։ Միկրոտարրերի բացակայությունը դրսևորվում է այնպիսի ախտանիշներով, ինչպիսիք են տերևների շեղբերների գունաթափումը և դրանց ֆոտոսինթեզի ունակության կորուստը, աճի գործընթացների դանդաղեցումը և բույսերի զարգացման ողջ ցիկլի խախտումը: Կոբալտի ավելցուկային պարունակությունը հնարավոր է միկրոպարարտանյութերի ներդրման նորմերի խախտման պատճառով։ Քանի որ դրա միացությունները շատ լուծելի են ջրում, նրանք անմիջապես մտնում են քսիլեմ և հաղորդիչ տարրերի միջոցով (անոթային-թելքավոր կապոցներ) մտնում են տերևի մեզոֆիլի մեջ՝ առաջացնելով դրանց գունաթափում և թառամում։ Հացահատիկային մշակաբույսերը առավել զգայուն են միկրոտարրերի ավելցուկի նկատմամբ՝ վարսակ, գարի, բրինձ:
Կենսաքիմիան կոբալտի միացությունների դերի մասին
Կենսաբանության այն ճյուղը, որն ուսումնասիրում է կենդանի նյութը մոլեկուլային և բջջային մակարդակներում, հաստատել է այս քիմիական տարրի կարևոր գործառույթը: Այն կենսաբանորեն ակտիվ նյութերի` ֆերմենտների և հորմոնների ոչ սպիտակուցային մասի մի մասն է: Օրինակ, մարդու մարմնում կոբալտը հայտնաբերվում է վահանաձև գեղձի կողմից արտադրվող թիրոքսինի մոլեկուլներում և վերահսկում է նյութափոխանակության գործընթացները: Մեկ այլ կենսական հորմոն, որը կարգավորում է արյան մեջ գլյուկոզայի մակարդակը, ինսուլինն է: Այն արտազատվում է ենթաստամոքսային գեղձի Լանգերհանս կղզիների β-բջիջներով և պարունակում է նաև կոբալտային միացություններ։ Անբավարար մատակարարումՄարդու բջիջներում և օրգաններում տարրը նկատվում է խառը սնուցումից բուսակերության անցման ժամանակ՝ հելմինթիկ ներխուժումներով և մարսողական համակարգի հիվանդություններով: Ինչպես տեսնում եք, կոբալտը միկրոտարր է, որը լրջորեն ազդում է մարդու մարմնում հոմեոստազի մակարդակի վրա:
Քիմիական տարրի նշանակությունը նյութափոխանակության մեջ
Հեմատոպոեզը, որն իրականացվում է կարմիր ոսկրածուծի միջոցով, տեղի է ունենում կոբալտ պարունակող նյութերի՝ համապատասխան ֆերմենտների ակտիվացնող նյութերի մասնակցությամբ։ B խմբի հիմնական վիտամիններից մեկը՝ ցիանոկոբոլամինը (B12), որը մասնակցում է արյունաստեղծ օրգաններում կարմիր արյան բջիջների ձևավորմանը, պաշտպանում է օրգանիզմը սակավարյունությունից։ Ճիշտ և հավասարակշռված սնուցումը, որը պարունակում է լյարդ, տավարի միս, ծովամթերք, չոր ծիրան, ճակնդեղ, կապահովի կոբալտի անհրաժեշտ մակարդակը մարդու օրգանիզմում (օրական մոտ 40 մգ) և կպաշտպանի այն իմունային, սրտանոթային և էնդոկրին համակարգերի հիվանդություններից։
