Звичайна людина, не пов'язаний з хімією і медициною, як правило, смутно представляє значення кобальту для своєї життєдіяльності і здоров'я. Ще одна причина, по якій ми можемо пояснити, що таке кобальт, – це його убоге поширення в природі. Всього 0004% – таке зміст його в земній корі. Однак метал і його сполуки активно застосовують у металургії, сільському господарстві і медицині. У нашій статті ми розширимо уявлення про роль кобальту в промисловості, а також зупинимося на його функції в організмі людини.

Місце елемента в періодичній системі

Яке ж місце в періодичній системі займає кобальт? Властивості хімічних елементів, у тому числі і розглянутого нами металу, залежать від їх положення в таблиці Менделєєва Д. І Він розташований у VIII групі б (в короткій формі таблиці – у тріаді заліза VIII групи). Як у заліза і нікелю, в його атомі на останньому енергетичному рівні знаходяться два електрона, що свідчить про належність металу до d-елементів і обумовлює його основні характеристики. Метал має дві валентності – II і III. Для нього характерне явище аллотропии, модифікації металу можуть мати кубічну або гексагональну структуру.

Що таке кобальт?

Які ж фізичні властивості елемента? За зовнішнім виглядом це метал, що володіє високою твердістю і магнітними властивостями. Сріблястий блиск, тягучість і термічна стійкість – ось ще деякі фізичні ознаки елемента, властиві також і двом іншим його сусідам по періодичній системі – нікелю і заліза. Ні кисень, ні вода не діють на кобальт при звичайній температурі. Його сполуки, наприклад, смальта, відомі з давніх часів, як речовини, що застосовуються для отримання синього вітражного скла і фарбування керамічних виробів.


Кобальт – це типовий метал, схожий за своїми хімічними властивостями на залізо. Які ж особливості його оксидів, основ і солей?

Сполуки двовалентного і тривалентного кобальту

Здатність утворювати комплексні солі – головний відмітний ознака атомів Со (III). Ці речовини малостійкі, координаційне число кобальту в них завжди дорівнює шести. Вони мають високу окислювальну здатність. Середні солі, наприклад, CoCL 3 або Co 2 (SO 4 ) 3 легко переходять в солі, в яких кобальт – це вже двухвалентний метал. Безводні його сполуки мають синє забарвлення, а кристалогідрати та розчини – рожеву. На відміну від інших підстав, гідроксид тривалентного кобальту при взаємодії з хлоридною кислотою утворює не сіль і воду, а виділяє з неї вільний хлор. Підстава двовалентного металу у вигляді синього осадка отримують прямою реакцією відповідної солі з лугами. Наведемо характеристику властивостей кобальту, що входить до складу твердих розчинів металів один в одному – сплавів. Він надає матеріалу виняткові технічні параметри стійкості до високих температур, твердості, стійкості до стирання і корозії. Сплави, що містять кобальт, застосовуються в оборонній промисловості, ракетобудуванні й у хімічних технології замкнутого циклу. У виробництві інструментальних сортів сталі, матеріалів з магнітними властивостями, як легирующую добавку, також використовують кобальт. Характеристика властивостей таких сплавів заліза сильно відрізняється від звичайних сортів нержавіючої сталі, що містять тільки хром або нікель.

Застосування кобальту в техніці

Близько третини усього одержуваного в світі металу йде на виробництво керметов – штучних композиційних матеріалів. Твердою основою для них служить карбід вольфраму, а сполучною і закріплює компонентом виступає кобальт. Він також є стратегічною сировиною для виробництва турбін двигунів в літакобудуванні. У чистому вигляді метал практично не використовується, натомість застосування кобальту в суміші з іншими елементами (залізом, міддю, вольфрамом і хромом) широко поширена в різних галузях. Сплав стеллит, що містить до 60% кобальту, відрізняється підвищеною жароміцністю і твердістю, він є незамінним матеріалом для виготовлення різців та свердел в інструментальному виробництві. Такі легуючі елементи, як вольфрам і молібден, підсилюють його характеристики. Сплав виталиум, що володіє високим опором до пластичної деформації, також містить кобальт. Характеристика властивостей з'єднання така: жароміцних і кислотостійке, застосовується у виготовленні хімічного обладнання: колон синтезу, ректифікаційних апаратів. Велика роль сплавів у протидії різним видам корозії, наприклад деталі та механізми, зроблені з стеллита, протистоять руйнуванню при коливальних і тертьових рухах механічних поверхонь у двигунах внутрішнього згоряння.

Способи отримання кобальту

Різні галузі економіки вимагають застосування матеріалів, що містять кобальт. Це сприяє збільшенню видобутку руд і мінералів, а саме: кобальтового шпейса і блиску. До складу цих гірських порід входить ще й миш'як, це змушує застосовувати підвищені заходи безпеки в процесах виплавки металу. Основний метод отримання кобальту – пирометаллургия, використовується також спосіб обробки руди сульфатною кислотою. Найбільш перспективними вважаються поклади силікатно-оксидних руд , піриту і пентландита в Китаї, Росії (на Кольському півострові, в республіці Тува і Красноярському краї), а також у Канаді.

Застосування металу в сільському господарстві та медицині

Певні важливі властивості, якими володіє мікроелемент кобальт, сприяють його застосування, наприклад, в рослинництві для підвищення вегетативної маси рослин. У люцерни, люпину, конюшини та інших цінних кормових трав сімейства Бобові, він включається в ферментативні реакції азотфіксації, що відбуваються з допомогою бульбочкових бактерій. Недолік цього мікроелемента проявляється такими симптомами, як знебарвлення листових пластинок і втрата ними здатності до фотосинтезу, уповільненням ростових процесів та порушенням усього циклу розвитку рослини. Надлишковий вміст кобальту можливо внаслідок порушення норм внесення мікродобрив. Так як його сполуки добре розчиняються у воді, вони відразу ж надходять у ксилему і по провідних елементів (судинно-волокнистими пучками) потрапляють в мезофилл листа, викликаючи їх знебарвлення і в'янення. Найбільш чутливі до надлишку мікроелемента злакові культури: овес, ячмінь, рис.

Біохімія про роль сполук кобальту

Галузь біології, що вивчає живу матерію на молекулярному і клітинному рівні, встановила важливу функцію даного хімічного елемента. Він входить до складу небілкової частини біологічно активних речовин – ферментів і гормонів. Наприклад, кобальт у організмі людини знаходиться молекулах тироксину, що виробляються щитовидною залозою і контролюючих процеси метаболізму. Ще один життєво важливий гормон, який регулює рівень глюкози в плазмі крові, – інсулін. Він виділяється ?-клітинами острівців Лангерганса підшлункової залози і також містить сполуки кобальту. Недостатнє надходження елемента у клітини й органи людини спостерігається під час переходу від змішаного живлення до вегетаріанства, при глистових інвазіях та захворюваннях травної системи. Як бачимо, кобальт – це мікроелемент, серйозно впливає на рівень гомеостазу в людському організмі.

Значення хімічного елемента в обміні речовин

Кровотворення, здійснюване червоним кістковим мозком, відбувається за участю кобальтвмісних речовин – активаторів відповідних ферментів. Один з головних вітамінів групи В – цианкоболамин (В 12 ), беручи участь в утворенні еритроцитів в кровотворних органах, оберігає організм від анемії. Правильне і збалансоване харчування, яке містить печінка, яловичину, морепродукти, курагу, буряк, забезпечить необхідний рівень кобальту в організмі людини (близько 40 мг на добу) та вбереже його від захворювань імунної, серцево-судинної та ендокринної систем.