კობალტი

კობალტი, ₂₇Co
ზოგადი თვისებები
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა	მოვერცხლისფრო-თეთრი
სტანდ. ატომური ; წონა Ar°(Co)	58.933194±0.000003; 58.933±0.001 (დამრგვალება)
კობალტი პერიოდულ სისტემაში
	რკინა ← კობალტი → ნიკელი
ატომური ნომერი (Z)	27
ჯგუფი	9
პერიოდი	4 პერიოდი
ბლოკი	d-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია	[Ar] 3d7 4s2
ელექტრონი გარსზე	2, 8, 15, 2
	ელემენტის ატომის სქემა;
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში	მყარი სხეული
დნობის; ტემპერატურა	1495 °C (1768 K, 2723 °F)
დუღილის; ტემპერატურა	2927 °C (3200 K, 5301 °F)
სიმკვრივე (ო.ტ.)	8.90 გ/სმ3
სიმკვრივე (ლ.წ.)	8.86 გ/სმ3
დნობის კუთ. სითბო	16.06 კჯ/მოლი
აორთქ. კუთ. სითბო	377 კჯ/მოლი
მოლური თბოტევადობა	24.81 ჯ/(მოლი·K)
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი	−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5
ელექტროდული პოტენციალი	;
ელექტროუარყოფითობა	პოლინგის სკალა: 1.88
იონიზაციის ენერგია	1: 760.4 კჯ/მოლ ; 2: 1648 კჯ/მოლ ; 3: 3232 კჯ/მოლ ; ;
ატომის რადიუსი	ემპირიული: 125 პმ
კოვალენტური რადიუსი (rcov)	126±3 პმ
	; კობალტის სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
ბუნებაში გვხვდება	პირველადი ნუკლიდების სახით
მესრის სტრუქტურა	მჭიდრო ჰექსაგონალური
მესრის პერიოდი	5,580 Å
ბგერის სიჩქარე	4720 მ/წმ (20 °C)
თერმული გაფართოება	13.0 µმ/(მ·K) (25 °C)
თბოგამტარობა	100 ვტ/(მ·K)
კუთრი წინაღობა	62.4 ნომ·მ (20 °C)
მაგნეტიზმი	ფერომაგნეტიკი
იუნგას მოდული	209 გპა
წანაცვლების მოდული	75 გპა
დრეკადობის მოდული	180 გპა
პუასონის კოეფიციენტი	0.31
მოოსის მეთოდი	5.0
ვიკერსის მეთოდი	1043 მპა
ბრინელის მეთოდი	470–3000 მპა
CAS ნომერი	7440-48-4
ისტორია
აღმომჩენი და პირველი მიმღებია	Georg Brandt (1735)
კობალტის მთავარი იზოტოპები
	კობალტი ვიკისაწყობში •

სხვა მნიშვნელობებისთვის იხილეთ კობალტი (მრავალმნიშვნელოვანი).

კობალტი

27Co

58.933

3d⁷ 4s²

კობალტი^[1]^[2] (ლათ. Cobaltum; ქიმიური სიმბოლო — ${\ce {Co}}$ ) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეოთხე პერიოდის, მერვე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მერვე ჯგუფის თანაური ქვეჯგუფის, VIIIბ) ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია 27, ატომური მასა — 58.933, t_დნ — 1495 °C, t_დუღ — 2927 °C, სიმკვრივე — 8.90 გ/სმ³. მოვერცხლისფრო-თეთრი, ცოტათი მოყვითალო მოვარდისფრო ან მოლურჯო ელფერის ლითონი. არსებობს ორი კრისტალური მოდიფიკაცია: α-Co - ჰესაგონალური მჭიდროდ შეკრული მესერით, და β-Co - კუბური წახნაგცენტრირებული მესერით, გადასვლის ტემპერატურა α↔β 427 °C

ისტორია

კობალტის ნაერთები ადამიანისათვის უხსოვარი დროიდან იყო ცნობილი, ლურჯი კობალტის მინას, მინანქარს, საღებავებს პოულობენ ეგვიპტის ძველ სამაროვნებში. ტუტანხამონის საფლავში ნაპოვნი იქნა კობალტის მინის ბევრი ნატეხი, არ არის ცნობილი, თვითცნობიერად იყო დამზადებული მინა და საღებავები თუ შემთხვევით. პირველი ლურჯი საღებავები დამზადებული იქნა 1679 წელს.

სახელწოდების წარმოშობა

კობალტის მინა

ქიმიური ელემენტის სახელწოდება - კობალტი მოდის გერმ. Kobold — ჯუჯა გნომიდან. კობალტის მინერალების გახურებისას ან გამოწვისას, რომლებიც შეიცავდნენ დარიშხანს გამოიყოფა მფრინავი შხამიანი დარიშხანის ოქსიდი. მადანს რომელიც შეიცავს ამ მინერალებს მაღაროელები უწოდებენ მთის სულს კობალდს. ძველი ნორვეგიელები თვლიდნენ, რომ ვერცხლის მომპოვებლების მოწამლვა ამ ავი სულის ნამოქმედარია.

1735 წელს შვედმა მინერალოგმა გეორგ ბრანდტმა შეძლო გამოეყო ამ მინერალისაგან ადრე უცნობი ლითონი, რომელსაც უწოდა კობალტი. მან ასევე გაარკვია, რომ სწორედ ამ ელემენტის ნაერთები ღებავენ ლურჯად მინას - ამ თვისებით სარგებლობდნენ ჯერ კიდევ უძველეს ასირიაში და ბაბილონში.

ბუნებაში

დედამიწის ქერქში კობალტის მასური წილი არის 4×10⁻³%. კობალტი შედის შემდეგი მინერალების შემადგენლობაში: კაროლიტი CuCo₂S₄, ლინეიტი Co₃S₄, კობალტინი CoAsS, სფეროკობალტიტი CoCO₃, სმალტინი CoAs₂, სკუტერუდიტი (Co, Ni)As₃ და სხვა. სულ ცნობილია მიახლოებით 30-მდე კობალტშემცველი მინერალი. კობალტს თან სდევს რკინა, ნიკელი, მანგანუმი და სპილენძი. კობალტის შემცველობა ზღვის წყალში არის მიახლოებით (1,7)×10⁻¹⁰ %.

საბადოები

კობალტის ყველაზე მსხვილი მწარმოებელი არის — კონგოს დემოკრატიული რესპუბლიკა^[3]. ასევე არის კობალტის მდიდარი საბადიები კანადაში, აშშ-ში, საფრანგეთში, ზამბიაში, ყაზახეთში, რუსეთში.

მიღება

კობალტს ძირითადად მიიღებენ ნიკელის მადნებიდან, მათი დამუშავებით გოგირდმჟავათი ან ამიაკით. ასევე გამოიყენება პირომეტალურგიის მეთოდი. თვისებებით ახლოს მდგომი ნიკელისაგან მისი გამოყოფა ხდება ქლორის მეშვეობით, კობალტის ქლორატი (Co(ClO₃)₂) ილექება ძირს, ხოლო ნიკელის ნაერთები რჩებიან ხსნარებში.

იზოტოპები

მთავარი სტატია: კობალტის იზოტოპები.

კობალტს გააჩნია მხოლოდ ერთი სტაბილური იზოტოპი — ⁵⁹Co (იზოტოპური გავრცობადობა 100). ცნობილია ასევე კობალტის კიდევ 22 რადიოაქტიური იზოტოპი.

ფიზიკური თვისებები

კობალტი — მაგარი ლითონია, არსებობს ორი მოდიფიკაციის სახით. ოთახის ტემპერატურიდან 427 °C-მდე მდგრადი α-მოდიფიკაციაა. 427 °C-დან დნობის ტემპერატურამდე (1494 °C) მდგრადია კობალტის β-მოდიფიკაცია (კუბურ წახნაგცენტრირებული მესერით). კობალტი - ფერომაგნეტიკია, კიურის წერტილია - 1121 °C. მას მოყვითალო ელფერს აძლევს ოქსიდების თხელი ფენა.

ქიმიური თვისებები

კობალტი

ოქსიდები

ჰაერზე კობალტი იჟანგება 300 °C-ზე მეტი ტემპერატურის დროს.
ოთახის ტემპერატურის პირობებში მდგრადი კობალტის ოქსიდი წარმოადგენს რთულ ოქსიდს Co₃O₄, რომლის კლისტალურ სტრუქტურაში კვანძების ერთი ნაწილი დაკავებულია Co^{2+-ის იონებით, ხოლო მეორე - Co³⁺-ის იონებით; იშლება Co-ის წარმოქმნით 900 °C-ზე უფრო მაღალი ტემპერატურის დროს.}
მაღალი ტემპერატურების დროს შეიძლება მივიღოთ ოქსიდის CoO-ს α-ფორმა ან β-ფორმა.
კობალტის ყველა ოქსიდი აღდგება წყალბადით. Со₃О₄ + 4Н₂ → 3Со + 4Н₂О.
კობალტის ოქსიდი (III) შეიძლება მივიღოთ, კობალტის (II)-ის ნაერთების გახურებით, მაგალითად: 2Со(ОН)₂ + O₂ → Co₂O₃ + Н₂O.

სხვა ნაერთები

გახურებისას, კობალტი რეაგირებს ჰალოგენებთან, ამასთან კობალტ (III)-ის ნაერეთები მხოლოდ ფთორთან წარმოიქმნება. 2Co + 3F₂ → 2CoF₃, но, Co + Cl₂ → CoCl₂
გოგირდთან კობალტი წარმოქმნის 2 სხვადასხვა მოდიფიკაციის CoS. მოვერცხლისფრო-რუხ α-ფორმას (ფხვნილების შედნობისას) და შავ β-ფორმას (ხსნარიდან გამოიყოფა ნალექის სახით.
CoS-ის გახურებისას გოგირდწყალბადის ატმოსფეროში წარმოიქმნება რთული სულფიდი - Со₉S₈
სხვა მჟანგავ ელემენტებთან, როგორებიცაა ნახშირბადი, ფოსფორი, აზოტი, სელენი, სილიციუმი, ბორი. კობალტი ასევე წარმოქმნის რთულ ნაერთებს, სადაც არის სხვადასხვა ჟანგვის ხარისხის 1, 2, 3 კომალტის ნარევები.
კობალტს ძალუძს წყალბადის გახსნა, ქიმიური ნაერთების წარმოქმნის გარეშე. ირიბი გზით სინთეზირებულია ორი სტექიომეტრული კობალთის ჰიდრიდი СоН₂ და СоН.
კობალტის მარილების ხსნარები CoSO₄, CoCl₂, Со(NO₃)₂ წყალს აძლევენ მკრთალ ვარდისფერ შეფერილობას. კობალტის მარილების ხსნარები სპირტებში მუქი ლურჯი ფერისაა. კობალტის ბევრი მარილი უხსნადია.
კობალტი ქმნის კომპლექსურ ნაერთებს. ყველაზე ხშირად ამიაკის საფუძველზე. ყველაზე მდგრადი კომპლექსებია ლუტეომარილები [Co(NH₃)₆]³⁺ ყვითელი ფერის და როზეომარილები [Co(NH₃)₅H₂O]³⁺ წითელი ან ვარდისფერი შეფერილობის.
ასევე კობალტი ქმნის კომპლექსებს CN⁻, NO₂⁻-ის და სხვა ბევრის საფუძველზე.
კობალტის ქლორიდი
კობალტის იონური კომპლექსები

გამოყენება

ფოლადის კობალტით ლეგირება ზრდის მის ტემპერატურაგამძლეობას, აუმჯობესებს მექანიკურ თვისებებს. კობალტის შემცველ შენადნობებიდან ამზადებენ დამმუშავებელ ინსტრუმენტებს: ბურღებს, საჭრისებს და ა.შ.
კობალტის შენადნობების მაგნიტური თვისებები ჰპოვებენ გამოყენებას მაგნიტური ჩაწერის აპარატურებში, ასევე ტრანსფორმატორებსა და ელექტროძრავებში.
მუდმივი მაგნიტების დამზადებისას ზოგჯერ გამოიყენებენ შენადნობს, რომელიც შეიცავს მიახლოებით 50 % კობალტს, ასევე ვანადიუმს ან ქრომს.
კობალტი გამოიყენება როგორც ქიმიური რეაქციების კატალიზატორი.
ლითიუმის კობალტატი გამოიყენება როგორც მაღალეფექტური დადებითი ელექტროდი ლითიუმიანი აკუმულატორების წარმოებაში.
კობალტის სილიციდი ძალიან კარგი თერმოელექტრული მასალაა და იძლევა საშუალებას მაღალი მ.ქ.კ.-ის თერმოელექტროგენერატორების წარმოებისა.
რადიოაქტიური კობალტ-60 (ნახევარდაშლის პერიოდი 5,271 წელი) გამოიყენება გამა-დეფექტოსკოპიისათვის და მედიცინაში.
⁶⁰Со გამოიყენება როგორც საწვავი რადიოიზოტოპიურ ენერგიის წყაროებში.

ბიოლოგიური როლი

კობალტი არის ორგანიზმისათვის სასიცოცხლოდ საჭირო ერთ-ერთი მიკროელემენტი. ის შედის ვიტამინ В₁₂-ში (კობალამინი). კობალტი მონაწილეობს სისხლის შექმნის პროცესში, ნერვიული სისტემის ფუნქციებში, ფერმენტულ რეაქციებში. ადამიანის ყოველდღიურ მოთხოვნას კობალტზე შეადგენს 0,007-0,015 მგრ-ს. ადამიანის ორგანიზმი შეიცავს 0,2 მგრ კობალტს მასის ყოველ ერთ კილოგრამზე. კობალტის უკმარისობა იწვევს აკობალტოზს.

ტოქსიკოლოგია

კობალტის ჭარბი რაოდენობა ადამიანისათვის მავნეა.

1960 წლებში კობალტის მარილები გამოიყენებოდა ლუდსახარში კომპანიების მიერ ქაფის სტაბილიზაციისათვის. ისინი ვინც რეგულარულად დღეში სვამდნენ ოთხ ლიტრზე მეტ ლუდს ღებულობდნენ სერიოზულ გართულებებს გულზე და ზოგ შემთხვევაში იყო სიკვდილის შემთხვევებიც. ცნობილია ასევე ეგრეთ წოდებული კობალტური კარდიომიოპატიის შემთხვევები ლუდის სმასთან დაკავშირებით 1964-1966 წლებში ომახში (ნებრასკას შტატი), კვებეკში (კანადა), ლევენში (ბელგია), და მინეაპოლისში (მინესოტას შტატი). ამ შემთხვევების შემდეგ მისი გამოყენება ლუდის წარმოებაში შეწყვიტეს, და ახლა აკრძალულია კანონით^[4]^[5].

კობალტის მტვრის ზღვრული დასაშვები კონცენტრაცია (ზდკ) ჰაერში არის 0,5 მგრ/მ³, სასმელ წყალში მისი დასაშვები შემცველობაა 0,01 მგრ/ლ.

ტოქსიკური დოზაა (LD50 ვირთხებისათვის) — 50 მგრ.

განსაკუთრებით ტოქსიკურია კობალტის ოქტაკარბონილის ორთქლი Со₂(СО)₈.