الشخص العادي غير المرتبط بالكيمياء والطب كقاعدة لديه فكرة غامضة عن أهمية الكوبالت لحياته وصحته. سبب آخر يجعلنا نجد صعوبة في شرح ماهية الكوبالت هو ندرة توزيعه في الطبيعة. فقط 0.004٪ - هذا هو محتواها في القشرة الأرضية. ومع ذلك ، فإن المعدن ومركباته تستخدم بنشاط في علم المعادن والزراعة والطب. في مقالتنا ، سنوسع فهمنا لدور الكوبالت في الصناعة ، بالإضافة إلى التركيز على وظائفه في جسم الإنسان.
مكان عنصر في الجدول الدوري
ما المكان الذي يحتله الكوبالت في النظام الدوري؟ تعتمد خصائص العناصر الكيميائية ، بما في ذلك المعدن الذي ندرسه ، على موضعها في جدول D. I. Mendeleev. يقع في المجموعة الثامنة ب (في شكل قصير من الجدول - في الثالوث الحديدي للمجموعة الثامنة). مثل الحديد والنيكل ، في ذرته عند مستوى الطاقة الأخيرإلكترونين ، مما يدل على أن المعدن ينتمي إلى العناصر d ويحدد خصائصه الرئيسية. يحتوي المعدن على نوعين من التكافؤ - الثاني والثالث. يتميز أيضًا بظاهرة التآصل ، يمكن أن يكون للتعديلات المعدنية هيكل مكعب أو سداسي.
ما هو الكوبالت؟
ما هي الخصائص الفيزيائية للعنصر؟ في المظهر ، إنه معدن ذو صلابة عالية وخصائص مغناطيسية. اللمعان الفضي ، والمرونة ، والاستقرار الحراري هي بعض السمات الفيزيائية للعنصر ، والتي هي أيضًا متأصلة في جيرانه الآخرين في النظام الدوري - النيكل والحديد. لا الأكسجين ولا الماء يعملان على الكوبالت في درجات الحرارة العادية. تُعرف مركباتها ، مثل sm alt ، منذ فترة طويلة بالمواد المستخدمة في إنتاج الزجاج الملون الأزرق والسيراميك الملون.
الكوبالت معدن نموذجي مشابه في الخواص الكيميائية للحديد. ما هي ملامح أكاسيده وقواعده وأملاحه؟
مركبات من الكوبالت ثنائي التكافؤ وثلاثي التكافؤ
القدرة على تكوين أملاح معقدة هي السمة المميزة الرئيسية لذرات Co (III). هذه المواد غير مستقرة ، وعدد الكوبالت فيها يساوي دائمًا ستة. لديهم قوة مؤكسدة عالية. أملاح متوسطة ، على سبيل المثال CoCL3أو Co2(SO4)3يتحول بسهولة إلى أملاح ، حيث يعتبر الكوبالت بالفعل معدنًا ثنائي التكافؤ. مركباته اللامائية لها لون أزرق ، وهيدرات ومحاليل بلورية -زهري. على عكس القواعد الأخرى ، فإن هيدروكسيد الكوبالت ثلاثي التكافؤ ، عند التفاعل مع حمض الهيدروكلوريك ، لا يشكل الملح والماء ، ولكنه يطلق الكلور الحر منه. يتم الحصول على قاعدة المعدن ثنائي التكافؤ على شكل راسب أزرق عن طريق التفاعل المباشر للملح المقابل مع قلوي. دعونا نعطي وصفًا لخصائص الكوبالت ، والتي تعد جزءًا من الحلول الصلبة للمعادن في بعضها البعض - السبائك.
إنه يعطي المواد معلمات تقنية استثنائية لمقاومة درجات الحرارة العالية والصلابة والتآكل ومقاومة التآكل. تُستخدم السبائك المحتوية على الكوبالت في الصناعات الدفاعية وعلوم الصواريخ وفي كيمياء الحلقة المغلقة. في إنتاج درجات الأدوات من الفولاذ ، والمواد ذات الخصائص المغناطيسية ، يستخدم الكوبالت أيضًا كمادة مضافة في صناعة السبائك. تختلف خصائص سبائك الحديد هذه اختلافًا كبيرًا عن الفولاذ المقاوم للصدأ التقليدي الذي يحتوي على الكروم أو النيكل فقط.
استخدام الكوبالت في الهندسة
يذهب حوالي ثلث جميع المعادن المنتجة في العالم إلى إنتاج cermets - مواد مركبة صناعية. يعمل كربيد التنجستن كقاعدة صلبة فيها ، ويعمل الكوبالت كعنصر ربط وتثبيت. كما أنها مادة خام إستراتيجية لإنتاج توربينات المحركات في صناعة الطائرات.
المعدن في شكله النقي عمليا لا يستخدم ، ولكن استخدام الكوبالت في خليط مع عناصر أخرى (الحديد والنحاس والتنغستن والكروم) منتشر في مختلفالصناعات. تتميز سبيكة الستالايت ، التي تحتوي على ما يصل إلى 60٪ من الكوبالت ، بمقاومة متزايدة للحرارة وصلابة ؛ وهي مادة لا غنى عنها لتصنيع القواطع والمثاقب في إنتاج الأدوات. تعمل عناصر صناعة السبائك مثل التنجستن والموليبدينوم على تحسين أدائها. تحتوي سبيكة Vitalium ، التي تتمتع بمقاومة عالية لتشوه البلاستيك ، على الكوبالت أيضًا. خصائص خواص المركب كما يلي: مقاوم للحرارة ومقاوم للأحماض ، ويستخدم في تصنيع المعدات الكيميائية: أعمدة التركيب ، وجهاز التقطير. دور السبائك في مواجهة أنواع مختلفة من التآكل كبير ، على سبيل المثال ، الأجزاء والآليات المصنوعة من مقاومة التدمير أثناء الحركات التذبذبية والفرك للأسطح الميكانيكية في محركات الاحتراق الداخلي.
طرق الحصول على الكوبالت
تتطلب قطاعات الاقتصاد المختلفة استخدام مواد تحتوي على الكوبالت. وهذا يساهم في زيادة استخراج الخامات والمعادن وهي: الكوبالت والتوابل واللمعان. يشمل تكوين هذه الصخور أيضًا الزرنيخ ، الذي يفرض استخدام تدابير أمان متزايدة في عمليات صهر المعادن. الطريقة الرئيسية للحصول على الكوبالت هي المعالجة بالمعادن الحرارية ، كما يتم استخدام طريقة معالجة الخام بحمض الكبريتات. أكثرها واعدة هي رواسب خامات أكسيد السيليكات والبيريت والبنتلانديت في الصين وروسيا (في شبه جزيرة كولا ، في جمهورية توفا وإقليم كراسنويارسك) ، وكذلك في كندا.
استخدام المعادن في الزراعة والطب
تساهم بعض الخصائص المهمة لعنصر الكوبالت النزرة في استخدامه ، على سبيل المثال ، في إنتاج المحاصيل لزيادة الكتلة الخضرية للنباتات. في البرسيم ، الترمس ، البرسيم والأعشاب العلفية القيمة الأخرى من عائلة البقوليات ، يتم تضمينها في التفاعلات الأنزيمية لتثبيت النيتروجين ، والتي تحدث بمساعدة بكتيريا العقيدات. يتجلى عدم وجود عنصر دقيق في أعراض مثل تغير لون شفرات الأوراق وفقدانها القدرة على التمثيل الضوئي ، وإبطاء عمليات النمو وتعطيل دورة تطوير النبات بأكملها. المحتوى الزائد من الكوبالت ممكن بسبب انتهاك قواعد إدخال الأسمدة الدقيقة. نظرًا لأن مركباتها قابلة للذوبان بدرجة عالية في الماء ، فإنها تدخل فورًا في نسيج الخشب ومن خلال العناصر الموصلة (الحزم الوعائية الليفية) تدخل النسيج الوسطي للأوراق ، مما يتسبب في تغير لونها وذبولها. محاصيل الحبوب هي الأكثر حساسية للزيادة في عنصر دقيق: الشوفان والشعير والأرز.
الكيمياء الحيوية حول دور مركبات الكوبالت
أنشأ فرع علم الأحياء الذي يدرس المادة الحية على المستوى الجزيئي والخلوي الوظيفة المهمة لهذا العنصر الكيميائي. إنه جزء من الجزء غير البروتيني من المواد النشطة بيولوجيًا - الإنزيمات والهرمونات. على سبيل المثال ، يوجد الكوبالت في جسم الإنسان في جزيئات هرمون الغدة الدرقية التي تنتجها الغدة الدرقية وتتحكم في عمليات التمثيل الغذائي. هرمون حيوي آخر ينظم مستويات السكر في الدم هو الأنسولين. يفرز من قبل خلايا β لجزر لانجرهانز في البنكرياس ويحتوي أيضًا على مركبات الكوبالت. العرض غير كافلوحظ عنصر في الخلايا والأعضاء البشرية أثناء الانتقال من التغذية المختلطة إلى النباتية ، مع غزوات الديدان الطفيلية وأمراض الجهاز الهضمي. كما ترى ، يعتبر الكوبالت عنصرًا نادرًا يؤثر بشكل خطير على مستوى التوازن في جسم الإنسان.
أهمية العنصر الكيميائي في التمثيل الغذائي
تكون الدم ، التي يتم إجراؤها بواسطة نخاع العظم الأحمر ، تحدث بمشاركة المواد المحتوية على الكوبالت - منشطات الإنزيمات المقابلة. أحد فيتامينات ب الرئيسية - سيانوكوبولامين (ب12) ، يساهم في تكوين خلايا الدم الحمراء في أعضاء تكوين الدم ، ويحمي الجسم من فقر الدم. التغذية السليمة والمتوازنة ، والتي تحتوي على الكبد ، ولحم البقر ، والمأكولات البحرية ، والمشمش المجفف ، والبنجر ، ستوفر المستوى اللازم من الكوبالت في جسم الإنسان (حوالي 40 مجم في اليوم) وتحميه من أمراض الجهاز المناعي والقلب والأوعية الدموية والغدد الصماء.
