Химия мен медицинамен байланысы жоқ қарапайым адам, әдетте, кобальттың өмірі мен денсаулығы үшін маңыздылығы туралы түсініксіз. Кобальттың не екенін түсіндіру қиынға соғатын тағы бір себебі оның табиғатта сирек таралуы. Тек 0,004% - бұл оның жер қыртысындағы мазмұны. Дегенмен, металл және оның қосылыстары металлургияда, ауыл шаруашылығында және медицинада белсенді қолданылады. Біздің мақалада біз кобальттың өнеркәсіптегі рөлі туралы түсінігімізді кеңейтеміз, сонымен қатар оның адам ағзасындағы функцияларына тоқталамыз.
Элементтің периодтық жүйедегі орны
Кобальт периодтық жүйеде қандай орынды алады? Химиялық элементтердің, соның ішінде біз қарастырып отырған металдың қасиеттері олардың Д. И. Менделеев кестесіндегі орнына байланысты. Ол VIII б тобында (кестенің қысқаша түрінде - VIII топтың темір триадасында) орналасқан. Темір мен никель сияқты оның атомында соңғы энергетикалық деңгейде орналасқанекі электрон, бұл металдың d-элементтерге жататынын көрсетеді және оның негізгі сипаттамаларын анықтайды. Металдың екі валенттілігі бар - II және III. Ол сондай-ақ аллотропия құбылысымен сипатталады, металл модификациялары текше немесе алтыбұрышты құрылымға ие болуы мүмкін.
Кобальт дегеніміз не?
Элементтің физикалық қасиеттері қандай? Сыртқы түрі бойынша бұл қаттылық пен магниттік қасиеттері жоғары металл. Күмістей жылтырлығы, иілгіштігі және термиялық тұрақтылығы элементтің кейбір физикалық ерекшеліктері болып табылады, олар периодтық жүйедегі басқа екі көршісіне - никель мен темірге де тән. Кәдімгі температурада оттегі де, су да кобальтқа әсер етпейді. Оның смальт сияқты қосылыстары көгілдір витраждар мен түрлі-түсті керамика жасау үшін қолданылатын заттар ретінде бұрыннан белгілі.
Кобальт – химиялық қасиеттері бойынша темірге ұқсас типтік металл. Оның оксидтерінің, негіздерінің және тұздарының ерекшеліктері қандай?
Екі және үш валентті кобальттың қосылыстары
Күрделі тұздар түзу қабілеті Co (III) атомдарының басты ерекшелігі болып табылады. Бұл заттар тұрақсыз, олардағы кобальттың координациялық саны әрқашан алтыға тең. Олардың тотығу қабілеті жоғары. Орташа тұздар, мысалы CoCL3 немесе Co2(SO4)3 тұздарға оңай айналады, онда кобальт қазірдің өзінде екі валентті металл болып табылады. Оның сусыз қосылыстары көк түске ие, ал кристалды гидраттар мен ерітінділер -қызғылт. Басқа негіздерден айырмашылығы үш валентті кобальт гидроксиді тұз қышқылымен әрекеттескенде тұз және су түзбейді, одан бос хлорды бөледі. Көк түсті тұнба түріндегі екі валентті металдың негізі сәйкес тұздың сілтімен тікелей әрекеттесуі арқылы алынады. Металдардың бір-біріне - қорытпалардағы қатты ерітінділерінің құрамына кіретін кобальттың қасиеттеріне сипаттама берейік.
Ол материалға жоғары температураға, қаттылыққа, тозуға және коррозияға төзімділіктің ерекше техникалық параметрлерін береді. Құрамында кобальт бар қорытпалар қорғаныс өнеркәсібінде, ракеталық ғылымда және тұйық циклді химияда қолданылады. Болаттың аспаптық маркаларын, магниттік қасиеттері бар материалдарды өндіруде кобальт легирлеуші қоспа ретінде де қолданылады. Бұл темір қорытпаларының қасиеттері тек хром немесе никель бар кәдімгі тот баспайтын болаттан өте ерекшеленеді.
Кобальтты техникада қолдану
Әлемде өндірілетін барлық металдың шамамен үштен бірі кермет – жасанды композиттік материалдар өндірісіне кетеді. Вольфрам карбиді оларда қатты негіз ретінде қызмет етеді, ал кобальт байланыстырушы және бекітетін компонент ретінде әрекет етеді. Ол сондай-ақ ұшақ өнеркәсібінде қозғалтқыш турбиналарын өндіруге арналған стратегиялық шикізат болып табылады.
Таза күйінде метал іс жүзінде қолданылмайды, бірақ кобальтты басқа элементтермен (темір, мыс, вольфрам және хром) қоспасында қолдану әртүрлі салаларда кеңінен таралған.салалар. Құрамында 60%-ға дейін кобальт бар стеллит қорытпасы ыстыққа төзімділігі мен қаттылығының жоғарылауымен ерекшеленеді, ол аспап өндірісінде кескіштер мен бұрғыларды жасау үшін таптырмас материал болып табылады. Вольфрам және молибден сияқты легирленген элементтер оның өнімділігін арттырады. Пластикалық деформацияға төзімділігі жоғары виталий қорытпасының құрамында кобальт да бар. Қосылыстың қасиеттерінің сипаттамасы келесідей: ыстыққа төзімді және қышқылға төзімді, ол химиялық жабдық өндірісінде қолданылады: синтез колонналары, айдау аппараттары. Коррозияның әртүрлі түрлеріне қарсы тұруда қорытпалардың рөлі үлкен, мысалы, стеллиттен жасалған бөлшектер мен механизмдер іштен жанатын қозғалтқыштардағы механикалық беттердің тербелмелі және үйкеліс қозғалыстары кезінде бұзылуға қарсы тұрады.
Кобальт алу әдістері
Экономиканың әртүрлі салаларында кобальт бар материалдарды пайдалану қажет. Бұл рудалар мен минералдарды өндіруді арттыруға ықпал етеді, атап айтқанда: кобальт дәмдеуіштері мен жылтырлығы. Бұл жыныстардың құрамына металды балқыту процестерінде қауіпсіздік шараларын күшейтуге мәжбүрлейтін мышьяк кіреді. Кобальт алудың негізгі әдісі – пирометаллургия, сонымен қатар кенді сульфат қышқылымен өңдеу әдісі де қолданылады. Қытайдағы, Ресейдегі (Колья түбегінде, Тува Республикасы мен Краснояр өлкесінде), сондай-ақ Канададағы силикат-оксидті кендердің, пирит пен пентландиттің кен орындары ең перспективалы болып табылады.
Металды ауыл шаруашылығында қолдану жәнедәрі
Кобальт микроэлементінің кейбір маңызды қасиеттері оны, мысалы, өсімдік шаруашылығында өсімдіктердің вегетативті массасын арттыру үшін пайдалануға ықпал етеді. Бұршақ тұқымдасының жоңышқа, люпин, беде және басқа да бағалы мал азықтық шөптерінде түйінді бактериялардың көмегімен жүретін азотты бекітудің ферментативті реакцияларына кіреді. Микроэлементтің жетіспеушілігі жапырақ тақталарының түссізденуі және олардың фотосинтез қабілетінің жоғалуы, өсу процестерінің баяулауы және өсімдіктің бүкіл даму циклінің бұзылуы сияқты белгілермен көрінеді. Кобальттың шамадан тыс мөлшері микротыңайтқыштарды енгізу нормаларының бұзылуына байланысты мүмкін. Оның қосылыстары суда жақсы еритіндіктен, олар бірден ксилемаға еніп, өткізгіш элементтер арқылы (тамырлы-талшықты шоқтар) жапырақ мезофиліне еніп, олардың түсін өзгертіп, солып қалады. Дәнді дақылдар микроэлементтің артық болуына өте сезімтал: сұлы, арпа, күріш.
Биохимия кобальт қосылыстарының рөлі туралы
Тірі затты молекулалық және жасушалық деңгейде зерттейтін биология саласы осы химиялық элементтің маңызды қызметін анықтады. Ол биологиялық белсенді заттардың – ферменттер мен гормондардың белокты емес бөлігінің құрамына кіреді. Мысалы, адам ағзасындағы кобальт қалқанша безі шығаратын және метаболизм процестерін бақылайтын тироксин молекулаларында кездеседі. Қандағы глюкоза деңгейін реттейтін тағы бір маңызды гормон - инсулин. Ол ұйқы безінің Лангерганс аралдарының β-жасушалары арқылы бөлінеді, сонымен қатар кобальт қосылыстары бар. Жеткіліксіз қамтамасыз етуЭлемент адам жасушалары мен органдарында аралас тамақтанудан вегетариандыққа көшу кезінде, гельминтикалық инвазиялармен және ас қорыту жүйесінің ауруларымен байқалады. Көріп отырғаныңыздай, кобальт адам ағзасындағы гомеостаз деңгейіне елеулі әсер ететін микроэлемент болып табылады.
Химиялық элементтің зат алмасудағы маңызы
Қызыл сүйек кемігімен жүзеге асырылатын қан түзілу, құрамында кобальт бар заттардың – сәйкес ферменттердің активаторларының қатысуымен жүреді. В тобының негізгі дәрумендерінің бірі – цианокоболамин (B12), қан түзу органдарында эритроциттердің түзілуіне қатыса отырып, ағзаны анемиядан қорғайды. Құрамында бауыр, сиыр еті, теңіз өнімдері, кептірілген өрік, қызылша бар дұрыс және теңдестірілген тамақтану адам ағзасындағы кобальттың қажетті деңгейін (тәулігіне шамамен 40 мг) қамтамасыз етіп, оны иммундық, жүрек-тамыр және эндокриндік жүйе ауруларынан сақтайды.
