Кобальт металл

Препараты, содержащие кобальт

Показания к назначению макроэлемента носят предупредительный и восстановительный характер. Медики практикуют назначение препаратов при заболеваниях суставов, болезненных менструациях, климаксе, ухудшении памяти, язве желудка, варикозном расширении вен, судорогах.

Как правило, препараты кобальта прописывают при анемиях и нарушениях кроветворной функции. К таким лекарственным формам относится:

• Коамид;
• Ферковен.

Входит кобальт и в состав поливитаминных комплексов:

• Компливит. Содержит 100 мкг кобальта в виде сульфата.
• Олиговит. Содержит 50 мкг элемента в виде сульфата кобальта.

Прием препаратов, содержащих кобальт, а также витаминно-минеральных комплексов должен производиться только по рекомендации лечащего врача.

Кобальт-коамид (Coamidum) – комплексный препарат кобальта и амида никотиновой кислоты. Выпускается в виде порошка сиреневого цвета, без запаха с горьковатым вкусом.

Препарат растворяется в воде в пропорции 1:10. Плохо растворяется в органических растворителях. Водные растворы стерилизуют обычными способами.

Препарат назначают для стимуляции кроветворения, усвоению железа и процессов его преобразования (образование белковых комплексов, синтез гемоглобина и др.).

Показания: гипохромная анемия, анемия Аддисон-Бирмера (пернициозная анемия злокачественная), анемия при спру. При железодефицитных анемиях назначают одновременно препараты железа. Препарат вводят под кожу в виде 1% водного раствора по 1 мл ежедневно.

Длительность лечения зависит от течения заболевания и результатов. Средняя продолжительность лечения – 3-4 недели.

Ферковен (Fercovenum). Форма выпуска – ампулы по 5 мл. Прозрачная жидкость красновато-коричневого цвета, сладковатого вкуса; рН 11,0-12,0.

Действующие вещества: железа сахарат, кобальта глюконат.

Фармакологическое действие – стимулятор кроветворения.

Состав: кобальта глюконат и раствор углеводов. Содержание железа в 1 мл составляет около 0,02 г, кобальта – 0,00009 г.

Показания к применению:

• гипохромная анемия (снижение содержания гемоглобина в крови);
• плохая переносимость и недостаточная всасываемость препаратов железа;
• ликвидация дефицита железа.

Способ применения. Внутривенно один раз в сутки. Применяют ежедневно в течение 10-15 дней: первые две инъекции – по 2 мл, затем – по 5 мл. Вводят медленно (в течение 8-10 мин.). Избегать контакта раствора с кожей.

Применяют только в стационаре (больнице).

При дефиците железа дозировку препарата рассчитывают по формуле. Дефицит железа в мг равен: масса больного в кг×2,5× .

Для поддержания эффекта, достигнутого введением Ферковена, применяют препараты железа внутрь.

Побочные эффекты. При первых введениях в вену Ферковена и при передозировке препарата возможны:

• гиперемия (покраснение) лица, шеи;
• ощущение сжатия в грудной клетке;
• боли в пояснице.

Побочные явления устраняют при помощи обезболивающего средства (вводят под кожу) 0,5 мл 0,1% раствора Атропина.

Противопоказания:

• гемохроматоз (нарушение обмена железосодержащих пигментов);
• заболевания печени;
• коронарная недостаточность (несоответствие между потребностью сердца в кислороде и его доставкой);
• гипертоническая болезнь II-III стадий (стойкое повышение артериального давления).

Компливит. Витаминно-минеральный комплекс, восполняет дефицит витаминов и минералов.

Форма выпуска – 365 таблеток для витаминно-минеральной поддержки в течение года.

Состав включает 11 витаминов и 8 минералов. Из них:

• аскорбиновая кислота, фолиевая кислота, рибофлавин;
• ацетат токоферола (альфа-форма), пантотенат кальция;
• тиоктовая кислота, рутозид, никотиновая кислота;
• медь, никотинамид, цианокобаламин, пиридоксин;
• цинк, тиамин, кобальт, железо, кальций, марганец, магний.

Дополнительные компоненты:

• карбонат магния, крахмал, метилцеллюлоза;
• тальк, пигментный диоксид титана, мука;
• воск, стеарат кальция, повидон, сахароза, желатин.

Форма выпуска: двояковыпуклые таблетки белого цвета со специфическим запахом.

Показания к применению:

• профилактика и восполнение дефицита витаминов и минеральных веществ;
• повышенные физические и умственные нагрузки;
• период выздоровления после продолжительных и/или тяжело протекающих заболеваний, в том числе инфекционных;
• комплексное лечение при назначении антибиотикотерапии.

Олиговит. Показания к применению:

• профилактика и лечение гипо- и авитаминозов и дефицита минеральных веществ при неполноценном и несбалансированном питании;
• период выздоровления после перенесенных заболеваний, повышенной физической и умственной нагрузке, во время интенсивных занятий спортом.

Противопоказания:

• повышенная чувствительность к компонентам препарата;
• беременность и период грудного вскармливания;
• гипервитаминоз А, Е, D;
• тиреотоксикоз, декомпенсированная сердечная недостаточность;
• язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки в стадии обострения;
• повышенное содержание кальция (гиперкальциемия).

Кобальт (лат. Cobaltum), Co, химический элемент первой триады VIII группы периодической системы Менделеева; атомный номер 27, атомная масса 58,9332; тяжелый металл серебристого цвета с розоватым отливом. В природе элемент представлен одним устойчивым изотопом 59 Co; из полученных искусственно радиоактивных изотопов важнейший 60 Со.

Историческая справка. Оксид Кобальта применялась в Древнем Египте, Вавилоне, Китае для окрашивания стекол и эмалей в синий цвет. Для той же цели в 16 веке в Западной Европе стали пользоваться цафрой, или сафлором, - серой землистой массой, которая получалась при обжиге некоторых руд, носивших название "кобольд". Эти руды выделяли при обжиге обильный ядовитый дым, а из продукта их обжига выплавить металл не удавалось. Средневековые рудокопы и металлурги считали это проделками мифических существ - кобольдов (от нем. Kobold - домовой, гном). В 1735 году шведский химик Г. Брандт, нагревая в горне с дутьем смесь цафры с углем и флюсом, получил металл, который назвал "корольком кобольда". Вскоре это название было изменено на "кобольт", а затем на "кобальт".

Распространение Кобальта в природе. Содержание Кобальт в литосфере 1,8·10 -3 % по массе. В земной коре он мигрирует в магмах, горячих и холодных водах. При магматической дифференциации Кобальт накапливается главным образом в верхней мантии: его среднее содержание в ультраосновных породах 2·10 -2 % . С магматическими процессами связано образование так называемых ликвационных месторождений кобальтовых руд. Концентрируясь из горячих подземных вод, Кобальт образует гидротермальные месторождения; в них Со связан с Ni, As, S, Cu. Известно около 30 минералов Кобальт.

В биосфере Кобальт преимущественно рассеивается, однако на участках, где есть растения - концентраторы Кобальта, образуются кобальтовые месторождения. В верхней части земной коры наблюдается резкая дифференциация Кобальта - в глинах и сланцах в среднем содержится 2·10 -3 % Кобальта, в песчаниках 3·10 -5 , в известняках 1·10 -5 . Наиболее бедны Кобальтом песчаные почвы лесных районов. В поверхностных водах Кобальта мало, в Мировом океане его лишь 5·10 -8 % . Будучи слабым водным мигрантом, Кобальт легко переходит в осадки, адсорбируясь гидрооксидами марганца, глинами и других высокодисперсными минералами.

Физические свойства Кобальта. При обычной температуре и до 417 °С кристаллическая решетка Кобальта гексагональная плотноупакованная (с периодами а = 2,5017Å, с = 4,614Å), выше этой температуры решетка Кобальта кубическая гранецентрированная (а = 3,5370Å). Атомный радиус 1,25Å, ионные радиусы Со 2+ 0,78Å и Со 3+ 0,64Å. Плотность 8,9 г/см 3 (при 20 °С); t пл 1493°С, t кип 3100°С. Теплоемкость 0,44 кдж/(кг·К), или 0,1056 кал/(г·°С); теплопроводность 69,08 вт/(м·К), или 165 кал/(см·сек·°С) при 0-100 °С. Удельное электросопротивление 5,68·10 -8 ом·м, или 5,68·10 -6 ом·см (при О °С). Кобальт ферромагнитен, причем сохраняет ферромагнетизм от низких температур до точки Кюри, Θ = 1121 °С. Механические свойства Кобальта зависят от способа механической и термической обработки. Предел прочности при растяжении 500 Мн/м 2 (или 50 кгс/мм 2) для кованого и отожженного Кобальта; 242-260 Мн/м 2 для литого; 700 Мн/м 2 для проволоки. Твердость по Бринеллю 2,8 Гн/м 2 (или 280 кгс/мм 2) для наклепанного металла, 3,0 Гн/м 2 для осажденного электролизом; 1,2-1,3 Гн/м 2 для отожженного.

Химические свойства Кобальта. Конфигурация внешних электронных оболочек атома Кобальта 3d 7 4s 2 . В соединениях Кобальт проявляет переменную валентность. В простых соединениях наиболее устойчив Со(П), в комплексных - Со(Ш). Для Со(I) и Co(IV) получены только немногочисленные комплексные соединения. При обыкновенной температуре компактный Кобальт стоек против действия воды и воздуха. Мелко раздробленный Кобальт, полученный восстановлением его оксида водородом при 250 °С (пирофорный Кобальт), на воздухе самовоспламеняется, превращаясь в СоО. Компактный Кобальт начинает окисляться на воздухе выше 300 °С; при красном калении он разлагает водяной пар: Со + Н 2 О = СоО + Н 2 . С галогенами Кобальт легко соединяется при нагревании, образуя галогениды СоХ 2 . При нагревании Кобальт взаимодействует с S, Se, P, As, Sb, С, Si, В, причем состав получающихся соединений иногда не удовлетворяет указанным выше валентным состояниям (например, Со 2 Р, Co 2 As, CoSb 2 , Со 3 С, CoSi 3). В разбавленных соляной и серной кислотах Кобальт медленно растворяется с выделением водорода и образованием соответственно хлорида СоCl 2 и сульфата CoSO 4 . Разбавленная азотная кислота растворяет Кобальт с выделением оксидов азота и образованием нитрата Co(NO 3) 2 . Концентрированная HNO 3 пассивирует Кобальт. Названные соли Со (П) хорошо растворимы в воде [при 25°С 100 г воды растворяют 52,4 г СоCl 2 , 39,3 г CoSO 4 , 136,4 г Co(NO 3) 2 ]. Едкие щелочи осаждают из растворов солей Со 2+ синий гидрооксид Со(ОН) 2 , которая постепенно буреет вследствие окисления кислородом воздуха до Со(ОН) 3 . Нагревание в кислороде при 400-500 °С переводит СоО в черную закись-окись Со 3 О 4 , или СоО·Со 2 О 3 - соединение типа шпинели. Соединение того же типа CoAl 2 О 4 или СоО·Al 2 О 3 синего цвета (тенарова синь, открытая в 1804 году Л. Ж. Тенаром) получается при прокаливании смеси СоО и Al 2 О 3 при температуре около 1000 °С.

Из простых соединений Со (IП) известны лишь немногие. При действии фтора на порошок Со или СоCl 2 при 300-400 °С образуется коричневый фторид CoF 3 . Комплексные соединения Со (Ш) весьма устойчивы и получаются легко. Например, KNO 2 осаждает из растворов солей Со (П), содержащих СН 3 СООН, желтый труднорастворимый гексанитрокобальтат (III) калия K 3 . Весьма многочисленны кобальтаммины (прежнее название кобальтиаки) - комплексные соединения Со (Ш), содержащие аммиак или некоторые органических амины.

Получение Кобальта. Минералы Кобальта редки и не образуют значительных рудных скоплений. Главным источником промышленного получения Кобальта служат руды никеля, содержащие Кобальт как примесь. Переработка этих руд весьма сложна, и ее способ зависит от состава руды. В конечном итоге получают раствор хлоридов Кобальта и никеля, содержащий примеси Cu 2+ , Pb 2+ , Bi 3+ . Действием H 2 S осаждают сульфиды Cu, Pb, Bi, после чего пропусканием хлора переводят Fe(II) в Fe(III) и добавлением СаСО 3 осаждают Fe(OH) 3 и CaHAsO 4 . От никеля Кобальт отделяют по реакции: 2СоCl 2 + NaClO + 4NaOH + H 2 O = 2Co(OH) 3 ↓ +5NaCl. Почти весь никель остается в растворе. Черный осадок Со(ОН) 3 прокаливают для удаления воды; полученный оксид Со 3 О 4 восстанавливают водородом или углеродом. Металлический Кобальт, содержащий до 2-3% примесей (Ni, Fe, Cu и другие), может быть очищен электролизом.

Применение Кобальта. Кобальт применяется главным образом в виде сплавов; таковы кобальтовые сплавы, а также сплавы на основе других металлов, где Кобальт служит легирующим элементом. Сплавы Кобальта используют в качестве жаропрочных и жаростойких материалов, при изготовлении постоянных магнитов, режущего инструмента и других. Порошкообразный Кобальт, а также Со 3 О 4 служат катализаторами. Фторид CoF 3 применяется как сильный фторирующий агент, тенарова синь и особенно силикат Кобальта и калия - как краски в керамической и стекольной промышленности. Соли Кобальта применяют в сельском хозяйстве как микроудобрения, а также для подкормки животных.

Из искусственно радиоактивных изотопов Кобальт наибольшее значение имеет 60 Со с периодом полураспада Т ½ = 5,27 года, широко используемый как гаммаизлучатель. В технике его применяют для гамма-дефектоскопии. В медицине - главным образом при лучевой терапии опухолей и для стерилизации медикаментов. Он служит также для уничтожения насекомых в зерне и овощах и для консервирования пищевых продуктов. Другие радиоактивные изотопы - 56 Со (Т ½ = 77 сут), 57 Со (270 сут) и 58 Со (72 сут) как менее опасные (небольшой период полураспада) используют в качестве изотопных индикаторов при исследовании обмена веществ, в частности для изучения распределения Кобальта в организме животных (с помощью радиоактивного Кобальта исследовали проницаемость плаценты и т. п.).

Кобальт в организме. Постоянно присутствуя в тканях животных и растений, Кобальт участвует в обменных процессах. В животном организме содержание Кобальта зависит от его уровня в кормовых растениях и почвах. Концентрация Кобальта в растениях пастбищ и лугов в среднем составляет 2,2·10 -3 - 4,5·10 -3 % на сухое вещество. Способность к накоплению Кобальт у бобовых выше, чем у злаковых и овощных растений. В связи с высокой способностью к концентрации Кобальта морские водоросли по его содержанию мало отличаются от наземных растений, хотя в морской воде Кобальта значительно меньше, чем в почвах. Суточная потребность человека в Кобальте равна примерно 7-15 мкг и удовлетворяется за счет его поступления с пищей. Потребность животных в Кобальте зависит от их вида, возраста и продуктивности. Наиболее нуждаются в Кобальте жвачные, которым он необходим для развития симбиотической микрофлоры в желудке (главным образом в рубце). Суточная потребность в Кобальте у дойных коров составляет 7-20 мг, у овец - около 1 мг. При недостатке Кобальта в рационе снижается продуктивность животных, нарушаются обмен веществ и кроветворение, у жвачных возникают эндемичные заболевания - акобальтозы. Биологическая активность Кобальта определяется его участием в построении молекулы витамина B 12 и его коферментных форм, фермента транскарбоксилазы. Кобальт необходим для проявления активности ряда ферментов. Он влияет на обмен белка и синтез нуклеиновых кислот, на обмен углеводов и жиров, окислительно-восстановительные реакции в животном организме. Кобальт- мощный активатор кроветворения и синтеза эритропоэтинов. Кобальт участвует в ферментных системах клубеньковых бактерий, осуществляющих фиксацию атмосферного азота; стимулирует рост, развитие и продуктивность бобовых и растений ряда других семейств.

Кобальт в виде порошка используют в основном в качестве добавки к сталям. При этом повышается жаропрочность стали , улучшаются ее механические свойства (твердость и износоустойчивость при повышенных температурах). Данный металл входит в состав твердых сплавов , из которых изготовляется быстрорежущий инструмент. Один из основных компонентов твердого сплава - карбид вольфрама или титана - спекается в смеси с порошком металлического кобальта. Именно Co улучшает вязкость сплава и уменьшает его чувствительность к толчкам и ударам. Так, например, резец из суперкобальтовой стали (18% Co) оказался самым износоустойчивым и с лучшими режущими свойствами по сравнению с резцами из ванадиевой стали (0% Co) и кобальтовой стали (6% Co). Также кобальтовый сплав может использоваться для защиты от износа поверхностей деталей, подверженных большим нагрузкам. Твердый сплав способен увеличить срок службы стальной детали в 4-8 раз.

Также стоит отметить магнитные свойства кобальта. Данный металл способен сохранять эти свойства после однократного намагничивания. Магниты должны иметь высокое сопротивление к размагничиванию, быть устойчивыми по отношению к температуре и вибрациям, легко поддаваться механической обработке. Добавление кобальта в стали позволяет им сохранять магнитные свойства при высоких температурах и вибрациях, а также увеличивает сопротивление размагничиванию. Так, например, японская сталь, содержащая до 60% Co, имеет большую коэрцитивную силу (сопротивление размагничиванию) и всего лишь на 2-3,5% теряет магнитные свойства при вибрациях. Магнитные сплавы на основе кобальта применяют при производстве сердечников электромоторов, трансформаторов и в других электротехнических устройствах.

Стоит отметить, что кобальт также нашел применение в авиационной и космической промышленности. Кобальтовые сплавы постепенно начинают конкурировать с никелевыми, которые хорошо зарекомендовали себя и давно используются в данной отрасли промышленности. Сплавы, содержащие Co, используются в двигателях, где достигается достаточно высокая температура, в конструкциях авиационных турбин. Никелевые сплавы при высоких температурах теряют свою прочность (при температурах от 1038°С) и тем самым проигрывают кобальтовым.

В последнее время кобальт и его сплавы стали применяться при изготовлении ферритов, в производстве «печатных схем» в радиотехнической промышленности, при изготовлении квантовых генераторов и усилителей. Кобальтат лития применяется в качестве высокоэффективного положительного электрода для производства литиевых аккумуляторов. Силицид кобальта отличный термоэлектрический материал и позволяет производить термоэлектрогенераторы с высоким КПД. Соединения Co, введенные в стекла при их варке, обеспечивают красивый синий (кобальтовый) цвет стеклянных изделий.

История кобальта

С историей открытия кобальта связано немало легенд и преданий, в средние века люди были уверены, что здесь не обошлось без вмешательства нечистой силы. Ведь недаром название кобальт происходит от немецкого Kobolt - зловредный карлик, маленький гном, который строил всяческие козни, мешая рудокопам Саксонии заниматься добычей руды и выплавкой металла. Некоторые руды, добытые в Саксонии, имели серебристый цвет и поначалу считались серебром. Но металл, получаемый из этих руд, давал ядовитые пары, которыми неоднократно были отравлены рудокопы (calorizator). В 1735 году химик из Швеции Георг Брандт выделил из «руды нечистой силы» металл серебристо-розоватого оттенка, который был назван кобольд. Впоследствии название преобразовалось в известное и привычное нам.

Кобальт является элементом IX группы IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с атомным номером 27 и атомной массой 58,9332. Признанное обозначение кобальта - Co (от латинского Cobaltum).

Нахождение в природе

Кобальт не сильно распространённый металл, скорее его можно отнести к редким, в земной коре присутствует в минимальных количествах. Насчитывается не более 30-ти минералов, в составе которых находится кобальт. Самое большое месторождение кобальта находится в Демократической Республике Конго, имеются залежи в США, Франции, Канаде и России.

Физические и химические свойства

Кобальт является твёрдым металлом серебристо-белого цвета, со слегка розоватым (реже - синим) отливом. При взаимодействии с воздухом окисление происходит при высоких температурах (300˚С и выше).

Суточная потребность в кобальте

Суточная потребность в кобальте очень невелика, обычно составляет 0,1 - 0,8 мг для здорового взрослого человека. Обычно дневную норму кобальта человек получает из пищи.

Основные источники кобальта:

• и жирные сорта рыб
• , зелёные листовые овощи
• , некоторые виды хлеба
• , сыры.

Признаки нехватки кобальта

Признаками нехватки в организме человека кобальта являются участившиеся заболевания системы кровообращения и эндокринной. Причиной недостатка кобальта обычной служат хронические заболевания органов пищеварения (гастрит, язва двенадцатиперстной кишки).

Применение кобальта в жизни

Кобальт нашёл широкое применение в виде сплавов - в металлургической промышленности для повышения жаропрочности стали, в производстве магнитов, как состав красителей - в изготовлении стекла и керамики.

Кобальт - один из жизненно важных микроэлементов, присутствие его в организме человека обязательно. Кобальт входит в состав , принимает участие в синтезе ДНК и аминокислот, в расщеплении белков, жиров и углеводов. Активно влияет на обменные процессы организма, особую роль играет в кроветворении - стимулирует рост и развитие эритроцитов. Кобальт поддерживает нормальную деятельность поджелудочной железы и регуляцию активности адреналина.

Кобальтом называют 27 элемент таблицы Менделеева. Относится он к металлам. Цвет кобальта серебристый с отливом. На его поверхности постепенно образуется оксидная пленка, которая придает металлу различные оттенки. Плотность кобальта составляет 8,9 г/см 3 . Плавится металл при температуре 1495°С, кипит при 2870°С. Теплота плавления составляет 15,48 кДж/кг. Кобальт - ферромагнетик. Переход через точку Кюри происходит при нагреве до 1121°C.

О применении кобальта, его особенностях и свойствах

Кобальт используется в качестве добавок. Благодаря легированию ним, улучшаются механические свойства, повышается жаропрочность и износоустойчивость стали. Её называют инструментальной. Сталь с такими характеристиками используют для изготовления резцов, сверл и других изделий.

Для изготовления быстрорежущего инструмента используют твердые сплавы с содержанием кобальта. Основной их компонент - карбид титана или вольфрама. Он спекается с порошком металлического кобальта, благодаря чему улучшается вязкость сплава и устойчивость к механическим воздействиям. За счет нанесения кобальтового сплава на поверхность деталей, повышается их устойчивость к износу даже при воздействии больших нагрузок. В такой способ срок службы стальной детали может быть увеличен в 4-8 раз.

Кобальт - это металл с качественными магнитными свойствами, которые сохраняются даже после неоднократного намагничивания. Основные требования к магнитам - устойчивость к размагничиванию, воздействию температур, вибрациям. Такие изделия должны поддаваться механической обработке. Например, при добавлении кобальта в сталь, магнитные свойства сплава сохраняются надолго, не зависимо от того, в каких условиях и при каких температурах она эксплуатируется. Сопротивления размагничиванию также увеличивается.

Не обходится без применения кобальта и производство сплавов с постоянными магнитными свойствами. Они на 50% состоят из данного металла. В их состав также входят ванадий или хром. Благодаря качественным магнитным свойствам кобальтовых сплавов, из них изготавливают элементы аппаратуры магнитной записи, сердечники электромоторов и трансформаторов. Также кобальт нашел свое применение в качестве катализатора.

Силицид кобальта является отличным термоэлектрическим материалом, который применяют для термоэлектрогенераторов с высоким КПД. Кобальт лития используется для производства литиевых аккумуляторов. Из него получают высокоэффективные положительные электроды. В медицине и гамма-дефектоскопии применяется радиоактивный кобальт-60. Он является источником ядерной энергии.

Применяется кобальт в космической и авиационной промышленности. Сплавы с содержанием данного металла оказывают достойную конкуренцию никелевым, которые давно применяются в этих отраслях. Из них производят детали двигателей и авиационных турбин. Кобальт способен выдерживать значительные температуры и при этом сохранять свои эксплуатационные характеристики, тогда как никелевым сплавам при нагреве до 1038°С свойственно терять прочность.

Марки кобальта и их применение