Обычный человек, не связанный с химией и медициной, как правило, смутно представляет значение кобальта для своей жизнедеятельности и здоровья. Еще одна причина, по которой мы затрудняемся объяснить, что такое кобальт, - это его скудное распространение в природе. Всего 0,004% - таково содержание его в земной коре. Однако металл и его соединения активно применяют в металлургии, сельском хозяйстве и медицине. В нашей статье мы расширим представления о роли кобальта в промышленности, а также остановимся на его функциях в организме человека.

Место элемента в периодической системе

Какое же место в периодической системе занимает кобальт? Свойства химических элементов, в том числе и рассматриваемого нами металла, зависят от их положения в таблице Д. И. Менделеева. Он расположен в VIII б группе (в короткой форме таблицы - в триаде железа VIII группы). Как у железа и никеля, в его атоме на последнем энергетическом уровне находятся два электрона, что свидетельствует о принадлежности металла к d-элементам и обуславливает его основные характеристики. Металл имеет две валентности - II и III. Для него также характерно явление аллотропии, модификации металла могут иметь кубическую или гексагональную структуру.

Что такое кобальт?

Каковы же физические свойства элемента? По внешнему виду обладающий высокой твердостью и магнитными свойствами. Серебристый блеск, тягучесть и термическая устойчивость - вот еще некоторые физические признаки элемента, присущие также и двум другим его соседям по периодической системе - никелю и железу. Ни кислород, ни вода не действуют на кобальт при обычной температуре. Его соединения, например, смальта, известны с давних времен, как вещества, применяемые для получения синего витражного стекла и окрашивания керамических изделий.

Кобальт - это типичный металл, похожий своими химическими свойствами на железо. Каковы же особенности его оксидов, оснований и солей?

Соединения двухвалентного и трехвалентного кобальта

Способность образовывать комплексные соли - главный отличительный признак атомов Со (III). малоустойчивы, координационное число кобальта в них всегда равно шести. Они имеют высокую окислительную способность. Средние соли, например, CoCL 3 или Co 2 (SO 4) 3 легко переходят в соли, в которых кобальт - это уже двухвалентный металл. Безводные его соединения имеют синюю окраску, а кристаллогидраты и растворы - розовую. В отличие от других оснований, гидроксид трехвалентного кобальта при взаимодействии с хлоридной кислотой образует не соль и воду, а выделяет из нее свободный хлор. Основание двухвалентного металла в виде синего осадка получают прямой реакцией соответствующей соли со щелочью. Приведем характеристику свойств кобальта, входящего в состав твердых растворов металлов друг в друге - сплавов.

Он придает материалу исключительные технические параметры устойчивости к высоким температурам, твердости, стойкости к истиранию и коррозии. Сплавы, содержащие кобальт, применяются в оборонной промышленности, ракетостроении и в химических технологиях замкнутого цикла. В производстве инструментальных сортов стали, материалов с магнитными свойствами, как легирующую добавку, также используют кобальт. Характеристика свойств таких сплавов железа сильно отличается от обычных сортов нержавеющей стали, содержащих только хром или никель.

Применение кобальта в технике

Около трети всего получаемого в мире металла идет на производство керметов - искусственных композиционных материалов. Твердой основой в них служит карбид вольфрама, а связующим и закрепляющим компонентом выступает кобальт. Он также является стратегическим сырьем для производства турбин двигателей в самолетостроении.

В чистом виде металл практически не используется, зато применение кобальта в смеси с другими элементами (железом, медью, вольфрамом и хромом) широко распространено в различных отраслях. Сплав стеллит, содержащий до 60% кобальта, отличается повышенной жаропрочностью и твердостью, он является незаменимым материалом для изготовления резцов и сверл в инструментальном производстве. Такие как вольфрам и молибден, усиливают его характеристики. Сплав виталиум, обладающий высоким сопротивлением к пластической деформации, также содержит кобальт. соединения такова: жаропрочное и кислотоустойчивое, применяется в изготовлении химического оборудования: колонн синтеза, ректификационных аппаратов. Велика роль сплавов в противодействии различным видам коррозии, например детали и механизмы, сделанные из стеллита, противостоят разрушению при колебательных и трущихся движениях механических поверхностей в двигателях внутреннего сгорания.

Способы получения кобальта

Различные отрасли экономики требуют применения материалов, содержащих кобальт. Это способствует увеличению добычи руд и минералов, а именно: кобальтового шпейса и блеска. В состав этих горных пород входит еще и мышьяк, это вынуждает применять повышенные меры безопасности в процессах выплавки металла. Основной метод получения кобальта - пирометаллургия, используется также способ обработки руды сульфатной кислотой. Наиболее перспективными считаются залежи силикатно-оксидных руд, пирита и пентландита в Китае, России (на Кольском полуострове, в республике Тува и Красноярском крае), а также в Канаде.

Применение металла в сельском хозяйстве и медицине

Определенные важные свойства, которыми обладает микроэлемент кобальт, способствуют его применению, например, в растениеводстве для повышения вегетативной массы растений. У люцерны, люпина, клевера и других ценных кормовых трав семейства Бобовые, он включается в ферментативные реакции азотофиксации, происходящие с помощью клубеньковых бактерий. Недостаток микроэлемента проявляется такими симптомами, как обесцвечивание листовых пластинок и потеря ними способности к фотосинтезу, замедлением ростовых процессов и нарушением всего цикла развития растения. Избыточное содержание кобальта возможно вследствие нарушения норм внесения микроудобрений. Так как его соединения хорошо растворимы в воде, они сразу же поступают в ксилему и по проводящим элементам (сосудисто-волокнистым пучкам) попадают в мезофилл листа, вызывая их обесцвечивание и увядание. Наиболее чувствительны к избытку микроэлемента злаковые культуры: овес, ячмень, рис.

Биохимия о роли соединений кобальта

Отрасль биологии, изучающая живую материю на молекулярном и клеточном уровне, установила важную функцию данного химического элемента. Он входит в состав небелковой части биологически активных веществ - ферментов и гормонов. Например, кобальт в организме человека находится молекулах тироксина, вырабатываемых щитовидной железой и контролирующих процессы метаболизма. Еще один жизненно важный гормон, регулирующий уровень глюкозы в плазме крови, - инсулин. Он выделяется β-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы и также содержит соединения кобальта. Недостаточное поступление элемента в клетки и органы человека наблюдается во время перехода от смешанного питания к вегетарианству, при глистных инвазиях и заболеваниях пищеварительной системы. Как видим, кобальт - это микроэлемент, серьезно влияющий на уровень гомеостаза в человеческом организме.

Значение химического элемента в обмене веществ

Кроветворение, осуществляемое красным костным мозгом, происходит при участии кобальтсодержащих веществ - активаторов соответствующих ферментов. Один из главных витаминов группы В - цианкоболамин (В 12), участвуя в образовании эритроцитов в кроветворных органах, предохраняет организм от анемии. Правильное и сбалансированное питание, содержащее печень, говядину, морепродукты, курагу, свеклу, обеспечит необходимый уровень кобальта в организме человека (около 40 мг в сутки) и убережет его от заболеваний иммунной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем.

Название "кобальт" происходит от немецкого слова Kobold, что означает "карлик, охраняющий клады" (горный дух или нечистая сила), или от греческого слова kobalo, что означает "талантливый император". Впервые термин kobelt упоминается в труде Агриколы "О горном деле и металлургии".
Археологи нашли ожерелье из стекла, окрашенного кобальтовой синью, которое было изготовлено за 2500 лет до н.э. Красители, содержащие кобальт, применялись в Китае за 907 - 618 лет до н.э. Металлический кобальт (загрязненный) впервые был получен в 1735 году шведским химиком Г. Брандтом.

Нахождение в природе, получение:

Спектральным анализом было установлено присутствие кобальта в атмосфере Солнца и различных звезд. В природе два стабильных изотопа: 59 Со и 57 Со. Содержание в земной коре 4*10 -3 %. Кобальт изредка встречается в виде самородков, однако соединения его очень распространены. Важнейшие минералы: карролит CuCo 2 S 4; линнеит Co 3 S 4 ; кобальтин CoAsS; скуттерудит CoAs 3 ; шмальтинхлоантин (Co, Ni, Fe) As 3 ; саффлорит (Co, Fe) As 2 .
В небольших количествах кобальт содержится в тканях животных и растений, в частности, он входит в состав витамина В 12 (C 63 H 88 O 14 N 14 PCo).
Металлический кобальт получают восстановлением оксидов, солей, комплексных соединений (Cl 2 , CO 3) водородом, углеродом, окисью углерода или метаном (при нагревании), алюмо- или кремнетермическим восстановлением оксидов кобальта, термическим разложением карбонилов Co 2 (CO) 8 , Co 4 (CO) 12 и электролизом водных растворов солей CoSO 4 *7H 2 O или (NH 4) 2 SO 4 *CoSO 4 *6H 2 O.

Физические свойства:

В компактном состоянии кобальт представляет собой серебристо-белый с розоватым отливом металл с плотностью 8,83 г/см 3 , т. пл. 1492° и т. кип. 3185°. Кобальт тверже железа (5,5 по шкале Мооса), более хрупок, чем сталь, обладает ферромагнитными свойствами (которые исчезают при температуре выше 1150°, и образуется парамагнитная модификация), тягуч и плохо поддается ковке. Металлический кобальт известен в двух кристаллических модификациях: a -Co - с плотной гексагональной структурой и b -Co - с кубической гранецентрированной кристаллической решеткой. Пирофорный кобальт представляет собой черный порошок, который окисляется на воздухе при обычной температуре, разогреваясь при этом до белого каления. Коллоидный кобальт окрашен в золотисто-коричневый цвет.

Химические свойства:

При обычной температуре металлический кобальт в компактном состоянии устойчив к действию сухого и влажного воздуха, воды, сильных щелочей и разбавленных растворов органических кислот. При температуре выше 300°С покрывается пленкой оксидов. Кобальт-магниевый сплав энергично разлагает воду на холоду.
Порошкообразный кобальт взаимодействует при нагревании с галогенами, серой, фосфором, мышьяком, сурьмой, углеродом, кремнием, бором, но не реагирует с азотом:
Металлический кобальт медленно растворяется в разбавленных соляной и серной кислотах и быстро - в разбавленной азотной, поскольку нормальный потенциал системы Co/Co 2+ равен -0,277В:
8Co + 20HNO 3 + (n-10)H 2 O = 8Co(NO 3) 2 *nH 2 O + 2NO + N 2
Под действием дымящей HNO 3 на холоду кобальт пассивируется. Плавиковая кислота и царская водка реагируют с кобальтом на холоду. Расплавленное едкое кали (550°С) также растворяет металлический кобальт.

Важнейшие соединения:

В соединениях кобальт проявляет степень окисления +2 и +3.
Оксид кобальта(II) , CoO - амфотерный оксид, вытесняет аммиак из теплых растворов солей аммония; при сплавлении с избытком щелочи образуются кобальтиты ярко-синего цвета, в растворах - гидроксокобальтаты.
Гидроксид кобальта(II) Co(OH) 2 ,- существует в двух модификациях, слабо растворим в воде, растворяется в теплых концентрированных растворах щелочей, минеральных кислотах и большинстве органических кислот.
Co(OH) 2 катализирует окисление сульфита натрия кислородом воздуха.
Соли кобальта(II) - обычно получают при обработке CoO или Co(OH) 2 различными кислотами. Соли сильных кислот в большинстве растворимы, растворы имеют кислую реакцию благодаря гидролизу. Разбавленные растворы солей содержат катион 2+ розового цвета. Такова же окраска кристаллогидратов, безводные соли - синего цвета.
Комплексные соединения кобальта (II) довольно неустойчивы и легко окисляются до соединений кобальта (III).
Карбонилы . Известны моно- и полиядерные карбонильные соединения кобальта:
2CoI 2 +8CO + 4Cu = Co 2 (CO) 8 + 4CuI
Дигидрид кобальта (темно-серые кристаллы) устойчив под слоем эфира ниже 5°С:
CoCl 2 + 2C 6 H 5 MgBr + 2H 2 = CoH 2 + 2C 6 H 6 + MgBr 2 + MgCl 2
Соединения кобальта (III) : известны многочисленные комплексные соединения кобальта (III): катионные (Cl 3), анионные (K 3 , нейтральные.
Для комплексов с разными лигандами возможна цис-транс изомерия.
K 3 - гексанитритокобальт(III)ат калия, нерастворим, желтый осадок, качественная реакция на соли калия (реагентом служит растворимая соль гексанитритокобальт(III)ат натрия).
Оксид кобальта(II-III) , Co 3 O 4 - сильный окислитель, растворяется в кислотах с выделением кислорода:
2Co 3 O 4 + 6H 2 SO 4 = 6CoSO 4 + O 2 + 6H 2 O.

Применение:

Компонент твердых жаропрочных, магнитных, коррозионностойких и др. сплавов и покрытий, для получения кобальтсодержащих катализаторов. Радиоактивный изотоп 60 Co (Т 1/2 =5,24с) - источник g -излучений в технике и медицине.
С древности известно применение оксидов CoO и Co 3 O 4 при изготовлении синих эмалей и для окраски в синий цвет расплавленного стекла. Способность оксидов кобальта образовывать твердые растворы (окрашенные в синий, зеленый, розовый и другие цвета) с оксидами различных металлов обусловила их применение в керамической и стекольной промышленности.

Батракова А.В.
ХФ ТюмГУ

Источники: 1. Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия, т.2 / пер. с румынского - М.: Изд-во Мир, 1972. - 872 с.
2. Химический энциклопедический словарь/ред. И.Л.Кнунянц. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2003. - 792 с.

Cтраница 3

Соли кобальта с ионами SCN - - образуют комплексный ион [ Co (SCN) 4l2 - синего цвета, устойчивый в ацетоне.  

Соли кобальта реакции не мешают, но в случае высокого со - [ ержания их появляется бурое окрашивание раствора. Однако йствием KCN присутствие кобальта может быть замаски-ювано. В этом случае рекомендуют поступать следующим обра-ом.  

Соль кобальта наносят на поверхность силикагеля или окиси алюминия путем погружения на 10 - 15 мин. Полученный реагент высушивают и помещают в трубку.  

Очистить соли кобальта от солей никеля перекристаллизацией нельзя, так как эти соли изоморфны и обладают хорошей растворимостью. Для полной очистки солей кобальта от никеля их переводят в нерастворимый хлорпентамминкобальтхлорид, прокаливают при 500 - 600 С на воздухе для получения оксида кобальта и затем из него получают нитрат растворением в азотной кислоте.  

Очистить соли кобальта от солей никеля перекристаллизацией нельзя, так как эти соли изоморфны и обладают хорошей растворимостью.  

Если соль кобальта (II), даже в сильно кислом растворе, окислить электролитически или другим способом и оставить стоять, то она будет медленно разлагаться и снова будет / образовываться соль кобальта (II) с выделением кислорода. Трудность заключается лишь в настолько быстром установлении потенциала, чтобы измерению не мешало медленное выделение кислорода.  

Ранее соли кобальта использовались эмпирически как неспецифический стимулятор эритропоэза у человека в дозах 20 - 30 мг / сутки. Введение этого МЭ в указанных дозах вызывает полицитемию и ряд токсических явлений, в связи с чем его широкое применение для лечения анемий было прекращено. Особое внимание к токсическому действию кобальта было привлечено после установления того факта, что Добавление хлорида кобальта к пиву в количестве 1 2 - 1 5 мг / л, практиковавшееся в Квебеке (Канада), США и Бельгии, для улучшения ценообразования, приводило к кобальтовой кардиопатии с тяжелой сердечной недостаточностью и смертельным исходом, а также поли-цитемии, гиперплазии щитовидной железы и истощению коллоида. Явления гипотиреоза наступают в результате ингибиро-вания кобальтом тироидпероксидазы, осуществляющей йодирование тирозиновых остатков тиреоглобулина. На щитовидную железу оказывает заметное влияние не только избыток, но и дефицит этого МЭ. Установлено, что в физиологических концентрациях кобальт необходим для синтеза тиреоидных гормонов у крыс. У животных, испытывающих дефицит кобальта, дача этого МЭ приводит к уменьшению размеров фолликулов щитовидной железы и увеличению высоты выстилающего их эпителия.  

Очистить соли кобальта от солей никеля перекристаллизацией нельзя, так как эти соли изоморфны и обладают хорошей растворимостью. Для полной очистки солей кобальта от никеля их переводят в нерастворимый хлорпентамминкобальтхлорид, прокаливают при 500 - - 600 С на воздухе для получения оксида кобальта и затем из него получают нитрат растворением в азотной кислоте.  

Очистить соли кобальта от солей никеля перекристаллизацией нельзя, так как эти соли изоморфны и обладают хорошей растворимостью. Для полной очистки солей кобальта от никеля их переводят в нерастворимый хлоропентаммшшобальтихлорпд (см. стр. С на воздухе для получения окпсп кобальта и затем из нее получают нитрат растворением в азотной кислоте.  

Если соль кобальта (II), даже в сильно кислом растворе, окислить электролитически или другим способом и оставить стоять, то она будет медленно разлагаться и снова будет образовываться соль кобальта (II) с выделением кислорода. Трудность заключается лишь в настолько быстром установлении потенциала, чтобы измерению не мешало медленное выделение кислорода.  

Обычно встречающиеся соли кобальта являются солями двухвалентного кобальта, нелегко окисляющимися до простых солей трехвалентного кобальта. Однако в координационных комплексах кобальт встречается преимущественно в трехвалентном состоянии. Ион [ Со (CN) 0 ] 4 - легко окисляется до [ Со (CN) 6 ] 3 -; многие комплексы трехвалентного кобальта обладают замечательной устойчивостью. По числу и устойчивости аммиакатов кобальт уступает только хрому. Рассмотрим кратко аммиакаты кобальта. Свободная кислота H3Co (CN) 6 не реагирует с крепкой азотной кислотой.  

(Cobaltum; от нем. Ко-bold - домовой, гном), Со - хим. элемент VIII группы периодической системы элементов; ат. н. 27, ат. м. 58,9332. Тяжелый металл серебристого цвета с синеватым отливом. В соединениях проявляет степени окисления 0, +2 и +3. Природный К. состоит в основном из стабильного изотопа 59Со. Важнейший из искусственных радиоактивных - изотоп Со с периодом полураспада 5,24 года. Металлический К. впервые получил в 1735 швед, химик Ю. Брандт. Пром. использование К. относится к началу 20 в. (1907), когда был создан твердый сплав стеллит.

Содержание К. в земной коре 3 х 10-3%. Кобальт содержится в метеоритах, в микроколичествах обнаружен в морской воде, минер, источниках, в почве, в растительных и животных организмах. Значительное его количество (до 0,5%) найдено на дне океана (в «конкрециях»), В сульфидных ко-бальтсодержащих рудах встречаются : каттиерит CoS2, Co3S4, карролит CuS-Co2S3 и зигенит (Со, Ni)3S4. В мышьяковых кобальт-содержащих рудах есть (кобальтовый блеск) CoAsS, скутте-рудит CoAs3 и саффлорит (Со, Fe) As2. В окисленных (силикатных) рудах встречаются: гетерогенит СоО х 2Со2С03, асболан Со203 СоО X рМn02 gFe203 nH20, сфероко-бальтит СоС03.

Металлический кобальт существует в двух модификациях: при низкой т-ре и до т-ры 450° С стойка альфа-модификация с гексагональной плотноупакованной решеткой и периодами а = 2,5071 А и с = 4,0864 А. При т-ре 450° С К. переходит в бета-модификацию с кубической гранецентрировавной решеткой и периодом а = 3,5480 А (при т-ре 20дС в закаленном состоянии). Плотность (т-ра 20° С) 8,90 г/см3; tпл 1493Р С; tкип 3185°С; температурный коэфф. линейного расширения 12,08-10 град-1; коэфф. теплопроводности (т-pa 20е С) 0,165 кал/ см-сек-град; удельная теплоемкость (т-ра 20° С) 0,0989 кал/г х град; удельное электрическое сопротивление (т-ра 20° С) 5,68 х 10-6 ом х см. К. ферромагнитен, т-ра 1121° С.

Механические свойства К. (т-ра 20° С): предел прочности на растяжение 26 кгс/мм2; относительное удлинение 5%; модуль норм. упругости 20 750 кгс/мм2; НВ = 124. В разбавленных кислотах (соляной, серной, азотной) кобальт медленно растворяется, плавиковая к-та на него не действует, дымящая азотная к-та пассивирует металл. «Царская водка» и щавелевая к-та растворяют К. при комнатной т-ре, расплавленные щелочи реагируют с ним при т-ре красного каления. Компактный кобальт при обычной т-ре на воздухе не окисляется, при т-ре 300° С начинает покрываться тонкой окисной пленкой. С кислородом образует СоО, Со304 и Go203. Тонкодиспергированный кобальт пирофорен. С окисью углерода образует карбонил. , и взаимодействуют с кобальт уже при т-ре 209 С, образуя . , и реагируют при нагревании с образованием сульфидов, селенидов, фосфидов, арсенидов и антимонидов.

Кобальт сплавляется с бором и кремнием, образуя соответственно бориды и силициды. Растворяет (от 0,9 см3/100 г при т-ре 600РС (до 5,46 см3/Ш г при т-ре 1200 е С) и (1% при т-ре 1300е С и 3,5% при т-ре 1500° С). К. не реагирует с газообразным азотом. Практически не взаимодействует с серебром, ртутью, индием, свинцом и таллием. Образует непрерывные ряды твердых растворов (бета-модификацию) с железом, иридием, марганцем, никелем, палладием, платиной и родием; образует обширные, но ограниченные области твердых растворов с золотом, хромом, осмием, рением и рутением. Мн. образуют с К. интерметаллические соединения. Кобальт получают попутно с никелем из окисленных никелевых и сульфидных медноникелевых руд, подвергая кобальтсодержащее сырье пиро- и гидрометаллургической переработке.

Пирометаллургическая стадия включает получение и переработку конверторных шлаков никелевого произ-ва перемешиванием их со штейном рудной плавки, в результате чего получается масса, обогащенная кобальтом. Перерабатывают также жидкие конверторные шлаки меднонике-левого произ-ва со штейном рудной плавки при наличии восстановителя, получая обогащенный кобальтом штейн. В дальнейшем штейн конвертируют, и кобальт переходит в шлак, к-рый восстанавливают, получая богатый по содержанию кобальта сплав никеля и железа. В основе гидрометаллургической переработки сырья лежит перевод К. в раствор в виде сульфатных соединений или аммиачных комплексов. Различают процесс выщелачивания, применимый к рудам и концентратам и электрохим. растворение - для кобальтсодержащих полупродуктов (сплавов). Получают развитие экстракционные и сорбционные методы разделения никеля и кобальта.

Металлический кобальт получают электролитическим осаждением из растворов на катоде, а также восстановлением товарной окиси К. (смеси СоО + Со304 + Со208) углем в электр. печах. Выпускают К. марок КО (99,98% Со), К1А (99,30% Со), К1 (99,25% Со), К2 (98,0% Со) и КЗ (97,0% Со). К. марки КО поставляют в виде катодных листов или пластин, нарезанных из катодов; кобальт марок К1А, K1, К2 и КЗ - в виде слитков массой не более 25 кг или катодных пластин. Макс, размер пластины 500 X 500, миним.- 20Х20 мм. Электролитическим методом получают кобальтовый порошок марок ПК-1 (99,2% Со) и ПК-2 (98,2% Со), используемый для произ-ва спеченных изделий.

Осн. количество металлического К. идет на произ-во сплавов с особыми физ. св-вами, высококоэрцитивных магнитов, быстрорежущей и кобальтовой стали, жаропрочных и твердых сплавов. На основе кобальта получены катализаторы для органического синтеза. Из соединений К. изготовляют стойкие эмали и краски. Радиоактивный изотоп 60Со применяют как источник гамма-излучения в технике и медицине («кобальтовая пушка»). Перспективно использование К. в произ-ве газотурбинных двигателей, пост, магнитов новых типов, в устройствах каталитич. дожигания выхлопных газов автомоб. двигателей.

Природный кобальт — стабильный изотоп 59 Co (100%) . В качестве радиоактивного индикатора используют искусственный изотоп 60 Co (период полураспада 5,24 года) . В литосфере содержание кобальта приблизительно 0,002 масс. % .

Наиболее распространённые — арсенид (кобальтовый шпейс) CoAs 2 и сульфоарсенид (кобальтовый блеск) CoAsS .

Чистый кобальт похож на : блестящий, вязкий металл плотностью 8,84 г/см ³ , тугоплавок, обладает магнитными свойствами, устойчив к действию воды и воздуха. Кобальт менее активен, чем , труднее растворяется в разбавленных кислотах.

У кобальта два простых оксида: оксид кобальта (II) CoO и оксид кобальта (III) Co 2 O 3 , а также один смешанный оксид, в котором содержится кобальт II и III Co 3 O 4 (или CoO · Co 2 O 3 ) .

Гидроксид кобальта (II) Co(OH)2 получается при действии щелочей на растворы солей кобальта (II) . Сначала выпадает синий осадок гидроксохлорида кобальта:

CoCl 2 + NaOH = CoOHCl ↓ + NaCl

Под действием избытка едкого натра он переходит в розовый гидроксид кобальта (II) :

CoOHCl + NaOH = Co(OH) ↓ + NaCl

Воздуха (в присутствии воды) окисляет гидроксид кобальта (II) до тёмно — бурого гидроксида кобальта (III) :

4Co(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Co(OH) 3

Соли кобальта (II) в безводном состоянии синего, а в водных растворах (как и кристаллогидраты) розового цвета. Они достаточно устойчивы и разнообразны. Оксид кобальта (III) Co 2 O 3 соответствует гидроксид кобальта (III) Co(OH) 3 тёмно — коричневого цвета. Обычно соли кобальта (III) неустойчивы, но комплексные соединения прочны. Например, для него характерны хлорид гексаммино — кобальта (III) Cl 3 и гекса — нитро- (III) кобальт калия K3 .

В качестве комплексообразователя существует кобальт (II) , например, роданиды дают с ним комплексные ионы ² ⁻ синего цвета:

Co(NO 3 ) 2 + 4NH 4 SCN = (NH 4 ) 2 + 2NH 4 NO 3

Использование: для получения солей кобальта II применяемых в промышленности для производства красок и эмалей, катализаторов, аккумуляторов. Сущность изобретения: соли кобальта получают путем обработки технического оксида кобальта II, III или твердых отходов кобальтпотребляющих производств активированным углем при 400-600°С с последующим растворением продукта в соответствующей минеральной кислоте при молярном отношении Co(II):H + =1:(1,4-1,8), введением в полученный раствор гидроксида кобальта из расчета (1,0 1,2) моль Co(OH) 3 на 1 моль Fe в растворе и фильтрацией суспензии. Способ позволяет расширить сырьевую базу производства при использовании в качестве сырья технического оксида кобальта II, III и отходов кобальтпотребляющих производств, что позволит снизить себестоимость продукции. 1 з. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области получения химических реактивов технологического назначения, а именно солей кобальта, применяемых в промышленности для производства красок и эмалей, катализаторов, аккумуляторов. Известны способы получения солей кобальта путем растворения металлического кобальта или его окисла в соответствующей минеральной кислоте: в Н 2 SO 4 или НCl в НNO 3 в присутствии восстановителя Недостатки указанных способов выделение агрессивных и взрывоопасных газов, дефицит и дороговизна сырья. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения солей кобальта, включающий обработку технического гидроксида Со(III) кристаллической щавелевой кислотой, в качестве восстановителя вводимой в пульпу Со(ОН) 3 до образования твердого продукта, с последующим его растворением в соответствующей минеральной кислоте. При этом обеспечивается очистка раствора получаемой соли от примесей цветных, щелочных и других металлов Недостатком способа является высокая себестоимость продукции вследствие, с одной стороны, невозможности получения соли кобальта реактивной квалификации с высокой степенью извлечения продукта при использовании в качестве исходного сырья кобальтсодержащих отходов промышленных производств (в том числе производства органических веществ), а с другой, дефицитности используемого восстановителя щавелевой кислоты. Предлагается способ получения солей кобальта (II), включающий обработку кобальтсодержащего сырья восстановителем с последующим растворением продукта в минеральной кислоте, где в качестве исходного сырья используют технический оксид кобальта (II, III) или твердые отходы кобальтпотребляющих производств. Восстановление ведут активированным углем при t (400-600) о С. Растворение продукта в минеральной кислоте осуществляют при мольном отношении Со II 1 (1,4-1,8) с последующим введением в полученный раствор гидроксида Со(III) и фильтрацией суспензии. Гидроксид кобальта (III) вводят из расчета (1,0-1,2) моль на 1 моль Fe в растворе. Использование активированного угля и предлагаемая температура обеспечивают восстановление трехвалентных соединений кобальта и разложение органических примесей. Создаваемое в процессе растворения продукта рН среды (3-4) способствует адсорбции примесей металлов на поверхности нерастворившегося оксида Со и не полностью выгоревшего в заявляемых условиях (t 400-600 о С) активированного угля, как на коллекторах и, таким образом, эффективной очистки раствора соли Со уже на стадии растворения исходного сырья. Введение гидроксида Со(III) обеспечивает дополнительную очистку раствора от Fe II , переводимого в осадок в виде гидроксида железа (III). Образовавшуюся суспензию фильтруют, твердый остаток направляют в голову процесса. Заявляемая совокупность признаков обеспечивает комплексную очистку продукта от примесей металлов, органических и др. нерастворимых примесей и получение солей Со (II) реактивной квалификации. По сравнению с прототипом предлагаемый способ позволит: исключить применение дефицитного восстановителя (щавелевой кислоты); значительно расширить сырьевую базу производства при использовании в качестве сырья технических оксидов Со (II, III) или различных твердых отходов кобальтпотребляющих производств, что позволит снизить себестоимость продукции; обеспечить возможность создания замкнутого цикла производства. П р и м е р 1. Готовят смесь 40 г кобальтового кека с содержанием 43 мас. Со 3+ и 1,8 г активированного угля. Смесь усредняют и нагревают до 550 о С. После охлаждения восстановленный оксид кобальта (II), взятый в виде суспензии, растворяют в 23 мл концентрированной серной кислоты ( 1,83 г/см 3) (Со 2+ H + 1 1,5) с последующим введением в реакционную смесь 0,13 г Со(ОН) 3 . Суспензию перемешивают и фильтруют. Нерастворимый остаток возвращают на растворение, а фильтрат упаривают, кристаллизуют и выделяют готовый продукт СоSO 4 7H 2 O, в котором определяют содержание примесей. Последующие примеры выполнялись аналогично, менялись исходное сырье (табл.1) и параметры проведения процесса. Данные опытов приведены в табл.2. Выход за оптимальные значения температуры восстановления, а также изменение соотношения Со 2+ Н + в сторону увеличения количества Со 2+ приводят к снижению степени извлечения продукта. Кроме того, повышение содержания исходного кобальта сверх заявляемого количества приводит к образованию плохо фильтруемой суспензии. Изменение мольного соотношения Со 2+ H + в сторону уменьшения количества кобальта Со(П) приводит к ухудшению качества продукта за счет неполной очистки от примесей. Введение оксида кобальта (III) осуществляют в оптимальном количестве, необходимом для восстановления Fe III , содержащегося в суспензии (1-1,2 М на 1 М Fe). Уменьшение количества кобальта (III) приводит к загрязнению продукта примесями, увеличение количества Со(III) сверх оптимального нецелесообразно. При этом использование в качестве кобальтсодержащего компонента технического оксида кобальта (II, III) или твердых отходов кобальтпотребляющих производств в предлагаемых режимах позволит снизить себестоимость продукции.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛИ КОБАЛЬТА (II), включающий обработку кобальтсодержащего сырья восстановителем и последующее растворение продукта в соответствующей минеральной кислоте, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют технический оксид кобальта (II,III) или твердые отходы кобальтпотребляющих производств, в качестве восстановителя - активированный уголь, причем обработку ведут при 400-600 o С, а растворение продукта в минеральной кислоте осуществляют при молярном соотношении СО(II):Н + =1:(1,4-1,8) с последующим введением в полученную суспензию гидроксида кобальта (III) и фильтрацией ее. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидроксид кобальта в суспензию вводят в количестве 1,0-1,2 моля на 1 моль содержащегося в растворе железа.

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии получения основных углекислых солей меди, цинка, никеля и кобальта и их оксидов, которые могут быть использованы в качестве сырья и полупродуктов в производстве катализаторов и поглотителей в химической и нефтехимической промышленности

Изобретение относится к химии и позволяет получить закись кобальта высокого качества путем углетермического восстановления закиси-окиси кобальта Соз04 в условиях вибрации при ускорении вибрации 2 К 4 и двухступенчатом нагреве при 600-650°С и 750-800°С