یک فرد معمولی که با شیمی و پزشکی مرتبط نیست، معمولاً تصور مبهمی از اهمیت کبالت برای زندگی و سلامتی خود دارد. دلیل دیگری که برای ما دشوار است توضیح دهیم کبالت چیست، توزیع کمیاب آن در طبیعت است. فقط 0.004٪ - این محتوای آن در پوسته زمین است. با این حال، این فلز و ترکیبات آن به طور فعال در متالورژی، کشاورزی و پزشکی استفاده می شود. در مقاله خود، درک خود را از نقش کبالت در صنعت گسترش خواهیم داد و همچنین به عملکردهای آن در بدن انسان خواهیم پرداخت.
مکان یک عنصر در جدول تناوبی
کبالت در سیستم تناوبی چه جایگاهی دارد؟ خواص عناصر شیمیایی، از جمله فلز مورد نظر ما، به موقعیت آنها در جدول D. I. Mendeleev بستگی دارد. در گروه VIII b (به شکل کوتاه جدول - در سه گانه آهن گروه VIII) قرار دارد. مانند آهن و نیکل، در اتم آن در آخرین سطح انرژی قرار دارددو الکترون که نشان می دهد فلز به عناصر d تعلق دارد و مشخصه های اصلی آن را تعیین می کند. این فلز دو ظرفیت دارد - II و III. همچنین با پدیده آلوتروپی مشخص می شود، تغییرات فلزی می توانند ساختاری مکعبی یا شش ضلعی داشته باشند.
کبالت چیست؟
خواص فیزیکی عنصر چیست؟ از نظر ظاهری فلزی با سختی و خواص مغناطیسی بالاست. درخشش نقره ای، چکش خواری و پایداری حرارتی برخی از ویژگی های فیزیکی عنصر است که در دو همسایه دیگر آن در سیستم تناوبی - نیکل و آهن - نیز ذاتی است. نه اکسیژن و نه آب در دمای معمولی روی کبالت اثر نمی‌گذارند. ترکیبات آن، مانند مالت، از دیرباز به عنوان موادی شناخته می‌شوند که برای تولید شیشه‌های رنگی آبی و سرامیک‌های رنگی استفاده می‌شوند.
کبالت یک فلز معمولی است که از نظر خواص شیمیایی مشابه آهن است. ویژگی‌های اکسیدها، بازها و نمک‌های آن چیست؟
ترکیبات کبالت دو ظرفیتی و سه ظرفیتی
توانایی تشکیل نمک های پیچیده اصلی ترین ویژگی متمایز کننده اتم های Co (III) است. این مواد ناپایدار هستند، تعداد هماهنگی کبالت موجود در آنها همیشه برابر با شش است. قدرت اکسیداسیون بالایی دارند. نمک های متوسط، به عنوان مثال CoCL3 یا Co2(SO4)3 به راحتی به نمک تبدیل می شود که در آن کبالت قبلاً یک فلز دو ظرفیتی است. ترکیبات بی آب آن رنگ آبی و هیدرات ها و محلول های کریستالی دارد -رنگ صورتی. بر خلاف سایر بازها، هیدروکسید کبالت سه ظرفیتی هنگام برهمکنش با اسید کلریدریک نمک و آب تشکیل نمی دهد، بلکه کلر آزاد را از آن آزاد می کند. پایه فلز دو ظرفیتی به شکل یک رسوب آبی از واکنش مستقیم نمک مربوطه با یک قلیایی به دست می آید. اجازه دهید توضیحی در مورد خواص کبالت که بخشی از محلول های جامد فلزات در یکدیگر - آلیاژها است، ارائه دهیم.
پارامترهای فنی استثنایی مقاومت در برابر دمای بالا، سختی، سایش و مقاومت در برابر خوردگی را به مواد می دهد. آلیاژهای حاوی کبالت در صنایع دفاعی، علوم موشکی و در شیمی حلقه بسته استفاده می شود. در تولید گریدهای ابزار فولاد، مواد با خاصیت مغناطیسی، کبالت نیز به عنوان یک افزودنی آلیاژی استفاده می شود. خواص این آلیاژهای آهن با فولادهای ضد زنگ معمولی که فقط حاوی کروم یا نیکل هستند بسیار متفاوت است.
استفاده از کبالت در مهندسی
حدود یک سوم کل فلزات تولید شده در جهان به تولید سرمت - مواد کامپوزیت مصنوعی اختصاص می یابد. کاربید تنگستن به عنوان یک پایه جامد در آنها عمل می کند و کبالت به عنوان یک جزء اتصال دهنده و ثابت کننده عمل می کند. همچنین یک ماده خام استراتژیک برای تولید توربین موتور در صنعت هواپیماسازی است.
در شکل خالص خود، این فلز عملاً استفاده نمی شود، اما استفاده از کبالت در مخلوط با عناصر دیگر (آهن، مس، تنگستن و کروم) در موارد مختلف رواج دارد.صنایع آلیاژ استلایت، حاوی حداکثر 60 درصد کبالت، با افزایش مقاومت در برابر حرارت و سختی مشخص می شود؛ این یک ماده ضروری برای ساخت برش و مته در تولید ابزار است. عناصر آلیاژی مانند تنگستن و مولیبدن عملکرد آن را افزایش می دهند. آلیاژ ویتالیوم که مقاومت بالایی در برابر تغییر شکل پلاستیک دارد، حاوی کبالت نیز می باشد. ویژگی خواص ترکیب به شرح زیر است: مقاوم در برابر حرارت و مقاوم در برابر اسید، از آن در ساخت تجهیزات شیمیایی استفاده می شود: ستون های سنتز، دستگاه تقطیر. نقش آلیاژها در مقابله با انواع خوردگی بسیار زیاد است، به عنوان مثال، قطعات و مکانیسم های ساخته شده از ستاره در برابر تخریب در حین حرکات نوسانی و مالشی سطوح مکانیکی در موتورهای احتراق داخلی مقاومت می کنند.
روشهای به دست آوردن کبالت
بخش های مختلف اقتصاد به استفاده از مواد حاوی کبالت نیاز دارند. این به افزایش استخراج سنگ معدن و مواد معدنی، یعنی: ادویه و براقیت کبالت کمک می کند. ترکیب این سنگ ها همچنین شامل آرسنیک است که استفاده از اقدامات ایمنی را در فرآیندهای ذوب فلزات مجبور می کند. روش اصلی برای بدست آوردن کبالت پیرومتالورژی است و از روش تصفیه سنگ معدن با اسید سولفات نیز استفاده می شود. امیدوارکننده ترین ذخایر سنگ معدن سیلیکات اکسید، پیریت و پنتلاندیت در چین، روسیه (در شبه جزیره کولا، در جمهوری تووا و قلمرو کراسنویارسک) و همچنین در کانادا هستند.
استفاده از فلز در کشاورزی ودارو
خواص مهم خاصی از عنصر کمیاب کبالت به استفاده از آن کمک می کند، به عنوان مثال، در تولید محصولات زراعی برای افزایش توده رویشی گیاهان. در یونجه، لوپین، شبدر و دیگر علف‌های علوفه‌ای ارزشمند از خانواده حبوبات، در واکنش‌های آنزیمی تثبیت نیتروژن که با کمک باکتری‌های ندول رخ می‌دهد، قرار می‌گیرد. فقدان یک ریز عنصر با علائمی مانند تغییر رنگ تیغه های برگ و از دست دادن توانایی آنها در فتوسنتز، کند کردن فرآیندهای رشد و اختلال در کل چرخه رشد گیاه ظاهر می شود. محتوای بیش از حد کبالت به دلیل نقض هنجارهای معرفی میکروکودها امکان پذیر است. از آنجایی که ترکیبات آن در آب بسیار محلول است، بلافاصله وارد آوند چوبی شده و از طریق عناصر رسانا (دسته های آوندی- فیبری) وارد مزوفیل برگ شده و باعث تغییر رنگ و پژمرده شدن آنها می شود. محصولات غلات بیشترین حساسیت را نسبت به یک عنصر میکروبی اضافی دارند: جو، جو، برنج.
بیوشیمی در مورد نقش ترکیبات کبالت
شاخه ای از زیست شناسی که مواد زنده را در سطح مولکولی و سلولی مطالعه می کند، عملکرد مهم این عنصر شیمیایی را مشخص کرده است. این بخشی از بخش غیر پروتئینی مواد فعال بیولوژیکی - آنزیم ها و هورمون ها است. به عنوان مثال، کبالت در بدن انسان در مولکول های تیروکسین تولید شده توسط غده تیروئید و کنترل فرآیندهای متابولیک یافت می شود. هورمون حیاتی دیگری که سطح گلوکز خون را تنظیم می کند انسولین است. این ماده توسط سلولهای β جزایر لانگرهانس پانکراس ترشح می شود و همچنین حاوی ترکیبات کبالت است. عرضه ناکافیعنصری در سلول‌ها و اندام‌های انسان در طول انتقال از تغذیه مختلط به گیاه‌خواری، با حملات کرمی و بیماری‌های دستگاه گوارش مشاهده می‌شود. همانطور که می بینید، کبالت یک عنصر کمیاب است که به طور جدی بر سطح هموستاز در بدن انسان تأثیر می گذارد.
اهمیت یک عنصر شیمیایی در متابولیسم
خونسازی، که توسط مغز استخوان قرمز انجام می شود، با مشارکت مواد حاوی کبالت - فعال کننده های آنزیم های مربوطه رخ می دهد. یکی از اصلی‌ترین ویتامین‌های B - سیانوکوبولامین (B12)، که در تشکیل گلبول‌های قرمز خون در اندام‌های خونساز شرکت می‌کند، از بدن در برابر کم خونی محافظت می‌کند. تغذیه مناسب و متعادل، حاوی جگر، گوشت گاو، غذاهای دریایی، زردآلو خشک، چغندر، سطح لازم کبالت را در بدن انسان (حدود 40 میلی گرم در روز) تامین کرده و از بیماری های سیستم ایمنی، قلبی عروقی و غدد درون ریز محافظت می کند.
