Кобалт - кимёвий элементлар даврий жадвалининг тўртинчи даврнинг тўққизинчи элементи. Формуласи Co. Кобалтнинг формуласи, унинг лотинча номи – «Кобалтум»нинг дастлабки икки ҳарфидан келиб чиққан бўлиб, у олмон тилидаги «коболд» — «уй паканаси», «уй гноми» маъноларини англтади.
Оддий модда сифатидаги кобалт Co – оқиш, лекин бироз сарғишга тортадиган кумуш рангли модда. У икки хил кристалл модификатсиялрга эга, булар: гексагонал зич структурали кобалт – α-Co , ҳамда, кубсимон панжарали структурали кобалт бўлмиш β-Cо.
Тарихи ва атама этимологияси
Кобалтли бирикмалар инсониятга қадимдан маълумдир. Чунончи қадимги Миср эҳромларида, мовий кобалтли ойналар, эмал, ҳамда бўёқлар топилган. Масалан Тутанҳамон сағанасидан сайқалланган мовий кобалтли ойна қолдиқлари жуда кўп миқдорда топилган бўлиб, лекин уларга ҳақиқатан ҳам инсон ишлов берганми, ёки, бу табиий таъсирлар натижасида шундай ҳолатга келганми, ҳозирча номаълум. (Кобалтли мовий бўёқларни тайёрлашнинг замонавий усули 1800-йиллар атрофида юзга келган).
Тоғ-кон ҳудудларида яшовчи ва асосан кончилик билан кун кечирувчи қадимги Европа халқлари, рудалардаги ўз таркибида мишяк ва кобалт тутган бир минерални ҳам, қадимги афсоналарда учрайдиган тоғ (кон) жини номига кўра Коболд деб аташган. Бу минерал қизиганида, унинг таркибидан заҳарли мишяк оксидлари ажралиб чиқиб, рудани эритиш билан шуғулланувчи темирчи ва бошқа усталарни заҳарлаган. Ушбу заҳарланиш ҳодисасини ҳам одамлар ўша тоғ жинининг қилмиши сифатида қарашган.
Ўша минерални диққат билан ўрганиб чиққан швед минералоги Георг Брандт, 1735-йилда ундан соф ҳолдаги кобалтни ажратиб олишга муваффақ бўлади. У шунингдек, ойналарга мовий ранг бағишлоивчи унсур айнан ушбу кимёвий элемент эканлигини ҳам аниқлади. (Унинг бу хоссасидан қадимги Оссурия ва Бобилда ҳам фойдаланилгани маълум).
Кобалтнинг Тарқалганлиги
Кобалтнинг ер қобиғидиаги масса улуши 4·10−3 % ни ташкил этади. У кўплаб минераллар таркибига киради. Хусусан, каролит (CuCo2S4), линнеит (Co3S4), кобалтин (CoAsS), сферокобалтит (CoCO3), смалтин (CoAs2), скуттерудит (Co,Ni)As3 ва бошқалар таркибида кобалт атомлари мавжуд бўлади. Ҳозирги кунда илм-фанга кобалтли минералларнинг жами билан 30 га яқин тури маълум. Одатда кобалтга темир, мис, хром, никел ва марганетс элементлари йўлдош бўлади. Денгиз ва океанлар сувидаги кобалт миқдори тахминан (1,7)·10−10 % деб баҳоланади.
Асосий конлари
Ҳозирда энг кўп миқдорда кобалт конларига эга бўлган мамлакат Конго Демократик Республикаси ҳисобланади. Конго ДР шунингдек кобалт экспорти бўйича дунёда етакчи мамлакатдир. Шунингдек, Замбия, Қозоғистон, Россия, Франсия, Канада ва АҚШ ҳудудларида ҳам кобалт конлари мавжуд.
Кобалтнинг олиниши
Кобалтни асосан никел рудаларидан ажратиб олинади. Бунда никелли рудага аммиак ёки, олтингугурт кислотаси билан ишлов берилади. Шунингдек, пирометаллургия усулидан ҳам фойдаланилади. Хоссаларига кўра кобалтга яқин бўлмиш никелдан, кобалтни ажратиб олиш учун хлордан фойдаланилади. Бунда кобалт хлорати (Co(ClO3)2) чўкинди сифатида чўкиб, никелли бирикмалар эса, эритма таркибида сақланиб қолади.
Кобалтнинг изотоплари
Табиатда кобалтнинг фақат битта барқарор 59Cо изотопи мавжуд бўлиб, унинг тарқалганлиги табиийки 100% ни ташкил қилади. Бундан ташқари кобалтнинг 22 хил радиоактив изотоплари маълум.
Кобалтнинг физик хоссалари
Кобалт – икки хил модификатсияда мавжуд бўладиган қаттиқ металл. Хона ҳароратидан то 427 °C ҳароратгача бўлган интервалрда кобалтнинг α-модификатсияси, 427 °C даражадан бошлаб токи эриш ҳарорати бўлмиш 1494 °C даражагача эса кобалтнинг β-модификатсияси барқарор бўлади. Кобалт – ферромагнетик бўлиб, Кюри нуқтаси 1121 °C ни ташкил этади. Унга сарғиш ранг бағишловчи нарса эса, кобалт сиртида ҳосил бўладиган оксидларнинг юпқа қатламидир.
Кимёвий хоссалари.
- Ҳавода кобалт 300 °C дан юқори ҳароратларда оксидланади.
- Хона ҳароратидаги барқараор кобалт оксиди, шпинел структурали мураккаб оксид бўлмиш Co3O4 кўринишида бўлади. Унинг кристалл структирасидаги тугунларидан бир қисмини Cо2+ ионлари, бошқа қисмини эса Cо3+ионлари эгаллаган бўлади. Бундай оксид 900 °C дан юқори ҳароратларда CоО ҳосил бўлиши билан парчаланади.
- Юқори ҳароратларда CоО оксиднинг α- ва β- шаклларини олиш мумкин.
- Кобалтнинг барча оксидлари водород орқали тикланади:
Co3O4 + 4H2 → 3Co + 4H2O
Кобалт (III) оксидини, кобалтли бирикмаларни қиздириш орқали олиш мумкин. Масалан:
4Co(OH)2 + O2 → 2Co2O3 + 4H2O
Бошқа бирикмалари:
- Кобалт қиздирилганда галогенлар билан реаксияга киришади:
2Co + 3F2 → 2CoF3
Co + Cl2 → CoCl2
Олтингугурт билан кобалт 2 хил турдаги CоS модификатсияларини ҳосил қилади. Улардан биринчиси сарғиш-кумушсимон рангли α-шакл бўлиб, уни кукунларни эритишда ҳосил қилинади; ва иккинчиси қора рангдаги β-шакл бўлиб, уни эритмалардан чўкинди тарзида ҳосил қилинади.
· Сероводород атмосферасида қиздириш орқали мураккаб сулфид Со9S8 олинади.
· Кобалт кимёвий бирикма ҳосил қилмасдан ҳам водородни эритиши мумкин. Билвосита усул билан кобалтнинг икки хил стехиометрик гидридлари СоН2 ва СоН синтез қилинган:
· Бошқа оксидловчи элементлар, хусусан углерод, азот, фосфор, селен, бор, кремний кабилар билан ҳам кобалт мураккаб бирикмалар ҳосил қилади ва одатда аралашма ҳолида бўладиган бундай бирикмалардаги кобалт элементи 1, 2 ва 3 – оксидланиш даражаларини намоён қилади.
· Кобалтнинг CoSO4, CoCl2, Со(NO3)2 тузларининг эритмалари сувда оч пушти ранг ҳосил қилади. Кобалтнинг спиртлардаги эритмалари тўқ-кўк рангда бўлади. Кобалтнинг кўп тузлари эрувчан эмас.
· Кобалт (асосан аммиак билан) комплекс бирикмалар ҳосил қилади.
Унинг нисбатан барқарор комплекслари сариқ рангли [Co(NH3)6]3+ тузлари ва қизил ёки пушти рангли [Co(NH3)5H2O]3+ тузларидир.
· Кобалт шунингдекCN−, NO2− ва бошқалар асосида ҳам комплекслар ҳосил қилади
Қўлланилиши.
- Пўлатни кобалт билан легирлаш орқали унинг иссиққа бардошлилиги ҳамда механик хоссалари орттирилади. Таркибида кобалт бўлган қотишмалардан, ишлов берувчи ускуналар ? парма, арра ва шу кабилар тайёрланади.
- Кобалтли қотишмаларнинг магнит хоссалари, магнит ёзувлари соҳасида, шунингдек, электромотор ҳамда, трансформаторларнинг ўзакларида қўлланилади.
- Доимий магнит ишлаб чиқариш учун, таркибида 50% гача кобалт, ҳамда, ванадий ва хром тутган қотишма тайёрланади.
- Шунингдек кобалт кимёвий реаксиялар учун (масалан аммиак ишлаб чиқаришда) катализатор сифатида ҳам қўлланади.
- Литий-кобалт, литийли батареялар ишлаб чиқаришда, юқори самарадорликка эга бўлган мусбат электрод сифатида қўлланилади.
- Кобалт силитсиди жуда яхши термоелектр хоссаларига эга бўлиб, ундан термоелектр генераторлари ишлаб чиқаришада фойдаланилади.
- Ярим емирилиш даври 5.271 йил бўлган кобалт-60 радиоактиви, тиббиётда ҳамда, гамма-дефектоскопияда қўлланилади.
- Шунингдек радиоактив кобалт 60Cо, радиоизотоп энергия манбалари учун ёқилғи сифатида қўлланилади.
Биологик аҳамияти
Кобалт – организм учун ўта зарур бўлган микроелемнтлардан биридир. У витамин B12 – (кобаламин) таркибига киради. Кобалт элементи организмдаги қон ҳосил бўлишида, асаб тизими фаолиятида, ҳамда жигар ишида, шунингдек, фермент реаксияларида иштирок этади. Одам танасининг кундалик кобалт эҳтиёжи 0,007-0,015 мг ни ташкил этади. Инсон танаси вазнининг ҳар бир килограмм улушига ўртача 0.2 мг кобалт миқдори тўғри келади. Организмда кобалт етишмаслигидан акобалтоз номли касаллик келиб чиқади.
Шунингдек организмда кобалтнинг меъёридан ортиб кетиши ҳам хавфлидир.
ХХ-асрнинг 60-йилларида шароб (пиво) ишлаб чиқарувчи баъзи корхоналар, қуйиш, тўкиш жараёнларида юзага келадиган кўпиклашиш ҳолатини барқарорлаштириш учун кобалт тузларидан фойдаланишар эди. Натижада эса, бундай усул ёрдамида тайёрланган шароб маҳсулотларини мунтазам истеъмол қилган кишиларда, юрак ва жигар борасида жиддий ножўя таъсирлар кузатилди ва уларнинг аксарияти истеъмолчининг ўлими билан якунланди. Шу туфайли, кобалт моддасидан ичимлик ишлаб чиқаришда фойдаланиш кўплаб мамлакатларда қонун билан таъқиқланган.
Кобалт чангининг ҳаводаги рухсат этилган чегаравий консентратсияси 0,5 мг/м³ . ичимлик суви таркибидаги кобалт тузларининг рухсат этилган чегаравий консентратсияси 0,01 мг/л.
Каламушлрда синаб кўрилган чегаравий токсик дозаси 50 мг. Кобалтнинг айниқса Со2(СО)8 кобалт октакарбонил буғлари кўриниши энг токсик хоссаларни намоён қилади.
Жаҳон бозоридаги 1 кг кобалт нархи ўртача 26 АҚШ долларига баҳоланган (10-январ 2015 йил ҳолатига).
| Умумий маълумотлар | |
| Номи | Кобалт; |
| Формуласи | Cо |
| Рақами | 27, 4-давр, VIIIB гуруҳ; |
| Кашф этган олим. | Георг Брандт. |
| Кашф этилган сана | 1735-йил, |
| Кашф этилган давлат | Шветсия; |
| Атом хоссалари | |
| Атом рақами | 58,933195(54) м.а.б. (г/мол); |
| Электрон конфигуратсияси | [Ar] 3d7 4s2 |
| Атом радиуси | 125 пм; |
| Кимёвий хоссалари | |
| Ковалент радиуси | 116 пм; |
| Ион радиуси | (+3е) 63 (+2е) 72 пм; |
| Электроманфийлиги | 1,88 (полинг шкаласи бўйича); |
| Электрод потенсиали | Э0(Cо2+/Cо) = −0,277 В; |
| Оксидланиш даражаси | 3, 2, 0, −1 |
| Ионизатсия энергияси(биринчи электрон) | 758,1 кЖ/мол;( 7,86 эВ); |
| Термодинамик хоссалари | |
| Зичлиги (м.ш.) | 8,9 г/см3; |
| Эриш ҳарорати | 1768 К; |
| Қайнаш ҳарорати | 3143 К; |
| Солиштирма эриш иссиқлиги | 15,48 кЖ/мол; |
| Солиштирма буғланиш иссиқлиги | 389,1 кЖ/мол; |
| Моляр иссиқлик сиғими | 24,8 кЖ/(К·мол); |
| Моляр ҳажми | 6,7 мол/см3; |
| Иссиқлик ўтказувчанлиги | (300 К) 100 Вт/(м·К); |
| Дебай ҳарорати | 385 К; |
| Структура панжараси шакли | Гексагонал; |
| Панжара параметрлари | а=2,505 к=4,089 Å; |
| к/а нисбати | 1,632 |