Большая Советская Энциклопедия (КО)

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

Физические и химические свойства. При обычной температуре и до 417°С кристаллическая решётка К. гексагональная плотноупакованная (с периодами а = 2,5017

, с = 4,614

), выше этой температуры решётка К. кубическая гранецентрированная (а = 3,5370

). Атомный радиус 1,25

, ионные радиусы Co²⁺ 0,78

 и Co³⁺ 0,64

. Плотность 8,9 г/см³ (при 20°С): t_nл 1493° С^о , t_кип 3100°С. Теплоёмкость 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 0°С). К. ферромагнитен, причём сохраняет ферромагнетизм от низких температур до точки Кюри, Q= 1121 °С (см. Ферромагнетизм ). Механические свойства К. зависят от способа механической и термической обработки. Предел прочности при растяжении 500 Мн/м² (или 50 кгс/мм² ) для кованого и отожжённого К.; 242— 260 Мн/м² для литого; 700 Мн/м² для проволоки. Твёрдость по Бринеллю 2,8 Гн/м² (или 280 кгс/мм² ) для наклёпанного металла, 3,0 Гн/м² для осажденного электролизом; 1,2—1,3 Гн/м² для отожжённого.

Конфигурация внешних электронных оболочек атома К. 3d⁷ 4s² . В соединениях К. проявляет переменную валентность. В простых соединениях наиболее устойчив Со (II), в комплексных — Со (III). Для Со (I) и Co (IV) получены только немногочисленные комплексные соединения . При обыкновенной температуре компактный К. стоек против действия воды и воздуха. Мелко раздробленный К., полученный восстановлением его окиси водородом при 250 °С (пирофорный К.), на воздухе самовоспламеняется, превращаясь в СоО. Компактный К. начинает окисляться на воздухе выше 300 °С; при красном калении он разлагает водяной пар: Со + H₂ O = CoO + H₂ . С галогенами К. легко соединяется при нагревании, образуя галогениды СоХ₂ . При нагревании К. взаимодействует с S, Se, Р, As, Sb, С, Si, В, причём состав получающихся соединений иногда не удовлетворяет указанным выше валентным состояниям (например, Со₂ Р, Co₂ As, CoSb₂ , Со₃ С, CoSi₃ ). В разбавленных соляной и серной кислотах К. медленно растворяется с выделением водорода и образованием соответственно хлорида CoCl₂ и сульфата CoSO₄ . Разбавленная азотная кислота растворяет К. с выделением окислов азота и образованием нитрата Co (NO₃ )₂ . Концентрированная HNO₃ пассивирует К. (см. Пассивирование металлов ). Названные соли Со (II) хорошо растворимы в воде [при 25 °С 100 г воды растворяют 52,4 г CoCl₂ , 39,3 г CoSO₄ , 136,4 г. Со (NO₃ )₂ ]. Едкие щёлочи осаждают из растворов солей Со²⁺ синюю гидроокись Со (ОН)₂ , которая постепенно буреет вследствие окисления кислородом воздуха до Со (ОН)₃ . Нагревание в кислороде при 400—500 °С переводит CoO в чёрную закись-окись Co₃ O₄ , или CoO·Co₂ O₃ — соединение типа шпинели . Соединение того же типа CoAl₂ O₄ или CoAl₂ O₃ синего цвета (тенарова синь, открытая в 1804 Л. Ж. Тенаром) получается при прокаливании смеси CoO и Al₂ O₃ при температуре около 1000 °С.

Из простых соединений Со (III) известны лишь немногие. При действии фтора на порошок Со или CoCl₂ при 300—400 °С образуется коричневый фторид CoF₃ . Комплексные соединения Со (III) весьма устойчивы и получаются легко. Например, KNO₂ осаждает из растворов солей Со (II), содержащих CH₃ COOH, жёлтый труднорастворимый гексанитрокобальтат (III) калия K₃ [Co (NO₂ )₆ ]. Весьма многочисленны кобальтаммины (прежнее название кобальтиаки) — комплексные соединения Со (III), содержащие аммиак или некоторые органические амины.

Получение и применение. Минералы К. редки и не образуют значительных рудных скоплений. Главным источником промышленного получения К. служат руды никеля , содержащие К. как примесь. Переработка этих руд весьма сложна, и её способ зависит от состава руды. В конечном итоге получают раствор хлоридов К. и никеля, содержащий примеси Cu²⁺ , Pb²⁺ , Bi³⁺ . Действием H₂ S осаждают сульфиды Cu, Pb, Bi, после чего пропусканием хлора переводят Fe (II) в Fe (lll) и добавлением СаСО₃ осаждают Fe (OH)₃ и CaHAsO₄ . От никеля К. отделяют по реакции: 2CoCl₂ +NaCIO+4NaOH+H₂ O = 2Co (OH)₃ +5NaCI. Почти весь никель остаётся в растворе. Чёрный осадок Со (ОН)₃ прокаливают для удаления воды; полученный окисел Co₃ O₄ восстанавливают водородом или углеродом. Металлический К., содержащий до 2—3% примесей (Ni, Fе, Cu и др.), может быть очищен электролизом.

К. применяется главным образом в виде сплавов; таковы кобальтовые сплавы , а также сплавы на основе др. металлов, где К. служит легирующим элементом. Сплавы К. используют в качестве жаропрочных и жаростойких материалов, при изготовлении постоянных магнитов, режущего инструмента и др. Порошкообразный К., а также Co₃ O₄ служат катализаторами. Фторид CoF₃ применяется как сильный фторирующий агент, тенарова синь и особенно силикат К. и калия (см. Смальта ) — как краски в керамической и стекольной промышленности. Соли К. применяют в сельском хозяйстве как микроудобрения , а также для подкормки животных.

С. А. Погодин.

Из искусственно радиоактивных изотопов К. наибольшее значение имеет ⁶⁰ Со с периодом полураспада T¹ /₂ = 5,27 года, широко используемый как гамма-излучатель. В технике его применяют для гамма-дефектоскопии. В медицине — главным образом при лучевой терапии опухолей (см. Гамма-установка ) и для стерилизации медикаментов. Он служит также для уничтожения насекомых в зерне и овощах и для консервирования пищевых продуктов. Др. радиоактивные изотопы — ⁵⁶ Co (T¹ /₂ = 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 К. в организме животных (с помощью радиоактивного К. исследовали проницаемость плаценты и т.п.).

К. в организме. Постоянно присутствуя в тканях животных и растений, К. участвует в обменных процессах. В животном организме содержание К. зависит от его уровня в кормовых растениях и почвах. Концентрация К. в растениях пастбищ и лугов в среднем составляет 2,2·10^{– 5} —4,5·10^{– 5} % на сухое вещество. Способность к накоплению К. у бобовых выше, чем у злаковых и овощных растений. В связи с высокой способностью к концентрации К. морские водоросли по его содержанию мало отличаются от наземных растений, хотя в морской воде К. значительно меньше, чем в почвах. Суточная потребность человека в К. равна примерно 7—15 мкг и удовлетворяется за счёт его поступления с пищей. Потребность животных в К. зависит от их вида, возраста и продуктивности. Наиболее нуждаются в К. жвачные, которым он необходим для развития симбиотической микрофлоры в желудке (главным образом в рубце). Суточная потребность в К. у дойных коров составляет 7—20 мг, у овец — около 1 мг. При недостатке К. в рационе снижается продуктивность животных, нарушаются обмен веществ и кроветворение, у жвачных возникают эндемичные заболевания — акобальтозы. Биологическая активность К. определяется его участием в построении молекулы витамина B₁₂ и его коферментных форм, фермента транскарбоксилазы. К. 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. К. — мощный активатор кроветворения и синтеза эритропоэтинов . К. участвует в ферментных системах клубеньковых бактерий, осуществляющих фиксацию атмосферного азота; стимулирует рост, развитие и продуктивность бобовых и растений ряда др. семейств.

Ю. И. Раецкая.

Лит.: Перельман Ф. М., Кобальт, в кн.: Краткая химическая энциклопедия, т. 2, М., 1963; Некрасов Б. В., Основы общей химии, т. 3, М., 1970; Гудима Н. В., Металлургия кобальта, в кн.: Справочник металлурга по цветным металлам, т. 2, М., 1947; Ястребов А. П., Действие кобальта на образование эритроцитов, в кн.: Патофизиология эритропоэза (Тр. 7 конференции Уральского Межобластного общества патофизиологов), Свердловск, 1965; Ягодин Б. А., Кобальт в жизни растений, М., 1970; Trace element metabolism in animals. Proceedings of International symposium Aberdeen, Scotland, July 1969, Edin. — L., 1970; Northrop D. B., Transcarboxylase, «Journal of Biological Chemistry», 1969, v. 244, № 21, p. 5808—27.

Кобальтин

Кобальти'н, кобальтовый блеск, минерал, сульфоарсенид кобальта CoAsS, относящийся к сложным сульфоарсенидам. Содержит Со 35,41%, As 45,26% и S 19,33%. Частично Со может замещаться Fe и Ni (разновидности феррокобальтин и никелькобальтин). Кристаллизуется в кубической системе. Встречается в виде кристаллов кубического облика, а также в более сложных комбинационных формах (пентагондодекаэдр, октаэдр и др.). Наиболее обычны зернистые агрегаты. Цвет желтовато-белый с розоватым оттенком. Непрозрачен, блеск металлический. Твёрдость по минералогической шкале 5,5; плотность 6100—6400 кг /м³ . Обычно встречается в контактово-метасоматических месторождениях вместе с пирротином, пиритом, арсенопиритом, халькопиритом и др. сульфидами; в гидротермальных золотокварцевых жилах; в жилах Co-Ni-Ag-Bi-U формации. К. — один из главных рудных минералов для получения кобальта, его сплавов и соединений.

Г. П. Барсанов.

Кобальтовая пушка

Ко'бальтовая пу'шка, аппарат для проведения гамма-терапии; то же, что гамма-установка .

Кобальтовые руды

Ко'бальтовые ру'ды, природные минеральные образования, содержащие кобальт в количествах, при которых экономически целесообразно его извлечение. В природе известно более 100 кобальтсодержащих минералов, в том числе около 30 собственно кобальтовых, но только 4 распространены широко: кобальтин CoAsS, скуттерудит CoAs₃ , шмальтин-хлоантит (Co, Ni, Fe) As_{3 —2} , саффлорит (Со, Fe) As₂ .