Кобалт - биологија

Кобалт (хемиска терминологија; стандарден јазик кобалт; од латински кобалтум „Коболд“) е хемиски елемент со симболот на елементот Co и атомскиот број 27. Кобалт е феромагнетски преоден метал од 9-та група или група на кобалт од периодниот систем. Во постариот метод на броење спаѓа во 8-та подгрупа или железо-платина група. Во 1735 година, шведскиот хемичар Георг Брант го открил претходно непознатиот елемент и му го дал сегашното име.

Посебна карактеристика е атомската маса на природен кобалт, со 58,93 поголема од просечната атомска маса на никел со 58,69, следниот елемент во периодичниот систем. Оваа особеност постои и помеѓу аргонот (39,95) и калиумот (39,10), како и помеѓу телуриумот (127,60) и јодот (126,90).

приказна

Рудите на кобалт и соединенијата на кобалт се познати подолго време и главно се користеле за боење на стакло и керамика (сина кобалт). Во средниот век тие често се сметале за вредни руди од сребро и бакар. Но, бидејќи тие не можеа да се обработуваат и поради содржината на арсен даваа лош мирис кога се загреваа, тие се сметаа за маѓепсани. Наводно, гоблините го изеле скапоценото сребро и на негово место излачувале безвредни руди во сребрена боја. Покрај кобалт, ова биле и руди волфрам и никел. Овие руди потоа ги користеле рударите со исмејувачки имиња како никел, волфрам (како „плука волк“, лат. лупи spuma) и гоблинска руда, т.е. покриен кобалт. [8-ми]

Кобалт првпат беше претставен во 1735 година од шведскиот хемичар Георг Брант.

Појава

Кобалтот е редок елемент со изобилство во земјината кора од околу 0,003%. [9] Ова го става на 30-та позиција во списокот на елементи подредени по фреквенција. [4] Основно се случува исклучително ретко кај метеоритите и во јадрото на земјата. Кобалт се наоѓа во многу минерали, но претежно се јавува само во мали количини. Елементот секогаш се поврзува со никел, честопати и со бакар, сребро, железо или ураниум. Никелот е околу три до четири пати почест од кобалтот. Двата метали припаѓаат на сидерофилните елементи и се карактеристични за основните и ултра-основните магматити.

Постојат бројни руди кобалт во кои кобалтот се акумулирал преку атмосферски влијанија или други процеси. Најважни се: Кобалтит (застарен Сјај на кобалт; CoAsS), Линејт и Зигенит (застарени и погрешни Чакал од никел од кобалт [10]), (Co, Ni) 3S4), еритрин (застарен Цут на кобалт), Аболан (застарен Кобалт од земја), Скутерудит (Кобалт за јадење, Смалтин, CoAs3) и хетерогенит (CoOOH).

Содржината на кобалт во сулфидните руди е мала (главно само 0,1-0,3% [9]). Главните наоѓалишта на руди се наоѓаат во Канада, Замбија, Мароко, Демократска Република Конго, Куба, Русија, Австралија и САД.

Кобалтот се наоѓа како микроелемент во повеќето почви.

Државите со најголемо финансирање

Производители на кобалт

Во многу случаи, кобалтот не се рафинира во земјите во кои се ископуваат руди на кобалт. Следната табела на Институт за развој на кобалт - ЦДИ [12] се наведени производителите на метални кобалт и кобалтни соли и нивните количини на производство [13]:

Екстракција и презентација

Кобалтот главно се вади од руди на бакар и никел. Точниот вид на екстракција зависи од составот на оригиналната руда. Прво, дел од присутниот железен сулфид се претвора во железен оксид со печење и се згура со силициум диоксид како железен силикат. Т.н. Груб камен, кој покрај кобалт содржи и никел, бакар и друго железо како сулфид или арсен. Понатамошниот сулфур се отстранува со печење со натриум карбонат и натриум нитрат. Сулфатите и арсенатите се формираат од дел од сулфур и арсен, кои се исцедуваат со вода. Соодветните метални оксиди остануваат и се третираат со сулфурна или хлороводородна киселина. Само бакарот не се раствора, додека никелот, кобалтот и железото се раствораат. Со хлориран вар, тогаш кобалтот може селективно да се таложи како кобалт хидроксид и на тој начин да се оддели. Ова се претвора во кобалт (II, III) оксид (Co3O4) со загревање и потоа се сведува на кобалт со кокс или алуминиум во прав:

карактеристики

Физички својства

Кобалт е челично-сив, многу тврд тежок метал со густина од 8,89 g/cm 3. [15] Феромагнетно е со температура на Кири од 1150 ° C [15]. Кобалт се јавува во две модификации, α-кобалт и β-кобалт. Под 400 ° C, α-кобалтот е постабилен и кристализира во хексагонална, најгуста кристална структура во вселенската група 6/mmm со параметрите на решетката a = 250,7 часот и c = 406,9 часот и две единици на формулата по единица клетка. На 400 ° C се трансформира во кубна β-форма центрирана кон лицето со параметарот на решетката a = 354,4 часот. [14]

Како типичен метал, тој добро спроведува топлина и електрична енергија (електрична спроводливост 26% од онаа на бакар [9]).

Хемиски својства

Неговото хемиско однесување е слично на железото и никелот и е отпорно на воздухот преку пасивација; тоа се раствора само со киселини со оксидирачки ефект. Со нормален потенцијал −0,277 V, кобалтот е еден од основните елементи. Во соединенијата се јавува главно во состојбите на оксидација + II и + III. Сепак, следниве состојби на оксидација - I, 0, + I, + II, + III, + IV и + V се претставени во соединенијата. Кобалт формира мноштво претежно обоени комплекси. За разлика од ковалентните соединенија, состојбата на оксидација + III е почеста и постабилна од + II.

Изотопи

Познати се вкупно 28 изотопи и 10 понатамошни основни изомери помеѓу 47 Co и 75 Co. Природниот кобалт се состои 100% од изотопот 59 Co. Елементот е еден од 22-те чисти елементи. [16] Овој изотоп може да се испита со помош на NMR спектроскопија.

Нуклидот 57 Co се распаѓа на 57 Fe преку зафаќање на електрони. Гама-зрачењето емитирано за време на преминот во основната состојба на јадрото на ќерката има енергија од 122,06 keV (85,6%) и 14,4 keV (9,16%) [17]. Главната примена на 57 Co е спектроскопија на Mössbauer за да се направи разлика помеѓу двовалентно и тривалентно железо.

Најдолговечен од нестабилните изотопи е 60 Ко (Кобалт-60, Спин 5+), кој со полуживот од 5,27 години со бета распаѓање првично во возбудена состојба од 60 Ni (спин 4+), а потоа со емисија на гама зрачење (две гама кванти енергија 1,17 и 1,33 MeV [18 ]) се распаѓа во основната состојба (спин 0 +) на овој нуклид. Поради оваа причина, 60 Co се користи како извор на гама зрачење за стерилизација или зачувување на храната, за анализа на материјал (радиографско тестирање) и за терапија со карцином („топ од кобалт“). [19] Во медицината, други изотопи како што е 57 Co или 58 Co исто така може да се користат како трагачи. [20]

Поради - геолошки - релативно краток полуживот, нема природни појави на 60 копродукции. Тоа се добива со активирање на неутрони од 59 копродукции. Спонтани извори на фисија, како што се 252 Cf, се користат како извор на неутрон за производство на помали количини, 59 ко-пелети се користат во неутронскиот флукс за производство на поголеми количини изложени во нуклеарни реактори.

Формирањето на 60 Co од 59 Co под неутронско зрачење може потенцијално да се искористи и за интензивирање на влијанието на нуклеарното оружје во кое се создава неутронско зрачење со обложување со кобалт (кобалтна бомба). Во случај на детонација, тогаш би се формирал силниот гама-емитер, кој би ја контаминирал околината во поголема мера отколку само експлозијата на јадрото. [21] Ако 60 Co не се отстрани правилно, туку се стопи со друг кобалт и се преработи во челик, челичните делови направени од него можат да бидат радиоактивни. [22] [23]

Експериментот Ву беше спроведен со 60 Co, со што беше откриено кршење на паритетот на слабата интеракција. [24]

употреба

Како легура компонента за зголемување на абењето и отпорноста на топлина на легирани и високолегирани челици и суперлегури, како врзувачка фаза во тврди метали синтерувани материјали и дијамантски алатки, како оксид, сулфат, хидроксид или карбонат во отпорни на топлина бои и пигменти (на пр. За сликање порцелан и Керамика), како компонента на магнетни легури, како ацетат како фен (сикатив) за бои и лакови, како катализатор (десулфуризација/хидрогенизација), како хидроксид или литиум кобалт диоксид (LiCoO2) во батерии, во легури отпорни на корозија и абење и како микроелемент за медицината и земјоделството. Неговата употреба како легиран елемент и во соединенијата на кобалт го прави стратешки важен метал. (Видете Виталиум: импланти, лопати на турбини, хемиски уреди).

физиологија

Кобалт е дел од витамин Б12 (кобаламин), кој е неопходен за опстанок на човекот. Кај здрави луѓе, споменатиот витамин може да се формира директно од јони на кобалт од цревни бактерии. Сепак, кобаламин мора да биде врзан со внатрешниот фактор произведен во желудникот за да може да се апсорбира во илеумот. [25] Сепак, бидејќи местото на производство на вештачки кобаламин е во дебелото црево, [26] апсорпцијата не е можна според моменталната состојба на знаење. Како и да е, дневниот внес од 0,1 μg кобалт е специфициран како микроелемент за дневни потреби (возрасни). Недостаток на витамин Б12 може да доведе до нарушување на еритропоезата, а со тоа и до анемија (анемија). [27] Додека малите предозирање соединенија на кобалт се само малку токсични за луѓето, поголемите дози (од околу 25 до 30 мг на ден) доведуваат до заболувања на кожата, белите дробови и желудникот, оштетување на црниот дроб, срцето и бубрезите и рак на рак.

Голем број случаи на кардиомиопатија предизвикана од кобалт (карбамиопатија на кобалт) се случи во Канада и САД во средината на 1960-тите. 49 пациенти се регистрирани во Квебек и 64 во Омаха. Симптомите вклучуваат болка во стомакот, губење на тежината, гадење, отежнато дишење и кашлање. Стапката на смртност беше околу 40%. Обдукциите откриле сериозно оштетување на срцевиот мускул и црниот дроб. Сите пациенти биле алкохоличари (1,5 до 3 литри на ден). Тие претпочитаа да консумираат сорти од локални пиварници кои започнаа да додаваат кобалт (II) сулфат во пивото како стабилизатор на пена околу еден месец порано. [28] Граничните вредности на кобалт во храната не беа надминати. Инциденцата на болеста застана веднаш откако пиварниците го прекинаа мешавината на кобалт сулфат. [29] [30]

Солите на кобалт (II) ги активираат факторите на транскрипција индуцирана од хипоксија (HIF) и го зголемуваат изразот на гени зависни од HIF. Ова го вклучува генот за еритропоетин (ЕПО). Солите на кобалт (II) може да бидат злоупотребени од спортисти за да се промовира формирање на црвени крвни клетки. [31]

доказ

Релативно информативен прелиминарен примерок за кобалт е бисерот со фосфорна сол, кој е обоен во сино сина боја од јони на кобалт. Во процесот на одвојување на катјоните може да се открие како додаток на никел со тиоцијанат и амил алкохол; кога се раствора во амил алкохол, се формира сина Co (SCN) 2. Црвено-виолетовиот тиоцијанат кобалт (II) во вода станува сино кога се меша со ацетон. [32]

Кобалтот може да биде квантитативно определен со ЕДТА во комплексометриска титрација против мурексид како индикатор. [33]

врски

Кобалтот се јавува претежно двовалентен или тровалентен во неговите соединенија; овие соединенија често имаат силни бои (категорија: соединение од кобалт).

• Кобалт (II) хлорид
• Кобалт оксиди, како што се кобалт (II) оксид или кобалт (II, III) оксид
• Кобалт (II) нитрат
• Кобалт (II) сулфат
• Тиоцијанат на кобалт (II)
• Ацетат на кобалт (II)
• Кобалт жолто
• Тенард сина
• Ринманс зелена

Кобалтни комплекси

Кога се додава раствор на амонијак, раствор на кобалт (II) хлорид првично формира талог на кобалт (II) хидроксид, кој се раствора во вишок раствор на амонијак и амониум хлорид во присуство на атмосферски кислород како оксидирачко средство за да се формираат разни комплекси на амин-кобалт (III) . Особено, се формираат портокалово-жолтиот хексаамин кобалт (III) хлорид и црвениот хлорид аквапентаамин кобалт (III).

Покрај тоа, исто така, може да се формираат разни комплекси на хлороамин кобалт (III), како што се хлорид хлоропентаамин кобалт (III) или хлорид на дихлоротетраамин кобалт (III). Некои од овие соединенија испаѓаат од раствор. Покрај тоа, постојат и амински комплекси на соли на кобалт (II), како што е хексаамин кобалт (II) сулфат, што може да се произведе со поминување на гас амонијак преку безводен сулфат кобалт (II).

Во прилог на аминските комплекси, има и голем број соединенија со различни лиганди. Примери се калиум хексацијанокобалтат (II) (K4 [Co (CN) 6]), калиум тетратиоцијанатокобалтат (II) (K2 [Co (SCN) 4]), калиум хексанитритокобалтат (III) (сол на Фишер, кобалт жолто) и комплекси со органски соединенија Лиганди како етилендиамин или оксалат јон. [34]