الكوبالت معدن رمزه كو.، لها العدد الذري 27 والكتلة الذرية التقريبية 59 a.mu.u (وحدات الكتلة الذرية). إنه في الفترة الرابعة وفي الأسرة التاسعة يعطي الطاولة دوري. تم عزل هذا العنصر لأول مرة كمعدن نقي من قبل الكيميائي السويدي جورج براندت ، في عام 1735 ، على أساس خام المينا.
تشير التقديرات إلى أن البشرية تستخدم الكوبالت منذ حوالي خمسة آلاف عام بناءً على تحليل الخزف المصري والزجاج الفارسي. في الوقت الحاضر ، لا تزال أملاح الكوبالت تستخدم في تصنيع أصباغ السيراميك ، بينما يتم استكشاف شكلها المعدني في صناعة المعادن لإنتاج أنواع من الفولاذ. يمكن استخدام أكاسيد الكوبالت كمحفزات في الصناعة الكيميائية.
اقرأ أيضا: النيوبيوم - معدن مع مختلف التطبيقات الصناعية والتجارية
ملخص الكوبالت
إنه معدن أبيض رمادي.
لها العدد الذري 27 والكتلة الذرية 59 ص.
يمكن أن يحدث في حالات الأكسدة +2 و +3.
تم عزله من قبل الكيميائي السويدي جورج براندت في عام 1735.
تستخدم على نطاق واسع لإنشاء الأحبار والأصباغ.
إنه موجود في عدة سبائك معدنية.
يوجد في فيتامين ب 12.
خصائص الكوبالت
رمز: Co
تصنيف: معدن انتقالي خارجي
معكرونةالذري: 59 ص
عددالذري: 27
كهرسلبية: 1,88
النظائر: 59شارك (طبيعي) و 60كو (اصطناعي)
هدففيانصهار: 1495 درجة مئوية
هدففيالغليان: ~ 2900 درجة مئوية
التكوين الإلكترونية: [هواء] 4s2 ثلاثي الأبعاد7
كثافة: 8900 كجم / متر مكعب
خصائص الكوبالت
الكوبالت معدن أبيض مائل للرمادي الخصائص المغناطيسية والفيزيائية مماثلة ل حديد و ل النيكل. يمكن أن يحدث في حالات الأكسدة +2 و +3 ، ولكن في معظم الحالات يحدث في حالة الأكسدة +2.
الكوبالت مستقر في الهواء وخامل ولا يتفاعل معها ماء، ولكن يمكن مهاجمتها بواسطة الأحماض.
إنه عنصر نادر نسبيًا ، يحدث في نطاق من 0.001٪ إلى 0.002٪ من قشرة الأرض ، حيث يعتبر العنصر الثلاثين الأكثر وفرة من القشرة. يوجد بشكل طبيعي في أكثر من 200 نوع من المعادن ، مثل الإسمالتايت والكوبالتيت ، ولكنه يوجد دائمًا تقريبًا في تركيبة مع عناصر أخرى.
تاريخ الكوبالت
خامات الكوبالت بالفعل استخدمها البشر لنحو خمسة آلاف سنة. تم العثور عليها في المصنوعات الفخارية المصرية ، والزجاج الفارسي ، والزجاج الصيني والخزف من أسرة تانغ (618-907) ومينغ (1368-1644).
اشتق اسم الكوبالت من المصطلح الأسطوري الألماني كوبولد، روح يمكن أن تتجسد في شكل حيوانات أو عفاريت. سيكون مرحًا أو مزاجيًا أو لئيمًا. نوع من كوبولد كانت مشهورة بمطاردتها للأماكن تحت الأرض مثل المناجم.
الكوبالت يحدث دائمًا تقريبًا في المعادن المرتبطة بالآخرين. المعادن، مثل ال نحاس. وهكذا ، فإن خامات الكوبالت ، التي لم تكن معروفة حتى الآن ، بدأ استخدامه في صناعة الزجاج. عندما عولجت بالأحماض ، أعطاها ذلك لونًا مزرقًا ، وهو ما حدث أيضًا في خامات النحاس المعروفة.
ومع ذلك ، عند إضافته إلى الزجاج ، فإن هذا الخام أيضًا يضمن لونًا مزرقًا ، وهو شيء لم تفعله خامات النحاس. نظرًا لأن هذا السلوك مرتبط بشيء جديد وغامض ، أطلق عليه الكيميائي السويدي جورج براندت ذلك كوبالت، على أساس الاسم كوبولد. اليوم ، تم تحديد هذا المعدن بالفعل وتسمى esmaltite.
كان براندت هو الذي تمكن في عام 1735 من عزل الكوبالت المعدني من المينا ، وبالتالي فإن اكتشاف الكوبالت يرجع إليه.
اقرأ أيضا: ما هي اسماء العناصر الكيميائية الجديدة؟
تطبيقات الكوبالت
في صناعات الطلاء والسيراميك لا يزالون يستهلكون الكوبالت على نطاق واسع. تستخدمه صناعات السيراميك بشكل أساسي لإنتاج الصباغ الأبيض ، لكن صناعة الطلاء لا تزال تستخدمه لصنع الصباغ الأزرق التقليدي.
بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم الكوبالت على نطاق واسع في إنتاج سبائك الصلب المغناطيسية، مثل النيكو (اختصار لتكوينه الرئيسي ، الألومنيوموالنيكل والكوبالت بالإضافة إلى الحديد) وكذلك في الصناعات الكيماوية مثل محفز التفاعلات العضوية. كما أنه مهم في الطب ، كما هو يستخدم في علاج السرطان في العلاج الإشعاعي، حيث أن نظير الكوبالت 60 يصدر إشعاعات مؤينة (γ أشعة) قادرة على تدمير بعض الخلايا ويعيق نموه.
تم استخدام هذا المعدن أيضًا في إنتاج بطاريات للأجهزة القابلة لإعادة الشحنلأنه يزيد من وقت الشحن ويجعل المنتج أكثر أمانًا وثباتًا ، عن طريق تقليل التورم وخطر الانفجار. ومن المتوقع أيضًا أن يحل الكوبالت محل البلاتين لإنتاج هيدروجين الوقود من الماء ، مما يجعل العملية أرخص.
الكوبالت موجود في تكوين فيتامين ب 12 في شكل الأيونات شارك3+ويمكن الحصول عليها من خلال الحميات الغذائية. على الرغم من عدم وجود توصيات رسمية بشأن تناول الكوبالت ، إلا أن هناك توصيات بشأن تناول الكوبالت. فيتامين، لأنه يشارك في العمليات البيوكيميائية الهامة ، مثل تخليق أحماض أمينية و احماض نووية، بالإضافة إلى تكوين كريات الدم الحمراء.
فيتامين ب 12 مهم أيضًا لعلاج بعض الحالات فقر دم. نظرًا لأنه يوجد بشكل طبيعي فقط في اللحوم والمنتجات الحيوانية ، يجب على النباتيين أو النباتيين القلق بشأن مكملاتها.
الحصول على الكوبالت
يعتمد الحصول على الكوبالت من مصادره المعدنية على المعادن ومحتوى هذا المعدن في الخام.
متي الكوبالت موجود في خامات اللاتريت، والتي يتم تشكيلها من خلال عملية التجوية مادة كيميائية لاحقة، الميتالورجية الحرارية (التي تستخدم درجات حرارة عالية) وطرق المعالجة المعدنية المائية. في الحالة الأخيرة ، يكون الخام مذاب في محاليل الأمونيا أو حامض الكبريتيك ثم تترسب على شكل كربونات. مثل كربوناتالآن مع محتوى أعلى من الكوبالت ، يتم إعادة إذابته بحيث يتم الحصول على الكوبالت المعدني بالطرق الكهروكيميائية.
عندما نتحدث عن خامات الكوبالت الكبريتيد، وهذا هو ، التي تحتوي على كبريت في الدستور ، تتضمن العملية المعدنية المستخدمة لاستعادة الكوبالت أيضًا إذابة الخام في المحاليل الحمضية (في حامض الهيدروكلوريك أو حمض الكبريتيك) وأساسي (الأمونيا).
ومن العمليات المعروفة صناعياً لمعالجة هذه الخامات عملية شيريت جوردون ، حيث يتم فيها استخدام خامات كبريتيد النيكل والكوبالت يتم إذابته في محلول الأمونيا عند درجة حرارة وضغط مرتفعين ، مع الاسترداد اللاحق للكوبالت عن طريق تقليل الغاز هيدروجين.
نرى أيضا: البورون - شبه معدني قليل التفاعل والضوء
احتياطات مع الكوبالت
عندما نتعرض لمستويات حادة من الكوبالت في الهواء، إما عن طريق مسحوق المعدن النقي ، أو عن طريق غبار الملح وأكاسيد الكوبالت ، يمكننا الحصول على تطور مشاكل الجهاز التنفسي، مثل قلة التهوية ، بالإضافة إلى الاحتقان والوذمة والنزيف في الرئة. من الممكن أيضًا ملاحظة التهاب البلعوم الأنفي ، بالإضافة إلى تأثيرات الحساسية مثل التهاب الأنف التحسسي والتهاب الجلد التأتبي (في هذه الحالة ، عندما يكون التعرض من خلال الجلد).
بالفعل قد يسبب تناول الكوبالت تأثيرات معدية معويةمثل الغثيان والقيء والاسهال وتلف الكبد والتهاب الجلد التحسسي.
تصنف الوكالة الدولية لأبحاث السرطان الكوبالت ومركباته على أنها مواد مسرطنة محتملة للإنسان (المجموعة 2 ب) ، بعد كل شيء ، أظهرت الدراسات التي أجريت على الحيوانات أن أسباب الكوبالت سرطان عند وضعه مباشرة على العضلات والجلد.
بالعودة إلى الحاجة إلى تناول فيتامين ب 12 ، فإن غياب أو نقص هذا الفيتامين في أجسامنا يمكن للكائنات الحية أن تسبب فقر الدم الخبيث الذي يسبب الضعف والإسهال والتعب واليرقان وغيرها. أعراض.
تمارين تحل على الكوبالت
السؤال رقم 1 - (UFSM) كوبالت -60 ، 27شارك60، المستخدم في العلاج الإشعاعي ، في علاج السرطان ، يتفاعل عن طريق انبعاث جزيء ، وبالتالي يتحول إلى:
ال) 27شارك61
ب) 27شارك59
ج) 28ني60
د) 28ني64
و) 25مينيسوتا56
القرار
البديل ج
انبعاث جسيم يعني ببساطة أنه سيتم إطلاقه بواسطة العنصر في عملية إشعاعية. الجسيم β هو إلكترون ينشأ من اضمحلال النيوترون من النواة ، وبالتالي فهو ذو كتلة ضئيلة (أي 0) وشحنة -1. المعادلة لتمثيل العملية هي:
27شارك60 → -1β0 + ضXال
حيث Z هو الرقم الذري للعنصر المكون حديثًا ، و A هو الرقم الكتلي للعنصر المكون حديثًا في هذه العملية.
كما هو الحال في العملية الإشعاعية ، يجب أن نحافظ على الشحنة والكتلة معًا ، لحل هذه المشكلة ، نجعل النظام:
60 = 0 + أ
27 = -1 + ض
وهكذا ، أ = 60 و ع = 28. مع ذلك ، نستنتج أننا نتعامل مع 28ني60، الحرف ج.
السؤال 2 - (Enem) لضمان تخزين المنتجات الإلكترونية بشكل صحيح قبل البيع ، تستخدم بعض الشركات بطاقات مؤشر الرطوبة على عبوات هذه المنتجات. تحتوي بعض هذه البطاقات على ملح الكوبالت الذي يتغير لونه بوجود الماء ، حسب المعادلة الكيميائية:
CoCl2 (ق) + 6 ح2O (ز) ⇋ CoCl26 ح2O (ق) ΔH <0
(الأزرق والزهري)
كيف ستشرع في إعادة استخدام ، في فترة زمنية قصيرة ، بطاقة كانت ملونة بالفعل باللون الوردي؟
أ) تبرد في الفريزر.
ب) رش مع رذاذ الماء.
ج) لفها بورق الألمنيوم.
د) سخان مع مجفف شعر.
ه) لف في منديل ورقي.
القرار
البديل د
لكونه التوازن الكيميائي، يجب أن نفهم أن هناك تفاعلًا في الاتجاه الأمامي ، حيث يكون ملح الكوبالت الأزرق هو الناتج ، وفي الاتجاه العكسي ، حيث يتشكل ملح الكوبالت الوردي مرة أخرى.
عندما يظهر تدوين CoCl26 ح2O بالنسبة للملح ، فهذا يعني أنه يحتوي على 6 مولات من جزيئات الماء لكل جزيء ملح في تركيبته ، أي أنه رطب (في هذه الحالة ، سداسي هيدرات). إذا كان الهدف هو إعادة استخدام بطاقة ملونة باللون الوردي ، فيجب أن نفهم أنه يجب تغيير لونها إلى اللون الأزرق عندما لا تكون رطبة ولكنها لا مائية (بدون ماء).
لاستعادة اللون الأزرق ، يجب أن يتحول التوازن الكيميائي إلى اليسار ، نحو استهلاك CoCl26 ح2تشكيل وتشكيل CoCl2.
كرد فعل في الاتجاه الأمامي ، تكوين CoCl26 ح2O ، طارد للحرارة (انظر إلى التغير السلبي في المحتوى الحراري بجانب التفاعل) ، يكون التفاعل في الاتجاه العكسي ماصًا للحرارة. تُفضل التفاعلات الماصّة للحرارة على التفاعلات الطاردة للحرارة عند زيادة درجة الحرارة ، لأنه في هذه الحالات ، تأتي الزيادة في درجة الحرارة مع زيادة في كمية الحرارة متوفرة.
كيف وبواسطة صبداية Le Chatelier، يسعى التفاعل الكيميائي دائمًا إلى تقليل تأثير إجراء خارجي لاستعادة التوازن ، ويجب أن يمتص التفاعل زيادة في كمية الحرارة المتاحة. المعنى الوحيد الذي يمكنه امتصاص الحرارة المتاحة هو ماص للحرارة (لأن الماص للحرارة يعني امتصاص الحرارة).
لذا ، لكي ينتقل الميزان إلى الجانب الأيسر (رد فعل عكسي) ، يجب استخدام مجفف شعر ، مما يزيد من درجة الحرارة ، الحرف د.
التبريد في الفريزر له تأثير معاكس لمجفف الشعر ، كما أن الرش برذاذ الماء يحول التوازن إلى الجانب غير المرغوب فيه ، لأنه يزيد من تركيز الماء في المنتصف.
لا يُحدث التغليف بورق أو ورق الألمنيوم أي نوع من التغييرات الضرورية في هذا الصدد.
بقلم ستيفانو أروجو نوفايس
مدرس كيمياء