Кобальт (Co)

[cobalt] — элемент первой триады VIII группы Периодической системы; атомный номер 27, атомная масса 59,9332; тяжелый серебристо-белый металл с розоватым или синеватым отливом. Природный Со содержит два стабильных изотопа: ⁵⁹Со (99,83 %) и ⁵⁷Со (0,17 %); из полученных искусственных радиоактивных изотопов важнейший — ⁶⁰Со.
Металлический Со впервые был получен в 1735 г. шведским химиком Г. Брандтом. Содержание Со в земной коре 4 • 10^-3 %. Известно > 30 минералов, важнейшие из них — каролит (CuCo₂S₄), линнеит (СоСO₃), скуттерудит (CoAs₃). Кобальтовые концентраты содержат 0,13-2 % Со, лишь мышьяковый концентрат — до 17,5 % Со. Минералы Со редки и не образуют значительных рудных скоплений. В большинстве случаев Со является спутником (примесью) в Cu-Ni рудах.
Со имеет две модификации: α-Со (< 427 °С) с ГПУ решеткой (а = 250,5 пм и с = 409,8 пм) и β-Со (> 427 °С) с ГЦК решеткой (а = 354,4 пм); γ = 8,8 г/см³, t_пл = 1494 °С,t_кип = 2960 °С, X = 4,878-10^-2 Вт/(моль•К); ρ_{20 °С} = 5,68 • мкОм•см (). Со ферромагнитен (точка Кюри 1121 °С). Механические свойства Со зависят от способа получения и термической обработки; σ_в = 500 МПа для кованого и отоженного Со, 242-260 МПа для литого и ~ 700 МПа для проволоки. Компактный Со при < 300 °С устойчив к действию воды и воздуха; при > 300 °С образует оксиды СоО, Со₃О₄, Со₂O₃; при красном калении разлагает водяной пар:
Со + H₂О = СоО + H₂.
Мелкораздробленный Со пирофорен на воздухе при комнатной температуре. Со уже при 20 °С с Сl₂, Br₂ и I₂ образует галогениды; при нагревании с S, Se, P, As, Sb — сульфиды, селениды, фосфиды, арсениды и антимониды, с В — бориды; не взаимодействуют с водой, растворами щелочей, карбоновой и плавиковой кислотами, растворяется разбавленными кислотами, пассивируется концентрированным HNO₃; поглощает H₂ и N₂ без образования соединений; дает непрерывные ряды твердых растворов с Fe, Ir, Ni, Pd, Pt, обширные области твердых растворов с Au, Cr, Os, Re, Ru, интерметаллического соединения с Si, Sm, Pr, Nd и не взаимодействует с Ag, Hg, In, Pb, Tl.
Гланвым источником промышленного получения металлического Со служат медно-никелевые руды, содержащие Со как примесь. Переработка этих руд весьма сложна и включает пиро- и гидрометаллургические способы в зависимости от состава руды. В конечном итоге получают раствор хлоридов Со и Ni, содержащий примеси Cu²⁺, Pb²⁺, Bi³⁺. Обработкой H₂S осаждают сульфиды Cu, Pb, Bi, после чего пропусканием хлора переводят Fe₂₊ в Fe³⁺ и добавлением СаСO₃ осаждают Fe(OH)₃ и CaHAsO₄. От никеля Со отделяют по реакции:
2СоСl₂ + NaClO + 4NaOH + H₂O = 2Со(ОН)₃↓ + 5NaCl.
Почти весь Ni остается в растворе. Черный осадок Со(ОН)₃ прокаливают для удаления влаги; полученный оксид Со₃О₄ восстанавливают водородом или углеродом. Металлический Со, содержащий до 2-3 % примесей (Ni,Fe,Cu и др.) может быть очищен электролизом.
Со применяют главным образом для получения жаропрочных, коррозионностойких, магнитных и других специальных сплавов и сталей. Порошкообразный Со, а также Со₃О₄ служат катализаторами. Фторид CoF₃ применяют как сильный фторирующий агент, тернарову синь и особенно силикат Со и калия — как краски в керамической и стекольной промышленности.