Отношение данного металла к атмосфере сухого воздуха при комнатной температуре и при нагревании, к влажной атмосфере в условиях аэрации и без нее; взаимодействие с другими элементарными окислителями

Кобальт реагирует с кислородом при температуре около 573 К, образуя в основном оксиды двухвалентных элементов, имеющие переменный состав в зависимости от условий получения:

 

2Со + О₂ = 2СоО;

 

Кобальт характеризуется высокой стойкостью в атмосфере, даже при повышенных температурах. В условиях промышленной атмосферы (воздух с примесями сернистых соединений) металл отличается повышенной стойкостью к коррозии. С парами воды, содержащимися в воздухе, водой, растворами щелочей и карбоновых кислот кобальт не взаимодействует.

Известны окислы и гидроокиси двух-, трех- и четырехвалентного кобальта. Закись кобальта СоО образуется при окислении металлического кобальта парами воды при температуре красного каления, а также при нагревании карбонатов, сульфатов.

 

Со²⁺ +Н₂О ^{t красного каления} Со + Н₂

 

Закись кобальта имеет серо-зеленый цвет с различными оттенками в зависимости от способа получения. Закись кобальта легко растворяется в соляной, серной, азотной и других сильных кислотах, труднее – в уксусной, фтористоводородной кислотах с образованием соответствующих солей двухвалентного кобальта розового цвета:

 

 

СоО + 2НСl Õ CoCl₂ + H₂O

 

Гидроокись двухвалентного кобальта образуется при добавлении едкого натра или гидроокиси аммония к растворам солей двухвалентного кобальта:

 

2NaOH + CoS Õ Co(OH)₂ + Na₂S

 

При обычной температуре, особенно без доступа воздуха, и при осаждении небольшим избытком раствора гидроокиси натрия сначала образуется синий осадок. Синий осадок постепенно становится фиолетовым и, наконец, розовым. Гидроокись кобальта окисляется кислородом воздуха, превращаясь в Со(ОН)₃ с изменением цвета из розового в бурый. Окисление ускоряется добавлением хлора, брома или перекиси водорода. При незначительном нагревании происходит превращение Co(OH)₂ в НСоО₂, а затем в Со₃О₄; при более высокой температуре Со₃О₄ превращается в СоО.

Закись-окись кобальта Со₃О₄ образуется при нагревании закиси кобальта СоО (400-900°С) и при сгорании пирофорного кобальта на воздухе. Она получается также при нагревании гидроокиси кобальта:

 

Со(ОН)₃ ^120-190°С НСоО₂ ^240-300°С Со₃О₄

Со₃О₄ ^770-920°С 3СоО + ½ О₂

Закись-окись Со₃О₄ медленно растворяется в кислотах с образованием солей двухвалентного кобальта и выделением свободного кислорода. Растворение в соляной кислоте сопровождается выделением хлора

Окись Со₂О₃ и гидроокись трехвалентного кобальта Со(ОН)_3:

 

Со₂О₃ +H₂S CoS + O₂ + H₂O

Co(OH)₃ + H₂S CoS + O₂ + H₂O

 

Простые ионы трехвалентного кобальта в водных растворах неустойчивы, они легко восстанавливаются до ионов двухвалентного кобальта.

Окись четырехвалентного кобальта СоО₂.

Этот окисел частично образуется при получении Со₂О₃. Он неустойчив, легко разлагается с выделением кислорода.

 

Взаимодействие кобальта с неокислительными и окислительными кислотами (как на «холоду», так и при нагревании), с растворами и расплавами щелочей

 

По отношению к кислотам кобальт устойчивее железа, медленно реагирует с неокисляющими кислотами с образованием солей кобальта (II) и водорода. С разбавленной азотной кислотой образует нитраты кобальта (II) и продукт восстановления азотной кислоты, состав которого зависит от концентрации кислоты: 3Со + 8HNO3 = 3Со(NO3)2 + 2NO + 4H2O. При обычных условиях концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют кобальт, хотя в меньшей степени, чем железо. При нагревании возможно взаимодействие с образованием солей железа двухвалентных металлов: Co + 2H2SO4 = CoSO4 + SO2 + 2H2O, Для кобальта взаимодействие с расплавами щелочей не характерно.

Применение в технике

3.1 Объем мирового производства данного металла, главные страны- поставщики, стоимость Самый крупный поставщик кобальта — Демократическая Республика Конго. Также есть богатые месторождения в Канаде, США, Франции, Замбии, Казахстане, России. На 20 января 2013 г. стоимость кобальта на мировом рынке, по данным Infogeo.ru, составляет около 26 долл./кг. 3.2 Нахождение в природе, распространенность. Природные соединения металла. Основные промышленные способы получения Содержание кобальта в земной коре составляет около 0,003%. Однако, большая часть кобальта сосредоточена в центральном ядре Земли, где преобладают элементы группы железа. В литосфере кобальта содержится в среднем около 0,003 вес.%, кобальт находится в железных (около 0,6%) и каменных (0,08) метеоритах. Ничтожные количества кобальта имеются в морской воде (10^-7%) и в воде минеральных источников. Кобальт входит в состав более 30 минералов. К ним относятся каролит CuCo2SO4, линнеит Co3S4, кобальтин CoAsS, сферокобальтит CoCO3, смальтит СоAs2 и другие. Как правило, кобальту в природе сопутствуют его соседи по 4-му периоду — никель, железо, медь и марганец. 8

Кобальт — относительно редкий металл, и богатые им месторождения в настоящее время практически исчерпаны. Поэтому кобальтсодержащее сырье (часто это никелевые руды, содержащие кобальт как примесь) сначала обогащают, получают из него концентрат. Далее для извлечения кобальта концентрат или обрабатывают растворами серной кислоты или аммиака, или методами пирометаллургии перерабатывают в сульфидный или металлический сплав. Этот сплав затем выщелачивают серной кислотой. Иногда для извлечения кобальта проводят сернокислотное «кучное» выщелачивание исходной руды (измельченную руду размещают в высоких кучах на специальных бетонных площадках и сверху поливают эти кучи выщелачивающим раствором).

Для очистки кобальта от сопутствующих примесей все более широко применяют экстракцию. Наиболее сложная задача при очистке кобальта от примесей — это отделение кобальта от наиболее близкого к нему по химическим свойствам никеля. Раствор, содержащий катионы двух этих металлов, часто обрабатывают сильными окислителями — хлором или гипохлоритом натрия NaOCl:

 

2СоСl₂ + NaClO + 4NaOH + H₂O Õ 2Co(OH)₃↓ + 5NaCl

 

чёрный осадок Co(OH)₃ прокаливают для удаления воды, а полученный оксид Со₃О₄ восстанавливают водородом или углеродом. Металлический кобальт, содержащий до 2-3% примесей (никель, железо, медь), может быть очищен электролизом.

 

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: