Cтраница 3
Соли кобальта с ионами SCN - - образуют комплексный ион [ Co (SCN) 4l2 - синего цвета, устойчивый в ацетоне.
Соли кобальта реакции не мешают, но в случае высокого со - [ ержания их появляется бурое окрашивание раствора. Однако йствием KCN присутствие кобальта может быть замаски-ювано. В этом случае рекомендуют поступать следующим обра-ом.
Соль кобальта наносят на поверхность силикагеля или окиси алюминия путем погружения на 10 - 15 мин. Полученный реагент высушивают и помещают в трубку.
Очистить соли кобальта от солей никеля перекристаллизацией нельзя, так как эти соли изоморфны и обладают хорошей растворимостью. Для полной очистки солей кобальта от никеля их переводят в нерастворимый хлорпентамминкобальтхлорид, прокаливают при 500 - 600 С на воздухе для получения оксида кобальта и затем из него получают нитрат растворением в азотной кислоте.
Очистить соли кобальта от солей никеля перекристаллизацией нельзя, так как эти соли изоморфны и обладают хорошей растворимостью.
Если соль кобальта (II), даже в сильно кислом растворе, окислить электролитически или другим способом и оставить стоять, то она будет медленно разлагаться и снова будет / образовываться соль кобальта (II) с выделением кислорода. Трудность заключается лишь в настолько быстром установлении потенциала, чтобы измерению не мешало медленное выделение кислорода.
Ранее соли кобальта использовались эмпирически как неспецифический стимулятор эритропоэза у человека в дозах 20 - 30 мг / сутки. Введение этого МЭ в указанных дозах вызывает полицитемию и ряд токсических явлений, в связи с чем его широкое применение для лечения анемий было прекращено. Особое внимание к токсическому действию кобальта было привлечено после установления того факта, что Добавление хлорида кобальта к пиву в количестве 1 2 - 1 5 мг / л, практиковавшееся в Квебеке (Канада), США и Бельгии, для улучшения ценообразования, приводило к кобальтовой кардиопатии с тяжелой сердечной недостаточностью и смертельным исходом, а также поли-цитемии, гиперплазии щитовидной железы и истощению коллоида. Явления гипотиреоза наступают в результате ингибиро-вания кобальтом тироидпероксидазы, осуществляющей йодирование тирозиновых остатков тиреоглобулина. На щитовидную железу оказывает заметное влияние не только избыток, но и дефицит этого МЭ. Установлено, что в физиологических концентрациях кобальт необходим для синтеза тиреоидных гормонов у крыс. У животных, испытывающих дефицит кобальта, дача этого МЭ приводит к уменьшению размеров фолликулов щитовидной железы и увеличению высоты выстилающего их эпителия.
Очистить соли кобальта от солей никеля перекристаллизацией нельзя, так как эти соли изоморфны и обладают хорошей растворимостью. Для полной очистки солей кобальта от никеля их переводят в нерастворимый хлорпентамминкобальтхлорид, прокаливают при 500 - - 600 С на воздухе для получения оксида кобальта и затем из него получают нитрат растворением в азотной кислоте.
Очистить соли кобальта от солей никеля перекристаллизацией нельзя, так как эти соли изоморфны и обладают хорошей растворимостью. Для полной очистки солей кобальта от никеля их переводят в нерастворимый хлоропентаммшшобальтихлорпд (см. стр. С на воздухе для получения окпсп кобальта и затем из нее получают нитрат растворением в азотной кислоте.
Если соль кобальта (II), даже в сильно кислом растворе, окислить электролитически или другим способом и оставить стоять, то она будет медленно разлагаться и снова будет образовываться соль кобальта (II) с выделением кислорода. Трудность заключается лишь в настолько быстром установлении потенциала, чтобы измерению не мешало медленное выделение кислорода.
Обычно встречающиеся соли кобальта являются солями двухвалентного кобальта, нелегко окисляющимися до простых солей трехвалентного кобальта. Однако в координационных комплексах кобальт встречается преимущественно в трехвалентном состоянии. Ион [ Со (CN) 0 ] 4 - легко окисляется до [ Со (CN) 6 ] 3 -; многие комплексы трехвалентного кобальта обладают замечательной устойчивостью. По числу и устойчивости аммиакатов кобальт уступает только хрому. Рассмотрим кратко аммиакаты кобальта. Свободная кислота H3Co (CN) 6 не реагирует с крепкой азотной кислотой.
В разбавленных соляной и серной кислотах кобальт медленно растворяется с выделением водорода и образованием хлорида СоСl2 или сульфата СоSO4. Разбавленная азотная кислота растворяет кобальт с выделением оксидов азота и образованием нитрата Со(NO3)2. Концентрированная азотная кислота пассивирует кобальт. Все соли кобальта хорошо растворимы в воде. Едкие щелочи осаждают из водных растворов солей синий гидроксид Со(ОН)2 .
При взаимодействии с газообразным аммиаком при 350-450 ˚С кобальт образует нитриды Со3N и Co2N2 , которые, не являются устойчивыми.
Кобальт реагирует с водой при нагревании и в интервале 422-921˚С вытесняет водород, образуя СоО.
2.5. Химические свойства соединений кобальта
Известны окислы и гидроокиси двух-, трех- и четырехвалентного кобальта.
Окислы и гидроокиси двухвалентного 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.
Соли кобальта .
Сульфид кобальта СоS – черного цвета, выделяется пропусканием сероводорода в нейтральные воды раствора солей кобальта, содержащие ацетат натрия или добавлением раствора сульфида аммония и слабощелочным водным раствором солей кобальта.
Образования, которые можно получить при действии сульфида аммония (или сероводорода) на водные растворы солей кобальта, при прямом соединении элементов при высоких температурах можно также получить сульфид кобальта Со5S4 и др. в природе встречается минерал линнеит Со3S4, который можно получить искусственно.
Сульфат кобальта СоSO4 и СоSO4 ∙ 7 H2O. Безводный сульфат кобальта используется как весовая форма при определении кобальта.
Тиосульфат кобальта СоS2О3 мало диссоциирует.
Пирофосфаты, арсенаты, карбонаты.
В водных растворах установлено потенциометрическим и спектрофотометрическим методами существование комплексного аниона СоР2О7 2-. Кондуктометрический метод указывает также на образование более сложного комплекса Со(Р2О7)2 6-. Кроме того изучены полифосфатные соединения кобальта.
Галогениды.
СоСl2, СоF2, СоJ2 хорошо растворимы в этиловом спирте, диэтиловом эфире, ацетоне и других органических растворителях, с образованием окрашенных в синий цвет растворов. Бромид кобальта СоВr2 мало растворим в этиловом и метиловом спиртах и в диэтиловом эфире.
Хлориды кобальта при растворении в воде образуют растворы розового цвета; однако при введении раствора соляной кислоты или различных органических растворителей розовая окраска переходит синюю или голубую.
Часть 3
Заключение.
Биологическая роль кобальта для сельского хозяйства.
Кобальт всегда содержится в организмах животных и растений, участвует в обмене веществ. Кобальт относится к числу микроэлементов, то есть постоянно присутствует в тканях растений и животных. Некоторые наземные растения и морские водоросли способны накапливать кобальт. Входя в молекулу витамина В12(кобаламина), кобальт участвует в важнейших процессах животного организма - кроветворении, функциях нервной системы и печени, ферментативных реакциях.
Кобальт участвует в ферментативных процессах фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями.
Соединения кобальта обязательно входят в состав микроудобрений. Однако избыток кобальта для человека вреден. ПДК пыли кобальта в воздухе 0,5 мг/м3, в питьевой воде допустимое содержание солей кобальта 0,01 мг/л. Токсическая доза - 500 мг. Особенно токсичны пары октакарбонила кобальта Со2(СО)8.
Недостаток его в почве и кормах вызывает у животных тяжелое заболевание «сухотку» или «лизуху».
Большое практическое значение имеет искусственно получаемый радионуклид кобальта 60Со (период полураспада Т1/2 5,27 года). Испускаемое этим радионуклидом гамма-излучение обладает достаточно мощной проникающей способностью, и «кобальтовые пушки» - устройства, снабженные 60Со, широко используют при дефектоскопии, например, сварных швов газопроводов, в медицине для лечения онкологических заболеваний и для других целей. Используется 60Со и в качестве радионуклидной метки.
4 часть
Литература.
1. Свойства элементов в двух книгах. Под общей редакцией М.Е.Дрица. книга 2. Москва изд. Дом «Руда и металлы» 2003г.
По химической активности кобальт уступает железу. Он легко растворяется в кислотах - окислителях и медленно в обычных кислотах:
Co + 2HCl = CoCl 2 + H 2 ╜
В простых соединениях у кобальта наиболее устойчива степень окисления +2, в комплесных √ +3. Водные растворы солей кобальта (II) обычно окрашены в розовый цвет.
Гидроксид кобальта (II)
Образуется при действии щелочей на соли кобальта (II):
CoSO 4 + 2KOH = K 2 SO 4 + Co(OH) 2 ¯
На воздухе розовый осадок Co(OH) 2 постепенно буреет, превращаясь в гидроксид кобальта (III):
4Co(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O ╝ 4Co(OH) 3
Сo(OH) 2 - слабое основание, растворимое в сильных кислотах:
Co(OH) 2 + 2HCl ╝ CoCl 2 + 2H 2 O
При прокаливании Co(OH) 2 образует оксид кобальта (II) CoO:
Co(OH) 2 ═ t ═ CoO + H 2 O
Cоединения кобальта склонны к комплексообразованию (координационное число=6):
Co(OH) 2 + 6NH 3 = (OH) 2
Никель и его соединения
Никель легко растворяется в разбавленной азотной кислоте и медленно в соляной и серной кислотах
Ni + 2HCl = NiCl 2 + H 2
Ион Ni 2+ в водных растворах имеет зелёную окраску. Для никеля наиболее характерна степень окисления +2. Оксид и гидроксид никеля проявляют основной характер.
NiO + H 2 SO 4 ═ t ═ NiSO 4 + H 2 O
NiCl 2 + 2NaOH═ t ═ Ni(OH) 2 ¯(зелёный) + 2NaCl
Ni(OH) 2 + H 2 SO 4 = NiSO 4 + 2H 2 O
Соединения двухвалентного никеля могут давать комплексы с аммиаком:
Ni(OH) 2 + 6NH 2 = . С фтором и другими галогенами Ru и Os легко реагируют при нагревании, образуя соединения типа RuF3, RuF4, RuF5, RuF6. Осмий дает подобные же соединения, кроме OsF3. Весьма интересны комплексные соединения Ru с ксеноном Xe (канадский химик Н. Бартлетт, 1962), а также с молекулярным азотом - [(NO)(NH3)4 N2Ru(NH3)4NO]Cl (советский химик Н. М. Синицын, 1962) и Cl2 (канадский химик А. Аллен, 1965).
На компактные Rh и Ir царская водка не действует. При прокаливании в О2 образуются оксиды Rh2O3 и Ir2О3, разлагающиеся при высоких температурах.
Pd легко растворяется при нагревании в HNO3 и концентрированной H2SO4 с образованием нитрата Pd(NO3)2 и сульфата PdSO4. На Pt эти кислоты не действуют. Царская водка растворяет Pd и Pt, причем образуются комплексные кислоты - тетрахлоропалладиевая кислота H2 и гексахлороплатиновая - коричнево-красные кристаллы состава H2·6H2O. Из ее солей наибольшее значение для технологии Платиновых металлов имеет хлороплатинат аммония (NH4)2 - светло-желтые кристаллы, малорастворимые в воде и почти не растворимые в концентрированных растворах NH4Cl. При прокаливании они разлагаются по реакции:
(NH4)2 = Pt + Cl2 + 2NH4Cl
При этом Pt получается в мелкораздробленном виде (т. н. платиновая губка, или губчатая платина).
Билет 24
Лантано́иды (лантани́ды ) - семейство из 14 химических элементов III группы 6-го периода периодической таблицы. Семейство состоит из церия, празеодима, неодима, прометия, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия и лютеция. Лантан часто рассматривается вместе с этими элементами для удобства сравнения, хотя к лантаноидам он не относится.
Химические свойства
Лантаноиды химически активны, они образуют прочные оксиды, галогениды, сульфиды, реагируют с водородом, углеродом, азотом, фосфором. Разлагают воду, растворяются в соляной, серной и азотной кислотах. В плавиковой и фосфорной кислотах лантаноиды устойчивы, так как покрываются защитными пленками малорастворимых солей - фторидов и фосфатов.
С рядом органических соединений лантаноиды образуют комплексные соединения. Важное значение для разделения лантаноидов имеют комплексы с лимонной и этилендиаминтетрауксусной кислотой.
Билет 25
Актино́иды (актини́ды) - семейство, состоящее из 14 радиоактивных химических элементов III группы 7-го периода периодической системы с атомными номерами 90-103.
Данная группа состоит из тория, протактиния, урана, нептуния, плутония, америция, кюрия, берклия, калифорния, эйнштейния, фермия, менделевия, нобелия и лоуренсия. Актиний часто для удобства сравнения рассматривается вместе с этими элементами, однако к актиноидам он не относится
Поскольку наиболее долгоживущими элементами являются первые 5f-элементы (Th–Am), их химические свойства изучены лучше, а многообразие проявляемых степеней окисления в значительной мере отличает их от типичных 4f-элементов и тяжелых 5f-элементов.
С водородом актиноиды образуют гидриды переменного состава (ThH 2, Th 4H 15; PaH 2–2,7; AmH 2–2,7), но для урана можно получить и стехиометрический гидрид UH 3. В общем случае гидриды этих элементов термически менее устойчивы, чем гидриды 4f-элементов. С кислородом актиноиды образуют оксиды, соответствующие их наиболее устойчивым степеням окисления (ThO 2, PaO 2, Pa 2O 5, NpO 2 и др.). К исключительно сложным следует отнести систему уран–кислород. Характерными для урана являются оксиды UO 2 – UO 2,25; U 3O 8 и UO 3, из них наиболее устойчив U 3O 8 (UO 2∙2UO 3) – урановая смолка.
Отличительной особенностью кислородсодержащих соединений актиноидов в высших степенях окисления V, VI является наличие катионных группировок и или , , . Эти группировки называются иловыми оксоионами. Например, – уранил, – протактинил. Оксоионы устойчивы и сохраняются без изменения в разнообразных химических реакциях:
Особая устойчивость оксоионов объясняется тем, что связь между атомами актиноида и кислорода формально можно рассматривать как тройную:
Для ионов прочность связи увеличивается в ряду Am < Pu < Np.
С галогенами актиноиды образуют многообразные галогениды ЭГ n, где n = 3, 4, 5, 6. Фториды элементов в высших степенях окисления летучи, что позволило разделить изотопы урана 235U и 238U. Взаимодействие актиноидов с B, Si, C, N, P, S и Se приводит к образованию соединений нестехиометрического состава вследствие возможного присутствия элемента в разных степенях окисления.
Уменьшение радиусов элементов в ряду Th–Lr приводит к ослаблению основных свойств соединений.
Соединения актиноидов склонны к диспропорционированию. Например:
Свойства тяжелых 5f-элементов (Bk, Cf, Es, Md, No, Fm, Lr) изучены мало, поскольку они получены в виде короткоживущих радиоактивных изотопов в очень малых количествах. Однако есть основания полагать, что они подобны лантаноидам.
Актиноиды и их соединения используются в атомной энергетике. Торий используется как легирующая добавка в жаропрочных сталях, катализаторах при синтезе многих соединений, вакуумной электронике. Соли урана применяются как красители для стекла и глазурей, аналитические и фотографические препараты.
Обычный человек, не связанный с химией и медициной, как правило, смутно представляет значение кобальта для своей жизнедеятельности и здоровья. Еще одна причина, по которой мы затрудняемся объяснить, что такое кобальт, - это его скудное распространение в природе. Всего 0,004% - таково содержание его в земной коре. Однако металл и его соединения активно применяют в металлургии, сельском хозяйстве и медицине. В нашей статье мы расширим представления о роли кобальта в промышленности, а также остановимся на его функциях в организме человека.
Место элемента в периодической системе
Какое же место в периодической системе занимает кобальт? Свойства химических элементов, в том числе и рассматриваемого нами металла, зависят от их положения в таблице Д. И. Менделеева. Он расположен в VIII б группе (в короткой форме таблицы - в триаде железа VIII группы). Как у железа и никеля, в его атоме на последнем энергетическом уровне находятся два электрона, что свидетельствует о принадлежности металла к d-элементам и обуславливает его основные характеристики. Металл имеет две валентности - II и III. Для него также характерно явление аллотропии, модификации металла могут иметь кубическую или гексагональную структуру.
Что такое кобальт?
Каковы же физические свойства элемента? По внешнему виду обладающий высокой твердостью и магнитными свойствами. Серебристый блеск, тягучесть и термическая устойчивость - вот еще некоторые физические признаки элемента, присущие также и двум другим его соседям по периодической системе - никелю и железу. Ни кислород, ни вода не действуют на кобальт при обычной температуре. Его соединения, например, смальта, известны с давних времен, как вещества, применяемые для получения синего витражного стекла и окрашивания керамических изделий.
Кобальт - это типичный металл, похожий своими химическими свойствами на железо. Каковы же особенности его оксидов, оснований и солей?
Соединения двухвалентного и трехвалентного кобальта
Способность образовывать комплексные соли - главный отличительный признак атомов Со (III). малоустойчивы, координационное число кобальта в них всегда равно шести. Они имеют высокую окислительную способность. Средние соли, например, CoCL 3 или Co 2 (SO 4) 3 легко переходят в соли, в которых кобальт - это уже двухвалентный металл. Безводные его соединения имеют синюю окраску, а кристаллогидраты и растворы - розовую. В отличие от других оснований, гидроксид трехвалентного кобальта при взаимодействии с хлоридной кислотой образует не соль и воду, а выделяет из нее свободный хлор. Основание двухвалентного металла в виде синего осадка получают прямой реакцией соответствующей соли со щелочью. Приведем характеристику свойств кобальта, входящего в состав твердых растворов металлов друг в друге - сплавов.
Он придает материалу исключительные технические параметры устойчивости к высоким температурам, твердости, стойкости к истиранию и коррозии. Сплавы, содержащие кобальт, применяются в оборонной промышленности, ракетостроении и в химических технологиях замкнутого цикла. В производстве инструментальных сортов стали, материалов с магнитными свойствами, как легирующую добавку, также используют кобальт. Характеристика свойств таких сплавов железа сильно отличается от обычных сортов нержавеющей стали, содержащих только хром или никель.
Применение кобальта в технике
Около трети всего получаемого в мире металла идет на производство керметов - искусственных композиционных материалов. Твердой основой в них служит карбид вольфрама, а связующим и закрепляющим компонентом выступает кобальт. Он также является стратегическим сырьем для производства турбин двигателей в самолетостроении.
В чистом виде металл практически не используется, зато применение кобальта в смеси с другими элементами (железом, медью, вольфрамом и хромом) широко распространено в различных отраслях. Сплав стеллит, содержащий до 60% кобальта, отличается повышенной жаропрочностью и твердостью, он является незаменимым материалом для изготовления резцов и сверл в инструментальном производстве. Такие как вольфрам и молибден, усиливают его характеристики. Сплав виталиум, обладающий высоким сопротивлением к пластической деформации, также содержит кобальт. соединения такова: жаропрочное и кислотоустойчивое, применяется в изготовлении химического оборудования: колонн синтеза, ректификационных аппаратов. Велика роль сплавов в противодействии различным видам коррозии, например детали и механизмы, сделанные из стеллита, противостоят разрушению при колебательных и трущихся движениях механических поверхностей в двигателях внутреннего сгорания.
Способы получения кобальта
Различные отрасли экономики требуют применения материалов, содержащих кобальт. Это способствует увеличению добычи руд и минералов, а именно: кобальтового шпейса и блеска. В состав этих горных пород входит еще и мышьяк, это вынуждает применять повышенные меры безопасности в процессах выплавки металла. Основной метод получения кобальта - пирометаллургия, используется также способ обработки руды сульфатной кислотой. Наиболее перспективными считаются залежи силикатно-оксидных руд, пирита и пентландита в Китае, России (на Кольском полуострове, в республике Тува и Красноярском крае), а также в Канаде.
Применение металла в сельском хозяйстве и медицине
Определенные важные свойства, которыми обладает микроэлемент кобальт, способствуют его применению, например, в растениеводстве для повышения вегетативной массы растений. У люцерны, люпина, клевера и других ценных кормовых трав семейства Бобовые, он включается в ферментативные реакции азотофиксации, происходящие с помощью клубеньковых бактерий. Недостаток микроэлемента проявляется такими симптомами, как обесцвечивание листовых пластинок и потеря ними способности к фотосинтезу, замедлением ростовых процессов и нарушением всего цикла развития растения. Избыточное содержание кобальта возможно вследствие нарушения норм внесения микроудобрений. Так как его соединения хорошо растворимы в воде, они сразу же поступают в ксилему и по проводящим элементам (сосудисто-волокнистым пучкам) попадают в мезофилл листа, вызывая их обесцвечивание и увядание. Наиболее чувствительны к избытку микроэлемента злаковые культуры: овес, ячмень, рис.
Биохимия о роли соединений кобальта
Отрасль биологии, изучающая живую материю на молекулярном и клеточном уровне, установила важную функцию данного химического элемента. Он входит в состав небелковой части биологически активных веществ - ферментов и гормонов. Например, кобальт в организме человека находится молекулах тироксина, вырабатываемых щитовидной железой и контролирующих процессы метаболизма. Еще один жизненно важный гормон, регулирующий уровень глюкозы в плазме крови, - инсулин. Он выделяется β-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы и также содержит соединения кобальта. Недостаточное поступление элемента в клетки и органы человека наблюдается во время перехода от смешанного питания к вегетарианству, при глистных инвазиях и заболеваниях пищеварительной системы. Как видим, кобальт - это микроэлемент, серьезно влияющий на уровень гомеостаза в человеческом организме.
Значение химического элемента в обмене веществ
Кроветворение, осуществляемое красным костным мозгом, происходит при участии кобальтсодержащих веществ - активаторов соответствующих ферментов. Один из главных витаминов группы В - цианкоболамин (В 12), участвуя в образовании эритроцитов в кроветворных органах, предохраняет организм от анемии. Правильное и сбалансированное питание, содержащее печень, говядину, морепродукты, курагу, свеклу, обеспечит необходимый уровень кобальта в организме человека (около 40 мг в сутки) и убережет его от заболеваний иммунной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем.
Использование: для получения солей кобальта II применяемых в промышленности для производства красок и эмалей, катализаторов, аккумуляторов. Сущность изобретения: соли кобальта получают путем обработки технического оксида кобальта II, III или твердых отходов кобальтпотребляющих производств активированным углем при 400-600°С с последующим растворением продукта в соответствующей минеральной кислоте при молярном отношении Co(II):H + =1:(1,4-1,8), введением в полученный раствор гидроксида кобальта из расчета (1,0 1,2) моль Co(OH) 3 на 1 моль Fe в растворе и фильтрацией суспензии. Способ позволяет расширить сырьевую базу производства при использовании в качестве сырья технического оксида кобальта II, III и отходов кобальтпотребляющих производств, что позволит снизить себестоимость продукции. 1 з. п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области получения химических реактивов технологического назначения, а именно солей кобальта, применяемых в промышленности для производства красок и эмалей, катализаторов, аккумуляторов. Известны способы получения солей кобальта путем растворения металлического кобальта или его окисла в соответствующей минеральной кислоте: в Н 2 SO 4 или НCl в НNO 3 в присутствии восстановителя Недостатки указанных способов выделение агрессивных и взрывоопасных газов, дефицит и дороговизна сырья. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения солей кобальта, включающий обработку технического гидроксида Со(III) кристаллической щавелевой кислотой, в качестве восстановителя вводимой в пульпу Со(ОН) 3 до образования твердого продукта, с последующим его растворением в соответствующей минеральной кислоте. При этом обеспечивается очистка раствора получаемой соли от примесей цветных, щелочных и других металлов Недостатком способа является высокая себестоимость продукции вследствие, с одной стороны, невозможности получения соли кобальта реактивной квалификации с высокой степенью извлечения продукта при использовании в качестве исходного сырья кобальтсодержащих отходов промышленных производств (в том числе производства органических веществ), а с другой, дефицитности используемого восстановителя щавелевой кислоты. Предлагается способ получения солей кобальта (II), включающий обработку кобальтсодержащего сырья восстановителем с последующим растворением продукта в минеральной кислоте, где в качестве исходного сырья используют технический оксид кобальта (II, III) или твердые отходы кобальтпотребляющих производств. Восстановление ведут активированным углем при t (400-600) о С. Растворение продукта в минеральной кислоте осуществляют при мольном отношении Со II 1 (1,4-1,8) с последующим введением в полученный раствор гидроксида Со(III) и фильтрацией суспензии. Гидроксид кобальта (III) вводят из расчета (1,0-1,2) моль на 1 моль Fe в растворе. Использование активированного угля и предлагаемая температура обеспечивают восстановление трехвалентных соединений кобальта и разложение органических примесей. Создаваемое в процессе растворения продукта рН среды (3-4) способствует адсорбции примесей металлов на поверхности нерастворившегося оксида Со и не полностью выгоревшего в заявляемых условиях (t 400-600 о С) активированного угля, как на коллекторах и, таким образом, эффективной очистки раствора соли Со уже на стадии растворения исходного сырья. Введение гидроксида Со(III) обеспечивает дополнительную очистку раствора от Fe II , переводимого в осадок в виде гидроксида железа (III). Образовавшуюся суспензию фильтруют, твердый остаток направляют в голову процесса. Заявляемая совокупность признаков обеспечивает комплексную очистку продукта от примесей металлов, органических и др. нерастворимых примесей и получение солей Со (II) реактивной квалификации. По сравнению с прототипом предлагаемый способ позволит: исключить применение дефицитного восстановителя (щавелевой кислоты); значительно расширить сырьевую базу производства при использовании в качестве сырья технических оксидов Со (II, III) или различных твердых отходов кобальтпотребляющих производств, что позволит снизить себестоимость продукции; обеспечить возможность создания замкнутого цикла производства. П р и м е р 1. Готовят смесь 40 г кобальтового кека с содержанием 43 мас. Со 3+ и 1,8 г активированного угля. Смесь усредняют и нагревают до 550 о С. После охлаждения восстановленный оксид кобальта (II), взятый в виде суспензии, растворяют в 23 мл концентрированной серной кислоты ( 1,83 г/см 3) (Со 2+ H + 1 1,5) с последующим введением в реакционную смесь 0,13 г Со(ОН) 3 . Суспензию перемешивают и фильтруют. Нерастворимый остаток возвращают на растворение, а фильтрат упаривают, кристаллизуют и выделяют готовый продукт СоSO 4 7H 2 O, в котором определяют содержание примесей. Последующие примеры выполнялись аналогично, менялись исходное сырье (табл.1) и параметры проведения процесса. Данные опытов приведены в табл.2. Выход за оптимальные значения температуры восстановления, а также изменение соотношения Со 2+ Н + в сторону увеличения количества Со 2+ приводят к снижению степени извлечения продукта. Кроме того, повышение содержания исходного кобальта сверх заявляемого количества приводит к образованию плохо фильтруемой суспензии. Изменение мольного соотношения Со 2+ H + в сторону уменьшения количества кобальта Со(П) приводит к ухудшению качества продукта за счет неполной очистки от примесей. Введение оксида кобальта (III) осуществляют в оптимальном количестве, необходимом для восстановления Fe III , содержащегося в суспензии (1-1,2 М на 1 М Fe). Уменьшение количества кобальта (III) приводит к загрязнению продукта примесями, увеличение количества Со(III) сверх оптимального нецелесообразно. При этом использование в качестве кобальтсодержащего компонента технического оксида кобальта (II, III) или твердых отходов кобальтпотребляющих производств в предлагаемых режимах позволит снизить себестоимость продукции.
Формула изобретения
1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛИ КОБАЛЬТА (II), включающий обработку кобальтсодержащего сырья восстановителем и последующее растворение продукта в соответствующей минеральной кислоте, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют технический оксид кобальта (II,III) или твердые отходы кобальтпотребляющих производств, в качестве восстановителя - активированный уголь, причем обработку ведут при 400-600 o С, а растворение продукта в минеральной кислоте осуществляют при молярном соотношении СО(II):Н + =1:(1,4-1,8) с последующим введением в полученную суспензию гидроксида кобальта (III) и фильтрацией ее. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидроксид кобальта в суспензию вводят в количестве 1,0-1,2 моля на 1 моль содержащегося в растворе железа.
Похожие патенты:
Изобретение относится к технологии получения основных углекислых солей меди, цинка, никеля и кобальта и их оксидов, которые могут быть использованы в качестве сырья и полупродуктов в производстве катализаторов и поглотителей в химической и нефтехимической промышленности
Изобретение относится к химии и позволяет получить закись кобальта высокого качества путем углетермического восстановления закиси-окиси кобальта Соз04 в условиях вибрации при ускорении вибрации 2 К 4 и двухступенчатом нагреве при 600-650°С и 750-800°С