לאדם רגיל שאינו קשור לכימיה ולרפואה, ככלל, יש מושג מעורפל לגבי חשיבות הקובלט לחייו ולבריאותו. סיבה נוספת לכך שאנו מתקשים להסביר מהו קובלט היא התפוצה המועטה שלו בטבע. רק 0.004% - זהו התוכן שלו בקרום כדור הארץ. עם זאת, המתכת ותרכובותיה משמשות באופן פעיל במטלורגיה, חקלאות ורפואה. במאמרנו נרחיב את הבנתנו את תפקידו של הקובלט בתעשייה, וכן נתעכב על תפקידיו בגוף האדם.
מקום של יסוד בטבלה המחזורית
איזה מקום תופס הקובלט במערכת המחזורית? התכונות של יסודות כימיים, כולל המתכת שאנו שוקלים, תלויות במיקומם בטבלה של D. I. Mendeleev. הוא ממוקם בקבוצה VIII b (בצורה הקצרה של הטבלה - בשלישיית הברזל של קבוצה VIII). כמו ברזל וניקל, באטום שלו ברמת האנרגיה האחרונה נמצאיםשני אלקטרונים, מה שמעיד על כך שהמתכת שייכת ליסודות d וקובע את המאפיינים העיקריים שלה. למתכת שתי ערכיות - II ו-III. הוא מאופיין גם בתופעת אלוטרופיה, שינויים מתכת יכולים להיות בעלי מבנה מעוקב או משושה.
מה זה קובלט?
מהן התכונות הפיזיקליות של היסוד? במראה, מדובר במתכת בעלת קשיות גבוהה ותכונות מגנטיות. ברק כסוף, גמישות ויציבות תרמית הם חלק מהתכונות הפיזיקליות של היסוד, הטבועות גם בשני שכניו האחרים במערכת המחזורית - ניקל וברזל. לא חמצן ולא מים פועלים על קובלט בטמפרטורות רגילות. התרכובות שלו, כמו sm alt, ידועות זה מכבר כחומרים המשמשים לייצור ויטראז'ים כחולים וקרמיקה צבעונית.
קובלט היא מתכת טיפוסית הדומה בתכונות הכימיות לברזל. מהן התכונות של התחמוצות, הבסיסים והמלחים שלו?
תרכובות של קובלט דו ערכי ותלת ערכי
היכולת ליצור מלחים מורכבים היא המאפיין העיקרי של אטומי Co (III). חומרים אלו אינם יציבים, מספר הקואורדינציה של הקובלט בהם שווה תמיד לשש. יש להם כוח חמצון גבוה. מלחים בינוניים, למשל CoCL3 או Co2(SO4)3 הופכים בקלות למלחים, שבהם קובלט הוא כבר מתכת דו ערכית. לתרכובות הנידרות שלה יש צבע כחול, והידרטים ותמיסות גבישיות -וָרוֹד. בניגוד לבסיסים אחרים, הידרוקסיד קובלט תלת-ערכי, כאשר הוא יוצר אינטראקציה עם חומצה הידרוכלורית, אינו יוצר מלח ומים, אלא משחרר ממנו כלור חופשי. הבסיס של המתכת הדו ערכית בצורה של משקע כחול מתקבל על ידי תגובה ישירה של המלח המקביל עם אלקלי. נתן תיאור של תכונות הקובלט, שהוא חלק מהתמיסות המוצקות של מתכות זו בזו - סגסוגות.
זה נותן לחומר פרמטרים טכניים יוצאי דופן של עמידות בטמפרטורה גבוהה, קשיות, שחיקה ועמידות בפני קורוזיה. סגסוגות המכילות קובלט משמשות בתעשייה הביטחונית, במדעי הטילים ובכימיה במעגל סגור. בייצור של דרגות כלי פלדה, חומרים בעלי תכונות מגנטיות, קובלט משמש גם כתוסף סגסוגת. המאפיינים של סגסוגות ברזל אלו שונות מאוד מפלדות אל חלד קונבנציונליות המכילות רק כרום או ניקל.
שימוש בקובלט בהנדסה
כשליש מכלל המתכות המיוצרות בעולם הולכות לייצור של cermets - חומרים מרוכבים מלאכותיים. טונגסטן קרביד משמש בהם כבסיס מוצק, והקובלט משמש כמרכיב מחייב ומקבע. זהו גם חומר גלם אסטרטגי לייצור טורבינות מנועים בתעשיית המטוסים.
בצורתה הטהורה, המתכת כמעט ואינה בשימוש, אך השימוש בקובלט בתערובת עם יסודות אחרים (ברזל, נחושת, טונגסטן וכרום) נפוץ במגווןתעשיות. סגסוגת הסטליט, המכילה עד 60% קובלט, מאופיינת בעמידות חום וקשיות מוגברת; זהו חומר הכרחי לייצור חותכים ומקדחים בייצור כלים. אלמנטים סגסוגים כגון טונגסטן ומוליבדן משפרים את הביצועים שלו. סגסוגת ויטאליום, בעלת עמידות גבוהה לעיוות פלסטי, מכילה גם קובלט. המאפיין של תכונות התרכובת הוא כדלקמן: עמיד בחום ועמיד לחומצה, הוא משמש לייצור ציוד כימי: עמודות סינתזה, מכשירי זיקוק. תפקידן של סגסוגות בהתנגדות לסוגים שונים של קורוזיה הוא רב, למשל, חלקים ומנגנונים העשויים מהרס עמידים בפני הרס במהלך תנועות תנודות ושפשוף של משטחים מכניים במנועי בעירה פנימית.
שיטות להשגת קובלט
מגזרים שונים במשק דורשים שימוש בחומרים המכילים קובלט. זה תורם לעלייה בהפקת עפרות ומינרלים, כלומר: תבלין קובלט ומבריק. הרכב הסלעים הללו כולל גם ארסן, אשר מאלץ שימוש באמצעי בטיחות מוגברים בתהליכי התכת מתכות. השיטה העיקרית להשגת קובלט היא פירומטלורגיה, וכן נעשה שימוש בשיטת הטיפול בעפרה בחומצה סולפטית. המבטיחים ביותר הם מרבצים של עפרות סיליקט-אוקסיד, פיריט ופנטלנדיט בסין, רוסיה (בחצי האי קולה, ברפובליקה של טובה ובטריטוריית קרסנויארסק), וכן בקנדה.
השימוש במתכת בחקלאות ותרופה
מאפיינים חשובים מסוימים של יסוד הקובלט תורמים לשימוש בו, למשל, בייצור יבול כדי להגדיל את המסה הווגטטיבית של צמחים. באספסת, תורמוס, תלתן ועשבי מספוא יקרי ערך אחרים ממשפחת הקטניות, הוא נכלל בתגובות האנזימטיות של קיבוע חנקן, המתרחשות בעזרת חיידקי גושים. היעדר מיקרו-אלמנט מתבטא בתסמינים כמו שינוי צבע של להבי עלים ואובדן יכולת הפוטוסינתזה שלהם, האטת תהליכי צמיחה ושיבוש של כל מחזור ההתפתחות של הצמח. תוכן מוגזם של קובלט אפשרי עקב הפרה של הנורמות להכנסת דשנים מיקרוניים. היות והתרכובות שלו מסיסות מאוד במים, הן נכנסות מיד לקסילם ודרך היסודות המוליכים (צרורות כלי דם-סיביים) נכנסים למזופיל העלים, וגורמים לשינוי צבעם ולנבילתם. גידולי דגנים רגישים ביותר לעודף של מיקרו-אלמנט: שיבולת שועל, שעורה, אורז.
ביוכימיה על תפקידן של תרכובות קובלט
ענף הביולוגיה שחוקר חומר חי ברמה המולקולרית והתאית ביסס את התפקיד החשוב של יסוד כימי זה. הוא חלק מהחלק הלא חלבוני של חומרים פעילים ביולוגית - אנזימים והורמונים. לדוגמה, קובלט בגוף האדם נמצא במולקולות תירוקסין המיוצרות על ידי בלוטת התריס ובקרה על תהליכים מטבוליים. הורמון חיוני נוסף המווסת את רמות הגלוקוז בדם הוא אינסולין. הוא מופרש על ידי תאי ה-β של האיים של לנגרהנס של הלבלב ומכיל גם תרכובות קובלט. היצע לא מספיקאלמנט בתאים ואיברים אנושיים נצפה במהלך המעבר מתזונה מעורבת לצמחונות, עם פלישות הלמינתיות ומחלות של מערכת העיכול. כפי שאתה יכול לראות, קובלט הוא יסוד קורט שמשפיע באופן רציני על רמת ההומאוסטזיס בגוף האדם.
החשיבות של יסוד כימי במטבוליזם
המטופואזה, המתבצעת על ידי מח העצם האדום, מתרחשת בהשתתפות חומרים המכילים קובלט - מפעילים של האנזימים המתאימים. אחד מהויטמיני B העיקריים - ציאנוקובולין (B12), המשתתפים ביצירת כדוריות דם אדומות באיברים ההמטופואטיים, מגן על הגוף מפני אנמיה. תזונה נכונה ומאוזנת, המכילה כבד, בקר, פירות ים, משמש מיובש, סלק, תספק את רמת הקובלט הדרושה בגוף האדם (כ-40 מ ג ליום) ותגן עליו מפני מחלות מערכת החיסון, הלב וכלי הדם והאנדוקרינית.
