План лекции: Международная система единиц Атомно-молекулярное учение Стехиометрия химических реакций

5. Подгруппа кобальта
Кобальт Со, родий Rh и иридий Ir - полные электронные аналоги.
По сравнению с элементами подгруппы железа у кобальта и его аналогов происходит дальнейшее спаривание (n-1)d-электронов и стабилизация (n-1)d -подслоя. Поэтому высшая степень окисле­ния кобальта и его аналогов оказывается ниже, чем у рутения, и ос­мия. Для кобальта наиболее типичны степени окисления +2 и +3, а для иридия степени окисления +3 и +4 примерно равноценны.
Чисто кобальтовые руды встречаются редко. Относительно более распространен минерал кобальтин (кобальтовый блеск CoAsS). Ко­бальт содержится в некоторых медных, никелевых, серебряных, же­лезных, марганцевых и полиметаллических рудах, в животных и растительных организмах.
Иридий чаще всего встречается в виде сплава с осмием (осмистый иридий), а также, как и родий, в самородной платине и в медно-никелевых полиметаллических рудах.
Простые вещества. В виде простых веществ кобальт, родий и иридий — блестящие белые металлы: Со с сероватым, Rh и Ir с се­ребристым оттенком. По сравнению с железом кобальт более тверд и хрупок. Особо высокой твердостью отличаются родий и иридий.
По химической активности кобальт несколько уступает железу. В обычных условиях он довольно устойчив, например кислородом начинает окисляться лишь при 300°С. При нагревании взаимодей­ствует почти со всеми неметаллами, образуя, как и железо, от соеди­нений солеподобных (СоНаl₂) до соединений металлического типа (Со₃С, Со₂В, Co₂N), а также твердые растворы (с Н, В, О). По отношению к кислотам кобальт также несколько устойчивее железа. С щелочами практически не взаимодействует.
Родий и особенно иридий отличаются высокой химической устойчивостью. С неметаллами они взаимодействуют в мелкораз­дробленном состоянии при температуре красного каления. Так, на воздухе Rh начинает окисляться лишь при 600°С, а Ir — выше 1000⁰С:
2Rh + O₂ = Rh₂O₃,
Ir + O₂ = IrO₂.
В отличие от других благородных металлов компактные Rh и Ir практически не растворяются ни в одной из кислот и их смесей. Ус­ловия для перевода Rh и Ir в растворимые в воде производные хлорокомплексов создаются хлорированием при температуре красного каления смеси мелкораздробленного металла и NaCl:
Ir + 2C1₂ + 2NaCl = Na₂[IrCl₆].
С соответствующими металлами кобальт, родий и иридий обра­зуют твердые растворы и интерметаллические соединения; что опре­деляет физико-химические и механические свойства их сплавов. Особо широко используются кобальтовые сплавы. Многие из них жаропрочны и жаростойки. Например, сплав виталлиум (65% Со, 28% Сr, 3% Ni и 4% Мо), применяемый для изготовления деталей реактивных двигателей и газовых турбин, сохраняет высокую проч­ность и практически не подвергается газовой коррозии вплоть до 800…900^эС. Имеются также кислотоупорные сплавы, не уступаю­щие платине. Кобальтовые сплавы типа алнико (например, 50% Fe, 24% Со, 14% Ni, 9% А1 и 3% Сu) применяются для изготовления постоянных магнитов. Для изготовления режущего инструмента важное значение имеют так называемые сверхтвердые сплавы, пред­ставляющие собой сцементированные кобальтом карбиды вольфрама (сплавы ВК) и титана (сплавы ТК). Большое значение имеет ко­бальт как легирующая добавка к сталям.
Кобальт обычно получают переработкой полиметаллических руд. Рядом последовательных пирометаллургических операций выделяют Со₃О₄, который затем восстанавливают углем, водородом, иногда методом алюмотермии. Особо чистый кобальт получают электроли­тическим рафинированием, а также термическим разложением не­которых его соединений. Основная масса производимого кобальта используется для получения сплавов; его применяют для электро­литического покрытия металлических деталей.
Области применения родия и иридия определяют их большая коррозионная стойкость и высокая твердость. Из них изготовляют ответственные детали контрольно-измерительных приборов. Родий, обладающий высокой отражательной способностью, используется зеркалах и рефлекторах. Платино-родиевые сплавы применяются в качестве катализаторов окисления аммиака в производстве азот­ной кислоты.