Элементы подгруппы кобальта

Кобальт довольно распространенный элемент земной коры, его кларк составляет 0, 0015 мол.%. Кобальт образует небольшое число минералов, основным из которых является кобальтин (кобальтовый блеск) - CoAsS. Родий и иридий чаще всего встречаются в виде сплавов с осмием и платиной. В виде простых веществ кобальт, родий и иридий - блестящие белые металлы, кобальт с сероватым, родий и иридий - с серебристым оттенком.

Основное количество кобальта идет на производство твердых сплавов и сверхтвердых металлокерамических композиций. Порошок металлического кобальта применяется в качестве катализатора в реакциях гидро- и дегидрогенизации. Металлический родий и его сплавы с платиной применяются для изготовления термопар, в качестве катализатора и в ювелирной промышленности. Иридий также применяется в основном в виде сплавов с платиной или осмием (эталоны длины, кислотостойкая химическая аппаратура и пр.).

По химической активности кобальт несколько уступает железу. При обычной температуре компактный кобальт устойчив к действию сухого и влажного воздуха, воды, щелочей и разбавленных растворов органических кислот. Окисляется кислородом воздуха при 300 °С с образованием СоО, Со₂О₃ и Со₃О₄. При нагревании взаимодействует с галогенами, серой, углеродом:

t t

Co + F₂ ® CoF₂, CoF₃; Co + Cl₂ = CoCl₂

t t

Co + S = CoS; Co + C = Co₃C

С фосфором, мышьяком, кремнием и бором образует соединения переменного состава. Не реагирует с азотом, но при нагревании до температуры красного каления реагирует с аммиаком, сероводородом и водой.

По отношению к кислотам более устойчив по сравнению с железом, медленно растворяется в разбавленной соляной и серной кислоте, быстро - в разбавленной азотной кислоте, с образованием солей кобальта(II). Концентрированная азотная кислота кобальт пассивирует. Со щелочами кобальт практически не взаимодействует.

Родий и особенно иридий отличаются высокой химической инертностью. Родий окисляется кислородом при температуре 600 °С, а иридий - выше 1000 °С.

t t

4Rh + 3O₂ = 2Rh₂O₃; Ir + O₂ = IrO₂

Компактные родий и иридий практически не растворяются ни в одной из кислот или их смесей.

Приближение электронной конфигурации к завершенной структуре обуславливает проявление элементами подгруппы кобальта невысоких степеней окисления. Для кобальта наиболее типичны степени окисления +2 и +3, для родия и иридия характерны соединения в степени окисления +3 и +4.

В степени окисления +2 кобальт образует оксид и гидроксид, основные свойства которых явно доминируют, а также галогениды, разнообразные соли и координационные соединения. Бинарные соединения и соли для кобальта(III) нехарактерны. Относительно устойчив Со₃О₄, являющийся смешанным оксидом СоО× Со₂О₃. Со(III) образует большое число катионных и анионных комплексов. Аквакомплекс [Co(H₂O)₆]³⁺ является сильным окислителем и окисляет даже воду:

[Co(H₂O)₆]³⁺ + e^- ® [Co(H₂O)₆]²⁺; E⁰ = 1, 81 В

Катионы кобальта(III) входят в состав витамина В₁₂, играющего важную роль в процессе образования эритроцитов.