Kobalt i nikiel.pdf

parada pierwiastków

Kobalt

Nikiel

13 14 15 16 17

Węgiel

Pierwiastki wzięły swoje nazwy z wielu źródeł.

Są takie, którym nadano je na cześć kraju

rodzinnego odkrywcy, krainy, kontynentu

lub miasta. Wiele nosi miano związane ze swoją

charakterystyczną cechą, zazwyczaj barwą.

Ale kilka „skrzywdzono”, nadając im imiona,

które miały kojarzyć się z ich pokrętnym

charakterem.

4 5

6789011 12

Siarka

Miedź

Srebro

Złoto

Cyna

Ołów

Rtęć

Lantanowce

Aktynowce

Kobalt

mylili się średniowieczni gwarkowie z Gór Krusz-

cowych (Rudawy na pograniczu Czech i Niemiec),

złośliwymi nazwami „chrzcząc” kobalt i nikiel.

Ich minerały występowały razem z rudami ce-

nionych metali: cyny, srebra, miedzi i ołowiu, i były

do nich bardzo podobne. Jednakże podczas wytopu

nie udawało się otrzymać poszukiwanych substancji.

Winą za to obarczono złośliwe górskie skrzaty, bro-

niące, jak nasz śląski Skarbek, dostępu do bogactw

skrytych w głębi Ziemi. I tak niemiecki Kobold dał

imię kobaltowi, zaś nikiel pochodzi od gwarowego

określenia oszustwa (minerał zawierający ten metal

nazywano Kupfernickel, czyli „oszukańcza miedź”).

Obecnie nikt już nie oskarża o złe zamiary tych poży-

tecznych pierwiastków, ale cóż – nazwy pozostały.

Poznajmy bliżej bohaterów artykułu.

Kobalt i nikiel są pierwszymi pierwiastkami

w grupach 9. i 10. układu okresowego. Tradycyjnie

zaś łączy się je z żelazem w tzw. triadę żelazowców.

Tworząc klasyfikację pierwiastków, Mendelejew za-

sugerował się podobieństwem tych metali występują-

cym wśród sąsiadów z tego samego okresu i podzielił

grupy 8., 9. i 10. na poziome trójki (mamy także platy-

nowce lekkie z okresu 5. i platynowce ciężkie z 6.).

Oczywiście, tak jak inne pierwiastki, kobalt i nikiel

wykazują podobieństwo ze swoimi sąsiadami w gru-

pach, np. metale z grupy 9. tworzą związki o rozmai-

tych barwach, a z 10. wykazują szczególną aktyw-

ność jako katalizatory reakcji przebiegających z udzia-

łem wodoru. Warto także wspomnieć, że kobalt i ni-

kiel stanowią jedną z „nieprawidłowych” par, które

tak wiele kłopotu sprawiły twórcy układu okresowe-

go. Jak zapewne wiemy, ułożył on znane pierwiastki

zgodnie z rosnącą masą atomową, ale w kilku przy-

padkach musiał zmienić ich kolejność, tak aby wyka-

zywały one podobieństwo grupowe. Wyjaśnienie

przyniosły, dopiero po prawie półwieczu, badania

emitowanego przez atomy promieniowania rentge-

nowskiego, które potwierdziły prawidłowość przewi-

dywań Mendelejewa.

Minerały bohaterów dzisiejszego artykułu zna-

ne były już w średniowieczu, ale zawarte w nich me-

tale poznano dopiero w wieku XVIII. Osobliwym zrzą-

dzeniem losu, chociaż nazwy nadali im Niemcy, to od-

krywcami stali się Szwedzi. I tak w 1735 roku Brandt

wydzielił kobalt, a w 1751 Cronstedt – nikiel.

Chociaż metaliczny kobalt znamy dopiero od

niespełna trzech wieków, to już od ponad 4 tysięcy lat

stosowano barwnik błękit kobaltowy do nadawania

niebieskiego koloru wyrobom ze szkła i ceramiki. Nie-

wiele minerałów kobaltu ma znaczenie przemysłowe,

i nikiel

Krzysztof Orliński

Garnieryt – minerał niklu.

raczej towarzyszy on rudom niklu, a także miedzi. Po

wzbogaceniu ich za pomocą flotacji i metod magne-

tycznych (kobalt jest ferromagnetykiem) otrzymuje się

go przez redukcję węglem lub wodorem, czysty kobalt

zaś przez elektrolityczne oczyszczenie wytopionego

metalu. Prawie cała produkcja zużywana jest do wyt-

warzania specjalnych stopów, np. bardzo twardych

stellitów (zawierających chrom i wolfram), stali szyb-

kotnących i odpornych na ścieranie oraz widii, w któ-

rej ziarna węglika wolframu spojone są za pomocą me-

talicznego kobaltu. Polepsza on także własności mag-

A utor postara się pokazać Czytelnikom, jak bardzo

Niebieskie szkło kobaltowe.

się go przez redukcję tlenków za pomocą węgla,

a najczystszy metal wytwarzany jest elektrolitycznie

lub w tzw. procesie Monda. Polega on na łatwym

tworzeniu i rozkładzie związku niklu z tlenkiem węg-

la, tzw. karbonylku. Tym sposobem można oddzielić

od niklu inne metale nietworzące połączeń z tlenkiem

węgla w warunkach reakcji.

Nikiel jest bardzo podatny na polerowanie i dla-

tego używa się go do dekoracyjnego powlekania po-

wierzchni innych metali. Ma on także zdolność pochła-

niania wodoru (podobnie jak pallad i platyna z tej sa-

mej grupy) i katalizowania reakcji uwodornienia

związków organicznych. W ten sposób otrzymuje się

netyczne stali oraz służy do produkcji magnesów. Czy-

telnikom znane jest zapewne pojęcie „bomby kobalto-

wej”. Jest to radioaktywny izotop kobaltu-60, będący

wydajnym źródłem promieniowania gamma. Oddaje

on cenne usługi w onkologii oraz defektoskopii (prześ-

wietlanie przedmiotów metalowych w celu stwierdze-

nia ukrytych wad, np. pęknięć). Promieniowanie ko-

baltu umożliwia także sterylizację żywności i sprzętu

medycznego. Mimo groźnej nazwy, „bomba” (osłony

pierwszych źródeł promieniowania z kobaltem-60 mia-

ły kształt bomby lotniczej) ma całkiem pokojowe zas-

tosowania. Ale istnieje także prawdziwa bomba ko-

baltowa, będąca bombą atomową mającą powłokę

z tego metalu. W czasie wybuchu zwykły niepromie-

niotwórczy kobalt przekształca się w radioaktywny

izotop wywołujący skażenie otoczenia.

Związki kobaltu, i pozostałych pierwiastków

z grupy 9., charakteryzują się różnorodnymi, zmienny-

mi barwami. Czytelnicy powieści sensacyjnych znają

zapewne tzw. atrament sympatyczny. Pismo nim wy-

konane jest niewidoczne, a ujawnia się dopiero po og-

rzaniu. Odpowiedzialny za to jest chlorek kobaltu (II),

w stanie uwodnionym bladoróżowy, zaś po ogrzaniu

i utracie wody krystalizacyjnej – ciemnoniebieski. Po

ponownym uwodnieniu znów staje się prawie niewi-

doczny. Zjawisko to wykorzystano także do wytwa-

rzania prostych wilgotnościomierzy. Kobalt wchodzi

w skład licznych cenionych barwników, np. zieleni

Rienmanna i błękitu Thenarda. Szkło kobaltowe z do-

datkiem tlenku kobaltu (II) cechuje się piękną niebies-

ką barwą, a w analityce chemicznej używane jest do

maskowania żółtego zabarwienia płomienia pocho-

dzącego od sodu w celu wykrycia innych pierwias-

tków. Kobalt jest także ważnym biopierwiastkiem

wchodzącym w skład witaminy B 12 zwanej kobalami-

ną i działającej przeciwanemicznie.

Niklu na Ziemi jest kilkakrotnie więcej niż ko-

baltu. Co ciekawe, ogromne złoże rud tego metalu

w kanadyjskim okręgu Sudbury powstało prawdopo-

dobnie na skutek upadku gigantycz-

nego meteorytu około 2 mld lat temu.

Ponadto wnętrze naszej planety za-

wiera jądro z żelazowo-niklowego

stopu o średnicy kilku tysięcy kilo-

metrów. Znane są stopy niklu produ-

kowane w Chinach około 2 tysięcy

lat temu (pakfong), ale jego prawdzi-

wa kariera rozpoczęła się w połowie

XIX wieku. Nikiel występuje w pos-

taci różnorodnych minerałów oraz ja-

ko domieszka rud miedzi. Otrzymuje

Uwodnione związki kobaltu często mają różowe zabar-

wienie,...

...a niklu – zielone.

Powłoki niklowe mają

dekoracyjny wygląd.

tłuszcze stałe (np. margaryny) z łatwo dostępnych

ciekłych tłuszczów roślinnych. Nikiel stosowany jest

także do produkcji akumulatorów żelazowo-niklowych,

znacznie lżejszych od ołowiowych. Również w pow-

szechnie dzisiaj stosowanych akumulatorkach do urzą-

dzeń elektronicznych znajdziemy ten pierwiastek.

Bardzo liczne są stopy niklu, na które zużywa

się ponad 80% jego światowej produkcji. Już od XIX

wieku zastosowano go, w stopie z miedzią, do wytwa-

rzania monet. Z udziałem niklu produkuje się stopy

podobne do srebra, np. nowe srebro, używane do

wytwarzania ozdób, sztućców, sprzętu medycznego

i aparatury naukowej. Stopy oporowe (nikielin, kon-

stantan, chromonikielina) stosowane w urządzeniach

grzejnych oraz opornikach także otrzymuje się z udzia-

łem niklu. Nawet niewielki dodatek tego metalu zwię-

ksza odporność chemiczną i dlatego stanowi on skła-

dnik stopów mających zastosowanie do produkcji

aparatury dla przemysłu chemicznego.

Mimo nadanych bohaterom naszego artykułu

złośliwych nazw, okazały się one całkiem użytecznymi

metalami we współczesnej gospodarce.

Chochliki, które zakpiły ze średniowiecz-

nych górników i hutników, nie były więc

takie złe. Nikt jednak nie zmieni już ich

imion, a przykład niklu i kobaltu niech bę-

dzie dla nas nauczką, aby nie wyciągać

pochopnych wniosków z pierwszych, cza-

sem nieudanych, doświadczeń. Aby dob-

rze kogoś lub coś poznać, potrzeba wiele

czasu, pracy i wytrwałości – historia che-

mii dostarcza na potwierdzenie tej tezy

wielu dowodów.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: