Как и многие другие металлы, кобальт не присутствует в земной коре в свободном виде. Чаще всего в природе его можно встретить в виде сульфидных минералов, чаще всего сопутствующих минералам меди или железа. Из-за того, что кобальт залегает в месторождениях с другими металлическими рудами, зачастую для добычи и производства кобальта ведётся переработка отходов производства меди или железа. Однако, железные и медные месторождения — не единственные потенциальные источники кобальта и других переходных металлов — оксидные минералы кобальта и марганца в значительном количестве можно найти не дне мирового океана.
Тот факт, что кобальтовые руды обычно сопутствуют рудам других металлов, привело к тому, что он был открыт достаточно поздно — в 1735 году его выделил в металлическом виде и очистил шведский химик Георг Брандт. Кобальт встречается и в смешанных рудах, содержащих мышьяк, именно такую руду разрабатывал Брандт, что, возможно и обусловило причины выбора для названия этого элемента. Название «кобальт» происходит от слова «кобольд». Для тех, кто не играет в компьютерные игры и не читает сказки для взрослых, поясню, что кобольды — мелкие и при этом враждебные к человеку персонажи германского фольклора (те кобольды, которые на судах Вильгельма Завоевателя доплыли до Англии, впоследствии сменили фамилию и теперь известны как гоблины). Кобальт стал «гоблинским металлом» из-за того, что мышьяк-кобальтовые руды практически было невозможно обрабатывать, не надышавшись при этом парами соединений мышьяка. Многие металлурги, работавшие с рудой, которую изучал Брандт теряли здоровье и умирали, что воспринималось как месть кобольдов за добычу руды в горах, принадлежащих этому малому народцу, служившему Неблагому Двору Фей.
Кобальт нельзя назвать распространённым в земной коре элементом. Несмотря на то, что это лёгкий переходный металл, который также, как и железо образуется во время вспышек сверхновых, содержание кобальта в Земной коре примерно в 2500 ниже, чем железа. Тем не менее, этот металл важен для жизни и в следовых количествах. Кобальт входит в состав ряда биологически активных веществ, чаще упоминаемых под общим названием «кобаламины» или витамин В12. Кобаламины способствую протеканию ряда биохимических процессов, связанных с реакциями окисления или переноса групп атомов. Одним из недавно обнаруженных следствий дефицита кобаламина является появление клинических депрессий у людей пожилого возраста.
Окрашенные соединения кобальта были известны и применялись уже в третьем тысячелетии до нашей эры — людей древности, как и меня в седьмом классе, привлекла их яркая и насыщенная окраска. В египетских гробницах находят надписи, сделанные кобальтовыми пигментами и содержащие кобальт синие ожерелья. Первое синее кобальтовое стекло, найденное на территории Греции, датируется сотым веком до нашей эры. В Китае во времена династии Тан также применяли кобальт для окраски стекла. Строго говоря, до начала XX века единственное для чего применялся кобальт — изготовление пигментов, однако с развитием металлургии ситуация поменялась.
Кобальт — очень твёрдый твердый металл серебристо-блестящего цвета, один из трёх переходных металлов, проявляющих ферромагнитные свойства в чистом виде (кроме кобальта в эту троицу входят железо и никель). Металл отличается высокой механической прочностью и высокой температурой плавления, он сохраняет магнитные свойства при температуре, самой высокой для всех ферромагнитных элементов. Высокая прочность и температура плавления позволяют использовать кобальт в том, что называется «суперсплавы» — сплавы, сохраняющие прочность при высоких температурах. Суперсплавы и покрытия из кобальта применяют для изготовления таких конструкций, как цепи электропил или турбины реактивных двигателей самолетов.
Магнитные свойства кобальта были использованы японскими металлургами в тридцатые годы они изобрели сплав, материал для постоянных магнитов альнико (alnico magnets), в которые кроме алюминия (Al), никеля (Ni) и кобальта (Co) входило железо. Во второй половине XX века редкоземельные металлы стали основой для более прочных и более сильных постоянных магнитов. Один из таких материалов, сплав самария с кобальтом сохраняет магнетизм при нагревании до 800 °C, не теряя при этом прочности — его применяют в высокоскоростных моторах. Кобальт также применяется в источниках питания, для записи информации на магнитные ленты или жёсткие диски.
Однако элементом кобольдов кобальт быть не перестал. В 1960-е годы некоторые пивоваренные заводы добавляли в свое пиво хлорид кобальта, потому что он помогал стабилизировать пивную пену. К 1967 году более 100 потребителей «пива с кобальтом» начали страдать от сердечной недостаточности, и почти половина из них умерла. Исследования показали, что в описанных случаях вред кобальта наложился на плохое здоровье потребителей пенного напитка. Вскоре после диагностики патологий, получивших название «кардиомиопатия кобальта-пива», применение хлорида кобальта в качестве пищевой добавки было запрещено.
28. Никель
С никелем крепкими узами связан учёный по фамилии Монд, хотя и не он открыл этот элемент, но он, как минимум, обнаружил производное этого элемента, давшее начало целому классу интересных химических веществ — с тремя представителями этого класса работаю я и моя исследовательская группа. То самое обнаруженное Мондом производное никеля когда-то во времена позднего СССР, в те времена, когда ветеринарные клиники не были распространены как сейчас, один из моих старших коллег использовал для избавления от мучений страдавшего терминальной стадией рака кота.
Никель был открыт в 18 веке двумя шведскими химиками — Акселем Фредериком Кронштедтом и Торберном Улафом Бергманом. В 1751 году Кронштедт изучил красный никелевый колчедан (NiAs), получил оксид зелёного цвета, из которого выделил новый металл, названный никелем. Своим названием никель, как и его сосед кобальт обязан злым горным духам. Шахтёры в Саксонии хорошо знали руду, похожую на медную — именно её и изучал Кронштедт. Эта руда даже находила применение — ей окрашивали стёкла в зелёный цвет. Но вот незадача, все попытки получить из этой руды медь оказались неудачными, в связи с чем в конце XVII в. Руду назвали название купферникель (Kupfernickel) — «медь Никкела». Никкел был еще одним персонажем фольклора немецких горняков — по одной версии разновидностью кобольда, по другой — неупокоенным духом шахтера Николаса, которого коллеги бросили в обваливающейся шахте. В любом случае Никкел не желал добра рудокопам, подкидывал им неправильную руду, из которой нельзя было выделить медь, опять же дававшую при обжиге ядовитые пары, содержащие мышьяк. В 1775 году Бергман получил более чистый образец никеля, сделал вывод о том, что этот металл гораздо ближе по свойствам железу, нежели меди.
После разработки промышленного способа выплавки никеля этот металл стал использоваться для изготовления сплавов и нанесения металлических покрытий — никелирование придавало блеска металлическим изделиям, никелевое покрытие защищало металлы от коррозии и какое-то время даже делались попытки использовать никель в ювелирном деле. Но тут старый Никкел показал, что это все же его металл — оказалось, что не корродирующее даже во влажном воздухе никелевое покрытие совсем незначительно растворяется в поте человека, надевающего такое ювелирное изделие, но этого «чуть-чуть растворяется» было достаточно для раздражения кожи, в некоторых случаях переходившего в сильную экзему.
