克里斯•史密斯

你好——美丽、蓝色玻璃、维生素B12和金钱能买到的最好的磁铁。那么,为什么这周的元素是以妖精的名字命名的呢?

莎拉Staniland

我总是发现“你最喜欢的元素是什么”这个问题很难回答。由于各种各样的原因,有几位领跑者;然而,总有一个顶级竞争者因为它有几个重要的性格特征:钴有惊人的美丽和力量,以及出色的合作能力。所有这些都是非常有用的金属。

在我考虑颜色的化学成分之前,我就爱上了蓝色玻璃,直到今天我还在收集这种玻璃。在学习了过渡金属化学之后,我才意识到这种美丽的蓝色来自钴。实际上是氯化钴。

蓝色玻璃花瓶

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然而,就颜色而言,除了这种美妙的蓝色,钴还有更多的因素。钴也可以使玻璃呈绿色,而水合形式的氯化钴呈美丽的深玫瑰色。正如你可以想象的那样,由于水的存在,这种颜色的变化是非常有用的,使氯化钴成为理想的水分指示器。

当我去赞比亚一个叫做铜带的钴矿区时,钴产生的美丽颜色的阵列对我来说是最普遍的。在这一地区,巨大的五彩钴矿藏高耸入云,大坝的岸边和溪流被染成深红色,银蓝色的矿脉贯穿其中。

赞比亚钦戈拉附近的恩昌加铜矿

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赞比亚钦戈拉附近的恩昌加铜矿

钴在自然界中不是纯净的,但在含硫矿物中发现,通常与其他过渡金属结合。正如你可能从赞比亚铜带地区的名字中猜到的那样,钴是作为第二产品开采的在这个地区的矿石中占主导地位。正因为如此,钴通常从初级金属提取的废料中回收。

然而,这些开采热点并不是地球上唯一可以发现高浓度钴的地方。在海洋最深处的海底奇怪的结核中,可以发现多种过渡金属(包括钴)的巨大储量。结节是需要数百万年才能形成的矿物,以这种形式存在的钴有很多吨。

海底发现的锰结核

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海底发现锰结核

所以你可以看到,钴从来不是单独发现的,而是总是与矿石中的其他过渡金属混在一起,主要是铜和.事实上,直到1735年,瑞典科学家勃兰特才分离和提纯钴金属。

滴水嘴

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钴有时也可以在mixed中找到钴和砷的结合使它得名。钴这个词来自德语“狗头人”,意思是妖精或麻烦制造者。在这个早期的采矿地区,之所以这样称呼它,是因为它很难在不氧化的情况下熔炼,熔炼会释放相关的砷蒸汽,这对工人来说是非常麻烦的,甚至是致命的加工条件。狗头人受到了谴责,这个名字也被保留了下来。

维生素B12的化学结构

除了矿区以外,钴并不十分丰富,在地壳中只有微量的钴含量(大约比地球少2500倍)).然而,它是一种微量生命所必需的金属。钴是维生素B的核心金属12它有助于调节细胞发育,从而调节体内DNA和能量的产生。

早在公元前2500年,钴就因其美丽的着色和颜料特性而被人们所知和使用。埃及的钴蓝颜料和普鲁士的钴氧化物项链可以追溯到这个时期,而钴玻璃在公元前100年的希腊花瓶中被发现。从公元618年开始,中国唐朝的钴也被用来给玻璃上色。事实上一直到20页的开头th世纪的人们开采钴只是为了它美丽的颜色。

一支乐队骑在骆驼上,陕西历史博物馆,西安

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陕西历史博物馆,西安,唐代陶瓷,描绘了一群骑在骆驼上的乐师

然而,钴并不仅仅是一张漂亮的脸。钴是一种有光泽的非常坚硬的银色金属,属于过渡金属。它是仅有的三种铁磁过渡元素之一,与铁和镍。作为一种金属,它在机械上是非常坚硬和坚韧的,它有很高的熔点(因此存在冶炼问题),并且在所有磁性元素中保持最高温度的磁性。

当钴与其他金属结合时,其强度可以产生一系列超级合金。特别是,钴在高温下具有很高的熔点和机械强度,因此被广泛用于所谓的“高温合金”中。这些合金能在高温下保持机械强度。由于其优异的性能,钴是耐磨和耐腐蚀合金的重要组成部分。从钻头到锯子,从飞机涡轮到假骨替代品,钴合金和钴涂层随处可见。

2010年11月10日,在佛罗里达州杰克逊维尔国际机场的佛罗里达空军国民警卫队基地,一架F-15“鹰”式发动机在发动机测试运行中进行维修后,加力燃烧。

资料来源:Shelley Gill/美国空军

钴高温合金可用于燃气轮机

钴具有磁性的事实也被日本人发明的钴磁钢所利用,在钢中添加钴可以极大地提高磁硬度。几年后,在20世纪30年代见证了铝镍钴磁铁的关键发明,顾名思义,它是由镍和钴。

当向磁性材料中添加钴可以改善其在高温下的性能时,钴在高温下保持其磁性的事实也是一个非常有利的特性。最近,稀土磁铁的发明给了我们比铝镍钴磁铁更强、更硬的永久磁铁。一种这样的磁性材料,钴在800°C时仍能保持磁性。由于它的磁性和机械硬度达到非常高的温度,它已被用于高速电机和涡轮机械。最近,钴主要用于新型电池、用于磁带和硬盘中记录和存储信息的磁性颗粒。

钴信息图表

来源:©2019 Andy Brunning/英国皇家化学万博代理学会

英国皇家万博代理化学与复利学会用这些元素图形来庆祝国际年,这些图形将在全年发布

所以钴;在一系列美丽的颜色中给予快乐,但也非常强烈,坚硬和磁性。钴从来不是单独存在的,它在矿石中与不同的金属结合在一起,当与其他金属混在一起时,具有最佳的机械性能。

克里斯•史密斯

当然是强调团队合作的重要性。以上是来自利兹大学的Sarah Staniland为我们带来的Cobalt的故事。下周就轮到让派克笔尖写得如此漂亮的东西了,但如果你以前没有听说过它,那么你可能有很好的同伴。

乔纳森·马

拦住那个众所周知的“大街上的人”,问问他做了什么他很有可能无法告诉你。与那些家喻户晓的“更性感的元素”相比而且氧气坦率地说,在美国,钌有点晦涩难懂。事实上,即使你的男人在街上穿着实验服走在离大学化学系很近的街上,他可能对这种神秘的金属还是有点一无所知。不过,事情并不总是这样的。

克里斯•史密斯

你可以在乔纳森·斯蒂德下周的节目中听到钌是如何出名的元素中的化学.我是克里斯·史密斯,谢谢收听,再见。