Важнейшие соединения кобальта.

Соединения двухвалентного кобальта.

Оксид кобальта (II) CoO. Серовато-зеленый кристаллический порошок с решеткой типа NaCl. tпл=1935°С [1], плотность равна 6,45 г/см3 [2]. Устойчив до 2860оС. Мало растворим в воде и других растворителях. Проявляет основные свойства. Восстанавливается до металлического кобальта водородом, углеродом, серой, алюминием. Получают действием кислорода или паров воды на металлический кобальт при температуре выше 940°С, разложением Со3О4 или Со2О3, прокаливанием гидроксида, сульфата, нитрата кобальта (II). Применяют для изготовления отрицательных электродов аккумуляторов, для получения окрашенных стекол, фарфора и эмалей, в качестве катализатора.
-238,9 кДж/моль;-215,1 кДж/моль;52,7 Дж/моль.K [3].

Гидроксид кобальта (II) Co(OH)2. Образуется в виде розового осадка при добавлении щелочей к растворам солей кобальта (II). Имеет ромбоэдрическую кристаллическую решетку (типа брукита). Плотность равна 3,597 г/см3 [2]. Мало растворим в воде. Растворяется в теплых концентрированных растворах щелочей, минеральных кислотах и большинстве органических кислот. Превращается в СоО при нагревании в вакууме и в Со3О4 при нагревании на воздухе. Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25оС равна 504,6 Cм.см2/моль [4]. Получают действием NaOH на растворы солей Со. Применяют для получения солей Со и кобальтсодержащих катализаторов.

Фторид кобальта (II) CoF2. Токсичные парамагнитные розовые тетрагональные призмы. Плотность равна 4,43 г/см3 [2], tпл=1200°С. Растворяется в воде, мало растворим в спирте, эфире, бензоле, пиридине. Устойчив в воде и аммиаке. Известны кристаллогидраты CoF2.2О (n=2, 3, 4). Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25оС равна 218,8 Cм.см2/моль [4]. Получают дегидратацией кристаллогидрата CoF2.2О, а также обработкой фтороводородом CoCl2 (при обычной температуре) или CoO (при 500°С). Применяют в качестве катализатора в реакциях фторирования.

Хлорид кобальта (II) CoCl2. Парамагнитные гигроскопичные голубые гексагональные кристаллы. Решетка типа CdI2. tпл=740°С, tкип=1049°С. Растворяется в воде, спирте, ацетоне. Не растворяется в пиридине и метилацетате. Известны кристаллогидраты CoCl2.2О ( n=1, 2, 4, 5, 6). Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25оС равна 260,7 Cм.см2/моль [4]. Получают действием хлора на нагретый до 550-600°С порошкообразный кобальт, дегидратацией кристаллогидратов CoCl2.2О (n=1, 2, 4, 6). Применяют в метеорологии для изготовления индикаторной бумаги, с помощью которой определяют атмосферную влажность.
-310,0 кДж/моль;-267,3 кДж/моль;109,7 Дж/моль.K [3].

Бромид кобальта (II) CoBr2. Парамагнитные зеленые блестящие гексагональные кристаллы. Решетка типа CdI2. tпл=687°С, tкип=927°С [2], плотность равна 4,91 г/см3 [2]. Очень гигроскопичен. Растворяется в воде, спиртах, ацетальдегиде, бензальдегиде, метилацетате, ацетонитриле и мало растворим в хлороформе, уксусном ангидриде, этилацетате, ацетофеноне. Восстанавливается водородом. Известны кристаллогидраты CoBr2.2О (n=1, 2, 4, 6). Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25оС равна 264,2 Cм.см2/моль [4]. Получают нагреванием порошкообразного кобальта в парах брома или действием HBr на CoO или CoCl2, дегидратацией CoBr2.2О.

Иодид кобальта (II) CoI2. a-CoI2 – парамагнитные черные гексагональные кристаллы с решеткой типа CdI2 ( tпл=520°С, tкип=570°С [2], плотность равна 5,584 г/см3 [2]), очень гигроскопичные. b-CoI2 – желтые игольчатые кристаллы (плотность равна 5,45 г/см3 [2]), менее устойчив. Растворяется в воде, спирте, эфире, ацетоне, метилацетате, диметилсульфате, ацетонитриле, пиридине, хинолине, хлориде мышьяка (II), хлороокиси фосфора, хлористом тиониле. Восстанавливается водородом на холоду. Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25оС равна 261,6 Cм.см2/моль [4]. Получают нагреванием порошкообразного кобальта в парах иода и дегидратацией кристаллогидрата CoI2.6H2O. Применяют в качестве катализатора в реакциях органического синтеза.

Сульфид кобальта (II) CoS. Встречается в природе в виде минерала джейпурита. Черные (или серо-стальные) гексагональные кристаллы. Решетка типа NiAs. tпл=1116°С [1], плотность равна 5,45 г/см3 [2]. Мало растворим в воде, разбавленных минеральных кислотах и уксусной кислоте. Растворяется в хлорной воде и царской водке. Восстанавливается при высокой температуре водородом, углеродом, алюминием. Получают взаимодействием элементов при нагревании, нагреванием серы с СоО, восстановлением CoSO4 оксидом углерода (II) или водородом, углем, серой. Применяют как реагент для получения катализатора гидрирования и изомеризации.

Дисульфид кобальта (II) CoS2. Парамагнитные кубические кристаллы c плотностью 4,27 г/см3 [2]. Взаимодействует с азотной кислотой и царской водкой. Получают длительным нагреванием с серой порошкообразного кобальта или сульфида кобальта.

Сульфат кобальта (II) CoSO4. Парамагнитные гексагональные кристаллы. Плотность равна 3,666 г/см3. Разлагается при высокой температуре. Гигроскопичен и растворим в воде. Восстанавливается серой, углеродом, металлическим кобальтом. Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25оС равна 268 Cм.см2/моль [4]. Получают продуванием смеси воздуха и оксида серы (IV) над нагретым до 550-600°С порошком СоО или дегидратацией кристаллогидратов CoSО4.2О (n=1, 2, 4, 5, 6, 7).
-867,76 кДж/моль;-760,83 кДж/моль;113,39 Дж/моль.K [3].

Нитрат кобальта (II) Co(NO3)2.6H2O. Красные моноклинные кристаллы. tпл=38°С [2], плотность равна 1,8 г/см3 [2]. Гигроскопичен, растворяется в воде, спирте, ацетоне, метилацетате, диоксане, тетрагидрофуране, ацетофеноне, ацетонитриле, дибутилфосфате, диметилформамиде и мало растворим в концентрированной азотной кислоте. Получают растворением кобальта, СоО или СоСО3 в разбавленной азотной кислоте. Применяется в керамической промышленности.

Соединения трехвалентного кобальта.

Оксид кобальта (III) Co2O3. Черные гексагональные мелкие кристаллы. Плотность равна 5,34 г/см3 [2]. Устойчив в виде моногидрата. Превращается в Со3О4 при 265оС, в СоО при 940оС с выделением кислорода. Окисляет хлороводородную кислоту с выделением хлора. Восстанавливается водородом или метаном. Получают дегидратацией Со2О3.2О или прокаливанием нитрата кобальта (II) при 180оС. Применяют как пигмент для эмалей и глазурей.

Оксид кобальта (II, III) Co3O4. Парамагнитные черные октаэдрические кристаллы со структурой шпинели. Плотность равна 6,1-6,2 г/см3 [2]. Превращается в СоО при 940оС с выделением кислорода. Восстанавливается водородом, углеродом, алюминием. Растворяется в кислотах и расплавленных щелочах. Получают нагреванием порошкообразного металлического кобальта на воздухе при 300-400оС, нагреванием на воздухе СоО или Со(ОН)2 при температуре выше 100оС. Применяют для изготовления стекла, сильно поглощающего ультрафиолетовые лучи, а также в качестве катализатора.

Гидроксид кобальта (III) Co(OH)3. Темно-коричневое аморфное вещество. Гигроскопичен. При 100оС частично теряет воду. Не растворяется в воде и органических растворителях. Получают взаимодействием NaClO с растворами солей Со или реакцией Сl2 с суспензией Со(OH)2. Является промежуточным продуктом при получении Со3О4 и солей Со (III).

Фторид кобальта (III) CoF3. Парамагнитные коричневые триклинные кристаллы. tпл=1027°С [2], tкип=1327°С [2], плотность равна 3,88 г/см3 [2]. Разлагается при нагревании или под действием воды. Мало растворим в спирте, эфире, бензоле. Восстанавливается водородом при нагревании. Известен кристалогидрат CoF3.3,5Н2О. Получают действием фтора на металлический кобальт. Применяют в качестве фторирующего агента и катализатора в реакциях фторирования.

Хлорид кобальта (III) CoCl3. Темно-зеленый (желтый при -60°С) порошок. Неустойчив, окисляет KI до элементарного иода и разлагается под действием света, тепла, спирта и воды. Получают пропусканием хлора через раствор CoCl2, действием хлороводородной кислоты на Со2О3.

Сульфид кобальта (III) Co2S3. Диамагнитные серые, как сталь, блестящие кристаллы. Плотность равна 4,8 г/см3 [2]. Мало растворим в воде, с трудом взаимодействует с концентрированными кислотами. При нагревании превращается в CoS и CoS2. Образуется совместно с CoS и CoS2 при взаимодействии серы с кобальтом при нагревании.

Сульфат кобальта (III) Co2(SO4)3.18H2O. Зеленовато-синие игольчатые кристаллы. Неустойчив. Разлагается водой с выделением кислорода, растворяется в разбавленной серной кислоте. Получают электролизом раствора сульфата кобальта (II) в 40% серной кислоте, а также окислением насыщенного раствора CoSО4 озоном.