Kobolt(II)sulfat

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 13 maj 2020; kontroller kräver 7 redigeringar .

Kobolt(II)sulfat
Kobolt(II)sulfat
Systematiskt namn	Kobolt(II)sulfat
Andra namn	Koboltvitriol, rödvitriol
Kemisk formel	CoSO4 _
Utseende	Rosa (vattenfri) till röd (heptahydrat) kristallin substans
Egenskaper
Molar massa	vattenfri: 155,00 g/mol monohydrat: 173,01 g/mol hexahydrat: 263,09 g/mol heptahydrat: 281,10 g / mol
Nedbrytningstemperatur	600-700°C
Fasövergångar	440 °C (diamant → monokel)
Densitet	vattenfritt: 3,71 g/cm3 monohydrat: 3,075 g/cm3 hexahydrat : 2,029 g/cm3 heptahydrat : 1,948 g/cm3
Löslighet i vatten	36,3 g/100 ml
Toxikologiska data
LD 50	582 mg/kg (heptahydrat)
Strukturera
Kristallcell	ortorombisk (vattenfri) monoklinisk (hydrat)
Termodynamiska egenskaper
Standardentalpi för bildning	vattenfri: −889 kJ/mol heptahydrat: −2980 kJ/mol
Entalpi av upplösning	vattenfri: −77 kJ/mol heptahydrat: +2014 kJ/mol
Standard molär entropi	vattenfri: +118 J/(K mol) heptahydrat: +406 J/(K mol)
Gibbs standardenergi för bildning	vattenfri: −784 kJ/mol heptahydrat: −2473 kJ/mol
Klassificering
CAS registreringsnummer	vattenfri: 10124-43-3 monohydrat: 13455-64-0 heptahydrat: 10026-24-1
EG-registreringsnummer	233-334-2
PubChem	24965
Säkerhet
R-fraser	R49 ; R22 ; R42/43 ; R50/53
S-fraser	S22 ; S53 ; S45 ; S60 ; S61
H-fraser	H302; H317; H334; H410; H350i
P-fraser	P201; P261; P273; P280; P308 + P313; P501
Faropiktogram
GHS-faropiktogram
NFPA 704	0 2 0
Där det inte anges ges data under standardförhållanden (25 °C, 100 kPa).

Kobolt(II)sulfat - ett oorganiskt ämne med formeln CoSO 4 , är ett salt av tvåvärd kobolt och svavelsyra . Vattenfritt kobolt(II)sulfat är ett rosa kristallint ämne. Kobolt(II) sulfatheptahydrat CoSO 4 ·7H 2 O har utseendet av röda kristaller och är känt som "kobolt (röd) vitriol". Förekommer naturligt som en rad mineraler och används som pigment och i beläggning av andra metaller med kobolt.

Att vara i naturen

Kobolt(II)sulfat förekommer naturligt som mineralerna uplowite , moorhouseite och biberite . De viktigaste egenskaperna hos dessa mineraler presenteras i tabellen.

	Uplowit [1]	Moorhouseite [2]	Biberite [3]
Förening	Co 0,6 Mn 2+ 0,3 Ni 0,1 SO 4 4H 2 O	Co 0,6 Ni 0,3 Mn 2+ 0,1 SO 4 6H 2 O	CoSO47H2O _ _ _ _
Färg	rosa	rosa	rosröd
Syngony	monoklinisk	monoklinisk	monoklinisk
Densitet , g/cm³	2,33	1,97	1.9
Mohs hårdhet	3	2.5	2

Fysiska egenskaper

Vattenfritt kobolt(II)sulfat är ett rosa kristallint ämne. Mycket hygroskopisk . Det löser sig bra (men långsamt) i vatten (36,3 g/100 g H 2 O vid 20 °C och 49,3 g/100 g H 2 O vid 80 °C). Det är dåligt lösligt i etanol (0,17 g/l vid 25°C), koncentrerad svavelsyra , något bättre i metanol (4,2 g/l vid 25°C) och glycerol [4] [5] [6] .

Vattenfritt kobolt(II)sulfat finns i två kristallina modifikationer:

α-CoSO4 är rosa till färgen, har ett rombiskt kristallgittersystem ( rymdgrupp P nma, a = 0,671 nm, b = 0,845 nm, c = 0,465 nm, Z = 4).
β-CoSO 4 är lila till färgen, har ett monokliniskt system av kristallgittret.

Fasövergångstemperatur α →β 440 °C. Standardentalpin för fasövergången α→β är 6,7 kJ/mol. Den monokliniska modifieringen är stabil vid höga tryck [6] .

Vid en temperatur på 600–700 °C sönderfaller kobolt(II)sulfat (se avsnitt Kemiska egenskaper ).

Kristall återfuktar

Under utfällning från lösningar och absorption av fukt bildar kobolt(II)sulfat ett antal kristallina hydrater [5] [6] .

Heptahydrat - röda kristaller med monoklinisk syngoni ( rymdgrupp P21 , a = 1,545 nm, b = 1,308 nm, c = 2,004 nm, p = 104,67°, Z = 16). Det finns också två metastabila modifieringar av heptahydratet - med ortorombiska och monokliniska syngonier. ${\mathsf {CoSO_{4}\cdot 7H_{2}O))$
Hexahydrat - orangeröda kristaller med monoklinisk syngoni. ${\mathsf {CoSO_{4}\cdot 6H_{2}O))$
Monohydrat - rosa kristaller med monoklinisk syngoni. ${\mathsf {CoSO_{4}\cdot H_{2}O))$

Dessutom är metastabila hydrater med 4 och 2 vattenmolekyler kända.

Kemiska egenskaper

Nedbrytning

Kristallhydrater av kobolt(II)sulfat sönderdelas vid upphettning och förlorar kristallvatten:

{\mathsf {CoSO_{4}\cdot 7H_{2}O\ {\xrightarrow[{-1\ H_{2}O}]{41-43\ ^{\circ }C))\ CoSO_{ 4}\cdot 6H_{2}O{\xrightarrow[{-5\ H_{2}O}]{71\ ^{\circ }C))\ CoSO_{4}\cdot H_{2}O\ {\ xrightarrow[{-1\ H_{2}O}]{250-420\ ^{\circ }C}}\ CoSO_{4}}}

Vid ytterligare uppvärmning sönderfaller vattenfritt kobolt(II)sulfat till en dubbeloxid med frigöring av svaveldioxid och syre :

{\mathsf {3CoSO_{4}\ {\xrightarrow {600-700\ ^{\circ }C}}\ (Co^{II}Co_{2}^{III})O_{4}\ + \ 3SO_{2}\ +\ O_{2}}}

Hydrolys

När det löses i vatten dissocierar kobolt(II)sulfat , medan hydrering av katjonen sker :

{\mathsf {CoSO_{4}\ +6H_{2}O\ \longrightarrow \ [Co(H_{2}O)_{6}]^{2+}\ +\ SO_{4}^{ 2-}}}

Hexaaquacobalt(II)-katjonen hydrolyseras reversibelt , vilket ger ett surt medium:

{\mathsf {[Co(H_{2}O)_{6}]^{2+}\ +\ H_{2}O\ \rightleftarrows \ [Co(H_{2}O)_{5 }(OH)]^{+}\ +\ H_{3}O^{+}}},\ pK_{a}\ =\ 8,90

Utbytesreaktioner i lösning

I vattenlösningar reagerar kobolt(II)sulfat med alkalier :

med koncentrerad (mer än 10%) alkali bildas en violettblå fällning av kobolt(II)hydroxid [4] :

{\mathsf {CoSO_{4}\ +\ 2NaOH\ \longrightarrow \ Na_{2}SO_{4}\ +\ Co(OH)_{2}\downarrow ))

med utspädd alkali bildas fällningar av basiska kobolt(II)sulfater av olika sammansättning, särskilt [4] [6] :

{\mathsf {Co_{4}SO_{4}(OH)_{6}\cdot 4H_{2}O))

blå;

{\mathsf {Co_{2}SO_{4}(OH)_{2}\cdot 2H_{2}O))

av blå färg;

{\mathsf {Co_{5}(SO_{4})_{2}(OH)_{6}\cdot 5H_{2}O))

lila.

När en koncentrerad lösning av kobolt(II)sulfat interagerar med mättade lösningar av sulfater av ett antal alkalimetaller eller ammonium , bildas en fällning av dubbelsalter ( schoeniter ) [4] [6] :

{\mathsf {CoSO_{4}\ +\ M_{2}SO_{4}\ +\ 6H_{2}O\longrightarrow \ M_{2}Co(SO_{4})_{2}\cdot 6H_{2}O\nedåtpil \ ,\ (M\ =\ K,\ Rb,\ Cs,\ NH_{4})}}

När en lösning av kobolt(II)sulfat interagerar med lösningar av ortofosfater eller alkalimetallarsenater , fälls en fällning av motsvarande kobolt(II)-salter ut [4] :

{\mathsf {3CoSO_{4}\ +\ 2Na_{3}EO_{4}\ +\ 8H_{2}O\ \longrightarrow \ Co_{3}(EO_{4})_{2}\cdot 8H_{2}O\nedåtpil \ +\ 3Na_{2}SO_{4}\ ,\ (E\ =\ P,\ As)))

Dessutom ingår kobolt(II)sulfat i alla utbytesreaktioner som är karakteristiska för lösliga kobolt(II)salter och lösliga sulfater, till exempel:

bildar en fällning av kobolt(II)sulfid när den interagerar med ammoniumhydrosulfid

{\mathsf {2CoSO_{4}\ +\ 2NH_{4}HS\ \longrightarrow \ 2CoS\downarrow \ +\ (NH_{4})_{2}SO_{4}\ +\ H_{2} SO_{4}}}

bildar en fällning av bariumsulfat när den interagerar med bariumnitrat

{\mathsf {CoSO_{4}\ +\ Ba(NO_{3})_{2}\ \longrightarrow \ Co(NO_{3})_{2}\ +\ BaSO_{4}\downarrow } }

Bildning av komplexa föreningar

När kobolt(II)sulfat reagerar med koncentrerat ammoniakhydrat , bildas en gul fällning av hexaaminkobolt(II)sulfat [4] :

{\mathsf {CoSO_{4}\ +\ 6(NH_{3}\cdot H_{2}O)\ \longrightarrow \ [Co(NH_{3})_{6}]SO_{4}\ nedåtpil \ +\ 6H_{2}O}}

I svavelsyralösningar bildar kobolt(II)sulfat komplexa anjoner , i synnerhet disulfatokobaltat(II)-anjonen [6] :

{\displaystyle {\mathsf {CoSO_{4}\ +\ SO_{4}^{2-}\ \rightleftarrows \ [Co(SO_{4})_{2}]^{2-))))

Bildning av kobolt(III)-föreningar

Kobolt(II)sulfat oxideras till kobolt(III)föreningar under inverkan av starka oxidationsmedel [4] .

När en lösning av kobolt(II)sulfat ozoniseras i svavelsyra , bildas en lösning av kobolt(III)sulfat :

{\mathsf {2CoSO_{4}\ +\ O_{3}\ +\ H_{2}SO_{4}\ \longrightarrow \ Co_{2}(SO_{4})_{3}\ +\ O_{2}\uparrow \ +\ H_{2}O}}

Under fluorering av en lösning av kobolt(II)sulfat i 4 N svavelsyra vid 0 °C fälls kobolt(III)sulfat-18-hydrat ut:

{\mathsf {2CoSO_{4}\ +\ H_{2}SO_{4}\ +\ 18H_{2}O\ +\ F_{2}\ \longrightarrow \ Co_{2}(SO_{4} )_{3}\cdot 18H_{2}O\downarrow +\ 2HF}}

Elektrolys

Under elektrolysen av en vattenlösning av kobolt(II)sulfat frigörs metallisk kobolt vid katoden , syre frigörs vid anoden :

{\mathsf {Co^{2+}\ +\ 2e^{-}\ \longrightarrow \ Co\downarrow }}

{\displaystyle {\mathsf {2H_{2}O\ -\ 4e^{-}\ \longrightarrow \ O_{2}\uparrow \ +\ 4H^{+))))

Denna process används för att galvanisera andra metaller med kobolt.

Får

Kobolt(II)sulfat kan erhållas genom följande metoder.

interaktion av kobolt(II) oxid eller hydroxid med utspädd svavelsyra [6] : I koncentrerad het svavelsyra går upplösningen av koboltoxider snabbare.

{\mathsf {CoO\ +\ H_{2}SO_{4}\ \longrightarrow \ CoSO_{4}\ +\ H_{2}O))

{\mathsf {Co(OH)_{2}\ +\ H_{2}SO_{4}\ \longrightarrow \ CoSO_{4}\ +\ 2H_{2}O))

CoCO3 + H2SO4 → H2O + CO2 + CoSO4

interaktion av kobolt(II)sulfid med varm koncentrerad salpetersyra [4] :

{\mathsf {CoS\ +\ 8HNO_{3}\ \longrightarrow \ CoSO_{4}\ +\ 8NO_{2}\uparrow \ +\ 4H_{2}O))

interaktion mellan disulfid (2−) kobolt (II) (mineral kattieite ) med kokande koncentrerad svavelsyra eller salpetersyra [4] :

{\mathsf {Co(S_{2})\ +\ 6H_{2}SO_{4}\ \longrightarrow \ CoSO_{4}\ +\ 7SO_{2}\uparrow \ +\ 6H_{2}O }}

{\mathsf {Co(S_{2})\ +\ 14HNO_{3}\ \longrightarrow \ CoSO_{4}\ +\ 14NO_{2}\uparrow \ +\ 6H_{2}O\ +\ H_ {2}SO_{4}}}

Applikation

Kobolt(II)sulfat används som råmaterial för framställning av andra koboltföreningar, som en komponent av elektrolyter vid galvanisering av andra metaller med kobolt, som pigment för färgning av glas och keramik [6] .

Toxicitet

Kobolt(II)sulfat är måttligt giftigt , med en oral LD 50 för råttor på 582 mg/kg (för heptahydrat).

Kan orsaka andningssvårigheter, astma vid inandning ; kan orsaka cancer . Kan orsaka en allergisk reaktion vid hudkontakt . Vid förtäring kan det ha en mutagen effekt , påverka reproduktionsfunktionen.

De viktigaste symptomen på kobolt(II)sulfatförgiftning inkluderar diarré , aptitlöshet, sänkning av kroppstemperatur och blodtryck . De huvudsakliga organen som påverkas är njurarna , hjärtat och bukspottkörteln .

Kobolt(II)sulfat kan orsaka negativa förändringar på lång sikt i vattenmiljön: LC 50 för daphnia är 6 mg/l under 48 timmar; IC50 för Pseudokirchneriella subcapitata är 0,4 mg/l under 72 timmar (data visas för den vattenfria föreningen).

Se även

Kobolt(III)sulfat

Anteckningar

↑ Ladda upp på webmineral.com . Hämtad 27 juli 2011. Arkiverad från originalet 13 juli 2012. (obestämd)
↑ Moorhouseite på webmineral.com . Hämtad 27 juli 2011. Arkiverad från originalet 13 juli 2012. (obestämd)
↑ Biberite på webmineral.com . Hämtad 27 juli 2011. Arkiverad från originalet 13 juli 2012. (obestämd)
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Lidin R. A., Molochko V. A., Andreeva L. L. Reaktioner av oorganiska ämnen: en referensbok / Ed. R. A. Lidina. - 2:a uppl., reviderad. och ytterligare - M . : Bustard, 2007. - S. 120 -121. — 637 sid. - ISBN 978-5-358-01303-2 .
↑ 1 2 Lidin R.A., Andreeva L.L., Molochko V.A. Konstanter av oorganiska ämnen: en uppslagsbok / Ed. R. A. Lidina. - 2:a uppl., reviderad. och ytterligare - M . : Drofa, 2006. - S. 98, 460, 620. - 685 sid. — ISBN 5-7107-8085-5 .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 [www.xumuk.ru/encyklopedia/2035.html Koboltsulfater på xumuk.ru] . (obestämd)

vitriol
vanadin ( VSO47H2 ) _ _ järn (FeSO 4 7H 2 O) kobolt (CoSO 4 7H 2 O) koppar (CuSO 4 5H 2 O) nickel (NiSO 4 7H 2 O) bly (PbSO 4 ) krom (CrSO 4 7H 2 O) zink (ZnSO 4 7H 2 O) mangan (MnSO 4 5H 2 O)