stringtranslate.com

Хлорид кобальта(II)

Хлорид кобальта(II) — неорганическое соединение , соль кобальта и хлора с формулой CoCl
2. Соединение образует несколько гидратов CoCl
2· н Н
2O , для n = 1, 2, 6 и 9. Заявления об образовании три- и тетрагидратов не были подтверждены. [4] Безводная форма представляет собой синее кристаллическое твердое вещество; дигидрат имеет фиолетовый цвет, а гексагидрат — розовый. Коммерческие образцы обычно представляют собой гексагидрат, который является одной из наиболее часто используемых солей кобальта в лаборатории. [5]

Характеристики

Безводный

При комнатной температуре безводный хлорид кобальта имеет структуру хлорида кадмия ( CdCl
2) (R 3 m), в котором ионы кобальта(II) координируются октаэдрически. При температуре около 706 °C (на 20 градусов ниже точки плавления) считается , что координация меняется на тетраэдрическую. [2] Давление пара при температуре плавления составляет 7,6  мм рт. ст. [6]

Решения

Хлорид кобальта достаточно растворим в воде. При атмосферном давлении массовая концентрация насыщенного раствора CoCl
2в воде составляет около 54% ​​при температуре кипения 120,2 °C; 48% при 51,25 °C; 35% при 25 °C; 33% при 0 °C; и 29% при −27,8 °C. [4]

Разбавленные водные растворы CoCl
2содержат вид [Co(H
2О)
6]2+
, кроме ионов хлора . Концентрированные растворы красные при комнатной температуре, но становятся синими при более высоких температурах. [7]

Гидраты

Субъединица решетки CoCl2 ( H2O ) 2 .

Кристаллическая единица твердого гексагидрата CoCl
2•6 ч
2O содержит нейтральную молекулу транс - CoCl
2(ЧАС
2О)
4и две молекулы кристаллизационной воды . [8] Этот вид легко растворяется в воде и спирте .

Безводная соль гигроскопична , а гексагидрат расплывается . [ требуется ссылка ] Дигидрат, CoCl 2 (H 2 O) 2 , является координационным полимером . Каждый центр Co координируется с четырьмя дважды мостиковыми хлоридными лигандами . Октаэдр завершается парой взаимно транс- акво-лигандов . [9]

Подготовка

Хлорид кобальта можно получить в водном растворе из гидроксида кобальта (II) или карбоната кобальта (II) и соляной кислоты :

КоКО
3+ 2 HCl (водн.) → CoCl
2(водн.) + CO
2 + Н
2О
Со(ОН)
2+ 2 HCl (водн.) → CoCl
2(водн.) + 2 Н
2О

Твердые дигидрат и гексагидрат можно получить путем испарения. Охлаждение насыщенных водных растворов дает дигидрат между 120,2 °C и 51,25 °C, а гексагидрат ниже 51,25 °C. Водяной лед, а не хлорид кобальта, будет кристаллизоваться из растворов с концентрацией ниже 29%. Моногидрат и безводные формы можно получить путем охлаждения растворов только под высоким давлением, выше 206 °C и 335 °C соответственно. [4]

Безводное соединение можно получить путем нагревания гидратов. [10]

При быстром нагревании или в закрытом контейнере каждый из 6-, 2- и 1-гидратов частично плавится в смесь следующего более низкого гидрата и насыщенного раствора — при 51,25 °C, 206 °C и 335 °C соответственно. [4] При медленном нагревании в открытом контейнере, так что давление водяного пара над твердым телом практически равно нулю, вода испаряется из каждого из твердых 6-, 2- и 1-гидратов, оставляя следующий более низкий гидрат, при температуре около 40 °C, 89 °C и 125 °C соответственно. Если парциальное давление водяного пара находится в равновесии с твердым телом, как в ограниченном, но не находящемся под давлением замкнутом пространстве, разложение происходит при температуре около 115 °C, 145 °C и 195 °C соответственно. [4]

Обезвоживание можно также осуществить с помощью триметилсилилхлорида : [11]

CoCl
2•6 ч
2О + 12 (СН
3)
3SiCl3 → CoCl3
2+ 6 [(Ч
3)
3SiCl]
2О + 12 HCl

Безводное соединение можно очистить путем сублимации в вакууме. [2]

Реакции

В лабораторных условиях хлорид кобальта(II) служит обычным предшественником других соединений кобальта. Обычно разбавленные водные растворы соли ведут себя как другие соли кобальта(II), поскольку эти растворы состоят из [Co(H
2О)
6]2+
ион независимо от аниона. Например, такие растворы дают осадок сульфида кобальта CoS при обработке сероводородом H
2С. [ необходима ссылка ]

Комплексные хлориды

Гексагидрат и безводная соль являются слабыми кислотами Льюиса . Аддукты обычно либо октаэдрические , либо тетраэдрические . Образует октаэдрический комплекс с пиридином ( C
5ЧАС
5Н ): ​​[12]

CoCl
2·6 ч
2О + 4 С
5ЧАС
5N → CoCl
2(С)
5ЧАС
5Н)
4+ 6 ч.
2О

С трифенилфосфином ( P(C
6ЧАС
5)
3), получается тетраэдрический комплекс:

CoCl
2·6 ч
2О + 2 П(С
6ЧАС
5)
3→ CoCl
2[П(С
6ЧАС
5)
3]
2+ 6 ч.
2О

Соли анионного комплекса CoCl 4 2− могут быть получены с использованием хлорида тетраэтиламмония: [13]

CoCl
2+ 2 [(C 2 H 5 ) 4 N]Cl → [(C 2 H 5 ) 4 N)] 2 [CoCl 4 ]

Ион тетрахлоркобальтата [CoCl 4 ] 2− — это синий ион, который образуется при добавлении соляной кислоты к водным растворам гидратированного хлорида кобальта, имеющим розовый цвет.

Снижение

Структура координационного комплекса кобальта(IV) с норборнил- анионом

Реакция безводного соединения с циклопентадиенидом натрия дает кобальтоцен Co(C
5ЧАС
5)
2. Этот 19-электронный вид является хорошим восстановителем, легко окисляясь до желтого 18-электронного катиона кобальтоцения [Co(C
5ЧАС
5)
2]+
.

Окисление до кобальта(III)

Существуют соединения кобальта в степени окисления +3, такие как фторид кобальта(III) CoF
3, нитрат Co(NO
3)
3, и сульфат Co
2(ТАК
4)
3; однако хлорид кобальта(III) CoCl
3нестабилен в нормальных условиях и немедленно разлагается на CoCl
2и хлор . [14]

С другой стороны, хлориды кобальта(III) могут быть получены, если кобальт также связан с другими лигандами с большей основностью Льюиса, чем хлорид, такими как амины . Например, в присутствии аммиака хлорид кобальта(II) легко окисляется кислородом воздуха до хлорида гексамминкобальта(III) :

4 CoCl
2·6 ч
2О + 4 NH
4Cl + 20 NH
3+ О
2→ 4 [Co(NH
3)
6]Cl
3+ 26 ч.
2О

Аналогичные реакции происходят и с другими аминами . Эти реакции часто проводятся в присутствии древесного угля в качестве катализатора или с перекисью водорода H
2О
2заменяет атмосферный кислород. Другие высокоосновные лиганды, включая карбонат , ацетилацетонат и оксалат , вызывают образование производных Co(III). Простые карбоксилаты и галогениды не вызывают. [ необходима цитата ]

В отличие от комплексов Co(II) , комплексы Co(III) очень медленно обмениваются лигандами , поэтому их называют кинетически инертными . Немецкий химик Альфред Вернер был удостоен Нобелевской премии в 1913 году за свои исследования ряда соединений кобальта(III), работы, которые привели к пониманию структур таких координационных соединений . [ требуется цитата ]

Окисление до кобальта(IV)

Реакция 1-норборниллития с CoCl
2·ТГФ в пентане дает коричневый, термически стабильный тетракис(1-норборнил)кобальт(IV) [15] [16] — редкий пример стабильного соединения переходного металла/насыщенного алкана, [5] в других растворителях получаются другие продукты. [17]

Индикация влажности

Глубокий синий цвет этого силикагеля , указывающего на влажность , обусловлен хлоридом кобальта. При гидратации цвет меняется на светло-розовый/фиолетовый.

Хлорид кобальта является распространенным визуальным индикатором влажности из-за его отчетливого изменения цвета при гидратации. Изменение цвета происходит от некоторого оттенка синего в сухом состоянии до розового при гидратации, хотя оттенок цвета зависит от субстрата и концентрации. Его пропитывают в бумагу для изготовления тестовых полосок для определения влажности в растворах или, что более медленно, в воздухе/газе. Осушители , такие как силикагель, могут включать хлорид кобальта, чтобы указать, когда он «тратится» (т. е. гидратируется). [18]

Проблемы со здоровьем

Кобальт необходим для большинства высших форм жизни, но более нескольких миллиграммов в день вредны. Хотя отравления соединениями кобальта происходили редко, их хроническое употребление вызывало серьезные проблемы со здоровьем при дозах, намного меньших летальной дозы. В 1966 году добавление соединений кобальта для стабилизации пивной пены в Канаде привело к своеобразной форме токсин-индуцированной кардиомиопатии , которая стала известна как кардиомиопатия пьющего пиво . [19] [20] [21]

Кроме того, хлорид кобальта (II) подозревается в том, что он вызывает рак (т.е., возможно, канцерогенен , группа 2B по классификации Международного агентства по изучению рака (МАИР)). [22]

В 2005–2006 годах хлорид кобальта был восьмым по распространенности аллергеном в кожных тестах (8,4%). [23]

Другие применения

Ссылки

  1. ^ "Cobalt muriate, CAS Number: 7646-79-9". www.chemindustry.com . Архивировано из оригинала 28 мая 2019 . Получено 19 апреля 2018 .
  2. ^ abc Wojakowska, A.; Krzyżak, E.; Plińska, S. (2007). «Плавление и высокотемпературные твердотельные переходы в галогенидах кобальта(II)». Журнал термического анализа и калориметрии . 88 (2): 525–530. doi :10.1007/s10973-006-8000-9.
  3. ^ Санта-Крус Биотехнологии: Хлорид кобальта(II)
  4. ^ abcde MT Saugier, M. Noailly, R. Cohen-Adad, F. Paulik и J. Paulik (1977): «Равновесия твердое ⇄ жидкое ⇆ vapeur du systeme binaire CoCl
    2    - Н
    2    O     " Журнал термического анализа , том 11, выпуск 1, страницы 87–100. doi :10.1007/BF02104087 Примечание: самая низкая точка на рис. 6 не соответствует рис. 7; вероятно, она должна быть при -27,8 °C вместо 0 °C.
  5. ^ ab Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  6. ^ Юдзо Саеки, Рёко Мацудзаки, Наоми Аояма (1977): "Давление паров дихлорида кобальта". Журнал менее распространенных металлов , том 55, выпуск 2, страницы 289-291. doi :10.1016/0022-5088(77)90204-1
  7. ↑ The Merck Index , 7-е издание, Merck & Co, Рауэй, Нью-Джерси, США, 1960.
  8. ^ Уэллс, А.Ф. (1984), Структурная неорганическая химия (5-е изд.), Оксфорд: Clarendon Press, ISBN 0-19-855370-6
  9. ^ Морозин, Б.; Грэбер, Э.Дж. (1965). «Кристаллические структуры дигидрата хлорида марганца(II) и железа(II)». Журнал химической физики . 42 (3): 898–901. Bibcode : 1965JChPh..42..898M. doi : 10.1063/1.1696078.
  10. ^ Джон Даллас Дональдсон, Детмар Бейерсманн, «Кобальт и соединения кобальта» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, Wiley-VCH, Вайнхайм, 2005. doi :10.1002/14356007.a07_281.pub2
  11. ^ Филип Буджук; Чжон-Хо Со (2007). «Сольватированные и несольватированные безводные хлориды металлов из гидратов хлоридов металлов». Неорганические синтезы . Том 29. С. 108–111. doi :10.1002/9780470132609.ch26. ISBN 9780470132609.
  12. ^ Лонг, Гэри Дж.; Кларк, Питер Дж. (1978). «Кристаллические и молекулярные структуры транс -тетракис(пиридин)дихлоржелеза(II), -никеля(II) и -кобальта(II) и транс -тетракис(пиридин)дихлоржелеза(II) моногидрата». Неорганическая химия . 17 (6): 1394–1401. doi :10.1021/ic50184a002.
  13. ^ Gill, NS & Taylor, FB (1967). "Tetrahalo Complexes of Dipositive Metals in the First Transition Series". Неорганические синтезы . Том 9. С. 136–142. doi :10.1002/9780470132401.ch37. ISBN 9780470132401.
  14. ↑ Справочник по химии и физике , 71-е издание, CRC Press, Энн-Арбор, Мичиган, 1990.
  15. ^ Barton K. Bower & Howard G. Tennent (1972). «Переходные металлические бицикло[2.2.1]гепт-1-илы». J. Am. Chem. Soc. 94 (7): 2512–2514. doi :10.1021/ja00762a056.
  16. ^ Эрин К. Бирн; Даррин С. Ричесон и Клаус Х. Теопольд (1986). «Тетракис(1-норборнил)кобальт, низкоспиновый тетраэдрический комплекс переходного металла первого ряда». J. Chem. Soc., Chem. Commun. (19): 1491–1492. doi :10.1039/C39860001491.
  17. ^ Эрин К. Бирн; Клаус Х. Теопольд (1989). «Синтез, характеристика и реакционная способность норборнильных комплексов кобальта в необычно высоких степенях окисления с переносом электронов». J. Am. Chem. Soc. 111 (11): 3887–3896. doi :10.1021/ja00193a021.
  18. ^ Соломон, М. Э. (февраль 1945 г.). «Использование солей кобальта в качестве индикаторов влажности и сырости». Annals of Applied Biology . 32 (1): 75–85. doi :10.1111/j.1744-7348.1945.tb06763.x. ISSN  0003-4746.
  19. ^ Morin Y; Tětu A; Mercier G (1969). «Кардиомиопатия любителей пива в Квебеке: клинические и гемодинамические аспекты». Annals of the New York Academy of Sciences . 156 (1): 566–576. Bibcode : 1969NYASA.156..566M. doi : 10.1111/j.1749-6632.1969.tb16751.x. PMID  5291148. S2CID  7422045.
  20. ^ Barceloux, Donald G. & Barceloux, Donald (1999). «Кобальт». Клиническая токсикология . 37 (2): 201–216. doi :10.1081/CLT-100102420. PMID  10382556.
  21. ^ 11.1.5 Необычный тип миокардиопатии, выявленный в 1965 и 1966 годах в Квебеке (Канада), Миннеаполисе (Миннесота), Лёвене (Бельгия) и Омахе (Небраска), был связан с эпизодами острой сердечной недостаточности (например, 50 смертей среди 112 любителей пива).
  22. ^ [PDF
  23. ^ Zug KA, Warshaw EM, Fowler JF Jr, Maibach HI, Belsito DL, Pratt MD, Sasseville D, Storrs FJ, Taylor JS, Mathias CG, Deleo VA, Rietschel RL, Marks J. Результаты патч-тестов Североамериканской группы по контактному дерматиту 2005–2006 гг. Дерматит. 2009 май–июнь;20(3):149-60.
  24. ^ "Создание невидимых чернил". Королевское химическое общество . Получено 7 апреля 2023 г.
  25. ^ Lippi G, Franchini M, Guidi GC (ноябрь 2005 г.). «Введение хлорида кобальта спортсменам: новая перспектива в допинге крови?». Br J Sports Med . 39 (11): 872–873. doi :10.1136/bjsm.2005.019232. PMC 1725077. PMID  16244201 . 
  26. ^ Бартли, Патрик (6 февраля 2015 г.). «Кобальтовый кризис обращает внимание мира на австралийские гонки». The Sydney Morning Herald .

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме хлорид кобальта(II) .