Оксид кобальту(II)

Шаблон:Речовина Шаблон:About Окси́д ко́бальту(II), ко́бальт(II) окси́д — неорганічна сполука складу CoO. Являє собою сіро-зелені, оливкові кубічні кристали, які є феромагнетиком. Сполука проявляє слабкі амфотерні властивості.

Застосовується у виробництві акумуляторів, кобальтовмісних пігментів і каталізаторів.

Поширення у природі

Еритрин

Оксид кобальту не розповсюджений у вільному стані, проте існує у складі мінералів кисневмісних солей кобальту, наприклад, а арсенаті кобальту(II), які відомий під назвою мінералу еритрину Co₃[AsO₄]₂·8H₂O. В ньому вміст CoO сягає 37,5%. Твердість еритрину за шкалою Мооса складає 1,5-2,5 балів.

Еритрин утворюється шляхом вивітрювання (окиснення) інших мінералів — скутерудиту і смальтину, які є арсенідами кобальту. Зазвичай еритрин перебуває у твердих розчинах із аннабергітом.

Також до мінералів, що містять оксид кобальту, відносяться: асболан (Co,Ni)O·MnO₂·xH2O (до 30% CoO), сферокобальтит CoCO₃, біберит CoSO₄·7H₂O тощо.

Фізичні властивості

Оксид кобальту є тугоплавкими кристалами зі структурою типу NaCl. При температурі 1935 °C він плавиться без розкладання, але розкладається на прості речовини при підвищенні температури до 2860 °C.

В умовах вище 19 °C (температура Кюрі) оксид кобальту є феромагнетиком.

Отримання

Оксид кобальту(II) синтезують окисненням металевого кобальту киснем або парою води за температури вище 940 °C. Нижче цієї позначки кобальт може утворювати змішаний оксид CoO·Co₂O₃ (Co₃O₄), а при вищих температурах домішка Co₂O₃ розкладається з утворенням CoO.

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{940^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}$

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{940^{o}C}{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\stackrel{>940^{o}C}{\to }\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Як окисники кобальту також використовуються оксиди азоту: N₂O, NO, NO₂:

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{230^{o}C}{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{O}\stackrel{150^{o}C}{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{⟶}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}$

Іншим способом є термічне розкладання оксигеновмісних сполук кобальту(II). Його проводять у середовищі без доступу кисню: у вакуумі, у струмені азоту чи вуглекислого газу, щоб уникнути утворення оксиду Co₃O₄:

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\stackrel{200^{o}C}{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\stackrel{550^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\stackrel{477^{o}C}{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Хімічні властивості

При нагріванні на повітрі у діапазоні температур 390-900 °C оксид кобальту(II) частково окиснюється до Co₂O₃ (утворюється суміш оксидів Co₃O₄):

$\mathrm{6}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{390-900^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}$

У надвисоких температурах, понад 2860 °C, оксид розкладається на прості речовини:

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\stackrel{2860^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

CoO проявляє слабкі амфотерні властивості, зі значним переважанням осно́вних. Він розчиняється у більшості кислот з утворенням солей Co²⁺, а також реагує із лугами. Із розплавами KOH, NaOH продуктом взаємодії є кобальтити складу Me₂CoO₂ яскраво-синього кольору, а з концентрованими розчинами лугів утворюються комплесні гідроксокобальтити(II) (також синього кольору), які легко окиснюються та гідролізуються.

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{⟶}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{t}{\to }{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{o}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{(}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{.}\mathrm{)}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{boiling}{\to }\mathrm{N}{\mathrm{a}}_{\mathrm{2}}\mathrm{[}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{4}}\mathrm{]}\mathrm{\downarrow }$

При дії газуватого хлору, CCl₄, S₂Cl₂ утворюється хлорид кобальту, а при взаємодії із сіркою чи сірководнем, утворюється сульфід:

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{4}}\stackrel{t}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}\mathrm{⟶}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{S}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}$

Оксид відновлюється до металу воднем або CO^

$\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\stackrel{120-500^{o}C}{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Пігмент тенарова синь

При сильному нагріванні (800-1500 °C) оксид кобальту може взаємодіяти з оксидами інших металів: Al₂O₃, ZnO, Fe₂O₃, MgO, TiO₂, PbO₂, NiO, Cr₂O₃ тощо. В результаті взаємодії утворюються сполуки чіткого складу та тверді розчини, які забарвлені у рожевий, зелений чи синій кольори. Значна кількість таких сполук широко використовуються як пігменти під різними іменами: тенарова синь Co[Al₂O₄] (або розчин із Co₃O₄), лазурно-синій станан Co₂[SnO₄] (розчин із SnO₂ та SiO₂₎, зелень Рінмана (кобальтовий зелений) CoZnO₂, кобальтовий рожевий CoO·MgO.

Застосування

Оксид кобальту застосовують у виготовленні негативних електродів акумуляторів, кобальтовмісних пігментів. Інколи застосовується як каталізатор окиснення та дегідрогенізації.

Див. також

• Пігменти

Джерела

• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-en
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-en
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru