Оксид кобальту(II,III)

Шаблон:Речовина Шаблон:About Окси́д ко́бальту(II,III) — неорганічна сполука складу Co₃O₄. Являє собою чорні октаедричні кристали, які є парамагнітними. Оксид проявляє слабкі амфотерні властивості.

Co₃O₄ застосовується у виготовленні кольорового скла, що не пропускає ультрафіолетове випромінювання, також використовується як каталізатор деяких реакцій розкладання.

Фізичні властивості

Оксид Co₃O₄ формується у вигляді чорних октаедричних кристалів, які проявляють парамагнітні властивості. Речовина має кристалічну структуру типу шпінелі.

Оксид може поглинати вологу, утворюючи кристалогідрати Co₃O₄·xH₂O (x = 3, 6, 7).

Отримання

Оксид кобальту(II,III) можна синтезувати окисненням на повітрі порошку кобальту, оксиду CoO, гідроксиду Co(OH)₂, а також прокалюванням гідрату оксиду Co₂O₃·H₂O, нітрату Co(NO₃)₂, Co(OH)₂. Дані реакції схожі на методи отримання CoO, але проводяться за вищих температур для додаткового окиснення сполуки і переводу її у Co₃O₄.

$\mathrm{3}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{500^{o}C}{\to }\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{\cdot }\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

$\mathrm{6}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{390-700^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}$

$\mathrm{6}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{>100^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{6}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{6}\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{\cdot }{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{600^{o}C}{\to }\mathrm{4}\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{6}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{6}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{450^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{6}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{3}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{(}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\stackrel{600-650^{o}C}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{6}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Хімічні властивості

При нагріванні понад 900 °C оксид кобальту(II,III) розкладається з утворенням CoO:

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

Co₃O₄ не розчиняється у воді; проявляє слабкі амфотерні властивості: взаємодіє із концентрованими кислотами та, при спіканні, із лугами:

$\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{8}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\stackrel{}{\to }\mathrm{3}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{6}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\stackrel{}{\to }\mathrm{6}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{6}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{4}\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{1}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{400^{o}C}{\to }\mathrm{1}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{o}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{6}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$ (сполука червоного кольору)

При високих температурах взаємодіє з оксидами інших металів:

$\mathrm{4}\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{6}\mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{800^{o}C}{\to }\mathrm{6}\mathrm{[}\mathrm{C}{o}_{\mathrm{2}}^{\mathrm{I}\mathrm{I}\mathrm{I}}\mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{]}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}$

Відновлюється до чистого кобальту при дії водню, коксу, оксиду вуглецю, алюмінію:

$\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\stackrel{120-500^{o}C}{\to }\mathrm{3}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{C}\stackrel{t}{\to }\mathrm{3}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{O}$

$\mathrm{3}\mathrm{C}{\mathrm{o}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{8}\mathrm{A}\mathrm{l}\stackrel{t}{\to }\mathrm{9}\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{A}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

Застосування

Оксид кобальту(II,III) застосовується у виготовленні кольорового скла, яке поглинає ультрафіолетове випромінювання, а також як каталізатор реакцій: термічного розкладання KClO₃, KMnO₄, окиснення NH₃, а також синтезу HCN з метану, амоніаку, азоту.

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