Сульфат кобальта(II)
Сульфат кобальта(II) | |
---|---|
| |
Систематическое название | Сульфат кобальта(II) |
Другие названия | Кобальтовый купорос, красный купорос |
Химическая формула | CoSO4 |
Внешний вид | Кристаллическое вещество от розового (безводный) до красного (гептагидрат) цвета |
Свойства | |
Молярная масса |
безводный: 155,00 г/моль моногидрат: 173,01 г/моль гексагидрат: 263,09 г/моль гептагидрат: 281,10 г/моль |
Температура разложения | 600—700 °C |
Фазовые переходы | 440 °C (ромб. → монокл.) |
Плотность |
безводный: 3,71 г/см3 моногидрат: 3,075 г/см3 гексагидрат: 2,029 г/см3 гептагидрат: 1,948 г/см³ |
Растворимость в воде | 36,3 г/100 мл |
Токсикологические данные | |
LD50 | 582 мг/кг (гептагидрат) |
Структура | |
Кристаллическая решётка |
ромбическая (безводный) моноклинная (гидраты) |
Термодинамические свойства | |
Стандартная энтальпия образования |
безводный: −889 кДж/моль гептагидрат: −2980 кДж/моль |
Энтальпия растворения |
безводный: −77 кДж/моль гептагидрат: +2014 кДж/моль |
Стандартная молярная энтропия |
безводный: +118 Дж/(К·моль) гептагидрат: +406 Дж/(К·моль) |
Стандартная энергия образования Гиббса |
безводный: −784 кДж/моль гептагидрат: −2473 кДж/моль |
Классификация | |
Регистрационный номер CAS |
безводный: 10124-43-3 моногидрат: 13455-64-0 гептагидрат: 10026-24-1 |
Регистрационный номер EC | 233-334-2 |
PubChem | 24965 |
Безопасность | |
R-фразы | R49; R22; R42/43; R50/53 |
S-фразы | S22; S53; S45; S60; S61 |
H-фразы | H302; H317; H334; H410; H350i |
P-фразы | P201; P261; P273; P280; P308 + P313; P501 |
Пиктограммы опасности | |
Пиктограммы опасности СГС | |
NFPA 704 | |
Где это не указано, данные приведены при стандартных условиях (25 °C, 100 кПа). |
Сульфа́т ко́бальта(II) — неорганическое вещество с формулой CoSO4, является солью двухвалентного кобальта и серной кислоты. Безводный сульфат кобальта(II) представляет собой кристаллическое вещество розового цвета. Гептагидрат сульфата кобальта(II) CoSO4·7H2O имеет вид красных кристаллов и известен под названием «кобальтовый (красный) купорос». Встречается в природе в виде ряда минералов, применяется в качестве пигмента и при покрытии других металлов кобальтом.
Нахождение в природе
[править | править код]Сульфат кобальта(II) встречается в природе в виде минералов аплоуита, мурхаусита и биберита. Основные свойства этих минералов представлены в таблице.
Аплоуит[1] | Мурхаусит[2] | Биберит[3] | |
---|---|---|---|
Состав | Co0.6Mn2+0.3Ni0.1SO4·4H2O | Co0.6Ni0.3Mn2+0.1SO4·6H2O | CoSO4·7H2O |
Цвет | розовый | розовый | розово-красный |
Сингония | моноклинная | моноклинная | моноклинная |
Плотность, г/см³ | 2,33 | 1,97 | 1,9 |
Твердость по Моосу |
3 | 2,5 | 2 |
Физические свойства
[править | править код]Безводный сульфат кобальта(II) — кристаллическое вещество розового цвета. Очень гигроскопичен. Хорошо (но медленно) растворяется в воде (36,3 г/100 г H2O при 20 °C и 49,3 г/100 г H2O при 80 °C). Плохо растворяется в этаноле (0,17 г/л при 25 °C), концентрированной серной кислоте, несколько лучше — в метаноле (4,2 г/л при 25 °C) и глицерине[4][5][6].
Безводный сульфат кобальта(II) существует в двух кристаллических модификациях:
- α-CoSO4 розового цвета, имеет ромбическую сингонию кристаллической решётки (пространственная группа Pnma, a = 0,671 нм, b = 0,845 нм, с = 0,465 нм, Z = 4).
- β-CoSO4 сиреневого цвета, имеет моноклинную сингонию кристаллической решётки.
Температура фазового перехода α→β 440 °C. Стандартная энтальпия фазового перехода α→β 6,7 кДж/моль. Моноклинная модификация является устойчивой при высоких давлениях[6].
При температуре 600—700 °C сульфат кобальта(II) разлагается (см. раздел Химические свойства).
Кристаллогидраты
[править | править код]При осаждении из растворов и при поглощении влаги сульфат кобальта(II) образует ряд кристаллогидратов[5][6].
- Гептагидрат — красные кристаллы с моноклинной сингонией (пространственная группа P21, а = 1,545 нм, b = 1,308 нм, с = 2,004 нм, β = 104,67°, Z = 16). Известны также две метастабильные модификации гептагидрата — с ромбической и моноклинной сингониями.
- Гексагидрат — оранжево-красные кристаллы с моноклинной сингонией.
- Моногидрат — розовые кристаллы с моноклинной сингонией.
Кроме того, известны метастабильные гидраты с 4 и 2 молекулами воды.
Химические свойства
[править | править код]Разложение
[править | править код]Кристаллогидраты сульфата кобальта(II) при нагревании разлагаются, теряя кристаллизационную воду:
При дальнейшем нагревании безводный сульфат кобальта(II) разлагается до двойного оксида с выделением диоксида серы и кислорода:
Гидролиз
[править | править код]При растворении в воде сульфат кобальта(II) диссоциирует, при этом происходит гидратация катиона:
Катион гексааквакобальта(II) обратимо гидролизуется, давая кислую среду:
Обменные реакции в растворе
[править | править код]- В водных растворах сульфат кобальта(II) вступает в реакции с щелочами:
- с концентрированной (более 10 %) щёлочью образуется фиолетово-синий осадок гидроксида кобальта(II)[4]:
- с разбавленной щёлочью образуются осадки осно́вных сульфатов кобальта(II) различного состава, в частности[4][6]:
- голубого цвета;
- синего цвета;
- фиолетового цвета.
- При взаимодействии концентрированного раствора сульфата кобальта(II) с насыщенными растворами сульфатов ряда щелочных металлов или аммония образуется осадок двойных солей (шёнитов)[4][6]:
- При взаимодействии раствора сульфата кобальта(II) с растворами ортофосфатов или арсенатов щелочных металлов выпадает осадок соответствующих солей кобальта(II)[4]:
- Кроме того, сульфат кобальта(II) вступает во все обменные реакции, характерные для растворимых солей кобальта(II) и растворимых сульфатов, например:
- образует осадок сульфида кобальта(II) при взаимодействии с гидросульфидом аммония
- образует осадок сульфата бария при взаимодействии с нитратом бария
Образование комплексных соединений
[править | править код]- При взаимодействии сульфата кобальта(II) с концентрированным гидратом аммиака образуется жёлтый осадок сульфата гексаамминкобальта(II)[4]:
- В сернокислых растворах сульфат кобальта(II) образует комплексные анионы, в частности анион дисульфатокобальтата(II)[6]:
Образование соединений кобальта(III)
[править | править код]Сульфат кобальта(II) окисляется до соединений кобальта(III) при действии сильных окислителей[4].
- При озонировании раствора сульфата кобальта(II) в серной кислоте образуется раствор сульфата кобальта(III):
- При фторировании раствора сульфата кобальта(II) в 4N серной кислоте при 0 °C выпадает осадок 18-гидрата сульфата кобальта(III):
Электролиз
[править | править код]При электролизе водного раствора сульфата кобальта(II) на катоде выделяется металлический кобальт, на аноде выделяется кислород:
Данный процесс используется для гальванического покрытия других металлов кобальтом.
Получение
[править | править код]Сульфат кобальта(II) может быть получен следующими способами.
- взаимодействием оксида или гидроксида кобальта(II) с разбавленной серной кислотой[6]: В концентрированной горячей серной кислоте растворение оксидов кобальта идет быстрее.
- CoCO3 + H2SO4 → H2O + CO2 + CoSO4
- взаимодействием сульфида кобальта(II) с горячей концентрированной азотной кислотой[4]:
- взаимодействием дисульфида(2−) кобальта(II) (минерал каттьеит) с кипящей концентрированной серной или азотной кислотой[4]:
Применение
[править | править код]Сульфат кобальта(II) используется в качестве сырья для получения других соединений кобальта, как компонент электролитов при гальваническом покрытии других металлов кобальтом, в качестве пигмента для окрашивания стекла и керамики[6].
Токсичность
[править | править код]Сульфат кобальта(II) является умеренно-токсичным веществом: LD50 для крыс перорально составляет 582 мг/кг (для гептагидрата).
При вдыхании может вызывать затруднение дыхания, астму; может вызывать рак. При контакте с кожей может вызывать аллергическую реакцию. При попадании внутрь организма может оказывать мутагенный эффект, влиять на репродуктивную функцию.
Основные симптомы отравления сульфатом кобальта(II) включают в себя диарею, потерю аппетита, падение температуры тела и артериального давления. Основные поражаемые органы — почки, сердце и поджелудочная железа.
Сульфат кобальта(II) способен вызывать долговременные неблагоприятные изменения в водной среде: LC50 для дафний составляет 6 мг/л в течение 48 часов; IC50 для Pseudokirchneriella subcapitata составляет 0,4 мг/л в течение 72 часов (данные приведены для безводного соединения).
См. также
[править | править код]Примечания
[править | править код]- ↑ Аплоуит на webmineral.com . Дата обращения: 27 июля 2011. Архивировано 13 июля 2012 года.
- ↑ Мурхаусит на webmineral.com . Дата обращения: 27 июля 2011. Архивировано 13 июля 2012 года.
- ↑ Биберит на webmineral.com . Дата обращения: 27 июля 2011. Архивировано 13 июля 2012 года.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Реакции неорганических веществ: справочник / Под ред. Р. А. Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Дрофа, 2007. — С. 120—121. — 637 с. — ISBN 978-5-358-01303-2.
- ↑ 1 2 Лидин Р.А., Андреева Л. Л., Молочко В. А. Константы неорганических веществ: справочник / Под ред. Р. А. Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Дрофа, 2006. — С. 98, 460, 620. — 685 с. — ISBN 5-7107-8085-5.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 [www.xumuk.ru/encyklopedia/2035.html Сульфаты кобальта на xumuk.ru] .
Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист |