Хлорид кобальту

ОПИС [RU]

Хлорид кобальта(II) — неорганическое соединение, соль кобальта и хлора с формулой CoCl2. Соединение образует несколько гидратов CoCl2· н Н2O , для n = 1, 2, 6 и 9. Заявления об образовании три- и тетрагидратов не были подтверждены. 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.

При комнатной температуре безводный хлорид кобальта имеет структуру хлорида кадмия ( CdCl2) (R 3 m), в котором ионы кобальта(II) координируются октаэдрически. При температуре около 706 °C (на 20 градусов ниже точки плавления) координация, как полагают, меняется на тетраэдрическую. Давление паров при температуре плавления составляет 7,6 мм рт. ст.

Хлорид кобальта достаточно растворим в воде. При атмосферном давлении массовая концентрация насыщенного раствора CoCl2 в 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.

Разбавленные водные растворы CoCl2 содержат вид [Co(H2О)6]2+, кроме хлорид- ионов. Концентрированные растворы красные при комнатной температуре, но становятся синими при более высоких температурах.

Субъединица решетки CoCl2 ( H2O ) 2. Кристаллическая единица твердого гексагидрата CoCl2•6 H2O содержит нейтральную молекулу транс – CoCl2(H2О)4и две молекулы кристаллизационной воды. Этот вид легко растворяется в воде и спирте.

Безводная соль гигроскопична а гексагидрат расплывается. 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.

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

КоКО3+ 2 HCl (водн.) → CoCl2(водн.) + CO2 + Н2ОСо(ОН)2+ 2 HCl (водн.) → CoCl2(водн.) + 2 Н2О

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.

Безводное соединение можно получить путем нагревания гидратов.

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. 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.

Обезвоживание можно также осуществить с помощью триметилсилилхлорида :

CoCl2•6 H2О + 12 (СН3)3SiCl3 → CoCl32+ 6 [(H3)3SiCl]2О + 12 HCl

Безводное соединение можно очистить путем сублимации в вакууме.

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(H2О)6]2+
ион независимо от аниона. Например, такие растворы дают осадок сульфида кобальта CoS при обработке сероводородом H2С.

Гексагидрат и безводная соль являются слабыми кислотами Льюиса. Аддукты обычно либо октаэдрические либо тетраэдрические. Образует октаэдрический комплекс с пиридином ( C5H5Н ):

CoCl2·6 H2О + 4 С5H5N → CoCl2(С)5H5Н)4+ 6H2О

С трифенилфосфином ( P(C6H5)3), получается тетраэдрический комплекс:

CoCl2·6 H2О + 2 P(С6H5)3→ CoCl2[P(С6H5)3]2+ 6 H2О

Соли анионного комплекса CoCl 4 2− можно получить с использованием хлорида тетраэтиламмония:

CoCl2+ 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.

Реакция безводного соединения с циклопентадиенидом натрия дает кобальтоцен Co(C5H5)2. Этот 19-электронный вид является хорошим восстановителем, легко окисляясь до желтого 18-электронного катиона кобальтоцения [Co(C5H5)2]+.

Существуют соединения кобальта в степени окисления +3, такие как фторид кобальта(III) CoF3, нитрат Co(NO3)3, и сульфат Co2(SO4)3; однако хлорид кобальта(III) CoCl3, нестабилен в нормальных условиях и немедленно разлагается на CoCl2 и хлор.

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 CoCl2·6 H2О + 4 NH4Cl + 20 NH3+ О2→ 4 [Co(NH3)6]Cl3+ 26 H2О

Аналогичные реакции происходят и с другими аминами . Эти реакции часто проводятся в присутствии древесного угля в качестве катализатора или с перекисью водорода H2О2, заменяет атмосферный кислород. Другие высокоосновные лиганды, включая карбонат , ацетилацетонат и оксалат , вызывают образование производных Co(III). Простые карбоксилаты и галогениды не вызывают.

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.

Реакция 1-норборниллития с CoCl2·ТГФ в пентане дает коричневый, термически стабильный тетракис(1-норборнил)кобальт(IV) — редкий пример стабильного соединения переходного металла/насыщенного алкана, в других растворителях получаются другие продукты.

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).

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 любителей пива.

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)).

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

Другие применения:
Невидимые чернила – при суспендировании в растворе хлорид кобальта (II) может казаться невидимым на поверхности; если эта же поверхность впоследствии подвергается значительному нагреванию (например, от ручного термофена или зажигалки), чернила обратимо меняют цвет на синий.
Хлорид кобальта — это известный химический индуктор реакций, подобных гипоксии, таких как эритропоэз. Добавки кобальта не запрещены и, следовательно, не будут обнаружены текущими антидопинговыми тестами. Хлорид кобальта — запрещенное вещество Австралийским советом по чистокровным скаковым лошадям.
Хлорид кобальта — один из методов, используемых для индукции легочной артериальной гипертензии у животных в целях исследования и оценки эффективности лечения.