Кобальт и синтез его соли
Контрольная работа - Химия
Другие контрольные работы по предмету Химия
?ления +1, +4 и +5.
При нагревании на воздухе Со окисляется, а при температуре белого каления сгорает до Сo3O4. При нагревании кобальт соединяется со многими другими веществами, причем реакция его с S, P, As, Sb, Sn и Zn нередко сопровождается воспламенением. При сплавлении с кремнием Со образует целый ряд соединений. При высокой температуре он соединяется также с бором, но не реагирует с азотом. Кобальт легко образует соединения с галогенами. С железом и никелем, а также с хромом и марганцем он образует твердые растворы в любых соотношениях. По отношению к углероду кобальт ведет себя так же, как железо; однако при охлаждении углеродсодержащих расплавов никогда не выделяется карбид Со3С (хотя, по данным Руффа, существование его в расплаве является вероятным); если содержание углерода превышает пределы существования твердого раствора, избыток углерода всегда выделяется в виде графита. При действии СН4 или СО на тонкоизмельченный металлический кобальт при слабом нагревании (ниже 225), по данным Бара, образуется соединение Со2С, разлагающееся при более высоких температурах. Каталитическое разложение СH4 и СО под действием кобальта происходит лишь при таких температурах, когда карбид становится неустойчивым
Co + 2HCl(разб.)+t= CoCl2 + H2
Co + H2SO4(разб.)+t= CoSO4+ H2
3Co + 8HNO4(разб.)+t= 3Co(NO3)2+ 2NO + 4H2O
Co + 4NaOH + 3O2+t= 4NaCoO2 + 2H2O
2Co + O2 +t=2CoO
Получение
Кобальт - относительно редкий металл, и богатые им месторождения в настоящее время практически исчерпаны. Поэтому кобальтсодержащее сырье (часто это никелевые руды, содержащие кобальт как примесь) сначала обогащают, получают из него концентрат.
Далее для извлечения кобальта концентрат или обрабатывают растворами серной кислоты или аммиака, или методами пирометаллургии перерабатывают в сульфидный или металлический сплав.
Этот сплав затем выщелачивают серной кислотой. Иногда для извлечения кобальта проводят сернокислотное кучное выщелачивание исходной руды (измельченную руду размещают в высоких кучах на специальных бетонных площадках и сверху поливают эти кучи выщелачивающим раствором).
Для очистки кобальта от сопутствующих примесей все более широко применяют экстракцию.
Наиболее сложная задача при очистке кобальта от примесей - это отделение кобальта от наиболее близкого к нему по химическим свойствам никеля.
Раствор, содержащий катионы двух этих металлов, часто обрабатывают сильными окислителями - хлором или гипохлоритом натрия NaOCl.
2СоСl2+ NaClO + 4NaOH + H2O = 2Co(OH)3v + 5NaCl
Чёрный осадок Co(OH)3 прокаливают для удаления воды, а полученный оксид Со3O4 восстанавливают водородом или углеродом. Металлический кобальт, содержащий до 2-3% примесей (никель, железо, медь), может быть очищен электролизом.
Образование соединений кобальта
При нагревании, кобальт реагирует с галогенами, причём соединения кобальта (III) образуются только с фтором. 2Co + 3F2 > CoF3, но, Co + Cl2 > CoCl2
С серой кобальт образует 2 различных модификации CoS. Серебристо-серую ?-форму (при сплавлении порошков) и чёрную ?-форму (выпадает в осадок из растворов).
При нагревании CoS в атмосфере сероводорода получается сложный сульфид Со9S8
С другими окисляющими элементами, такими как углерод, фосфор, азот, селен, кремний, бор. кобальт тоже образует сложные соединения, являющиеся смесями где присутствует кобальт со степенями окисления 1, 2, 3.
Кобальт способен растворять водород, не образуя химических соединений. Косвенным путем синтезированы два стехиометрических гидрида кобальта СоН2 и СоН.
Растворы солей кобальта CoSO4, CoCl2, Со(NO3)2 придают воде бледно-розовую окраску. Растворы солей кобальта в спиртах темно-синие. Многие соли кобальта нерастворимы.
Кобальт создаёт комплексные соединения. Чаще всего на основе аммиака.
Наиболее устойчивыми комплексами являются лутеосоли [Co(NH3)6]3+ жёлтого цвета.
1.4 Комплексные соединения Co(III)
Аммиакаты Co(III).
Гексааммиакаты.
[Co(NH3)6]Cl3 желтые кристаллы, ДМ, октаэдр, Куст.=1036, устойчивы в конц. H2SO4
Пентааммиакаты.
[Co(NH3)5X]2+ , (X= Г-, NO3- , NO2- и др.) малиново-красного цвета
При X=NO2- существуют 2 изомера:
[Co(NH3)5(-NO2)]2+ нитро => Солевая изомерия
[Co(NH3)5(-ONO)]2+ нитрито => Солевая изомерия
[Co(NH3)5(H2O)]3+(Cl3) кирпично-красные кристаллы
[Co(NH3)5SO4]Br красного цвета => Ионизационная изомерия
[Co(NH3)5Br]SO4 красно-фиолетового цвета => Ионизационная изомерия
Тетрааммиакаты.
[Co(NH3)4(H2O)Cl2]Cl, 2 изомера: цис- и транс-.
[Co(NH3)4(H2O)Cl]Cl2 и [Co(NH3)4Cl2]Cl*H2O =>Ионизационная и гидратная изомерия
[Co(NH3)4(H2O)2]Cl3 и [Co(NH3)4Cl2]Cl*2H2O => Ионизационная и гидратная изомерия
Триаммиакаты.
[Co(NH3)3X3], X=Г-, NO3- , NO2-
[Co(NH3)3X3]3+ , X=H2O
Число соединений значительно больше, если учесть изомерные формы.
Например, известен комплексfac-[Co(NH3)4(NO2)3] желто-коричневого цвета (соединение - мономер (октаэдр), NH3 расположены по грани - это граневый (лицевой - от англ. Facial) и его изомер - mer-[Co(NH3)4(NO2)3] (реберный, mer - меридиональный, от meridional, - NH3 расположены по ребру).
Известны также координационные изомеры:
[Co(NH3)6]3+[Co(NO2)6]3- , [Co(NH3)4(NO2)2]+ [Co(NH3)2NO2)4]- -димерыжелтогоцвета.
Для кобальта (особенно для Co(III ) известны различные аммиакосодержащие комплексные соединения. Получены гекса-, пента-, тетра-, три- и диамины Co(III). При этом преобладает октаэдрическая координация, и октаэдрические комплексы Co(III) значительно Co(II).
[Co(NH3)6]2+ [Co(NH3)6]3+
Кн7,75*10-6 3,1*10-33
рКн 5,11 32,51
Это обусловлено образованием низкоспиновых внутриорбитальных комплексов