钴及其化合物

钴及其化合物

钴，元素符号Co，银白色铁磁性金属，表面呈银白略带淡粉色，在周期表中位于第4周期、第Ⅷ族，原子序数27，原子量58.9332，密排六方晶体，常见化合价为+2、+3。钴是具有光泽的钢灰色金属，比较硬而脆，有铁磁性，加热到1150℃时磁性消失。钴的化合价为+2价和+3价。在常温下不和水作用，在潮湿的空气中也很稳定。在空气中加热至300℃以上时氧化生成CoO，在白热时燃烧成Co3O4。氢还原法制成的细金属钴粉在空气中能自燃生成氧化钴。钴是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料。

2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，钴和钴化合物在2B类致癌物清单中。

钴是具有光泽的钢灰色金属，熔点1493℃、比重8.9，比较硬而脆，钴是铁磁性的，在硬度、抗拉强度、机械加工性能、热力学性质、电化学行为方面与铁和镍相类似。加热到1150℃时磁性消失。

钴的化合价为2价和3价。在常温下不和水作用，在潮湿的空气中也很稳定。在空气中加热至300℃以上时氧化生成CoO，在白热时燃烧成Co₃O₄。氢还原法制成的细金属钴粉在空气中能自燃生成氧化钴。由电极电势看出，钴是中等活泼的金属。其化学性质与铁，镍相似。高温下发生氧化作用。加热时，钴与氧，硫，氯，溴等发生剧烈反应，生成相应化合物。钴可溶于稀酸中，在发烟硝酸中因生成一层氧化膜而被钝化。钴会缓慢地被氢氟酸，氨水和氢氧化钠浸蚀。钴是两性金属。

化合物

钴（Ⅱ）

1．氧化钴

黑灰色六方晶系粉末。相对密度5.18。溶于酸，不溶于水，醇，氨水。易被一氧化碳还原成金属钴。高温时易与二氧化硅、氧化铝或氧化锌反应生成多种颜料。 [8]

通常可用草酸钴或碳酸钴为原料经500～600℃煅烧抽制得氧化钴，主要反应如下：

CoC₂O₄=CoO+CO+CO₂

CoCO₃=CoO+CO₂

2．氢氧化钴

一般为玫瑰红色单斜或四方晶系结晶体，不溶于水，但能溶于酸和强碱及铵盐溶液。密度约为3.6g/cm3。熔点1100-1200℃，为两性氢氧化物。

主要用作玻璃和搪瓷的着色剂、制取其他钴化合物的原料，以及清漆和涂料的干燥剂。 [8]

通常可在氯化钴溶液或硫酸钴溶液中用过量氢氧化钠溶液中和制得，主要反应如下：

CoCl2+2NaOH=Co(OH)2↓(粉红色沉淀)+2NaCl

CoSO4+2NaOH+=Co(OH)2↓(粉红色沉淀)+Na2SO4

3．氯化钴：

氯化钴（水合）是粉红色至红色结晶，无水物为蓝色。微有潮解性，易溶

于水、乙醇、乙醚、丙酮和甘油。用于分析试剂，湿度和水分的指示剂，氨吸收剂。

通常可用金属钴粉用稀盐酸分解成氯化钴溶液,再经蒸发结晶制得氯化钴晶体，主要反应如下：

Co+HCl=CoCl2+H2↑

4．硫酸钴：

玫瑰红色结晶。脱水后呈红色粉末，溶于水和甲醇，微溶于乙醇。用于陶瓷釉料和油漆催干剂，也用于电镀、碱性电池、生产含钴颜料和其它钴产品，还用于催化剂、分析试剂、饲料添加剂、轮胎胶粘剂、立德粉添加剂等。

通常可氧化钴为原料，用硫酸溶解后经蒸发结晶制得粉红色的硫酸钴晶体，主要反应如下：

CoO+H2SO4=CoSO4+H₂O

5．碳酸钴：

红色单斜晶系结晶或粉末。相对密度4.13。几乎不溶于水、醇、乙酸甲酯和氨水。

可溶于酸。不与冷的浓硝酸和浓盐酸起作用。加热400℃开始分解，并放出二氧化碳。空气中或弱氧化剂存在下，逐渐氧化成碳酸高钴。

通常可在氯化钴溶液或硫酸钴溶液中用碳酸钠钠溶液沉淀制得，主要反应如下：

CoCl₂ +Na₂CO₃=CoCO₃+2NaCl

6．草酸钴：

草酸钴性状为浅粉红色粉末，化学药品。主要用作制氧化钴和金属钴的原料，也可用作制取其它钴化合物、钴有机催化剂、指示剂。

通常可在氯化钴溶液或硫酸钴溶液中用草酸铵溶液沉淀制得，主要反应如下：(NH₄)₂C₂O₄+CoCl₂=CoC₂O₄+2NH4Cl

钴（Ⅲ）

1．氧化高钴

无机化合物，是钴的黑色氧化物，一般用于玻璃、陶磁制品的上彩，也就是知名的钴蓝色，此种特制钴蓝玻璃亦用于精细的玻璃加工业中做为滤光眼镜以去除热玻璃所发出的钠黄光，让操作员更能看清楚玻璃的细节。

通常可将碳酸钴或草酸钴在氧气中加热，进一步氧化得到，主要反应如下：4CoCO₃+O₂=2Co₂O₃+4CO₂

CoC₂O₄+O₂=Co₂O₃+CO₂+CO

2．氢氧化高钴

不溶于水和乙醇，溶于冷浓酸，主要用于制作钴盐。

通常可将氢氧化钠溶液加入高钴盐溶液，或由次氯酸钠与钴盐作用而得，主要反应如下：

4Co(OH)₂+O₂+2H₂O=4Co(OH)₃

2Co(OH)₂+NaClO+H₂O=2Co(OH)₃+NaCl

2Co(OH)₃+6HCl=2CoCl₂+Cl₂+6H₂O

配合物

1．氨配合物：Co(NH₃)₆3+

2．氰配合物：Co(CN)₆4-

3．硫氰配合物：Co(SCN)₄2-

4．羰基配合物：Co(CO)₄3-

5．硝基或亚硝基配合物：Co(NO₃)₄2-、Co(NO₂)₆3-6．钴配合物的异构现象 [11]

(a)键合异构：[Co(NH3)5Cl]Cl2

(b)配位异构：[Co(NO2)3(NH3)3]

(c)几何异构：[CoCl2(NH3)4]

(d)光学异构：[Co{(OH)2Co(NH3)4}3]Cl6