Сульфат кобальта(II)

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}

Сульфат кобальта гептагидрат

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

Сульфат кобальта(II) встречается в природе в виде минералов аплоуита, мурхаусита и биберита. Основные свойства этих минералов представлены в таблице.

	Аплоуит	Мурхаусит	Биберит
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

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.

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.

При температуре 600—700 °C сульфат кобальта(II) разлагается (см. раздел Химические свойства).

Кристаллогидраты

При осаждении из растворов и при поглощении влаги сульфат кобальта(II) образует ряд кристаллогидратов.

• Гептагидрат $𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\cdot }\mathrm{𝟩}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$ — 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 $𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\cdot }\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$ — оранжево-красные кристаллы с моноклинной сингонией.
• Моногидрат $𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\cdot }{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$ — розовые кристаллы с моноклинной сингонией.

Кроме того, известны метастабильные гидраты с 4 и 2 молекулами воды.

Химические свойства

Разложение

Кристаллогидраты сульфата кобальта(II) при нагревании разлагаются, теряя кристаллизационную воду:

$𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\cdot }\mathrm{𝟩}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\underset{-1H_{2}O}{\overset{41-43{}^{\circ }C}{\to }}𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\cdot }\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\underset{-5H_{2}O}{\overset{71{}^{\circ }C}{\to }}𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\cdot }{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\underset{-1H_{2}O}{\overset{250-420{}^{\circ }C}{\to }}𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

При дальнейшем нагревании безводный сульфат кобальта(II) разлагается до двойного оксида с выделением диоксида серы и кислорода:

$\mathrm{𝟥}𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\stackrel{600-700{}^{\circ }C}{\to }\mathsf{(}𝖢{𝗈}^{𝖨𝖨}𝖢o_{\mathrm{𝟤}}^{𝖨𝖨𝖨}\mathsf{)}{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

Гидролиз

При растворении в воде сульфат кобальта(II) диссоциирует, при этом происходит гидратация катиона:

$𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{⟶}\mathsf{[}𝖢𝗈\mathsf{(}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟨}}{\mathsf{]}}^{\mathrm{𝟤}\mathsf{+}}\mathsf{+}𝖲O_{\mathrm{𝟦}}^{\mathrm{𝟤}\mathsf{-}}$

Катион гексааквакобальта(II) обратимо гидролизуется, давая кислую среду:

$\mathsf{[}𝖢𝗈\mathsf{(}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟨}}{\mathsf{]}}^{\mathrm{𝟤}\mathsf{+}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\rightleftarrows }\mathsf{[}𝖢𝗈\mathsf{(}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{(}𝖮𝖧\mathsf{)}{\mathsf{]}}^{\mathsf{+}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}{𝖮}^{\mathsf{+}},p{K}_a=8,90$

Обменные реакции в растворе

• В водных растворах сульфат кобальта(II) вступает в реакции с щелочами:

с концентрированной (более 10 %) щёлочью образуется фиолетово-синий осадок гидроксида кобальта(II):

$𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{⟶}𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖢𝗈\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\downarrow }$

с разбавленной щёлочью образуются осадки осно́вных сульфатов кобальта(II) различного состава, в частности:

$𝖢{𝗈}_{\mathrm{𝟦}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟨}}\mathsf{\cdot }\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$ голубого цвета;

$𝖢{𝗈}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\cdot }\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$ синего цвета;

$𝖢{𝗈}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{(}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟨}}\mathsf{\cdot }\mathrm{𝟧}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$ фиолетового цвета.

• При взаимодействии концентрированного раствора сульфата кобальта(II) с насыщенными растворами сульфатов ряда щелочных металлов или аммония образуется осадок двойных солей (шёнитов):

$𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖬}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{⟶}{𝖬}_{\mathrm{𝟤}}𝖢𝗈\mathsf{(}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\cdot }\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\downarrow },\mathsf{(}𝖬\mathsf{=}𝖪,𝖱𝖻,𝖢𝗌,𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{)}$

• При взаимодействии раствора сульфата кобальта(II) с растворами ортофосфатов или арсенатов щелочных металлов выпадает осадок соответствующих солей кобальта(II):

$\mathrm{𝟥}𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟥}}𝖤{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟪}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{⟶}𝖢{𝗈}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{(}𝖤{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\cdot }\mathrm{𝟪}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}},\mathsf{(}𝖤\mathsf{=}𝖯,𝖠𝗌\mathsf{)}$

• 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

$\mathrm{𝟤}𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖧𝖲\mathsf{⟶}\mathrm{𝟤}𝖢𝗈𝖲\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

образует осадок сульфата бария при взаимодействии с нитратом бария

$𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖡𝖺\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{⟶}𝖢𝗈\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖡𝖺𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\downarrow }$

Образование комплексных соединений

• При взаимодействии сульфата кобальта(II) с концентрированным гидратом аммиака образуется жёлтый осадок сульфата гексаамминкобальта(II):

$𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\cdot }{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{)}\mathsf{⟶}\mathsf{[}𝖢𝗈\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟨}}\mathsf{]}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• В сернокислых растворах сульфат кобальта(II) образует комплексные анионы, в частности анион дисульфатокобальтата(II):

$𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖲O_{\mathrm{𝟦}}^{\mathrm{𝟤}\mathsf{-}}\mathsf{\rightleftarrows }\mathsf{[}𝖢𝗈\mathsf{(}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}{\mathsf{]}}^{\mathrm{𝟤}\mathsf{-}}$

Образование соединений кобальта(III)

Сульфат кобальта(II) окисляется до соединений кобальта(III) при действии сильных окислителей.

• При озонировании раствора сульфата кобальта(II) в серной кислоте образуется раствор сульфата кобальта(III):

$\mathrm{𝟤}𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{⟶}𝖢{𝗈}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{(}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• При фторировании раствора сульфата кобальта(II) в 4N серной кислоте при 0 °C выпадает осадок 18-гидрата сульфата кобальта(III):

$\mathrm{𝟤}𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟣}\mathrm{𝟪}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{+}{𝖥}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{⟶}𝖢{𝗈}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{(}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\cdot }\mathrm{𝟣}\mathrm{𝟪}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖥$

Электролиз

При электролизе водного раствора сульфата кобальта(II) на катоде выделяется металлический кобальт, на аноде выделяется кислород:

$𝖢{𝗈}^{\mathrm{𝟤}\mathsf{+}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖾}^{\mathsf{-}}\mathsf{⟶}𝖢𝗈\mathsf{\downarrow }$

$\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{-}\mathrm{𝟦}{𝖾}^{\mathsf{-}}\mathsf{⟶}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}^{\mathsf{+}}$

Данный процесс используется для гальванического покрытия других металлов кобальтом.

Получение

Сульфат кобальта(II) может быть получен следующими способами.

• взаимодействием оксида или гидроксида кобальта(II) с разбавленной серной кислотой: В концентрированной горячей серной кислоте растворение оксидов кобальта идет быстрее.

$𝖢𝗈𝖮\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{⟶}𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$𝖢𝗈\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{⟶}𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

CoCO3 + H2SO4 → H2O + CO2 + CoSO4

• взаимодействием сульфида кобальта(II) с горячей концентрированной азотной кислотой:

$𝖢𝗈𝖲\mathsf{+}\mathrm{𝟪}𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{⟶}𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟪}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• взаимодействием дисульфида(2−) кобальта(II) (минерал каттьеит) с кипящей концентрированной серной или азотной кислотой:

$𝖢𝗈\mathsf{(}{𝖲}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{)}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{⟶}𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟩}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$𝖢𝗈\mathsf{(}{𝖲}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{)}\mathsf{+}\mathrm{𝟣}\mathrm{𝟦}𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{⟶}𝖢𝗈𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟣}\mathrm{𝟦}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

Применение

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.

Токсичность

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

Сульфат кобальта(III)

Примечания

Шаблон:Купоросы