Síran kobaltnatý

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 13. května 2020; kontroly vyžadují 7 úprav .

Síran kobaltnatý
Síran kobaltnatý
Systematický název	Síran kobaltnatý
Ostatní jména	Kobaltový vitriol, červený vitriol
Chemický vzorec	CoSO4 _
Vzhled	Růžová (bezvodá) až červená (heptahydrát) krystalická látka
Vlastnosti
Molární hmotnost	bezvodý: 155,00 g/mol monohydrát: 173,01 g/mol hexahydrát: 263,09 g/mol heptahydrát: 281,10 g / mol
Teplota rozkladu	600-700 °C
Fázové přechody	440 °C (diamant → monokl)
Hustota	bezvodý: 3,71 g/cm3 monohydrát: 3,075 g/cm3 hexahydrát : 2,029 g/cm3 heptahydrát : 1,948 g/cm³
Rozpustnost ve vodě	36,3 g/100 ml
Toxikologická data
LD 50	582 mg/kg (heptahydrát)
Struktura
Krystalová buňka	ortorombický (bezvodý) monoklinický (hydráty)
Termodynamické vlastnosti
Standardní entalpie tvorby	bezvodý: −889 kJ/mol heptahydrát: −2980 kJ/mol
Entalpie rozpouštění	bezvodý: −77 kJ/mol heptahydrát: +2014 kJ/mol
Standardní molární entropie	bezvodý: +118 J/(K mol) heptahydrát: +406 J/(K mol)
Gibbsova standardní energie formování	bezvodý: -784 kJ/mol heptahydrát: -2473 kJ/mol
Klasifikace
Registrační číslo CAS	bezvodý: 10124-43-3 monohydrát: 13455-64-0 heptahydrát: 10026-24-1
Registrační číslo ES	233-334-2
PubChem	24965
Bezpečnost
R věty	R49 ; R22 ; R42/43 ; R50/53
S-věty	S22 ; S53 ; S45 ; S60 ; S61
H-věty	H302; H317; H334; H410; H350i
P-věty	P201; P261; P273; P280; P308 + P313; P501
Výstražné piktogramy
Výstražné symboly GHS
NFPA 704	0 2 0
Pokud není uvedeno, údaje jsou uvedeny za standardních podmínek (25 °C, 100 kPa).

Síran kobaltnatý - anorganická látka se vzorcem CoSO 4 je sůl dvojmocného kobaltu a kyseliny sírové . Bezvodý síran kobaltnatý je růžová krystalická látka. Heptahydrát síranu kobaltnatého CoSO 4 · 7H 2 O má vzhled červených krystalů a je známý jako "kobaltový (červený) vitriol". Vyskytuje se přirozeně jako řada minerálů a používá se jako pigment a při povlékání jiných kovů kobaltem.

Být v přírodě

Síran kobaltnatý se přirozeně vyskytuje jako minerály uplowit , moorhouseit a biberit . Hlavní vlastnosti těchto minerálů jsou uvedeny v tabulce.

	Uplowit [1]	Moorhouseite [2]	biberit [3]
Sloučenina	Co 0,6 Mn2 + 0,3 Ni 0,1 SO 4 4H 2 O	Co 0,6 Ni 0,3 Mn2 + 0,1 SO 4 6H 2 O	CoS047H20 _ _ _ _
Barva	růžový	růžový	růže červená
Syngonie	monoklinika	monoklinika	monoklinika
Hustota , g/cm³	2.33	1,97	1.9
Mohsova tvrdost	3	2.5	2

Fyzikální vlastnosti

Bezvodý síran kobaltnatý je růžová krystalická látka. Velmi hygroskopický . Dobře (ale pomalu) se rozpouští ve vodě (36,3 g/100 g H20 při 20 °C a 49,3 g/100 g H20 při 80 °C). Je špatně rozpustný v ethanolu (0,17 g/l při 25 °C), koncentrované kyselině sírové , o něco lépe v methanolu (4,2 g/l při 25 °C) a glycerolu [4] [5] [6] .

Bezvodý síran kobaltnatý existuje ve dvou krystalických modifikacích:

α-CoSO 4 má růžovou barvu, má systém kosočtverečné krystalové mřížky ( prostorová grupa P nma, a = 0,671 nm, b = 0,845 nm, c = 0,465 nm, Z = 4).
β-CoSO 4 je lila barvy, má monoklinický systém krystalové mřížky.

Teplota fázového přechodu α→β 440 °C. Standardní entalpie fázového přechodu α→β je 6,7 kJ/mol. Monoklinická modifikace je stabilní při vysokých tlacích [6] .

Při teplotě 600–700 °C dochází k rozkladu síranu kobaltnatého (viz část Chemické vlastnosti ).

Krystal hydratuje

Během srážení z roztoků a absorpce vlhkosti tvoří síran kobaltnatý řadu krystalických hydrátů [5] [6] .

Heptahydrát - červené krystaly s monoklinickou syngonií ( prostorová grupa P 2 1 , a = 1,545 nm, b = 1,308 nm, c = 2,004 nm, β = 104,67°, Z = 16). Existují také dvě metastabilní modifikace heptahydrátu - s ortorombickými a monoklinickými syngoniemi. ${\mathsf {CoSO_{4}\cdot 7H_{2}O))$
Hexahydrát - oranžovo-červené krystaly s jednoklonnou syngonií. ${\mathsf {CoSO_{4}\cdot 6H_{2}O))$
Monohydrát - růžové krystaly s monoklinickou syngonií. ${\mathsf {CoSO_{4}\cdot H_{2}O))$

Kromě toho jsou známy metastabilní hydráty se 4 a 2 molekulami vody.

Chemické vlastnosti

Rozklad

Krystalické hydráty síranu kobaltnatého se při zahřívání rozkládají a ztrácejí krystalizační vodu:

{\mathsf {CoSO_{4}\cdot 7H_{2}O\ {\xrightarrow[{-1\ H_{2}O}]{41-43\ ^{\circ }C))\ CoSO_{ 4}\cdot 6H_{2}O{\xšipka doprava[{-5\ H_{2}O}]{71\ ^{\circ }C))\ CoSO_{4}\cdot H_{2}O\ {\ xrightarrow[{-1\ H_{2}O}]{250-420\ ^{\circ }C}}\ CoSO_{4}}}

Při dalším zahřívání se bezvodý síran kobaltnatý rozkládá na podvojný oxid za uvolňování oxidu siřičitého a kyslíku :

{\mathsf {3CoSO_{4}\ {\xrightarrow {600-700\ ^{\circ }C}}\ (Co^{II}Co_{2}^{III})O_{4}\ + \ 3SO_{2}\ +\ O_{2}}}

Hydrolýza

Po rozpuštění ve vodě se síran kobaltnatý disociuje , zatímco dochází k hydrataci kationtu :

{\mathsf {CoSO_{4}\ +6H_{2}O\ \longrightarrow \ [Co(H_{2}O)_{6}]^{2+}\ +\ SO_{4}^{ 2-}}}

Kationt hexaaquakobaltu (II) je reverzibilně hydrolyzován , čímž vzniká kyselé prostředí:

{\mathsf {[Co(H_{2}O)_{6}]^{2+}\ +\ H_{2}O\ \rightleftarrows \ [Co(H_{2}O)_{5 }(OH)]^{+}\ +\ H_{3}O^{+}}},\ pK_{a}\ =\ 8,90

Výměnné reakce v roztoku

Ve vodných roztocích síran kobaltnatý reaguje s alkáliemi :

s koncentrovanou (více než 10%) alkálií vzniká fialovomodrá sraženina hydroxidu kobaltnatého [4] :

{\mathsf {CoSO_{4}\ +\ 2NaOH\ \longrightarrow \ Na_{2}SO_{4}\ +\ Co(OH)_{2}\downarrow ))

se zředěnou alkálií se tvoří sraženiny zásaditých síranů kobaltnatých různého složení, zejména [4] [6] :

{\mathsf {Co_{4}SO_{4}(OH)_{6}\cdot 4H_{2}O))

modrý;

{\mathsf {Co_{2}SO_{4}(OH)_{2}\cdot 2H_{2}O))

modré barvy;

{\mathsf {Co_{5}(SO_{4})_{2}(OH)_{6}\cdot 5H_{2}O))

nachový.

Při interakci koncentrovaného roztoku síranu kobaltnatého s nasycenými roztoky síranů řady alkalických kovů nebo amonia vzniká sraženina podvojných solí ( schoenitů ) [4] [6] :

{\mathsf {CoSO_{4}\ +\ M_{2}SO_{4}\ +\ 6H_{2}O\longrightarrow \ M_{2}Co(SO_{4})_{2}\cdot 6H_{2}O\šipka dolů \ ,\ (M\ =\ K,\ Rb,\ Cs,\ NH_{4})}}

Když roztok síranu kobaltnatého interaguje s roztoky orthofosforečnanů nebo arsenátů alkalických kovů, vysráží se sraženina odpovídajících solí kobaltu [4] :

{\mathsf {3CoSO_{4}\ +\ 2Na_{3}EO_{4}\ +\ 8H_{2}O\ \longrightarrow \ Co_{3}(EO_{4})_{2}\cdot 8H_{2}O\downarrow \ +\ 3Na_{2}SO_{4}\ ,\ (E\ =\ P,\ As)))

Kromě toho síran kobaltnatý vstupuje do všech výměnných reakcí , které jsou charakteristické pro rozpustné soli kobaltu a rozpustné sírany, například:

vytváří sraženinu sulfidu kobaltnatého při interakci s hydrosulfidem amonným

{\mathsf {2CoSO_{4}\ +\ 2NH_{4}HS\ \longrightarrow \ 2CoS\downarrow \ +\ (NH_{4})_{2}SO_{4}\ +\ H_{2} SO_{4}}}

při interakci s dusičnanem barnatým tvoří sraženinu síranu barnatého

{\mathsf {CoSO_{4}\ +\ Ba(NO_{3})_{2}\ \longrightarrow \ Co(NO_{3})_{2}\ +\ BaSO_{4}\downarrow } }

Tvorba komplexních sloučenin

Když síran kobaltnatý reaguje s koncentrovaným hydrátem amoniaku , vytvoří se žlutá sraženina síranu hexaamminkobaltnatého [4] :

{\mathsf {CoSO_{4}\ +\ 6(NH_{3}\cdot H_{2}O)\ \longrightarrow \ [Co(NH_{3})_{6}]SO_{4}\ šipka dolů \ +\ 6H_{2}O}}

V roztocích kyseliny sírové tvoří síran kobaltnatý komplexní anionty , zejména disulfatokobaltátový aniont [6] :

{\displaystyle {\mathsf {CoSO_{4}\ +\ SO_{4}^{2-}\ \rightleftarrows \ [Co(SO_{4})_{2}]^{2-))))

Tvorba sloučenin kobaltu (III)

Síran kobaltnatý se působením silných oxidačních činidel oxiduje na sloučeniny kobaltu [4] .

Když se roztok síranu kobaltnatého ozonizuje v kyselině sírové , vznikne roztok síranu kobaltnatého :

{\mathsf {2CoSO_{4}\ +\ O_{3}\ +\ H_{2}SO_{4}\ \longrightarrow \ Co_{2}(SO_{4})_{3}\ +\ O_{2}\uparrow \ +\ H_{2}O}}

Během fluorace roztoku síranu kobaltnatého ve 4N kyselině sírové při 0 °C se vysráží 18-hydrát síranu kobaltnatého:

{\mathsf {2CoSO_{4}\ +\ H_{2}SO_{4}\ +\ 18H_{2}O\ +\ F_{2}\ \longrightarrow \ Co_{2}(SO_{4} )_{3}\cdot 18H_{2}O\downarrow +\ 2HF}}

Elektrolýza

Při elektrolýze vodného roztoku síranu kobaltnatého se na katodě uvolňuje kovový kobalt , na anodě se uvolňuje kyslík :

{\mathsf {Co^{2+}\ +\ 2e^{-}\ \longrightarrow \ Co\downarrow }}

{\displaystyle {\mathsf {2H_{2}O\ -\ 4e^{-}\ \longrightarrow \ O_{2}\uparrow \ +\ 4H^{+))))

Tento proces se používá pro galvanické pokovování jiných kovů kobaltem.

Získání

Síran kobaltnatý lze získat následujícími metodami.

interakce oxidu nebo hydroxidu kobaltu (II) se zředěnou kyselinou sírovou [6] : V koncentrované horké kyselině sírové je rozpouštění oxidů kobaltu rychlejší.

{\mathsf {CoO\ +\ H_{2}SO_{4}\ \longrightarrow \ CoSO_{4}\ +\ H_{2}O))

{\mathsf {Co(OH)_{2}\ +\ H_{2}SO_{4}\ \longrightarrow \ CoSO_{4}\ +\ 2H_{2}O))

CoCO3 + H2SO4 → H2O + CO2 + CoSO4

interakce sulfidu kobaltnatého s horkou koncentrovanou kyselinou dusičnou [4] :

{\mathsf {CoS\ +\ 8HNO_{3}\ \longrightarrow \ CoSO_{4}\ +\ 8NO_{2}\uparrow \ +\ 4H_{2}O))

interakce disulfidu (2−) kobaltu (II) (minerální kattieit ) s vroucí koncentrovanou kyselinou sírovou nebo dusičnou [4] :

{\mathsf {Co(S_{2})\ +\ 6H_{2}SO_{4}\ \longrightarrow \ CoSO_{4}\ +\ 7SO_{2}\uparrow \ +\ 6H_{2}O }}

{\mathsf {Co(S_{2})\ +\ 14HNO_{3}\ \longrightarrow \ CoSO_{4}\ +\ 14NO_{2}\uparrow \ +\ 6H_{2}O\ +\ H_ {2}SO_{4}}}

Aplikace

Síran kobaltnatý se používá jako surovina pro výrobu dalších sloučenin kobaltu, jako složka elektrolytů při galvanickém pokovování jiných kovů kobaltem, jako pigment pro barvení skla a keramiky [6] .

Toxicita

Síran kobaltnatý je středně toxický , s orálním LD 50 pro krysy 582 mg/kg (pro heptahydrát).

Při vdechování může způsobit dýchací potíže, astma ; může způsobit rakovinu . Při styku s kůží může vyvolat alergickou reakci . Při požití může mít mutagenní účinek , ovlivnit reprodukční funkci.

Mezi hlavní příznaky otravy síranem kobaltnatým patří průjem , ztráta chuti k jídlu, pokles tělesné teploty a krevní tlak . Hlavními postiženými orgány jsou ledviny , srdce a slinivka břišní .

Síran kobaltnatý je schopen způsobit dlouhodobé nepříznivé změny ve vodním prostředí: LC 50 pro dafnie je 6 mg/l po dobu 48 hodin; IC50 pro Pseudokirchneriella subcapitata je 0,4 mg/l po dobu 72 hodin (data uvedená pro bezvodou sloučeninu) .

Viz také

Síran kobaltnatý

Poznámky

↑ Nahrajte na webmineral.com . Získáno 27. července 2011. Archivováno z originálu 13. července 2012. (neurčitý)
↑ Moorhouseite na webmineral.com . Získáno 27. července 2011. Archivováno z originálu 13. července 2012. (neurčitý)
↑ Biberite na webmineral.com . Získáno 27. července 2011. Archivováno z originálu 13. července 2012. (neurčitý)
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Lidin R. A., Molochko V. A., Andreeva L. L. Reactions of anorganic materials: a reference book / Ed. R. A. Lidina. - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M .: Drop, 2007. - S. 120 -121. — 637 s. - ISBN 978-5-358-01303-2 .
↑ 1 2 Lidin R.A., Andreeva L.L., Molochko V.A. Konstanty anorganických látek: referenční kniha / Ed. R. A. Lidina. - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M. : Drofa, 2006. - S. 98, 460, 620. - 685 s. — ISBN 5-7107-8085-5 .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 [www.xumuk.ru/encyklopedia/2035.html Sírany kobaltu na xumuk.ru] . (neurčitý)

skalice
vanad (VSO 4 7H 2 ) železo (FeSO 4 7H 2 O) kobalt (CoSO 4 7H 2 O) měď (CuSO 4 5H 2 O) nikl (NiSO 4 7H 2 O) olovo (PbSO 4 ) chrom (CrSO 4 7H 2 O) zinek (ZnSO 4 7H 2 O) mangan (MnSO 4 5H 2 O)