Соединения кобальта
Соединения кобальта — это химические соединения, образованные кобальтом с другими элементами.
Неорганические соединения
Галогениды
-chloride-hexahydrate-sample.jpg/1280px-Cobalt(II)-chloride-hexahydrate-sample.jpg)
Известно много галогенидов кобальта(II) . фторид кобальта(II) (CoF2 ) , который представляет собой розовое твердое вещество, хлорид кобальта(II) (CoCl2 ) , который представляет собой синее твердое вещество, бромид кобальта(II) (CoBr2 ) , который представляет собой зеленое твердое вещество, и иодид кобальта(II) (CoI2 ) , который представляет собой сине-черное твердое вещество. Помимо безводных форм, эти галогениды кобальта также имеют гидраты. Безводный хлорид кобальта(II) имеет синий цвет, а гексагидрат имеет пурпурный цвет. [1] Поскольку хлорид кобальта(II) меняет цвет в различных гидратах, его можно использовать для производства изменяющего цвет силикагеля .
Безводные галогениды кобальта реагируют с оксидом азота при 70~120 °C с образованием [Co(NO) 2X ] 2 (X = Cl, Br или I). Комплекс галогенидов кобальта и триэтилфосфина (( C2H5 ) 3P ) может поглощать оксид азота в бензоле с образованием диамагнитного материала Co(NO)X2 ( P (C2H5 ) 3 ) [ 2 ]
В реакции Co3+
+ е − → Со2+
, потенциал равен +1,92 В, что выше, чем у Cl 2 в Cl − (+1,36 В). Поэтому взаимодействие Co 3+ с Cl− производит Co 2+ и выделяет газообразный хлор. Потенциал от F 2 до F − достигает +2,87 В, и фторид кобальта(III) (CoF 3 ) может существовать стабильно. Он является фторированным реагентом и бурно реагирует с водой. [3]
Оксиды и гидроксиды
_oxide.jpg/1280px-Cobalt(II,III)_oxide.jpg)
Кобальт может образовывать различные оксиды , такие как CoO , Co2O3 и Co3O4 . Co3O4 при 950 ° C разлагается до CoO. [ 4 ]
Растворимые соли кобальта реагируют с гидроксидом натрия с образованием гидроксида кобальта(II) (Co(OH) 2 ): [5]
- Co(NO 3 ) 2 + 2 NaOH → Co(OH) 2 ↓ + 2 NaNO 3
Гидроксид кобальта(II) может окисляться до соединения Co(III) CoO(OH) в щелочных условиях.
Пниктогениды
_Nitrate.jpg/1280px-Cobalt(II)_Nitrate.jpg)
Порошок кобальта реагирует с аммиаком , образуя два вида нитридов, Co2N и Co3N . Кобальт реагирует с фосфором или мышьяком , образуя Co2P , CoP, [ 2] CoP2 , [6] CoAs2 и другие вещества. [2] Первые три соединения представляют интерес в качестве катализаторов электролиза воды . [6] [7] [8]
Азид кобальта(II) (Co(N 3 ) 2 ) — еще одно бинарное соединение кобальта и азота, которое может взрываться при нагревании. Кобальт(II) и азид могут образовывать Co(N
3)2−
4комплексы. [9] Пентазолид кобальта Co(N 5 ) 2 был открыт в 2017 году, и он существует в форме гидрата [Co(H 2 O) 4 (N 5 ) 2 ]·4H 2 O. Он разлагается при 50~145 °C с образованием азида кобальта(II), становясь безводным и выделяя азот, и взрываясь при дальнейшем нагревании. Это соединение может быть получено путем реакции (N 5 ) 6 (H 3 O) 3 (NH 4 ) 4 Cl [10] или Na(H 2 O)(N 5 )]·2H 2 O [11] и [Co(H 2 O) 6 ](NO 3 ) 2 при комнатной температуре. Водородные связи воды стабилизируют эту молекулу. [11]
Кобальт может легко реагировать с азотной кислотой с образованием нитрата кобальта(II) Co(NO 3 ) 2 . Нитрат кобальта(II) существует в безводной форме и в форме гидрата, из которых гексагидрат является наиболее распространенным. Гексагидрат нитрата кобальта (Co(NO 3 ) 2 ·6H 2 O) представляет собой красный расплывающийся кристалл, который легко растворяется в воде, [12] и его молекула содержит гидратированные ионы кобальта(II) ([Co(H 2 O) 6 ] 2+ ) и свободные ионы нитрата. [13] Его можно получить осаждением из раствора.
Координационные соединения
Как и для всех металлов, молекулярные соединения и многоатомные ионы кобальта классифицируются как координационные комплексы , то есть молекулы или ионы, которые содержат кобальт, связанный с одним или несколькими лигандами . Это могут быть комбинации потенциально бесконечного множества молекул и ионов, таких как:
- вода H
2O , как в катионе гексааквокобальта(II) [Co(H
2О)
6]2+
. Этот окрашенный в розовый цвет комплекс является преобладающим катионом в твердом сульфате кобальта CoSO
4· (Н
2О) х , при х = 6 или 7, а также в их водных растворах. - аммиак NH
3, как в цис- диаквотетраамминкобальте(III) [Co(NH
3)
4(ЧАС
2О)
2]3+
, в гексоле [Co(Co(NH
3)
4(ХО)
2)
3]6−
, в [Co(NO
2)
4(Нью-Гэмпшир)
3)
2]−
(анион соли Эрдмана), [14] и в [Co(NH
3)
5(СО)
3)]−
. [14] - карбонат [CO
3]2−
, как в зеленом трискарбонатокобальтате (III) [Co(CO
3)
3]3−
анион. [15] [14] [16] - нитрит [НЕТ
2]−
как в [Co(NO
2)
4(Нью-Гэмпшир)
3)
2]−
. [14] - гидроксид [HO]−
, как в гексоле . - хлорид [Cl]−
, как в тетрахлорокобальтате(II) CoCl
4]2−
. - бикарбонат [HCO
3]−
, как в [Co(CO
3)
2(ХСО)
3)(ЧАС
2О)]3−
. [14] - оксалат [С
2О
4]2−
, как в трисоксалатокобальтате(III) [Co(C
2О
4)3−
3]. [14]
Эти присоединенные группы влияют на стабильность окислительных состояний атомов кобальта, в соответствии с общими принципами электроотрицательности и твердости -мягкости . Например, комплексы Co 3+ имеют тенденцию иметь амминовые лиганды. Поскольку фосфор мягче азота, фосфиновые лиганды имеют тенденцию иметь более мягкие Co 2+ и Co + , примером является хлорид трис(трифенилфосфин)кобальта(I) ( P(C
6ЧАС
5)
3)
3CoCl ). Более электроотрицательные (и более жесткие) оксиды и фториды могут стабилизировать производные Co 4+ и Co 5+ , например, гексафторокобальтат(IV) цезия (Cs 2 CoF 6 ) и перкобальтат калия (K 3 CoO 4 ). [17]
Альфред Вернер , лауреат Нобелевской премии, пионер в области координационной химии , работал с соединениями эмпирической формулы [Co(NH
3)
6]3+
. Одним из определенных изомеров был хлорид гексаммин кобальта(III) . Этот координационный комплекс, типичный комплекс типа Вернера, состоит из центрального атома кобальта, координированного шестью ортогональными лигандами аммина и тремя противоанионами хлорида . Использование хелатирующих лигандов этилендиамина вместо аммиака дает трис(этилендиамин)кобальт(III) ( [Co(en)
3]3+
), который был одним из первых координационных комплексов , разделенных на оптические изомеры . Комплекс существует в право- и левозакрученных формах «трехлопастного пропеллера». Этот комплекс был впервые выделен Вернером в виде желто-золотистых игольчатых кристаллов. [18] [19]
Органические соединения
Витамин B12 – это органическая биомолекула с кобальтовым центром, растворимая в воде и участвующая в метилировании и синтезе нуклеиновой кислоты и нейротрансмиттера . [20] Основным источником являются субпродукты или мясо травоядных животных. [21]
Октакарбонил дикобальта (Co 2 (CO) 8 ) представляет собой оранжево-красный кристалл с двумя изомерами в растворе: [22]
8NoCo-Co.png/1280px-Co2(CO)8NoCo-Co.png)
Он реагирует с водородом или натрием с образованием HCo(CO) 4 или NaCo(CO) 4 . Он является катализатором в реакциях карбонилирования и гидросилилирования . [23]
Кобальтоцен (Co(C 5 H 5 ) 2 ) — циклопентадиеновый комплекс кобальта . Он имеет 19 валентных электронов и легко окисляется до Co(C
5ЧАС
5)+
2со стабильной структурой из 18 электронов по реакции. [24] Это структурный аналог ферроцена , с кобальтом вместо железа. Кобальтоцен гораздо более чувствителен к окислению, чем ферроцен. [25]
Смотрите также
-chloride-hexahydrate-sample.jpg){kind=link}
_oxide.jpg){kind=link}
_Nitrate.jpg){kind=link}
8NoCo-Co.png){kind=link}
Ссылки
- ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . С. 1119–1120. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ abc 申泮文等. 无机化学丛书 第九卷 锰分族 铁系 铂系. 科学出版社, 2017. ISBN 9787030305459.
- ^ Холлеман, А.Ф.; Виберг, Э.; Виберг, Н. (2007). «Кобальт». Lehrbuch der Anorganischen Chemie (на немецком языке) (102-е изд.). де Грюйтер. стр. 1146–1152. ISBN 978-3-11-017770-1.
- ^ US 4389339 Архивировано 01.07.2019 в Wayback Machine , Джеймс, Леонард Э.; Кресентини, Ламберто и Фишер, Уильям Б., «Процесс изготовления катализатора на основе оксида кобальта»
- ^ O. Glemser "Cobalt(II) Hydroxide" в Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed. Под редакцией G. Brauer, Academic Press, 1963, NY. Vol. 1. p. 1521.
- ^ ab Jianmei Wang; Zhen Liu; Yiwei Zheng; Liang Cui; Wenrong Yang; Jingquan Liu (19 октября 2017 г.) [22 сентября 2017 г.]. «Последние достижения в области материалов на основе фосфида кобальта для энергетических приложений». Journal of Materials Chemistry A . 5 (44). Royal Society of Chemistry: 22913–22932. doi :10.1039/c7ta08386f.
- ^ Popczun, Eric J.; Read, Carlos G.; Roske, Christopher W.; Lewis, Nathan S.; Schaak, Raymond E. (11 апреля 2014 г.) [19 мая 2014 г.]. «Высокоактивный электрокатализ реакции выделения водорода наночастицами фосфида кобальта». Angewandte Chemie International Edition . 53 (21): 5427–5430. doi :10.1002/anie.201402646. PMID 24729482.
- ^ Doan-Nguyen, Vicky V. T.; Sen Zhang; Trigg, Edward B.; Agarwal, Rahul; Jing Li; Dong Su; Winey, Karen I.; Murray, Christopher B. (14 июля 2015 г.) [13 апреля 2015 г.]. "Синтез и рентгеновская характеристика наностержней фосфида кобальта (Co2P) для реакции восстановления кислорода" (PDF) . ACS Nano . 9 (8): 8108–8115. doi :10.1021/acsnano.5b02191. OSTI 1213384. PMID 26171574.
- ^ Senise, Paschoal (1959). "О реакции между кобальтом(II) и азидными ионами в водных и водно-органических растворах 1 ". Журнал Американского химического общества . 81 (16): 4196–4199. doi :10.1021/ja01525a020.
- ^ Чжан, Чун; Ян, Чэнь; Ху, Бинчэн; Ю, Чуаньмин; Чжэн, Чжаньшэн; Сан, Чэнго (2017). "Симметричное соединение Co(N5 ) 2 ( H2O ) 4⋅4H2O с высоким содержанием азота , образованное путем захвата катиона кобальта(II) цикло-N5 − аниона ". Angewandte Chemie International Edition . 56 (16): 4512–4514. doi :10.1002/anie.201701070. PMID 28328154.
- ^ ab Xu, Yuangang; Wang, Qian; Shen, Cheng; Lin, Qiuhan; Wang, Pengcheng; Lu, Ming (2017). «Серия энергетических гидратов пентазолатов металлов». Nature . 549 (7670): 78–81. Bibcode :2017Natur.549...78X. doi :10.1038/nature23662. PMID 28847006. S2CID 4459874.
- ^ Дональдсон, Джон Даллас; Бейерсманн, Детмар (2005). «Кобальт и соединения кобальта». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . doi :10.1002/14356007.a07_281.pub2. ISBN 9783527303854.
- ^ Прелесник, П.В.; Габела, Ф.; Рибар, Б.; Крстанович, И. (1973). «Нитрат гексааквакобальта(II)». Крист. Структура. Коммун . 2 (4): 581–583.
- ^ abcdef Маккатчеон, Томас П.; Шуэле, Уильям Дж. (1953). «Комплексные кислоты кобальта и хрома. Зеленый анион карбонатокобальта(III) * ». Журнал Американского химического общества . 75 (8): 1845–1846. doi :10.1021/ja01104a019.
- ^ Бауэр, HF; Дринкард, WC (1960). «Общий синтез комплексов кобальта(III); новый промежуточный продукт, Na3 [ Co(CO3 ) 3 ] ·3H2O » . Журнал Американского химического общества . 82 (19): 5031–5032. doi :10.1021/ja01504a004.
- ^ Tafesse, Fikru; Aphane, Elias; Mongadi, Elizabeth (2010). «Определение структурной формулы трис-карбонатокобальтата натрия (III), Na3[Co(CO3)3]·3H2O методом термогравиметрии». Журнал термического анализа и калориметрии . 102 : 91–97. doi :10.1007/s10973-009-0606-2. S2CID 97142236.
- ^ Холлеман, А.Ф.; Виберг, Э.; Виберг, Н. (2007). «Кобальт». Lehrbuch der Anorganischen Chemie (на немецком языке) (102-е изд.). де Грюйтер. стр. 1146–1152. ISBN 978-3-11-017770-1.
- ^ Вернер, А. (1912). "Zur Kenntnis des asymmetrischen Kobaltatoms. V". Химише Берихте . 45 : 121–130. дои : 10.1002/cber.19120450116.
- ^ Gispert, Joan Ribas (2008). "Ранние теории координационной химии". Координационная химия . Wiley. стр. 31–33. ISBN 978-3-527-31802-5. Архивировано из оригинала 2016-05-05 . Получено 2015-06-27 .
- ^ Миллер, Ариэль; Корем, Майя; Альмог, Ронит; Гальбоиз, Янина (2005). «Витамин B12, демиелинизация, ремиелинизация и восстановление при рассеянном склерозе». Журнал неврологических наук . 233 (1–2): 93–97. doi :10.1016/j.jns.2005.03.009. PMID 15896807. S2CID 6269094.
- ^ 陈辉．现代营养学．北京: 化学工业出版社, 2005: 76
- ^ Sweany, Ray L.; Brown, Theodore L. (1977). «Инфракрасные спектры матрично-изолированного дикобальтового октакарбонила. Доказательства третьего изомера». Неорганическая химия . 16 (2): 415–421. doi :10.1021/ic50168a037.
- ^ Чарльз М. Старкс; Чарльз Леонард Лиотта; Марк Хэлперн (1994). Фазовый катализ: основы, применение и промышленные перспективы. Springer. стр. 600–. ISBN 978-0-412-04071-9. Получено 2011-05-16 .
- ^ Коннелли, Нил Г.; Гейгер, Уильям Э. (1996). «Химические окислительно-восстановительные агенты для металлоорганической химии». Chemical Reviews . 96 (2): 877–910. doi :10.1021/cr940053x. PMID 11848774.
- ^ Джеймс Э. Хаус (2008). Неорганическая химия. Academic Press. стр. 767–. ISBN 978-0-12-356786-4. Получено 2011-05-16 .
