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 Твердостьпо 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 — 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 — оранжево-красные кристаллы с моноклинной сингонией. Моногидрат — 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:
При дальнейшем нагревании безводный сульфат кобальта(II) разлагается до двойного оксида с выделением диоксида серы и кислорода:
Гидролиз При растворении в воде сульфат кобальта(II) диссоциирует, при этом происходит гидратация катиона:
Катион гексааквакобальта(II) обратимо гидролизуется, давая кислую среду:
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):
с разбавленной щёлочью образуются осадки осно́вных сульфатов кобальта(II) различного состава, в частности: голубого цвета; синего цвета; фиолетового цвета. При взаимодействии концентрированного раствора сульфата кобальта(II) с насыщенными растворами сульфатов ряда щелочных металлов или аммония образуется осадок двойных солей (шёнитов):
При взаимодействии раствора сульфата кобальта(II) с растворами ортофосфатов или арсенатов щелочных металлов выпадает осадок соответствующих солей кобальта(II):
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
образует осадок сульфата бария при взаимодействии с нитратом бария
Образование комплексных соединений При взаимодействии сульфата кобальта(II) с концентрированным гидратом аммиака образуется жёлтый осадок сульфата гексаамминкобальта(II):
В сернокислых растворах сульфат кобальта(II) образует комплексные анионы, в частности анион дисульфатокобальтата(II):
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):
При фторировании раствора сульфата кобальта(II) в 4N серной кислоте при 0 °C выпадает осадок 18-гидрата сульфата кобальта(III):
Электролиз При электролизе водного раствора сульфата кобальта(II) на катоде выделяется металлический кобальт, на аноде выделяется кислород:
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.
CoCO3 + H2SO4 → H2O + CO2 + CoSO4
взаимодействием сульфида кобальта(II) с горячей концентрированной азотной кислотой:
взаимодействием дисульфида(2−) кобальта(II) (минерал каттьеит) с кипящей концентрированной серной или азотной кислотой:
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
К Категория:Соли кобальта Категория:Пигменты