Sulfato de cobalto (II)

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Sulfato de cobalto (II)
Sulfato de cobalto (II)
Nombre sistemático	Sulfato de cobalto (II)
Otros nombres	vitriolo de cobalto, vitriolo rojo
Fórmula química	CoSO4 _
Apariencia	Sustancia cristalina rosa (anhidra) a roja (heptahidratada)
Propiedades
Masa molar	anhidro: 155,00 g/mol monohidrato: 173,01 g/mol hexahidrato: 263,09 g/mol heptahidrato: 281,10 g / mol
temperatura de descomposición	600-700°C
Transiciones de fase	440 °C (diamante → monóculo)
Densidad	anhidro: 3,71 g/cm3 monohidrato: 3,075 g/cm3 hexahidrato : 2,029 g/cm3 heptahidrato : 1,948 g/cm³
Solubilidad en agua	36,3 g/100ml
Datos toxicológicos
LD 50	582 mg/kg (heptahidrato)
Estructura
celda de cristal	ortorrómbico (anhidro) monoclínico (hidratos)
Propiedades termodinámicas
Entalpía estándar de formación	anhidro: −889 kJ/mol heptahidrato: −2980 kJ/mol
Entalpía de disolución	anhidro: −77 kJ/mol heptahidrato: +2014 kJ/mol
Entropía molar estándar	anhidro: +118 J/(K mol) heptahidrato: +406 J/(K mol)
Energía de formación estándar de Gibbs	anhidro: −784 kJ/mol heptahidrato: −2473 kJ/mol
Clasificación
Número de registro CAS	anhidro: 10124-43-3 monohidrato: 13455-64-0 heptahidrato: 10026-24-1
número de registro CE	233-334-2
PubChem	24965
La seguridad
Frases R	R49 ; R22 ; R42/43 ; R50/53
Frases S	S22 ; S53 ; S45 ; S60 ; S61
H-frases	H302; H317; H334; H410; H350i
P-frases	P201; P261; P273; P280; P308 + P313; P501
Pictogramas de peligro
Pictogramas de peligro del SGA
NFPA 704	0 2 0
Donde no se indica, los datos se proporcionan en condiciones estándar (25 °C, 100 kPa).

Sulfato de cobalto (II) : una sustancia inorgánica con la fórmula CoSO 4 , es una sal de cobalto divalente y ácido sulfúrico . El sulfato de cobalto (II) anhidro es una sustancia cristalina de color rosa. El sulfato de cobalto (II) heptahidratado CoSO 4 ·7H 2 O tiene la apariencia de cristales rojos y se conoce como "vitriolo (rojo) de cobalto". Ocurre naturalmente como una variedad de minerales y se usa como pigmento y en el recubrimiento de otros metales con cobalto.

Estar en la naturaleza

El sulfato de cobalto (II) se presenta naturalmente como los minerales uplowita , moorhouseita y biberita . Las principales propiedades de estos minerales se presentan en la tabla.

	arriba [1]	Moorhouseita [2]	biberita [3]
Compuesto	Co 0,6 Mn 2+ 0,3 Ni 0,1 SO 4 4H 2 O	Co 0,6 Ni 0,3 Mn 2+ 0,1 SO 4 6H 2 O	CoSO 4 7H 2 O
Color	rosado	rosado	Rosa roja
Singonía	monoclínico	monoclínico	monoclínico
Densidad , g/cm³	2.33	1.97	1.9
Dureza de Mohs	3	2.5	2

Propiedades físicas

El sulfato de cobalto (II) anhidro es una sustancia cristalina de color rosa . Muy higroscópico . Se disuelve bien (pero lentamente) en agua (36,3 g/100 g H 2 O a 20 °C y 49,3 g/100 g H 2 O a 80 °C). Es poco soluble en etanol (0,17 g/la 25°C), ácido sulfúrico concentrado , algo mejor en metanol (4,2 g/la 25°C) y glicerol [4] [5] [6] .

El sulfato de cobalto (II) anhidro existe en dos modificaciones cristalinas:

α-CoSO 4 es de color rosa, tiene un sistema de red cristalina rómbica ( grupo espacial P nma, a = 0,671 nm, b = 0,845 nm, c = 0,465 nm, Z = 4).
β-CoSO 4 es de color lila, tiene un sistema monoclínico de red cristalina.

Temperatura de transición de fase α→β 440 °C. La entalpía estándar de la transición de fase α→β es de 6,7 kJ/mol. La modificación monoclínica es estable a altas presiones [6] .

A una temperatura de 600 a 700 °C, el sulfato de cobalto (II) se descompone (consulte la sección Propiedades químicas ).

Hidratos de cristal

Durante la precipitación de las soluciones y la absorción de humedad, el sulfato de cobalto (II) forma una serie de hidratos cristalinos [5] [6] .

Heptahidrato : cristales rojos con singonía monoclínica ( grupo espacial P 2 1 , a = 1,545 nm, b = 1,308 nm, c = 2,004 nm, β = 104,67°, Z = 16). También hay dos modificaciones metaestables del heptahidrato, con singonías ortorrómbicas y monoclínicas. ${\mathsf {CoSO_{4}\cdot 7H_{2}O))$
Hexahidrato : cristales de color rojo anaranjado con singonía monoclínica. ${\mathsf {CoSO_{4}\cdot 6H_{2}O))$
Monohidrato : cristales rosas con singonía monoclínica. ${\mathsf {CoSO_{4}\cdot H_{2}O))$

Además, se conocen hidratos metaestables de 4 y 2 moléculas de agua.

Propiedades químicas

Descomposición

Los hidratos de cristal de sulfato de cobalto (II) se descomponen cuando se calientan, perdiendo agua de cristalización:

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

Al calentar más, el sulfato de cobalto (II) anhidro se descompone en un óxido doble con la liberación de dióxido de azufre y oxígeno :

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

Hidrólisis

Cuando se disuelve en agua, el sulfato de cobalto (II) se disocia , mientras que se produce la hidratación del catión :

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

El catión hexaacuacobalto (II) se hidroliza reversiblemente , dando un medio ácido:

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

Reacciones de intercambio en solución

En soluciones acuosas, el sulfato de cobalto (II) reacciona con los álcalis :

con álcali concentrado (más del 10 %), se forma un precipitado azul violeta de hidróxido de cobalto (II) [4] :

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

con álcali diluido, se forman precipitados de sulfatos básicos de cobalto (II) de varias composiciones, en particular [4] [6] :

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

azul;

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

de color azul;

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

violeta.

Cuando una solución concentrada de sulfato de cobalto (II) interactúa con soluciones saturadas de sulfatos de varios metales alcalinos o amonio , se forma un precipitado de sales dobles ( schoenitas ) [4] [6] :

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

Cuando una solución de sulfato de cobalto (II) interactúa con soluciones de ortofosfatos o arseniatos de metales alcalinos, precipita un precipitado de las sales de cobalto (II) correspondientes [4] :

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

Además, el sulfato de cobalto (II) participa en todas las reacciones de intercambio características de las sales de cobalto (II) solubles y los sulfatos solubles, por ejemplo:

forma un precipitado de sulfuro de cobalto (II) cuando interactúa con hidrosulfuro de amonio

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

forma un precipitado de sulfato de bario cuando interactúa con nitrato de bario

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

Formación de compuestos complejos

Cuando el sulfato de cobalto (II) reacciona con hidrato de amoníaco concentrado , se forma un precipitado amarillo de sulfato de hexaamincobalto (II) [4] :

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

En soluciones de ácido sulfúrico , el sulfato de cobalto(II) forma aniones complejos , en particular, el anión disulfatocobaltato(II) [6] :

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

Formación de compuestos de cobalto(III)

El sulfato de cobalto (II) se oxida a compuestos de cobalto (III) bajo la acción de agentes oxidantes fuertes [4] .

Cuando una solución de sulfato de cobalto (II) se ozoniza en ácido sulfúrico , se forma una solución de sulfato de cobalto (III) :

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

Durante la fluoración de una solución de sulfato de cobalto (II) en ácido sulfúrico 4 N a 0 °C, el sulfato de cobalto (III) 18-hidrato precipita:

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

Electrólisis

Durante la electrólisis de una solución acuosa de sulfato de cobalto (II) , se libera cobalto metálico en el cátodo , se libera oxígeno en el ánodo :

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

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

Este proceso se utiliza para galvanizar otros metales con cobalto.

Conseguir

El sulfato de cobalto (II) se puede obtener mediante los siguientes métodos.

interacción del óxido o hidróxido de cobalto (II) con ácido sulfúrico diluido [6] : En ácido sulfúrico caliente concentrado, la disolución de los óxidos de cobalto es más rápida.

{\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

Interacción del sulfuro de cobalto (II) con ácido nítrico concentrado caliente [4] :

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

interacción del disulfuro (2−) cobalto (II) ( kattieita mineral ) con ácido sulfúrico o nítrico concentrado en ebullición [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}}}

Aplicación

El sulfato de cobalto (II) se utiliza como materia prima para la producción de otros compuestos de cobalto, como componente de electrolitos en la galvanoplastia de otros metales con cobalto, como pigmento para colorear vidrio y cerámica [6] .

Toxicidad

El sulfato de cobalto (II) es moderadamente tóxico , con una DL50 oral para ratas de 582 mg/kg (para heptahidrato).

Puede provocar dificultades respiratorias, asma si se inhala ; puede causar cáncer . Puede provocar una reacción alérgica en contacto con la piel . Cuando se ingiere, puede tener un efecto mutagénico , afectar la función reproductiva.

Los principales síntomas de la intoxicación por sulfato de cobalto (II) incluyen diarrea , pérdida de apetito, disminución de la temperatura corporal y presión arterial . Los principales órganos afectados son los riñones , el corazón y el páncreas .

El sulfato de cobalto (II) es capaz de causar cambios adversos a largo plazo en el medio ambiente acuático: LC 50 para dafnia es de 6 mg/l durante 48 horas; La CI50 para Pseudokirchneriella subcapitata es de 0,4 mg/l durante 72 horas (datos mostrados para el compuesto anhidro).

Véase también

Sulfato de cobalto (III)

Notas

↑ Subir en webmineral.com . Consultado el 27 de julio de 2011. Archivado desde el original el 13 de julio de 2012. (indefinido)
↑ Moorhouseite en webmineral.com . Consultado el 27 de julio de 2011. Archivado desde el original el 13 de julio de 2012. (indefinido)
↑ Biberita en webmineral.com . Consultado el 27 de julio de 2011. Archivado desde el original el 13 de julio de 2012. (indefinido)
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Lidin R. A., Molochko V. A., Andreeva L. L. Reacciones de sustancias inorgánicas: un libro de referencia / Ed. R. A. Lidina. - 2ª ed., revisada. y adicional - M. : Avutarda, 2007. - S. 120 -121. — 637 pág. - ISBN 978-5-358-01303-2 .
↑ 1 2 Lidin R.A., Andreeva L.L., Molochko V.A. Constantes de sustancias inorgánicas: un libro de referencia / Ed. R. A. Lidina. - 2ª ed., revisada. y adicional - M. : Drofa, 2006. - S. 98, 460, 620. - 685 p. — ISBN 5-7107-8085-5 .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 [www.xumuk.ru/encyklopedia/2035.html Sulfatos de cobalto en xumuk.ru] . (indefinido)

vitriolo
vanadio (VSO 4 7H 2 ) hierro (FeSO 4 7H 2 O) cobalto (CoSO 4 7H 2 O) cobre (CuSO 4 · 5H 2 O) níquel (NiSO 4 7H 2 O) plomo (PbSO 4 ) cromo (CrSO 4 7H 2 O) zinc (ZnSO 4 7H 2 O) manganeso (MnSO 4 · 5H 2 O)