Kobalt

Kobalt, Co, je namodralý, tvrdý, feromagnetický kov. Využívá se při barvení skla a keramiky a ve slitinách.

Vlastnosti kobaltu
Atomové číslo27Počet stabilních izotopů1
Atomová hmotnost58,933195Elektronová konfigurace[Ar] 3d7 4s2
Teplota tání [°C]1495Teplota varu [°C]3100
Elektronegativita1,88Hustota [g.cm-3]8,90

V zemské kůře je jeho koncentrace cca 29 ppm. Doprovází niklové rudy, příp. sulfidické rudy mědi a olova. Nejrozšířenějšími nerosty jsou smaltin CoAs3, linnéit Co3S4 a kobaltit CoAsS. Výroba kovového kobaltu je poměrně složitý proces, protože je nutné odstranit doprovodné kovy (Ni, Cu, Pb, Fe, Bi, As). Poté se oxid kobaltnato-kobaltitý redukuje uhlíkem.

Nejběžnějšími oxidačními čísly kobaltu ve sloučeninách jsou II a III. Kobaltitý ion má silné oxidační vlastnosti, oxiduje vodu za vývoje kyslíku, z toho důvodu je známo jen několik málo kobaltitých sloučenin. Naproti tomu je známo velké množství komplexních sloučenin s kationtem CoIII.

Nejvíce kobaltu se spotřebovává pro výrobu teplotně odolných slitin, které se využívají ve spalovacích turbínách nebo letadlových motorech. Další oblastí, kde se kobalt využívá jsou lithiové baterie, jejich katody obsahují sloučeninu LiCoO2, což je oxid kobaltitý s interkalovanými ionty lithia.

Sloučeniny

Oxidační čísla

Oxidační stavKoordinační čísloTvar molekulySloučenina
-I (d10)4tetraedr[Co(CO)4]
0 (d9) 4tetraedr [Co(PMe3)4]
I (d8)5trigonální bipyramida [Co(NCMe)5]+
tetragonální pyramida [Co(NCPh)5]+
6oktaedr[Co(bipy)3]+
II (d7)2lineární[Co{N(SiMe3)2}2]
3trojúhelník [Co{N(SiMe3)2}2(PPh3)]
4tetraedr[CoCl4]2-
čtverec[Co(ftalocyanin)]
5trigonální bipyramida[CoBrN(C2H4NMe2)3)]+
tetragonální pyramida[Co(CN)5]3-
6oktaedr[Co(H2O)6]2+
8dodekaedr[Co(NO3)4]2-
III (d6)6oktaedr[Co(NH3)6]3+
IV (d5)4tetraedr[Co(1-norbornyl)4]
6oktaedr[CoF6]2-
Struktura komplexu [Co(1-norbornyl)4]. Zdroj: commons

Oxidy

Známe dva oxidy kobaltu: kobaltnatý (CoO), kobaltitý (Co2O3) a kobaltnato-kobaltitý (Co3O4). Oxid kobaltnatý získáme žíháním hydroxidu, dusičnanu nebo uhličitanu kobaltnatého za nepřístupu vzduchu. Na vzduchu je stabilní i za vysokých teplot. Zahříváním na teplotu 600-700 °C přechází na oxid kobaltnato-kobaltitý, který má spinelovou strukturu.

Halogenidy

HalogenidBarva
CoF2růžový
CoF3 světle hnědý
CoCl2modrý
CoBr2zelený
CoI2modročerný

Barva chloridu kobaltnatého závisí na stupni hydratace. Bezvodý je světle modrý a při hydrataci postupně přechází až na červený hexahydrát.

Bezvodý a hydratovaný chlorid kobaltnatý. Zdroj: commons

Bezvodý fluorid kobaltnatý je možné připravit zahříváním chloridu ve fluorovodíku. Bezvodý chlorid a bromid se připravují působením halogenu na zahřátý kobalt, jodid se připravuje působením HI na zahřátý kobalt. Hydratovaný chlorid kobaltnatý je možné snadno vyrobit srážením dusičnanu kobaltnatého sodou a následným rozpuštěním vzniklého uhličitanu pomocí kyseliny chlorovodíkové.

Koordinační sloučeniny

Koordinační sloučeniny kobaltité vynikají barevností, viz tabulka.

Komplexní ionBarva
[Co(NH3)6]3+zlatohnědá
[Co(NH3)5(H2O)]3+světle červená
[Co(NH3)5Cl]2+purpurová
[Co(NH3)5NO2]2+oranžová
cis-[Co(NH3)4Cl2]+tmavě fialová
trans-[Co(NH3)4Cl2]+zelená
cis-[Co(NH3)4(NO2)2]+zlatožlutá
trans-[Co(NH3)4(NO2)2]+šafránová

Organokovové sloučeniny

Tyto sloučeniny obsahují přímou vazbu Co-C. Setkáváme se s nimi v mnoha přírodních sloučeninách, příkladem je vitamín B12, který se označuje jako kobalamin. Základem tohoto vitamínu je kobalt koordinovaný dusíky z okolních pyrrolových jader.

Kobalamin. Zdroj: Commons

Další důležitou sloučeninou je oktakarbonyl dikobaltu, Co2(CO)8. Známe několik izomerních forem této sloučeniny, ligandy CO mohou vystupovat jako terminální, i jako můstkové. Dva hlavní izomery existující v roztoku jsou na obrázku dole.

Izomery oktakarbonylu dikobaltu

Využívá se jako katalyzátor při mnoha organických reakcích, např. při hydroformylaci. To je syntéza aldehydu z terminálního alkenu.

Příklad hydroformylační reakce

NMR

Kobalt je monoizotopický prvek. Jádro 59Co je kvadrupolární a má vysokou citlivost. Signály jsou široké a kobalt má i extrémně široké rozpětí chemických posunů. Standardem je roztok hexakyanokobaltitanu draselného v D2O. Kobaltnaté soli měřit nelze, protože jsou paramagnetické.

 59Co
Spin7/2
Zastoupení v přírodě [%]100
Citlivost vzhledem k 1H0,278
Citlivost vzhledem k 13C1640
Rozsah chemických posunů-4000 – 14000 ppm
Rezonanční frekvence v poli 1 T10,077
Jaderný magnetický moment+4,627

Chemické posuny

Co3+14000 – 3000
Co+3000 – 0
K3[Co(CN)6]0
Klastry kobaltu0 – -4000

Odkazy

Navigace

H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

One thought on “Kobalt

  1. Pingback: Zajímavé články ve dnech 04. 12.-10. 12. 2017 | Blog a web o chemii, elektronice a programování

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.