NGUYÊN TỐ HÓA HỌC COBALT

 Coban đã được biết đến từ thời cổ đại thông qua những hợp chất tạo cho thủy tinh có màu xanh dương đậm.. Chế hóa các oxit kim loại với dung dịch HCl để chuyển chúng thành clorua.. Là

NGUYÊN TỐ HÓA HỌC COBALT

GVHD: NGUYỄN THỊ ÁNH HỒNG.

Thực hiện: Bùi Thị Ngọc Hân (2102244) Châu Quốc Hùng (2102247) Huỳnh Hoàng Long (2102260)

Lê Đăng Khoa (2102253).

Lịch sử nguyên tố.

 Coban được phát hiện vào khoảng thời gian

1730 – 1737 bởi nhà khoa học người Thụy Điển

Georg Brandt (1694 – 1768)

Vào năm 1938, Jonh Livingood và Glenn Seaborg

đã phát hiện đồng vị Co-60

 Coban đã được biết đến từ thời cổ đại

thông qua những hợp chất tạo cho

thủy tinh có màu xanh dương đậm

 Tên gọi Coban xuất xứ từ tiếng Đức kobalt hoặc kobold,

nghĩa là “linh hồn của quỷ dữ” Theo tiếng Hy Lạp kobalos,

nghĩa là “mỏ” và có thể có nguồn gốc chung với kobold, coblin và cobalt

Phương pháp điều chế.

 Dùng H 2 để khử Coban(II) oxit hoặc các oxit khác:

CoO + H 2  Co + H 2 O

 Điện phân dung dịch CoSO 4 trong nước với cực dương bằng thép không gỉ đã được xử lí bề mặt và cực âm bằng tấm chì tinh khiết Sản phẩm thu được có

chứa 99,1% - 99,2% Coban, tạp chất còn lại là Niken.

2CoSO 4 + 2H 2 O  2Co + O 2 + 2H 2 SO 4

 Trong công nghiệp người ta đốt cháy Cobantin ( CoAsS) để chuyển hóa các kim loại trong đó thành oxit kim loại còn As và S thoát ra dưới dạng As 2 o 3 và SO 2 Chế hóa các oxit kim loại với dung dịch HCl để chuyển chúng thành clorua Nâng cao pH của dung dịch clorua còn lại và thêm clorua vôi để oxi hóa Co(II).

2Co(OH) 2 + CaOCl 2  2Co(OH) 3 + CaCl 2

Nung kết tủa thành oxit rồi dùng C khử:

Co 3 O 4 + 4C  3Co + 4CO

Coban thu được ở dạng bột được ép lại và nấu chảy trong lò điện.

Ứng dụng.

 Hợp chất của Cobalt và Gadolini là chất siêu làm lạnh.

 Nam châm ( nam châm Alnico).

 Coban có độ cứng, có màu trắng bạc và khả năng chống oxi hóa nên được dùng trong kỹ thuật mạ điện.

 Tác nhân làm khô cho sơn, véc ni, mực.

 Dùng làm lớp phủ bề mặt cho gốm sứ, men, thủy tinh.

 Thuốc nhuộm (Coban màu xanh dương và Coban màu xanh lục).

 Điện cực trong pin điện

 Chất xúc tác cho công nghiệp dầu khí và hóa chất.

 Đồng vị Co-60 dùng làm nguồn tạo tia gammar.

 Dùng trong xạ trị.

 Tiệt trùng thực phẩm

 Dùng trong công nghiệp hạt nhân để tìm sai sót kết cấu trong

những bộ phận kim loại

Tính chất hóa học.

Là 1 kim loại hoạt động trung bình tác dụng được với nhiều đơn chất và hợp chất:

1 Với Hidro.

 Coban không phản ứng trực tiếp với H 2 , nhưng ở trạng thái bột nhỏ và ở nhiệt độ cao sẽ hấp thụ lượng khá lớn (ở 1200 0 C, 100g Co hấp thụ được 5,46 cm 3 H 2 ).

 Các hợp chất với H 2 không có thành phần xác định và được điều chế bằng phương pháp gián tiếp tạo thành các hidrua bền như CoH, CoH 2

2 Với các halogen.

Cobalt phản ứng mạnh với các halogen tạo thành các hợp chất halogenua (trừ Flo tạo ra hỗn hợp CoF 2 và CoF 3 )

Co + X 2  CoX 2

c

Tính chất hóa học.

3 Với O 2 và S.

 Ở điều kiện thường, Co bền với không khí nhưng ở nhiệt độ 300 0 C bị oxi hóa tạo ra CoO và ở 500 0 C tạo Co 3 O 4

2Co + O 2  2CoO

3Co + 2O 2  Co 3 O 4

 Tác dụng với S khi đun nóng nhẹ tạo nên hợp chất không hợp thức có thành phần gần với CoS

Co + S  CoS

4 Với N 2 và P.

 Coban không phản ứng trực tiếp với N 2 , những hợp chất nitrua Co 2 N,

Co 3 N, Co 3 N 2 điều được điều chế bằng phương pháp gián tiếp và ít bền.

 Tác dụng với P trong các ampun hàn tạo ra dung dịch rắn cứng với các hợp chất có thành phần Co 2 P, CoP, CoP 3

Tính chất hóa học.

5 Với axit

 Với axit vô cơ loãng như HCl, H 2 SO 4 , HNO 3 … Coban phản ứng trực tiếp với ion H 3 O + nhưng phản ứng chậm và khó tan.

Co + HCl  CoCl 2 + H 2

 Với H 2 SO 4 , HNO 3 đặc nguội, Co bị thụ động hóa do tạo ra trên bề mặt kim loại một lớp oxit trơ không tan trong axit Khi đun nóng phản ứng xảy ra nhanh và phụ thuộc vào nhiệt độ:

Co + HNO 3  Co(NO 3 ) 2 + NO 2 + H 2 O

6 Với kiềm.

Với dung dịch kiềm, ở điều kiện thường thực tế không tác dụng với

Coban Tuy nhiên, khi đun sôi có mặt của O 2 , Co tan dần 4Co + 3O 2 + 4NaOH  4NaCoO 2 + 3H 2 O

7 Với nước.

Coban không bị nước ăn mòn ở nhiệt độ thường, nhưng khi cho hơi

nước qua Co nung nóng đỏ sẽ khử được hơi nước tạo ra oxit và khí H 2

Co + H 2 O(h)  CoO +H 2

Các hợp chất của Cobalt.

1.Hợp chất Co(0).

 Coban Octacacbony [Co2(CO)8] là chất dạng trong suốt, màu

đỏ - da cam,nóng chảy ở 510C Do có số lẻ electron Co tạo

nên hợp chất Cacbonyl ở dạng đime [Co(CO)4]2 , nghĩa là quy tắc khí hiếm cũng được tuân theo.

 Tác dụng với dung dịch kiềm, tan trong rượu và este nhưng

bị nước phân hủy

6[Co2(CO)8] + NaOH  8HCo(CO)4 + Na2CO3 + Co4(CO)12

3[Co2(CO)8] + 4H2O  4HCo(CO)4 + 8CO

Các hợp hất của Cobalt.

2 Hợp chất Co(II).

a) Co (II) oxit: thường được dùng làm chất xúc tác, bột màu trong sản xuất thủy tinh, gốm.

 Co có tính lưỡng tính,vừa tan trong axit vừa tan được trong dung dịch kiềm mạnh, đặc và nóng tạo nên dung dịch màu xanh lam chứa ion [Co(OH) 4 ] 2-

 CoO được điều chế trực tiếp từ các đơn chất hoặc bằng nhiệt phân các muối cacbonat, nitrat và oxalat hay nhiệt phân hydroxit.

CoC 2 O 4  CoO + CO + CO 2

b) Co (II) hidroxit:

 Là chất kết tủa không nhầy, có kiến trúc lớp, không tan trong nước, tan được trong dung dịch NH 3 tạo phức amoniacat

Co(OH) 2 + NH 3  [Co(NH 3 ) 6 ](OH) 2

 Co(OH) 2 được điều chế khi cho muối kim loại (II) tác dụng với dung dịch kiềm mạnh, ) ban đầu sẽ tạo ra kết tủa của muối bazơ rồi mới tạo nên kết tủa

hidroxit:

CoCl 2 (dd)  CoOHCl (r)  Co(OH) 2 (r)

Các hợp chất của Cobalt.

3 Hợp chất muối Co (II).

 Các muối halogenua của Co(II) ở điều kiện thường phần lớn đều kết tinh với sáu phân tử H 2 O (trừ florua ), dễ tan trong nước và trong rượu.

 Ở trạng thái khan có màu khác nhau do chịu ảnh hưởng của anion:

F - : đỏ nhạt Cl - : xanh nhạt Br - : lục nhạt I - : đen

 CoCl 2 dạng khan là chất bột màu xanh lơ, hấp thụ mạnh hơi H 2 O tạo ra CoCl 2 6H 2 O (tnc = 722°C) dễ tan trong nước Khi muối CoCl 2 6H 2 O bị mất một phần nước kết tinh sẽ kèm theo sự thay đổi màu sắc khá rõ rệt :

 CoCl 2 6H 2 O  CoCl 2 4H 2 O  CoCl 2 2H 2 O  CoCl 2 H 2 O  CoCl 2

(đỏ-hồng) (hồng) (tím xanh) (xanh lam)

 Khi cho H 2 O tác dụng lên CoCl 2 khan sẽ xảy ra quá trình ngược lại Lợi dụng tính chất này, người ta dùng CoCl 2 làm chất chỉ thị độ ẩm trong silicagel và trong các ẩm kế

Các hợp chất của Cobalt.

4 Hợp chất Co (III).

a) Co (III) oxit: là chất oxi hóa mạnh, tác dụng với axit.

Co 2 O 3 + 6HCl  2CoCl 2 + 3H 2 O + Cl 2

Được điều chế bằng cách nhiệt phân muối nitrat của nó.

4Co(NO) 3  2Co 2 O 3 + 8NO 2 + O 2

b) Co (III) hidroxit:

Co(OH) 3 là kết tủa màu nâu khi đun nóng nhẹ biến thành Co 3 O 4 và CoO

Co(OH) 3  CoOOH  Co 3 O 4  CoO

Được điều chế bằng những chất oxi hóa mạnh với Coban (II) hidroxit.

2Co(OH) 2 + H 2 O 2  2Co(OH) 3

Các hợp chất phức của Cobalt.

5 Phức chất của Cobalt.

 Natrihexanitrocobanat (Na 3 [Co(NO 2 ) 6 ]

 Là thuốc thử thông dụng trong phòng thí nghiệm.

 Là chất ở dạng bột nhỏ màu vàng, tan trong nước dùng để định lượng K + , Rb +

và Cs +

 Được điều chế bằng muối Coban(II) với dung dịch đặc của NaNO 2 và 50%

CH 3 COOH.

CoCl 2 + 7NaNO 2 + 2CH 3 COOH  Na 3 [Co(NO 2 ) 6 ] + NO + 2NaCl + H 2 O + 2NaCH 3 CO 2

 Kali cobantixianua K 3 [Co(CN) 6 ] là những tinh thể màu vàng, thu được khi cho

muối Co(II) tác dụng với KCN:

2CoCl 2 + 12KCN + 2H 2 O  2K 3 [Co(CN) 6 ] + 4KCl + 2KOH + H 2

Nhận biết

 Do Co có từ tính rất mạnh mạnh hơn cả Fe, nhưng yếu hơn Ni, cụ thể như sau:

 Co có từ tính đến 10750C

 Fe có từ tính đến 7700C

 Ni có từ tính đến 36200C

 Do đó có thể dùng nam châm để nhận biết Co.

 Nhận biết ion Co 2+ : Co 2+ kết hợp với SCN - tạo nên [Co(SCN) 4 ] 2- có màu xanh lam Khi pha loãng nước, dung dịch màu xanh lam trở về màu đỏ hồng.