Оксид кобальту(II,III)

Окси́д ко́бальту(II,III) — неорганічна сполука складу Co₃O₄. Являє собою чорні октаедричні кристали, які є парамагнітними. Оксид проявляє слабкі амфотерні властивості.

Оксид кобальту(II,III)
Систематична назва	кобальт(II) дикобальт(III) оксид
Інші назви	трикобальт тетраоксид
Ідентифікатори
Номер CAS	1308-06-1
Номер EINECS	215-157-2
RTECS	GG2500000
SMILES	O=[Co].O=[Co]O[Co]=O^[1]
InChI	InChI=1S/3Co.4O
Властивості
Молекулярна формула	CoO·Co2O3 (Co3O4)
Молярна маса	240,798 г/моль
Зовнішній вигляд	чорні кристали
Густина	6,11 г/см³
Тпл	900 °C (розкл.)
Розчинність (вода)	нерозчинний
Термохімія
Ст. ентальпія утворення ΔfH^o 298	-891,0 кДж/моль
Ст. ентропія S^o 298	102,5 Дж/(моль·К)
Теплоємність, c^o p	123,4 Дж/(моль·К)
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Примітки картки

Ця стаття про оксид Co₃O₄. Про інші оксиди кобальту див. Оксид кобальту.

Co₃O₄ застосовується у виготовленні кольорового скла, що не пропускає ультрафіолетове випромінювання, також використовується як каталізатор деяких реакцій розкладання.

Фізичні властивості

Оксид Co₃O₄ формується у вигляді чорних октаедричних кристалів, які проявляють парамагнітні властивості. Речовина має кристалічну структуру типу шпінелі.

Оксид може поглинати вологу, утворюючи кристалогідрати Co₃O₄·xH₂O (x = 3, 6, 7).

Отримання

Оксид кобальту(II,III) можна синтезувати окисненням на повітрі порошку кобальту, оксиду CoO, Co(OH)₂, а також прокалюванням Co₂O₃·H₂O, нітрату Co(NO₃)₂, Co(OH)₂. Дані реакції схожі на методи отримання CoO, але проводяться за вищих температур для додаткового окиснення сполуки і переводу її у Co₃O₄.

${\displaystyle \mathrm {3Co+2O_{2}{\xrightarrow {500^{o}C}}CoO\cdot Co_{2}O_{3}} }$

${\displaystyle \mathrm {6CoO+O_{2}{\xrightarrow {390-700^{o}C}}2Co_{3}O_{4}} }$

${\displaystyle \mathrm {6Co(OH)_{2}+O_{2}{\xrightarrow {>100^{o}C}}2Co_{3}O_{4}+6H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {6Co_{2}O_{3}\cdot H_{2}O{\xrightarrow {600^{o}C}}4Co_{3}O_{4}+O_{2}+6H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {6CoCO_{3}+O_{2}{\xrightarrow {450^{o}C}}2Co_{3}O_{4}+6CO_{2}} }$

${\displaystyle \mathrm {3Co(NO_{3})_{2}{\xrightarrow {600-650^{o}C}}Co_{3}O_{4}+6NO_{2}+O_{2}} }$

Хімічні властивості

При нагріванні понад 900 °C оксид кобальту(II,III) розкладається з утворенням CoO:

${\displaystyle \mathrm {2Co_{3}O_{4}{\xrightarrow {>900^{o}C}}6CoO+O_{2}} }$

Co₃O₄ не розчиняється у воді; проявляє слабкі амфотерні властивості: взаємодіє із концентрованими кислотами та, при спіканні, із лугами:

${\displaystyle \mathrm {Co_{3}O_{4}+8HCl{\xrightarrow {}}3CoCl_{2}+Cl_{2}+4H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {2Co_{3}O_{4}+6H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}6CoSO_{4}+O_{2}+6H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {4Co_{3}O_{4}+12NaOH{\xrightarrow {400^{o}C}}12NaCoO_{2}+6H_{2}O} }$ (сполука червоного кольору)

При високих температурах взаємодіє з оксидами інших металів:

${\displaystyle \mathrm {4Co_{3}O_{4}+6ZnO+O_{2}{\xrightarrow {800^{o}C}}6[Co_{2}^{III}Zn]O_{4}} }$

Відновлюється до чистого кобальту при дії водню, коксу, оксиду вуглецю, алюмінію:

${\displaystyle \mathrm {Co_{3}O_{4}+4H_{2}{\xrightarrow {120-500^{o}C}}3Co+4H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {Co_{3}O_{4}+4C{\xrightarrow {t}}3Co+4CO} }$

${\displaystyle \mathrm {3Co_{3}O_{4}+8Al{\xrightarrow {t}}9Co+4Al_{2}O_{3}} }$

Застосування

Оксид кобальту(II,III) застосовується у виготовленні кольорового скла, яке поглинає ультрафіолетове випромінювання, а також як каталізатор реакцій: термічного розкладання KClO₃, KMnO₄, окиснення NH₃, а також синтезу HCN з метану, амоніаку, азоту.

Примітки

1. 1308-06-1
   d:Track:Q278487
2. За тиску 101,3 кПа

Джерела

• CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide. — 86th. — Boca Raton (FL) : CRC Press, 2005. — 2656 p. — . (англ.)
• Encyclopedia of Physical Science and Technology / Robert A. Meyers. — 3rd. — San Diego : Academic Press, 2002. — 15453 p. — . (англ.)
• Реми Г. Курс неорганической химии / А. В. Новоселова. — М. : ИИЛ, 1966. — Т. 2. — 833 с. (рос.)
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия: Химия металлов / В. И. Спицын. — М. : «Мир», 1972. — Т. 2. — 871 с. (рос.)
• Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ / Р. А. Лидин. — 3-е. — М. : Химия, 2000. — 480 с. — . (рос.)
• Химический энциклопедический словарь / И. Л. Кнунянц. — М. : Сов. энциклопедия, 1983. — 792 с. (рос.)