Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Пятницький, аналітична хімія.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
6.95 Mб
Скачать

§ 52. Кобальт

Природні сполуки. Кобальт у самородному стані є в метеоритах. Най­важливіші кобальтові мінерали — шмальтин CoAs2, кобальтовий блиск CoAsS і еритрин Соя (As04)2 • 8Н20.

Властивості. Кобальт — метал сталево-сірого кольору. Густина його 8,5х X Ю3 кг/м3, температура плавлення 1490° С. Вій ковкий, витягується у дріт. У дуже подрібненому стані кобальт застосовується як каталізатор при гід­рогенізації жирів. Подібно до заліза кобальт має магнітні властивості, які зникають при нагріванні. Кобальт повільно розчиняється в гарячих НС1 і H;iS04 і легко розчиняється в HN03.

186

У сполуках кобальт буває дво-, три- і чотиривалентний. Відомі такі ок­сид" кобальту: СоО — сіро-іеісного кольору, Со203—темно-коричневого кольору, Со02 — чорного кольору. Усі ці оксиди при розчиненні в соляній кислоті утворюють солі кобальту (II).

Гідратовані іони кобальту (II) — [Co (H20)fi]2+ — рожевого кольору. Кристалічні сполуки кобальту (II) — рожевого кольору, а безводні —си­нього або зеленого кольору.

З розчинних солей кобальту найважливіші СоСІ2 • 6НХ>, Co (N03)2 X X 6Н20 і CoS04. Кобальт утворює багато різних комплексних сполук.

Реакції іонів кобальту. Сульфід амонію (NH4)2S з іонами Со2+утвопює чорний осад сульфіду кобальту CoS. Наприклад:

CoS04 + (NH4)2 S = CoS + (NH4)2 S04.

Свіжоосаджєний сульфід кобальту розчиняється в розведених кислотах, але при стоянні він переходить у сульфід другої модифікації, який розчиня­ється в них тільки в присутності окислювачів. Сульфід кобальту переходить у колоїдний стан; при нагріванні в присутності амонійних солей колоїдний CoS легко коагулює.

їдкі луги NaOH і КОН утворюють з іонами Со2+ синій осад основної солі:

СоС12 + NaOH = CoOHCl + NaCI.

При дальшому добавлянні лугу і нагріванні утворюється осад гідрок­сиду кобальту (II) рожевого кольору:

CoOHCl + NaOH = Co (OH)2 -f- NaCI.

Осад Co (OH)2 на повітрі поступово окислюється й перетворюється в тем­но-бурий гідроксид кобальту (III):

4Со (ОН), + 02 + 2Н20 = 4Со (ОН),.

При дії на розчин солі кобальту лугом і пероксидом водню відразу ви­падає темно-бурий осад Co (OH)3. Реакція відбувається за рівнянням:

2СоС12 + 4NaOH + Н202 = 2Со (ОН)3 + 4NaCI. Аміак NH4OH з іонами Со2+ також утворює синій осад основної солі, який розчиняється в надлишку NH4OH. При розчиненні його утворюється аміачно-комплексна сполука брудно-жовтого кольору:

CoOHCl + 7NH4OH = [Co (NH8)e] (OH)2 + NH4C1 + 6H20. При стоянні на повітрі розчин цієї комплексної сполуки поступово червоніє внаслідок окислення і утворення аміачного комплексу кобальту

(Ш):

4 [Co (NH„)e] (OH)2 + 02 + 2Н20 -* 4 [Co (NH„)e] (OH)8.

Карбонати лужних металів з іонами Со2+ утворюють червонуватий осад основних солей кобальту змінного складу. Осад розчиняється в розведених кислотах, карбонаті амонію і аміаку.

Гідрофосфат натрію Na2HP04 з іонами Со2+ утворює фіолетовий осад фосфату кобальту, який розчиняється в оцтовій і мінеральних кислотах.

187

Гексаціано-(ІІ)ферат калію К4 [Fe (CN)e] осаджує іони Со2+ у вигляді зеленуватого осаду гексаціано-(І1)ферату кобальту CoJFe (CN)e].

Гексаціано-( J11 )ферат калію Кя [Fe (CN)e| утворює з іонами Со2+ буру­вато-червоний осад гексаціано-(ІІІ)ферату кобальту Со [Fe (CN„)]2.

Роданід амонію NH4SCN (або KSCN) утворює з іонами Со2+ забарвлену в синій колір комплексну сполуку (NH4)2 [Co (SCN)J:

СоС1г + 4NH4SCN = (NH4)2 [Co (SCN)J + 2NH4CI.

Цей комплекс стійкий у присутності ацетону. Він легко екстрагується з водного розчину аміловим спиртом або сумішшю його з ефіром. У водному

розчині комплексні іони [Co (SCN)J2-" ди­соціюють на іони Со2+ і SCN~.

Цій реакції заважають іони Fe3+, які утворюють з NH4SCN комплексну сполуку червоного кольору, що так само екстра­гується і маскує забарвлення, що його дає роданідний комплекс кобальту. В таких випадках іони Fe3+ зв'язують, добавляючи до розчину фторид амонію або пірофосфат лужного металу. Останні утворюють з іона­ми Fe3+ досить стійкі комплекси, які не взаємодіють з роданідом.

Рис. 24. Кристали роданомеркуріа-

ту кобальту і цинку (збільшено в

90 раз).

Виконання реакції. У про­бірку вносять 2—3 краплини досліджува­ного розчину, добавляють 2—3 кристалика сухої солі або 3—5 краплин насиченого роз­чину NH4SCN (або KSCN), 1—2 кристали­ки NaF, 6—10 краплин суміші (1 : 1) амі­лового спирту й ефіру і все це збовтують. У присутності кобальту неводний шар після відстоювання забарвлюється в синій колір.

Цю реакцію можна виконати й іншим способом. У пробірку до 2—3 крап­лин досліджуваного розчину добавляють 1 мл насиченого розчину роданіду амонію (або калію) в ацетоні. У присутності кобальту весь розчин забарв­люється в синій колір.

Краплинний метод. До 1—2 краплин досліджуваного розчину на фар­форовій пластинці добавляють 1—2 кристалики NaF, 1—2 кристалики NH4SCN (або KSCN), 5 краплин насиченого розчину NH4SCN в ацетоні. Суміш перемішують. У присутності кобальту з'являється синє забарвлення. Тетрародано-(ІІ)меркурат амонію (NH4)2 [Hg (SCN)J x з іонами Со2+ утворює синій осад Co [Hg (SCN)J. У присутності іонів Zn2+випадає осад блакитного кольору, який відповідає формулі

Co [Hg (SCN)4] ■ Zn [Hg (SCN)4].

188

1 Спосіб приготування тетрародано-(П)меркурат амонію див. иа с. 185.

Виконання р є а к ц і ї. У пробірку вносять 1—2 краплини слаб-кокнслого досліджуваного розчину, добавляють краплю розчину солі цин­ку, 2—3 краплі розчину (NH4)2 [Hg (SCN)41 і збовтують суміш. У присут­ності кобальту випадає блакитний осад.

Цю реакцію можна виконати мікрокристалоскопічним методом. Для цього на предметне скло вміщують краплю досліджуваного слабкокислого розчину, краплю розчину солі цинку і краплю розчину (NH4)2 [Hg (SCN)4]. У присутності кобальту утворюються блакитні кристали (рис. 24).

Нітрит калію KN02 при дії на підкислений оцтовою кислотою розчин солі кобальту (II) окислює його в кобальт (III). При цьому утворюється жов­тий кристалічний осад гексанітрокобальтіату (III) калію К3 [Co (N02)e] x X ЗНаО. Реакції відбуваються за такими рівняннями:

Со2+ —е = Со3+; (1)

NO J" + 2СН3СООН + є = N0 + 2СН3СОО- + Н20; (2)

Со+2 + N0^- + 2СН3СООН = Со3+ + N0 + 2СН3СОО~ + Н20; (3)

Со3+ + 6N0^ + ЗК+ = К3 [Co (N02)e]; (4)

Со2+ + 7N0^ + ЗК+ + 2СН3СООН = К3 [Co (N02)e] + NO + 2СН3СОО- + Н20. (5)

У молекулярній формі

СоС12 + 7KN02 + 2СН3СООН = К3 [Co (NOg)el + NO + 2КС1 + 2СН3СООК + Н20. (6)

; 3 розведених розчинів солей кобальту осад К3 [Co (N02)e] утворюється

швидше, якщо розчин нагріти і дати йому постояти протягом якогось часу.

Виконання реакції. У пробірку вносять 2—3 краплини до­сліджуваного розчину, добавляють 5—8 краплин 10%-го розчину KN02, або суміші NaN02 і KC1, 3—5 краплин 2 н. розчину оцтової кислоти і суміш збовтують. У присутності кобальту випадає жовтий кристалічний осад.

Реактив Ільїнського — а-нітрозо-|3-нафтол г окислює кобальт (II) в кобальт (III) і з останнім утворює червоно-бурий осад (великий за об'ємом) внутрішньокомплексної солі (C10H6NOO)3Co. Осад не розчиняється в міне­ральних кислотах.

Аналогічні реакції дають з реактивом іони Fe3+, Cu2+, Hg2+, але осади цих іонів розчиняються в мінеральних кислотах.

Виконання реакції. У пробірку вносять 2—3 краплини до­сліджуваного розчину, З—4 краплини 6 н. розчину НС1 і нагрівають суміш до кипіння. Потім добавляють 3—4 краплини свіжоприготовленого насиче­ного розчину реактиву в 50%-ній оцтовій кислоті і знову нагрівають. У присутності кобальту, залежно від його концентрації, випадає червоно-бурий осад або розчин забарвлюється в червоний колір.

'Структурна формула а- нітрозо-р-нафтолу:

N=0 ОН

189

Реакція сухим способом. 1. Утворення перлів бури. При сплавленні сполук кобальту з бурою Na2B407 • 10Н2О утворюються перли Na3Co (В02)4 синього кольору (виконання реакції див. нас. 167). У присут­ності великих кількостей нікелю перли забарвлюються в бурий колір. У таких випадках іони Ni2+ заважають виявленню іонів Со2+.

2. Метод розтирання. У фарфорову чашечку вміщують кілька кристаликів досліджуваної речовини і розтирають її з кількома кристали­ками NH4SCN вузьким кінцем товкача. У присутності заліза (III) суміш буріє. В таких випадках суміш розтирають з кількома кристаликами Na2S203. При цьому залізо (III) відновлюється до заліза (II) і забарвлення родані-ду заліза зникає. При наявності в досліджуваній речовині кобальту буре за­барвлення змінюється на синє внаслідок утворення (NH4)2 [Co (SCN)4]. Присутність води заважає цій реакції, бо комплекс кобальту розкладається на іони Со2+ і SCN- і синє забарвлення зникає.