Соединения кобальта
Соединения со степенями окисления –1 и 0. Простейший карбонил кобальта Со2(СО)8 – двухядерное соединение. Это оранжевые кристаллы (т.пл. 51 С), нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в органических растворителях, при 60 С начинает разлагаться.
Для кобальта получены четырехядерный карбонил состава [Со4(CO)12], а также жидкий трикарбонил(нитрозил)кобальт состава [Со(CO)3(NO)].
При нагревании Со2(СО)8 под давлением водорода образуется гидридокарбонил (карбонилгидрид), который можно рассматривать как соединение кобальта в степени окисления –1.
[Со2(CO)8] + Н2 = 2Н[Со(CO)4]
Также известны соли типа NН4[Со(CO)4] и К[Со(CO)4].
Соединения со степенью окисления +2. Степень окисления +2 характерна для кобальта. Оксид – СоО – серо-зеленые кристаллы, образуется при взаимодействии простых веществ или термическим разложением гидроксида или карбоната кобальта(II).
Гидроксид кобальта(II) нерастворим в воде, существует в двух модификациях: синяя модификация образуется при действии щелочей на соли кобальта(II) на холоду, при нагревании она переходит в розовую модификацию. У оксида и гидроксида кобальта(II) доминируют основные свойства.
Кобальт(II) образует разнообразные соли и галогениды. Нитраты, сульфаты, галогениды за исключением СоF2 хорошо растворимы в воде. Аквакомплексы [Co(H2O)6]2+ придают растворам ярко-розовую окраску, такая же окраска характерна для кристаллогидратов.
Безводные галогениды, тиоцианид, сульфат и другие соли кобальта(II) могут присоединять молекулы аммиака с образованием координационных аммиакатов [Co(NH3)6]2+, которые устойчивее аналогичных комплексов железа(II), но водой все же разрушаются:
[Co(NH3)6]Сl2 + 2H2O = Co(OH)2 + 4NH3 + 2NH4Cl
Поэтому реакция образования аммиакатов проводится в избытке аммиака и в присутствии NH4Cl.
Анионные координационные соединения кобальта(II) имеют обычно тетраэдрическую структуру [CoХ4]2- (Х = Сl-, Br-, I-, SCN-, OH-), окрашены в синий и фиолетовый цвета. Ниже приведены примеры образования анионных комплексов:
CoСl2 + 2HCl = H2[CoCl4]; Co(OH)2 + 2NaOH = Na2[Co(OH)4];
Co(SCN)2 + 2NaSCN = Na2[Co(SCN)4];
Реакция образования синего тетратиоцианатокобальтата(II) используется в аналитической химии для определения катионов кобальта(II). Большинство координационных соединений анионного типа при разбавлении их растворов разрушаются, образуя [Co(H2O)6]2+ розового цвета.
Координационные соединения кобальта(II) – сильные восстановители. Например, аммиакаты легко окисляются даже молекулярным кислородом воздуха:
4[Co(NH3)6]2+ + О2 + 2H2O = 4[Co(NH3)6]3+ + 4ОН-
Соединения со степенью окисления +3. Бинарные соединения и соли для кобальта(III) нехарактерны. Относительно устойчив Со3О4, являющийся смешанным оксидом СоОСо2О3. Его получают осторожным нагреванием Co(NО3)2 при ~700 С. Это соединение является сильным окислителем:
2Со3О4 + 12Н+ + 30H2O = 6[Co(Н2О)6]2+ + О2
Со(III) образует большое число катионных и анионных комплексов. Аквакомплекс [Co(H2O)6]3+ неустойчив, так как является сильным окислителем и окисляет даже воду:
[Co(H2O)6]3+ + e- [Co(H2O)6]2+ ; E0 = 1,84 В
Из координационных соединений катионного типа наиболее устойчивы аммиакаты. Комплекс [Co(NH3)6]3+ желтого цвета устойчив даже по отношению к концентрированной HCl, и медленно разрушается только в присутствии H2S и NaOH.
Из анионных комплексов наиболее устойчивы соединения состава М3+1[Co(CN)6] и М3+1[Co(NО2)6]. Гексанитритокобальтаты подгруппы калия малорастворимы в воде; образование желтого осадка К3[Co(NО2)6] используется в аналитической химии для обнаружения катионов калия. Из комплексных галогенидов выделен только гексафторокобальтат К3[CoF6].