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 СоОСо₂О₃. 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].