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Cloruro de cobalto (II)

El cloruro de cobalto (II) es un compuesto inorgánico , una sal de cobalto y cloro , con la fórmula CoCl 2 El compuesto forma varios hidratos CoCl 2 · n H 2 O , para n = 1, 2, 6...

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El cloruro de cobalto (II) es un compuesto inorgánico , una sal de cobalto y cloro , con la fórmula CoCl
2El compuesto forma varios hidratos CoCl
2· n H
2O , para n = 1, 2, 6 y 9. No se han confirmado las afirmaciones sobre la formación de trihidratos y tetrahidratos. [4] La forma anhidra es un sólido cristalino azul; el dihidrato es violeta y el hexahidrato es rosa. Las muestras comerciales suelen ser el hexahidrato, que es una de las sales de cobalto más utilizadas en el laboratorio. [5]

Propiedades

Anhidro

A temperatura ambiente, el cloruro de cobalto anhidro tiene la estructura del cloruro de cadmio ( CdCl
2) (R 3 m) en el que los iones de cobalto(II) están coordinados octaédricamente. Se cree que a unos 706 °C (20 grados por debajo del punto de fusión), la coordinación cambia a tetraédrica. [2] Se ha informado que la presión de vapor es de 7,6  mmHg en el punto de fusión. [6]

Soluciones

El cloruro de cobalto es bastante soluble en agua. Bajo presión atmosférica, la concentración másica de una solución saturada de CoCl
2en agua es de aproximadamente 54% en el punto de ebullición, 120,2 °C; 48% a 51,25 °C; 35% a 25 °C; 33% a 0 °C; y 29% a -27,8 °C. [4]

Soluciones acuosas diluidas de CoCl
2contienen la especie [Co(H
2O)
6]2+
, además de los iones de cloruro . Las soluciones concentradas son rojas a temperatura ambiente, pero se vuelven azules a temperaturas más altas. [7]

Hidratos

Subunidad de la red CoCl 2 (H 2 O) 2 .

La unidad cristalina del hexahidrato sólido CoCl
2•6 horas
2O contiene la molécula neutra trans - CoCl
2(H
2O)
4y dos moléculas de agua de cristalización . [8] Esta especie se disuelve fácilmente en agua y alcohol .

La sal anhidra es higroscópica y el hexahidrato es delicuescente . [ cita requerida ] El dihidrato, CoCl 2 (H 2 O) 2 , es un polímero de coordinación . Cada centro de Co está coordinado con cuatro ligandos de cloruro doblemente puenteados . El octaedro se completa con un par de ligandos aquo mutuamente trans . [9]

Preparación

El cloruro de cobalto se puede preparar en solución acuosa a partir de hidróxido de cobalto (II) o carbonato de cobalto (II) y ácido clorhídrico :

Palma de coco
3+ 2 HCl (ac.) → CoCl
2(ac) + CO
2 + H
2Oh
Co(OH)
2+ 2 HCl (ac.) → CoCl
2(ac) + 2 H
2Oh

El dihidrato y el hexahidrato sólidos se pueden obtener por evaporación. El enfriamiento de soluciones acuosas saturadas produce el dihidrato entre 120,2 °C y 51,25 °C, y el hexahidrato por debajo de 51,25 °C. El hielo de agua, en lugar del cloruro de cobalto, cristalizará a partir de soluciones con una concentración inferior al 29%. El monohidrato y las formas anhidras se pueden obtener mediante el enfriamiento de soluciones solo a alta presión, por encima de 206 °C y 335 °C, respectivamente. [4]

El compuesto anhidro se puede preparar calentando los hidratos. [10]

Al calentarlos rápidamente o en un recipiente cerrado, cada uno de los hidratos 6, 2 y 1 se funde parcialmente en una mezcla del hidrato inmediatamente inferior y una solución saturada, a 51,25 °C, 206 °C y 335 °C, respectivamente. [4] Al calentarlos lentamente en un recipiente abierto, de modo que la presión de vapor de agua sobre el sólido sea prácticamente cero, el agua se evapora de cada uno de los hidratos 6, 2 y 1 sólidos, dejando el hidrato inmediatamente inferior, a aproximadamente 40 °C, 89 °C y 125 °C, respectivamente. Si la presión parcial del vapor de agua está en equilibrio con el sólido, como en un contenedor confinado pero no presurizado, la descomposición ocurre a aproximadamente 115 °C, 145 °C y 195 °C, respectivamente. [4]

La deshidratación también se puede efectuar con cloruro de trimetilsililo : [11]

CoCl
2•6 horas
2O +12 (CH
3)
3SiCl → CoCl
2+ 6 [(CH
3)
3[SiCl3]
2O +12HCl

El compuesto anhidro se puede purificar mediante sublimación al vacío. [2]

Reacciones

En el laboratorio, el cloruro de cobalto (II) sirve como precursor común de otros compuestos de cobalto. En general, las soluciones acuosas diluidas de la sal se comportan como otras sales de cobalto (II), ya que estas soluciones consisten en [Co(H
2O)
6]2+
ion independientemente del anión. Por ejemplo, tales soluciones dan un precipitado de sulfuro de cobalto CoS tras el tratamiento con sulfuro de hidrógeno H
2S . [ cita requerida ]

Cloruros complejados

El hexahidrato y la sal anhidra son ácidos de Lewis débiles . Los aductos suelen ser octaédricos o tetraédricos . Forma un complejo octaédrico con piridina ( C
5yo
5N ): [12]

CoCl
2·6 horas
2O +4 C
5yo
5N → CoCl
2(DO
5yo
5NORTE)
4+ 6 horas
2Oh

Con trifenilfosfina ( P(C
6yo
5)
3), resulta un complejo tetraédrico:

CoCl
2·6 horas
2O +2P (C)
6yo
5)
3→ CoCl
2[ORDENADOR PERSONAL
6yo
5)
3]
2+ 6 horas
2Oh

Las sales del complejo aniónico CoCl 4 2− se pueden preparar utilizando cloruro de tetraetilamonio: [13]

CoCl
2+ 2 [(C 2 H 5 ) 4 N]Cl → [(C 2 H 5 ) 4 N)] 2 [CoCl 4 ]

El ion tetraclorocobaltato [CoCl 4 ] 2− es el ion azul que se forma al agregar ácido clorhídrico a soluciones acuosas de cloruro de cobalto hidratado, que son de color rosa.

Reducción

La estructura de un complejo de coordinación de cobalto (IV) con el anión norbornilo

La reacción del compuesto anhidro con ciclopentadienuro de sodio produce cobaltoceno Co(C
5yo
5)
2Esta especie de 19 electrones es un buen agente reductor y se oxida fácilmente al catión cobaltocenio amarillo de 18 electrones [Co(C
5yo
5)
2]+
.

Oxidación a cobalto (III)

Existen compuestos de cobalto en el estado de oxidación +3, como el fluoruro de cobalto (III) CoF
3, nitrato Co(NO
3)
3, y sulfato de Co
2(ENTONCES
4)
3; sin embargo, cloruro de cobalto (III) CoCl
3No es estable en condiciones normales y se descompondría inmediatamente en CoCl
2y cloro . [14]

Por otra parte, los cloruros de cobalto (III) se pueden obtener si el cobalto se une también a otros ligandos de mayor basicidad de Lewis que el cloruro, como las aminas . Por ejemplo, en presencia de amoniaco , el cloruro de cobalto (II) se oxida fácilmente por el oxígeno atmosférico a cloruro de hexametilenobalto (III) :

4CoCl​
2·6 horas
2O + 4NH
4Cl + 20NH
3+ O
2→ 4 [Co(NH
3)
6]Cl
3+ 26 horas
2Oh

Reacciones similares ocurren con otras aminas . Estas reacciones se realizan a menudo en presencia de carbón como catalizador o con peróxido de hidrógeno H
2Oh
2sustituye al oxígeno atmosférico. Otros ligandos muy básicos, como el carbonato , el acetilacetonato y el oxalato , inducen la formación de derivados de Co(III). Los carboxilatos y haluros simples no lo hacen. [ cita requerida ]

A diferencia de los complejos de Co(II) , los complejos de Co(III) son muy lentos a la hora de intercambiar ligandos , por lo que se dice que son cinéticamente inertes . El químico alemán Alfred Werner recibió el premio Nobel en 1913 por sus estudios sobre una serie de estos compuestos de cobalto(III), trabajo que condujo a una comprensión de las estructuras de tales compuestos de coordinación . [ cita requerida ]

Oxidación a cobalto (IV)

Reacción del 1-norbornillitio con el CoCl
2·El THF en pentano produce tetrakis(1-norbornil)cobalto(IV) marrón, térmicamente estable [15] [16] —un raro ejemplo de un compuesto estable de metal de transición/alcano saturado, [5] se obtienen diferentes productos en otros solventes. [17]

Indicación de humedad

El color azul intenso de este gel de sílice indicador de humedad se debe al cloruro de cobalto. Cuando se hidrata, el color cambia a un rosa claro/púrpura.

El cloruro de cobalto es un indicador visual común de humedad debido a su distintivo cambio de color cuando se hidrata. El cambio de color es de un tono de azul cuando está seco, a un rosa cuando está hidratado, aunque el tono de color depende del sustrato y la concentración. Se impregna en papel para hacer tiras de prueba para detectar la humedad en soluciones, o más lentamente, en aire/gas. Los desecantes como el gel de sílice pueden incorporar cloruro de cobalto para indicar cuándo está "agotado" (es decir, hidratado). [18]

Problemas de salud

El cobalto es esencial para la mayoría de las formas superiores de vida, pero una dosis superior a unos pocos miligramos al día es perjudicial. Aunque rara vez se han producido intoxicaciones por compuestos de cobalto, su ingestión crónica ha causado graves problemas de salud en dosis mucho menores que la dosis letal. En 1966, la adición de compuestos de cobalto para estabilizar la espuma de la cerveza en Canadá provocó una forma peculiar de miocardiopatía inducida por toxinas , que llegó a conocerse como miocardiopatía del bebedor de cerveza . [19] [20] [21]

Además, se sospecha que el cloruro de cobalto (II) causa cáncer (es decir, es posiblemente cancerígeno , Grupo 2B del IARC ) según las monografías de la Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer (IARC). [22]

En 2005-06, el cloruro de cobalto fue el octavo alérgeno más frecuente en las pruebas de parche (8,4%). [23]

Otros usos

  • Tinta invisible : cuando se suspende en solución, el cloruro de cobalto (II) puede hacerse parecer invisible en una superficie; cuando esa misma superficie se expone posteriormente a un calor significativo (como el de una pistola de calor portátil o un encendedor), la tinta cambia reversiblemente a azul. [24]
  • El cloruro de cobalto es un inductor químico establecido de respuestas similares a la hipoxia, como la eritropoyesis . [ cita requerida ] La suplementación con cobalto no está prohibida y, por lo tanto, no sería detectada por las pruebas antidopaje actuales. [25] El cloruro de cobalto es una sustancia prohibida por la Junta Australiana de Carreras de Pura Sangre. [26]
  • El cloruro de cobalto es un método utilizado para inducir hipertensión arterial pulmonar en animales para la investigación y evaluación de la eficacia del tratamiento.

Referencias

  1. ^ "Muriato de cobalto, número CAS: 7646-79-9". www.chemindustry.com . Archivado desde el original el 28 de mayo de 2019. Consultado el 19 de abril de 2018 .
  2. ^ abc Wojakowska, A.; Krzyżak, E.; Plińska, S. (2007). "Fusión y transiciones de estado sólido a alta temperatura en haluros de cobalto (II)". Revista de análisis térmico y calorimetría . 88 (2): 525–530. doi :10.1007/s10973-006-8000-9.
  3. ^ Santa Cruz Biotechnology: Cloruro de cobalto (II)
  4. ^ abcde MT Saugier, M. Noailly, R. Cohen-Adad, F. Paulik y J. Paulik (1977): "Equilibres solide ⇄ liquide ⇆ vapeur du systeme binaire CoCl
    2    - yo
    2    O     " Journal of Thermal Analysis , volumen 11, número 1, páginas 87–100. doi :10.1007/BF02104087 Nota: el punto más bajo de la figura 6 es inconsistente con la figura 7; probablemente debería estar a -27,8 C en lugar de 0 C.
  5. ^ ab Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
  6. ^ Yuzo Saeki, Ryoko Matsuzaki, Naomi Aoyama (1977): "La presión de vapor del dicloruro de cobalto". Journal of the Less Common Metals , volumen 55, número 2, páginas 289-291. doi :10.1016/0022-5088(77)90204-1
  7. ^ The Merck Index , 7.ª edición, Merck & Co, Rahway, Nueva Jersey, EE. UU., 1960.
  8. ^ Wells, AF (1984), Química inorgánica estructural (5.ª ed.), Oxford: Clarendon Press, ISBN 0-19-855370-6
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  11. ^ Philip Boudjouk; Jeung-Ho So (2007). "Cloruros metálicos anhidros solvatados y no solvatados a partir de hidratos de cloruro metálico". Síntesis inorgánica . Vol. 29. págs. 108-111. doi :10.1002/9780470132609.ch26. ISBN . 9780470132609.
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  21. ^ 11.1.5 El tipo inusual de miocardiopatía reconocido en 1965 y 1966 en Quebec (Canadá), Minneapolis (Minnesota), Lovaina (Bélgica) y Omaha (Nebraska) se asoció con episodios de insuficiencia cardíaca aguda (p. ej., 50 muertes entre 112 bebedores de cerveza).
  22. ^ [PDF
  23. ^ Zug KA, Warshaw EM, Fowler JF Jr, Maibach HI, Belsito DL, Pratt MD, Sasseville D, Storrs FJ, Taylor JS, Mathias CG, Deleo VA, Rietschel RL, Marks J. Resultados de pruebas de parche del Grupo de Dermatitis de Contacto de América del Norte 2005-2006. Dermatitis. Mayo-junio de 2009;20(3):149-60.
  24. ^ "Fabricación de tinta invisible". Royal Society of Chemistry . Consultado el 7 de abril de 2023 .
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  26. ^ Bartley, Patrick (6 de febrero de 2015). "La crisis del cobalto hace que el mundo se fije en las carreras australianas". The Sydney Morning Herald .
  • Ficha internacional de seguridad química 0783
  • Inventario Nacional de Contaminantes – Ficha técnica sobre el cobalto
  • Monografía del IARC "Cobalto y compuestos de cobalto"
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