Cobalto: proprietà, reazioni, complessi

Il cobalto è un metallo di transizione ferromagnetico con numero atomico 27 ,  massa atomica 58.933195 u avente configurazione elettronica [Ar] 4s2, 3d7 e densità di 8.90 g/cm3. Era noto fin dall’antichità ma si deve al chimico e mineralogista svedese Georg Brand la sua scoperta negli anni che vanno dal 1730 al 1737.
Fra i principali minerali del cobalto sono da citare gli arseniuri smaltite CoAs2 e skutterudinite (Co,Ni)As3 e il solfoarseniuro cobaltite CoAsS.

Proprietà del cobalto

Ha un aspetto simile al ferro ma è più duro e resistente agli agenti atmosferici ed è impiegato negli acciai e nelle leghe speciali non ferrose di grande durezza.
Si scioglie lentamente negli acidi liberando idrogeno ma non è molto reattivo; a elevate temperature si combina con carbonio, fosforo, ossigeno e zolfo ed è attaccato dal vapore acqueo.

E’ un elemento di importanza biologica come è dimostrato dalla sua presenza nella vitamina B12. I principali stati di ossidazione del cobalto sono II e III, quest’ultimo è stabile solo nei complessi e in soluzioni basiche.
L’ossido di cobalto verde CoO si ottiene per decomposizione termica del nitrato, del carbonato o per ossidazione del metallo; ha una struttura tipo NaCl ed è antiferromagnetico; è usato per colorare in blu vetri e smalti.
E’ noto anche l’ossido Co3O4 isomorfo con la magnetite.

Reazioni

Dalle soluzioni di sali di cobalto le basi precipitano l’idrossido Co(OH)2 in due forme, una blu e l’altra rosa; quest’ultima è stabile. Tale composto è un idrossido anfotero e in soluzione fortemente alcalina è presente lo ione [Co(H2O)4]2-.
In presenza di una piccola quantità di ammoniaca gli ioni H+ vengono rimossi dallo ione  esaacquocobalto (II) per dare un composto di coordinazione neutro:
[Co(H2O)4]2+ + 2 NH3 → [Co(H2O)4 (OH)2] + 2 NH4+

Questo precipitato si scioglie in eccesso di ammoniaca in quanto quest’ultima sostituisce l’acqua nel complesso per dare lo ione esaamminocobalto (II):

 [Co(H2O)4]2+ + 6 NH3 → [Co(NH3)6]2+ + 6 H2O

Lo ione esaamminocobalto (II) è facilmente ossidato  al corrispondente ione lo ione esaamminocobalto (III): [Co(NH3)6]3+

Il metallo non è particolarmente reattivo al contatto con l’aria. La reazione del cobalto con l’ossigeno se condotta ad una temperatura intorno a 900 °C dà come prodotto Co3O4  mentre se il riscaldamento avviene ad una temperatura superiore si forma CoO.
Il cobalto dà sali con quasi tutti gli anioni e si possono ottenere sia in forma anidra che idrata.

Complessi

Il cobalto (II) forma molti complessi esacoordinati e tetracoordinati: questi ultimi sono principalmente tetraedrici e taluni planari. Alcuni leganti come acqua e ammoniaca danno sia complessi tetraedrici che ottaedrici, ma questi ultimi sono di gran lunga i più comuni.
Il cobalto (III) forma complessi stabili ottaedrici: i leganti più comuni sono ammoniaca, ammine chelanti, altre specie contenenti azoto e ioni alogeno.
In genere tali complessi vengono preparati ossidando soluzioni di cobalto (II) con ossigeno o perossido di idrogeno in presenza di leganti e di un catalizzatore quale il carbone attivo per favorire lo scambio dell’acqua con il legante entrante.

Le cobaltammine ed in particolare  il cloruro di esaammino cobalto (III) ovvero [Co(NH3)6]Cl3 hanno importanza storica: questo composto di coordinazione infatti è considerato il complesso di Werner pioniere nello studio dei composti di coordinazione che per primo precisò il concetto di numero di coordinazione , di stereoisomeria e di isomeria. Tale sale è costituito da un catione [Co(NH3)6]3+ e da tre anioni Cl.
Sono note le allergie al cobalto: un individuo allergico, infatti, può presentare dermatiti se entra in contatto con i cobalto. Iniezioni di vitamina B12 possono provocare arrossamento e prurito intorno al punto di iniezione mentre l’ingestione orale della stessa può provocare forme di eczema.

I composti del cobalto sono  usati come coloranti blu; attualmente il cobalto metallico è utilizzato un leghe speciali, come componente di magneti, di elettrodi. I suoi sali e gli ossidi vengono ancora usati come pigmenti nell’industria del vetro e della ceramica oltre che come catalizzatori nell’industria chimica.

ARGOMENTI

GLI ULTIMI ARGOMENTI

TI POTREBBE INTERESSARE

Resa percentuale in una reazione. Esercizi svolti e commentati

La resa percentuale di una reazione costituisce un modo per valutare l'economicità di una reazione industriale che può essere accantonata se è bassa. Si possono...

Bilanciamento redox in ambiente basico: esercizi svolti

Il bilanciamento di una reazione redox in ambiente basico  può avvenire con  il metodo delle semireazioni. Nel bilanciamento vanno eliminati di eventuali ioni spettatori...

Temperature di ebollizione di composti organici

Le temperature di ebollizione dei composti organici forniscono informazioni relative alle loro proprietà fisiche e alle caratteristiche della loro struttura e costituiscono una delle...