六水氯化钴CoCl2·6H2O是粉红色的,具潮解性。固态六水物中,四个水分子是配位水,两个水分子是结晶水。有水物溶于水和乙醇。
六水氯化钴是弱路易斯酸,可以形成配合物。这些配合物多为正四面体或正八面体结构。
CoCl2·6H2O + 4 C5H5N → CoCl2(C5H5N)4 + 6 H2O
CoCl2·6H2O + 2 P(C6H5)3 → CoCl2{P(C6H5)3}2 + 6 H2O
CoCl2 + 2 [(C2H5)4N]Cl → [(C2H5)4N)]2[CoCl4]
钴(II)与氨的配合物在氧气存在下,很容易被氧化成钴(III)的配合物:
4 CoCl2·6H2O + 4 NH4Cl + 20 NH3 + O2 → 4 [Co(NH3)6]Cl3 + 26 H2O
六水氯化钴用作催化剂原料和用于陶瓷业的颜料生产,它亦用于金属表面处理工业。
研磨六水氯化钴时能引起急性皮炎,出现大量的、发散的红色丘疹和小结节、水肿;有时表面形成溃疡。大量摄入可引起急性中毒, 引起血液、甲状腺和胰脏损害。
一种试剂级六水合氯化钴的制备方法,依次包括如下步骤:
(1)硝酸钴的合成:在表面已清洗干净的钴片中缓慢加入浓硝酸进行反应,经赶酸、除铁、过滤后得到硝酸钴溶液,其中,浓硝酸若以浓度≥99%计,则其投料量为钴重量的4.3-4.5倍;
(2)氯化钴的合成:在步骤(1)得到的硝酸钴溶液中加入盐酸总投料量约一半的盐酸,加热并使溶液温度保持在60-70℃,以细流方式慢慢加入甲醛进行反应,当溶液颜色由紫红色变为兰色,且不再有气体产生时,停止加入甲醛,反应过程间隙加入剩余的盐酸以保持溶液的pH≤2,,盐酸的总投料量为钴重量的3.2-3.4倍;
(3)浓缩结晶得产品:将步骤(2)得到的氯化钴溶液经过滤、浓缩、冷却结晶、离心甩干得到六水合氯化钴结晶;其中,浓缩终点为热溶液比重d=1.45-1.50。
本发明的制备方法操作简便,反应快捷,生产流程短,生产效率高,工艺条件温和易于控制,特别适合于大规模工业化生产。
CN101774651A
六水氯化钴是一种红色单斜晶系结晶,易潮解,熔点86-87℃,在120-140℃失去全部结晶水,得蓝色无水氯化钴。易溶于水,溶于乙醇、丙酮,微溶于乙醚。氯化钴有广泛的用途,主要用作分析试剂、湿度及水分指示剂、陶瓷着色剂、油漆催干剂、催化剂和电镀工业等。
氯化钴通常的制备方法主要有:(1)金属钴与盐酸置换反应法,即由金属钴片与盐酸在80-90℃下进行反应,生成氯化钴和氢气;(2)碱式碳酸钴转化法,即由金属钴或钴矿与硝酸反应生成硝酸钴,然后转为碱式碳酸钴沉淀,洗涤除去杂质后再与盐酸反应生成氯化钴。
上述方法中,方法(1)由于钴的还原性比较弱,与氢离子的置换反应慢,需要比较长的时间才能完成反应,而且反应过程产生可燃性的氢气,生产过程存在安全问题;方法(2)由于硝酸钴转为碱式碳酸钴沉淀时容易产生杂质包夹和吸附,洗涤除杂比较困难,生产流程也比较长,因而影响产品质量和生产效率。
为实现以上目的,本发明的试剂级六水氯化钴制备方法,依次包括如下步骤:
(1)硝酸钴的合成:在表面已清洗干净的钴片中缓慢加入浓硝酸进行反应,经赶酸、除铁、过滤后得到硝酸钴溶液,其中,浓硝酸若以浓度≥99%计,则其投料量为钴重量的4.3-4.5倍;
(2)氯化钴的合成:在步骤(1)得到的硝酸钴溶液中加入盐酸投料量约一半的盐酸,加热并使溶液温度保持在60-70℃,以细流方式慢慢加入甲醛进行反应,当溶液颜色由紫红色变为兰色,且不再有气体产生时,停止加入甲醛,反应过程间隙加入剩余的盐酸以保持溶液的pH≤2,盐酸的总加入量为钴重量的3.2-3.4倍;
(3)浓缩结晶得产品:将步骤(2)得到的氯化钴溶液经过滤、浓缩、冷却结晶、离心甩干得到六水氯化钴结晶;其中,浓缩终点为热溶液比重d=1.45-1.50。
为了防止甲醛过量,上述步骤(2)在反应接近终点时,也即当产生的气体由棕红色变为淡黄色时,甲醛改为每次按投料量的1-1.5‰分批间隙加入直到反应终点,甲醛的总投料量为钴重量的0.6-0.7倍。
上述步骤(1)中的赶酸、除铁,是在加完浓硝酸反应完毕后,将溶液加热至微沸,使溶液的pH值为2-3,然后用纯水将溶液稀释至比重为1.20-1.30,再用碳酸钴调节溶液pH值为3.0-4.0,加热至60-70℃并保温60分钟以上使铁离子水解沉淀,加适量活性炭搅匀后静置2小时以上,过滤得到清液。
为了使硝酸钴合成过程反应不太激烈,上述步骤(1)中,浓硝酸加入前,在钴片中预先加入纯水,纯水的加入量与钴片的重量相当即可。
为了减少杂质的进入,上述步骤(2)中的盐酸和甲醛均为化学纯级。
上述制备方法中,步骤(1)硝酸钴的制备反应为氧化还原反应,反应过程放热,为防止反应过快而暴沸,上述反应在设置有冷水回流装置的反应容器中进行,并通过调节加浓硝酸的速度,控制反应温度在100℃以下。
为了避免金属钴片表面杂质对产品的影响,上述步骤(1)的钴片在反应前先用稀硝酸冲洗。
上述制备方法中,步骤(1)和步骤(2)的反应过程均有NO2气体产生,为避免NO2对环境的污染,上述步骤(1)和(2)的反应在连接有废气吸收装置的反应容器中进行。
上述废气采用碱性吸收液进行吸收。
氯化钴,也称为氯化亚钴、二氯化钴或氯化钴(II),其化学式为CoCl2。无水氯化钴呈蓝色,而常见的水合物是粉红色的六水合氯化钴CoCl2·6H2O。无水氯化钴具有吸湿性,而水合物则具有潮解性。固态的六水合物中,四个水分子是配位水,两个水分子是结晶水,即[CoCl2(H2O)4]·2H2O。氯化钴可以溶于水和乙醇。
在欧盟的"关于化学品注册、评估、许可和限制法案"(REACH)中,氯化钴被列为高度关注物质(SVHC)。
无水氯化钴可以通过钴与氯气反应制备:Co(s) + Cl2(g) → CoCl2(s)
水合氯化钴可以通过氧化钴(II)或碳酸钴与盐酸反应制取:CoO + 2HCl → CoCl2 + H2O;CoCO3 + 2HCl → CoCl2 + CO2 + H2O。将氢氧化钴中加入相对密度1.19的盐酸,过滤并蒸发滤液至相对密度为1.46~1.47,然后冷却结晶、干燥,就可以得到氯化钴。
六水合物和无水氯化钴都是弱路易斯酸,可以形成配合物。这些配合物多为正四面体或正八面体结构。
氯化钴六水合物可以与吡啶、三苯基膦等反应形成配合物。
钴(II)与氨的配合物在氧气存在下,很容易被氧化成钴(III)的配合物。
氯化钴还可以与N,N-二甲基甲酰胺和水反应,生成甲酸盐Co(HCOO)3[NH2(CH3)2]。
氯化钴常用作分析试剂,用于锌的微量分析。此外,它还可以用作氨吸收剂、湿度及水分的指示剂,以及制造气压计、比重计和隐显墨水等。
红色的六水合物CoCl2·6H2O可以用作水的显示剂。
无水氯化钴试纸在干燥时呈蓝色,在潮湿时会转为粉红色。将氯化钴渗入硅胶中,可以用来指示硅胶的吸湿程度。当它由蓝色变为红色时,表明吸水已达到饱和。将红色硅胶在120°C烘干后,待恢复蓝色后仍可使用。
氯化钴通常用作实验室试剂和制取其他钴化合物的原料。
大鼠口服LD50为766mg/kg。吸入氯化钴粉尘会对呼吸道产生刺激。长期吸入可能导致严重的肺部疾病。在生产过程中,工人应采取防护措施。严禁与碱金属、食用化学品等混装混运。
氯化钴是一种红色单斜晶系结晶,具有易潮解的特性。它的熔点为724℃,可溶于水、乙醇、醚和丙酮。
在室温下,氯化钴晶体是稳定的,但在受热时会失去结晶水并变成蓝色,在潮湿空气中又会变回红色。当其水溶液加热或加入浓盐酸、氯化物或有机溶剂时,会变成蓝色。在30~45℃下结晶,开始风化并浊化,在45~50℃加热4小时后,会转变为四水合物,继续加热至110℃时则变成无水物。氯化钴具有极弱的毒性。需要注意的是,钴本身并不具有放射性,只有医用的钴-60才具有放射性,因此可以放心使用氯化钴。
1、可以通过金属钴与氯气直接化合来制备无水氯化钴。也可以通过氢氧化钴、氧化钴(II)与盐酸反应来制得六水合氯化钴。
Co + Cl2 == 点燃 ==> CoCl2,CoO + 2HCl == CoCl2 + H2O,
2、可以使用氯化亚砜与六水合氯化钴反应。首先将20克细磨的CoCl2·6H2O放入圆底烧瓶中,然后在室温下加入50毫升经过蒸馏的氯化亚砜,会立即释放出SO2和HCl气体。等到发泡停止后,在烧瓶上安装一个回流冷凝管,将混合物回流1~2小时,然后改装回流管成为蒸馏装置,在减压下通入干燥的氮气,将多余的氯化亚砜蒸馏出来。将含有产物的烧瓶立即转移到装有氢氧化钾的真空干燥器中,储存至少12小时,以去除残留的氯化亚砜。最后,在干燥的操作箱中将产物转移到适当的容器中并密封,就得到成品无水氯化钴,它应该是蓝色的粉末状固体。
氯化钴在仪器制造中可用于生产气压计、比重计、干湿指示剂等。在陶瓷工业中,它可以作为着色剂使用。在涂料工业中,它用于制造油漆催干剂。在畜牧业中,它用于配制复合饲料。在酿造工业中,它可以作为啤酒泡沫稳定剂。在国防工业中,它用于制造毒气罩。在化学反应中,它可以作为催化剂。在分析化学中,它用于滴定分析锌、单倍体育种等。此外,它还用于制造隐显墨水、氯化钴试纸、变色硅胶等。同时,它还可以用作氨的吸收剂。
除了上述用途外,氯化钴还可以用于制造隐显墨水、维生素B12、湿度计、气压计、变色硅胶、防毒面具、催化剂、电镀,以及用作泡沫稳定剂、助熔剂、媒染剂、微量元素肥料、饲料添加剂、氨吸收剂、玻璃和陶瓷的着色剂以及化学试剂等。
氯化钴的生产性中毒较为罕见。误服氯化钴会导致面部潮红、皮疹、耳聋、肾功能障碍、甲状腺肿大、恶心、呕吐等症状。预防措施包括避免误服和做好个体防护措施。
六水合氯化镍是一种绿色或草绿色的单斜棱柱状结晶,常用作镍催化剂,广泛应用于有机合成、精细化工生产以及材料科学领域。在有机合成中,它常用于氢化和氧化反应。此外,六水合氯化镍还可用于金属镍的制备、染色、电镀、催化剂和制药等领域。
图1 六水合氯化镍的性状图
六水合氯化镍具有一定的吸湿性,容易潮解。在高温环境下长时间放置,它会失去结晶水并呈黄棕色粉末。该化合物在29度以上为四水合物,而当环境温度到达64度以上时则为二水合物。六水合氯化镍溶液易溶于水和乙醇,呈微酸性,需避免与碱接触。此外,它可与钾发生剧烈反应,受高热分解,放出有毒的烟气。在储存和使用过程中,六水合氯化镍溶液易受到空气中的湿气影响,容易结晶,因此在使用前应检查其状态,必要时需要重新溶解。
六水合氯化镍是NiCl2的水合物,采用CdCl2型结构。在这个结构中,每个Ni与六个Cl配位,而每个Cl均与3个Ni成配位键。六水合氯化镍含有反-[NiCl2(H2O)4] 单位和水分子。[NiCl2(H2O)4] 与邻近的水分子以微弱的作用力相连线,其中4个水分子与镍络合成键,另外两个水分子成为了结晶水。六水合氯化钴(II)也有着相似的结构。许多镍(II)的化合物都是顺磁性的,但当镍形成构型为平面正方形的四配位络离子时,这些络合物呈反磁性。
六水合氯化镍被列入世界卫生组织国际癌症研究机构的1类致癌物清单。此外,该化合物对水生生物有极高毒性,可能对水生环境造成长期不利影响。在处理六水合氯化镍时,应佩戴个人防护装备,如防护手套、防护眼镜和防护口罩,遵守化学实验室安全操作规范,防止接触和吸入。
[1] 侯家璇. 六水合氯化镍结晶工艺的研究[J]. 新疆有色金属, 2011(02):55-56.
[2] 世界卫生组织国际癌症研究机构致癌物清单 1类致癌物清单(共120种)
酒石酸钾钠,又称为"罗谢耳盐"或"洛息盐",是一种无色透明晶体或白色粉末。它具有咸而凉的味道,能在热空气中轻微风化。酒石酸钾钠可溶于水,但不溶于乙醇。其水溶液呈微碱性。在100℃时,它会失去三分子结晶水,并在130~140℃转变为无水物。当温度达到220℃时,它开始分解。酒石酸钾钠是通过将酒石酸氢钾溶于水,然后加入碳酸钠使溶液饱和,浓缩后结晶而得到的。在-18~22.5℃的温度范围内,酒石酸钾钠具有铁电性质。由于其压电性能,它可以用于制造压电元件,广泛应用于无线电和有线电广播的受话器和拾音器中。然而,酒石酸钾钠也存在易于分解、性能较脆、易溶于水等缺点。此外,它还被用于制焙粉、药物、镀镜以及化学试剂。
1)制备一种酒石酸钾钠缓凝减水引气剂
该产品属于化工建材领域。本发明采用酒石酸钾钠、水、果糖、六偏磷酸钠、氯化锌、聚羧酸高效减水剂和十二烷基苯磺酸钠引气剂等原料,在化学反应釜中制备酒石酸钾钠缓凝减水引气剂。该方法工艺简单,反应条件温和,产品具有良好的缓凝、减水和引气效果。此外,该产品的掺量低、减水率高,掺入该剂的混凝土工作性好、粘聚性好、易于搅拌,混凝土外观颜色均一。因此,该产品对于配制高流动性混凝土、自流平混凝土和自密实混凝土非常有利。
2)制备一种含硫酒石酸钴催化剂的制备方法及其催化制备螺旋碳纳米纤维
该方法的催化剂制备步骤如下:(1)将酒石酸钾钠和氯化钴分别溶于水,得到酒石酸钾钠溶液和氯化钴溶液,然后将酒石酸钾钠溶液滴加至氯化钴溶液中,在搅拌条件下进行滴加;(2)滴加完毕后,将混合液转移到反应釜中,并加入硫粉进行水热反应;(3)水热反应完成后,静置混合液,去掉上层清液,然后对沉淀物进行抽滤、洗涤和干燥;(4)将干燥后的产物放入球磨罐中进行球磨,球磨完成后再次干燥,即可得到含硫酒石酸钴催化剂。通过该方法制备的含硫酒石酸钴催化剂可以在低温下制备均匀的螺旋纳米碳纤维,而无需通入氢气还原。
[1] 化学词典
[2] CN201110323504.3一种酒石酸钾钠缓凝减水引气剂的制备方法
[3]CN201810891901.2一种含硫酒石酸钴催化剂的制备方法及其催化制备螺旋碳纳米纤维的方法
亚硝酸钴钾是一种黄色结晶物质,可以在沸水和酸液中分解,几乎不溶于乙醇,加热至200℃时会发生分解。
亚硝酸钴钾的制备方法是在酸性溶液中,利用亚硝酸将Co(2+)离子氧化成Co(3+)离子,然后在亚硝酸和亚硝酸钠组成的缓冲溶液中(PH=3.8-4.0),在有过量亚硝酸钠存在的情况下,生成Co(NO2)6(-3)离子。接着,Co(NO2)6(-3)离子与溶液中的K+离子反应,形成深黄色的亚硝酸钴钾[K3Co(NO2)6]。
一种磷掺杂石墨烯纳米带负载钴单原子的制备方法已经被公开。该方法包括以下步骤:
(1) 制备石墨烯纳米带:将多壁碳纳米管加入强氧化剂中,在一定温度条件下进行氧化,经过多次离心清洗得到石墨烯纳米带。
(2) 制备磷掺杂石墨烯纳米带:将石墨烯纳米带进行超声处理,持续搅拌并加入磷前体,然后在水热釜中进行高温反应,得到磷掺杂石墨烯纳米带。
(3) 制备磷掺杂石墨烯纳米带负载钴单原子:将磷掺杂石墨烯纳米带与稳定剂溶解在去离子水中,持续搅拌并加入钴前驱体,然后在液氮中进行快速冻干,接着在气氛保护下升温反应,最后在气体保护温度下进行退火。经过无水乙醇多次洗涤和真空干燥后,得到石墨烯纳米带负载钴单原子。钴前驱体可以是八羰基二钴、碘化钴、氟化钴、溴化钴、亚硝酸钴钾、氨基磺酸钴、硝酸钴、草酸钴、双(环戊二烯)钴、六氨基氯化钴、硬脂酸钴、磷酸钴、乙酰丙酮钴、碳酸钴、硫酸钴或纳米铁酸钴。
[1] 朱若常. 用亚硝酸钴钾法分离钴和镍[J]. 有色金属(冶炼部分), 1964(06):58.
[2] CN201911123600.6 一种磷掺杂石墨烯纳米带负载钴单原子催化剂及制备方法