Cobalt(II,III)-oxid

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Kristallstruktur
Kristallstruktur von Cobalt(II, III)-oxid
_ Co3+ 0 _ Co2+0 _ O2−
Allgemeines
Name Cobalt(II,III)-oxid
Andere Namen

Tricobalttetraoxid

Verhältnisformel Co3O4
Kurzbeschreibung

schwarzer geruchloser Feststoff[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 1308-06-1
EG-Nummer 215-157-2
ECHA-InfoCard 100.013.780
PubChem 11651651
ChemSpider 9826389
Wikidata Q419886
Eigenschaften
Molare Masse 240,8 g·mol−1
Aggregatzustand

fest[1]

Dichte

6,11 g·cm−3 (20 °C)[1]

Schmelzpunkt

>900 °C (Zersetzung)[1]

Löslichkeit

nahezu unlöslich in Wasser[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1]
Gefahrensymbol

Achtung

H- und P-Sätze H: 334​‐​412
P: 261​‐​273​‐​284​‐​304+340​‐​342+311[1]
Toxikologische Daten

>5000 mg·kg−1 (LD50Ratteoral)[1]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Cobalt(II,III)-oxid ist eine chemische Verbindung von Cobalt und Sauerstoff. Der schwarze Feststoff ist eines von mehreren Oxiden des Cobalts und zählt zur Gruppe der Spinelle.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Cobalt(II,III)-oxid entsteht beim Erhitzen von Cobalt(II)-oxid an der Luft auf 400 bis 500 °C.[2]

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Cobalt(II,III)-oxid ist eine gemischtvalente Verbindung mit zwei- und dreiwertigen Cobaltionen und der genaueren Formel Co2+Co3+2O4 (CoO·Co2O3). Die Verbindung besitzt eine Spinellstruktur, bei der in einer kubisch dichtesten Kugelpackung von O2−-Ionen ein Achtel aller Tetraederlücken und die Hälfte der Oktaederlücken von Cobaltionen besetzt sind. Die Co2+-Ionen besetzen dabei die Tetraederlücken, die Co3+-Ionen die Oktaederlücken.[2] Die Kristalle haben die Raumgruppe Fd3m (Raumgruppen-Nr. 227)Vorlage:Raumgruppe/227, der Gitterparameter a = 809 pm. In der Elementarzelle befinden sich acht Formeleinheiten.[3]

Ab etwa 900 °C zersetzt sich Cobalt(II,III)-oxid zu Cobalt(II)-oxid. Von Reduktionsmitteln wie Koks oder Aluminium wird die Verbindung zu elementarem Cobalt reduziert.[2]

Cobalt(II,III)-oxid ist in Salzsäure, Salpetersäure und Königswasser unlöslich, jedoch löslich in konzentrierter Schwefelsäure und in Kaliumhydrogensulfatschmelze.[3]

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Cobalt(II,III)-oxid ist ein wichtiges Zwischenprodukt bei der Gewinnung von metallischem Cobalt. Durch Rösten und Auslaugen wird aus verschiedenen Cobalterzen (meist Sulfiden oder Arseniden) zunächst Cobalt(II,III)-oxid gewonnen. Dieses kann nun mit Kohlenstoff oder aluminothermisch zum Element reduziert werden.[2]

Cobalt(II,III)-oxid lässt sich als Katalysator zur Oxidation von Ammoniak zu Salpetersäure einsetzen. Dieses ist deutlich billiger als die sonst verwendeten Platin-Legierungen. Ein Nachteil ist allerdings die bisher geringere Selektivität von Cobalt(II,III)-oxid-Katalysatoren.[4]

Wie andere Cobaltverbindungen ist Cobalt(II,III)-oxid ein Blaupigment für das Färben von Keramiken.[5]

Sicherheitshinweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Cobalt(II,III)-oxid wird als krebserregend und keimzellmutagen angesehen.[1]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e f g h i Eintrag zu Cobalt(II,III)-oxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 8. Januar 2020. (JavaScript erforderlich)
  2. a b c d A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1682–1687.
  3. a b Jean D’Ans, Ellen Lax: Taschenbuch für Chemiker und Physiker. 3. Elemente, anorganische Verbindungen und Materialien, Minerale, Band 3. 4. Auflage, Springer, 1997, ISBN 978-3-540-60035-0, S. 388 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  4. Patentanmeldung EP0562567A1: Katalysator zur Oxidation von Ammoniak. Angemeldet am 23. März 1993, veröffentlicht am 29. September 1993, Anmelder: Topsoe Haldor AS, Erfinder: Poul Erik Hojlund Nielsen, Keld Johansen.
  5. Fa. Lehrer: Rohstoffübersicht Keramik (Memento vom 8. Januar 2004 im Internet Archive)