Cobalt(II,III)-oxid

Kristallstruktur
Keine Kristallstruktur vorhanden
Allgemeines
Name	Cobalt(II,III)-oxid
Andere Namen	Tricobalttetraoxid
Verhältnisformel	Co3O4
CAS-Nummer	1308-06-1
Kurzbeschreibung	schwarzer Feststoff
Eigenschaften
Molare Masse	240,8 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	6,07 g·cm−3[1]
Schmelzpunkt	895 °C [1]
Siedepunkt	>900 °C (Zersetzung)[1]
Löslichkeit	unlöslich in Wasser[1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2] Gefahr H- und P-Sätze H: 317-350i-351 EUH: keine EUH-Sätze P: 201-​280-​308+313 [2] EU-Gefahrstoffkennzeichnung [1] Gesundheits- schädlich (Xn) R- und S-Sätze R: 40-43 S: 36/37
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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

Gewinnung und Darstellung

Cobalt(II,III)-oxid entsteht beim Erhitzen von Cobalt(II)-oxid an der Luft auf 400 bis 500 °C.^[3]

$\mathrm{6\ CoO + O_2 \longrightarrow 2\ Co_3O_4}$

Eigenschaften

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 O^2--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.^[3] Die Kristalle haben die Raumgruppe $Fd\bar{3}m$, der Gitterparameter a = 809 pm. In der Elementarzelle befinden sich acht Formeleinheiten.^[4]

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.^[3]

Cobalt(II,III)-oxid ist in Salzsäure, Salpetersäure und Königswasser unlöslich, jedoch löslich in konzentrierter Schwefelsäure und in Kaliumhydrogensulfatschmelze.^[4]

Verwendung

Cobalt(II,III)-oxid ist ein wichtiges Zwischenprodukt bei der Gewinnung von metallischen 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.^[3]

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.^[5]

Wie andere Cobaltverbindungen ist Cobalt(II,III)-oxid ein Blaupigment für das Färben von Keramiken.^[6]

Sicherheitshinweise

Cobalt(II,III)-oxid wird als Krebserregend und Keimzellmutagen angesehen.^[1]

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d e f} Eintrag zu Cobalt(II,III)-oxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 15.11.2008 (JavaScript erforderlich)
2. ↑ ^{a b} Datenblatt Cobalt(II,III) oxide bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 23. März 2011.
3. ↑ ^{a b c d} Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, S. 1682-87, ISBN 978-3-11-017770-1.
4. ↑ ^{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).
5. ↑ Poul Erik Hojlund Nielsen, Keld Johansen: Ammonia oxidation catalyst. EP19930104797, 1993.
6. ↑ Rohstoffübersicht Keramik, Fa. Lehrer