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Chlorure de cobalt(II)

Le chlorure de cobalt(II) est un composĂ© inorganique constituĂ© de cobalt et de chlore, de formule CoCl2. On le trouve usuellement sous la forme d'hexahydrate CoCl2‱6H2O, qui est le composĂ© du cobalt le plus commun en laboratoire[8]. Cette forme hexahydrate est violette, alors que la forme anhydre est bleu ciel.

Chlorure de cobalt(II)

Chlorure de cobalt anhydre et hexahydrate

__ Co2+ __ Cl−
Structure cristalline du chlorure de cobalt
Identification
Nom UICPA chlorure de cobalt(II)
Synonymes

chlorure cobalteux
dichlorure de cobalt
No CAS 7646-79-9 (anhydre)
16544-92-6 (dihydrate)
7791-13-1 (hexahydrate)
No ECHA 100.028.718
No CE 231-589-4
No RTECS GF9800000
PubChem 3032536
SMILES
InChI
Apparence cristaux bleus (anhydre), violets (hexahydrate), bleu-violet (monohydrate), bleu-violet foncĂ© (mono hĂ©mihydrate), rose-violet (dihydrate), fleur de pĂȘcher rouge (tĂ©trahydrate)[1]
Propriétés chimiques
Formule Cl2CoCoCl2
Masse molaire[2] 129,839 ± 0,004 g/mol
Cl 54,61 %, Co 45,39 %,
Propriétés physiques
T° fusion 735 °C[1]
T° Ă©bullition 1 049 °C[1]
Solubilité 529 g·l-1 (eau, 20 °C)[1]
Masse volumique 3,356 g·cm-3[1]
Pression de vapeur saturante 100 hPa (818 °C)[3]
53 hPa (770 °C)[3]
Précautions
SGH[3]
SGH07 : Toxique, irritant, sensibilisant, narcotiqueSGH08 : Sensibilisant, mutagÚne, cancérogÚne, reprotoxiqueSGH09 : Danger pour le milieu aquatique
H302, H317, H334, H341, H350i, H360F, H410, P201, P261, P273, P280, P308+P313 et P501
NFPA 704[3]

Symbole NFPA 704.
Transport[1]
Écotoxicologie
DL50 55 mg/kg (cochon d'inde oral)[4]

49 mg/kg (souris, intrapéritonéal)[5]
23,3 mg/kg (souris, i.v.)[6]
80mg/kg (souris, oral)[4]
17,402 mg/kg (rat, intrapéritonéal)[7]
4,3 mg/kg (rat, , i.v.)[6]
80 mg/kg (rat oral)[4]
CL50 0,33 mg/l - 96 h (carpe)[3]
LogP 0,85[3]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Propriété
Une solution contenant l'ion [CoCl4]2−(aq)

À l'Ă©tat solide, le CoCl2‱6H2O consiste en une molĂ©cule de trans-[CoCl2(H2O)4] et de deux molĂ©cules d'eau de cristallisation[9]. La structure cristalline de l'anhydre est identique Ă  celle du chlorure de cadmium. Anhydre et hexahydrate se dissolvent facilement dans l'eau et dans l'Ă©thanol. Les solutions aqueuses de CoCl2 et de son hydrate contiennent l'espĂšce [Co(H2O)6]2+, ainsi que des ions chlorure. Ces solutions concentrĂ©es sont rouges Ă  tempĂ©rature ambiante et deviennent bleues lorsqu'elles sont chauffĂ©es[10].

CoCl2‱6H2O est dĂ©liquescent le sel anhydre CoCl2 est hygroscopique, se convertissant rapidement en hydrate. Le chlorure de cobalt(II) donne une flamme bleu-vert.

SynthĂšse

Les formes hydratées de chlorure de cobalt sont préparées à partir d'hydroxyde de cobalt(II) ou de carbonate de cobalt(II) et d'acide chlorhydrique :

Co(OH)2 + 2 HCl → Co(H2O)6Cl2
CoCO3 + 2 HCl → CoCl2 + H2O + CO2

Lorsqu'il est chauffé, l'hexahydrate se déshydrate par étapes[11].

RĂ©actions
Structure du complexe de cobalt(IV) avec l'anion norbornyle.

En gĂ©nĂ©ral, les solutions aqueuses de chlorure de cobalt(II) se comportent comme les autres solutions de sel de cobalt(II) puisque ces solutions contiennent des ions [Co(H2O)6]2+ indiffĂ©remment du contre-ion. De telles solutions donnent un prĂ©cipitĂ© de sulfure de colbalt (CoS) lorsque traitĂ©es avec du sulfure d'hydrogĂšne (H2S). CoCl2‱6H2O et CoCl2 sont des acides de Lewis faibles qui rĂ©agissent pour donner un adduit, en gĂ©nĂ©ral octaĂ©drique ou tĂ©traĂ©drique. Avec la pyridine (C5H5N), on obtient un complexe octaĂ©drique :

CoCl2‱6H2O + 4 C5H5N → CoCl2(C5H5N)4 + 6 H2O

Avec le ligand encombré triphénylphosphine (P(C6H5)3), on obtient des complexes tétraédriques :

CoCl2‱6H2O + 2 P(C6H5)3 → CoCl2{P(C6H5)3}2 + 6 H2O

La réaction entre le composé anhydre et le cyclopentadiénure de sodium donne le cobaltocÚne. Ce composé à 19 électrons est un bon agent réducteur, car il est facilement oxydé en cation cobaltacénium jaune à 18 électrons.

La rĂ©action du1-norbonyllithium avec le CoCl2‱THF dans le pentane produit le tĂ©tralkyle de cobalt(IV), un composĂ© marron, stable thermiquement[12] - [13], un rare exemple de composĂ© mĂ©tal/alcane saturĂ© stable[8], d'autres produits Ă©tant obtenus dans d'autres solvants[14].

Dérivés Co(III)

En présence d'ammoniac ou d'amines, le cobalt(II) est facilement oxydé par le dioxygÚne de l'atmosphÚre pour former divers complexes de cobalt(III). Par exemple, la présence d'ammoniac déclenche l'oxydation du chlorure de cobalt(II) en chlorure d'hexamminecobalt(III) :

4 CoCl2‱6H2O + 4 NH4Cl + 20 NH3 + O2 → 4 [Co(NH3)6]Cl3 + 26 H2O

Cette réaction est souvent réalisée en présence de charbon comme catalyseur et parfois le peroxyde d'hydrogÚne est utilisé à la place de l'air. La présence d'autres ligands fortement basiques, tels que le carbonate, l'acétylacétonate ou l'oxalate provoque la formation de dérivés Co(III), alors que la présence de carboxylates ou d'halogénures ne le permet pas.

Contrairement aux complexes de Co(II), les complexes de Co(III) sont trÚs lents pour échanger leurs ligands, et on les considÚre souvent comme « cinétiquement inertes ».

Instabilité de CoCl3

L'existence du chlorure de cobalt(III) chloride, CoCl3 est mise en doute, mĂȘme si ce composĂ© est listĂ© dans certains recueils[15]. Selon Greenwood and Earnshaw, le seul composant binaire stable du cobalt et d'halogĂšnes, si l'on exclut CoF3, sont des dihalogĂ©nures[8]. La stabilitĂ© de Co(III) en solution est considĂ©rablement accrue en prĂ©sence de ligands dont la basicitĂ© de Lewis est plus grande que celle du chlorure, tels que les amines.

Utilisation

En laboratoire, le chlorure de cobalt(II) sert de précurseur à d'autres composés du cobalt

En raison de la facilité de la réaction hydration/déshydration et du changement de couleur qu'elle induit, le chlorure de cobalt est utilisé comme indicateur d'humidité dans les dessicants.

Il peut ĂȘtre (rarement) utilisĂ© en synthĂšse organique et pour la galvanoplastie d'objets par le cobalt mĂ©tallique.

Il est parfois utilisé comme « encre invisible », car la solution aqueuse du composé hexahydraté est à peine visible sur le papier, et une fois chauffé (par exemple avec une bougie), apparait une encre d'un bleu profond.

Le chlorure de cobalt(II) peut ĂȘtre utilisĂ© comme additif Ă  l'Ă©lectrolyte utilisĂ© dans les accumulateurs au plomb (en gĂ©nĂ©ral l'acide sulfurique), afin d'augmenter les performances et la durĂ©e de vie de la batterie.

On peut également utiliser ce dernier comme catalyseur pour une réaction de l'eau oxygénée avec du tartrate de sodium-potassium[16].

Notes et références
  1. EntrĂ©e « Cobalt dichloride Â» dans la base de donnĂ©es de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sĂ©curitĂ© et de la santĂ© au travail) (allemand, anglais), accĂšs le 23 septembre 2012 (JavaScript nĂ©cessaire)
  2. Masse molaire calculĂ©e d’aprĂšs « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. Fiche Sigma-Aldrich du composé Cobalt(II) chloride, consultée le 23 septembre 2012.
  4. Hygiene and Sanitation Vol. 36(1-3), Pg. 277, 1971
  5. Naunyn-Schmiedeberg's Archiv fuer Experimentelle Pathologie und Pharmakologie. Vol. 244, Pg. 17, 1962 PubMed
  6. Indian Journal of Pharmacology. Vol. 23, Pg. 153, 1991
  7. Journal of the American Pharmaceutical Association, Scientific Edition. Vol. 48, Pg. 143, 1959
  8. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth–Heinemann. (ISBN 0080379419).
  9. Wells, A. F. (1984), Structural Inorganic Chemistry (5th ed.), Oxford: Clarendon Press, (ISBN 0-19-855370-6)
  10. The Merck Index, 7th edition, Merck & Co, Rahway, New Jersey, USA, 1960.
  11. John Dallas Donaldson, Detmar Beyersmann, "Cobalt and Cobalt Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2005. DOI 10.1002/14356007.a07_281.pub2
  12. (en) Barton K. Bower and Howard G. Tennent, « Transition metal bicyclo[2.2.1]hept-1-yls », J. Am. Chem. Soc., vol. 94, no 7,‎ , p. 2512–2514 (DOI 10.1021/ja00762a056)
  13. (en) Erin K. Byrne, Darrin S. Richeson and Klaus H. Theopold, « Tetrakis(1-norbornyl)cobalt, a low spin tetrahedral complex of a first row transition metal », J. Chem. Soc., Chem. Commun., no 19,‎ , p. 1491–1492 (DOI 10.1039/C39860001491)
  14. (en) Erin K. Byrne, Klaus H. Theopold, « Synthesis, characterization, and electron-transfer reactivity of norbornyl complexes of cobalt in unusually high oxidation states », J. Am. Chem. Soc., vol. 111, no 11,‎ , p. 3887–3896 (DOI 10.1021/ja00193a021)
  15. Handbook of Chemistry and Physics, 71st edition, CRC Press, Ann Arbor, Michigan, 1990.
  16. ContrĂŽler l’évolution d’un systĂšme chimique par la catalyse : Cours de TS chimie
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