Cobalt(II,III)-oxid

Kristallstruktur
_ Co^3+ 0 _ Co^2+0 _ O^2−
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] Achtung H- und P-Sätze H: 334​‐​412 P: 261​‐​273​‐​284​‐​304+340​‐​342+311[1]
Toxikologische Daten	>5000 mg·kg^−1 (LD50, Ratte, oral)[1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

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

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

${\displaystyle \mathrm {6\ CoO+O_{2}\longrightarrow 2\ Co_{3}O_{4}} }$

Eigenschaften

Cobalt(II,III)-oxid ist eine gemischtvalente Verbindung mit zwei- und dreiwertigen Cobaltionen und der genaueren Formel Co^2+Co^3+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 Co^2+-Ionen besetzen dabei die Tetraederlücken, die Co^3+-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

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

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

Einzelnachweise

1. Eintrag zu Cobalt(II,III)-oxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 8. Januar 2020. (JavaScript erforderlich)
2. 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. Jean D’Ans, Ellen Lax: Taschenbuch für Chemiker und Physiker. Band 3: Elemente, anorganische Verbindungen und Materialien, Minerale. 4. Auflage. Springer, Berlin / Heidelberg u. a. 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. Töpfereibedarf Lehrer: Rohstoffe – Übersicht (Memento vom 8. Januar 2004 im Internet Archive). Auf Keramik.at, abgerufen am 26. Oktober 2024.