Cobalt(II,III)-oxid

Kristallstruktur
Kristallstruktur von Cobalt(II, III)-oxid
Vorlage:Farbe Co3+ 0 Vorlage:Farbe Co2+0 Vorlage:Farbe O2−
Allgemeines
Name	Cobalt(II,III)-oxid
Andere Namen	Tricobalttetraoxid
Verhältnisformel	Co3O4
Kurzbeschreibung	schwarzer geruchloser Feststoff<ref name="GESTIS"/>
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 215-157-2 ECHA-InfoCard 100.013.780 PubChem 11651651 ChemSpider 9826389 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	240,8 g·mol−1
Aggregatzustand	fest<ref name="GESTIS"/>
Dichte	6,11 g·cm−3 (20 °C)<ref name="GESTIS"/>
Schmelzpunkt	>900 °C (Zersetzung)<ref name="GESTIS"/>
Löslichkeit	nahezu unlöslich in Wasser<ref name="GESTIS"/>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref> Gefahrensymbol Gefahr H- und P-Sätze H: 334​‐​350i​‐​412 P: 201​‐​202​‐​261​‐​273​‐​304+340+312​‐​308+313<ref name="GESTIS"/>
Toxikologische Daten	>5000 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)<ref name="GESTIS"/>
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.<ref name="HoWi"/>

<math>\mathrm{6\ CoO + O_2 \longrightarrow 2\ Co_3O_4}</math>

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 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.<ref name="HoWi">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.</ref> Die Kristalle haben die Raumgruppe Fd3m (Raumgruppen-Nr. 227)Vorlage:Raumgruppe/227, der Gitterparameter a = 809 pm. In der Elementarzelle befinden sich acht Formeleinheiten.<ref name="Lax">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).</ref>

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.<ref name="HoWi"/>

Cobalt(II,III)-oxid ist in Salzsäure, Salpetersäure und Königswasser unlöslich, jedoch löslich in konzentrierter Schwefelsäure und in Kaliumhydrogensulfatschmelze.<ref name="Lax"/>

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.<ref name="HoWi"/>

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.<ref>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.‌</ref>

Wie andere Cobaltverbindungen ist Cobalt(II,III)-oxid ein Blaupigment für das Färben von Keramiken.<ref>Töpfereibedarf Lehrer: Rohstoffe – Übersicht (Memento vom 8. Januar 2004 im Internet Archive). Auf Keramik.at, abgerufen am 26. Oktober 2024.</ref>

Sicherheitshinweise

Cobalt(II,III)-oxid wird als krebserregend und keimzellmutagen angesehen.<ref name="GESTIS"/>

Einzelnachweise

<references />

Vorlage:Klappleiste/Anfang Cobalt(II)-oxid | Cobalt(II,III)-oxid | Cobalt(III)-oxid | Cobalt(IV)-oxid Vorlage:Klappleiste/Ende