Фторид кобальта(III)

Фтори́д ко́бальта(III) (трифтори́д ко́бальта) — неорганическое вещество с химической формулой CoF₃, соединение кобальта и фтора. Относится к классу бинарных соединений, соль кобальта и фтороводородной кислоты. Кристаллическое вещество светло-коричневого цвета. Сильный окислитель.

Фторид кобальта(III)
Систематическое название	Фторид кобальта(III)
Другие названия	Трифторид кобальта
Химическая формула	CoF3
Внешний вид	светло-коричневые кристаллы
Свойства
Молярная масса	115,93 г/моль
Температура разложения	350 °C (623,15 К)
Плотность	3,89 г/см³
Структура
Кристаллическая решётка	тригональная
Термодинамические свойства
Стандартная энтальпия образования	−779 кДж/моль
Стандартная молярная энтропия	+93 Дж/(К·моль)
Стандартная энергия образования Гиббса	−707 кДж/моль
Классификация
Регистрационный номер CAS	10026-18-3
Регистрационный номер EC	233-062-4
Безопасность
R-фразы	R34
S-фразы	S36/37/39; S45; S26
H-фразы	H314
P-фразы	P280; P305 + P357 + P338; P310
Пиктограммы опасности
Пиктограммы опасности СГС
NFPA 704	0 3 2
Где это не указано, данные приведены при стандартных условиях (25 °C, 100 кПа).

Физические свойстваПравить

Фторид кобальта(III) — твёрдое вещество светло-коричневого цвета, во влажном воздухе темнеет. Разлагается при температуре 350—700 °C, с водой вступает в реакцию (см. раздел «Химические свойства»).

Имеет тригональную сингонию кристаллической решётки.

В определённых условиях (см. раздел «Получение») образует кристаллогидрат CoF₃·3,5H₂O со строением [CoF₃(H₂O)₃]·0,5H₂O.

Химические свойстваПравить

Неорганические реакцииПравить

Фторид кобальта(III) вступает в следующие реакции:

• при нагревании разлагается с образованием фторида кобальта(II) и фтора

$\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{o}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\stackrel{\mathsf{350}\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{700}{}^{\circ <!--\; \circ \; -->}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{o}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {2CoF_{3}\ {\xrightarrow {350-700\ ^{\circ }C}}\ 2CoF_{2}\ +\ F_{2}}}$ 

• в холодной воде (медленно) и холодном разбавленном растворе щёлочи разлагается с образованием метагидроксида кобальта

$\mathsf{C}\mathsf{o}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{C}\mathsf{o}\mathsf{O}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{)}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{H}\mathsf{F}$${\mathsf {CoF_{3}\ +\ 2H_{2}O\ \longrightarrow \ CoO(OH)\downarrow \ +\ 3HF}}$ 

$\mathsf{C}\mathsf{o}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{O}\mathsf{H}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{C}\mathsf{o}\mathsf{O}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{)}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{F}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {CoF_{3}\ +\ 3NaOH\ \longrightarrow \ CoO(OH)\downarrow \ +\ 3NaF\ +\ H_{2}O}}$ 

• при взаимодействии с концентрированными растворами гидрата аммиака и карбоната натрия образует осадки комплексных солей (фторида гексамминокобальта(III) и трикарбонатокобальтата(III) натрия, соответственно)

$\mathsf{C}\mathsf{o}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\cdot <!--\; \cdot \; -->{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{)}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{[}\mathsf{C}\mathsf{o}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{6}}\mathsf{]}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{6}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {CoF_{3}\ +\ 6(NH_{3}\cdot H_{2}O)\ \longrightarrow \ [Co(NH_{3})_{6}]F_{3}\downarrow \ +\ 6H_{2}O}}$ 

$\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{o}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{2}\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{3}}\mathsf{[}\mathsf{C}\mathsf{o}\mathsf{(}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{]}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{F}$${\mathsf {2CoF_{3}\ +\ 6Na_{2}CO_{3}\ \longrightarrow \ 2Na_{3}[Co(CO_{3})_{3}]\downarrow \ +\ 6NaF}}$ 

• является сильным окислителем, например окисляет воду до кислорода (при кипении), а концентрированную соляную кислоту до хлора, при этом восстанавливаясь до соединений кобальта(II)

$\mathsf{4}\mathsf{C}\mathsf{o}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{10}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{4}\mathsf{C}\mathsf{o}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{12}\mathsf{H}\mathsf{F}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {4CoF_{3}\ +\ 10H_{2}O\ \longrightarrow \ 4Co(OH)_{2}\downarrow \ +\ O_{2}\uparrow \ +\ 12HF\uparrow }}$ 

$\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{o}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}⟶<!--\; ⟶\; -->\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{o}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{H}\mathsf{F}$${\mathsf {2CoF_{3}\ +\ 6HCl\ \longrightarrow \ 2CoCl_{2}\ +\ Cl_{2}\uparrow \ +\ 6HF}}$ 

• вступает в реакцию с пентаоксидом диазота с образованием трифторида азота

$\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{o}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{4}{\mathsf{N}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{5}}\stackrel{\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{70}\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{+}\mathsf{40}{}^{\circ <!--\; \circ \; -->}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{o}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{N}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {2CoF_{3}\ +\ 4N_{2}O_{5}\ {\xrightarrow {-70\ -\ +40\ ^{\circ }C}}\ 2Co(NO_{3})_{3}\ +\ 2NF_{3}\ +\ O_{2}}}$ 

Органические реакцииПравить

Фторид кобальта(III) вступает в реакцию с алканами с образованием перфторалканов. Реакция протекает по свободнорадикальному механизму.

ПолучениеПравить

Фторид кобальта(III) может быть получен фторированием фторида кобальта(II), хлорида кобальта(II) или метагидроксида кобальта:

$\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{o}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\stackrel{\mathsf{75}\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{200}{}^{\circ <!--\; \circ \; -->}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{o}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}$${\mathsf {2CoF_{2}\ +\ F_{2}\ {\xrightarrow {75-200\ ^{\circ }C}}\ 2CoF_{3}}}$ 

$\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{o}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\stackrel{\mathsf{250}\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{300}{}^{\circ <!--\; \circ \; -->}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{o}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {2CoCl_{2}\ +\ 3F_{2}\ {\xrightarrow {250-300\ ^{\circ }C}}\ 2CoF_{3}\ +\ 2Cl_{2}}}$ 

$\mathsf{4}\mathsf{C}\mathsf{o}\mathsf{O}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{)}\mathsf{+}\mathsf{8}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\stackrel{\mathsf{250}\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{300}{}^{\circ <!--\; \circ \; -->}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{4}\mathsf{C}\mathsf{o}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{4}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{H}\mathsf{F}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {4CoO(OH)\ +\ 8F_{2}\ \xrightarrow {250-300\ ^{\circ }C} \ 4CoF_{3}\ +4O_{2}\uparrow +\ 4HF\uparrow }}$ 

При электролизе раствора фторида кобальта(II) в концентрированной фтороводородной кислоте на аноде образуется осадок 3,5-гидрата фторида кобальта(III):

$\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{o}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{F}\mathsf{+}\mathsf{7}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{\mathsf{0}\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{10}{}^{\circ <!--\; \circ \; -->}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{2}\mathsf{(}\mathsf{C}\mathsf{o}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\cdot <!--\; \cdot \; -->\mathsf{3}\mathsf{,}\mathsf{5}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{)}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->$${\mathsf {2CoF_{2}\ +\ 2HF\ +\ 7H_{2}O\ {\xrightarrow {0-10\ ^{\circ }C}}\ 2(CoF_{3}\cdot 3,5H_{2}O)\downarrow }}$  (анод) $\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {\ +\ H_{2}\uparrow }}$  (катод)

ПрименениеПравить

Фторид кобальта(III) используется как реагент и катализатор в синтезе перфторуглеводородов.

ТоксичностьПравить

Фторид кобальта(III) может вызывать ожоги кожи, глаз, ЖКТ и верхних дыхательных путей.