산화코발트

산화코발트(cobalt oxide)는 코발트의 산화물로, 산화코발트(Ⅱ) ·산화코발트(Ⅲ) ·산화코발트(Ⅳ) ·사산화삼코발트 등이 있으며 보통 산화코발트(Ⅱ)를 말하는데, 이는 화학식 CoO로 유리의 착색(청색)이나 산화의 촉매로 사용된다.

산화코발트(Ⅱ) ·산화코발트(Ⅲ) ·산화코발트(Ⅳ) ·사산화삼코발트 등이 있는데, 일반적으로 산화코발트라 하면 산화코발트(Ⅱ)를 말한다.

코발트를 산소와 함께 가열하면 사산화삼코발트가 생성되며, 이를 다시 900℃ 이상의 온도로 가열하면 산소를 잃고 산화 코발트(II)가 된다.

상세

• 산화코발트(Ⅱ):화학식 CoO. 흑색 분말로, 비중 5.7∼6.7, 1800℃에서 분해한다. 무기산(無機酸)에는 녹아서 적색 용액이 되고, 진한 염산에는 청색 용액이 된다. 수소 ·탄소와 함께 가열하면 코발트로 환원한다. 코발트를 공기 속에서 고온으로 가열하거나, 탄산염이나 질산염을 열분해하면 생긴다. 유리의 착색(청색)이나 산화의 촉매로 사용된다.

• 산화코발트(Ⅲ):화학식 Co₂O₃. 흑색 분말로 가열하면 산소를 방출하고 분해하여 사산화삼코발트가된다. 흡습성이 있다. 염화수소산에 녹이면 염소를 발생한다.

• 산화코발트(Ⅳ):화학식 CoO₂. 무수물은 얻어지지 않으며, 수산화코발트(Ⅱ)를 염소 등으로 산화할때 부분적으로 얻어진다.

• 사산화삼코발트:화학식 Co₃O₄. 흑색 분말로 비중 6.073이다. 950℃ 이상으로 가열하면 산화코발트(Ⅱ)로 된다. 수산화코발트를 공기 중에서 가열하면 생긴다.

제법 및 성질

산화코발트(Ⅱ), 일산화코발트, 산화제일코발트 CoO＝74.94.

• 코발트를 공기, 산소 등으로 산화한다.
• 수산화코발트(Ⅱ), 탄산코발트(Ⅱ), 질산코발트(Ⅱ)를 공기를 차단하고 가열한다.
• 산화코발트(Ⅳ)코발트(Ⅱ)를 강열하거나 혹은 수소, 탄소, 일산화탄소 등으로 환원한다.

색은 제법 및 순도에 따라 황색, 회색, 갈색, 올리브 녹색, 흑색, 담적색을 나타낸다. 등축 결정계. 격자는 암염형 구조. 격자 상수 a 4.24Å. 결합 간격 Co-O 2.12Å, d 6.62. 녹는점 1935℃. 생성열 57.2kcal/mol. 자화율 χ 74.5×10－6e.m.u. 올리브 녹색의 분말은 공기 중에서 갈색이 되고, 담갈색의 것은 공기 중에서 안정하며, 장시간 놓아두어도 고급 산화물을 생성하지 않는다. 탄산염을 진공 중에서 350℃로 가열하여 만든 것은 격자를 변화하는 일 없이 산화코발트(Ⅳ)코발트(Ⅱ)로 되기까지 산소를 흡수하여 흑색이 된다. 그외의 것도 공기 중에서 가열하면 산화코발트(Ⅳ)코발트(Ⅱ)가 된다.

고온에서는 코발트와 산소로 해리하며, 2860℃에서 산소 분압 1기압이 된다. 수소, 탄소 또는 일산화탄소와 가열하면 환원되어 코발트가 된다. 염소와는 약 250℃에서 반응이 시작된다. 무기산에는 찰 때 서서히, 가열하면 쉽게 녹아 적색 용액이 된다(진한 염산 및 진한 황산에서는 청색 용액). 암모니아수에는 녹지 않지만, 산소가 존재하면 암민 착염을 생성하고 녹는다. 묽은 수산화알칼리와는 거의 작용하지 않으며, 진한 수산화알칼리 용액과 가열하면 심청색이 되어 녹는다.

산화코발트(Ⅲ), 산화제이코발트, 삼이산화코발트 Co₂O₃＝165.88.

• 수산화코발트(Ⅲ)을 공기 중에서 250℃로 주의하여 탈수한다.
• 염화코발트(Ⅱ)를 염소산칼륨으로 산화한다. 제조시에 주의하지 않으면 산화코발트(Ⅳ)코발트(Ⅱ)를 부차 생성한다.

갈흑색 분말, 흡습성. 육방 결정계. 격자 상수 a 4.64Å. c : a＝1 : 1.24. d 5.18. 가열하면 산소를 버리고 분해하여, 산화코발트(Ⅳ)코발트(Ⅱ)가 된다. 염산에 녹이면 염소를 발생한다.

이산화코발트 CoO₂＝90.94.

• 무수물은 유리 상태에서는 얻을 수 없으며 아코발트산염(英 cobaltite)로서 존재한다. 무수물 CoOㆍxH₂O는 수산화코발트(Ⅱ)를 하이포아염소산나트륨, 염소, 브롬, 과산화수소 등으로 산화할 때 부분적으로 생성한다.

사산화삼코발트, 사삼산화코발트 Co₃O₄ ⇀ 산화코발트(Ⅳ)코발트(Ⅱ)

산화코발트 촉매

각종 산화 반응에 사용되는 촉매로, 그 자체 혹은 산화망간, 산화비스무트를 촉진제로서 가한 것이 사용된다. 암모니아의 산화에 의한 산화질소의 제조용에 백금 촉매에 가까운 성능을 나타낸다. 질산염 또는 탄산염을 소성하여 만든다. 수산화칼륨을 사용해 침전시킨 수산화물의 소성에 의해 만든 산화코발트는 특히 활성이 뛰어나다.

참고자료

• 〈산화코발트〉, 《화학대사전》
• 〈산화코발트〉, 《두산백과》
• 〈산화코발트 촉매〉, 《화학대사전》

같이 보기

• 코발트
• 리튬 코발트 산화물

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