Cobalto cloruro - Sintesi
Information 
In questa sintesi si usano sostanze corrosive ed infiammabili, il cloruro di cobalto è un composto cancerogeno, nocivo, allergenico, pericoloso per l'ambiente, prestare le dovute attenzioni.
Molti storceranno il naso, ma la materia prima di questa sintesi e ricavata da accumulatori al litio.

Premessa:
Vi sono vari tipi di accumulatori al litio, in questa sintesi sono usate celle del tipo Li-ion (a ioni di litio) altri tipi di celle (litio polimero, litio ferro-fosfato, litio MnO2 ecc) non sono adatte, e richiedono procedure differenti.
Chimica delle celle Li-ion:
Le batterie sono dispositivi capaci di convertire l'energia chimica dei materiali attivi direttamente in energia elettrica attraverso una reazione redox.
Qesti materiali sono contenuti in:
Anodo: trattasi di una lega grafite-litio disposta su un nastro di rame
Catodo: formato essenzialmente da ossido di litio-cobalto LiCoO2 su di un nastro di alluminio.
Elettrolita: essendo il litio metallico (che può formarsi in condizioni di carica-scarica anomale) molto reattivo, si usa un elettrolita non acquoso, composto da esafluorofosfato di litio, tetrafluoruroborato di litio, perclorato di litio, solubilizzati in etere con l'aggiunta di carbonato di propilene.
Esecuzione pratica:
Il nostro materiale di partenza, celle Li-ion provenienti da una batteria di pc portatile, quella al centro è una Stilo AA alcalina, giusto per riferimento dimensionale
   
Le batterie vanno smembrate stando attenti ad evitare cortocircuiti, in tal caso si surriscaldano fino al punto di autoincendiarsi, lavorare sotto cappa aspirante o all'aperto, le esalazioni di etere:tossico::infiammabile: si fanno sentire molto.
Separare anodo e catodo, che sono arrotolati ad aspirale tra cui c'è un isolante plastico.
Mettere da parte l'anodo di rame e litio-grafite per esperimenti futuri, a noi serve il catodo. Porlo in acqua e decantare molte volte con acqua fredda, infine con acqua bollente, occhio che il LiCoO2 libera ossigeno mostrando una viva effervescenza in acqua bollente.Così facendo ci saremo liberati di: etere che evapora via appena apriamo la batteria, dei vari elettroliti che sono solubilissimi in acqua, e del litio che dovrebbe anch'esso passare in soluzione come idrossido(rimando a dopo quest' eventualità).
Porre ora il LiCoO2 in una soluzione di HCl almeno al 15%, se avete bollito bene nella fase precedente non dovrebbero formarsi bollicine di alcun tipo, ma la reazione sarà ben visibile mostrando colorazione rosa intensa, inizialmente, e via via che la temperatura sale (autonomamente) il sale si disidrata divenendo viola e poi blu. Se il PH sale oltre i 3 punti la reazione si arresta ed occorre aggiungere altro acido, se ne aggiungete un leggero eccesso non è un male, a reazione conclusa filtrare via il residuo insolubile.
   
   
Otterrete una soluzione blu intenso che va evaporata fino a pellicola, lasciata raffreddare e cristallizzare.
   
Raccogliere i cristalli e porli in essiccatore, le acque madri daranno per evaporazione altri cristalli.
   
Ora è necessario essiccare il tutto alla perfezione per la fase di purificazione successiva.
Purificazione:
Ok per chi non ha pretese di purezza può fermarsi qui, o magari ricristallizzare, chi invece vuole ottenere una qualità superiore, deve sapere che sciogliendo il catodo in HCl inevitabilmente passa in soluzione anche il supporto di alluminio, che anche se in piccola percentuale inquina il nostro sale, per ovviare a ciò, ci sono diversi metodi:
1saltare la fase di cristallizzazione, precipitare il cobalto con idrossido di sodio in ambiente ossidante (H2O2) si formerà l'idrossido di cobalto(III) marrone scuro, questo idrossido a differenza dell'idrossido di cobalto (II)rosa, non e anfotero, quindi si può separare l'alluminio in soluzione, il quale sarà precipitato come idrossido solubile in forte eccesso di NaOH. Filtrare la soluzione, lavare il pt molte volte, infine disciogliere in HCl, il quale agirà da riducente e riformerà il cloruro (II) iniziale( L'idrato cobaltico Co2O3, xH2O sciogliendosi negli acidi si riduce, dando origine ai sali cobaltosi; non si sono perciò potuti isolare sali cobaltici, di tipo semplice, ad eccezione del fluoruro e del solfato.)
2ridurre il cloruro cobaltoso con alluminio (con zinco la reazione è molto lenta) si formerà cobalto metallico magnetico, si elimina l'alluminio non reagito con una soluzione al 30% di NaOH a caldo, si filtra il precipitato e si lava fino a reazione neutra delle acque di lavaggio. Il pt può essere raccolto e sciolto in HCl per dare il cloruro.Non possiedo Al puro in lamine per cui questa procedura non è fattibile, ma è testata personalmente e molto efficiente, inoltre si elimina anche un'eventuale presenza di litio in soluzione.
3 si tira a secco il cloruro, lo si scioglie in acetone, le eventuali impurità di Fe(II)(III), Ni, Al restano come corpo di fondo, essendo insolubili
   
si filtra e si essicca la soluzione, si otterrà una polvere microcristallina
   
per le eventuali impurità di litio anch'esso solubile in acetone, si può precipitare l'idrossido di cobalto con NaOH non in forte eccesso (altrimenti passa in soluzione anche il Co(II)) e lavare bene il pt, il litio resterà solubile e andrà via con le acque di lavaggio.
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[-] I seguenti utenti ringraziano anthonysp per questo post:
TrevizeGolanCz,
Ricavare sali di cobalto dagli accumulatori Li-ion è senza dubbio un'esperienza interessante e bene ha fatto ad illustrarcela.
Alcune sue affermazioni mi lasciano però un tantino perplesso.
Per esempio quando dice che l'anodo è fatto di una lega litio-grafite.
Poi eviterei di associare il pittogramma del teschio all'etere. Casomai è nocivo e tanto basta.
Una cosa che mi ha incuriosito è vedere sempre le soluzioni di Co++ colorate in azzurro e mai in rosa. Il colore azzurro è tipico di composti del cobalto indissociati. Non vorrei che qualche sostanza organica presente nell'accumulatore complessi il Co e che alla fine sia anche presente nel prodotto finale.
Ancora una cosa riguardo la separazione del Co. In linea teorica i metodo 1 e 2 sono ok, anche se ho qualche dubbio visto la forte tendenza di Al e Fe trivalenti a coprecipitare. Sul 3° metodo avrei forti riserve, visto che i cloruri di Al e Fe (III) hanno una non trascurabile solubilità in acetone.
Forse il metodo migliore di separazione/purificazione in piccola scala consiste nel precipitarlo come nitrito-complesso, poi portare in soluzione il Co mediante trattamento con acido perclorico. Riprecipitare come carbonato basico e da questo ottenere i vari sali.

saluti
Mario
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[-] I seguenti utenti ringraziano Mario per questo post:
ClaudioG.
... Ed aggiungerei, pH, non PH.
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Caspita, ho notato l'errore rileggendo, ma mi son detto: chi se ne accorge ??lasciamolo così!..Blush

(2013-09-08, 19:38)Mario Ha scritto: Ricavare sali di cobalto dagli accumulatori Li-ion è senza dubbio un'esperienza interessante e bene ha fatto ad illustrarcela.
Alcune sue affermazioni mi lasciano però un tantino perplesso.
Per esempio quando dice che l'anodo è fatto di una lega litio-grafite.
Poi eviterei di associare il pittogramma del teschio all'etere. Casomai è nocivo e tanto basta.
Una cosa che mi ha incuriosito è vedere sempre le soluzioni di Co++ colorate in azzurro e mai in rosa. Il colore azzurro è tipico di composti del cobalto indissociati. Non vorrei che qualche sostanza organica presente nell'accumulatore complessi il Co e che alla fine sia anche presente nel prodotto finale.
Ancora una cosa riguardo la separazione del Co. In linea teorica i metodo 1 e 2 sono ok, anche se ho qualche dubbio visto la forte tendenza di Al e Fe trivalenti a coprecipitare. Sul 3° metodo avrei forti riserve, visto che i cloruri di Al e Fe (III) hanno una non trascurabile solubilità in acetone.
Forse il metodo migliore di separazione/purificazione in piccola scala consiste nel precipitarlo come nitrito-complesso, poi portare in soluzione il Co mediante trattamento con acido perclorico. Riprecipitare come carbonato basico e da questo ottenere i vari sali.

saluti
Mario
Allora, riscrivo che mi si è cancellato tutto::-@:-@:-@:-@:-@:-@
Avevo letto su un file mi sembra in tedesco che il materiale anodico LiC6 era una lega litio-non metallo, e in buona fede l'ho riportato pari pari, il cobalto cloruro varia il suo colore in base alle molecole di acqua di cristallizzazione, e ciò avviene sia nei cristalli che nelle soluzioni, vedi inchiostro simpatico oppure http://urtoefficace.linxedizioni.it/tag/...i-cobalto/ https://www.youtube.com/watch?v=F9ydcp7k2Ac per l'alluminio, non ho trovato nulla in rete, ho fatto un piccolo test con esito negativo, su wiki inglese non parla di solubilità in acetone, per il ferro (III) ho preso un abbaglio, è il Fe(III) solfato che è trascurabilmente solubile in acetone, ma visto l'ambiente (non ossidante) in cui si lavora, è altamente improbabile che vi siano quantità significative di Fe(III)
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Citazione: i cloruri di Al e Fe (III) hanno una non trascurabile solubilità in acetone.

Anche le mie fonti confermano la solubilità del cloruro ferrico in acetone, mentre per quello di Al ho trovato che:

“Freely sol in many organic solvents, such as benzophenone, benzene, nitrobenzene, carbon tetrachloride, chloroform.”

Non so se gli autori abbiano implicitamente incluso l'acetone...

In ogni caso, di che grado è il tuo acetone? Se è di grado tecnico una percentuale d'acqua la conterrà (checché ne dica l'etichetta) e il tuo cloruro di alluminio in soluzione ci va comunque.
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ehi non facciamo troppi casini...AlCl3 anidro è solubilein tutti i solventi che abbiano un gruppo carbonilico perchè forma con essi dei complessi. Stessa cosa nitrobenzene e clorurati...
Una volta è successo anche a me di ottenere CoCl2 blu, anche se sono partito da Co metallico puro...è perchè avevo usato un eccesso di HCl...
Un'altra ipotesi è che il Li non sia stato eliminato tutto..e con l'attacco di HCl si forma LiCl che con CoCl2 forma Li[CoCl4], blu che è anche stabile all'idrolisi...
"Fatti non foste a viver come bruti, ma per seguir virtute e canoscenza." Divina Commedia, canto XXVI Inf.
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Sapreste per favore indicarmi la solubilità del cloruro d'alluminio nel suddetto acetone? :-)
PS restando in tema, l'alluminio che posseggo contiene piccole impurità di ferro metallico, ora seguendo il passo 2 , quando sciolgo l'eccesso di Al con NaOH, queste particelle di Fe metallico restano mischiate al cobalto anch'esso metallico, avete qualche idea geniale per separarli??
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Mi rispondo da solo:
Fe + Co li sciolgo in H2SO4, ottenendo i rispettivi solfati, li tiro a secco, e li sciolgo in alcool puro, il ferro resta indisciolto lo filtro via ed ottengo solfato cobaltoso. Potrebbe funzionare??? Magari anche con acetone al posto dell'alcool!
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(2013-09-23, 17:21)anthonysp Ha scritto: Mi rispondo da solo:
Fe + Co li sciolgo in H2SO4, ottenendo i rispettivi solfati, li tiro a secco, e li sciolgo in alcool puro, il ferro resta indisciolto lo filtro via ed ottengo solfato cobaltoso. Potrebbe funzionare??? Magari anche con acetone al posto dell'alcool!

Mi sorprende parecchio che lei sia riuscito a ridurre a metallo il cobalto partendo da soluzioni acquose e usando l'alluminio come riducente.
Stessa sorte anche per il ferro, a quanto leggo.
Per dirla tutta, non ci credo.

saluti
Mario
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Mario, ci provi anche lei!
I potenziali lo consentono, non vedo perché mai non dovrebbe crederci, non sono un chimico professionista, sono qui per imparare e condividere, come un pò tutti alla fine, per cui la prego di motivare le sue risposte, così facendo non fa altro che aumentare i miei dubbi.
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