Tetraborato di Cobalto (II) anidro
Per la serie "composti sconosciuti" presentiamo, ringraziando il Prof. Baruah e LuiCap, un composto del quale (almeno su internet) non vi è traccia: il tetraborato cobaltoso. In realtà esiste molta letteratura sui borati di cobalto e sulle loro proprietà elettrochimiche e magnetiche, ma tutta riferita ai borati di cobalto sintetizzati ad alte temperature e pressioni, oppure tramite decomposizione di boroiduri e borani vari.

Del tetraborato cobaltoso non sono riuscito a trovare nulla, se non 3 menzioni. E non sto scherzando: cercando su google, Science Direct, New Reaxys o altri motori di ricerca non si trova letteralmente niente. Inoltre, il borato di cobalto su NewReaxys è indicato con una formula errata.

  1. Traité de chimie minerale, végétale et animale, Vol. 4 di J.J. Berzelius, 1845. Il libro si spreca, asserendo che il borato cobaltoso è una sostanza rosso chiaro, che per riscaldamendo diventa una specie blu scuro dall'aspetto vetroso.
       
  2. Brevetto EP2881174B1 Catalyst composition for the production of styrene, 2013. Anche qui, il borato di cobalto è menzionato marginalmente all'esempio 1 di preparazione di un catalizzatore.
       
  3. Kinetic studies on cobalt-borate catalysed decomposition of hydrogen peroxide di Baruah, Nath, 1997. Qui il dettaglio è maggiore, e perlomeno è riportata una analisi elementare, che conferma la stechiometria del prodotto.
       



Reagenti necessari:

Nitrato di cobalto esaidrato, ca. 2 g [Pericoloso per l'ambiente] [Perocoloso per la salute]
Sodio tetraborato decaidrato, ca. 2 g [Irritante]
Sodio idrossido al 40%, ca. 5 mL (3 g NaOH / 10 mL H2O) [Corrosivo]
Etanolo 96%, ca. 20 mL (facoltativo e consigliato) [Infiammabile]

Procedimento:

Co(NO3)2·6 H2O + Na2B4O7·10 H2O --> CoB4O7 + 2 NaNO3 + 16 H2O

La sintesi consiste nella preparazione di una sospensione di prodotto con borace sodica e nitrato di cobalto esaidrato, che viene portata a pH circa 9 con NaOH 40%, agitata per almeno 12h e poi filtrata su Buchner e ben seccata in stufa.

A 1.7572 g di Na2B4O7·10 H2O sciolti in 40 mL di acqua deionizzata (pH circa 10) sono aggiunti, goccia a goccia e sotto agitazione, 2.2782g di Co(NO3)2·6 H2O sciolti in 10 mL di acqua deionizzata.
La miscela, di pH circa 7, forma immediatamente una sospensione colloidale blu chiaro/lillà, che viene portata a pH circa 9-10 con poche gocce di NaOH al 40% e mantenuta in agitazione per almeno 12h. Il tutto viene filtrato su Buchner, lavato con qualche mL di EtOH al 96% ed essiccato in stufa a 100-120°C per alcune ore, fornendo un solido friabile e dall'interno vetroso (osservando la foto si notano alcuni frammenti sbriciolati, all'interno lucidi e vetrosi) di colore blu-viola tendente al nero.

Non riuscendo a trovare informazioni, ho contattato il Prof. Baruah, l'autore dell'articolo sopracitato, che nonostante non lavori più all'Indian Institute of Technology ha avuto la grazia di rispondere alle mie domande. Il prodotto ottenuto, e seccato in stufa, è anidro. Per esposizione all'aria tende ad assorbire umidità, idratandosi lentamente. In letteratura, anche come riferito dal Prof. Baruah, non è presente nulla. Il fatto che il Berzelius la descriva come una polvere rosso chiaro è dato dal fatto al variare delle concentrazioni dei reagenti la sospensione può apparire rosso chiaro/rosa, ad esempio lavorando in eccesso di borace. Se questa sospensione viene filtrata immediatamente, fornisce un prodotto rosa che diviene viola/blu tendente al nero per essiccazione; se invece viene lasciata sotto agitazione, la sospensione tende al blu/lillà e il prodotto secco risulta comunque identico al precedente. L'inconveniente principale, se si lavora in eccesso di borace, è che data la sua mediocre solubilità occorre lavorare con volumi più abbondanti, e la resa ne risente molto.

         

Si ottengono 0.9101 g di CoB4O7 anidro.
Il reagente limitante è la borace, presente per 0.0046 mol. Il nitrato di cobalto, presente per 0.0078 mol, è il reagente in eccesso.
La resa teorica sulla borace è di 0.9868 g. La resa effettiva percentuale è del 92%.

Cita messaggio
[-] I seguenti utenti ringraziano valeg96 per questo post:
AndreaChem, ClaudioG., ohilà, Copper-65, NaClO, zodd01, Roberto, luigi_67




Utenti che stanno guardando questa discussione: 1 Ospite(i)