Carbonato de cobalto(II) (513-79-1) Propiedades físicas y químicas
Carbonato de cobalto(II)
Carbonato inorgánico de cobalto(II) suministrado como polvo rojo/rosado y utilizado industrialmente como precursor para pigmentos, catalizadores y síntesis química especializada.
| Número CAS | 513-79-1 |
| Familia | Carbonato inorgánico de cobalto |
| Forma típica | Polvo o sólido cristalino |
| Grados comunes | EP, Calidad técnica, USP |
El carbonato de cobalto(II) es una sal inorgánica de cobalto(II) de ácido carbónico que pertenece a la clase estructural de sales carbonatadas. Estructuralmente se describe más sencillamente como la composición 1:1 de carbonato de cobalto(II), con cobalto en estado de oxidación bivalente coordinado a ligandos carbonato; el sólido típicamente adopta simetría romboédrica (trigonal) en su forma mineral (esferocobalto). Electrónicamente, el compuesto contiene electrones localizados d en Co(II) (configuración d7) que confieren paramagnetismo y potencial para conversión redox a especies Co(III) bajo condiciones suficientemente oxidantes. El ligando carbonato proporciona un anión polidentado y deslocalizado que puede enlazar centros metálicos y formar fases carbonatadas/hidróxidas básicas e hidratos.
Como miembro de las sales carbonatadas inorgánicas, el carbonato de cobalto(II) es prácticamente insoluble en agua neutra y por tanto tiene disociación acuosa intrínseca limitada; en contacto con ácidos se disuelve con evolución de dióxido de carbono para formar especies solvatas \(\ce{Co^2+}\) y carbonatos protonados. El sólido es no volátil, comparativamente denso y exhibe baja lipofilia; la hidrólisis no es significativa para el sólido a granel, pero la disolución superficial en medios ácidos o complejantes (por ejemplo amoníaco) libera fácilmente iones de cobalto. La oxidación a estados de oxidación superiores y conversión a carbonatos básicos u óxidos puede ocurrir tras exposición a agentes oxidantes o temperaturas elevadas.
Los grados comerciales comunes reportados para esta sustancia incluyen: EP, Calidad técnica, USP.
Propiedades físicas básicas
Densidad
Densidad reportada del sólido: 4.2 \(\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\). Esta densidad relativamente alta es coherente con una red inorgánica empaquetada compactamente que contiene metal y la presencia de un catión de metal de transición.
Punto de fusión o descomposición
Comportamiento térmico reportado: \(280\ ^\circ\mathrm{C}\) (se descompone). Descripciones experimentales indican que el material se descompone al calentar (evolución de dióxido de carbono), y algunas formas hidratadas o de carbonato básico pierden agua alrededor de \(140\ ^\circ\mathrm{C}\) antes de la descomposición posterior. La descomposición térmica puede liberar óxidos que contienen cobalto y, a temperaturas mayores, humos que contienen cobalto.
Solubilidad en agua
Valores reportados y descriptores cualitativos: - En agua, 0.00014 g/100 g de agua a \(20\ ^\circ\mathrm{C}\). - "Prácticamente insoluble en agua." - 0.18 partes en peso (del peso fórmula)/100 partes en peso de agua a \(15\ ^\circ\mathrm{C}\). - Insoluble en etanol; casi insoluble en alcohol y acetato de metilo.
Estos valores indican insolubilidad práctica en disolventes acuosos neutros y orgánicos comunes; sin embargo, el sólido se disuelve en ácidos diluidos o bases complejantes (por ejemplo, amoníaco), produciendo especies solubles de cobalto(II).
pH de la solución (comportamiento cualitativo)
No existe pH de solución a granel experimentalmente establecido para suspensiones acuosas simples debido a la insolubilidad efectiva del compuesto; cuando ocurre disolución apreciable (por ejemplo, en ácido o con ligandos complejantes), el carbonato liberado se protona a \(\ce{HCO3^-}\)/\(\ce{CO2}\) y la solución resultante se vuelve ácida al reaccionar con exceso de ácido. En sistemas donde los aniones carbonato están solubilizados, se esperaría comportamiento básico por especies derivadas del carbonato, pero para el sólido intacto en agua neutra, el pH acuoso no está gobernado por \(\ce{CO3^2-}\) libre debido a la disociación despreciable.
Propiedades químicas
Comportamiento ácido-base
El carbonato de cobalto(II) se comporta como una sal carbonatada básica: es insoluble en agua neutra pero reacciona con ácidos para producir sales solubles \(\ce{Co^2+}\) y dióxido de carbono (CO2). El comportamiento descrito incluye disolución en ácidos con evolución de CO2 y precipitaciones desde soluciones cuando hay exceso de dióxido de carbono. Algunas observaciones específicas indican falta de reacción con ácidos nítrico o clorhídrico concentrados en frío bajo condiciones ambientales, mientras que el calentamiento acelera la disolución con evolución de CO2. El anión carbonato puede protonarse a \(\ce{HCO3^-}\) y \(\ce{CO2}\) en condiciones ácidas; en medios complejantes básicos (por ejemplo, amoníaco) el compuesto puede solubilizarse mediante complejación del cobalto(II) con ligandos.
La química en estado sólido y en superficie también permite la formación de fases carbonatadas/hidróxidas básicas (por ejemplo, Co5(OH)6(CO3)2) y formas hidratadas; estas fases tienen diferentes perfiles de solubilidad y térmicos.
Reactividad y estabilidad
El carbonato de cobalto(II) es generalmente estable bajo condiciones recomendadas de almacenamiento pero es sensible a ambientes oxidantes y calor. Materiales incompatibles incluyen agentes oxidantes fuertes; la oxidación por aire o oxidantes suaves puede llevar a especies cobaltíticas (Co(III)) o derivados carbonatados cobaltíticos. Al calentarse, el material se descompone con evolución de CO2 y puede emitir humos u óxidos que contienen cobalto. Se reporta estabilidad en aire a condiciones ambientales para las formas comunes anhidras e hidratadas, y los hidratos pierden agua con calentamiento moderado. El compuesto no reacciona fácilmente con ácidos nítrico o clorhídrico concentrados en frío a temperatura ambiente, pero se disuelve al calentarse.
Para manipulaciones en laboratorio, evite fuentes de oxidación fuerte, exposiciones prolongadas a altas temperaturas y condiciones que generen polvo fino y respirable.
Parámetros moleculares e iónicos
Fórmula y peso molecular
Fórmula molecular (calculada): \(\ce{CCoO3}\).
Peso molecular (calculado): \(118.942\ \mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\).
Valores reportados de masa exacta/monoisotópica: 118.917937 (ExactMass; MonoisotopicMass).
(Las fases hidratadas o carbonatos básicos tienen pesos de fórmula superiores; por ejemplo, el carbonato básico Co5(OH)6(CO3)2 tiene peso molecular reportado de 516.73 para esa fase.)
Iones constituyentes
La estequiometría simple corresponde al catión cobaltoso divalente y el anión carbonato: \(\ce{Co^2+}\) y \(\ce{CO3^2-}\). En disolución acuosa o ácida, la especie solvata dominante es \(\ce{Co^2+}\); bajo condiciones oxidantes o en presencia de ligandos complejantes, el cobalto puede convertirse en otras especies de coordinación/estado de oxidación (incluyendo carbonatos básicos, hidróxidos, complejos con amoníaco u óxidos de cobalto de mayor valencia).
Identificadores y sinónimos
Números de registro y códigos
- Número CAS: 513-79-1
- CE (listado): 208-169-4 (también aparece como 231-419-9 en algunas listas)
- UNII: 7H73A68FUV
- ID Sustancia DSSTox: DTXSID7052151
- Número Nikkaji: J413H
Otros identificadores estructurales calculados:
- InChI: InChI=1S/CH2O3.Co/c2-1(3)4;/h(H2,2,3,4);/q;+2/p-2
- InChIKey: ZOTKGJBKKKVBJZ-UHFFFAOYSA-L
- SMILES: C(=O)([O-])[O-].[Co+2]
Sinónimos y Nombres Comunes
Sinónimos seleccionados y nombres comunes encontrados en listas de registro:
- Carbonato de cobalto(II)
- Carbonato cobaltoso
- CoCO3
- Esferocobalto (nombre mineral)
- Carbonato de cobalto (1:1)
- Ácido carbónico, sal de cobalto (2+)
- Espato de cobalto
(Existen sinónimos adicionales de proveedores y antiguos; los nombres arriba provienen de nomenclatura estándar y terminología mineral.)
Aplicaciones Industriales y Comerciales
Roles Funcionales y Sectores de Uso
El carbonato cobaltoso se utiliza principalmente como precursor o intermedio en la producción de pigmentos que contienen cobalto, catalizadores y otros compuestos de cobalto. Sus funciones incluyen materia prima para pigmentos cerámicos y esmaltes, precursor de óxidos y sales de cobalto usados en catálisis y materiales, así como fuente nutricional de cobalto en formulaciones veterinarias y algunos suplementos alimenticios donde se requiere cobalto en cantidades traza. También se emplea en síntesis a escala de laboratorio y como indicador de temperatura en formulaciones especializadas.
Ejemplos Típicos de Aplicación
- Industria de cerámicas y vidrio: preparación de pigmentos e incorporación en esmaltes (proporciona coloración característica azul/púrpura tras la cocción cuando se convierte en óxidos).
- Fabricación de pigmentos: precursor del aluminato de cobalto y otros pigmentos basados en cobalto.
- Fabricación de catalizadores e intermediarios químicos: fuente de cobalto para producción de catalizadores.
- Agrícola/veterinario: uso controlado como fuente traza de cobalto en suplementos nutricionales para rumiantes (sujeto a restricciones regulatorias).
- Reactivo de laboratorio: fuente de \(\ce{Co^2+}\) en síntesis inorgánicas y actividades de investigación a pequeña escala.
Si se requiere detalle específico de aplicación del producto (por ejemplo, limitaciones en formulaciones, niveles permitidos en piensos), consulte la documentación del producto y la normativa aplicable.
Resumen de Seguridad y Manipulación
Peligros para la Salud y el Medio Ambiente
El carbonato cobaltoso y los compuestos que contienen cobalto presentan múltiples peligros para la salud principalmente asociados con la liberación de iones solubles de cobalto(II) o la inhalación/exposición dérmica al polvo. Los principales efectos adversos informados incluyen sensibilización cutánea (dermatitis alérgica de contacto), sensibilización respiratoria (respuestas tipo asma), indicadores de mutagenicidad, potencial carcinogénico (clasificaciones y peso de la evidencia varían según jurisdicciones regulatorias), toxicidad reproductiva y toxicidad sistémica orgánica tras exposiciones repetidas. Los datos de toxicidad oral aguda incluyen una DL50 oral (rata) de 640 mg/kg. Se han reportado riesgos unitarios de inhalación y puntos de referencia de inhalación crónica para materiales que contienen cobalto; por lo tanto, la exposición ocupacional a aerosoles es la vía principal de preocupación.
Los peligros ambientales incluyen alta toxicidad acuática y efectos a largo plazo en organismos acuáticos; la descarga a sistemas de agua debe ser estrictamente controlada.
Las medidas de control y los equipos de protección recomendados para compuestos de cobalto incluyen minimizar la generación de polvo, ventilación por extracción local, protección respiratoria cuando hay partículas en suspensión, guantes y ropa protectora adecuados, y protección ocular/facial. La monitorización biológica (por ejemplo, detección de cobalto en orina) se utiliza en algunos programas ocupacionales para evaluar la exposición; los límites de exposición ocupacional para cobalto y compuestos inorgánicos de cobalto suelen ser bajos (por ejemplo, valores TWA del orden de 0.02 mg/m³ como equivalentes de cobalto elemental en algunas guías).
En caso de vertidos accidentales, evite barrer en seco que genere polvo, contenga y recoja el material para su eliminación y evite la entrada del producto en desagües o cuerpos de agua.
Consideraciones para Almacenamiento y Manipulación
Almacenar en un lugar seco y bien ventilado con los envases bien cerrados; algunas formas hidratadas son sensibles al aire. Minimice la generación de polvo y evite fuentes de oxidantes fuertes. Los controles de ingeniería deben incluir recintos de proceso y ventilación por extracción local en la manipulación de polvos. El equipo de protección personal debe seleccionarse según la evaluación de riesgo y puede incluir protección respiratoria (respiradores para partículas o sistemas de suministro de aire según necesidad), guantes resistentes a productos químicos, protección ocular y ropa protectora para evitar el contacto dérmico.
Deseche el material sobrante y los residuos contaminados a través de gestores de residuos autorizados conforme a la legislación local y nacional; evite liberaciones no controladas al medio ambiente. Para información detallada sobre peligros, transporte y regulación, los usuarios deben consultar la Ficha de Datos de Seguridad (SDS) específica del producto y la legislación local.
