Carbonato de cobalto (513-79-1) Propriedades físicas e químicas
Carbonato de cobalto
Carbonato inorgânico de cobalto(II) fornecido como um pó vermelho/rosado, utilizado industrialmente como precursor para pigmentos, catalisadores e síntese de produtos químicos especiais.
| Número CAS | 513-79-1 |
| Família | Carbonato inorgânico de cobalto |
| Forma típica | Pó ou sólido cristalino |
| Graus comuns | EP, Grau Técnico, USP |
O carbonato de cobalto é um sal inorgânico de cobalto(II) da ácido carbônico, pertencente à classe estrutural dos sais carbonatos. Estruturalmente, é descrito mais simplesmente pela composição 1:1 de carbonato de cobalto(II), com o cobalto em estado de oxidação divalente coordenado a ligantes carbonato; o sólido tipicamente adota simetria romboédrica (trigonal) em sua forma mineral (esferocobaltita). Eletronicamente, o composto contém elétrons d localizados do Co(II) (configuração d7) que conferem paramagnetismo e potencial para conversão redox a espécies Co(III) sob condições suficientemente oxidantes. O ligante carbonato fornece um ânion polidentado deslocalizado que pode conectar centros metálicos e formar fases básicas de carbonato/hidróxido e hidratos.
Como membro dos sais carbonatos inorgânicos, o carbonato de cobalto é praticamente insolúvel em água neutra e, portanto, tem dissociação aquosa intrínseca limitada; em contato com ácidos dissolve-se com liberação de dióxido de carbono para formar \(\ce{Co^2+}\) solvato e espécies carbonato protonadas. O sólido é não volátil, relativamente denso e exibe baixa lipofilicidade; a hidrólise não é significativa para o sólido em massa, mas a dissolução superficial em meios ácidos ou complexantes (ex.: amônia) libera íons de cobalto com facilidade. Oxidação para estados de oxidação mais elevados de cobalto e conversão para carbonatos básicos ou óxidos podem ocorrer mediante exposição a agentes oxidantes ou temperaturas elevadas.
Grades comerciais comuns reportadas para esta substância incluem: EP, Grau Técnico, USP.
Propriedades físicas básicas
Densidade
Densidade sólida reportada: 4,2 \(\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\). Esta densidade relativamente alta é consistente com uma rede inorgânica contendo metal compactada e a presença de um cátion de metal de transição.
Ponto de fusão ou decomposição
Comportamento térmico reportado: \(280\ ^\circ\mathrm{C}\) (decomposição). Descrições experimentais indicam que o material se decompõe ao aquecer (liberação de dióxido de carbono) e algumas formas hidratadas ou carbonatos básicos perdem água por volta de \(140\ ^\circ\mathrm{C}\) antes da decomposição adicional. A decomposição térmica pode liberar óxidos contendo cobalto e, em temperaturas mais elevadas, fumos contendo cobalto.
Solubilidade em água
Valores e descritores qualitativos reportados: - Em água: 0,00014 g/100 g de água a \(20\ ^\circ\mathrm{C}\). - "Quase insolúvel em água." - 0,18 partes em peso (do peso fórmula)/100 partes em peso de água a \(15\ ^\circ\mathrm{C}\). - Insolúvel em etanol; quase insolúvel em álcool e acetato de metila.
Esses valores indicam insolubilidade prática em solventes aquosos neutros e orgânicos comuns; entretanto, o sólido dissolve-se em ácidos diluídos ou bases complexantes (ex.: amônia), produzindo espécies solúveis de cobalto(II).
pH da solução (Comportamento qualitativo)
Não há pH em solução bulk experimentalmente estabelecido para suspensões aquosas simples porque o composto é praticamente insolúvel; quando ocorre dissolução apreciável (por exemplo, em ácido ou com ligantes complexantes), o carbonato liberado é protonado para \(\ce{HCO3^-}\)/\(\ce{CO2}\) e a solução resultante torna-se ácida após reação com excesso de ácido. Em sistemas onde os ânions carbonato são solubilizados, esperaria-se comportamento básico das espécies derivadas do carbonato, mas para o sólido intacto em água neutra, o pH aquoso não é regido por \(\ce{CO3^2-}\) livre devido à dissociação negligenciável.
Propriedades químicas
Comportamento ácido-base
O carbonato de cobalto comporta-se como sal básico de carbonato: é insolúvel em água neutra, mas reage com ácidos para produzir sais solúveis de \(\ce{Co^2+}\) e dióxido de carbono (CO2). Comportamento descrito inclui dissolução em ácidos com liberação de dióxido de carbono e precipitação de soluções quando CO2 está em excesso. Algumas observações específicas indicam ausência de reação com ácidos nítrico ou clorídrico concentrados e frios sob condições ambientes, enquanto o aquecimento acelera a dissolução com evolução de CO2. O ânion carbonato pode ser protonado para \(\ce{HCO3^-}\) e \(\ce{CO2}\) em condições ácidas; em meios básicos complexantes (ex.: amônia), o composto pode ser solubilizado por complexação do cobalto(II) com ligantes.
Química de estado sólido e superficial também permite formação de fases básicas de carbonato/hidróxido (ex.: Co5(OH)6(CO3)2) e formas hidratadas; essas fases possuem perfis de solubilidade e térmicos diferentes.
Reatividade e estabilidade
O carbonato de cobalto é geralmente estável sob condições recomendadas de armazenamento, mas é sensível a ambientes oxidantes e calor. Materiais incompatíveis incluem agentes oxidantes fortes; oxidação pelo ar ou oxidantes brandos pode levar a espécies cobalto(III) ou derivados básicos de carbonato de cobalto. Ao aquecer, o material se decompõe com liberação de CO2 e pode emitir fumos ou óxidos contendo cobalto. Relata-se estabilidade em ar sob condições ambientes para formas anidras comuns e hidratadas, e hidratos perdem água com aquecimento moderado. O composto não reage prontamente com ácidos nítrico ou clorídrico concentrados e frios em temperatura ambiente, mas dissolve-se ao aquecer.
Para manipulações em laboratório, evitar fontes de forte oxidação, exposição prolongada a altas temperaturas e condições que gerem poeira fina respirável.
Parâmetros moleculares e iônicos
Fórmula e peso molecular
Fórmula molecular (calculada): \(\ce{CCoO3}\).
Peso molecular (calculado): \(118.942\ \mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\).
Valores exatos/monoisotópicos reportados: 118.917937 (ExactMass; MonoisotopicMass).
(Fases hidratadas ou carbonatos básicos têm pesos formulares maiores — por exemplo, o carbonato básico Co5(OH)6(CO3)2 tem peso molecular reportado de 516,73 para essa fase.)
Íons constituintes
A estequiometria simples corresponde ao cátion de cobalto divalente e ao ânion carbonato: \(\ce{Co^2+}\) e \(\ce{CO3^2-}\). Em dissolução aquosa ou ácida, a espécie solvata dominante é \(\ce{Co^2+}\); sob condições oxidantes ou na presença de ligantes complexantes, o cobalto pode ser convertido em outras espécies de coordenação/estado de oxidação (incluindo carbonatos básicos, hidróxidos, complexos com amônia ou óxidos de cobalto em valência superior).
Identificadores e sinônimos
Números de registro e códigos
- CAS RN: 513-79-1
- EC (listado): 208-169-4 (também aparece como 231-419-9 em algumas listagens)
- UNII: 7H73A68FUV
- ID Substância DSSTox: DTXSID7052151
- Número Nikkaji: J413H
Outros identificadores estruturais 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]
Sinônimos e Nomes Comuns
Sinônimos selecionados e nomes comuns encontrados em listas de registro:
- Carbonato de cobalto(II)
- Carbonato cobaltoso
- CoCO3
- Esferocobalto (nome mineral)
- Carbonato de cobalto (1:1)
- Ácido carbônico, sal de cobalto(2+)
- Espato de cobalto
(Existem sinônimos adicionais de fornecedores e históricos; os nomes acima são extraídos da nomenclatura padrão e da terminologia mineralógica.)
Aplicações Industriais e Comerciais
Funções e Setores de Uso
O carbonato cobaltoso é utilizado principalmente como precursor ou intermediário na produção de pigmentos contendo cobalto, catalisadores e outros compostos de cobalto. Suas funções incluem matéria-prima para pigmentos cerâmicos e vidrados, precursor para óxidos e sais de cobalto usados em catálise e materiais, e como fonte nutricional de cobalto em formulações veterinárias e alguns suplementos alimentares onde o cobalto é requerido em quantidades traço. Também é utilizado em sínteses laboratoriais em pequena escala e como indicador de temperatura em formulações especializadas.
Exemplos Típicos de Aplicação
- Indústrias de cerâmica e vidro: preparação de pigmentos e incorporação em vidrados (proporciona coloração característica azul/roxa após queima quando convertido em óxidos).
- Fabricação de pigmentos: precursor do aluminato de cobalto e outros pigmentos à base de cobalto.
- Fabricação de catalisadores e intermediários químicos: como fonte de cobalto para produção de catalisadores.
- Agrícola/veterinário: uso controlado como fonte traço de cobalto em suplementos nutricionais para ruminantes (sujeito a restrições regulatórias).
- Reagente laboratorial: fonte de \(\ce{Co^2+}\) em sínteses inorgânicas em pequena escala e pesquisas.
Se forem necessários detalhes específicos da aplicação do produto (ex.: restrições de formulação, níveis permitidos de uso em rações), consulte a documentação do produto e os regulamentos aplicáveis.
Visão Geral de Segurança e Manuseio
Riscos à Saúde e ao Meio Ambiente
O carbonato cobaltoso e compostos contendo cobalto apresentam múltiplos riscos à saúde, principalmente associados à liberação de íons solúveis de cobalto(II) ou à exposição por inalação/contato dérmico com poeira. Os principais efeitos adversos relatados incluem sensibilização cutânea (dermatite de contato alérgica), sensibilização respiratória (respostas semelhantes a asma), indicadores de mutagenicidade, potencial carcinogênico (classificações e análise de evidências variam entre jurisdições regulatórias), toxicidade reprodutiva e toxicidade sistêmica de órgãos após exposições repetidas. Dados de toxicidade oral aguda incluem uma DL50 oral (rato) de 640 mg/kg. Foi reportado risco unitário por inalação e parâmetros de referência para inalação crônica para materiais contendo cobalto; portanto, a exposição ocupacional a aerossóis é a principal via de preocupação.
Os riscos ambientais incluem alta toxicidade aquática e efeitos de longo prazo sobre organismos aquáticos; descargas em sistemas de água devem ser rigorosamente controladas.
Medidas de controle e equipamentos de proteção recomendados para compostos de cobalto incluem minimização da geração de poeira, ventilação local exaustora, proteção respiratória quando partículas suspensas estiverem presentes, luvas e vestuário de proteção adequados e proteção para olhos/face. O monitoramento biológico (ex.: cobalto na urina) é utilizado em alguns programas ocupacionais para avaliação de exposição; limites de exposição ocupacional para cobalto e compostos inorgânicos de cobalto são tipicamente baixos (ex.: valores TWA na ordem de 0,02 mg/m³ como equivalentes de cobalto elementar em algumas diretrizes).
Para vazamentos acidentais, evite varrição a seco que gera poeira, contenha e recolha o material para descarte, e evite o ingresso do produto em sistemas de drenagem ou corpos d'água.
Considerações para Armazenamento e Manuseio
Armazenar em local seco e bem ventilado com os recipientes bem fechados; algumas formas hidratadas são sensíveis ao ar. Minimizar a geração de poeira e evitar fontes de oxidantes fortes. Controles de engenharia devem incluir enclausuramento do processo e ventilação local exaustora onde ocorrer o manuseio de pós. O equipamento de proteção individual deve ser selecionado com base na avaliação de exposição e pode incluir proteção respiratória (respiradores para partículas ou sistemas de ar fornecido quando necessário), luvas resistentes a produtos químicos, proteção ocular e vestuário de proteção para evitar contato cutâneo.
Descarte de material excedente e resíduos contaminados por intermédio de empresas licenciadas em conformidade com regulamentações locais e nacionais; evitar liberações não controladas ao meio ambiente. Para informações detalhadas sobre perigos, transporte e regulamentações, os usuários devem consultar a Ficha de Informação de Segurança (FIS) específica do produto e a legislação local.
