钴及其化合物具有多种物理和化学性质,这些性质使得钴在多个领域中有广泛应用。
钴是一种具有光泽的钢灰色、银白色铁磁性金属,表面呈银白略带淡粉色。其熔点约为1493℃,比重为8.9,相对较硬而脆。钴是铁磁性的,在硬度、抗拉强度、机械加工性能、热力学性质以及电化学行为方面与铁和镍相类似。加热到1150℃时,钴的磁性消失。
钴的化学性质主要体现在其化合价为+2价和+3价,具有亲铁亲硫的地球化学性质。在常温下,钴不与水作用,在潮湿的空气中也很稳定。在空气中加热至300℃以上时,钴氧化生成CoO,在白热时燃烧成Co3O4。氢还原法制成的细金属钴粉在空气中能自燃生成氧化钴。钴可溶于稀酸中,在发烟硝酸中因生成一层氧化膜而被钝化。钴会缓慢地被氢氟酸、氨水和氢氧化钠浸蚀。钴是两性金属。
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钴的化合物包括氧化钴、氢氧化钴、氯化钴、硫酸钴、碳酸钴、草酸钴等,这些化合物通过不同的制备方法得到。例如,氧化钴通常可用草酸钴或碳酸钴为原料经500-600℃煅烧抽制得;氢氧化钴可在氯化钴溶液或硫酸钴溶液中用氢氧化钠溶液中和制得;氯化钴可通过金属钴粉用稀盐酸分解成氯化钴溶液,再经蒸发结晶制得。
此外,钴的应用领域广泛,包括但不限于颜料、饲料添加剂、催化剂等。例如,钴蓝颜料用于陶瓷、玻璃等材料的着色;钴紫颜料和钴黑颜料分别用于陶瓷制品的装饰;在饲料中添加微量的钴元素对动物健康有益;钴的化合物还作为催化剂应用于石油化工行业。
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