Il cloruro di cobalto (II) in forma molecolare è isolato in fase gassosa a circa 1000 K o, a basse temperature, in ambiente di argon o di azoto.
Misure ottenute tramite diffrazione elettronica mostrano che la molecola è di tipo lineare con una lunghezza di legame Co-Cl di 2.113 Å.
Il cloruro di cobalto si presenta sotto diverse colorazioni: se è anidro è di colore blu, se è biidrato di colore blu-violetto mentre se è esaidrato è di colore rosa.
Struttura
Nella sua forma anidra il cloruro di cobalto che è un debole acido di Lewis. Ha una struttura in cui ogni ione cobalto è circondato da sei ioni cloruro mentre ogni cloruro è contornato da tre ioni cobalto
Il cloruro di cobalto anidro è igroscopico e tende in presenza di acqua a formare il complesso esaquocobalto (II) di forma ottaedrica avente formula [Co(H2O)6]2+
Sintesi
Esso è preparato a partire dal carbonato di cobalto (II) e acido cloridrico secondo la reazione:
CoCO3 +2 HCl + 5 H2O → [Co(H2O)6]Cl2 + CO2
Le molecole di acqua presenti nel complesso esaquocobalto (II) possono essere sostituite da ioni cloruro con formazione del complesso tetraclorocobaltato (II) [CoCl4]2- avente colorazione blu e struttura tetraedrica in cui 4 ioni cloruro sono legati ad uno ione cobalto:
Colorazione
Per spiegare la diversa colorazione dei due complessi si ricorre alla teoria del teoria del campo dei leganti. Infatti il colore dei composti di coordinazione dei metalli di transizione è dovuto alle transizioni elettroniche tra i diversi orbitali di tipo d.
L’acqua è un legante a campo forte maggiore rispetto al cloro e quindi produce una maggiore separazione tra i livelli energetici e quindi le differenze di energia tra l’energia dei diversi livelli elettronici sono più piccole nei complessi in cui è presente il cloro con conseguente diversità di colore.
Il complesso esaquocobalto (II) e il tetraclorocobaltato (II) sono in equilibrio tra loro:
[Co(H2O)6]2+ + 4 Cl– ⇌ [CoCl4]2- + 6 H2O
Tale reazione di equilibrio ha una variazione di entalpia maggiore di zero quindi il processo è endotermico e la reazione avviene con assorbimento di calore.
Le variazioni di colore che si verificano possono essere previste applicando il Principio di Le Chatelier: ad esempio riscaldando la soluzione l’equilibrio si sposta a destra e quindi la soluzione appare blu; aggiungendo nitrato di argento con conseguente precipitazione del cloruro di argento sottrae ioni cloruro e l’equilibrio si sposta a sinistra e la soluzione appare rosa e aggiungendo HCl la soluzione torna a essere blu.
Reazioni
Il cloruro di cobalto esaidrato reagisce con la piridina in rapporto di 1:4 per dare un complesso ottaedrico di colore rosa secondo la reazione:
CoCl2∙ 6 H2O + 4 C5H5N → CoCl2(C5H5N)4 + 6 H2O
Il cloruro di cobalto forma inoltre con la piridina un complesso in rapporto 1:2; nella sua forma più stabile, a temperatura ambiente il complesso è di colore rosa e presenta una struttura di tipo polimerico con una coordinazione ottaedrica del cobalto:
Alla temperatura di 120°C questo complesso in cui il cobalto è di tipo tetraedrico diventa di colore blu
Quando la temperatura ritorna a quella ambiente il complesso ritorna ad essere rosa.
Usi
Il cloruro di cobalto, che è classificato come sostanza sospettata di essere cancerogena, viene utilizzato nelle sintesi organiche e, insieme al solfato di cobalto, per proteggere e indurire metalli tramite l’elettrodeposizione di cobalto.
Il cloruro di cobalto può essere usato nella formulazione di un inchiostro simpatico ovvero di un inchiostro che rimane invisibile finché non viene sottoposto ad un particolare trattamento. Nella fattispecie se si scrive con usando una soluzione di cloruro di cobalto esaidrato il tratto è reso evidente per riscaldamento diventando azzurro.