استات کبالت چیست؟ | معرفی، ویژگی‌ها، کاربردها و مزایای C₄H₆CoO₄

مقدمه

استات کبالت (Cobalt(II) acetate) با فرمول شیمیایی C₄H₆CoO₄ یکی از مهم‌ترین نمک‌های آلی کبالت است که بیشتر به‌صورت تتراهیدرات (C₄H₆CoO₄·4H₂O) در طبیعت یا در صنعت یافت می‌شود. این ترکیب بلورهای قرمز-صورتی رنگ دارد و به‌عنوان منبع مهم یون کبالت در سنتز مواد آلی، صنایع رنگ، کاتالیزورها، و فرآیندهای زیست‌فناورانه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

---

۱. مشخصات کلی استات کبالت (Cobalt(II) Acetate)

استات کبالت یکی از نمک‌های آلی فلز کبالت با حالت اکسایش +۲ است که به‌صورت بلورهای جامد و قرمز یا صورتی‌رنگ وجود دارد. شکل رایج این ماده، فرم تتراهیدرات آن است که در دمای اتاق پایدار بوده و به‌راحتی در آب حل می‌شود. این ترکیب از جمله منابع مهم یون Co²⁺ در محیط‌های آبی و آلی به شمار می‌رود.

---

توضیحات تکمیلی:

• فرم تتراهیدرات در دمای اتاق پایدارتر از فرم بی‌آب است و بیشترین استفاده صنعتی و آزمایشگاهی از این شکل صورت می‌گیرد.

• بلورها اغلب در ظروف شیشه‌ای یا پلاستیکی در آزمایشگاه‌ها نگهداری می‌شوند و در شرایط خشک، ظاهر خود را برای مدت طولانی حفظ می‌کنند.

• استات کبالت برخلاف برخی دیگر از ترکیبات کبالت، نسبت به نور پایدارتر است ولی در محیط‌های مرطوب ممکن است به‌آرامی تغییر رنگ دهد.

---

۲. ساختار و انواع استات کبالت

استات کبالت معمولاً به شکل تتراهیدرات یافت می‌شود که بلورهایی صورتی-قرمز رنگ با ساختار پایدار در دمای اتاق است. ساختار مولکولی آن شامل یون Co²⁺ و دو یون استات (CH₃COO⁻) است که معمولاً با مولکول‌های آب پیوند برقرار می‌کنند. شکل بی‌آب آن کمیاب‌تر بوده و در شرایط خاص تهیه می‌شود.

---

۳. روش‌های تولید استات کبالت

۱) واکنش اکسید یا کربنات کبالت با اسید استیک:

CoCO3+2CH3COOH→Co(CH3COO)2+CO2+H2O\text{CoCO}_3 + 2\text{CH}_3\text{COOH} \rightarrow \text{Co(CH}_3\text{COO)}_2 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}CoCO3​+2CH3​COOH→Co(CH3​COO)2​+CO2​+H2​O

۲) واکنش مستقیم فلز کبالت با اسید استیک:

Co+2CH3COOH→Co(CH3COO)2+H2\text{Co} + 2\text{CH}_3\text{COOH} \rightarrow \text{Co(CH}_3\text{COO)}_2 + \text{H}_2Co+2CH3​COOH→Co(CH3​COO)2​+H2​

---

۴. خواص فیزیکی و شیمیایی

الف) خواص فیزیکی

---

ب) خواص شیمیایی

• رفتار اسیدی- بازی: استات کبالت به دلیل داشتن کاتیون فلزی، خاصیت اسیدی خفیف دارد و می‌تواند با بازهای قوی واکنش دهد.

• تشکیل کمپلکس: یون Co²⁺ موجود در استات کبالت می‌تواند با لیگاندهایی نظیر آمونیاک، EDTA، و لیگاندهای آلی کمپلکس‌های رنگی تشکیل دهد.

• اکسیداسیون: در شرایط اکسیدکننده، Co²⁺ می‌تواند به Co³⁺ تبدیل شود.

• واکنش‌پذیری: با آلدهیدها و ترکیبات کربنی فعال وارد واکنش‌های کاتالیستی می‌شود.

• قابلیت تجزیه گرمایی: در دمای بالا تجزیه شده و به CoO، گاز استیک‌اسید و سایر محصولات می‌انجامد.

---

۵. کاربردهای استات کبالت

۱) کاتالیزور در صنایع شیمیایی

• در واکنش‌های اکسیداسیون، واکنش‌های مایع-گاز و تولید رزین‌های پلی‌استری به‌عنوان کاتالیزور استفاده می‌شود.

۲) صنایع رنگ و رنگ‌دانه

• منبع یون کبالت برای تولید رنگ‌های آبی و سبز در لعاب و سرامیک.

۳) سنتز مواد آلی

• استفاده در سنتز ترکیبات پیچیده مانند مشتقات کبالت‌دار یا کمپلکس‌های فلزی.

۴) کاربرد در باتری‌ها

• در برخی فناوری‌های باتری‌های نوین به عنوان پیش‌ماده شیمیایی استفاده می‌شود.

۵) فرآیندهای بیوتکنولوژی

• استفاده در محیط‌های کشت برای تولید ویتامین B12 توسط میکروارگانیسم‌ها.

---

۶. مزایا و ویژگی‌های کلیدی

• حلالیت بالا در آب و متانول

• قابلیت کمپلکس‌دهی بالا با ترکیبات آلی

• پایداری نسبی در شرایط محیطی معمول

• سازگار با فرایندهای صنعتی و تحقیقاتی

• کاربرد چندجانبه در صنایع رنگ، شیمی، پزشکی و انرژی

---

۷. نکات ایمنی و زیست‌محیطی

• تماس مستقیم با پوست و چشم می‌تواند تحریک‌کننده باشد.

• بلعیدن یا استنشاق ذرات ممکن است موجب مسمومیت مزمن شود.

• محدودیت زیست‌محیطی دارد؛ در صورت ورود به منابع آب ممکن است برای موجودات آبزی خطرناک باشد.

• استفاده از ماسک، دستکش و تهویه مناسب در هنگام کار توصیه می‌شود.

---

۸. بسته‌بندی و نگهداری

---

۹. معرفی تجاری و بازار خرید

استات کبالت به‌صورت صنعتی و آزمایشگاهی توسط شرکت‌های شیمیایی داخلی و خارجی عرضه می‌شود. شرکت‌هایی مانند شیمیایی شیمیو این ماده را با خلوص‌های مختلف برای مقاصد کاتالیستی، پژوهشی و تولید صنعتی فراهم کرده‌اند.

---

۱۰. نتیجه‌گیری

استات کبالت، ترکیبی با خواص منحصر به‌فرد و نقش کلیدی در فرآیندهای شیمیایی و صنعتی مدرن است. از کاربردهای کاتالیستی گرفته تا استفاده در زیست‌فناوری، این ماده به دلیل ساختار پایدار و واکنش‌پذیری بالا، جایگاه مهمی در صنایع مختلف یافته است. رعایت اصول ایمنی و انبارداری صحیح، استفاده بهینه از آن را تضمین می‌کند.

منابع فارسی و بین‌المللی مقاله استات کبالت

1. Sigma-Aldrich (Merck Group)
   https://www.sigmaaldrich.com
   دیتاشیت کامل استات کبالت، مشخصات فیزیکی، خطرات ایمنی و کاربردها

2. PubChem – National Center for Biotechnology Information (NCBI)
   https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Cobalt-acetate
   اطلاعات مولکولی، ساختار شیمیایی، سمیت و واکنش‌پذیری استات کبالت

3. ChemSpider – Royal Society of Chemistry (RSC)
   https://www.chemspider.com/Chemical-Structure.14122.html
   ساختار سه‌بعدی و اطلاعات فنی استات کبالت بی‌آب و هیدراته

4. European Chemicals Agency (ECHA)
   https://echa.europa.eu
   مستندات زیست‌محیطی و ایمنی استات کبالت در اتحادیه اروپا

5. International Chemical Safety Cards (ICSC)
   https://www.ilo.org/dyn/icsc
   برگه اطلاعات ایمنی مواد شیمیایی کبالت‌دار، شامل استات کبالت

6. Wikipedia (EN & FA)
   توضیحات اولیه، کاربردها و بررسی عمومی خواص ترکیبات کبالت

7. ScienceDirect / Elsevier Journals
   https://www.sciencedirect.com
   مقالات علمی درباره کاربردهای کاتالیستی، زیستی و صنعتی استات کبالت

8. Iran National Standards Organization (ISIRI)
   http://standard.isiri.gov.ir
   استانداردهای ملی مربوط به ترکیبات فلزات سنگین و نمک‌های فلزی

9. کتاب «شیمی عمومی» اثر دکتر محمدرضا ملاردی
   منبع آموزشی معتبر برای بررسی ساختار و رفتار شیمیایی نمک‌های فلزی

10. شرکت‌های داخلی فعال در حوزه مواد شیمیایی مانند شیمیایی شیمیو و شیمیایی پارس
    منابع بازار، بسته‌بندی، آنالیز خلوص، و شرایط نگهداری تجاری

 

What Is Cobalt Acetate? | Introduction, Properties, Applications, and Benefits of C₄H₆CoO₄

Introduction

Cobalt(II) acetate, with the chemical formula C₄H₆CoO₄, is one of the most important organic salts of cobalt. It commonly exists in its tetrahydrate form (C₄H₆CoO₄·4H₂O), either in nature or in industrial settings. This compound appears as pink to reddish crystals and is widely used as a major source of cobalt ions in organic synthesis, pigment industries, catalysis, and biotechnological processes.

---

1. General Specifications of Cobalt(II) Acetate

Cobalt acetate is an organic salt of cobalt in the +2 oxidation state, typically found as solid crystals in pink or red hues. Its most common form is the tetrahydrate, which is stable at room temperature and highly soluble in water. It is considered one of the main sources of Co²⁺ ions in aqueous and organic media.

Additional Notes:

• The tetrahydrate form is more stable at room temperature than the anhydrous form and is most commonly used in industrial and laboratory settings.

• Crystals are typically stored in glass or plastic containers and remain visually stable in dry conditions.

• Cobalt acetate is relatively light-stable compared to other cobalt salts but may gradually discolor in humid environments.

---

2. Structure and Types of Cobalt Acetate

Cobalt acetate is usually found in its tetrahydrate form, consisting of pink-reddish crystals that are stable at room temperature. Its molecular structure includes a Co²⁺ ion and two acetate (CH₃COO⁻) ions, typically coordinated with water molecules. The anhydrous form is less common and is produced under specific conditions.

---

3. Methods of Production

1) Reaction of cobalt carbonate or cobalt oxide with acetic acid:

CoCO3+2CH3COOH→Co(CH3COO)2+CO2+H2O\text{CoCO}_3 + 2\text{CH}_3\text{COOH} \rightarrow \text{Co(CH}_3\text{COO)}_2 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}CoCO3​+2CH3​COOH→Co(CH3​COO)2​+CO2​+H2​O

2) Direct reaction of cobalt metal with acetic acid:

Co+2CH3COOH→Co(CH3COO)2+H2\text{Co} + 2\text{CH}_3\text{COOH} \rightarrow \text{Co(CH}_3\text{COO)}_2 + \text{H}_2Co+2CH3​COOH→Co(CH3​COO)2​+H2​

---

4. Physical and Chemical Properties

a) Physical Properties

---

b) Chemical Properties

• Acid-Base Behavior: Due to its metal cation, cobalt acetate exhibits weakly acidic behavior and reacts with strong bases.

• Complex Formation: Co²⁺ in cobalt acetate can form colored coordination complexes with ligands like ammonia, EDTA, and organic molecules.

• Oxidation: In oxidizing environments, Co²⁺ can be converted to Co³⁺.

• Reactivity: Reacts with aldehydes and active carbon compounds in catalytic reactions.

• Thermal Decomposition: At high temperatures, it decomposes into CoO, acetic acid gas, and other byproducts.

---

5. Applications of Cobalt Acetate

1) Catalyst in Chemical Industry

Used in oxidation reactions, gas-liquid processes, and polyester resin production.

2) Pigment and Dye Industry

Used as a cobalt ion source in blue and green glazes for ceramics and pottery.

3) Organic Synthesis

Applied in the production of complex cobalt-containing compounds and metal complexes.

4) Battery Industry

Used as a precursor in some modern battery technologies.

5) Biotechnology

Used in culture media for the microbial production of vitamin B₁₂.

---

6. Key Advantages and Benefits

• High solubility in water and methanol

• Strong chelating ability with organic compounds

• Relative stability in standard environmental conditions

• Compatibility with industrial and research processes

• Versatile use in chemical, biomedical, pigment, and energy sectors

---

7. Safety and Environmental Considerations

• Direct contact with skin or eyes may cause irritation.

• Ingestion or inhalation of particles may cause chronic toxicity.

• Environmentally hazardous if released into water sources; harmful to aquatic life.

• Use of masks, gloves, and proper ventilation is strongly recommended.

---

8. Packaging and Storage

---

9. Commercial Availability and Market

Cobalt acetate is available both industrially and for laboratory use, supplied by domestic and international chemical companies. Companies like Shimiu Chemical Co. provide various purity levels for catalytic, research, and production applications.

---

10. Conclusion

Cobalt acetate is a highly functional chemical with unique properties and a key role in modern industrial chemistry. From catalytic applications to biotechnology, its stability and reactivity make it valuable across multiple sectors. Safe handling and appropriate storage ensure its effective and responsible use.