Chlorure de cobalt (CoCl2) : structure, nomenclature, propriétés

Introduction

Le chlorure de cobalt(II), également connu sous le nom de cobalt dichloride, est un composé chimique inorganique de formule chimique CoCl₂, appartenant à la famille des halogénures de métaux de transition.​

Définition et nomenclature

Le chlorure de cobalt(II) est un composé chimique inorganique qui appartient à la famille des halogénures de métaux de transition. Il est également connu sous le nom de cobalt dichloride ou chlorure de cobalt.​

La nomenclature du chlorure de cobalt(II) est basée sur les règles de l’Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC).​ Selon ces règles, le préfixe “chloro-” indique la présence d’ions chlorure (Cl-) dans le composé, tandis que le suffixe “-ure” signale la présence d’un métal de transition.​

La formule chimique du chlorure de cobalt(II) est CoCl₂, où Co représente l’atome de cobalt et Cl les atomes de chlore.​ Le nombre d’oxydation du cobalt dans ce composé est +2, ce qui explique la notation “(II)” dans le nom du composé.​

Structure cristalline

Le chlorure de cobalt(II) cristallise sous forme de monocristaux de système orthogonal, avec une structure de type CdCl₂, caractérisée par des couches d’ions Co²⁺ entre lesquelles sont intercalées des couches d’ions Cl^–.​

Coordination chimique

La coordination chimique du chlorure de cobalt(II) est décrite par une géométrie octaédrique, où le cation Co²⁺ est entouré de six ligands chlorure.​ Les ions chlorure sont disposés aux sommets d’un octaèdre٫ avec le cation Co²⁺ au centre.​ Cette géométrie est caractéristique des complexes de métaux de transition٫ tels que les halogénures de cobalt.​

Les liaisons chimiques entre le cation Co²⁺ et les ligands chlorure sont principalement ioniques, avec une contribution covalente mineure.​ La longueur des liaisons Co-Cl varie en fonction de la direction dans l’espace, mais est généralement de l’ordre de 2,5 Å.​

La coordination chimique du chlorure de cobalt(II) influe sur ses propriétés physiques et chimiques, notamment sa couleur, sa solubilité et sa réactivité.​ Elle joue également un rôle important dans les applications du composé, telles que la catalyse et l’électrochimie.​

Propriétés physiques

Le chlorure de cobalt(II) présente des propriétés physiques caractéristiques, telles qu’un poids moléculaire de 129,84 g/mol, un point de fusion de 726 °C et un point d’ébullition de 1 049 °C.​

Caractéristiques générales

Le chlorure de cobalt(II) est un solide cristallin rose ou violet, dépendant de la forme cristalline.​ Il est soluble dans l’eau et dans d’autres solvants polaires, tels que l’éthanol et l’acétone.​ Ce composé est également soluble dans les acides minéraux, tels que l’acide chlorhydrique et l’acide nitrique.​

Le chlorure de cobalt(II) possède une densité de 3,36 g/cm³, ce qui signifie qu’il est plus dense que l’eau. Il est également paramagnétique, ce qui signifie qu’il est attiré par les champs magnétiques.​ Cette propriété est due à la présence de ions cobalt(II) dans le composé.​

Ces caractéristiques générales font du chlorure de cobalt(II) un composé chimique intéressant pour diverses applications, notamment en catalyse et en électrochimie.​

Propriétés physiques supplémentaires

Le chlorure de cobalt(II) possède un point de fusion de 726 °C et un point d’ébullition de 1049 °C.​ Il est également hygroscopique, ce qui signifie qu’il absorbe l’humidité de l’air ambiant.​

La masse moléculaire du chlorure de cobalt(II) est de 129,84 g/mol.​ Sa structure cristalline est monoclinique, avec un groupe d’espace P2₁/c.​

Les propriétés thermodynamiques du chlorure de cobalt(II) sont également intéressantes.​ Il a une enthalpie de formation standard de -312 kJ/mol et une entropie standard de 107 J/mol·K.​

Ces propriétés physiques supplémentaires sont essentielles pour comprendre le comportement du chlorure de cobalt(II) dans diverses conditions expérimentales et pour mettre en œuvre ses applications pratiques.​

Applications

Le chlorure de cobalt(II) est utilisé dans divers domaines, notamment la catalyse, l’électrochimie, la synthèse organique et la production de matériaux fonctionnels, en raison de ses propriétés chimiques et physiques uniques.​

Applications en catalyse

Le chlorure de cobalt(II) est un catalyseur efficace dans de nombreuses réactions chimiques, notamment les réactions d’oxydation, de réduction et de polymérisation.​ Dans la synthèse organique, il est utilisé pour catalyser les réactions de cyclisation, d’hydrogénation et d’alcylation.​ De plus, il est employé dans la production de composés pharmaceutiques, de matières plastiques et de fibres synthétiques.

Les propriétés catalytiques du chlorure de cobalt(II) sont attribuées à sa capacité à former des complexes avec les molécules de substrat, ce qui facilite les réactions chimiques.​ De plus, son faible coût et sa grande disponibilité en font un catalyseur attractif pour les applications industrielles.​

Les recherches actuelles portent sur l’utilisation du chlorure de cobalt(II) comme catalyseur dans les réactions de conversion de CO₂ en produits chimiques de valeur ajoutée, telles que les carboxylates et les hydrocarbures.​

Applications en électrochimie

Le chlorure de cobalt(II) est utilisé dans diverses applications électrochimiques, notamment dans les batteries et les supercondensateurs. Il est employé comme électrolyte dans les batteries au lithium-ion et au nickel-cadmium, où il facilite la conduction ionique et améliore la performance des batteries.​

Dans les supercondensateurs, le chlorure de cobalt(II) est utilisé comme électrolyte pour stocker l’énergie électrique.​ Sa haute conductivité ionique et sa stabilité chimique en font un électrolyte idéal pour ces applications.​

De plus, le chlorure de cobalt(II) est utilisé comme précurseur pour la synthèse de matériaux électroactifs, tels que les oxydes de cobalt et les hydroxydes de cobalt, qui sont utilisés dans les électrodes de batteries et de supercondensateurs;

Ces applications électrochimiques du chlorure de cobalt(II) contribuent à améliorer l’efficacité et la durée de vie des systèmes de stockage d’énergie.​

En résumé, le chlorure de cobalt(II) est un composé chimique inorganique intéressant qui présente une structure cristalline particulière et des propriétés physiques variées.​

Ses applications sont nombreuses et variées, allant de la catalyse à l’électrochimie, en passant par la synthèse de matériaux électroactifs.​

La compréhension de ses propriétés et de sa structure est essentielle pour optimiser son utilisation dans ces différentes applications.​

Enfin, il est important de noter que le chlorure de cobalt(II) est un composé chimique qui nécessite une manipulation soignée en raison de sa toxicité et de sa sensibilité à l’humidité.​

En somme, le chlorure de cobalt(II) est un composé chimique fascinant qui offre de nombreuses opportunités pour les scientifiques et les ingénieurs qui cherchent à développer de nouvelles technologies.