Oxyde de cobalt(II,III)

	Oxyde de cobalt(II,III)
	Maille conventionnelle de l'oxyde de cobalt(II,III)
Identification
Synonymes	oxyde cobalto-cobaltique,; tétraoxyde de tricobalt
No CAS	1308-06-1
No ECHA	100.013.780
No CE	215-157-2
PubChem	11651651
SMILES	O=[Co].O=[Co]O[Co]=O ; PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D ; InChI=1S/3Co.4O ; Std. InChIKey : ; LBFUKZWYPLNNJC-UHFFFAOYSA-N
Apparence	poudre noire
Propriétés chimiques
Formule	Co3O4 [Isomères];
Masse molaire	240,797 2 ± 0,001 2 g/mol ; Co 73,42 %, O 26,58 %,
Propriétés physiques
T° fusion	décomposition à environ 900 °C
Masse volumique	6,97 g·cm-3 à 20 °C
Cristallographie
Système cristallin	Cubique
Classe cristalline ou groupe d’espace	(no 227) cubique ; Hermann-Mauguin : ; Hermann-Mauguin court : ; Schoenflies :
Structure type	Spinelle
Précautions
SGH
	; DangerH317, H351, H410, P261, P280, P321, P302+P352, P405 et P501 H317 : Peut provoquer une allergie cutanée; H351 : Susceptible de provoquer le cancer (indiquer la voie d'exposition s'il est formellement prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au même danger); H410 : Très toxique pour les organismes aquatiques, entraîne des effets à long terme; P261 : Éviter de respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols.; P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage.; P321 : Traitement spécifique (voir … sur cette étiquette).; P302+P352 : En cas de contact avec la peau : laver abondamment à l’eau et au savon.; P405 : Garder sous clef.; P501 : Éliminer le contenu/récipient dans …;
Transport
	90
	3077
	Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
	modifier

L'oxyde de cobalt(II,III) est un composé chimique de formule Co₃O₄. Il s'agit d'un solide noir, cristallisé dans le groupe du spinelle. On l'obtient par chauffage de l'oxyde de cobalt(II) CoO à l'air libre à 400–500 °C : 6 CoO + O₂ → 2 Co₃O₄.

Structure cristalline

Co₃O₄ cristallise dans la structure spinelle normale, avec les cations Co²⁺ dans les sites tétraédriques et les cations Co³⁺ dans les sites octaédriques du réseau des anions O²⁻, cubique à empilement compact^[3].

En 2026, un polymorphe trigonal est synthétisé, du groupe d'espace P-3m1. Dans sa structure compacte à trois couches, les ions Co²⁺ et Co³⁺ sont en coordination octaédrique [CoO₆] à arêtes partagées, selon un rapport 1:2^[4].

Propriétés

L'oxyde de cobalt(II,III) est un composé à valence mixte contenant des ions cobalt divalents et trivalents, dont une formule plus exacte serait CoO·Co₂O₃. Il appartient au groupe du spinelle cubique inverse, de groupe d'espace Fd3m et de paramètre cristallin a = 809 pm, avec 8 moles par maille. Les anions d'oxygène O⁻ sont distribués selon un empilement compact cubique à faces centrées tandis que les cations de cobalt Co²⁺ occupent les sites tétraédriques et les cations de cobalt Co³⁺ occupent la moitié des sites octaédriques.

L'oxyde de cobalt(II,III) se décompose en oxyde de cobalt(II) CoO aux environs de 900 °C. Ce composé est réduit en cobalt élémentaire par des réducteurs tels que le coke ou encore l'aluminium. Il est insoluble dans l'acide chlorhydrique HCl_(aq), l'acide nitrique HNO₃ et l'eau régale, mais est soluble dans l'acide sulfurique H₂SO₄ concentré et l'hydrogénosulfate de potassium KHSO₄ fondu.

Ce composé est considéré comme cancérogène et mutagène.

Applications

L'oxyde de cobalt(II,III) est un intermédiaire important dans la production de cobalt métallique. On l'obtient par grillage et lixiviation de différents minerais de cobalt, essentiellement des sulfures et des arséniures ; il est réduit en cobalt élémentaire à l'aide de carbone ou par procédé aluminothermique.

Il peut est utilisé comme catalyseur pour l'oxydation de l'ammoniac NH₃ en acide nitrique HNO₃, ce qui revient bien moins cher que les alliages de platine utilisés habituellement. L'inconvénient est la sélectivité plus faible des catalyseurs à base d'oxyde de cobalt(II,III).

Comme d'autres composés du cobalt, c'est également un pigment bleu utilisé pour la coloration des céramiques.

Notes et références

↑ Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
1 2 3 4 Entrée « Cobalt(II,III) oxide » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 2 février 2013 (JavaScript nécessaire)
↑ (en) Norman N. Greenwood et Alan Earnshaw, Chemistry of the Elements, Butterworth-Heinemann (en), 1997, 2^e éd. (ISBN 978-0-08-037941-8, DOI 10.1016/C2009-0-30414-6), p. 1118.
↑ (en) Yue Wang, Yujin Ji, Jing Zhou, Jinxin Chen, Chenchen Li et al., « Octahedral-coordinated Co₃O₄ for water electrolysis in acid », Nature, vol. 656, n^o 8127,‎ 29 juillet 2026, p. 370-375 (DOI 10.1038/s41586-026-10851-7).

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[1] Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.

[GESTIS-2] 1 2 3 4 Entrée « Cobalt(II,III) oxide » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 2 février 2013 (JavaScript nécessaire)

[3] (en) Norman N. Greenwood et Alan Earnshaw, Chemistry of the Elements, Butterworth-Heinemann (en), 1997, 2^e éd. (ISBN 978-0-08-037941-8, DOI 10.1016/C2009-0-30414-6), p. 1118.

[4] (en) Yue Wang, Yujin Ji, Jing Zhou, Jinxin Chen, Chenchen Li et al., « Octahedral-coordinated Co₃O₄ for water electrolysis in acid », Nature, vol. 656, n^o 8127,‎ 29 juillet 2026, p. 370-375 (DOI 10.1038/s41586-026-10851-7).

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