Phosphate de cobalt

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Phosphate de cobalt
Identification
Synonymes

violet de cobalt, orthophosphate de cobalt II, Bis(orthophosphate) de tricobalt, pigment violet 14 anhydre ou chauffé

No CAS 13455-36-2(tétrahydrate: 10294-50-5) (octohydrate 10294-50-5)
No ECHA 100.033.309
No EINECS 236-655-6
PubChem 24878297 pour les formes hydratées
Apparence solide violet microcristallin
Propriétés chimiques
Formule brute Co3O8P2Co3(PO4)2
Masse molaire[1] 366,7423 ± 0,0024 g/mol
Co 48,21 %, O 34,9 %, P 16,89 %,
Propriétés physiques
Solubilité insoluble dans l'eau, soluble dans les acides minéraux dilués et dans les alcalis
Masse volumique 3,81 g·cm-3
Propriétés optiques
Indice de réfraction indice au moins égal à 1,7

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
Une poudre violette

Le phosphate de cobalt est un corps chimique minéral, soit un phosphate de l'ion métallique de transition cobalt(II) de formule brute Co3(PO4)2. Sous forme anhydre, il représente un des pigments connus sous le nom de "violet de cobalt"[2]. Il s'agit le plus souvent comme le montre le carré ci-dessus d'une teinte de violet assez foncé[3].

Cobaltviolet.jpg

Il a d'autres usages, par exemple en catalyse : de fins dépôts ou film ont un effet catalytique sur l'oxydation de l'eau, dénommé parfois craquage[4]

Une gamme de pigments colorants[modifier | modifier le code]

Le taux d'hydratation peut changer, induisant des nuances colorantes différentes, de violet à pourpre claire, voire rouge ou rosée avec la composition structurelle croissante en eau. Il existe aussi communément un phosphate de cobalt octohydraté Co3(PO4)2.8H2O qui est une poudre rouge claire, parfois rose, de masse molaire 510,84 g/mol et de densité 2,769 soluble dans les acides minéraux, peu soluble dans l'eau, insoluble dans les alcalis.

Le tétrahydrate de phosphate de cobalt Co3(PO4)2.4H2O est violet-clair. Mais il est assez instable à la chaleur.

Structure[modifier | modifier le code]

Le cristal de phosphate de cobalt est formé d'anions phosphate (PO43−) volumineux qui complexent les centres de cations Co2+. Les ions cobalt sont en position octaédrique, 1/3 dans des sites à six et 2/3 à cinq degrés de coordination[5].

Sa masse molaire est 366,74 g/mol. Sa densité dépasse 3,8. Au microscope, il apparaît sous forme de cristaux tabulaires formant des tablettes rectangulaires transparentes assez grande. La structure lamellaire est très fragile. Une dispersion trop violente les brise, et réduit le pouvoir colorant en rendant moins foncée la teinte attendue[6].

Les cristaux sont insolubles dans l'eau et les solvants organiques courants. Le phosphate de cobalt est soluble dans les acides diluées (HCl dès 5% en masse) tout en résistant aux alcalis dilués (par exemple à la soude caustique à 1 %). L'eau de chaux le fait brunir, ainsi que l'ammoniaque qui le dissout en formant des cobaltamines.

Le phosphate de cobalt tétrahydraté, de densité 2,6 exposé à la chaleur, se transforme chimiquement et donne un composé violet foncé, de densité plus élevée, mais aussi plus stable à la chaleur.

Préparation[modifier | modifier le code]

Il est préparé à partir de l'octohydrate de phosphate de cobalt, qui perd ses molécules d'eau à 200 °C.

Il précipite aussi à partir de solution aqueuse de tétrahydrate de phosphate de cobalt, préparé à partir d'une mélange de solutions aqueuses de cobalt(II), par exemple de chlorure de cobalt, et des sels phosphatés alcalins solubles. Le précipité rose est lavé et séché pour acquérir la nuance violette claire, ou tétrahydrate de phosphate de cobalt. Il faut un chauffage assez prolongé vers 200°C pour obtenir le phosphate de cobalt anhydre, violet foncé et plus stable.

Pigment minéral de synthèse[modifier | modifier le code]

Le violet de cobalt clair, parfois plus ou moins foncé, lorsqu'il est chauffé à divers températures décroissantes, est référencé au Colour Index comme pigment violet 14 n°77360.

La société industrielle de Mulhouse lance en 1859 un appel pour une couleur violette utilisable pour l'impression textile. Le chimiste Alphonse Salvétat y répond et propose l'usage du phosphate de cobalt, précisant que ce pigment suivant son traitement thermique montre plusieurs nuances. En réalité, le pigment était déjà utilisé pour la fabrication de bleu de cobalt, notamment par Louis Jacques Thénard qui ne s'en servait que comme intermédiaire.

Les phosphates sont d'excellents pigments pour la peinture de chevalet et l'aquarelle [7]. Ils présentent une bonne luminosité dans les peintures couvrantes à sec, ainsi qu'une bonne solidité à la lumière[8]. Mais il reste très coûteux tout en ayant un faible pouvoir colorant et une grande sensibilité à la chaleur (tendance à foncer).

Ce pigment violet foncé, qui ne devait être pas broyé trop finement et restait onéreux, était apprécié par l'école impressionniste française, et ses peintres de plein air.

Le phosphate de cobalt, et les composés hydratés de sa famille restreinte, sont utilisés comme colorant dans le verre, les couvertes ou glaçures céramiques, les émaux et les matières plastiques.

Toxicologie[modifier | modifier le code]

Les contacts avec la peau, parfois les plus anodins aux coudes ou aux genoux, sont toujours susceptibles de causer des allergies. L'inhalation chronique peut provoquer de l'asthme. Une ingestion accidentelle provoque vomissement et diarrhée, le tout avec des bouffées de chaleur.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. Hugo Müller, Wolfgang Müller, Manfred Wehner, Heike Liewald "Artists' Colors" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. Doi|10.1002/14356007.a03_143.pub2. Il faut noter qu'à côté des phosphates de cobalt, il y a les arséniates de cobalt toxiques, mais autrefois connus sous le nom d'érythrite ou de fleur de cobalt, qui donnaient des gammes de couleur de rouge à rosée ou violet clair. L'arséniate de cobalt anhydre est violet. Mais il est de nos jours désuet et abandonné.
  3. Il s'agit évidemment d'une appellation populaire et commerciale, certains spécialistes de la couleur estimant que le violet n'existe quasiment pas ou du moins n'est point visible, en référence à une proximité des UV.
  4. Matthew W. Kanan, Yogesh Surendranatha, Daniel G. Nocera "Cobalt–phosphate oxygen-evolving compound" Chem. Soc. Rev., 2009, volume 38, 109-114.
  5. Anderson, J. B.; Kostiner, E.; Miller, M. C.; Rea, J. R. "Crystal structure of cobalt orthophosphate Co3(PO4)2" Journal of Solid State Chemistry 1975, vol. 14, 372-7.
  6. La description est pratiquement la même pour le tétrahydrate de phosphate de cobalt.
  7. Aptitude à l'huile, l'acrylique, au tempera, à la peinture à l eau
  8. Résistance à la lumière selon un fabricant allemand à l'état concentré : 8, médium : 8, diluée : 8 (1 très faible, 8 optimum).

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • François Perego, Dictionnaire des matériaux du peintre, Belin, Paris, 2005, 896 pages. (ISBN 2-7011-2135-3), Sur les violets de cobalt, P 781-783.
  • Matthew W. Kanan, Junko Yano , Yogesh Surendranath, Mircea Dincă, Vittal K. Yachandra, and Daniel G. Nocera, "Structure and Valency of a Cobalt−Phosphate Water Oxidation Catalyst Determined by in Situ X-ray Spectroscopy", Journal of American Chemical Society, 2010, 132 (39), pp 13692–13701 Résumé
  • Monica Barroso, Alexander J. Cowan, Stephanie R. Pendlebury, Michael Grätzel, David R. Klug, and James R. Durrant,"The Role of Cobalt Phosphate in Enhancing the Photocatalytic Activity of α-Fe2O3 toward Water Oxidation", J. Am. Chem. Soc., 2011, 133 (38), pp 14868–14871 Résumé
  • C A Hogarth and M J Basha, "Electrical conduction in cobalt-phosphate glasses", Journal of Physics D: Applied Physics, 16 869, 1983

Liens externes[modifier | modifier le code]