——钴系列——

磷酸作为一个三元酸，和硫酸一样都是复杂的成盐酸，可以形成各种酸式盐，碱式盐和复盐。磷在元素中的复杂程度略次于硼，逊于碳。

纯磷酸H₃PO₄常温下为无色结晶（熔点315.5K），室售品一般是浓度为85%的粘稠液体，具有酸的通性：

2H₃PO₄→P(OH)₄⁺+H₂PO₄⁻（纯磷酸的自偶电离）

H₃PO₄+H₂O→H₃O⁺+H₂PO₄⁻（磷酸水溶液的电离）

作为一个三元酸，可以形成三种类型的盐类:MH₂PO₄（二氢盐）M₂HPO₄（一氢盐）M₃PO₄（正盐）。除了碱金属（锂除外）和铵外其他金属的磷酸正盐和一氢盐为难溶物，但是二氢盐的溶解性较好。

磷酸盐之间组合亦可以形成多种复盐。其中较为有名的一种是磷酸亚铁锂LiFePO₄，可以用作充电锂电池的电极材料：

钴是铁系元素，磷酸钴(II)锂与磷酸亚铁锂结构类似，亦可以在电池材料方面得到应用。一水合磷酸钴铵NH₄CoPO₄·H₂O，可以作为合成磷酸钴锂的前体物质，与氢氧化锂或碳酸锂低热反应即可得到磷酸钴锂：

NH₄CoPO₄·H₂O+LiOH→LiCoPO₄+NH₃↑+2H₂O↑

2NH₄CoPO₄·H₂O+Li₂CO₃→2LiCoPO₄+2NH₃↑+CO₂↑+3H₂O

一水合磷酸钴铵的晶体结构类似于磷酸亚铁锂，磷酸根的氧原子和钴离子配位构成Co-O八面体，与磷酸根的P-O四面体交错排列，铵根离子位于其中平衡电荷，当然，外界还有一个结晶水。

这种物质有三个热分解阶段，在128 ℃至229℃之间, 失去外界结晶水；在229℃至343℃之间，失去氨气而产生磷酸氢钴；在343℃至600℃之间，磷酸氢根二聚脱水为焦磷酸根，最终分解产物为焦磷酸钴：

NH₄CoPO₄·H₂O—128℃～229℃→NH₄CoPO₄+H₂O↑

NH₄CoPO₄—229℃～343℃→CoHPO₄+NH₃↑

2CoHPO₄—343℃～600℃→Co₂P₂O₇+H₂O↑

一起来制备这款磷酸盐复盐吧！

             配合物收集计划＃37

中文名：一水合磷酸钴铵

英文名：Ammonium cobalt phosphate monohydrate                  

化学式：NH₄CoPO₄·H₂O

原料准备：四水合乙酸钴，磷酸二氢铵，尿素，无水乙醇

危险提示：1、四水合乙酸钴具有毒性，腐蚀性，钴化合物为2B类致癌物，使用注意安全。

2、无水乙醇易燃，使用注意保持环境通风。

特殊提示：磷酸钴铵合成方法较多，传统方法使用钴盐与三水合磷酸三铵反应，直接沉淀出磷酸钴铵，得到产物较为细小：

Co²⁺+(NH4)₃PO4·3H2O→NH₄CoPO₄·H2O↓+2NH₄⁺+2H₂O

视频的方法是采用钴盐与磷酸二氢铵和尿素反应，煮沸尿素缓慢水解产生的氨，中和磷酸二氢根的氢离子，也提高了铵根浓度，最后得到颗粒较大的磷酸钴铵:

Co²⁺+NH₄H₂PO₄+CON₂H₄+2H₂O→NH₄CoPO₄·H₂O↓+2NH₄⁺+CO₂↑

＊实验有风险，模仿需谨慎，请勿随意模仿实验内容，出现任何事故，本频道不愿承担责任。

1、准备一个电子秤，称取12.45g（0.05mol）四水合乙酸钴，加入50ml蒸馏水。

2、放置在磁搅上，加热搅拌，直到四水合乙酸钴溶解，形成乙酸钴溶液。与钴离子配位的乙酸根被水分子取代，溶液变为六水合钴离子的酒红色：

[Co(H₂O)₄(OAc)₂]+2H₂O→[Co(H₂O)₆]²⁺+2OAc⁻

3、接着称取5.75g（0.05mol）磷酸二氢铵和9.00g（0.15mol）尿素。

4、将磷酸二氢铵加入烧杯中，由于局部磷酸二氢根的迅速增加，部分钴离子先转为了溶解度最小的紫色八水合磷酸三钴沉淀：

2NH₄H₂PO₄+3[Co(H₂O)₆]²⁺+4OAc⁻→Co₃(PO₄)₂·8H₂O↓+4HOAc+2NH₄⁺+10H₂O

5、搅拌10min后，磷酸二氢铵全部溶解，之后加入称量好的尿素，开启加热功能，充分加热搅拌1h。尿素在加热过程中缓慢水解产生氨气：

CON₂H₄+H₂O→CO₂↑+2NH₃

氨气中和磷酸二氢根的氢离子，产生磷酸根的同时也增大了氢离子浓度：

2NH₃+H₂PO₄²⁻→2NH₄⁺+PO₄³⁻

铵根，六水合钴离子，磷酸根和水分子结合，转化为粉紫色的一水合磷酸钴铵晶体：

NH₄⁺+[Co(H₂O)₆]²⁺+PO₄³⁻→NH₄CoPO₄·H₂O↓+5H₂O

之前产生的部分八水合磷酸三钴也因铵根，磷酸根浓度增大而转化为一水合磷酸钴铵：

Co₃(PO₄)₂·8H₂O+3NH₄⁺+PO₄³⁻→3NH₄CoPO₄·H₂O+5H₂O

6、1h后，关闭磁搅，取下烧杯，此时反应体系变为粉紫色。接着将溶液过滤，滤饼用蒸馏水，无水乙醇洗涤数次后，放入培养皿中等待干燥。

7、称量计算产率，实际产量：8.75g，理论产率：9.50g，产率：92.1%

最后进行一些总结：

1、合成磷酸钴铵的方法非常多，视频中的方法只是其中一种,大家也可以自己查询文献资料，采用不同的方法进行合成。

2、除了磷酸钴铵外，视频中的这种制作方法还可以制作一系列磷酸盐复盐：NH₄MPO₄·H2O (M=Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn)，将视频中的钴盐按照分子量换成其他金属盐即可：

如视频中使用了0.05mol四水合乙酸钴（12.45g），若换成这些金属盐中的代表，则是：9.89g四水合氯化锰，13.90g七水合硫酸亚铁，11.89g六水合氯化钴，13.14g六水合硫酸镍，12.50g五水合硫酸铜，6.82g氯化锌。

3、最后感谢一下山大大佬 @焦磷酸铜_Cu2P2O7 提供的合成方法，大家可以关注一下他哦：