Struktura, svojstva i primjena kobaltnog hidroksida

kobaltov hidroksid je generički naziv za sve spojeve u kojima sudjeluju kobaltni kationi i OH anioni^-. Svi su anorganske prirode i imaju kemijsku formulu Co (OH)_n, gdje je n jednako valencu ili pozitivnom naboju centra metala kobalta.

Budući da je kobalt prijelazni metal s polu punim atomskim orbitalima, pomoću nekih elektroničkih mehanizama njegovi hidroksidi odražavaju intenzivne boje zbog Co-O interakcija. Te boje, kao i strukture, vrlo ovise o njihovom naboju i anionskim vrstama koje se natječu s OH^-.

Boje i strukture nisu iste za Co (OH)₂, Co (OH)₃ ili za CoO (OH). Kemija iza svih ovih spojeva namijenjena je sintezi materijala koji se primjenjuju na katalizu.

S druge strane, premda mogu biti složeni, formiranje velikog dijela počinje od temeljnog okruženja; kao onaj koji se dobiva od jake NaOH baze. Dakle, različiti kemijski uvjeti mogu oksidirati kobalt ili kisik.

indeks

• 1 Kemijska struktura
  • 1.1
  • 1.2 Koordinacijske jedinice
• 2 Svojstva
  • 2.1. Kobaltov hidroksid (II)
  • 2.2. Kobaltov hidroksid (III)
• 3 Proizvodnja
• 4 Upotreba
  • 4.1 Sinteza nanomaterijala
• 5 Reference

Kemijska struktura

Koje su strukture kobalt hidroksida? Njegova opća formula Co (OH)_n interpretira se ionski kako slijedi: u kristalnoj rešetki koju zauzima Co brojⁿ⁺, postojat će n puta veća količina OH aniona^- u interakciji s njima elektrostatski. Dakle, za Co (OH)₂ bit će dva OH^- za svaki kation Co²⁺.

No, to nije dovoljno da predvidi koji će kristalni sustav usvojiti ti ioni. Razmatranjem culómbicas snaga, Co³⁺ privlači OHs s većim intenzitetom^- u usporedbi s Co²⁺.

Ta činjenica uzrokuje da se udaljenosti ili Co-OH veza (čak i sa svojim visokim ionskim karakterom) skrati. Također, budući da su interakcije jače, elektroni u vanjskim slojevima Co³⁺ oni prolaze energetsku promjenu koja ih prisiljava da apsorbiraju fotone s različitim valnim duljinama (čvrste tamne).

Međutim, ovaj pristup je nedovoljan da bi se pojasnio fenomen promjene boje ovisno o strukturi.

Isto vrijedi i za kobaltov oksidhidroksid. Njegova formula CoO · OH interpretirana je kao kation Co³⁺ u interakciji s anionom hrđe, OR^2-, i OH^-. Ovaj spoj predstavlja osnovu za sintezu miješanog kobaltnog oksida: Co₃O₄ [CoO · Co₂O₃].

kovalentna

Kobaltni hidroksidi se također mogu vizualizirati, iako manje precizni, kao pojedinačne molekule. The Co (OH)₂ može se zatim povući kao linearna molekula OH-Co-OH, i Co (OH)₃ poput ravnog trokuta.

S obzirom na CoO (OH), njegova molekula iz ovog pristupa bila bi nacrtana kao O = Co-OH. Anion O^2- stvara dvostruku vezu s atomom kobalta, a drugu jednostavnu vezu s OH^-.

Međutim, interakcije između tih molekula nisu dovoljno jake da "naoružavaju" složene strukture ovih hidroksida. Na primjer, Co (OH)₂ može tvoriti dvije polimerne strukture: alfa i beta.

Oba su laminarna, ali s različitim rasporedom jedinica, i također su sposobna za interkalarne male anione, kao što je CO₃^2-, između svojih slojeva; što je od velikog interesa za izradu novih materijala iz kobaltnih hidroksida.

Koordinacijske jedinice

Polimerne strukture mogu se bolje objasniti razmatranjem oktaedra koordinacije oko centara kobalta. Za Co (OH)₂, jer ima dva OH aniona^- u interakciji s Co²⁺, Potrebne su četiri molekule vode (ako se koristi vodeni NaOH) da bi se dovršio oktaedar.

Dakle, Co (OH)₂ je zapravo Co (H₂O)₄(OH)₂. Da bi ovaj oktaedron formirao polimere, mora biti povezan pomoću kisikovih mostova: (OH) (H)₂O)₄Co-O-Co (H₂O)₄(OH). Strukturna složenost povećava se za slučaj CoO (OH), a još više za Co (OH)₃.

nekretnine

Kobaltov hidroksid (II)

-Formula: Co (OH)₂.

-Molarna masa: 92,948 g / mol.

-Izgled: crveno-smeđi prah ili crveni prah. Postoji nestabilna plava forma formule α-Co (OH)₂

-Gustoća: 3.597 g / cm³.

-Topljivost u vodi: 3,2 mg / l (slabo topljivo).

-Topiv u kiselinama i amoniju. Netopljiv u razrijeđenoj lužini.

-Točka taljenja: 168 ° C.

-Osjetljivost: osjetljiva na zrak.

-Stabilnost: stabilna je.

Kobaltov hidroksid (III)

-Formula: Co (OH)₃

-Molekulska masa: 112,98 g / mol.

-Izgled: dva oblika. Stabilan crno-smeđi oblik i nestabilan tamnozeleni oblik s tendencijom potamnjenja.

proizvodnja

Dodavanje kalijevog hidroksida u otopinu kobalt (II) nitrata rezultira pojavom plavo-ljubičastog taloga koji, kada se zagrije, postaje Co (OH)₂, to jest, kobalt hidroksid (II).

The Co (OH)₂ taloži se kad se u vodenu otopinu soli soli doda hidroksid alkalijskog metala²⁺

ko²⁺     +        2 NaOH => Co (OH)₂      +         2 Na⁺

aplikacije

-Koristi se u pripremi katalizatora za rafiniranje nafte i petrokemijsku industriju. Osim toga, koristi se i Co (OH)₂ u pripravi kobaltnih soli.

-Kobalt hidroksid (II) se koristi u proizvodnji sušila za boju i za proizvodnju elektroda za baterije.

Sinteza nanomaterijala

-Kobaltovi hidroksidi su sirovina za sintezu nanomaterijala s novim strukturama. Na primjer, iz tvrtke Co (OH)₂ nanokopi ovog spoja su dizajnirani, s velikom površinom da sudjeluju kao katalizator u oksidativnim reakcijama. Ovi nanokopi su impregnirani na poroznim elektrodama nikla ili kristalnog ugljika.

-Nastojalo se primijeniti nanobare karbonatnih hidroksida s ugljičnim karbonatom u njihovim slojevima. Oni iskorištavaju oksidativnu reakciju Co²⁺ u Co³⁺, dokazati da je materijal s potencijalnim elektrokemijskim primjenama.

-Studije su sintetizirane i karakterizirane, pomoću tehnika mikroskopije, mješovitim nanočesticama kobaltnog oksida i oksihidroksida, od oksidacije odgovarajućih hidroksida na niskim temperaturama..

Kobaltne hidroksidne šipke, diskovi i pahuljice sa strukturama u nanometarskim skalama, otvaraju vrata poboljšanjima u svijetu katalize i, također, svih aplikacija koje se tiču ​​elektrokemije i maksimalnog korištenja električne energije u modernim uređajima.

reference

1. Clark J. (2015). Kobalt. Preuzeto iz: chemguide.co.uk
2. Wikipedia. (2018.). Kobalt (II) hidroksid. Preuzeto s: en.wikipedia.org
3. Pubchem. (2018.). Cobaltic. Hidroksid. Preuzeto iz: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (11. srpnja 2017.) Nanoflake kobalt hidroksida i njihova primjena kao superkondenzatora i katalizatora za stvaranje kisika. Preuzeto s: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, S. M. Yao i X.P. Gao. (2008). Elektrokemijski učinak kobaltnog hidroksida karbonatnog nanoroda. Elektrokemijska i čvrsta slova, 12 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens i Ray L. Frost. (2010). Sinteza i karakterizacija kobaltovog hidroksida, kobalt oksidhidroksida i nanodiska kobaltnog oksida. Preuzeto s: pubs.acs.org