Struktura, lastnosti in uporaba kobaltovega hidroksida

The kobaltov hidroksid je generično ime za vse spojine, pri katerih sodelujejo kobaltni kationi in OH anion^-. Vsi so anorganske narave in imajo kemijsko formulo Co (OH)._n, kjer je n enak valencu ali pozitivnemu naboju kobaltovega kovinskega centra.

Ker je kobalt prehodna kovina s pol polnimi atomskimi orbitali, s pomočjo nekaterih elektronskih mehanizmov njegovi hidroksidi odražajo intenzivne barve zaradi interakcij Co-O. Te barve, kakor tudi strukture, so zelo odvisne od njihove obremenitve in anionskih vrst, ki tekmujejo z OH^-.

Barve in strukture niso enake za Co (OH)₂, Co (OH)₃ ali za CoO (OH). Kemija za vsemi temi spojinami je namenjena sintezi materialov, uporabljenih za katalizo.

Po drugi strani pa se lahko, čeprav so lahko kompleksne, nastajanje velikega dela začne iz osnovnega okolja; kot tista, ki jo daje močna baza NaOH. Zato lahko različni kemijski pogoji oksidirajo kobalt ali kisik.

Indeks

• 1 Kemijska struktura
  • 1.1 Kovalentno
  • 1.2 Koordinacijske enote
• 2 Lastnosti
  • 2.1 Kobaltov hidroksid (II)
  • 2.2 Kobaltov hidroksid (III)
• 3 Proizvodnja
• 4 Uporabe
  • 4.1 Sinteza nanomaterialov
• 5 Reference

Kemijska struktura

Kakšne so strukture kobaltovih hidroksidov? Njegova splošna formula Co (OH)_n razlagamo ionsko, kot sledi: v kristalni rešetki, ki jo zaseda Co številkaⁿ⁺, obstajalo bo nkratno količino OH anionov^- interakcija z njimi elektrostatično. Torej, za Co (OH)₂ obstajata dve OH^- za vsak kation Co²⁺.

Vendar to ni dovolj za napovedovanje, kateri kristalni sistem bodo ti ioni sprejeli. Z utemeljitvijo sil culómbicas je Co³⁺ privlači OHs z večjo intenzivnostjo^- v primerjavi s Co²⁺.

To dejstvo povzroči, da se razdalje ali Co-OH vezi (tudi z visoko ionsko karakteristiko) skrajšajo. Prav tako, ker so interakcije močnejše, so elektroni v zunanjih slojih Co³⁺ podvržene so energetski spremembi, ki jih prisili, da absorbirajo fotone z različnimi valovnimi dolžinami (trdna temnota).

Vendar ta pristop ni dovolj za pojasnitev pojava spreminjanja barv glede na strukturo.

Enako velja za kobaltov oksidhidroksid. Njegovo formulo CoO · OH razlagamo kot kation Co³⁺ v interakciji z anionom rje, OR^2-, in OH^-. Ta spojina predstavlja osnovo za sintezo mešanega kobaltovega oksida: Co₃O₄ [CoO · Co₂O₃].

Kovalentno

Kobaltove hidrokside lahko tudi vizualiziramo, čeprav manj natančno, kot posamezne molekule. The Co (OH)₂ nato lahko narišemo kot linearno molekulo OH-Co-OH in Co (OH)₃ kot ravno trikotnik.

Glede na CoO (OH) bi bila njegova molekula iz tega pristopa narisana kot O = Co-OH. Anion O^2- oblikuje dvojno vez s kobaltovim atomom in drugo enostavno vez z OH^-.

Vendar pa interakcije med temi molekulami niso dovolj močne, da bi oborožile kompleksne strukture teh hidroksidov. Na primer, Co (OH)₂ lahko tvorita dve polimerni strukturi: alfa in beta.

Oba sta laminarna, vendar z različnimi ureditvami enot in sta tudi sposobna interkalarnih majhnih anionov, kot je CO₃^2-, med plasti; kar je zelo zanimivo za oblikovanje novih materialov iz kobaltovih hidroksidov.

Usklajevalne enote

Polimerne strukture je mogoče bolje razložiti z upoštevanjem oktaedra koordinacije okoli kobaltnih centrov. Za Co (OH)₂, ker ima dva OH aniona^- v stiku s podjetjem Co²⁺, Potrebne so štiri molekule vode (če je bil uporabljen vodni NaOH) za dokončanje oktaedra.

Tako je Co (OH)₂ je dejansko Co (H₂O)₄(OH)₂. Da bi ta oktaedron lahko tvoril polimere, mora biti povezan s kisikovimi mostovi: (OH) (H)₂O)₄Co-O-Co (H₂O)₄(OH) Strukturna kompleksnost se poveča za primer CoO (OH) in še več za Co (OH)₃.

Lastnosti

Kobaltov hidroksid (II)

-Formula: Co (OH)₂.

-Molska masa: 92,948 g / mol.

-Videz: rdeče-rjav prah ali rdeč prah. Obstaja nestabilna modra oblika formule α-Co (OH)₂

-Gostota: 3.597 g / cm³.

-Topnost v vodi: 3,2 mg / l (slabo topno).

-Topen v kislinah in amoniju. Netopen v razredčeni alkali.

-Tališče: 168 ° C.

-Občutljivost: občutljiva na zrak.

-Stabilnost: stabilna je.

Kobaltov hidroksid (III)

-Formula: Co (OH)₃

-Molekulska masa: 112,98 g / mol.

-Videz: dve obliki. Stabilna črno rjava oblika in nestabilna temno zelena oblika s težnjo temnejše.

Proizvodnja

Dodajanje kalijevega hidroksida raztopini kobaltovega (II) nitrata povzroči nastanek modro-vijolične oborine, ki pri segrevanju postane Co (OH)₂, to je kobaltov hidroksid (II).

The Co (OH)₂ oborina se doda, ko vodni raztopini soli Co dodamo hidroksid alkalijske kovine²⁺

Co²⁺     +        2 NaOH => Co (OH)₂      +         2 Na⁺

Uporabe

-Uporablja se pri pripravi katalizatorjev za rafiniranje nafte in petrokemične industrije. Poleg tega se uporablja Co (OH)₂ pri pripravi kobaltovih soli.

-Kobaltov hidroksid (II) se uporablja pri izdelavi sušilnikov barve in pri proizvodnji baterijskih elektrod.

Sinteza nanomaterialov

-Kobaltovi hidroksidi so surovina za sintezo nanomaterialov z novimi strukturami. Na primer, iz Co (OH)₂ nanokopi te spojine so bili zasnovani, z veliko površino, da sodelujejo kot katalizator v oksidativnih reakcijah. Ti nanokopi so impregnirani na poroznih elektrodah niklja ali kristalnega ogljika.

-Prizadevali so se za izvedbo nanobarjev karbonatnih hidroksidov s karbonatnimi interkaliranimi plasti. Uporabljajo oksidativno reakcijo Co²⁺ v Co³⁺, dokazuje, da je material s potencialnimi elektrokemičnimi aplikacijami.

-Študije so s pomočjo mikroskopskih tehnik sintetizirali in karakterizirali mešane nanodiske kobaltovega oksida in oksidhidroksida iz oksidacije ustreznih hidroksidov pri nizkih temperaturah..

Kobaltne palice, diski in kosmiči s strukturami v nanometričnih skalah odpirajo vrata izboljšavam v svetu katalize in tudi vseh aplikacij v zvezi z elektrokemijo in maksimalno uporabo električne energije v sodobnih napravah..

Reference

1. Clark J. (2015). Kobalt. Vzeto iz: chemguide.co.uk
2. Wikipedija. (2018). Kobaltov (II) hidroksid. Vzeto iz: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2018). Cobaltic. Hidroksid. Vzeto iz: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (11. julij 2017). Nanofloksi kobaltovih hidroksidov in njihova uporaba kot superkapacitatorji in katalizatorji za nastajanje kisika. Vzpostavljeno iz: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, S. M. Yao in X. P. Gao. (2008). Elektrokemična učinkovitost kobaltovih hidroksidnih karbonatnih nanorodov. Elektrokemične in trdne črke, 12 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens in Ray L. Frost. (2010). Sinteza in karakterizacija kobaltov hidroksid, kobaltov oksidhidroksid in nanodiski kobaltovega oksida. Vzpostavljeno iz: pubs.acs.org