KOBALTNI HIDROKSID: STRUKTURA, SVOJSTVA I UPOTREBE - KEMIJA - 2025

Kobalt hidroksida je generički naziv za sve spojeve gdje kobalt kationa i anion OH uključeni ^-. Svi su anorganske prirode i imaju kemijsku formulu Co (OH) _n, gdje je n jednak valenciji ili pozitivnom naboju centra kobalta.

Kako je kobalt prijelazni metal s polu-punom atomskom orbitalom, neki elektronički mehanizmi njegovi hidroksidi odražavaju intenzivne boje zbog Co-O interakcija. Ove boje, kao i strukture, visoko ovise o njihovoj naboju i o anionskim vrstama koje se natječu s OH ^-.

Izvor: By Chemicalinterest, iz Wikimedia Commons

Boje i strukture nisu iste za Co (OH) ₂, Co (OH) ₃ ili za COO (OH). Kemija koja stoji iza svih ovih spojeva ide u sintezu materijala primijenjenih na katalizu.

S druge strane, iako mogu biti složeni, formiranje velikog dijela njih započinje iz osnovnog okruženja; opskrbljuje ga snažna baza NaOH. Dakle, različiti kemijski uvjeti mogu oksidirati kobalt ili kisik.

Kemijska struktura

Kakve su strukture kobalt hidroksida? Njegova opća formula Co (OH) _n tumači se ionsko na sljedeći način: u kristalnoj rešetki koju zauzima broj Co ^{n +} postojat će n puta veća od one količine aniona OH ^{- koja} elektrostatički komunicira s njima. Dakle, za Co (OH) ₂ postojat će dva OH ^- za svaki Co ²⁺ kation.

Ali to nije dovoljno za predviđanje kojeg će kristalnog sustava ovi ioni usvojiti. Obrazloženjem kulombskih sila, Co ³⁺ privlači OH s većim intenzitetom ^{- u} usporedbi s Co ²⁺.

Ta činjenica uzrokuje skraćivanje udaljenosti ili povezanosti Co-OH (čak i s visokim ionskim svojstvom). Također, budući da su međudjelovanja jača, elektroni u vanjskim slojevima Co ³⁺ podliježu energetskoj promjeni koja ih prisiljava da apsorbiraju fotone različitih valnih duljina (kruta potamne).

Međutim, ovaj je pristup nedovoljan za rasvjetljavanje fenomena promjene njihovih boja ovisno o strukturi.

Isto vrijedi i za oksihidroksid kobalta. Njegova formula CoO · OH interpretira kao ko ^{3 ili noviji} kation reagirati s anionom oksida, O ^2-, i OH ^-. Taj spoj predstavlja osnovu za sintezu mješoviti kobaltov oksid: Co ₃ O ₄.

kovalentna

Kobaltni hidroksidi mogu se, makar i manje precizno, vizualizirati kao pojedinačne molekule. Co (OH) ₂ se zatim može izvući kao linearna molekula OH - Co - OH, a Co (OH) ₃ kao ravni trokut.

S obzirom na CoO (OH), njegova molekula iz ovog pristupa bi se izvukla kao O = Co - OH. O ^2- anion tvori dvostruku vezu s kobaltom atom, a drugi jednostruku vezu s OH ^-.

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

Obje su laminarne, ali s različitim redoslijedom jedinica, a također su sposobne presijecati male anione, poput CO ₃ ^2–, između svojih slojeva; što je od velikog interesa za dizajn novih materijala iz hidroksida kobalta.

Jedinice za koordinaciju

Polimerne strukture mogu se bolje objasniti razmatranjem koordinacijskog oktaedra oko kobaltnih centara. Za Co (OH) ₂, jer ima dva OH aniona ^{- koji} međusobno djeluju s Co ²⁺, potrebne su mu četiri molekule vode (ako se koristi vodeni NaOH) da bi ispunio oktaedar.

Tako, Co (OH) ₂ je zapravo Co (H ₂ O) ₄ (OH) ₂. Za ovaj octahedron da nastane polimera treba biti povezan s kisikovim mostovima: (OH) (H ₂ O) ₄ Co - O - Co (H ₂ O) ₄ (OH). Strukturna složenost se povećava za slučaj CO (OH), a još više za Co (OH) ₃.

Svojstva

Kobalt (II) hidroksid

-Formula: Co (OH) ₂.

-Molarna masa: 92.948 g / mol.

-Pojava: ružičasto-crveni prah ili crveni prah. Postoji nestabilan plavi oblik formule α-Co (OH) ₂

-Density: 3597 g / ³.

-Topivost u vodi: 3,2 mg / l (malo topljivo).

-Topiva u kiselinama i amonijaku. Netopljivo u razrijeđenoj alkaliji.

-Točka taljenja: 168 ° C

-Osjetljivost: osjetljivo na zrak.

-Stabilnost: stabilna je.

Kobalt (III) hidroksid

-Formula: Co (OH) ₃

-Molekularna masa: 112,98 g / mol.

-Pojava: dva oblika. Stabilan crno-smeđi oblik i nestabilan tamnozeleni oblik sa tendencijom tamnjenja.

Proizvodnja

Dodavanje kalijevog hidroksida otopini kobaltovog (II) nitrata dovodi do pojave taloga plave ljubičaste boje koji zagrijavanjem postaje Co (OH) ₂, to jest kobalt (II) hidroksid).

Co (OH) _{2 se} taloži kada se hidroksidu alkalnog metala doda u vodenu otopinu soli Co ²⁺

Co ²⁺ + 2 NaOH => Co (OH) ₂ + 2 Na ⁺

Prijave

-Koristi se u proizvodnji katalizatora za upotrebu u rafiniranju nafte i u petrokemijskoj industriji. Također, Co (OH) _{2 se koristi} u pripremi kobaltnih soli.

-Kobalt (II) hidroksid koristi se u proizvodnji sušača za boje i u proizvodnji akumulatorskih elektroda.

Sinteza nanomaterijala

-Kobaltni hidroksidi su sirovina za sintezu nanomaterijala s novim strukturama. Na primjer, od Co (OH) ₂ nanokopi ovog spoja dizajnirani su s velikom površinom koja sudjeluje kao katalizator u oksidacijskim reakcijama. Ti su nanokopi impregnirani na poroznim nikl ili kristalnim ugljikovim elektrodama.

-Pokušalo se primijeniti nanobarte s karbonatnim hidroksidom s karbonatom umočenim u njihove slojeve. U njima se koristi oksidativna reakcija Co ²⁺ u Co ³⁺, koja se pokazuje materijom s potencijalno elektrokemijskim primjenama.

-Studije su sintetizirale i okarakterizirale pomoću mikroskopskih tehnika, nanodiska miješanog kobaltovog oksida i oksihidroksida, iz oksidacije odgovarajućih hidroksida na niskim temperaturama.

Šipke, diskovi i pahuljice kobaltovog hidroksida sa strukturama na nanometrijskim mjerilima otvaraju vrata poboljšanjima u svijetu katalize i, također, svim primjenama koje se tiču ​​elektrokemije i maksimalne upotrebe električne energije u modernim uređajima.

Reference

1. Clark J. (2015). Kobalt. Preuzeto sa: chemguide.co.uk
2. Wikipedia. (2018.). Kobalt (II) hidroksid. Preuzeto sa: en.wikipedia.org
3. Pubchem. (2018.). Cobaltic. Hidroksid. Preuzeto iz: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (11. srpnja 2017.). Konol hidroksid nanoflake i njihova primjena kao kondenzatori i katalizatori evolucije kisika. Oporavak od: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, SM Yao i XP Gao. (2008). Elektrokemijska izvedba nanoroda kobaltovog hidroksid karbonata. Elektrokemijska i čvrsta slova, 11 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens i Ray L. Frost. (2010). Sinteza i karakterizacija kobaltovog hidroksida, koksinog oksidhidroksida i Nanodiska kobaltovog oksida. Oporavak od: pubs.acs.org