NIKAL (III) HIDROKSID: STRUKTURA, SVOJSTVA, UPOTREBA, RIZICI - KEMIJA - 2025

Nikla hidroksid (III) je anorganski spoj u kojem je metalna nikla je oksidacijski broj 3+. Njegova kemijska formula je Ni (OH) ₃. Prema izvorima s kojima su se konzultirali, do sada nije bilo moguće provjeriti postojanje nikl (III) hidroksida Ni (OH) ₃, ali bilo je moguće dobiti nikl (III) okso-hidroksid, NiO (OH).

Nikal (III) oksohidroksid NiO (OH) je crna kristalna kruta tvar koja se kristalizira u dva oblika: beta i gama. Najčešći kristalni oblik NiO (OH) je beta.

Struktura niksovog (III) oksohidroksida, NiO (OH). Plava = nikal, crvena = kisik, bijela = vodik. Autor: Smokefoot. Izvor: Vlastiti rad. Izvor: Wikipedia Commons

NiO (OH) može se dobiti oksidacijom nikal (II) nitrata otopine (Ni (NO ₃) ₂), s klorom (Cl ₂) i broma (Br ₂) u prisustvu kalij hidroksida (KOH). Nikelov (III) oksohidroksid je vrlo topiv u kiselinama. Primjena je u nikalnim baterijama, u superkondenzatorima i kao obnovljivi katalizator.

Nikad (III) okso-hidroksid NiO (OH) i nikal (II) hidroksid Ni (OH) ₂ nalaze se zajedno u radu većine njihovih primjena, jer su oba dio iste oksidne jednadžbe. smanjenje.

Budući da je nikl spoj, NiO (OH) predstavlja iste rizike kao i druge niklove soli, to jest iritacija kože ili dermatitis i rak.

Kristalna struktura

Nikelov (III) oksohidroksid kristalizira u dva oblika: beta i gama. Beta oblik β-NiO (OH) ima vrlo sličnu strukturu kao β-Ni (OH) ₂, što izgleda logično jer prvi dolazi od oksidacije drugog.

Oblik gama γ-NiO (OH) produkt je oksidacije nikl (II) hidroksida u svom alfa obliku, α-Ni (OH) ₂. Kao i potonji, gama ima slojevitu strukturu s ionima aliona metala, anionima i vodom koji su isprepleteni između slojeva.

Elektronska konfiguracija

U NiO (OH) nikal je u stanju oksidacije 3+, što znači da mu najudaljeniji slojevi nedostaju 3 elektrona, odnosno da dva sloja nedostaju sloju 4 s, a jedan elektron iz sloja 3 d, Elektronska konfiguracija Ni ³⁺ u NiO (OH) iznosi: 3 d ⁷, gdje je elektronička konfiguracija plemenitog plinskog argona.

Nomenklatura

- NiO (OH): nikl (III) oksohidroksid

- Nikelj crni

Svojstva

Psihičko stanje

Crna kristalna kruta tvar.

Topljivost

NiO (OH) oksohidroksid je vrlo topiv u kiselinama. Gama faza se otapa u sumpornoj kiselini uz evoluciju kisika.

Ostala svojstva

U vrućoj vodi postaje nikal (II) i (III), Ni oxohydroxide ₃ O ₂ (OH) ₄.

Pri 140 ° C razlaže se u nikl (II) oksid (NiO), vodu i kisik.

Gama faza (γ-NiO (OH)), može se dobiti na razne načine, na primjer, liječenje s nikal rastaljenom smjesom natrijev peroksid (Na ₂ O ₂) i natrij hidroksid (NaOH), na 600 ° C i hlađenje u smrznuta voda.

Gama faza se razgrađuje zagrijavanjem na 138 ° C.

Prijave

U nikalnim baterijama

Edisonova baterija od nikla-željeza, u kojoj se KOH koristi kao elektrolit, temelji se na reakciji nikl (III) oksohidroksida s željezom:

Preuzimanje datoteka:

Fe + 2NiO (OH) + H ₂ O ⇔ fe (OH) ₂ + 2Ni (OH) ₂

Opterećenje:

To je reverzibilna reakcija redukcije oksidacije.

Na anodi ovih baterija odvija se niz kemijskih i elektrokemijskih procesa. Slijedi opći okvir:

preuzimanje datoteka

β-Ni (OH) ₂ β β-NiO (OH) + H ⁺ + e ^-

Opterećenje

Starenje ↑ ↓ Preopterećenje

preuzimanje datoteka

α-Ni (OH) ₂ γ-NiO (OH) + H ⁺ + e ^-

Opterećenje

U tehnologiji nikl baterija, nikal (III) oksohidroksid NiO (OH) naziva se "nikalna aktivna masa".

Nike punjive baterije. Autor: Superusergeneric. Izvor: Vlastiti rad. Izvor: Wikipedia Commons.

U elektrokatalizi kao obnovljivom katalizatoru

NiO (OH) se uspješno koristi u elektrosintezi azopirazola, elektrokatalitičkom oksidacijom aminopirazolima. Dokazana je i njegova korisnost u sintezi karboksilnih kiselina počevši od alkohola ili karbonilnih spojeva.

Dobivanje karboksilne kiseline oksidacijom alkohola kataliziranog NiO (OH). Izvor: Izvorno iz en.wikipedia. Autor izvorni učitavač bio je V8rik na en.wikipedia. Izvor: Wikipedia Commons

Drugi primjer je kvantitativna pretvorba hidroksimetilpiridina u piridinkarboksilnu kiselinu. U ovom slučaju čelika ili nikl elektroda koja odgovara anodi prekrivena je slojem NiO (OH). Medij u kojem se odvija elektroliza je alkalni.

U tim reakcijama, NiO (OH) djeluje kao medijator redukcije-oksidacije ili "redox" medijator.

Elektroliza se provodi u ćeliji s niklovom anodom i katodom titana, u alkalnom mediju. Tijekom procesa, na površini nikl-anode _nastaje Ni (OH) ₂, koji se brzo oksidira u NiO (OH):

Ni (OH) ₂ + OH ^- - E ^- ⇔ NiO (OH) + H ₂ O

NiO (OH) reagira s organskim supstratom i dobiva se željeni organski proizvod, regenerirajući Ni (OH) ₂:

NiO (OH) + organski spoj → Ni (OH) ₂ + proizvod

Kako se Ni (OH) ₂ regenerira, reakcija katalize se nastavlja.

Uporaba NiO (OH) kao elektrokatalizatora omogućuje dobivanje organskih spojeva s niskim troškovima i na ekološki prihvatljiv način.

U superkondenzatorima

NiO (OH) zajedno s Ni (OH) ₂ su odlični materijali za elektrode superkandenzatora (superkondenzatori).

Ni (OH) ₂ + OH ^- ⇔ NiO (OH) + H ₂ O + e ^-

Imaju visok kapacitet, nisku cijenu i, prema nekim referencama, nizak utjecaj na okoliš.

Kondenzatori u elektroničkom krugu. Autor: PDPhotos. Izvor: Pixabay.

Međutim, imaju malu vodljivost. To se rješava korištenjem nanočestica spomenutih spojeva, jer se time povećava površina i smanjuje udaljenost potrebna za difuziju, što osigurava veliku brzinu prijenosa elektrona i / ili iona.

Pri oksidaciji metalnih iona

Jedna od komercijalnih primjena nikl (III) oksohidroksida temelji se na njegovoj sposobnosti oksidacije kobalt (II) iona u otopini do kobaltovih (III) iona.

rizici

U otopini je nikal stabilniji kao ion Ni ²⁺, stoga nije uobičajeno doći u kontakt s otopinama Ni ³⁺. Međutim, mjere predostrožnosti iste su, jer nikal, metalik, u otopini ili u obliku njegovih čvrstih soli, može prouzročiti osjetljivost kože.

Preporučljivo je koristiti zaštitnu opremu i odjeću kao što su štitnik za lice, rukavice i zaštitna obuća. Sve se to mora koristiti kad god postoji mogućnost kontakta s otopinama nikla.

Ako se pojavi dermatitis, treba ga liječiti s liječnikom kako bi se isključilo da ga uzrokuje nikal.

Što se tiče mogućnosti udisanja, dobra je praksa držati u zraku koncentraciju praha nikla u zraku vrlo niskom, lokalnom ventilacijom i po potrebi koristiti zaštitu dišnog sustava.

Međunarodna agencija za istraživanje raka, ili IARC, sve niklove spojeve razvrstava u karcinogene za ljude.

To se temelji na epidemiološkim i eksperimentalnim podacima.

Reference

1. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četvrto izdanje. John Wiley & Sinovi.
2. Lyalin, BV i sur. Elektrosinteza azopirazolima oksidacijom N-alkilaminopirazolima na NiO (OH) anodi u vodenoj alkaliji - Zelena metoda za NN homopariranje. Tetrahedron Letters. 59 (2018) 2741-2744. Oporavljeno od sciencedirect.com.
3. Liuyang, Zhang i sur. (2018.). Materijali na bazi nikla za superkondenzatore. Danas materijali. Oporavljeno od sciencedirect.com
4. Ettel, VA i Mosolu, MA (1977). Priprema nikl-crne boje. US patent br. 4,006,216. 1. veljače 1977.
5. Scharbert, B. (1993). Postupak oksidacije derivata hidroksimetilpiridina u derivate piridinkarboksilne kiseline na anodama nikl oksid hidroksida. US patent br. 5,259,933. 9. studenog 1993.
6. Kirk-Othmer (1994). Enciklopedija kemijske tehnologije. Svezak 17. Četvrto izdanje. John Wiley & Sinovi.
7. Ullmannova enciklopedija industrijske kemije. (1990). Peto izdanje. Svezak A 17. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
8. McBreen, James. (1997). Nikelovi hidroksidi. U Priručniku za baterijske materijale. VCH izdavač. Oporavak od osti.gov.