Kobolttihydroksidirakenne, ominaisuudet ja käyttötarkoitukset

kobolttihydroksidi on yleinen nimi kaikille yhdisteille, joihin koboltti- kationit ja OH-anioni osallistuvat^-. Kaikki ovat luonteeltaan epäorgaanisia ja niillä on kemiallinen kaava Co (OH)_n, jossa n on yhtä suuri kuin koboltti-metallikeskuksen valenssi tai positiivinen varaus.

Koska koboltti on siirtymämetalli, jossa on puoliksi täynnä atomi-orbitaaleja, jotkin elektroniset mekanismit heijastavat voimakkaita värejä Co-O-vuorovaikutusten vuoksi. Nämä värit sekä rakenteet riippuvat suuresti niiden varauksesta ja anionisista lajeista, jotka kilpailevat OH: n kanssa^-.

Co (OH): n värit ja rakenteet eivät ole samat₂, Co (OH)₃ tai CoO (OH): lle. Kaikkien näiden yhdisteiden kemia on tarkoitettu katalyysiin käytettyjen materiaalien synteesiin.

Toisaalta, vaikka ne voivat olla monimutkaisia, suuren osan niistä muodostuu perusympäristöstä; vahvana NaOH-emäksenä. Näin ollen erilaiset kemialliset olosuhteet voivat hapettaa kobolttia tai happea.

indeksi

• 1 Kemiallinen rakenne
  • 1.1 Kovalenttinen
  • 1.2 Koordinointiyksiköt
• 2 Ominaisuudet
  • 2.1 Kobolttihydroksidi (II)
  • 2.2 Kobolttihydroksidi (III)
• 3 Tuotanto
• 4 Käyttö
  • 4.1 Nanomateriaalien synteesi
• 5 Viitteet

Kemiallinen rakenne

Mitkä ovat kobolttihydroksidin rakenteet? Sen yleinen kaava Co (OH)_n tulkitaan ionisesti seuraavasti: Co-numeron käyttämässä kidehilassaⁿ⁺, OH-anionien määrä on n-kertainen^- vuorovaikutuksessa niiden kanssa sähköstaattisesti. Joten Co (OH): lle₂ siellä on kaksi OH^- kunkin kationin Co²⁺.

Mutta tämä ei riitä ennustamaan, mitä kiteistä järjestelmää nämä ionit ottavat käyttöön. Culómbicas-joukkojen perusteluilla Co³⁺ houkuttelee OH: ia suuremmalla intensiteetillä^- verrattuna Co²⁺.

Tämä aiheuttaa etäisyyksien tai Co-OH-sidoksen (jopa sen korkean ionisen luonteen) lyhentämisen. Koska myös vuorovaikutus on vahvempi, elektronit ulottuvat Co: n ulompiin kerroksiin³⁺ niissä tehdään energinen muutos, joka pakottaa heidät absorboimaan fotoneja, joilla on eri aallonpituudet (kiinteä tummenee).

Tämä lähestymistapa ei kuitenkaan riitä selventämään värien muuttumisen ilmiötä rakenteesta riippuen.

Sama pätee kobolttioksihydroksidiin. Sen kaava CoO · OH tulkitaan kationiksi Co³⁺ vuorovaikutuksessa ruosteenionin kanssa, OR^2-, ja OH^-. Tämä yhdiste edustaa perustaa sekoitetun kobolttioksidin: Co₃O₄ [CoO · Co₂O₃].

kovalenttiset

Kobolttihydroksidit voidaan myös visualisoida, vaikkakin vähemmän tarkkoja, yksittäisinä molekyyleinä. Co (OH)₂ voidaan sitten vetää lineaarisena molekyylinä OH-Co-OH ja Co (OH)₃ kuin tasainen kolmio.

CoO (OH): n suhteen sen molekyyli tästä lähestymistavasta olisi piirretty O = Co-OH. Anioni O^2- muodostaa kaksoissidoksen kobolttiatomin kanssa ja toisen yksinkertaisen sidoksen OH: n kanssa^-.

Näiden molekyylien väliset vuorovaikutukset eivät kuitenkaan ole riittävän vahvoja näiden hydroksidien monimutkaisten rakenteiden "käsittämiseen". Esimerkiksi Co (OH)₂ voi muodostaa kaksi polymeerirakennetta: alfa ja beeta.

Molemmat ovat laminaarisia, mutta eri yksiköitä, ja ne kykenevät myös interkalaarisiin pieniin anioneihin, kuten CO₃^2-, sen kerrosten välillä; joka on erittäin kiinnostava uusien materiaalien suunnittelusta kobolttihydroksideista.

Koordinointiyksiköt

Polymeerirakenteita voidaan selittää paremmin harkitsemalla koobaltikeskusten ympärillä tapahtuvan koordinoinnin oktaedria. Co (OH): lle₂, sillä on kaksi OH-anionia^- vuorovaikutuksessa Co²⁺, Se tarvitsee neljä vesimolekyyliä (jos käytettiin vesipitoista NaOH: ta) oktaedrin loppuun saattamiseksi.

Näin ollen Co (OH)₂ on itse asiassa Co (H₂O)₄(OH)₂. Jotta tämä oktaedri muodostaa polymeerejä, se on liitettävä happisiltojen avulla: (OH) (H₂O)₄Co-O-Co (H₂O)₄(OH). Rakenteen monimutkaisuus kasvaa CoO: n (OH) tapauksessa ja vielä enemmän Co (OH): n tapauksessa.₃.

ominaisuudet

Kobolttihydroksidi (II)

-Kaava: Co (OH)₂.

-Moolimassa: 92,948 g / mol.

-Ulkonäkö: punaruskea jauhe tai punainen jauhe. On epävakaa sininen muoto, jolla on kaava a-Co (OH)₂

-Tiheys: 3,597 g / cm³.

-Liukoisuus veteen: 3,2 mg / l (huonosti liukeneva).

-Liukenee happoihin ja ammoniumiin. Liukenematon laimennettuun alkaliin.

-Sulamispiste: 168 ° C.

-Herkkyys: herkkä ilmalle.

-Stabiilisuus: se on vakaa.

Kobolttihydroksidi (III)

-Kaava: Co (OH)₃

-Molekyylipaino: 112,98 g / mol.

-Ulkonäkö: kaksi muotoa. Vakaa musta-ruskea muoto ja epävakaa tummanvihreä muoto, jolla on taipumus tummentua.

tuotanto

Kaliumhydroksidin lisääminen koboltti (II) -nitraatin liuokseen johtaa sini-violetin saostuman syntymiseen, josta kuumennuksen jälkeen tulee Co (OH)₂, ts. kobolttihydroksidi (II).

Co (OH)₂ saostuu, kun alkalimetallihydroksidia lisätään Co-suolan vesiliuokseen²⁺

co²⁺     +        2 NaOH => Co (OH)₂      +         2 Na⁺

sovellukset

-Sitä käytetään katalyyttien valmistuksessa käytettäväksi öljyn ja petrokemian teollisuudessa. Lisäksi käytetään Co (OH): a₂ kobolttisuolojen valmistuksessa.

-Kobolttihydroksidia (II) käytetään maalikuivien valmistuksessa ja akkuelektrodien valmistuksessa.

Nanomateriaalien synteesi

-Kobolttihydroksidit ovat raaka-aine nanomateriaalien synteesille uudella rakenteella. Esimerkiksi Co (OH)₂ tämän yhdisteen nanokoopit on suunniteltu, ja niiden pinta-ala on suuri, jotta ne voivat osallistua katalyyttinä hapettavissa reaktioissa. Nämä nanokoopit kyllästetään huokoisille nikkeli- tai kiteisen hiilen elektrodeille.

-On pyritty toteuttamaan karbonaattihydroksidien nanopareja, joissa on karbonaattia interkaloitu niiden kerroksissa. Ne hyödyntävät Co²⁺ Co³⁺, osoittautuu materiaaliksi, jolla on mahdolliset sähkökemialliset sovellukset.

-Tutkimuksissa on syntetisoitu ja karakterisoitu mikroskooppimenetelmillä kobolttioksidin ja oksyhydroksidin nanodisekkien sekoittaminen vastaavien hydroksidien hapetuksesta matalissa lämpötiloissa.

Kobolttihydroksidipalkit, levyt ja hiutaleet, joissa on rakenteita nanometrisissä asteikoissa, avaavat ovet parannuksiin katalyysin maailmassa ja myös kaikissa sovelluksissa, jotka koskevat sähkökemiaa ja sähköenergian mahdollisimman suurta käyttöä nykyaikaisissa laitteissa.

viittaukset

1. Clark J. (2015). Kobolttia. Otettu: chemguide.co.uk
2. Wikipedia. (2018). Koboltti (II) -hydroksidi. Otettu: en.wikipedia.org
3. Pubchem. (2018). Koboltti. Vesiliuosta. Otettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Rovetta AAS & col. (11. heinäkuuta 2017). Kobolttihydroksidin nanokakut ja niiden käyttö superkondensaattoreina ja hapenmuodostuskatalyytteinä. Haettu osoitteesta: ncbi.nlm.nih.gov
5. D. Wu, S. Liu, S. M. Yao ja X. P. Gao. (2008). Kobolttihydroksidikarbonaattien nanokemikaalien sähkökemiallinen suorituskyky. Sähkökemialliset ja kiinteät kirjaimet, 11 12 A215-A218.
6. Jing Yang, Hongwei Liu, Wayde N. Martens ja Ray L. Frost. (2010). Kobolttihydroksidin, kobolttihydroksidin ja kobolttioksidin Nanodiscsin synteesi ja karakterisointi. Haettu osoitteesta pubs.acs.org